ข้อดีของใยแก้วในอุปกรณ์เคมีที่ใช้กราไฟต์

กราไฟต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์เคมีเนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อน การนำไฟฟ้า และความเสถียรทางความร้อนได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม กราไฟต์มีคุณสมบัติทางกลที่ค่อนข้างอ่อนแอ โดยเฉพาะภายใต้สภาวะแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนไฟเบอร์กลาสเนื่องจากเป็นวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง จึงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์เคมีที่ใช้กราไฟต์ เนื่องจากมีความทนทานต่อความร้อน ทนต่อการกัดกร่อน และมีคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า ข้อได้เปรียบเฉพาะ ได้แก่:

(1) เพิ่มประสิทธิภาพเชิงกล

ความแข็งแรงในการดึงของเส้นใยแก้วสามารถสูงถึง 3,450 MPa ซึ่งสูงกว่ากราไฟท์ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 10 ถึง 20 MPa การนำเส้นใยแก้วมาผสมกับวัสดุกราไฟท์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงกลโดยรวมของอุปกรณ์ได้อย่างมาก รวมถึงความต้านทานต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน

(2) ความต้านทานการกัดกร่อน

เส้นใยแก้วมีความทนทานต่อกรด ด่าง และตัวทำละลายส่วนใหญ่ได้ดีเยี่ยม แม้ว่ากราไฟต์เองจะทนทานต่อการกัดกร่อนได้สูงก็ตามใยแก้วอาจให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง เช่น สภาวะอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง บรรยากาศออกซิไดซ์ หรือสภาพแวดล้อมที่มีกรดไฮโดรฟลูออริก

(3) คุณสมบัติความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง

เส้นใยแก้วมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (CTE) ต่ำมากที่ประมาณ 5.0×10−7/°C ช่วยให้คงความเสถียรของขนาดภายใต้แรงเครียดจากความร้อน นอกจากนี้ จุดหลอมเหลวที่สูง (1,400–1,600°C) ยังทำให้ทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างยอดเยี่ยม คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้เครื่องมือกราไฟต์ที่เสริมด้วยเส้นใยแก้วสามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงได้โดยมีการเสียรูปน้อยที่สุด

(4) ข้อดีเรื่องน้ำหนัก

ด้วยความหนาแน่นประมาณ 2.5 g/cm3 ใยแก้วจึงหนักกว่ากราไฟท์เล็กน้อย (2.1–2.3g/cm3) แต่เบากว่าวัสดุโลหะ เช่น เหล็กหรืออลูมิเนียมอย่างเห็นได้ชัด การนำใยแก้วมาผสมกับอุปกรณ์กราไฟท์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นมากนัก ช่วยรักษาลักษณะน้ำหนักเบาและพกพาสะดวกของอุปกรณ์ไว้ได้

(5) ประสิทธิภาพด้านต้นทุน

เมื่อเทียบกับคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงอื่นๆ (เช่น เส้นใยคาร์บอน) เส้นใยแก้วมีความคุ้มทุนมากกว่า ทำให้มีข้อได้เปรียบในการใช้งานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่:

ต้นทุนวัตถุดิบ:ไฟเบอร์กลาสส่วนใหญ่ใช้กระจกราคาถูก ในขณะที่คาร์บอนไฟเบอร์อาศัยอะคริโลไนไตรล์ซึ่งมีราคาแพง

ต้นทุนการผลิต: วัสดุทั้งสองชนิดจำเป็นต้องใช้กระบวนการที่อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง แต่การผลิตเส้นใยคาร์บอนเกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่ซับซ้อนเพิ่มเติม (เช่น การเกิดพอลิเมอร์ การทำให้เสถียรของออกซิเดชัน การทำให้เป็นคาร์บอน) ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น

การรีไซเคิลและการกำจัด: คาร์บอนไฟเบอร์รีไซเคิลได้ยากและก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมหากจัดการไม่ถูกต้อง ส่งผลให้มีต้นทุนการกำจัดที่สูงขึ้น ในทางตรงกันข้าม ไฟเบอร์กลาสสามารถจัดการได้ง่ายกว่าและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในสถานการณ์สิ้นอายุการใช้งาน