tin tức

Người hùng thầm lặng của vật liệu composite: Khám phá sâu sắc quy trình sản xuất sợi thủy tinh roving

Trong thế giới vật liệu composite tiên tiến, các vật liệu như sợi carbon thường thu hút sự chú ý. Nhưng đằng sau hầu hết mọi sản phẩm sợi thủy tinh chắc chắn, bền bỉ và nhẹ - từ thân tàu và cánh quạt tuabin gió đến các bộ phận ô tô và bể bơi - đều ẩn chứa một vật liệu gia cường cơ bản:sợi thủy tinhSợi thủy tinh đa năng, liên tục này là "ngựa chiến" 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 roving, từ cát thô đến cuộn thành phẩm sẵn sàng để vận chuyển.

Sợi thủy tinh roving là gì?

Trước khi đi sâu vào "cách thức thực hiện", điều cần thiết là phải hiểu "cái gì".Sợi thủy tinhLà một tập hợp các sợi thủy tinh song song, liên tục được gom lại thành một sợi duy nhất, không xoắn. ​​Nó thường được quấn trên một cuộn lớn hoặc bao bì định hình. Cấu trúc này làm cho nó lý tưởng cho các quy trình mà độ bền cao và khả năng thấm ướt nhanh (bão hòa với nhựa) là rất quan trọng, chẳng hạn như:

–Ép đùn:Tạo ra các mặt cắt ngang có tiết diện không đổi như dầm và thanh.

–Quấn sợi:Chế tạo các bình chịu áp lực, đường ống và vỏ động cơ tên lửa.

–Sản xuất thảm sợi cắt nhỏ (CSM):Trong đó, sợi thô được cắt nhỏ và phân bố ngẫu nhiên thành một tấm.

–Ứng dụng phun xịt:Sử dụng súng phun để phun nhựa và thủy tinh cùng lúc.

Bí quyết tạo nên hiệu suất vượt trội của nó nằm ở tính chất liên tục và chất lượng tinh khiết của từng sợi thủy tinh riêng lẻ.

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

Việc sản xuất củasợi thủy tinhĐây là một quy trình liên tục, ở nhiệt độ cao và được tự động hóa cao. Nó có thể được chia thành sáu giai đoạn chính.

Giai đoạn 1: Pha chế theo mẻ – Công thức chính xác

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

–Cát silic (SiO₂):Chất tạo thủy tinh chính, đóng vai trò là cấu trúc xương sống.

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

–Natri cacbonat (Soda ash):Làm giảm nhiệt độ nóng chảy của cát, tiết kiệm năng lượng.

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

Các nguyên liệu thô này được cân đo chính xác và trộn đều thành một hỗn hợp đồng nhất, sẵn sàng cho vào lò nung.

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

Mẻ nguyên liệu được đưa vào một lò đốt khí tự nhiên khổng lồ hoạt động ở nhiệt độ cực cao, khoảng...1400°C đến 1600°C (2550°F đến 2900°F)Bên trong lò nung rực lửa này, các nguyên liệu thô ở dạng rắn 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 hoạt động liên tục, nguyên liệu mới được thêm vào ở một đầu và thủy tinh nóng chảy được lấy ra từ đầu kia.

Giai đoạn 3: Quá trình tạo sợi – Sự hình thành các sợi nhỏ

Đây là phần quan trọng và hấp dẫn nhất của quy trình. Thủy tinh nóng chảy chảy từ lò nung vào thiết bị chuyên dụng gọi là...ống lótỐng lót là một tấm hợp kim bạch kim-rhodium, chịu được nhiệt độ cực cao và ăn mòn, chứa hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lỗ nhỏ, hay còn gọi là đầu nhọn.

Khi thủy tinh nóng chảy chảy qua các đầu phun này, nó tạo thành những dòng nhỏ, đều đặn. Sau đó, những dòng này được làm nguội nhanh chóng và được kéo xuống bằng một máy cuộn tốc độ cao nằm ở phía dưới. Quá trình kéo này làm mỏng thủy tinh, kéo nó thành những sợi cực mảnh với đường kính thường dao động từ 9 đến 24 micromet—mỏng hơn cả sợi tóc người.

Giai đoạn 4: Ứng dụng lớp phủ định cỡ – Lớp phủ quan trọng

Ngay sau khi các sợi tơ được hình thành, nhưng trước khi chúng chạm vào nhau, chúng được phủ một lớp dung dịch hóa học gọi là...kích thướchoặc mộtchất liên kếtBước này có thể nói là quan trọng không kém gì chính quá trình tạo sợi. Quá trình định cỡ thực hiện một số chức năng thiết yếu:

–Bôi trơn:Bảo vệ các sợi nhỏ dễ bị hư hại do ma sát với nhau và với thiết bị xử lý.

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

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

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

Công thức cụ thể của chất hồ là một bí mật được các nhà sản xuất giữ kín và được điều chỉnh để tương thích với các loại nhựa khác nhau (polyester, epoxy,vinyl este).

Giai đoạn 5: Tập hợp và hình thành chuỗi

Hàng trăm sợi nhỏ riêng lẻ với kích thước khác nhau giờ đây hội tụ lại. Chúng được gom lại với nhau trên một loạt các con lăn, được gọi là máng gom sợi, để tạo thành một sợi liền mạch duy nhất—sợi roving sơ khai. Số lượng sợi được gom lại sẽ quyết định “tex” cuối cùng, hay trọng lượng trên mỗi đơn vị chiều dài của sợi roving.

Giai đoạn 6: Uốn lượn – Gói cuối cùng

Sợi roving liên tụcCuối cùng, sợi được quấn vào một đầu kẹp quay, tạo thành một cuộn lớn hình trụ gọi là "cuộn tháo" hoặc "cuộn định hình". Tốc độ quấn cực kỳ cao, thường vượt quá 3.000 mét mỗi phút. Máy quấn hiện đại sử dụng hệ thống điều khiển tinh vi để đảm bảo cuộn sợi được quấn đều và với lực căng chính xác, ngăn ngừa tình trạng rối và đứt trong các ứng dụng tiếp theo.

Sau khi cuộn xong toàn bộ kiện hàng, nó sẽ được tháo ra, kiểm tra chất lượng, dán nhãn và chuẩn bị để vận chuyển đến các nhà sản xuất và nhà chế tạo vật liệu composite trên toàn thế giới.

Kiểm soát chất lượng: Xương sống vô hình

Trong toàn bộ quy trình này, kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt là yếu tố tối quan trọng. Hệ thống tự động và kỹ thuật viên phòng thí nghiệm liên tục giám sát các biến số như:

–Tính nhất quán về đường kính sợi

–Tex (mật độ tuyến tính)

– Đảm bảo tính toàn vẹn của sợi và không bị đứt

– Tính đồng nhất của ứng dụng định cỡ

– Chất lượng đóng gói

Điều này đảm bảo rằng mỗi cuộn sợi roving đều đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe cần thiết cho vật liệu composite hiệu suất cao.

Kết luận: Một kỳ tích kỹ thuật trong cuộc sống thường nhật

Sự tạo thành củasợi thủy tinhĐây là một kiệt tác của kỹ thuật công nghiệp, biến những vật liệu đơn giản, dồi dào thành vật liệu gia cường 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 đường ống sợi thủy tinh chắc chắn, bạn sẽ đánh giá cao hành trình phức tạp của sự đổi mới và độ chính xác bắt đầu từ cát và lửa, tạo ra người hùng thầm lặng của vật liệu composite: sợi thủy tinh roving.

Liên hệ với chúng tôi:

Công ty TNHH Vật liệu tổng hợp Trùng Khánh Dujiang

TRANG WEB: www.frp-cqdj.com

ĐIỆN THOẠI：+86-023-67853804

WHATSAPP:+8615823184699

EMAIL:marketing@frp-cqdj.com