tin tức

Người hùng thầm lặng của vật liệu composite: Khám phá sâu hơn về cách sản xuất sợi thủy tinh

Trong thế giới vật liệu composite tiên tiến, những vật liệu như sợi carbon thường chiếm trọn sự chú ý. Nhưng đằng sau hầu hết mọi sản phẩm sợi thủy tinh bền chắc, nhẹ và chắc chắn - từ vỏ tàu thuyền, cánh tuabin gió đến phụ tùng ô tô và hồ bơi - đều ẩn chứa một vật liệu gia cố cơ bản:sợi thủy tinh rovingSợi thủy tinh liên tục, đa năng này là thành phần chủ chốt của ngành công nghiệp vật liệu composite. Nhưng vật liệu quan trọng này được sản xuất như thế nào?

Bài viết này cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình công nghiệp phức tạp để tạo ra sợi thủy tinh, từ cát thô đến cuộn sợi cuối cùng sẵn sàng để vận chuyển.

Sợi thủy tinh Roving là gì?

Trước khi đi sâu vào phần “làm thế nào”, điều quan trọng là phải hiểu “cái gì”.Sợi thủy tinh rovinglà tập hợp các sợi thủy tinh song song, liên tục được tập hợp lại thành một sợi duy nhất, không xoắn. ​​Sợi thủy tinh này thường được quấn vào một cuộn lớn hoặc một gói tạo hình. Cấu trúc này lý tưởng cho các quy trình đòi hỏi độ bền cao và khả năng thấm ướt nhanh (bão hòa nhựa), chẳng hạn như:

–Kéo đùn:Tạo các mặt cắt ngang không đổi như dầm và thanh.

–Quấn sợi:Xây dựng bình chịu áp lực, đường ống và vỏ động cơ tên lửa.

–Sản xuất thảm sợi băm nhỏ (CSM):Sợi thô được cắt nhỏ và phân bổ ngẫu nhiên thành một tấm thảm.

–Ứng dụng phun:Sử dụng súng bắn keo để quét nhựa và thủy tinh cùng lúc.

Chìa khóa cho hiệu suất của nó nằm ở bản chất liên tục và chất lượng nguyên sơ của từng sợi thủy tinh.

Quy trình sản xuất: Hành trình từ cát đến cuộn chỉ

Việc sản xuấtsợi thủy tinh rovinglà một quá trình liên tục, ở nhiệt độ cao và tự động hóa cao. Quá trình này có thể được chia thành sáu giai đoạn chính.

Giai đoạn 1: Trộn – Công thức chính xác

Có thể bạn sẽ ngạc nhiên, nhưng sợi thủy tinh bắt đầu từ cùng một vật liệu thông thường như cát biển: cát silica. Tuy nhiên, các nguyên liệu thô được lựa chọn và pha trộn tỉ mỉ. Hỗn hợp này, được gọi là "mẻ", chủ yếu bao gồm:

–Cát Silica (SiO₂):Bộ phận tạo kính chính, tạo thành xương sống cho kết cấu.

–Đá vôi (Canxi cacbonat):Giúp ổn định kính.

–Soda Ash (Natri Cacbonat):Giảm nhiệt độ nóng chảy của cát, tiết kiệm năng lượng.

–Các chất phụ gia khác:Một lượng nhỏ khoáng chất như borax, đất sét hoặc magnesit được thêm vào để mang lại các đặc tính cụ thể như khả năng chống hóa chất tốt hơn (như trong kính E-CR) hoặc khả năng cách điện (kính E).

Những nguyên liệu thô này được cân chính xác và trộn thành hỗn hợp đồng nhất, sẵn sàng cho lò nung.

Giai đoạn 2: Tan chảy – Sự chuyển đổi rực lửa

Mẻ này được đưa vào lò nung lớn đốt bằng khí đốt tự nhiên hoạt động ở nhiệt độ cao khoảng1400°C đến 1600°C (2550°F đến 2900°F)Bên trong lò nung này, các nguyên liệu rắn thô trải qua quá trình biến đổi mạnh mẽ, tan chảy thành một chất lỏng đồng nhất, nhớt, được gọi là thủy tinh nóng chảy. Lò nung hoạt động liên tục, với mẻ mới được thêm vào một đầu và thủy tinh nóng chảy được rút ra từ đầu kia.

Giai đoạn 3: Xơ hóa – Sự ra đời của các sợi

Đây là phần quan trọng và hấp dẫn nhất của quy trình. Thủy tinh nóng chảy chảy từ lò nung phía trước vào thiết bị chuyên dụng gọi làống lót. Ống lót là tấm hợp kim bạch kim-rhodium, có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn, chứa hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lỗ nhỏ hoặc đầu nhọn.

Khi thủy tinh nóng chảy chảy qua những đầu mút này, nó tạo thành những dòng nhỏ, đều đặn. Những dòng này sau đó được làm nguội nhanh chóng và được kéo xuống bằng máy cuốn tốc độ cao nằm sâu bên dưới. Quá trình kéo này làm loãng thủy tinh, kéo nó thành những sợi cực kỳ mịn với đường kính thường từ 9 đến 24 micromet - mỏng hơn cả sợi tóc người.

Giai đoạn 4: Định cỡ – Lớp phủ quan trọng

Ngay sau khi các sợi được hình thành, nhưng trước khi chúng chạm vào nhau, chúng được phủ một dung dịch hóa học được gọi làkích thướchoặc mộtchất kết dínhBước này được cho là quan trọng không kém gì quá trình xơ hóa. Việc định cỡ thực hiện một số chức năng quan trọng:

–Bôi trơn:Bảo vệ các sợi mỏng manh khỏi bị mài mòn lẫn nhau và khỏi thiết bị xử lý.

–Ghép nối:Tạo ra cầu nối hóa học giữa bề mặt thủy tinh vô cơ và nhựa polyme hữu cơ, cải thiện đáng kể độ bám dính và độ bền của vật liệu composite.

–Giảm tĩnh:Ngăn ngừa sự tích tụ tĩnh điện.

–Sự gắn kết:Liên kết các sợi lại với nhau để tạo thành một sợi mạch lạc.

Công thức cụ thể của kích thước là một bí mật được các nhà sản xuất bảo vệ chặt chẽ và được điều chỉnh để tương thích với các loại nhựa khác nhau (polyester, epoxy,vinyl este).

Giai đoạn 5: Thu thập và hình thành sợi

Hàng trăm sợi riêng lẻ, có kích thước khác nhau giờ đây hội tụ lại. Chúng được tập hợp lại với nhau trên một loạt các con lăn, được gọi là giày tập hợp, để tạo thành một sợi duy nhất, liên tục - sợi thô sơ. Số lượng sợi được tập hợp sẽ quyết định "tex" cuối cùng hoặc trọng lượng trên mỗi chiều dài của sợi thô.

Giai đoạn 6: Quấn – Gói cuối cùng

Sợi dây liên tục của sự chuyển độngCuối cùng, nó được quấn vào một ống kẹp xoay, tạo thành một khối hình trụ lớn gọi là "doff" hay "gói định hình". Tốc độ quấn cực kỳ cao, thường vượt quá 3.000 mét/phút. Các máy quấn hiện đại sử dụng hệ thống điều khiển tinh vi để đảm bảo khối được quấn đều và với độ căng chính xác, ngăn ngừa tình trạng rối và đứt trong các ứng dụng tiếp theo.

Sau khi hoàn thành việc cuộn toàn bộ gói, gói sẽ được tháo ra, kiểm tra chất lượng, dán nhãn và chuẩn bị vận chuyển đến các nhà chế tạo và sản xuất vật liệu composite trên toàn thế giới.

Kiểm soát chất lượng: Xương sống vô hình

Trong suốt quá trình này, việc kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt là tối quan trọng. Các hệ thống tự động và kỹ thuật viên phòng thí nghiệm liên tục theo dõi các biến số như:

–Độ đồng nhất của đường kính sợi

–Tex (mật độ tuyến tính)

– Sợi dây toàn vẹn và không bị đứt gãy

– Tính đồng nhất của ứng dụng kích thước

– Chất lượng xây dựng gói

Điều này đảm bảo rằng mọi cuộn sợi thô đều đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe cần thiết đối với vật liệu composite hiệu suất cao.

Kết luận: Một kỳ quan kỹ thuật trong cuộc sống hàng ngày

Sự sáng tạo củasợi thủy tinh rovinglà một kiệt tác của kỹ thuật công nghiệp, biến những vật liệu đơn giản, dồi dào thành vật liệu gia cố công nghệ cao, định hình nên thế giới hiện đại của chúng ta. Lần tới khi bạn nhìn thấy một tuabin gió quay nhẹ nhàng, một chiếc xe thể thao bóng bẩy, hay một ống sợi thủy tinh chắc chắn, bạn sẽ trân trọng hành trình phức tạp của sự đổi mới và độ chính xác, bắt đầu từ cát và lửa, dẫn đến người hùng thầm lặng của vật liệu composite: sợi thủy tinh.

Liên hệ với chúng tôi:

Công ty TNHH Vật liệu tổng hợp Trùng Khánh Dujiang

WEB: www.frp-cqdj.com

ĐIỆN THOẠI：+86-023-67853804

WHATSAPP: +8615823184699

EMAIL:marketing@frp-cqdj.com