Ketika kita melihat produk yang terbuat dariserat kacaKita seringkali hanya memperhatikan penampilan dan kegunaannya, tetapi jarang mempertimbangkan: Apa struktur internal filamen hitam atau putih ramping ini? Struktur mikro yang tak terlihat inilah yang memberikan sifat-sifat unik pada fiberglass, seperti kekuatan tinggi, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan korosi. Hari ini, kita akan menyelami "dunia dalam" fiberglass untuk mengungkap rahasia strukturnya.
Fondasi Mikroskopis: “Keteraturan yang Tidak Teratur” pada Tingkat Atom
Dari perspektif atom, komponen inti fiberglass adalah silikon dioksida (biasanya 50%-70% berat), dengan unsur-unsur lain seperti kalsium oksida, magnesium oksida, dan aluminium oksida yang ditambahkan untuk menyesuaikan sifat-sifatnya. Susunan atom-atom ini menentukan karakteristik dasar fiberglass.
Berbeda dengan “urutan jarak jauh” atom dalam bahan kristal (seperti logam atau kristal kuarsa), susunan atom dalam fiberglass menunjukkan“ketertiban jangka pendek, kekacauan jangka panjang.”Sederhananya, di area lokal (dalam kisaran beberapa atom), setiap atom silikon berikatan dengan empat atom oksigen, membentuk struktur seperti piramida.“silika tetrahedron”Struktur. Susunan lokal ini teratur. Namun, dalam skala yang lebih besar, tetrahedra silika ini tidak membentuk kisi berulang yang teratur seperti pada kristal. Sebaliknya, mereka terhubung secara acak dan ditumpuk secara tidak teratur, seperti tumpukan balok bangunan yang disusun secara acak, membentuk struktur kaca amorf.
Struktur amorf ini adalah salah satu perbedaan utama antaraserat kacadan kaca biasa. Selama proses pendinginan kaca biasa, atom-atom memiliki cukup waktu untuk membentuk kristal-kristal kecil yang teratur secara lokal, yang menyebabkan kerapuhan yang lebih tinggi. Sebaliknya, fiberglass dibuat dengan meregangkan dan mendinginkan kaca cair secara cepat. Atom-atom tidak punya waktu untuk menyusun diri secara teratur dan "membeku" dalam keadaan amorf yang tidak teratur ini. Hal ini mengurangi cacat pada batas kristal, memungkinkan serat untuk mempertahankan sifat-sifat kaca sekaligus mendapatkan ketangguhan dan kekuatan tarik yang lebih baik.
Struktur Monofilamen: Entitas Seragam dari “Kulit” hingga “Inti”
Fiberglass yang kita lihat sebenarnya terdiri dari banyakmonofilamen, tetapi setiap monofilamen merupakan unit struktural yang lengkap. Sebuah monofilamen biasanya memiliki diameter 5-20 mikrometer (sekitar 1/5 hingga 1/2 diameter rambut manusia). Strukturnya seragam“bentuk silinder padat”tanpa lapisan yang jelas. Namun, dari perspektif distribusi komposisi mikroskopis, terdapat perbedaan "inti kulit" yang halus.
Selama proses penarikan, ketika kaca cair dikeluarkan dari lubang-lubang kecil pemintal, permukaannya dengan cepat mendingin setelah bersentuhan dengan udara, membentuk lapisan yang sangat tipis."kulit"lapisan (tebalnya sekitar 0,1-0,5 mikrometer). Lapisan kulit ini mendingin jauh lebih cepat daripada lapisan dalam."inti."Akibatnya, kandungan silikon dioksida pada lapisan kulit sedikit lebih tinggi daripada di inti, dan susunan atomnya lebih padat dengan lebih sedikit cacat. Perbedaan komposisi dan struktur yang halus ini membuat permukaan monofilamen lebih kuat dalam hal kekerasan dan ketahanan korosi dibandingkan inti. Hal ini juga mengurangi kemungkinan retak permukaan—kegagalan material seringkali berawal dari cacat permukaan, dan kulit padat ini bertindak sebagai "cangkang" pelindung bagi monofilamen.
Selain perbedaan inti kulit yang halus, kualitas tinggiserat kacaMonofilamen juga memiliki simetri melingkar yang tinggi pada penampang melintangnya, dengan kesalahan diameter yang biasanya terkontrol hingga 1 mikrometer. Struktur geometris yang seragam ini memastikan bahwa ketika monofilamen diberi tekanan, tekanan tersebut terdistribusi secara merata di seluruh penampang melintang, mencegah konsentrasi tekanan yang disebabkan oleh ketidakrataan ketebalan lokal dan dengan demikian meningkatkan kekuatan tarik secara keseluruhan.
Struktur Kolektif: Kombinasi Teratur “Benang” dan “Kain”
Meskipun monofilamen kuat, diameternya terlalu tipis untuk digunakan sendiri. Oleh karena itu, fiberglass biasanya berbentuk"kolektif,"paling umum sebagai“benang fiberglass”Dan“kain fiberglass.”Strukturnya merupakan hasil kombinasi teratur monofilamen.
Benang fiberglass adalah kumpulan puluhan hingga ribuan monofilamen, yang dirakit dengan“memutar”atau sedang“tidak terpelintir.”Benang yang tidak dipilin adalah kumpulan monofilamen paralel yang longgar, dengan struktur sederhana, terutama digunakan untuk membuat wol kaca, serat cacah, dll. Benang yang dipilin, di sisi lain, dibentuk dengan memilin monofilamen menjadi satu, menciptakan struktur spiral yang mirip dengan benang katun. Struktur ini meningkatkan daya ikat antar monofilamen, mencegah benang terurai di bawah tekanan, sehingga cocok untuk ditenun, dililit, dan teknik pemrosesan lainnya."menghitung"dari benang (indeks yang menunjukkan jumlah monofilamen, misalnya, benang 1200 tex terdiri dari 1200 monofilamen) dan"memutar"(jumlah lilitan per satuan panjang) secara langsung menentukan kekuatan benang, kelenturan, dan kinerja pemrosesan selanjutnya.
Kain fiberglass adalah struktur seperti lembaran yang terbuat dari benang fiberglass melalui proses penenunan. Tiga jenis tenunan dasar adalah polos, kepar, dan satin.Tenunan polosKain ini dibentuk dengan cara menyilangkan benang lungsin dan pakan secara bergantian, sehingga menghasilkan struktur yang rapat dengan permeabilitas rendah namun kekuatan seragam, sehingga cocok sebagai bahan dasar untuk material komposit.tenun keparBenang lungsin dan pakan saling bertautan dengan rasio 2:1 atau 3:1, menciptakan pola diagonal pada permukaan kain. Tenunan ini lebih fleksibel daripada tenunan polos dan sering digunakan untuk produk yang perlu dibengkokkan atau dibentuk.Tenunan satinmemiliki lebih sedikit titik jalinan, dengan benang lungsin atau pakan membentuk garis-garis mengambang yang berkesinambungan di permukaannya. Tenunan ini lembut saat disentuh dan memiliki permukaan yang halus, sehingga cocok untuk komponen dekoratif atau komponen dengan gesekan rendah.
Baik benang atau kain, inti dari struktur kolektif adalah untuk mencapai peningkatan kinerja“1+1>2″Melalui kombinasi monofilamen yang teratur. Monofilamen memberikan kekuatan dasar, sementara struktur kolektifnya memberikan material berbagai bentuk, fleksibilitas, dan kemampuan adaptasi pemrosesan untuk memenuhi beragam kebutuhan, mulai dari insulasi termal hingga penguatan struktural.
Waktu posting: 16-Sep-2025
