XƠ THỦY TINH ỨNG DỤNG CÁCH ÂM CÁCH NHIỆT Học viên thực : Nguyễn Khánh Ly Giảng viên hướng dẫn: TS Lưu Thị Tho Xơ Thủy Tinh Fiber Glass Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Giới thiệu xơ Sản phẩ m thủy tinh Nội Cấu trúc dung trình Ứng bày dụng Phư ơng pháp sản xuất Tính chất Mục tiêu Sau tìm hiểu loại xơ này, bạn có khả năng: Trình bày nguồn gốc khái niệm xơ thủy tinh Trình bày cấu trúc xơ Trình bày tính chất xơ Biết phương pháp sản xuất xơ Sản phẩm ứng dụng từ xơ thủy tinh Nguồn gốc • Khoảng 1500 năm TCN Ai Cập tìm thủy tinh • Khoảng 300 năm TCN, người thợ thủy tinh Siri phát minh ống thổi Sợi thủy tinh sản xuất nhiều kỷ, sáng chế sớm trao cho nhà phát minh người Phổ Hermann Hammesfahr (1845– 1914) Mỹ vào năm 1880 Vào năm 1937, công ty liên doanh Owens-Illinois thành công việc sản xuất xơ thủy tinh hiệu cao, sau sản lượng xơ thủy tinh liên tục tăng cao với tỷ lệ tăng trưởng 15÷25%/năm cuối năm 1970 Giới thiệu xơ, sợi thủy tinh • Sợi thủy tinh vật liệu bao gồm nhiều sợi thủy tinh mịn • Sợi thủy tinh hay cịn gọi bơng thủy tinh • Sợi thủy tinh cịn gọi Fiberglass Sợi thủy tinh sợi tổng hợp có mục đích đặc biệt Thủy tinh sợi hiệu suất lâu đời quen thuộc Nó làm từ sợi thủy tinh cực tốt Sợi sản xuất từ thủy tinh từ năm 1930 • Xơ thủy tinh sản xuất hai dạng điển hình: dạng tơ filamăng dạng xơ cắt ngắn Cấu trúc • Thủy tinh mô tả phạm vi vật liệu tạo cách kết hợp hay nhiều oxit Si, B, P với số oxit định nhưu K, Mg, Ca • Phần sợi thỷ tinh Silica ‘ SiO2’ • Silicon dạng tinh khiết tồn dạng polyme (SiO2)n Thành phần hóa học xơ thủy tinh ơxit silic hình thành dạng cấu trúc mạng ba chiều Khi tạo thành dạng tinh thể, ơxit silic hình thành mạng lưới gồm nhóm chức mang tính chất tuần hồn (Si6O18) 12 chứa nhóm SiO4, liên kết nhóm thực lực liên kết ion O 2- ion Si Liên kết nhóm ơxit silic dạng mắt lưới Bảng Thành phần loại xơ thủy tinh (Wt%) Thành phần Thủy tinh AR Thủy tinh C Thủy tinh E Thủy tinh S SiO2 62,2 65 55,2 65 ZrO2 16,7 - - - TiO2 0,1 - - - Al2O3 0,74 14,8 25 Fe2O3 0,09 0,3 0,3 - B2O3 - 7,3 - CaO 5,2 14 18,7 - MgO 0,16 3,3 - Na2O 14,3 8,5 0,3 10 K2O 0,4 - 0,2 - LiO - - - - F2 - - 0,3 - • Tính chất nhiệt : Thủy tinh có khả chống lại tác động nhiệt độ phạm vi rộng nhiệt độ tốt • Thủy tinh hồn toàn dễ cháy yếu tố quan trọng ứng dụng dệt • Tính chất điện : Sợi thủy tinh vật liệu cách điện tuyệt vời có cơng dụng quan trọng lĩnh vực điện ( Thủy rinh E phục vụ cho ứng dụng ) • Tính chất hóa học: Thủy tinh có khả chống lại hầu hết loại hóa chất Tác dụng với chất kiềm số axit mạnh axit phốt • • Tác dụng với chất hữu : Sợi hủy tinh không bị ảnh hưởng dung hữu Tính chất quang học: Chỉ số khúc xạ thủy tinh nằm tỏng khoảng từ 0.003-0.006 Thủy tinh suốt với tia cực tím • Tính chất xạ: Sợi Thủy tinh E sợi thủy tinh S-2 có khả chống lại tất loại xạ hạt nhân tốt • Bức xạ alpha beta khơng có tác dụng , xạ gamma bắn phá notron tạo độ bền giảm từ 5-10% • Có đặc tính sau: Là chất vơ dẻo sợi thực vật động vật, thắt nút, không đàn hồi hay dãn rộng Không cháy, khơng dẫn điện • Chúng mềm dẻo sợi dệt có nguồn gốc thực vật động vật (sợi thuỷ tinh thắt nút dễ dàng), chúng không kéo giãn rộng ra, chúng bền vững (bền vững sợi dệt nào), chúng không cháy, chúng không mục nát, không thấm nước bền với hầu hết axit, chúng vật dẫn điện số trường hợp vật dẫn nhiệt âm kém, chúng không hút ẩm Phân loại:- Dạng thô, sợi sợi bện cắt đoạn - Dạng mỏng, chiếu, đệm sản phẩm không dệt - Loại vải dệt từ sợi thô Phương pháp sản xuất *Công nghệ sản xuất xơ thủy tinh Q trình cơng nghệ sản xuất xơ thủy tinh dạng filamăng gồm hai cơng đoạn sau đây: • Sản xuất thủy tinh: Giai đoạn thực nấu chảy nguyên liệu thô Tất thành phần nguyên liệu cân xác trộn o đều, sau gia nhiệt đến 1700 C tạo thành dung dịch thủy tinh đồng chất Giai đoạn sản xuất thủy tinh kết thúc, tạo thành thủy tinh lỏng để trực tiếp kéo thành sợi, tạo thành dạng viên bi thủy tinh ủ làm nguội nhiệt độ nhà để sử dụng làm nguyên liệu cho kéo sợi thủy tinh sau • Giai đoạn kéo sợi: Giai đoạn tạo thành xơ thủy tinh liên tục cách nấu chảy viên bi thủy tinh, sau dung dịch thủy tinh nóng chảy đùn ép qua miệng kéo sợi dạng phin lỗ định hình tạo thành xơ thủy tinh Sơ đồ kéo sợi thủy tinh hai giai đoạn • Cơng nghệ q trình sản xuất xơ thủy tinh liên tục giai đoạn Phương pháp sử dụng nhiều nước châu Âu Quá trình giai đoạn kéo sợi thủy tinh thực chất từ thành phần cát thạch anh, đá vôi, axit bor, đất sét, than… o trộn theo tỷ lệ hợp lý, sau nung nóng chảy nhiệt độ cao vào khoảng 1680 C Độ nhớt dung dịch thủy tinh nóng chảy từ 600P đến 1000P Dung dịch thủy tinh nóng chảy rót trực tiếp vào phận khuôn kéo sợi chế tạo từ platin Dưới áp lực, dung dịch thủy tinh chảy qua lỗ nhỏ khn có đường kính thơng thường từ 0,8÷3,0 mm kéo qua buồng làm lạnh kéo giãn thnh si cú ng kớnh t 3ữ19 àm vi tốc 20÷50 m/s Sơ đồ kéo sợi thủy tinh giai đoạn Ứng dụng • Xơ thủy tinh sử dụng rộng rãi lĩnh vực hành không vũ trụ, kết cấu máy, xây dựng, sản phẩm chống ăn mịn, giao thơng vận tải số lĩnh vực khác Xơ thủy tinh sử dụng dạng tơ filamăng, xơ ngắn, dạng đệm dạng vải • Ứng dụng quan trọng xơ thủy tinh làm vật liệu gia cường cho vật liệu polyme compozit để sản xuất thiết bị kết cấu công nghiệp ô tô ngành công nghiệp khác Xơ thủy tinh sử dụng thay cho xơ amiăng để chế tạo vật liệu cách nhiệt, cách âm (dưới dạng mền xơ len thủy tinh) nhằm giảm thiểu tác hại đến sức khỏe người • Dùng cho mục đích cách nhiệt: Tường vách, ống khói, lị hơi, tủ cách nhiệt, ống nước…ở dạng sợi, dạng đống, mấu nhỏ, nỉ, lớp độn, lớp bọc ( cho ống) dây bện ( có khơng có chống thấm, keo hồ nhựa chất khác lớp cốt giấy, hàng dệt hay lưới thép) • • Để cách âm (nhà ở, văn phòng, cabin tàu thuyền, nhà hát) dạng sợi đống, nỉ, đệm ép cứng Xơ thủy tinh đặc biệt xơ thủy tinh AR sử dụng làm vật liệu gia cường trộn với xi măng để sản xuất bê tơng xây dựng, có tác dụng cải thiện độ bền uốn kết cấu bê tong chịu lực Bê tông gia cường xơ thủy tinh dùng để chế tạo kết cấu panel xây dựng chịu lực, lợp mái nhà xưởng, ống thoát nước… • Được dùng để cách điện (dây điện, cáp điện, thiết bị tải dòng khác) dạng sợi, chỉ, băng, vải, dây tết vải có không tẩm nhựa tự nhiên, chất dẻo hay nhựa đường • Được dùng làm vật liệu gia cố sản phẩm tường, trần vách thạch cao xây dựng nội thất như: làm lõi trình sản xuất thach cao để tạo tính chống cháy, chịu nhiệt, chống ẩm mốc, chống co giãn… ... - - - - F2 - - 0,3 - Thành phần hóa học số xơ thủy tinh E (%)   Thủy tinh E tiêu Thủy tinh E biến Thủy tinh Thủy tinh Thủy tinh 816 Thủy tinh F Thủy tinh B&F chuẩn tính 621 MgO SiO2 60 54,0 54,0... xơ Các xơ phân bố ngẫu nhiên, khoảng cách xơ tương đối lớn so với đường kính xơ, tạo thành lỗ rỗng xơ Liên kết xơ xơ thủy tinh Theo lý thuyết, trình sản xuất xơ thủy tinh keo phun vào màng xơ. .. xuất xơ thủy tinh hiệu cao, sau sản lượng xơ thủy tinh liên tục tăng cao với tỷ lệ tăng trưởng 15÷25%/năm cuối năm 1970 Giới thiệu xơ, sợi thủy tinh • Sợi thủy tinh vật liệu bao gồm nhiều sợi thủy