Sợi Thủy Tinh Là Gì? Có độc Hại Không? đặc điểm, ứng Dụng

Thủy tinh, mặc dù là một vật liệu dễ vỡ, nhưng khi được chế tạo thành sợi, nó trở nên cực kỳ linh hoạt và bền chắc. Sợi thủy tinh, với khả năng chịu lực, chống cháy và cách nhiệt tốt, đã trở thành lựa chọn hàng đầu trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Cùng tìm hiểu thông tin chi tiết về loại vật liệu này trong bài viết dưới đây.

Tổng quan thông tin về sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh, được tạo ra thông qua một quy trình chế tạo đặc biệt, trong đó thủy tinh nóng chảy được kéo dài thành các sợi siêu mảnh, mỏng hơn cả sợi tóc người. Thành phần chủ yếu của chúng bao gồm silic dioxit (SiO₂), oxit nhôm (Al₂O₃), oxit canxi (CaO) và một lượng nhỏ các oxit kim loại khác. Những hợp chất vô cơ này đóng vai trò quan trọng, giúp mang lại cho sợi thủy tinh những tính chất đặc biệt như độ bền cao và khả năng cách điện vượt trội.

Hiện nay, sợi thủy tinh thường được sản xuất dưới dạng cuộn lớn, với từng cụm sợi có thể được cắt ngắn và được ứng dụng nhiều trong ngành nghề khác nhau, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Đặc điểm, tính chất của sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh sở hữu những đặc điểm nổi trội, nên được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất vật liệu:

• Tính ổn định về kích thước: Sợi thủy tinh rất ổn định về kích thước, ít bị co giãn khi tiếp xúc với nhiệt độ thông thường, tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cực cao hoặc thay đổi đột ngột, kích thước có thể thay đổi một chút.
• Khả năng chống ẩm: Sợi thủy tinh không thấm nước, do đó đặc tính của nó thường không bị thay đổi bởi độ ẩm. Tuy nhiên, khả năng kháng ẩm có thể bị ảnh hưởng khi kết hợp với các vật liệu khác.
• Độ bền cao: Sợi thủy tinh có tỷ lệ độ bền trên khối lượng cao, giúp nó phổ biến trong các ứng dụng đòi hỏi trọng lượng thấp và độ bền cao.
• Tính chống cháy: Do có thành phần vô cơ, sợi thủy tinh không bắt lửa và không xúc tác cho đám cháy. Ở nhiệt độ 1000°C, sợi thủy tinh vẫn giữ được khoảng 25% sức mạnh ban đầu, nhưng tính chất này có thể thay đổi tùy theo loại sợi.
• Tính kháng hóa chất: Sợi thủy tinh chống chịu tốt với đa số hóa chất, nhưng có thể bị ăn mòn bởi axit flohydric, axit photphoric nóng, và các chất kiềm mạnh.
• Cách điện: Với độ bền cao, khả năng chịu nhiệt và độ hút ẩm thấp, sợi thủy tinh là lựa chọn phổ biến trong các thiết bị cách điện.
• Dẫn nhiệt: Sợi thủy tinh có hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt thấp, giúp nó tản nhiệt tốt.
• Khả năng tương thích với nền hữu cơ: Sợi thủy tinh có thể kết hợp với các vật liệu khác như nhựa để tạo thành composite cốt sợi thủy tinh, hoặc gia cường cho vật liệu nền khoáng chất như xi măng.

Phân loại sợi thủy tinh

Phân loại theo nguyên liệu thủy tinh thô:

Sợi thủy tinh được phân loại dựa trên thành phần thủy tinh thô và mỗi loại sẽ có đặc tính riêng:

• A Glass: Tương tự kính cửa sổ, có tính kiềm và chống hóa chất kém.
• C Glass: Chống ăn mòn tốt, thường dùng trong những môi trường hóa chất.
• D Glass: Thành phần borosilicate, nổi bật với khả năng cách điện và sử dụng trong các hệ thống điện môi.
• E Glass: Nhôm-canxi-borosilicate, cách điện và chịu nhiệt tốt, dùng nhiều trong các sản phẩm composite.
• ECR Glass: Kháng ăn mòn và vết nứt trong môi trường axit và kiềm.
• AR Glass: Có khả năng chống kiềm hiệu quả, dùng trong sản xuất bê tông và xi măng.
• S Glass: Nhôm silicat magie, độ bền cơ học cao, thường dùng trong hàng không vũ trụ.

Phân loại theo dạng sản phẩm:

• Dạng thô
• Sợi chỉ
• Dạng bện

Sợi thủy tinh và composite có giống nhau không?

Sợi thủy tinh composite là 2 loại vật liệu không hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên, sợi thủy tinh là một thành phần gia cường cực kỳ quan trọng trong hầu hết các loại vật liệu composite.

• Sợi thủy tinh: Là các sợi mỏng được kéo từ thủy tinh nóng chảy, có độ bền cao, nhẹ, chống ăn mòn và cách điện tốt, là vật liệu gia cường cho các vật liệu nền như nhựa.

• Composite: Là vật liệu tổng hợp được tạo ra từ hai hoặc nhiều thành phần khác nhau, thường gồm một vật liệu nền (như nhựa polymer) và một vật liệu gia cường (như sợi thủy tinh, sợi carbon). Mục đích là tạo ra loại vật liệu có các đặc tính vượt trội hơn từ từng thành phần riêng lẻ.

Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

Dưới đây là thông tin tổng quan về quy trình sản xuất sợi thủy tinh, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, nấu chảy cho đến quá trình sợi hóa, phủ lớp bảo vệ và đóng gói thành phẩm:

Nguyên liệu: Sợi thủy tinh được nấu chảy từ cát silica và các thành phần khác như soda và vôi, hoặc từ khối thủy tinh (glass marbles). Các nguyên liệu được trộn và cân tự động để đảm bảo độ chính xác.

Nấu chảy: Hỗn hợp nguyên liệu được đốt nóng trong lò đến khoảng 1400ºC, sau đó tinh chế và giảm nhiệt độ xuống 1370ºC trước khi ép đùn qua các ống lót để tạo sợi.

Sợi hóa: Thủy tinh nóng chảy được kéo thành sợi mảnh qua các lỗ nhỏ nhờ máy kéo tốc độ cao, sau đó sẽ được làm mát ngay bằng nước hoặc phun sương.

Phủ và đóng gói: Sợi thủy tinh được phủ lớp sizing để bảo vệ và tăng cường độ kết dính với các loại vật liệu tổng hợp khác. Sau đó, sợi được tập hợp thành bó, sấy khô và đóng gói trước khi chuyển sang các công đoạn khác như cuộn, cắt hoặc dệt.

Sợi thủy tinh có độc hại cho người tiếp xúc không?

Sợi thủy tinh mỏng, nhẹ và có thể gây kích ứng da hoặc đường hô hấp khi tiếp xúc hoặc hít phải, với những triệu chứng như ngứa, ho, nghẹt mũi. Tuy nhiên, các triệu chứng này thường ngắn hạn và không có bằng chứng cho thấy sợi thủy tinh dùng trong vật liệu cách nhiệt gây ung thư.

Tuy nhiên, theo Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC), sợi thủy tinh cách nhiệt không làm tăng nguy cơ ung thư. Nhưng để tránh kích ứng, người làm việc, tiếp xúc trực tiếp với sợi thủy tinh nên mặc đồ bảo hộ như quần áo dài, găng tay, và mặt nạ bảo vệ.

Ứng dụng của sợi thủy tinh

Nhờ những đặc tính cơ học tuyệt vời, sợi thủy tinh dưới dạng vật liệu chính hay dưới dạng thành phần trong các vật liệu composite đều đóng vai trò quan trọng và ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp và các lĩnh vực khác của cuộc sống.

Trong đời sống

• Làm đồ trang trí, bàn ghế, vật dụng treo tường, tranh ảnh, mô hình composite
• Làm tường, vách, ống khói.
• Làm vật liệu cách điện cho những thiết bị điện như dây điện, cáp điện…
• Làm vật liệu cách âm cho nhà ở, văn phòng…
• Ứng dụng trong sản xuất các bao bì đựng hàng hóa.
• Dùng làm vải may mặc.
• Gia cố để làm lốp xe và các phương tiện giao thông khác.

Trong công nghiệp sản xuất

• Trong công nghiệp sản xuất đồ uống/ thực phẩm, sử dụng lưới sợi thủy tinh trong các băng tải, dây chuyền đóng chai của nhà máy bia, nước giải khát, lưới fiberglass dùng cho nhà máy chế biến thịt.
• Trong công nghiệp hóa chất, lưới sợi thủy tinh được dùng để chống trượt của bề mặt các loại đá nhúng.
• Được ứng dụng làm vải lọc trong các nhà máy hóa chất.
• Làm bồn chứa hóa chất, dung dịch, các bể sơn…
• Làm vật liệu gia cố cho các bộ phận trên xe ô tô như thân ô tô, vỏ, khung xương…
• Vải sợi thủy tinh giúp giảm ồn trong các hệ thống nhà máy lọc dầu, đóng tàu, trong các hệ thống ống dẫn hay máy phát điện.

Ngành xây dựng

• Vải lưới sợi thủy tinh chống nứt và gia cố mặt tiền.
• Tăng khả năng cách nhiệt khi kết hợp với vật liệu khác.
• Dùng để gia cố khớp và vách thạch cao.
• Dùng sợi thủy tinh làm phủ sơn tường chống cháy hiệu quả.
• Gia cố tấm trải sàn, tăng độ bền và chống thủng.
• Dùng cho cửa sổ mái hiên, cửa đôi, cửa trượt.
• Tăng độ bền cho bê tông.
• Lưới sợi thủy tinh chống nứt và co giãn cho mặt đường.

Hàng không vũ trụ

• Tham gia vào chất liệu dùng làm vỏ tên lửa, vòi phun xả, dây tóc.
• Tấm chắn nhiệt cho các thiết bị trong ngành hàng không.

Các ứng dụng khác của sợi thủy tinh

• Ngoài ra, sợi thủy tinh còn được ứng dụng trong các tháp giải nhiệt để hạn chế tình trạng ăn mòn, rỉ sét và được sử dụng như một cách để đảm bảo cho con người và con vật và đồ vật bên trong tháp.
• Được ứng dụng nhiều trong các bến tàu thuyền hoặc làm vỏ thuyền để ngăn chặn sự ăn mòn của nước biển và hơi muối mặn.
• Trong y tế, sợi thủy tinh được dùng làm các ống nội soi để quan sát các nội tạng bên trong cơ thể và dùng để làm chất bó bột.
• Dây dẫn quang trong ngành truyền thông cũng sử dụng vật liệu này giúp tiết kiệm chi phí, hạn chế sự nhiễu của điện từ…
• Các ứng dụng đa dạng từ sợi thủy tinh như băng keo, ống, vải sợi, dùng làm bể cá, tổ ong giấy, thân ô tô, các tấm lợp, các loại vải chống nóng, các dụng cụ thể thao như gậy, ván lướt sóng…

Trên đây là tất cả những thông tin về loại vật liệu có đặc tính vượt trội là sợi thủy tinh mà Havico đã tổng hợp được. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào về sợi thủy tinh hay vật liệu làm composite hãy liên hệ ngay cho chúng tôi để được giải đáp thắc mắc một cách nhanh chóng nhất.

Tham khảo thêm: Bông thủy tinh là gì? Thông tin chi tiết A-Z 

Ban biên tập: Havico

5/5 - (1 bình chọn)