ข่าว

ฮีโร่ที่ไม่มีใครรู้จักของวัสดุผสม: เจาะลึกถึงกระบวนการผลิตเส้นใยไฟเบอร์กลาส

ในโลกของวัสดุผสมขั้นสูง วัสดุอย่างคาร์บอนไฟเบอร์มักถูกมองข้าม แต่เบื้องหลังผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาสที่แข็งแรง ทนทาน และน้ำหนักเบาแทบทุกชิ้น ตั้งแต่ตัวเรือ ใบพัดกังหันลม ไปจนถึงชิ้นส่วนรถยนต์และสระว่ายน้ำ ล้วนมีวัสดุเสริมแรงพื้นฐานอยู่:ใยแก้วแบบเคลื่อนที่เส้นใยแก้วที่ต่อเนื่องและอเนกประสงค์นี้ คือกำลังสำคัญของอุตสาหกรรมคอมโพสิต แต่วัสดุสำคัญนี้ผลิตขึ้นมาได้อย่างไร?

บทความนี้จะเจาะลึกถึงกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนในการสร้างเส้นใยไฟเบอร์กลาสตั้งแต่ทรายดิบจนถึงม้วนสุดท้ายที่พร้อมสำหรับการขนส่ง

Fiberglass Roving คืออะไร?

ก่อนจะเจาะลึกถึง "วิธีการ" จำเป็นต้องเข้าใจ "สิ่งที่" เกิดขึ้นเสียก่อนใยแก้วแบบเคลื่อนที่คือชุดของเส้นใยแก้วที่ขนานกันและต่อเนื่องกันเป็นเส้นเดียวที่ไม่บิดตัว โดยทั่วไปจะพันรอบแกนม้วนขนาดใหญ่หรือห่อหุ้มด้วยวัสดุขึ้นรูป โครงสร้างนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการที่ต้องใช้ความแข็งแรงสูงและการซึมผ่านของของเหลวอย่างรวดเร็ว (การอิ่มตัวด้วยเรซิน) เช่น:

-การพัลทรูชัน:การสร้างโปรไฟล์หน้าตัดคงที่ เช่น คานและเหล็กเส้น

-การพันเส้นใย:การสร้างภาชนะรับแรงดัน ท่อ และปลอกหุ้มมอเตอร์จรวด

-การผลิต Chopped Strand Mat (CSM):โดยเส้นใยจะถูกสับและกระจายอย่างสุ่มเป็นแผ่น

-การใช้งานแบบสเปรย์:การใช้ปืนสับเพื่อยิงเรซินและกระจกพร้อมกัน

กุญแจสำคัญของประสิทธิภาพอยู่ที่ลักษณะที่ต่อเนื่องและคุณภาพที่บริสุทธิ์ของเส้นใยแก้วแต่ละเส้น

กระบวนการผลิต: การเดินทางจากทรายสู่แกนม้วน

การผลิตของใยแก้วแบบเคลื่อนที่เป็นกระบวนการต่อเนื่อง อุณหภูมิสูง และอัตโนมัติสูง สามารถแบ่งออกเป็น 6 ขั้นตอนหลัก

ขั้นตอนที่ 1: การแบ่งชุด – สูตรที่แม่นยำ

อาจเป็นเรื่องน่าประหลาดใจ แต่ไฟเบอร์กลาสเริ่มต้นจากวัสดุธรรมดาๆ เดียวกับชายหาด นั่นคือทรายซิลิกา อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบต่างๆ ได้รับการคัดสรรและผสมอย่างพิถีพิถัน ส่วนผสมนี้ หรือที่เรียกว่า "แบทช์" ประกอบด้วย:

-ทรายซิลิกา (SiO₂):โครงสร้างกระจกหลักเป็นแกนหลัก

-หินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต):ช่วยให้กระจกคงสภาพได้ดี

-โซดาแอช (โซเดียมคาร์บอเนต):ช่วยลดอุณหภูมิการละลายของทราย ช่วยประหยัดพลังงาน

-สารเติมแต่งอื่น ๆ :มีการเติมแร่ธาตุจำนวนเล็กน้อย เช่น โบแรกซ์ ดินเหนียว หรือแมกนีไซต์ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะ เช่น เพิ่มความทนทานต่อสารเคมี (เช่นเดียวกับในแก้ว E-CR) หรือเป็นฉนวนไฟฟ้า (E-glass)

วัตถุดิบเหล่านี้ได้รับการชั่งน้ำหนักอย่างแม่นยำและผสมให้เข้ากันเป็นเนื้อเดียวกัน เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับเตาเผา

ขั้นที่ 2: การหลอมละลาย – การเปลี่ยนแปลงอันร้อนแรง

วัตถุดิบจะถูกป้อนเข้าเตาเผาที่ใช้ก๊าซธรรมชาติขนาดใหญ่ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิที่น่าทึ่งประมาณ1400°C ถึง 1600°C (2550°F ถึง 2900°F)ภายในนรกขุมนี้ วัตถุดิบที่เป็นของแข็งจะผ่านการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ หลอมละลายกลายเป็นของเหลวหนืดเนื้อเดียวกันที่เรียกว่าแก้วหลอมเหลว เตาเผาทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยมีการเพิ่มชุดใหม่เข้าไปที่ปลายด้านหนึ่ง และดึงแก้วหลอมเหลวออกมาจากอีกด้านหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างเส้นใย – กำเนิดของเส้นใย

นี่เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดและน่าสนใจที่สุดของกระบวนการ แก้วหลอมเหลวจะไหลจากเตาเผาไปยังอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าบูชชิ่งบูชคือแผ่นโลหะผสมแพลตตินัม-โรเดียม ทนทานต่อความร้อนและการกัดกร่อนที่รุนแรง มีรูหรือปลายแหลมเล็กๆ หลายร้อยหรือหลายพันรู

เมื่อแก้วหลอมเหลวไหลผ่านปลายเหล่านี้ จะเกิดเป็นสายน้ำเล็กๆ ไหลอย่างต่อเนื่อง จากนั้นสายน้ำเหล่านี้จะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและถูกดึงลงมาโดยเครื่องม้วนความเร็วสูงที่อยู่ด้านล่าง กระบวนการดึงนี้จะทำให้แก้วอ่อนตัวลง ดึงให้กลายเป็นเส้นใยละเอียดมาก โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 9 ถึง 24 ไมโครเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์

ขั้นตอนที่ 4: การกำหนดขนาด – การเคลือบที่สำคัญ

ทันทีหลังจากที่เส้นใยถูกสร้างขึ้น แต่ก่อนที่จะสัมผัสกัน พวกมันจะถูกเคลือบด้วยสารละลายเคมีที่เรียกว่าการกำหนดขนาดหรือตัวแทนการจับคู่ขั้นตอนนี้อาจมีความสำคัญพอๆ กับการสร้างไฟเบอร์ การกำหนดขนาดทำหน้าที่สำคัญหลายประการ:

-การหล่อลื่น:ปกป้องเส้นใยที่บอบบางจากการเสียดสีระหว่างกันและกับอุปกรณ์การประมวลผล

-การเชื่อมต่อ:สร้างสะพานเคมีระหว่างพื้นผิวกระจกอนินทรีย์และเรซินโพลีเมอร์อินทรีย์ ปรับปรุงการยึดเกาะและความแข็งแรงของวัสดุผสมอย่างมาก

-การลดไฟฟ้าสถิต:ป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตย์

-ความเหนียวแน่น:ยึดเส้นใยเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายที่เชื่อมโยงกัน

สูตรเฉพาะของการกำหนดขนาดเป็นความลับที่ผู้ผลิตปกป้องอย่างใกล้ชิดและได้รับการออกแบบมาให้เข้ากันได้กับเรซินต่างๆ (โพลีเอสเตอร์ อีพอกซีไวนิลเอสเทอร์).

ขั้นตอนที่ 5: การรวบรวมและการสร้างกลุ่ม

เส้นใยแต่ละเส้นที่มีขนาดแตกต่างกันหลายร้อยเส้นมาบรรจบกัน เส้นใยเหล่านี้ถูกรวบรวมเข้าด้วยกันบนลูกกลิ้งหลายชุดที่เรียกว่า Gathering Shoes เพื่อสร้างเส้นใยเดี่ยวที่ต่อเนื่องกัน เรียกว่าเส้นใยเส้นใยที่เพิ่งก่อตัวขึ้น จำนวนเส้นใยเส้นใยที่รวบรวมมาจะเป็นตัวกำหนด “tex” หรือน้ำหนักต่อความยาวของเส้นใยเส้นใยเส้นใยสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 6: การไขลาน – แพ็คเกจสุดท้าย

กระแสการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องในที่สุดจะถูกพันเข้ากับปลอกรัดแบบหมุน ทำให้เกิดบรรจุภัณฑ์ทรงกระบอกขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “doff” หรือ “บรรจุภัณฑ์ขึ้นรูป” ความเร็วในการพันสูงอย่างไม่น่าเชื่อ โดยมักจะเกิน 3,000 เมตรต่อนาที เครื่องพันบรรจุภัณฑ์สมัยใหม่ใช้ระบบควบคุมที่ซับซ้อนเพื่อให้มั่นใจว่าบรรจุภัณฑ์จะถูกพันอย่างสม่ำเสมอและมีความตึงที่ถูกต้อง ป้องกันการพันกันและการแตกหักในการใช้งานปลายทาง

เมื่อห่อบรรจุภัณฑ์จนเต็มแล้ว จะถูกถอดออก ตรวจสอบคุณภาพ ติดฉลาก และเตรียมจัดส่งไปยังผู้ผลิตและผู้ผลิตวัสดุผสมทั่วโลก

การควบคุมคุณภาพ: กระดูกสันหลังที่มองไม่เห็น

ตลอดกระบวนการทั้งหมดนี้ การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ระบบอัตโนมัติและช่างเทคนิคห้องปฏิบัติการจะคอยตรวจสอบตัวแปรต่างๆ อย่างต่อเนื่อง เช่น:

– ความสม่ำเสมอของเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใย

–Tex (ความหนาแน่นเชิงเส้น)

–ความสมบูรณ์ของเส้นใยและปราศจากการแตกหัก

– ความสม่ำเสมอของการใช้ขนาด

– คุณภาพการสร้างแพ็คเกจ

ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าเส้นใยแต่ละม้วนตรงตามมาตรฐานที่เข้มงวดตามที่กำหนดสำหรับวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง

บทสรุป: ความมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมในชีวิตประจำวัน

การสร้างของใยแก้วแบบเคลื่อนที่คือผลงานชิ้นเอกแห่งวิศวกรรมอุตสาหการ ที่เปลี่ยนวัสดุธรรมดาๆ ที่มีอยู่มากมายให้กลายเป็นวัสดุเสริมแรงไฮเทคที่หล่อหลอมโลกยุคใหม่ของเรา ครั้งต่อไปที่คุณเห็นกังหันลมหมุนอย่างสง่างาม รถสปอร์ตสุดหรู หรือท่อไฟเบอร์กลาสที่แข็งแรงทนทาน คุณจะประทับใจกับการเดินทางอันซับซ้อนของนวัตกรรมและความแม่นยำที่เริ่มต้นจากทรายและไฟ จนกลายมาเป็นวีรบุรุษผู้ไม่มีใครรู้จักของวัสดุคอมโพสิต นั่นคือ ไฟเบอร์กลาสโรวิ่ง

ติดต่อเรา:

ฉงชิ่ง Dujiang คอมโพสิต Co., Ltd.

เว็บ: www.frp-cqdj.com

โทร.-+86-023-67853804

วอทส์แอพ: +8615823184699

EMAIL:marketing@frp-cqdj.com