การผลิตไฟเบอร์กลาส

วิธีการผลิตไฟเบอร์กลาส

ไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุที่มีความอเนกประสงค์และทนทานต่อการนำไปใช้งานหลากหลาย อาทิ ระบบฉนวนกันความร้อน ตัวเรือ ชิ้นส่วนยานยนต์ และอื่นๆ  โดยไฟเบอร์กลาสถูกผลิตจากเส้นใยแก้วและน้ำยาเรซิ่นที่ผ่านกรรมวิธีร่วมกันเพื่อสร้างวัสดุที่แข็งแรงและน้ำหนักเบา ในบทความนี้เราจะกล่าวถึงกระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสตั้งแต่วัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

 

» วัตถุดิบ

วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตไฟเบอร์กลาส ได้แก่ ใยแก้ว และเรซิ่น เป็นหลัก ซึ่งใยแก้วผลิตมาจากทรายซิลิกาที่ถูกหลอมที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างแก้วหลอมเหลว จากนั้นแก้วที่หลอมเหลวจะถูกส่งผ่านรูขนาดเล็กในสปินเนอร์ (Spinneret) ซึ่งจะทำให้วัสดุก่อตัวเป็นเส้นใยยาวต่อเนื่องกัน จากนั้นเส้นใยเหล่านี้จะถูกเคลือบด้วยวัสดุปรับขนาด ซึ่งช่วยปกป้องเส้นใยเหล่านี้ระหว่างกระบวนการผลิต

สำหรับน้ำยาเรซิ่นที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสโดยทั่วไปเป็นกลุ่มสารโพลีเอสเทอร์ (Polyester) ไวนิลเอสเทอร์ (Vinyl Ester) หรืออีพ็อกซี่ (Epoxy) โดยเรซินเหล่านี้ผลิตขึ้นจากการรวมโมโนเมอร์เหลวเข้ากับตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) และตัวริเริ่ม (Initiator) ซึ่งทำให้โมโนเมอร์เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์และก่อตัวเป็นเรซิ่นแข็ง

» กระบวนการผลิต

ขั้นตอนที่ 1: การผลิตไฟเบอร์ (Fiber production)

ขั้นตอนแรกในกระบวนการผลิตคือการผลิตเส้นใยแก้ว ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เกี่ยวข้องกับการหลอมทรายซิลิกาและส่งผ่านแก้วที่หลอมเหลวผ่านสปินเนอร์เพื่อสร้างเส้นใยที่ต่อเนื่องกัน จากนั้น เส้นใยจะถูกเคลือบด้วยวัสดุปรับขนาด ซึ่งช่วยปกป้องเส้นใยระหว่างกระบวนการผลิต

ขั้นตอนที่ 2: การปั่นเส้นใย (Winding)

หลังจากผลิตเส้นใยแล้ว เส้นใยจะถูกม้วนลงบนแกนม้วนซึ่งมีลักษณะเป็นม้วนเล็กๆ หลอดม้วนเหล่านี้จะถูกวางบนตะแกรง ซึ่งเป็นเครื่องที่บรรจุหลอดและป้อนเส้นใยเข้าสู่ขั้นตอนต่อไปของกระบวนการผลิต ช่วยให้เส้นใยได้รับการจัดเรียงอย่างเหมาะสมและพร้อมสำหรับการผลิตขั้นต่อไป เปรียบเหมือนชั้นวางที่มีแกนม้วนด้ายซึ่งถูกดึงและป้อนเข้าไปในจักรเย็บผ้า

ขั้นตอนที่ 3: การประยุกต์ใช้เรซิ่น (Resin application)

ขั้นตอนต่อไปคือการนำน้ำยาเรซิ่นมาใช้กับเส้นใยแก้ว โดยทั่วไปมักจะใช้กระบวนการปั่นแบบเปียก (Wet winding) ซึ่งเส้นใยจะถูกดึงผ่านอ่างน้ำยาเรซิ่น ทำให้เรซิ่นเคลือบกับผิวเส้นใย และใช้ลูกกลิ้งในการบีบน้ำยาส่วนเกินออก

ขั้นตอนที่ 4: การขึ้นรูป (Forming)

เมื่อเคลือบเส้นใยด้วยน้ำยาเรซิ่นแล้ว จะสามารถขึ้นรูปเส้นใยตามต้องการ โดยทั่วไปการขึ้นรูปจะใช้แม่พิมพ์ซึ่งมีลักษณะกลวงที่เป็นรูปร่างที่แน่นอนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เส้นใยจะถูกพันรอบๆ แม่พิมพ์ และใช้แรงกดเพื่อบีบอัดเส้นใย เพื่อตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นใยเป็นไปตามรูปร่างของแม่พิมพ์

ขั้นตอนที่ 5: การบ่ม (Curing)

ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการผลิตคือการบ่ม ซึ่งเป็นขั้นตอนที่เรซิ่นแข็งตัวและก่อตัวเป็นวัสดุแข็ง ปกติจะดำเนินการภายในอุณหภูมิห้อง แม้ผู้ผลิตบางรายจะใช้ความร้อนเพื่อเร่งกระบวนการ เมื่อเรซิ่นแข็งตัวแล้ว ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะถูกนำออกจากแม่พิมพ์ และเข้าสู่ขั้นตอนการตกแต่งขั้นสุดท้าย

 

» การประยุกต์ใช้ไฟเบอร์กลาส

ในปัจจุบันไฟเบอร์กลาสถูกนำไปใช้งานอย่างหลากหลาย เนื่องจากคุณสมบัติด้านความแข็งแรง ทนทาน และน้ำหนักเบา โดยการใช้งานทั่วไปของไฟเบอร์กลาส ได้แก่

• ฉนวนกันความร้อน: ไฟเบอร์กลาสเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม และมักใช้ในผลิตภัณฑ์ฉนวนภายในบ้าน
• ตัวเรือ: ไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับตัวเรือเนื่องจากมีความแข็งแรง ทนทาน สามารถต้านทานความเสียหายจากน้ำได้
• ชิ้นส่วนยานยนต์: ไฟเบอร์กลาสใช้ทำชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น ฝากระโปรง บังโคลน และแผงตัวถัง เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้
• การบินและอวกาศ: ไฟเบอร์กลาสถูกนำมาใช้ในงานด้านการบินและอวกาศเนื่องจากคุณสมบัติด้านความแข็งแรงและน้ำหนักเบา

» บทสรุป

ไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุที่ทนทานและใช้งานได้หลากหลาย กระบวนการผลิตไฟเบอร์กลาสเกี่ยวข้องกับการผลิตเส้นใยแก้ว การประยุกต์ใช้น้ำยาเรซิ่น การขึ้นรูปเส้นใยให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ และการบ่มเรซินให้เป็นวัสดุแข็ง ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นทำให้ไฟเบอร์กลาสเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรง ทนทาน และน้ำหนักเบา