ข่าว

ใยแก้วเป็นวัสดุอนินทรีย์ที่ไม่ใช่โลหะที่มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยม มีข้อดีมากมาย เช่น เป็นฉนวนที่ดี ทนความร้อน ทนการกัดกร่อน และมีความแข็งแรงเชิงกลสูง แต่ข้อเสียคือเปราะและทนต่อการสึกหรอได้ไม่ดี ใยแก้วได้มาจากการนำลูกแก้วหรือเศษแก้วมาเป็นวัตถุดิบ โดยผ่านกระบวนการหลอมที่อุณหภูมิสูง การดึง การม้วน การทอ และกระบวนการอื่นๆ จนได้เส้นใยเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ไม่กี่ไมครอนไปจนถึงมากกว่า 20 ไมครอน เทียบเท่ากับ 1/20-1/5 ของเส้นผม แต่ละมัดของเส้นใยประกอบด้วยเส้นใยเดี่ยวหลายร้อยหรือหลายพันเส้นไฟเบอร์กลาสโดยทั่วไปมักใช้เป็นวัสดุเสริมแรงในวัสดุคอมโพสิต วัสดุฉนวนไฟฟ้าและวัสดุฉนวนความร้อน แผงวงจร และภาคส่วนอื่นๆ ของเศรษฐกิจภายในประเทศ
1. คุณสมบัติทางกายภาพของไฟเบอร์กลาส
จุดหลอมเหลว 680 ℃
จุดเดือด 1000 ℃
ความหนาแน่น 2.4-2.7 กรัม/ซม³

2. องค์ประกอบทางเคมี
ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ซิลิกา อลูมินา แคลเซียมออกไซด์ โบรอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ โซเดียมออกไซด์ เป็นต้น โดยสามารถแบ่งตามปริมาณด่างในแก้วได้เป็น แก้วใยแก้วไร้ด่าง (โซเดียมออกไซด์ 0% ถึง 2% เป็นแก้วอะลูมิเนียมโบโรซิลิเกต) แก้วใยแก้วด่างปานกลาง (โซเดียมออกไซด์ 8% ถึง 12% เป็นแก้วโซดาไลม์ซิลิเกตที่มีโบรอนหรือไม่มีโบรอน) และแก้วใยแก้วด่างสูง (โซเดียมออกไซด์ 13% ขึ้นไป เป็นแก้วโซดาไลม์ซิลิเกต)

3. วัตถุดิบและการนำไปใช้งาน
ใยแก้วมีคุณสมบัติเด่นกว่าเส้นใยอินทรีย์ คือ ทนความร้อนสูง ไม่ติดไฟ ทนต่อการกัดกร่อน เป็นฉนวนกันความร้อนและเสียง มีความแข็งแรงดึงสูง และเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี แต่เปราะและทนต่อการสึกหรอต่ำ จึงนิยมใช้ในการผลิตพลาสติกเสริมแรงหรือยางเสริมแรง โดยใยแก้วมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้การใช้งานใยแก้วมีความก้าวหน้าและรวดเร็วกว่าเส้นใยชนิดอื่นๆ มาก คุณสมบัติของใยแก้วมีดังต่อไปนี้:
(1) ความแข็งแรงดึงสูง การยืดตัวเล็กน้อย (3%)
(2) สัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นสูง ความแข็งแกร่งดี
(3) การยืดตัวภายในขอบเขตของความยืดหยุ่นและความแข็งแรงดึงสูง จึงสามารถดูดซับพลังงานจากการกระแทกได้
(4) เส้นใยอนินทรีย์ ไม่ติดไฟ ทนต่อสารเคมีได้ดี
(5) การดูดซับน้ำน้อย
(6) มีเสถียรภาพของขนาดที่ดีและทนความร้อน
(7) แปรรูปได้ดี สามารถนำไปทำเป็นเส้นใย มัด สักหลาด ผ้า และผลิตภัณฑ์รูปแบบอื่นๆ ได้
(8) ผลิตภัณฑ์โปร่งใสสามารถส่งผ่านแสงได้
(9) การพัฒนาตัวแทนการบำบัดพื้นผิวที่มีการยึดเกาะที่ดีกับเรซินเสร็จสมบูรณ์แล้ว
(10) ราคาไม่แพง
(11) เผายากและสามารถหลอมเป็นเม็ดแก้วได้ที่อุณหภูมิสูง
ใยแก้วสามารถแบ่งตามรูปทรงและความยาวได้เป็น ใยแก้วต่อเนื่อง ใยแก้วความยาวคงที่ และใยแก้วขนปุย ส่วนใยแก้วสามารถแบ่งตามองค์ประกอบของแก้วได้เป็น ใยแก้วที่ไม่เป็นด่าง ใยแก้วทนสารเคมี ใยแก้วทนด่างสูง ใยแก้วทนด่าง ใยแก้วความแข็งแรงสูง ใยแก้วที่มีค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง และใยแก้วทนด่าง (ต้านด่าง) เป็นต้น

4. วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตไฟเบอร์กลาส
ปัจจุบัน วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตใยแก้วในประเทศ ได้แก่ ทรายควอตซ์ อลูมินาและคลอไรต์ หินปูน โดโลไมต์ กรดบอริก โซดาแอช แมงกานีส ฟลูออไรต์ และอื่นๆ

5. วิธีการผลิต
โดยคร่าวๆ แล้วแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทแรกทำจากแก้วหลอมเหลวโดยตรงเป็นเส้นใย;
แก้วหลอมชนิดหนึ่งนั้น เริ่มต้นด้วยการนำลูกแก้วหรือแท่งแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มิลลิเมตร มาหลอมใหม่ด้วยวิธีการต่างๆ เพื่อให้ได้เส้นใยละเอียดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 ถึง 80 ไมโครเมตร
เส้นใยแก้วต่อเนื่อง หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเส้นใยยาว ถูกสร้างขึ้นโดยใช้แผ่นโลหะผสมแพลทินัมและกระบวนการดึงเชิงกล จนได้เส้นใยที่มีความยาวไม่จำกัด
ผ่านลูกกลิ้งหรือกระแสลมที่ทำจากเส้นใยที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งรู้จักกันในชื่อใยแก้วความยาวคงที่ หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเส้นใยสั้น

6. การจำแนกประเภทไฟเบอร์กลาส
ไฟเบอร์กลาสแบ่งออกตามองค์ประกอบ ลักษณะ และการใช้งาน เป็นระดับต่างๆ
ตามข้อกำหนดมาตรฐาน เส้นใยแก้วเกรด E เป็นเส้นใยที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด และใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุฉนวนไฟฟ้า
ระดับ S สำหรับเส้นใยชนิดพิเศษ
การผลิตไฟเบอร์กลาสโดยใช้แก้วนั้นแตกต่างจากการผลิตผลิตภัณฑ์แก้วชนิดอื่นๆ
ส่วนประกอบของไฟเบอร์กลาสที่จำหน่ายในระดับสากลมีดังนี้:

(1) อี-แก้ว
แก้วโบโรซิลิเคต หรือที่รู้จักกันในชื่อแก้วปราศจากด่าง เป็นแก้วโบโรซิลิเคตชนิดหนึ่ง ปัจจุบันเป็นส่วนประกอบของใยแก้วที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าและคุณสมบัติทางกลที่ดี จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตฉนวนไฟฟ้าจากใยแก้ว และยังใช้ในปริมาณมากในการผลิตใยแก้วสำหรับพลาสติกเสริมใยแก้ว ข้อเสียคือถูกกัดกร่อนได้ง่ายโดยกรดอนินทรีย์ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

(2) แก้ว C
ใยแก้วอัลคาไลน์ปานกลาง หรือที่รู้จักกันในชื่อใยแก้วอัลคาไลน์กลาง มีคุณสมบัติเด่นคือ ทนทานต่อสารเคมี โดยเฉพาะกรดได้ดีกว่าใยแก้วอัลคาไลน์ แต่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกลต่ำกว่าใยแก้วอัลคาไลน์ 10-20% โดยทั่วไปใยแก้วอัลคาไลน์ปานกลางจากต่างประเทศมักมีโบรอนไดออกไซด์อยู่บ้าง แต่ใยแก้วอัลคาไลน์ปานกลางของจีนนั้นปราศจากโบรอนโดยสิ้นเชิง ในต่างประเทศ ใยแก้วอัลคาไลน์ปานกลางใช้เฉพาะในการผลิตผลิตภัณฑ์ใยแก้วที่ทนต่อการกัดกร่อน เช่น การผลิตแผ่นใยแก้วปูพื้น เป็นต้น และยังใช้เสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุมุงหลังคาแอสฟัลต์ แต่ในประเทศจีน ใยแก้วอัลคาไลน์ปานกลางมีสัดส่วนการผลิตใยแก้วสูงถึง 60% และใช้กันอย่างแพร่หลายในการเสริมความแข็งแรงให้กับพลาสติกเสริมใยแก้ว รวมถึงผ้ากรอง ผ้าห่อหุ้ม ฯลฯ เนื่องจากมีราคาต่ำกว่าใยแก้วที่ไม่ใช่อัลคาไลน์และมีข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่แข็งแกร่งกว่า

(3) ไฟเบอร์กลาสที่มีความแข็งแรงสูง
เส้นใยชนิดนี้มีคุณสมบัติเด่นคือมีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง โดยมีความแข็งแรงดึงของเส้นใยเดี่ยวอยู่ที่ 2800 MPa ซึ่งสูงกว่าความแข็งแรงดึงของใยแก้วไร้ด่างประมาณ 25% และมีโมดูลัสความยืดหยุ่นอยู่ที่ 86,000 MPa ซึ่งสูงกว่าใยแก้วอี (E-glass fiber) ผลิตภัณฑ์ FRP ที่ผลิตจากเส้นใยชนิดนี้ส่วนใหญ่ใช้ในด้านการทหาร อวกาศ เกราะกันกระสุน และอุปกรณ์กีฬา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากราคาสูง ปัจจุบันจึงยังไม่สามารถส่งเสริมการใช้งานในภาคพลเรือนได้ การผลิตทั่วโลกมีเพียงไม่กี่พันตันเท่านั้น

(4)ไฟเบอร์กลาส AR
ไฟเบอร์กลาสทนด่าง หรือที่รู้จักกันในชื่อไฟเบอร์กลาสทนด่าง เป็นวัสดุเสริมแรงในคอนกรีตเสริมเหล็ก (GRC) ที่ทำจากเส้นใยอนินทรีย์ 100% เหมาะสำหรับใช้ทดแทนเหล็กและใยหินในส่วนประกอบซีเมนต์ที่ไม่รับน้ำหนัก ไฟเบอร์กลาสทนด่างมีคุณสมบัติเด่นคือ ทนด่างได้ดี สามารถต้านทานการกัดกร่อนของสารด่างสูงในซีเมนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีแรงยึดเกาะสูง โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง ทนแรงกระแทก แรงดึงและแรงดัดสูงมาก ไม่ติดไฟ ทนต่อความเย็นจัด ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความชื้น ทนต่อการแตกร้าว ทนต่อการซึมผ่านได้ดีเยี่ยม มีโครงสร้างที่แข็งแรง ขึ้นรูปง่าย ฯลฯ ไฟเบอร์กลาสทนด่างเป็นวัสดุเสริมแรงชนิดใหม่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในคอนกรีตเสริมเหล็กประสิทธิภาพสูง และเป็นวัสดุเสริมแรงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

(5)แก้ว
กระจกชนิดนี้รู้จักกันในชื่อกระจกด่างสูง เป็นกระจกโซเดียมซิลิเกตทั่วไป แต่เนื่องจากทนต่อความชื้นได้ไม่ดี จึงไม่ค่อยได้ใช้ในการผลิตไฟเบอร์กลาส

(6) กระจก E-CR
กระจก E-CR เป็นกระจกชนิดปรับปรุงใหม่ที่ปราศจากโบรอนและด่าง ใช้ในการผลิตไฟเบอร์กลาสที่มีความทนทานต่อกรดและน้ำได้ดี ความทนทานต่อน้ำดีกว่าไฟเบอร์กลาสที่ปราศจากด่างถึง 7-8 เท่า และความทนทานต่อกรดก็ดีกว่าไฟเบอร์กลาสที่มีด่างปานกลางมาก อีกทั้งยังเป็นชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับท่อใต้ดินและถังเก็บ

(7) แก้ว D
หรือที่รู้จักกันในชื่อกระจกไดอิเล็กทริกต่ำ ใช้ในการผลิตใยแก้วไดอิเล็กทริกต่ำที่มีความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกที่ดี
นอกเหนือจากส่วนประกอบไฟเบอร์กลาสที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ขณะนี้ยังมีส่วนประกอบใหม่เพิ่มเติมอีกด้วยไฟเบอร์กลาสปราศจากด่างโดยปราศจากโบรอนโดยสิ้นเชิง จึงช่วยลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม แต่คุณสมบัติในการเป็นฉนวนไฟฟ้าและคุณสมบัติทางกลนั้นคล้ายคลึงกับกระจก E แบบดั้งเดิม
นอกจากนี้ยังมีใยแก้วสองชั้นซึ่งใช้ในการผลิตใยแก้วสำหรับทำใยหิน และมีศักยภาพในการนำไปใช้เป็นวัสดุเสริมแรงในพลาสติกเสริมใยแก้ว ยิ่งไปกว่านั้น ยังมีใยแก้วปลอดฟลูออรีนที่พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการด้านสิ่งแวดล้อม และใยแก้วปลอดด่างที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นด้วย

7. การระบุไฟเบอร์กลาสที่มีความเป็นด่างสูง
วิธีทดสอบง่ายๆ คือ นำเส้นใยใส่น้ำเดือดแล้วต้มประมาณ 6-7 ชั่วโมง ถ้าเป็นเส้นใยแก้วที่มีความเป็นด่างสูง หลังจากต้มในน้ำเดือดแล้ว เส้นใยทั้งแนวตั้งและแนวนอนจะคลายตัวออกหมด

8. กระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสมีสองประเภท
ก) การหล่อสองครั้ง – วิธีการดึงขึ้นรูปด้วยเบ้าหลอม;
ข) การขึ้นรูปครั้งเดียว – วิธีการดึงขึ้นรูปด้วยเตาเผาแบบสระน้ำ
กระบวนการผลิตเส้นใยแก้วด้วยวิธีการดึงขึ้นรูปในเบ้าหลอมนั้น เริ่มจากหลอมวัตถุดิบแก้วที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตเป็นลูกแก้ว จากนั้นจึงหลอมลูกแก้วอีกครั้งและดึงขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงเพื่อให้ได้เส้นใยแก้ว กระบวนการนี้มีข้อเสียหลายประการ เช่น การใช้พลังงานสูง กระบวนการขึ้นรูปไม่เสถียร ผลผลิตแรงงานต่ำ และอื่นๆ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วผู้ผลิตเส้นใยแก้วรายใหญ่ได้ยกเลิกกระบวนการนี้ไปแล้ว

9. ทั่วไปไฟเบอร์กลาสกระบวนการ
วิธีการผลิตไฟเบอร์กลาสด้วยเตาเผาแบบพูล (Pool kiln drawing) คือการหลอมคลอไรต์และวัตถุดิบอื่นๆ ในเตาเผาให้กลายเป็นสารละลายแก้ว โดยไล่ฟองอากาศผ่านทางเดินไปยังแผ่นพรุนเพื่อทำการดึงขึ้นรูปเป็นเส้นใยไฟเบอร์กลาสด้วยความเร็วสูง เตาเผาแบบนี้สามารถเชื่อมต่อกับแผงหลายร้อยแผงผ่านทางเดินหลายทางเพื่อการผลิตพร้อมกัน กระบวนการนี้เรียบง่าย ประหยัดพลังงาน การขึ้นรูปมีเสถียรภาพ ประสิทธิภาพสูง และให้ผลผลิตสูง ทำให้สามารถผลิตแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบในระดับใหญ่ได้ และกลายเป็นกระบวนการผลิตหลักในระดับสากล โดยกระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของการผลิตทั่วโลก