ไฟเบอร์กลาส เป็นวัสดุเส้นใยที่ประกอบด้วยใยแก้วที่มีความยืดหยุ่นบาง สามารถนำเสนอการตัดลักษณะและการใช้งานได้หลายอย่าง ในบรรดาเส้นใยแก้วหลักที่มีอยู่ (และจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากที่สุด) คือชนิด E ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ
ใยแก้วมีซิลิกาเป็นส่วนประกอบหลัก แม้ว่าจะมีออกไซด์อื่นๆ อีกหลายชนิดในองค์ประกอบ ซึ่งจะมีผลกระทบต่อการใช้งานขั้นสุดท้ายของเส้นใย เส้นใยสิ่งทอผลิตจากแก้วหลอมเหลวและถูกใช้มาตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณ อย่างไรก็ตาม การใช้งานสูงสุดเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 20 โดยมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมสิ่งทอและใช้เป็นวัสดุเสริมแรงสำหรับโพลิเมอร์
อ่านด้วย: พลาสติก PET — หนึ่งในโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก
บทสรุปเกี่ยวกับไฟเบอร์กลาส
- ไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุที่ทำจากเส้นใยแก้วที่บางและยืดหยุ่นได้
- ประเภทของใยแก้วมีชื่อเรียกตามคุณสมบัติ
- ไฟเบอร์กลาสที่ขายดีที่สุดคือประเภท E
- ส่วนประกอบหลักของไฟเบอร์กลาสคือ ซิลิกา SiO2.
- ไฟเบอร์กลาสสามารถใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เป็นฉนวนความร้อนและเสริมแรงสำหรับโพลิเมอร์
- วัสดุนี้ถูกใช้มาตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณจนถึงจุดสูงสุดในศตวรรษที่ 20
ไฟเบอร์กลาสคืออะไร?
ไฟเบอร์กลาส
เป็นวัสดุที่ทำจากเส้นใยที่มีความยืดหยุ่นบาง ของแก้ว. ไฟเบอร์กลาสมีหลายประเภทซึ่งมีลักษณะ การตัด และการใช้งานที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบหลักของไฟเบอร์กลาสคือ ซิลิกา SiO2แม้ว่าองค์ประกอบอื่น ๆ จะมีความสำคัญมากในองค์ประกอบของไฟเบอร์กลาสที่ได้ประเภทของไฟเบอร์กลาส
ประเภทของไฟเบอร์กลาสมีชื่อ ตามคุณสมบัติเฉพาะของมัน:
- และ (ไฟฟ้า) – การนำไฟฟ้าต่ำ;
- ส (ความแข็งแกร่ง) – ความต้านทานเชิงกลที่ดีเยี่ยม
- ว (เคมี) – ทนต่อสารเคมีได้ดี
- ม (โมดูล) – ความยืดหยุ่นสูง
- ก (ด่าง) – ส่วนประกอบของโลหะอัลคาไลสูง;
- ง (อิเล็กทริก) – ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ;
- อากาศ (ทนด่าง) – ต้านทานด่างสูง
เส้นใยแก้วส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบัน ประมาณ 90% เป็นประเภท E. ด้านล่างนี้เป็นตารางที่มีองค์ประกอบทางเคมีโดยประมาณของใยแก้วประเภทหลัก
องค์ประกอบทางเคมีโดยประมาณของใยแก้ว (ตามประเภท) | |||||||
ส่วนประกอบ |
และ |
ส |
ว |
ม |
ก |
ง |
อากาศ |
ซีโอ2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
ข2อ3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
อัล2อ3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
สุนัข |
21-23 |
0-9 |
14 |
13 |
8,8 |
0-1 |
- |
MgO |
0,4-4 |
6-11 |
3 |
9 |
3,8 |
0,5-0,6 |
- |
ZnO |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
ลุง2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
ที่2อ |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
เค2อ |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
อ่าน2อ |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
ศรัทธา2อ3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
ฉ2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
ดูเพิ่มเติม: ซิลิคอน — องค์ประกอบหลักของแก้ว เซรามิก และซิลิโคน
ไฟเบอร์กลาสใช้สำหรับอะไร?
สำหรับการใช้งานใยแก้ว สามารถใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ. หนึ่งในการใช้งานหลักคือในการผลิตวัสดุคอมโพสิตซึ่งใช้ไฟเบอร์กลาส เพื่อเสริมแรงโพลิเมอร์.
ข้อมูลระบุว่าในปี 2560 มีการผลิตพลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาสมากกว่า 1 ล้านตันในยุโรป มีไว้สำหรับการก่อสร้างและการขนส่ง. ใยแก้วสามารถทำตัวเหมือนวัสดุที่ทนทานได้ เช่น เหล็ก นอกจากจะมีน้ำหนักเบาแล้ว (ความหนาแน่นในช่วง 2.5 g.cm.-3) และมี ความต้านทานการกัดกร่อน.
ใยแก้วก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน สำหรับการกรองและฉนวน (ความร้อนหรือเสียง). ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของไฟเบอร์กลาสไม่เพียงเกี่ยวข้องกับค่าการนำความร้อนต่ำของแก้วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงค่าการนำความร้อนต่ำด้วย ความหนาแน่นของวัสดุ ซึ่งทำให้มวลของอากาศถูกกักไว้ จึงทำให้มีคุณสมบัติเป็นฉนวน โดยไฟเบอร์จะทำหน้าที่ โครงสร้าง.
สำหรับการกรอง พื้นที่ผิวของเส้นใยรวมถึงขนาดของช่องว่างระหว่างเส้นใยเป็นปัจจัยสำคัญ วิธีผลิตเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพด้านการกรองและฉนวนของวัสดุนี้ได้
ไฟเบอร์กลาสได้มาอย่างไร?
พวกเขามีอยู่ สองกระบวนการ แหล่งที่มาหลักในการผลิตไฟเบอร์กลาส หนึ่งในนั้นคือการผลิตใยแก้วใช้สำหรับฉนวนกันความร้อน ในกระบวนการนี้ กระแสของแก้วที่หลอมละลายจะถูกทำให้แห้งในเครื่องหมุนซึ่งประกอบด้วย ภาชนะโลหะทรงกลมมีรูที่ผนัง หมุนด้วยความเร็ว 2,000-3,000 รอบต่อนาที และอุณหภูมิ 900-1100 องศาเซลเซียส
สายน้ำแก้วที่ออกมาจากแกนหมุนจะถูกหยุดโดยกระแสลมความเร็วสูงที่เปลี่ยนให้เป็นเส้นใยละเอียด (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 10 µm) ที่มีความยาวหลายเซนติเมตร
การผลิตไฟเบอร์กลาสอีกวิธีหนึ่งคือผ่านกระบวนการอย่างต่อเนื่อง. ในที่นี้ วัตถุประสงค์คือเพื่อผลิตเส้นใยโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อการเสริมแรง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (ระหว่าง 9-25 µm) โดยคำนึงถึงความยาว เส้นใยมักผลิตเป็นมัดด้วยเส้นด้าย (รวมกันเป็นร้อยเป็นพันเส้นใย) ยาวประมาณ 10 กม.
ในกระบวนการนี้ แก้วที่หลอมเหลวจะผ่านรูที่ละเอียดมากในแผ่นแพลทินัม (หรือโรเดียม) ผ่านการอัดขึ้นรูป แก้วออกมาจากรูด้วยอุณหภูมิในช่วง 1150-1300 °Cขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ไอน้ำและอากาศบริสุทธิ์เพื่อทำให้กระจกที่ออกมาจากรูเย็นลง เส้นใยถูกดึงออกด้วยความเร็ว 1,000 ม./นาที หรือมากกว่านั้น
รู้เพิ่มเติม: เคฟลาร์ — ใยสังเคราะห์ที่แข็งแรงกว่าเหล็ก
ไฟเบอร์กลาสเกิดขึ้นได้อย่างไร?
ความเป็นไปได้ที่จะได้รับเส้นใยแก้ว เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณแม้กระทั่งก่อนที่จะรู้จักเทคนิคการเป่าแก้ว แจกันอียิปต์จำนวนมากทำขึ้นโดยการห่อใยแก้วด้วยดินเหนียวอย่างเหมาะสม
ความสนใจของอุตสาหกรรมสิ่งทอในไฟเบอร์กลาสเกิดขึ้นในภายหลัง นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส René-Antoine Ferchault de Réaumur ผลิตขึ้นในปี ค.ศ. 1713 ผ้าประดับด้วยเส้นด้ายแก้วละเอียด. การใช้ไฟเบอร์กลาสที่มีชื่อเสียงแต่หาได้ยากในช่วงเริ่มต้นของความสัมพันธ์กับอุตสาหกรรมสิ่งทอคือตอนที่ใช้สำหรับ การผลิตชุดที่นักแสดงสวมใส่ในปี 1893 ที่งาน Columbian Exposition ในชิคาโก เพื่อดึงดูดความสนใจในงานนิทรรศการของ แว่นตา.
กระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสในแม่พิมพ์ปัจจุบันเริ่มขึ้นในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 การผลิตเส้นใยสิ่งทอแก้วโดยวิธีการผ่านรูละเอียดนั้นเริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1930 ในสหรัฐอเมริกา โดยเริ่มต้นในปี 1939 ในประเทศเยอรมนี ตั้งแต่ปี 1939 ด้วยความพยายามของบริษัท Owens-Illinois Glass Co. ในเมืองนวร์ก รัฐโอไฮโอ สหรัฐอเมริกา มีการปรับปรุงกระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสทำให้มีศักยภาพมากขึ้นในแง่เศรษฐกิจ
แม้จะมีการขยายตัวในช่วงที่เหลือของศตวรรษที่ 20 ในปี 1990 อุตสาหกรรมเริ่มลดลงต้องการวิธีการหาเหตุผลเข้าข้างตนเองโดยภาคส่วน การกำจัดเครื่องจักรและการติดตั้งที่ล้าสมัย ซึ่งทำให้ผู้ผลิตรายย่อยหายไปเกือบหมด
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมไฟเบอร์กลาสต้องการการใช้เครื่องจักรมากขึ้น ลดต้นทุนแรงงานและใช้พลังงานน้อยลง ส่วนใหญ่ บริษัทขนาดเล็กถูกรวมเข้ากับส่วนแบ่งของผู้ผลิตรายใหญ่.
เครดิตภาพ
[1] humphery/ ชัตเตอร์
แหล่งที่มา
MARTYNOVA, E.; เซบุลล่า, เอช. ใยแก้ว. ใน: เส้นใยอนินทรีย์และคอมโพสิต: การผลิต คุณสมบัติ และการใช้งาน. หมวก 7. พี 131-163. สหราชอาณาจักร: เอลส์เวียร์ 2018
โจนส์, เอฟ. ร.; ฮัฟฟ์, เอ็น. ต. โครงสร้างและคุณสมบัติของใยแก้ว. ใน: คู่มือคุณสมบัติแรงดึงของสิ่งทอและเส้นใยเทคนิค. หมวก 15. พี 529-573. เคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร: Woodhead Publishing Limited, 2009
โจนส์, เอฟ. ร. ใยแก้ว. ใน: เส้นใยประสิทธิภาพสูง. หมวก 6. พี 191-238. เคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร: Woodhead Publishing Limited, 2544
โดย Stefano Araujo Novais
ครูสอนเคมี
แหล่งที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm
