Vật liệu composite cốt sợi thủy tinh – đặc tính và công dụng

(Last Updated On: 29/08/2022)
5/5 - (3 bình chọn)

Hiện nay, vật liệu composite cốt sợi thủy tinh rất phổ biến trong sản xuất vật liệu xây dựng. Vậy ứng dụng thực tế của chúng trong cuộc sống là gì? Hãy cùng Tân Trường Thịnh tìm hiểu kỹ hơn về vật liệu composite qua bài viết dưới đây.

vat lieu composite cot soi thuy tinh

I. Tổng quan về vật liệu composite cốt sợi thủy tinh

Composite được tổng hợp từ hai hay nhiều thành phần khác nhau để tạo ra một thành phẩm mới mang những đặc tính vượt trội hơn so với vật liệu ban đầu. Vì vậy có thể hiểu vật liệu composite cốt sợi thủy tinh (vật liệu ERP) là sự kết hợp giữa thành phần nhựa nhiệt rắn và pha cốt sợi thủy tinh.

Trong đó, sợi thủy tinh sẽ đun chảy từ thủy tinh rắn và được kéo thành sợi. Lúc này, thủy tinh sẽ mất tất cả các đặc tính vốn có của nó là cứng và giòn, mà thay vào đó là sự mềm mại và bền chắc gần bằng sợi thép cùng kích thước.

II. Cấu tạo của vật liệu cốt sợi thủy tinh composite

1. Thành phần cốt lõi

Sợi thủy tinh là loại sợi được tạo ra từ quá trình kéo sợi của thủy tinh (chủ yếu là thủy tinh dệt). Loại sợi này có kích thước rất nhỏ, đường kính chỉ vài chục micromet. Qua quá trình kéo sợi, thủy tinh sẽ khắc phục được những nhược điểm như độ giòn và dễ nứt gãy khi ở dạng khối, đồng thời hình thành nhiều đặc điểm cơ học có lợi.

Tính chất của sợi thủy tinh là do các khoáng chất silic, nhôm, magie… và sự tổng hợp các khoáng chất tạo nên các loại sợi thủy tinh khác nhau như: Sợi thủy tinh E (khả năng dẫn điện tốt) , Sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (độ kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa học cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cao, cơ học cao). 

Trong đó, phổ biến nhất là sợi thủy tinh E, các loại khác hiếm khi (1%) được sử dụng cho các ứng dụng riêng biệt.

vat lieu composite cot soi thuy tinh

2. Phần nền

Nền là vật liệu quan trọng trong kết cấu composite mang tính quyết định đối với sự liên kết, tạo thành tổng thể, thống nhất và đồng bộ của kết cấu composite. Có thể kể đến một số chất liệu nền phổ biến như nền nhựa, nền kim loại, nền carbon, nền khoáng và nền gốm.

III. Ưu nhược điểm nổi bật của vật liệu cốt sợi thủy tinh composite

1. Ưu điểm của vật liệu composite sợi thủy tinh

  • Khối lượng riêng nhỏ, độ cứng, độ uốn kéo tốt và độ bền cơ học cao
  • Cách điện và cách điện tốt, không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài
  • Chống ăn mòn và kháng hóa chất cao giúp tiết kiệm chi phí bảo quản cũng như không cần sơn phủ để chống ăn mòn.
  • Sản xuất đơn giản, dễ tạo màu, tạo hình, thay đổi và sửa chữa. Chi phí đầu tư thiết bị sản xuất và bảo dưỡng không cao.
  • Tuổi thọ cao (khoảng gấp 2-3 lần thời gian sử dụng của kim loại và gỗ)

2. Nhược điểm của vật liệu composite sợi thủy tinh

vat lieu composite cot soi thuy tinh

  • Nếu bị hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất thì rất khó để tái chế
  • Giá thành nguyên vật liệu tương đối cao, phương pháp chế biến mất nhiều thời gian
  • Phân tích cơ học, lý và hóa tính của các mẫu khá phức tạp
  • Chất lượng của vật liệu phụ thuộc vào trình độ tay nghề của người thợ

IV. Ứng dụng thực tế của vật liệu composite sợi thủy tinh

Với các ưu điểm nổi bật trên, vật liệu composite cốt sợi thủy tinh được ứng dụng rộng rãi ở nhiều hạng mục, công trình và các ứng dụng khác trong đời sống con người như:

  • Hàng không vũ trụ: nhựa composite được sử dụng rộng rãi trong động cơ, giá để hành lý, vách ngăn, thùng chứa, ống dẫn,… của ngành hàng không vũ trụ. Đồng thời, vật liệu này cũng được sử dụng nhiều trong các thiết bị xử lý trên mặt đất.
  • Ô tô: Vật liệu này thường được dùng trong các phụ tùng dùng để thay thế, tùy chỉnh và theo bộ. Giá thành composite tương đối thấp so với các cụm máy ép kim loại, vì vậy rất phù hợp cho các thị trường sản xuất nhỏ,
  • Thuyền và hàng hải: Các đặc tính của vật liệu sợi thủy tinh composite giúp chúng trở nên lý tưởng cho việc đóng tàu. Mặc dù vẫn có vấn đề về hấp thụ nước, nhưng các loại nhựa hiện nay đã có khả năng đàn hồi cao hơn và vật liệu tổng hợp vẫn chiếm ưu thế trong ngành công nghiệp hàng hải.
  • Thiết bị điện tử: Vật liệu composite được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bảng mạch, hay giúp gắn kết linh kiện điện tử trong tivi, radio, máy tính, điện thoại di động,… 
  • Nhà: Vật liệu sợi thủy tinh composite được ứng dụng rất nhiều trong thiết kế nhà cửa bao gồm đồ nội thất và bồn tắm spa.
  • Y khoa: Do độ xốp thấp, lớp hoàn thiện không bám bẩn và khó mài mòn, vật liệu composite đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng y tế như hộp đựng thiết bị, giường X-quang,…
  • Công nghiệp xây dựng: Nhờ độ bền cơ học cao nên composite được ưa chuộng trong sản xuất vật liệu trên đường như nắp hố ga, song chắn rác,…
  • Năng lượng gió: Composite được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất cánh tuabin gió (gió là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng)

V. Quy trình chế tạo composite sợi thủy tinh bằng phương pháp thủ công

Hiện nay, sợi thủy tinh được sản xuất bằng 3 phương pháp phổ biến là kéo ly tâm, chuốt cơ học và sử dụng dung dịch lỏng. 

1. Phương pháp kéo ly tâm

Đối với phương pháp sản xuất sợi thủy tinh này, thủy tinh được đun nóng chảy ở nhiệt độ cao, sau đó cho vào thiết bị chuyên dụng và quay tròn ở tốc độ cao, sử dụng các răng và lực ly tâm để kéo chúng thành sợi. Các sợi thủy tinh này sẽ được nhanh chóng làm lạnh để có thể giữ nguyên hình dạng chuẩn nhất.

2. Phương pháp chuốt cơ học 

Thủy tinh nóng chảy được đưa vào buồng đốt đặt bên trên loại đá chịu nhiệt cao. Sau đó cho thủy tinh nóng chảy chảy qua các khuôn kéo sợi được đục lỗ sẵn. Các sợi chảy qua lỗ này tiếp tục được kéo thành các sợi nhỏ và mảnh hơn.

3. Sử dụng dung dịch lỏng

Đối với phương pháp này người ta sử dụng tia nước có áp suất lớn thổi vào thủy tinh nóng chảy đặt trong khuôn kéo dây. Nhờ tác dụng lực, thủy tinh sẽ bị đứt ra thành những đoạn ngắn. Sau khi kết thúc quá trình, bạn sẽ thu được những cuộn sợi thủy tinh thành phẩm.

Việc ứng dụng công nghệ vật liệu composite cốt sợi thủy tinh – FRP  là một lĩnh vực tiềm năng và dự kiến sẽ thay thế phần nào các vật liệu kim loại truyền thống để giúp tiết kiệm chi phí cho ngành xây dựng.

Bài viết trên đây của Tân Trường Thịnh đã giúp bạn tổng hợp các thông tin liên quan đến vật liệu composite cốt sợi thủy tinh. Hy vọng bạn có cái nhìn tổng quan hơn về vật liệu này như cấu tạo, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của chúng trong cuộc sống. 

Nếu bạn đang cần tìm mua các nguyên liệu composite như bình biogas composite, thùng rác nhựa composite… hay có nhu cầu thiết kế thi công các loại tàu thuyền composite, hãy liên hệ ngay với Tân Trường Thịnh qua website tantruongthinh.vn hoặc hotline 0904 375 624 – 0907 811 577 để được hỗ trợ và nhận ưu đãi tốt nhất.