Sợi thủy tinh là một vật liệu mới có nhiều ứng dụng đa dạng trong sản xuất nhờ có độ bền tốt, khả năng chống cháy, chịu nhiệt… Vậy sợi thủy tinh là gì? Chúng có tính chất gì đặc trưng và ứng dụng gì nổi bật? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

1. Sợi thủy tinh là gì?

Sợi thủy tinh là vật liệu được tạo thành từ nhiều sợi thủy tinh được dát mỏng, mịn, nhẹ hợp lại với nhau. Sợi thủy tinh được sản xuất từ các hợp chất nhôm, canxi silicat và một số oxit kim loại. Các hợp chất này được gia nhiệt đến nhiệt độ từ 1500 - 1700 độ C và kéo thành nhiều sợi mảnh, nhẹ, mịn với đường kính từ 4-34 mcm. 

Sợi thủy tinh khắc phục được các nhược điểm vốn có của thủy tinh như giòn, dễ nứt vỡ khi gặp tác động; chúng mềm dẻo có thể đúc khuôn với nhiều hình dạng khác nhau. Sợi thủy tinh được sử dụng nhiều trong các ngành sản xuất vật liệu, nổi bật nhất có thể nhắc đến vật liệu tổng hợp composite, vải dệt…

Sợi thủy tinh

2. Phân loại sợi thủy tinh

Dựa vào các thành phần và tỷ lệ các nguyên liệu mà sợi thủy tinh được chia thành các loại khác nhau, bao gồm:

Ngoài cách phân loại trên thì sợi thủy tinh còn phân loại theo hình dạng sản phẩm như dạng thô, dạng chỉ hoặc dạng bện chặt. 

3. Đặc tính nổi bật của sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh có nhiều tính năng đặc biệt:

• Ổn định về kích thước: Hệ số giãn nở của sợi thủy tinh thấp nên kích thước của chúng không bị thay đổi dưới tác động của nhiệt độ và độ ẩm.
• Khả năng chống chịu hóa chất: Sợi thủy tinh không bị ăn mòn nên đảm bảo ổn định cấu trúc vật liệu. Sợi thủy tinh bền với hầu hết các hóa chất ngoại trừ axit H3PO4 nóng, axit HF, các chất kiềm mạnh.
• Sợi thủy tinh có độ dẫn nhiệt thấp và khả năng tỏa nhiệt nhanh. Chúng có nguồn gốc từ các hợp chất vô cơ nên ít bắt lửa và không làm ngọn lửa bùng cháy mạnh hơn. Khi ở 1000 độ C, sợi thủy tinh vẫn giữ được 25% đặc tính ban đầu. Khi đốt cháy, sợi thủy tinh cũng không thải ra các sản phẩm độc hại.
• Sợi thủy tinh có độ hút ẩm và điện môi thấp. Chúng có khả năng cách điện tốt với cả khi ở kích thước mỏng.
• Có khả năng kết hợp với nhiều loại nhựa tổng hợp hay xi măng để tạo các vật liệu mới với tính năng ưu việt.
• Độ bền cao: Độ bền cơ học của sợi thủy tinh cao nên được ứng dụng trong các vật liệu cần độ bền cao với trọng lượng tối thiểu. 
• Sợi thủy tính không bị phá hủy do côn trùng hay các động vật gặm nhấm.

Mặc dù mang nhiều ưu điểm nổi bật nhưng sợi thủy tinh vẫn còn tồn tại  những khuyết điểm như:

- Nếu vô tình bụi thủy tinh bay vào mắt sẽ khiến mắt bị cộm, dính vào da khiến da ngứa ngáy, dị ứng.

- Khi bông thủy tinh phân hủy sẽ ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.

Một số tính chất cơ bản của sợi thủy tinh

4. Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

Để tạo ra sợi thủy tinh cần thực hiện qua các bước sau:

4.1 Trộn nguyên vật liệu

Cần chuẩn bị các nguyên liệu để sản xuất sợi thủy tinh gồm cát, đôlômit, đá vôi, silicat, đất sét cao lanh. Với mỗi loại sợi thủy tinh khác nhau thì thành phần và tỷ lệ pha trộn cũng khác nhau. Do đó khi chuẩn bị nguyên liệu để pha trộn cần hết sức cẩn thận và tính toán kỹ càng nguyên liệu theo từng mẻ trộn. Ngày nay khâu trộn nguyên liệu được tự động hóa bằng máy từ khâu cân đến khâu vận chuyển vật liệu để tiết kiệm thời gian, công sức và cho năng suất cao hơn. 

4.2 Nấu chảy nguyên liệu

Nguyên liệu được đưa vào trong lò. Nguồn nhiệt lượng đốt lò được cung cấp bằng năng lượng điện hay sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Cần kiểm soát nhiệt độ ổn định để đảm bảo dòng chảy ổn định, trơn tru của thủy tinh nóng chảy.

4.3 Sợi hóa - Fiberite hóa

Sau khi thủy tinh được nấu chảy, chúng sẽ được chuyển đến giai đoạn sợi hóa. Thủy tinh lỏng được đùn ép Thủy tinh nóng chảy được đùn ép qua các tấm ống lót có từ 200 – 8000 lỗ hay vòi phun có đường kính cực kỳ nhỏ. Các sợi thủy tinh sau khi ra ngoài được làm mát bởi các tia nước.

Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

4.4 Quá trình phủ hoặc làm khô và đóng gói

Lớp phủ hóa học là giai đoạn cuối cùng trong quy trình sản xuất sợi thủy tinh. Các hóa chất được phủ trên bề mặt gồm chất kết dính, chất bôi trơn, chất kết nổi… chiếm từ 0,5 đến 2,0% trọng lượng. 

• Chất bôi trơn giúp các sợi thủy tinh không bị mài mòn hay đứt gãy khi quấn sợi thành các dạng khác nhau. 
• Chất kết nối hỗ trợ, tăng cường giao diện của liên kết kết dính sợi và ma trận và cải thiện nhựa bị ướt. Nó giúp sợi thủy tinh có thể tương thích hơn với epoxy và một số với nhựa polyester, gia tăng kết dính trong các vật liệu tổng hợp. 
• Trong giai đoạn làm mát, chất chống tĩnh điện có thể được phun lên bề mặt tấm cách nhiệt sợi thủy tinh. 

Các sợi thủy tinh được tập hợp lại thành một bó. Một bó sợi thủy tinh bao gồm 51 – 1624 sợi nhỏ. Sau đó các sợi được làm khô trong lò trước khi chuyển đến các giai đoạn định hình khác như cuộn, cắt nhỏ, sợi hay dệt.

5. Ứng dụng của sợi thủy tinh trong đời sống và sản xuất

Với những tính chất đặc biệt nên sợi thủy tinh được ứng dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực đời sống cũng như các ngành sản xuất công nghiệp. Một số ứng dụng tiêu biểu của sợi thủy tinh có thể kể đến như:

5.1 Ứng dụng sợi thủy tinh tấm lấy sáng 

Tấm nhựa lấy sáng dùng để lợp mái thay thế cho kính được dùng phổ biến. Vật liệu này kết hợp giữa sợi thủy tinh và nhựa composite cho cấu trúc vững chắc, chống chịu thời tiết tốt, có trọng lượng tương đối nhẹ.

Sử dụng tấm tôn lấy sáng bằng vật liệu composite kết hợp sợi thủy tinh giúp giảm bớt sức nặng cho dầm, cột nhà khi lợp mái so với kính cường lực. Đồng thời vẫn đáp ứng được nhu cầu lấy sáng hiệu quả. Bên cạnh đó, tấm lấy sáng bằng vật liệu kết hợp sợi thủy tinh còn có khả năng tạo hình, thêm màu, đem đến cho người tiêu dùng nhiều sự lựa chọn hơn.

Ngoài làm tấm lấy sáng thì sợi thủy tinh còn được dùng để sản xuất các vật liệu xây dựng như tấm cách nhiệt, vải chống thấm, đệm cách âm, cánh cửa nhựa,…

Sợi thủy tinh làm tấm lấy sáng

5.2 Ứng dụng của sợi thủy tinh trong sản xuất thiết bị bể bơi

Trong nước hồ bơi chứa thành phần clo, có khả năng ăn mòn, làm hoen gỉ các thiết bị. Vì vậy, với đặc tính chống ăn mòn, kháng lại nhiều chất hóa học thì sợi thủy tinh có trong các vỏ của các thiết bị giúp bảo vệ là điều hết sức cần thiết. 

5.3 Ứng dụng sợi thủy tinh trong sản xuất các linh kiện điện tử

Sợi thủy tinh có độ bền chắc, tính trong suốt, phản quang tốt nên được ứng dụng trong việc sản xuất các linh kiện điện tử như sản xuất thiết bị, dây dẫn đường truyền cáp, Internet, điện thoại,… Các sợi dây truyền tải được làm bằng sợi thủy tinh có khả năng truyền tải lượng lớn nội dung, không gây nhiễu sóng điện từ. Bên cạnh đó chúng có độ bền cao, giá thành rẻ nên tiết kiệm nhiều chi phí lắp đặt, vận hành đáng kể. 

5.4 Ứng dụng sợi thủy tinh trong dệt vải

Các loại vải sản xuất từ sợi thủy tinh có khả năng chống axit, chống cháy, chịu nhiệt tốt… nên được sử dụng làm các bao bì đóng gói, tấm lọc cho các sản phẩm hóa chất. Các loại vải dệt từ sợi thủy tinh nhẹ, hạn chế bám bụi bẩn, dễ lau chùi…

Ngoài ra sợi thủy tinh còn được sử dụng để làm các ống nội soi trong y tế; các chất liệu làm vỏ tàu tên lửa, vòi phun xả, dây tóc…

Sợi thủy tinh là thành vải chống chịu nhiệt, chống cháy

Qua bài viết trên đây hy vọng đã giúp bạn đọc hiểu được sợi thủy tinh là gì? Chúng được sản xuất như thế nào? Công dụng của chúng trong cuộc sống hiện nay. Để tìm hiểu về các vật liệu khác thì bạn đọc không thể bỏ qua các bài viết thú vị của chúng tôi được đăng tải trên website vietchem.com.vn.