Sợi thủy tinh là loại vật liệu được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực hiện nay. Tuy nhiên, một câu hỏi phổ biến là liệu loại vật liệu có an toàn cho sức khỏe con người hay không? Hãy cùng Ánh Dương Composite khám phá chi tiết qua bài viết dưới đây nhé!
Sợi thủy tinh là gì? Sợi thủy tinh có độc hại không?
Sợi thủy tinh có tên tiếng Anh là fiberglass, là một loại vật liệu được làm từ thủy tinh kéo dài thành sợi mỏng. Thủy tinh nguyên chất có một thành phần chính là silicat (hợp chất khoáng với công thức hóa học SiO2). Sợi thủy tinh được tạo ra thông qua quá trình nung chảy thủy tinh rồi kéo dài thành sợi có đường kính chỉ 4 – 34 μm..
Sợi fiberglass mỏng, nhẹ có thể gây ra phản ứng khi tiếp xúc với da và hít phải vào đường hô hấp. Khi tiếp xúc với da, sợi thủy tinh có thể gây ra tình trạng ngứa ngáy và kích ứng da. Khi hít phải sợi này, nó có thể gây kích ứng đến đường hô hấp, gây ra các triệu chứng như ho, nghẹt mũi, đau họng và khó thở.
Tuy nhiên, những triệu chứng trên chỉ ở dạng nhẹ và không kéo dài. Còn lại, chưa có nghiên cứu nào cho thấy tiếp xúc với sợi fiberglass sẽ gây các ảnh hưởng nghiêm trọng nào khác.
Phân loại sợi thủy tinh
Mỗi sự kết hợp khác nhau trong tỷ lệ thành phần trong thủy tinh lại tạo ra một loại sợi fiberglass riêng. Dựa vào thành phần nguyên liệu thô, vật liệu này được chia làm các loại như:
- Loại A: Tương tự như kính làm cửa sổ với thành phần là 72% silica, 25% soda và vôi.
- Loại C: Sản xuất từ natri borosilicate, có tính kiêm – vôi chống ăn mòn, độ bền cao.
- Loại D: Được sản xuất chủ yếu bởi thành phần borosilicate, phổ biến và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cải thiện hiệu suất của điện.
- Loại E: Loại thủy tinh có khả năng cách điện tốt vì làm từ nhôm-canxi-borosilicate.
- Loại ECR: Có tính chịu kiềm vượt trội, có khả năng chịu nhiệt và hóa chất tốt.
- Loại AR: Được cấu tạo từ hợp chất silicat zirconium kiềm để chịu được môi trường có nhiều hóa chất ăn mòn.
- Loại S: Có cấu tạo từ nhôm silicat magie có độ bền rất cao nên được ứng dụng nhiều trong ngành hàng không, vũ trụ.
Ngoài ra, sợi fiberglass còn được phân loại thành: dạng thô, sợi chỉ, dạng bện nếu phân loại theo dạng sản phẩm.
Đặc điểm của sợi thủy tinh
Dù cho được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ vào ưu điểm vượt trội, bên cạnh những ưu điểm, vật liệu fiberglass vẫn tồn tại một vài hạn chế.
Ưu điểm
- Độ bền cao: Có độ bền và khả năng chịu va đập tốt, giúp tăng độ bền và độ cứng cho các sản phẩm sử dụng sợi thủy tinh.
- Kháng hóa chất: Có khả năng chịu được nhiều loại chất hóa học, không bị ăn mòn hay phân hủy trong môi trường axit.
- Chịu nhiệt tốt: Fiberglass không bị biến dạng hay mất tính chất trong môi trường nhiệt độ cao. Tại 1000°C, vật liệu này vẫn có khả năng giữ tới 25% sức mạnh như ban đầu.
- Khả năng chống nước: sợi fiberglass không bị thấm nước nên có thể giữ nguyên đặc tính vốn có.
- Cách điện tốt: Có tính điện cách tốt, điện môi thấp, độ hút ẩm thấp nên được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cách điện.
- Khả năng gia công và tạo hình: Có khả năng được gia công và tạo hình linh hoạt, có thể tạo ra các sản phẩm phức tạp và đa dạng theo yêu cầu.
Nhược điểm
Loại vật liệu này khi bị ẩm sẽ mất đi khả năng cách nhiệt cho đến khi nó khô trở lại. Cho nên nó không phù hợp với những công trình dễ ngưng tụ nước.
Ứng dụng của sợi thủy tinh
Nhờ mang những ưu điểm vượt trội, sợi fiberglass thường được sử dụng làm:
- Thành phần cốt lõi trong vật liệu composite: Kết hợp với nhựa hoặc các hợp chất khác để tạo ra vật liệu composite có độ cứng, nhẹ và bền cực cao.
- Trong đời sống: Được sử dụng trong sản xuất các vật liệu gia dụng như bồn tắm, lavabo, vòi nước và các sản phẩm nội thất khác. Sợi thủy tinh cũng có thể được sử dụng trong sản xuất đồ điện gia dụng và đèn chiếu sáng.
- Trong xây dựng: Dùng sản xuất các vật liệu xây dựng như bê tông thủy tinh cốt, vật liệu cách nhiệt, tấm sàn và vật liệu chống thấm. Ngoài ra còn có thể được sử dụng để gia cố và tăng cường độ bền cho các công trình xây dựng như cầu, tường và nhà cao tầng.
- Trong công nghiệp sản xuất: Sử dụng để gia cố và cung cấp tính cơ học cho các sản phẩm như ống dẫn, bình chứa hóa chất, các bộ phận máy móc và các sản phẩm công nghiệp khác.
- Trong ngành hàng không vũ trụ: Dùng trong sản xuất các vật liệu và bộ phận chịu lực trong ngành hàng không vũ trụ. Do có tính chất chịu nhiệt và kháng hóa chất tốt, giúp tăng độ bền và độ cứng cho các thành phần hàng không vũ trụ.
Quy trình sản xuất sợi thủy tinh
Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu
Đầu tiên, nguyên liệu chính là thủy tinh thô được chuẩn bị. Thủy tinh thô thường có thành phần chính là silicat nhôm và canxi, được chế biến thành dạng hạt hoặc bột.
Bước 2: Nấu chảy thủy tinh
Nguyên liệu được đặt trong các lò nung và được nung ở nhiệt độ cao để nấu chảy thành hỗn hợp thủy tinh nóng chảy.
Bước 3: Quá trình kéo sợi
Hỗn hợp thủy tinh nóng chảy được ép đùn qua các tấm ống lót nung nóng ở nhiệt độ rất cao. Các tấm này có từ 200 đến 8000 lỗ hay các vòi phun với đường kính cực kỳ nhỏ. Khi thủy tinh được đùn chảy ra sẽ có một máy đánh gió quay với tốc độ nhanh hơn khiến thủy tinh bị kéo thành các sợi mỏng, dài.
Bước 4: Làm lạnh và cắt sợi
Sau khi sợi thủy tinh kéo tới kích thước và độ dày mong muốn, chúng được làm lạnh bằng cách tiếp xúc với không khí hoặc nước lạnh. Sau đó, sợi này được cắt thành các đoạn ngắn dài tùy theo nhu cầu sử dụng.
Bước 5: Phủ và làm khô
Ở bước này, chúng tiếp tục được phủ một lớp sizing để giúp gia cố độ bền. Sau đó sẽ được được vào lò sấy khố trước khi đưa vào sử dụng ở các bước tiếp theo.
Bước 6: Đóng gói
Ở bước cuối cùng, sợi fiberglass được đóng gói thành các bó và vận chuyển đến các địa điểm khác nhau.
Không chỉ không gây ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người, vật liệu sợi thủy tinh còn đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và ứng dụng của nhiều ngành công nghiệp nhờ những lợi ích vượt trội mà nó đem lại.
