13/11/2016
ไฟเบอร์กลาส(fiberglass ) คืออะไร
บางคนรู้จัก"ไฟเบอร์กลาส"ว่าเป็นวัสดุผสม หรือพลาสติกเสริมแรง ใช้ผลิตเป็นหลังคา รถกระบะ หรืออ่างอาบน้ำ แต่แท้จริงแล้ว "ไฟเบอร์กลาส" ก็คือ "เส้นใยแก้ว" มีความหมาย ที่แปลตรงตัว เส้นใยแก้วถูกนำไปใช้เป็นวัสดุช่วยเสริมแรงให้กับพลาสติกเรซิน และขึ้นรูป เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น หลังคารถกระบะ อ่างอาบน้ำ เรือ ชิ้นส่วนเครื่องบินเล็ก ถังน้ำขนาด ใหญ่ ชิ้นส่วนรถแข่ง ผลิตภัณฑ์คอนกรีตเสริมใยแก้ว(Glass Reinforced Concrete, GRC ) เป็นต้น
นอกจากสมบัติความแข็งแรง ทนแรงดึงได้สูงมากแล้ว เส้นใยแก้วยังมีสมบัติด้าน การเป็นฉนวนความร้อน ถูกใช้เป็นฉนวนในเตา ตู้เย็น หรือวัสดุก่อสร้าง นอกจากนั้น เส้นใยแก้วสามารถทอเป็นผืนผ้า เย็บเป็นชิ้น และด้วยโครงสร้างที่ทำให้ ผลิตภัณฑ์ทำจาก เส้นใยแก้วมีช่องว่างภายใน ที่ถูกดักเก็บไว้ทำให้มีความสามารถในการป้องกันความร้อนได้ดี เหมาะที่จะทำผ้าหนุนด้านใน เพื่อเป็นฉนวนที่ดีเช่นเดียวกับที่ใช้กับตู้เย็นหรือเสื้อหนาว ผ้าจากเส้นใยแก้วไม่มีการดูดซึมน้ำ ใช้เป็นผ้ากันน้ำ ไม่เกิดการหดตัวและไม่เกิดผลเสียจากน้ำ
เส้นใยแก้วมีขนาดและความยาวหลากหลายขนาด เส้นใยอาจยาวเหมือนเส้นด้าย ยาวมากไปจนถึงเส้นใยที่สั้นมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น เส้นใยแก้วผลิตจากส่วนประกอบ ของทรายแก้ว หินปูน หินฟันม้า เติมกรดบอริกและสารเติมแต่งอื่นๆ ถูกหลอมเหลวภายใน เตาไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงมากถึง 1370 องศาเซลเซียส ซึ่งหากมีการควบคุมคุณภาพส่วนผสมเป็นอย่างดีให้มีความบริสุทธิ์ ก็ไม่จำเป็นต้องทำให้เป็นลูกแก้วเพื่อคัดเลือกลูกแก้วที่ดี มาหลอมเป็นน้ำแก้วใหม่อีกครั้ง
หลังจากนั้นจะเข้าสู่กระบวนการรีดเป็นเส้นใยยาว โดยเส้นใยถูกดึงออกจากหัวรีด และถูกม้วนเก็บด้วยความเร็วที่สูงกว่าความเร็วของใยแก้ว ที่ถูกอัดออกจากหัวรีด ซึ่งเท่ากับเป็นการยืดดึงในขณะที่เส้นใยยังอ่อนตัว ได้เส้นใยขนาด เล็กลงก่อนการแข็งตัว เส้นใยยาวนี้มักนิยมใช้ทำผ้าม่าน หากต้องการทำเป็นเส้นใยสั้น ก็จะถูกตัดด้วยแรงลมให้มีความยาวแตกต่างกันออกไป ซึ่งนิยมนำไปทำผลิตภัณฑ์เทปหรือผ้า ในงานอุตสาหกรรม เพื่อป้องกันเสียง อุณหภูมิและไฟ
"ไฟเบอร์กลาส" ในภาษาของวัสดุเสริมแรงที่รู้จักทั่วไป ในการทำหลังคารถกระบะ หรือชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงนั้น ผลิตจากการนำชิ้นส่วนต้นแบบมาขัดผิวด้านนอกด้วย ขี้ผึ้งถอดแบบ วางผ้าใยแก้วบนชิ้นส่วนต้นแบบ ทาด้วยเรซินที่ผสมตัวทำให้แข็งให้มีความหนา ตามต้องการ เมื่อเรซินแข็งตัวแล้วดึงชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาสออกจากชิ้นส่วนต้นแบบ นำมาขัด แต่งผิวด้านนอกให้เรียบร้อย การสร้างชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาสจากวิธีนี้จะขาดรายละเอียดและ ความสวยงาม แตกต่างจากวิธีที่ใช้แม่พิมพ์ ซึ่งเหมาะสำหรับชิ้นส่วนจำนวนมาก แต่มีขั้นตอน ยุ่งยากกว่าวิธีแรก โดยเราต้องสร้างแม่พิมพ์ขึ้นมาจากชิ้นส่วนต้นแบบเสียก่อน เมื่อได้แม่พิมพ์ แล้วจึงนำมาสร้างชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาสที่ต้องการ ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นมามีความสวยงามเหมือนกับ ต้นแบบทุกประการ และสามารถเสริมความแข็งแรงในบริเวณที่ต้องการโดยเพิ่มความหนา ของใยแก้วหลายๆ ชั้น
ไฟเบอร์กลาสผลิตขึ้นจากสารเคมีและวัสดุหลายชนิด ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ เช่น ดวงตา ผิวหนัง ระบบทางเดินหายใจ ดังนั้น จึงควรระมัดระวังและใส่อุปกรณ์ป้องกัน ในขณะที่ทำ ชิ้นส่วนจากไฟเบอร์กลาส
วัตถุดิบที่ใช้ร่วมกับเรซิ่น
โคบอลท์ ( Cobalt)
โคบอลต์ (Cobalt) คือ ตัวช่วยเร่งปฏิกิริยา (Accelerator หรือ Promotor) ในเรซิ่น มีลักษณะเป็นของเหลวข้นสีม่วง (บางคนอาจเรียกว่า “ ตัวม่วง” ) ความเข้มข้นที่ขายทั่วไปในท้องตลาดคือ 10% ปริมาณการใช้กับเรซิ่นจะใช้ได้ตั้งแต่ 0.1 – 1% ต่อน้ำหนักเรซิ่น
ตัวเร่งแข็งเรซิ่น ( Hardener หรือ Catalyst )
เป็นสารเคมีที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาโพลิเมอร์ไรเซชั่น แล้วทำให้เรซิ่นแข็งตัว ตัวเร่งแข็งเรซิ่นนี้ สามารถใช้สารเคมีได้หลายชนิด แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดคือ MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) ซึ่งเป็นของเหลวใสกลิ่นฉุนคล้ายกรด และกัดมือเล็กน้อย ส่วนชื่อทางการค้าของตัวเร่งแข็งเรซิ่นที่เป็นที่นิยมใช้มากที่สุด คือ Butanox M-60 การใช้กับเรซิ่นจะใช้ได้ตั้งแต่ 0. 5 – 2 % ต่อน้ำหนักเรซิ่น
สไตรีนโมโนเมอร์ ( Styrene Monomer)
สไตรีนโมโนเมอร์ ( Styrene Monomer) เรียกย่อๆ ว่า SM เป็นของเหลวใสไม่มีสี กลิ่นฉุนคล้ายเรซิ่น ใช้สำหรับผสมให้เรซิ่นเหลวเพื่อสะดวกในการทำงาน อัตราส่วนการผสมจะอยู่ที่ 10-20 % ของน้ำหนักเรซิ่น ถ้าผสม SM มากเกินไปจะมีผลทำให้ชิ้นงานกรอบเปราะบางไม่แข็งแรง
อะซิโทน ( Acetone)
เป็นของเหลวใส ไม่มีสี กลิ่นฉุน ระเหยง่ายและไวไฟ ใช้สำหรับล้างเรซิ่น , ทำความสะอาดเครื่องมือและอุปกรณ์ที่เปื้อนเรซิ่น
ผงทัลคัม ( Talcum)
เป็นผงแป้งมีสีขาวใช้ผสมเรซิ่นเพื่อเพิ่มเนื้อเพิ่มน้ำหนักหรือเพิ่มความหนาให้ชิ้นงาน ทำให้ทึบแสง เพิ่มแรงยึดเกาะ และสามารถทำเป็นสีโป๊วได้ (เรซิ่นโป๊ว) นิยมใช้ในงานไฟเบอร์กลาส
ผงแคลเซียม ( Calcium)
เป็นผงหินละเอียดมีสีขาว ใช้ผสมเรซิ่นเพื่อเพิ่มเนื้อและเพิ่มน้ำหนัก ทำให้ทึบแสงนิยมใช้ในงานหล่อ
ผงหินอ่อน
ใช้ผสมเพื่อเพิ่มเนื้อ ทำหินอ่อนเทียม หรือชิ้นงานเลียนแบบหินทราย ( หล่อแล้วกัดเรซิ่นออกด้วยน้ำยากัดเรซิ่น ) นิยมใช้ในงานหล่อประเภทประติมากรรม
ผงเบา ( Fume Silica)
เป็นผงสีขาวใส มีน้ำหนักเบามาก นิยมใช้ผสมกับเรซิ่นเพื่อทำเป็นเจลโค้ท หรือผสมเรซิ่นเพื่อเพิ่ม Thixotropic ผงเบาเมื่อผสมในเรซิ่นแล้วจะทำให้ได้ชิ้นงานที่โปร่งแสงขุ่นๆ ผงเบาในท้องตลาดที่ใช้กันได้แก่ Wacker, Capusil, Airosil, Reorosil จะใช้ในงานไฟเบอร์เป็นส่วนมากส่วนงานหล่อก็มีใช้ร่วมด้วยเล็กน้อย
สีสำหรับผสมเรซิ่น
มีลักษณะเป็นของเหลวข้นคล้ายจาระบี มี 2 กลุ่ม คือ สีใสและสีทึบ สีของเรซิ่นสามารถใช้ได้หลายชนิด แต่ถ้าจะให้ดีที่สุดควรใช้สีเฉพาะสำหรับเรซิ่นเอง( Base สีควรเป็นประเภท Polyester )
วัสดุเคลือบใสให้ชิ้นงาน
ใช้เคลือบผิวชิ้นงานเพื่อป้องกันรอยขีดข่วนและทำให้ชิ้นงานมีผิวเป็นมันวาว วัสดุเคลือบใสมีหลายชนิด เช่น แล็กเกอร์ใส , สเปรย์แล็กเกอร์ หรือ โพลียูรีเทนชนิดเคลือบผิว
ใยแก้ว
เป็นวัสดุเสริมความแข็งแรงในเนื้อเรซิ่นเพื่อทำผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาส โดยทั่วไปจะแบ่งประเภทของใยแก้วออกเป็นชนิดต่างๆ ดังต่อไปนี้
- ชนิด A-Glass (Alkali) ใช้สำหรับงานที่ต้องการทนสารเคมีที่เป็น ด่าง
- ชนิด C-Glass (Chemical) ใช้สำหรับงานที่ต้องการทนสารเคมีที่เป็น กรด และสารกัดกร่อน
- ชนิด E-Glass (Electrical) ใช้สำหรับงานที่ต้องการรับแรง และเป็นฉนวนป้องกันกระแสไฟฟ้าได้ดี
- ชนิด S-Glass (High Strength) ใช้สำหรับงานที่ต้องการรับแรงสูงกว่าชนิด E
ลักษณะของใยแก้วมีหลายรูปแบบดังต่อไปนี้
ใยแก้วผืน ( Chopped Strand Mat)
เป็นใยแก้วตัดสั้นยาว 1- 2 นิ้ว โปรยลงเป็นผืนแบบกระจายไม่จำกัดทิศทาง แล้วอัดเป็นผืนยาวเหมือนเสื่อด้วยกาวซึ่งมี 2 ชนิด คือ แบบ Emulsion และแบบ Powder ใช้สำหรับงานไฟเบอร์กลาสทั่วๆไป สามารถรับแรงได้ทุกทิศทาง ขนาดที่นิยมใช้ได้แก่ N o.300, N o.450, N o.600 (เบอร์ 300 หมายถึง น้ำหนักใยแก้ว 300 กรัม/ตร.ม เบอร์ 450 หรือเบอร์ 600 ก็มีความหมายในลักษณะ เดียวกัน)
ใยแก้วตาสาน ( Woven Roving)
เป็นใยแก้วเส้นยาวนำมาทอเป็นผืนรูปตาสาน (90 องศา) ใช้สำหรับงานไฟเบอร์กลาสที่ต้องการการเสริมกำลังรับแรงให้สูงขึ้น ขนาดที่นิยมได้แก่ No.400, No.600 และ No.800 กรัม/ ตร.ม
ใยแก้วทอผ้า ( Glass Fabrics, Glass Cloth)
เป็นใยแก้วเส้นเหมือนด้าย นำมาทอเป็นผืนเหมือนผ้า ใช้สำหรับงานไฟเบอร์กลาสที่ต้องการทำชิ้นงานน้ำหนักเบาและได้ชิ้นงานที่บางเบา แต่รับแรงกระแทกสูงๆ เช่น กระดานโต้คลื่น เครื่องบินวิทยุบังคับ ขนาดที่นิยมใช้ได้แก่ N o. 100, N o. 160, N o. 200 กรัม/ ตร.ม
ใยสานแบบเย็บติด (Stitch Mat)
เป็นใยแก้วแบบผืนเย็บด้วยเส้นใยโพลิเอสเตอร์ตลอดทั้งผืน เวลานำไปใช้งานแล้วเส้นใยแก้วจะไม่เคลื่อนตัว ใช้สำหรับงานที่มีการรับแรงสูงแทนที่ใยแก้วตาสานหรือใยแก้วผืนธรรมดาได้ แต่ในเมืองไทยไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้กัน
ใยแก้วผิว (Surfacing Mat, Tissue Mat)
เป็นใยแก้วผืนบางเหมือนกระดาษทิชชู ใช้สำหรับวางทับหลังเจลโค้ทเป็นชั้นแรก แล้วค่อยตามด้วยใยแก้วแบบอื่นๆ หรือสามารถทำผิวชิ้นงานเป็นชั้นแรกโดยไม่ต้องใช้เจลโค้ท หรืออาจวางทับไว้ชั้นหลังสุด เพื่อลดรอยเส้นใยแก้วทำให้ดูเรียบขึ้น ขนาดที่นิยมใช้ได้แก่ 20, 30, 50 กรัม/ ตร.ม
เทปไฟเบอร์ (Glass Tape)
เป็นเส้นใยแก้วนำมาทอเป็นผืน มีหน้ากว้าง 2, 3, 4 นิ้ว คล้ายเทปกาว ใช้สำหรับเชื่อมรอยต่อระหว่างแผ่นใยแก้ว และเสริมกำลังบริเวณขอบชิ้นงาน
ใยแก้วเส้นด้าย (Roving)
เป็นใยแก้วเส้นยาวตลาดทั้งม้วน เรียกตามน้ำหนัก/ความยาว 1 กิโลเมตร เช่น TEX 1200 = ความยาว 1 กิโลเมตร หนัก 1,200 กรัม ที่นิยมใช้ทั่วๆไปได้แก่ TEX 1200, 2400, 4800 การนำไปใช้งานสามารถนำไปใช้ในงานดังต่อไปนี้
- ใช้แบบพ่น (Spray Up Roving) กับเครื่องพ่นใยแก้ว
- ใช้แบบพัน ( Filament Roving) กับเครื่องพัน
- ใช้แบบดึง ( Pultrusion Roving) ในกระบวนการผลิตแบบดึงแนวยาว
- ใช้แบบ SMC (Sheetmolding compound) ในการทำแผ่น SMC
- ใช้แบบ PANEL (Corrugated Sheet) ในการทำแผ่นหลังคาโปร่งแสง
ใยแก้วแบบทิศทางเดียว (Unidirection Mat)
เป็นใยแก้วเส้นยาวเรียงเป็นแถวในแนวเดียวกันตลอดทั้งผืน เย็บติดกันด้วยเส้นด้าย Polyester เรียงตัวแบบแนวยาวหรือแนวตรง ใช้สำหรับงานที่ต้องการรับแรงดึงสูงๆ ในแนวยาว
ใยแก้วเส้นสั้น ( Chopped Strand)
เป็นใยแก้วเส้นสั้น ขนาดเส้นยาว 3,6,9,12 มิลลิเมตร ใช้สำหรับเพิ่มความแข็งแรงของชิ้นงาน ตามขอบและตามซอกมุมต่างๆของชิ้นงาน
ใยแก้วผง (Glass Powder)
เป็นผงใยแก้วสีขาว ใช้ผสมกับเจลโค้ทหรือเรซิ่น เพื่อทำผิวของชิ้นงานเพิ่มความแข็งแรง ป้องกันการขีดข่วนและแรงกระแทกที่ผิวของชั้นวาง
เส้นใยพิเศษ
เส้นใยพิเศษจะมี 3 ชนิด ได้แก่
เส้นใยคาร์บอน ( Carbon Fabric)
เป็นเส้นใยสีดำนำมาทอเป็นผืนนิยมใช้ทั่วๆไปมีอยู่ 2 แบบ คือ
- แบบลายตรง (Plain Weave) หรือ เรียกเป็นใยคาร์บอนลาย # 1
- แบบลายเฉียง (Twill Weave) หรือ เรียกเป็นใยคาร์บอนลาย # 2
ใช้สำหรับงานที่รับแรงกำลังสูงมากๆ เช่น งานทางด้านอากาศยาน (ชิ้นส่วนของเครื่องบิน), งานทางด้าน ยานยนต์ (ชุดลู่ลมในรถแข่ง), งานตกแต่งรถยนต์, งานด้านกีฬา(เซิร์ฟบอร์ด,วินด์เซิร์ฟ)
เส้นใยเคฟลาร์ (Kevlar Favric/ Aramid Fiber)
เป็นเส้นใยสีเหลืองนำมาทอเป็นผืนแบบผ้าตาสาน ใช้สำหรับงานที่รับแรงและกำลังสูงมากๆ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ใยเคฟลาร์ ได้แก่ เสื้อกันกระสุน, หมวดทหาร เป็นต้น
เส้นใยบาซีลท์ (Basalt Fabric)
เป็นเส้นใยสีเหลืองทอง นำมาทอเป็นผืน สามารถรับแรง และกำลังได้ดีแต่น้อยกว่าเส้นใยคาร์บอน ใช้แทนที่เส้นใยคาร์บอนในส่วนของชิ้นงานที่ไม่ต้องรับแรงสูงเท่าเส้นใยคาร์บอนแต่สามารถรับแรงได้สูงกว่าใยแก้ว
ตัวถอดแบบ ( Mold Release)
ที่นิยมใช้ในเรซิ่นจะมีอยู่ 4 ประเภท
- แบบแผ่นฟิล์ม มีด้วยกัน 2 แบบ คือ
+ PVA เป็นน้ำยาถอดแบบมีลักษณะเป็นน้ำใช้ทาลงแม่แบบบางๆ ปล่อยให้แห้งจะกลายเป็นแผ่นฟิล์ม
+ Mylar Film เป็นแผ่นฟิล์ม ใช้สำหรับทำชิ้นงานที่มีลักษณะเป็นแผ่นเรียบ, ทำแผ่นหลังคาโปร่งแสง
- แบบขี้ผึ้ง ( Wax) ใช้ทาบางๆที่แม่แบบแล้วขัดเงาด้วยผ้าที่สะอาด แม่แบบจะขึ้นเงาและลื่นเรซิ่นจะไม่ติด
- แบบสารเคมี ( Solvent) เป็นน้ำยาถอดแบบที่มีสารเคมีผสมอยุ่ด้วยสามารถถอดขิ้นงานได้หลายครั้ง ต่อการลงน้ำยา 1 รอบ
- แบบน้ำ (Water Base) เป็นตัวถอดแบบชนิดน้ำ ข้อดีคือไม่มีอันตรายต่อสุขภาพผู้ปฏิบัติงาน
โพลียูรีเทนโฟม (PU Foam / Polyurethane Foam)
โดยทั่วๆไปจะเรียกกันว่า พียูโฟม หรือโฟมขาว( Polyol) -โฟมดำ (Isocyanate) มีลักษณะเป็นน้ำยาเหลวสีคล้ายน้ำผึ้ง(โฟมขาว) และสีน้ำตาลไหม้(โฟมดำ) ใช้ร่วมกันในอัตราส่วน 1 : 1 โดยประมาณ จะเกิดปฏิกิริยาและมีการขยายตัวได้ดีถึง 20-25 เท่าของปริมาตร(ปล่อยอิสระโดยไม่มีแม่แบบบังคับ) การนำไปใช้งานจะใช้โฟมชนิดนี้ทำต้นแบบไฟเบอร์กลาส, เป็นตัวอัดช่องว่างระหว่างชิ้นงานไม่ให้เกิดโพรงอากาศ, เป็นตัวฉนวนกันความเย็นในชิ้นงานประเภทถังทำความเย็น
*** โฟมขาว ( Polyol) , โฟมดำ (Isocyanate) อัตราส่วนที่เหมาะสมคือ 1 :1 ถ้าใส่โฟมดำมากกว่าเนื้อจะแน่นแข็ง และถ้าใส่โฟมขาวมากกว่าเนื้อจะนิ่ม***
แม่แบบของ PU นิยมใช้ไฟเบอร์กลาสหรือยางซิลิโคน โดยถ้าชิ้นงานใหญ่จะใช้เป็นไฟเบอร์กลาส และถ้าชิ้นงานเป็นลวดลายนูนและลึกจะใช้ยางซิลิโคน
น้ำยาถอดแบบของ PU จะใช้แว็คน้ำ หรือ ซิลิโคนน้ำ (Silicone oil), หรือ ขี้ผึ้งได้
น้ำยาล้างทำความสะอาด ใช้ Methylene Chloride
ข้อมูลจาก
http://203.158.111.62/te/index.php?option=com_content&task=view&id=123&Itemid=43
http://dek-d.com/board/view.php?id=1058665
http://www.nstda.or.th/hrd/scimag/sci_quiz/sci_quiz04.html
http://www.resin-upr.com/rec.htm
