Blog

Sợi carbon và sợi thủy tinh được xem là hai vật liệu đa năng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nặng. Các sản phẩm từ sợi carbon và thủy tinh có độ bền cứng ổn định, trọng lượng nhẹ và kết cấu cơ vật lý bền vững. Đặc biệt, sợi thủy tinh và sợi carbon đều có những ưu điểm riêng biệt và được nhà sản xuất tận dụng tối đa những đặc điểm ấy. Trong bài viết này, EuroPlas sẽ gửi đến quý khách hàng thông tin chi tiết về đặc điểm, sự khác biệt cũng như ứng dụng của sợi carbon, sợi thủy tinh trong đời sống. Tham khảo ngay nhé!

Sợi thủy tinh và carbon thường xuyên được so sánh cùng nhau

1. Tóm tắt về sợi thuỷ tinh và sợi carbon

1.1. Sợi carbon

Cấu tạo cơ bản nhất của sợi carbon bao gồm 90% nguyên tử carbon có độ dày đường kính từ 5 - 10mm. Cấu trúc vật lý của sợi carbon được hình thành từ sự liên kết chặt chẽ thành chuỗi dài của các nguyên tử carbon. Hiện nay, sợi carbon được sản xuất bởi đa dạng vật như: sợi polyacrylonitrile PAN, sợi xenlulo, sợi graphite (tỉ lệ carbon > 99%), than đá, dầu mỏ hoặc 1 số sợi khác. 

Thêm vào đó, khả năng tương tác vật lý và thích ghi của sợi carbon cũng được đánh giá cao bởi vì chúng dễ dàng kết hợp với vật liệu khác như: sợi thủy tinh, chất phụ gia để gia tăng đặc điểm cũng như phục vụ cho từng ngành hàng chuyên biệt. Bên cạnh đó, sợi carbon cũng có những đặc điểm đáp ứng các tiêu chuẩn trong sản xuất. Cụ thể như sau:

• Khả năng chịu nhiệt: Mức độ chịu nhiệt của sợi carbon được chia thành 3 cấp độ. Cấp độ cao nhất có thể chịu được mốc nhiệt hơn 2000 độ C và có thể kết hợp với sợi UHM. Mốc nhiệt thấp nhất mà sợi carbon có thể chịu đựng khoảng dưới 1000 độ C. 

• Độ cứng cao và trọng lượng nhẹ: Carbon là một loại sợi rất cứng và có trọng lượng nhẹ hơn so với các vật liệu khác. Cụ thể như cứng gấp đôi so với thép và mạnh gấp 5 lần thép nhưng chỉ nặng khoảng 2/3 so với trọng lượng thép.

• Độ co giãn thấp: Hệ số giãn nở của sợi carbon là -0,74x 10 ^ 6 / K . Đây là mức chỉ số khá thấp và giúp sợi carbon vẫn đủ khả năng duy trình trạng thái, hình dạng và tính cơ học trong môi trường có nhiệt độ cao. 

Cấu tạo cơ bản nhất của sợi carbon bao gồm 90 nguyên tử carbon có độ dày đường kính từ 5 - 10mm

• Sợi carbon có đường kính khá mỏng, trung bình chỉ từ 5 - 10mm và được xoắn lại với nhau. Chính vì thế, trọng lượng của loại sợi này khá nhẹ cho phép chúng được ứng dụng linh hoạt trong nhiều lĩnh vực như thể thao, y tế, thời trang và mang đến sự thoải mái cho người tiêu dùng. 

• Bên cạnh đó, sợi carbon cũng có tính dẫn điện cao, chống ăn mòn cũng như tự bôi trơn. Đặc biệt, các phân tử carbon có khả năng kháng lại các chất hóa học và giúp sợi carbon duy trì độ bền trong điều kiện khắc nghiệt. 

1.2. Sợi thủy tinh

Thủy tinh được nóng chảy ở nhiệt độ trên 100 độ C và được kéo giãn thành các sợi mỏng, những sợi ấy là sợi thủy tinh. Đặc biệt, nếu sợi carbon có đường kính chỉ từ 5 - 10mm, thì sợi thủy tinh mỏng hơn sợi tóc tự nhiên khoảng 1/10 lần. Thành phần hóa học chính của sợi thủy tinh bao gồm các nhóm vô cơ như: Cansilicat và Aluminum. 

Chính vì vậy, đặc tính cơ bản của sợi thủy tinh cực kì mỏng nhẹ, nhưng chúng cũng đảm bảo rất tốt độ bền, sự chắc chắn. Hiện nay, sợi thủy tinh được chia thành 4 loại cơ bản được xếp theo tên gọi lần lượt là A, C, E và AE. Việc phân chia loại sợi thủy tinh phụ thuộc vào đặc điểm và tính ứng dụng của chúng. Ví dụ: Loại sợi thủy tinh C có khả năng kháng hóa chất và được ứng dụng trong lĩnh vực y tế. Sợi thủy tinh loại E chính là sự kết hợp của sợi thủy tinh C cùng khả năng cách điện. Hay sợi thủy tinh AE sẽ được bổ sung khả năng chống kiềm phù hợp với các ngành công nghiệp nặng. 

Nếu sợi carbon có đường kính chỉ từ 5 đến 10mm, thì sợi thủy tinh mỏng hơn sợi tóc tự nhiên khoảng 1 phần 10 lần

Những đặc điểm và sự đa dạng ấy giúp sợi thủy tinh gia tăng tính thực tiễn và đáp ứng đầy đủ các tiêu chí của nhiều lĩnh vực. Ví dụ như sau:

• Sợi thủy tinh có đặc tính kháng các chất hóa học mạnh như kiềm, axit,... vì vậy chúng có thể chống mài mòn và chống trượt bề mặt. Đây là ưu điểm được tận dụng tuyệt đối trong các ngành công nghiệp hóa chất. 

• Bên cạnh đó, sợi thủy tinh được liên kết từ các sợi mỏng tạo nên cấu trúc bền vững, chính vì vậy mô đun đàn hồi của sợi thủy tinh trong khoảng 70 - 97 GPa. Đặc biệt, độ bền kéo của chúng cũng thể hiện thông số ấn tượng từ 1250 - 3600 MPa. Chúng được ứng dụng trong lĩnh vực ô tô & hàng hải như: sản xuất vỏ tàu, vỏ máy bay, khung ô tô. 

• Thường được sử dụng làm các loại dây dẫn quang giúp hỗ trợ tốt trong hoạt động truyền tin điện thoại cũng như truyền hình ảnh ở truyền hình. Ưu điểm của sợi thủy tinh là truyền được dung lượng lớn, không bị nhiễm điện từ và giá thành rẻ hơn so với sử dụng vật liệu kim loại khác.

•  Sợi thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ đến mức tối đa 550 độ C. Chính vì thế, chúng cũng được ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng. Sợi thủy tinh đóng vai trò như lớp phủ bề mặt sơn tường cũng như gia cố các mảnh bê tông để không chỉ đảm bảo sự gắn kết mà còn đảm bảo an toàn trong suốt quá trình sử dụng. 

•  Ứng dụng trong lĩnh vực y tế: dùng làm chất bó bột và dùng để làm ống nội soi giúp quan sát các nội tạng bên trong cơ thể.

•  Sợi carbon và sợi thủy tinh đều sở hữu những ưu điểm riêng biệt. Chính vì thế, hai dòng vật liệu này thường xuyên được so sánh với nhau. Trong phần tiếp theo, Mega A Logistics sẽ giúp quý khách hàng phân biệt sự khác nhau giữa sợi thủy tinh và sợi carbon. Tham khảo ngay nhé!

2. Những điểm khác biệt lớn giữa sợi thủy tinh và sợi carbon

2.1. Khác nhau trong quá trình sản xuất

Sợi carbon được sản xuất ở cấp độ phân tử. Hỗn hợp xơ của các nguyên tử carbon là polyacrylonitrile lỏng sẽ được oxy hóa ở nhiệt độ 300 độ C để ngăn chặn sự tan chảy của các sợi. Để tạo ra các nguyên tử carbon tinh khiết nhất, hỗn hợp trên sẽ được carbon hóa ở nhiệt độ đến 1000 độ C, giúp bài xích triệt để các tạp chất và hình thành nguyên tử carbon chất lượng. Các sợi carbon sẽ được xử lý bề mặt để gia tăng độ đàn hồi cũng như độ bám dính của các chất phủ. 

Trong khi đó, sợi thủy tinh ra đời nhớ vào quá trình nấu chảy silica để khử đi hoàn toàn các tạp chất. Thủy tinh ở dạng lỏng sẽ được điều chuyển qua các lỗ nhỏ trên tấm kim loại nóng để tạo thành dạng sợi. Sau đó, các sợi thủy tinh được làm mát bởi nước ở nhiệt độ 1200 độ C và không khí. Chính điều này sẽ giúp chúng có thể dễ dàng kéo dài và được quấn thành từng cuộn. 

Sợi carbon và thủy tinh khác nhau về các thông số kỹ thuật

2.2. Khác biệt trong tính chất vật lý và hóa học giữa sợi thủy tinh và carbon

Mặc dù sợi carbon và thủy tinh có những đặc tính đồng nhất như:  chống ăn mòn, độ cứng cao, kháng hóa chất, trọng lượng vừa phải hay khả năng chịu nhiệt, thông số chi tiết sẽ có sự khác biệt đáng kể. Cụ thể như sau:

• Nếu như cường độ chịu kéo của sợi carbon đạt mốc 1000 MPa thì sợi thủy tinh chí có giới hạn đến 700 MPa. 

• Thêm vào đó, mô đun đàn hồi của sợi carbon là 651.5 GPa, con số này cao hơn của sợi thủy tinh (chỉ 72.5GPA).

• Sợi thủy tinh có thể bị uốn cong và gia tăng độ căng, nhưng chúng sẽ không bị vỡ bởi vì mô đun đàn hồi thấp hơn sợi carbon. 

• Thông thường, ứng dụng chủ yếu của sợi thủy tinh sẽ phù hợp cho các sản phẩm như vật liệu cách điện, thời trang, lớp phủ hay vai trò gia cường cho composite tổng hợp. Trong khi đó, sợi carbon được dùng chủ yếu trong các ngành công nghiệp nặng như: hàng không vũ trụ, ô tô, dụng cụ thể thao, vật liệu xây dựng.

Sợi thủy tinh và sợi carbon là hai dòng vật liệu phổ biế trong lĩnh vực in 3D

Tổng quan, độ bền chắc và chất lượng của sợi carbon được đánh giá cao hơn sợi thủy tinh. Hiện nay, một trong những lĩnh vực đang rất thịnh hành là in 3D cũng có sự góp mặt của sợi carbon và sợi thủy tinh, chính vì vậy các nhà sản xuất cũng liên tục cân đối về chất lượng, độ hiệu quả của cả hai dòng vật liệu này. Đáp án sẽ được EuroPlas trả lời chi tiết trong phần tiếp theo. 

3. Chất liệu sợi thuỷ tinh và sợi carbon: Chất nào tốt hơn khi in 3D?

Sợi thủy tinh và sợi carbon đều là hai dòng vật liệu phổ biến trong lĩnh vực in 3D bởi vì cả hai loại sợi đều có đặc điểm về độ bền cứng, dai bền và kết hợp tốt với các dòng vật liệu khác. Chính vì thế, sợi carbon và sợi thủy tinh được ứng dụng trong lĩnh vực in 3D để có thể đảm bảo sản phẩm đạt các tiêu chuẩn cơ bản như sau: Chuẩn kích thước hình học, khối lượng ổn định, độ bền lâu, tính thực tiễn cao và an toàn với sức khỏe người tiêu dùng. 

Cả hai loại sợi carbon và thủy tinh đều đủ khả năng đảm bảo các tiêu chuẩn của nhà sản xuất, nhưng chúng cũng có những điểm khác nhau phụ thuộc vào nguyên liệu và điều kiện trong quá trình in 3D. Một trong những điểm khác biệt chính là: Chất liệu nền Polymer (ABS, nylon, polycarbonate hydrate), chất liệu nền kiểu phối trộn, chất lượng cơ khí của máy in 3D hay phần trăm lượng filber pha vào.

Tùy thuộc vào từng yêu cầu của sản phẩm in 3D, nhà sản xuất sẽ lựa chọn vật liệu sợi thủy tinh hoặc sợi carbon, EuroPlas sẽ gợi ý cho quý khách hàng một số tiêu chí để cân nhắc giữa hai dòng vật liệu sợi này nhé

• Bởi vì quy trình sản xuất phức tạp và yêu cầu cao về các phân tử carbon, giá của sợi carbon sẽ cao hơn sợi thủy tinh. Chính vì vậy, nếu sản phẩm in 3D phục vụ cho đối tượng khách hàng tầm trung hoặc tại các thị trường nhỏ thì nhà sản xuất sẽ ưu tiên sử dụng sợi thủy tinh. 

• Bên cạnh đó, các sản phẩm in 3D yêu cầu có độ bền cứng và độ kéo cao thì sợi carbon sẽ là lựa chọn phù hợp. Bởi vì các chỉ số này của sợi thủy tinh đều thấp hơn khá nhiều, chúng sẽ bị hạn chế trọng việc chịu tác động hoặc các lực mạnh từ ngoại cảnh. 

• Ở chiều ngược lại, hệ số mô đun đàn hồi của sợi thủy tinh thấp hơn carbon nên loại vật liệu này phù hợp với các sản phẩm yêu cầu sự bền dẻo và tuổi thọ cao. Bên cạnh đó, sợi thủy tinh cũng dễ dàng kết hợp với các chất hoặc bột đa màu, chúng sẽ cho ra màu sắc rực rỡ và chính xác hơn sợi carbon.

• Nếu chúng ta so sánh về khối lượng, sợi carbon sẽ chiếm ưu thế hoàn toàn. Các sản phẩm in 3D từ sợi carbon sẽ nhẹ hơn các sản phẩm được in từ sợi thủy tinh. Đồng thời, độ bền mỏi của chúng cũng sẽ cao hơn. Thêm vào đó, sợi carbon không chỉ nhẹ mà các sản phẩm cũng sở hữu khả năng chống tĩnh điện ổn định. 

•  Đặc biệt, sợi carbon rất khó tiếp xúc với vi sóng, điều này lại vô cùng dễ dàng với các sản phẩm từ sợi thủy tinh. 

Đó là những tiêu chí và yêu cầu cơ bản trong việc lựa chọn sợi carbon hay sợi thủy tinh cho ngành công nghiệp in 3D. Tổng quan, cả hai dòng vật liệu đều thể hiện tốt khả năng trong khía cạnh kháng chất hóa học mạnh, kháng tia UV cũng như mức độ chịu nhiệt cao. Việc sử dụng sợi carbon hay thủy tinh sẽ phù hợp hơn trong quá trình in 3D sẽ rất khó trả lời, quyết định phụ thuộc vào nhu cầu, điều kiện tài chính, trang thiết bị và đối tượng khách hàng mà nhà sản xuất muốn hướng đến. 

4. Giới thiệu về EuroPlas

 EuroPlas đặt mục tiêu trở thành doanh nghiệp hàng đầu thế giới trong lĩnh vực cung ứng nhựa nguyên liệu.  EuP sở hữu các trang thiết bị hiện đại như máy đùn, máy thổi, máy ép phun,... cùng hệ thống máy móc đo lường tiêu chuẩn như máy đo độ biến dạng nhiệt, máy đo khả năng chịu va đập, máy đo độ bền kéo,... Qua đó đảm bảo chất lượng sản phẩm cao nhất tới tay khách hàng.

Với 7 nhà máy quy mô hàng chục ha tại 6 tỉnh: Hà Nam, Yên Bái, Hải Phòng, Nghệ An, Long An và TPHCM cùng hệ thống dây chuyền sản xuất hiện đại, công suất hàng năm của EuP đạt xấp xỉ 0,8 triệu tấn, sẵn sàng đáp ứng các đơn hàng số lượng lớn từ khắp mọi nơi trên thế giới.

Hiện nay, EuroPlas cung cấp 2 dòng sản phẩm compound sợi thủy tinh chính: PA6 và PA66

PA66 & PA6 Compound sợi thuỷ tinh là nhóm nhựa kỹ thuật được tạo nên từ nền nhựa PA66 & PA6 với thành phần gia cường là sợi thủy tinh. PA66, PA6 compound sợi thủy tinh từ EuroPlas có 30 - 50% thành phần sợi thủy tinh. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh răng, vòng bi, đai truyền động, linh kiện bộ chế hòa khí, linh kiện máy tính hoặc linh kiện điện gia dụng.

5. Kết luận

Bài viết trên đã tổng hợp tổng quan thông tin về sợi carbon và sợi thủy tinh. Bên cạnh đó, EuroPlas cũng đã chỉ ra sự khác biệt giữa sợi thủy tinh và sợi carbon. Đặc biệt, chúng tôi đã đưa câu trả lời cho câu hỏi chất liệu sợi thuỷ tinh và sợi carbon: Chất nào tốt hơn khi in 3D? Hãy tiếp tục theo dõi EuroPlas để cập nhật tin tức về thị trường vật liệu nhựa sớm nhất nhé!