Lantor

Vật liệu lõi gia cường

COREMAT® là một vải không dệt polyester có chứa những vi cầu (hình cầu nhỏ) và được sử dụng như lớp lõi mỏng (bulker mat). COREMAT® sử dụng phối hợp với nhựa và sợi thủy tinh; những vi cầu trong COREMAT® này giúp ngăn chặn nhựa thấm quá mức cho phép.

SỢI THỦY TINH

Tháng 5 20, 2016 Xtend,polyester,glass fiber,sợi thủy tinh,chống dính,epoxy,composite,vinyl,

I.        Sợi thủy tinh

1.       Quá trình sản xuất sợi thủy tinh.

Nguyên liệu để sản xuất sợi thủy tinh là cát silica, axit boric và các thành phần phụ khác (đất sét, than đá, khoáng florit). Các thành phần này được trộn khô trong lò nung nhiệt độ cao. Nhiệt độ nung sẽ tùy vào thành phần thủy tinh, thường khoảng 1260OC.

Cho cát silica và các thành phần khác vào trong bồn xilo, trộn và định lượng, sau đó chuyển tới vùng nạp liệu của lò nung. Nhiệt độ lò nung ở giai đoạn chảy là 1540OC và giảm xuống 1425OC khi tinh luyện. Sau đó thủy tinh sẽ chảy đến buồng đốt trước, nhiệt độ giảm xuống 1260OC. Cuối buồng đốt trước có một tấm kim loại platin có rất nhiều lỗ nhỏ. Thủy tinh chảy qua những lỗ nhỏ tạo thành sợi đơn. Các sợi này được kéo ra thành những sợi nhỏ hơn, đường kính sợi phụ thuộc vào tốc độ kéo. Một loại hóa chất gọi là sizing sẽ được phủ lên bề mặt sợi ở giai đoạn này. Chất sizing có tác dụng giảm ma sát giữa sợi nhằm hạn chế gãy sợi. Sau đó, một chất hoàn thiện (finish) cũng được phủ lên sợi. Finish là hóa chất bảo vệ bề mặt sợi và kết tính tốt với nhựa nền.

2.       Các loại sợi thủy tinh

Thủy tinh là vật liệu vô định hình gồm silica (SiO2) nằm trên mạch chính với các thành phần oxit khác nhau sẽ tạo ra các tính chất khác nhau, trong đó có ba loại phổ biến nhất là loại E, S và C. Sợi E khi yêu cầu về tính cách điện và độ bền, là loại sợi thông dụng nhất, được cắt ngắn gia cường nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật, gia cường cho nền nhựa polyester và vinyl ester trong ngành ô tô, xây dựng, tàu thuyền,…Sợi S đặc trưng bởi độ bền cao hơn sợi E khoảng 40% và duy trì tính chất ở nhiệt độ cao. Sợi S sử dụng trong sản phẩm composite chất lượng cao. Sợi C (kháng ăn mòn) được sử dụng trong môi trường ăn mòn vì khả năng ổn định hóa chất của thành phần đa vôi silicate.

Các loại sợi thủy tinh trong ngành composite


Sợi E

%

Sợi S

%

Sợi C

%

Silica oxit

52 - 56

65

64 – 68

Canxi oxit

16 – 25

-

11 – 15

Nhôm oxit

12 – 16

25

3 – 5

Boric oxit

5 – 10

-

4 - 6

Magiê oxit

0 – 5

10

2 – 4

Natri oxit và Kali oxit

0 – 2

-

7 - 10

Titan oxit

0 – 15

-

-

Sắt

0 – 1

-

-

Sắt oxit

0 – 0,8

-

0 – 0,8

Bari oxit

-

-

0 - 1

Sợi thủy tinh thường có nhiều khuyết tật trên bề mặt (bong tróc, lồi lõm) do ma sát giữa các sợi với nhau, sợi càng dài thì khuyết tật này càng lớn.

Độ ẩm làm giảm độ bền thủy tinh. Nhiệt độ càng tăng, độ bền sợi thủy tinh càng giảm và sợi E giảm nhiều hơn sợi S, nhưng mođun cả sợi E và sợi S lại giảm như nhau. Cơ tính giảm là do sự sắp xếp lại trật tự phân tử theo khuynh hướng ít bị nén hơn nên sợi dẻo dai hơn.

3.       Tính chất sợi thủy tinh

Tính chất

Sợi C

Sợi E

Sợi S

Tỷ trọng (g/cm3)

2.49 – 2.50

2.54 – 2.62

2.48 – 2.50

Độ bền kéo (Mpa)

               ở 22OC

            ở 371OC

            ở 538OC


3006 – 3280

-

-


3417

2597

1708


4544

3728 – 4408

2392

Mođun kéo (GPa)

             ở 22OC

            ở 538OC


68.3

-


71.8

80.6


84.7

88.2

Độ dãn dài (%)

0.03

0.035

0.04

Hệ số dãn nở nhiệt (10-6m/m/OC)

7.2

5

5.6

Nhiệt dung (J/kg.C) ở 22OC

800

800

800

Điểm chảy mềm (OC)

749 – 750

841 - 846

970


4.       Xử lý bề mặt

Sợi thủy tinh rất dễ gãy và trầy xướt khi gia công, đặc biệt khi dệt. Do đó, người ta sử dụng hóa chất (sizing) phủ lên bề mặt sợi nhằm bảo vệ sợi trong quá trình vận chuyển, thao tác cũng như giữ các sợi riêng rẽ với nhau.

Hóa chất phủ (sizing) chỉ mang tính chất tạm thời, sau đó nó bị loại đi và thay thế chất finish. Tuy nhiên, đôi khi chất sizing cũng có vai trò chất finish. Chất finish sẽ cải thiện tính tương hợp giữa sợi và nhựa. Chất finish thông thường là poly vinyl acetate được biến tính với phức crom clorua và/ hoặc các chất liên diện silane hữu cơ.

Chất liên diện ảnh hưởng đến cơ tính composite như độ bền kéo, dẻo dai và bền nén. Do sợi thủy tinh ít hút ẩm nên nếu liên kết sợi – nhựa tốt sẽ cải thiện cơ tính composite cả trong môi trường bất lợi. Do đó, chọn loại sợi thủy tinh và hóa chất finish rất quan trọng. Ví dụ như trong công nghệ pultrusion và quay quấn (filament winding), sợi phải dễ thấm ướt, đồng nhất.