tiểu luận vật liệu mới ( ly)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRUNG TÂM SAU ĐẠI HỌC BÀI TIỂU LUẬN VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY “Tìm hiểu nghiên cứu tính cách âm, cách nhiệt xơ thủy tinh” Học viên: Nguyễn Khánh Ly Lớp: CH CNDM K10 Giảng viên hướng dẫn: TS Lưu Thị Tho BẮC GIANG, THÁNG 01 NĂM 2021 LỜI CÁM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn TS.Lưu Thị Tho, người tận tình giảng dạy, hướng dẫn cho em trình thực tiểu luận Em xin chân thành cảm ơn thầy Ban Giám Hiệu phịng chức năng, quý thầy cô khoa Công nghệ may- Thời trang trường Đại học Công nghiệp Hà Nội tạo điều kiện cho em suốt trình học tập trình thực tiểu luận Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người bên cạnh chia sẻ, động viên, khuyến kích, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình làm Tuy có nhiều cố gắng, chắn tiểu luận em cịn nhiểu thiếu sót Rất mong nhận đóng góp Em xin chân thành cảm ơn Người thực Nguyễn Khánh Ly NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: XƠ THỦY TINH 1.1.Giới thiệu 1.1.1.Nguồn gốc xơ thủy tinh 1.1.2.Giới thiệu xơ thủy tinh 1.2.Cấu trúc xơ thủy tinh 1.2.1Thành phần hóa học 1.2.3.Cấu trúc xơ thủy tinh 1.2.2.Đường kính xơ 10 1.2.4.Độ dài xơ 10 1.2.5.Phân bố xơ thảm xơ 11 1.2.6 Liên kết xơ xơ thủy tinh 11 1.3.Tính chất xơ thủy tinh 12 1.4.Phương pháp sản xuất 19 1.4.1Công nghệ sản xuất xơ thủy tinh 19 1.5.Ứng dụng xơ thủy tinh 22 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ÂM VÀ CÁCH ÂM 24 2.1.Khái quát âm tiếng ồn 24 2.1.1Khái niệm âm tiếng ồn 24 2.2.Truyền âm, phản xạ âm hấp thụ âm 26 2.2.1 Truyền âm 26 2.3.Cơ chế truyền cách âm 28 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁCH NHIỆT 30 3.1.Khái niệm chung truyền nhiệt cách nhiệt 30 3.1.1 Truyền nhiệt 30 3.1.2 Dẫn nhiệt 30 3.1.3 Đối lưu 32 3.1.4 Bức xạ 34 3.1.5 Cách nhiệt 35 3.2 Vật liệu cách nhiệt 36 3.2.1 Khái niệm 36 3.2.2 Các tính chất chủ yếu vật liệu cách nhiệt 36 KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Học phần: Vật liệu dệt may LỜI MỞ ĐẦU Có điều chắn sống thiếu âm Âm mang lại sinh động cho sống vạn vật trái đất, nhờ có âm mà người giao lưu văn hóa, giao tiếp sinh hoạt, học tập, lao động Âm đem lại phấn khích khơng khí rộ ràng vui tươi đồng cảm sâu sắc người với người Âm giúp người nghe tín hiệu qui định để hiểu phân biệt tín hiệu an tồn tín hiệu nguy hiểm Âm giúp người thư giãn, chữa bệnh …Âm quan trọng sống khơng có âm người định hướng, lạc lõng xã hội, đần độn Nhưng âm lớn gây tiếng ồn mang lại nhiều tác hại xã hội, tiếng ồn làm đau tai, khó chịu, ngủ, kiểm sốt hành vi người, ảnh hưởng đến mặt sống Âm truyền từ nơi đến nơi khác dạng sóng âm, lượng sóng âm lớn hay nhỏ định độ lớn nhỏ âm Độ lớn âm tiếng ồn có tác động khác người nghe Tiếng ồn 50dB làm suy giảm hiệu suất làm việc, tiếng ồn 70dB làm tăng nhịp thở nhịp đập tim, tăng nhiệt độ thể, tăng huyết áp, ảnh hưởng đến hoạt động dày, giảm hứng thú lao động Tiếng ồn 90dB gây mệt mỏi, ngủ, tổn thương chức thính giác suy nhược thần kinh Cùng với ảnh hưởng âm tới mặt sống bên cạnh khơng thể thiếu ảnh hưởng nhiệt độ tới sống.Trong trường hợp hỏa hoạn, lựa chọn vật liệu cách nhiệt trở thành vấn đề quan trọng nhằm giảm thiệt hại tài sản, thương vong hay thiệt hại mơi trường Do tính chất ngun liệu sử dụng, sản phẩm cách nhiệt kết hợp với số vật liệu khác để nâng cao tính chống cháy Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may không gây cháy nâng cao tính an tồn nhiều so với việc không sử dụng chúng Ngăn chặn, hấp thụ tiêu tán lượng âm làm giảm bớt ngăn chặn tiếng ồn tạo môi trường yên tĩnh cần thiết sống người Và nhu cầu cách nhiệt chống cháy cần thiết sóng ngày Vì tơi chọn thực đề tài: “NGHIÊN CỨU TÍNH CÁCH ÂM, CÁCH NHIỆT CỦA XƠ THỦY TINH ” Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may CHƯƠNG 1: XƠ THỦY TINH 1.1.Giới thiệu 1.1.1.Nguồn gốc xơ thủy tinh Thủy tinh nguyên liệu sử dụng từ hàng trăm năm, xơ thủy tinh sử dụng làm vật liệu gia cường vật liệu compozit từ đầu kỷ XX Trong lịch sử người Ai Cập người Syri vào kỷ XVI XVII, xơ thủy tinh sử dụng làm vật liệu trang trí Năm 1893, cơng ty Edward Drummond Libbey of Toledo giới thiệu trang phục làm từ vải xơ thủy tinh lụa tơ tằm triển lãm Chicago Thủy tinh loại vật liệu vô khơng định hướng khơng có dạng tinh thể Tiềm xơ thủy tinh phát vào năm 1920 cơng trình nghiên cứu Griffith, kể từ xơ thủy tinh sử dụng loại xơ tính cao Vào năm 1937, công ty liên doanh Owens-Illinois thành công việc sản xuất xơ thủy tinh hiệu cao, sau sản lượng xơ thủy tinh liên tục tăng cao với tỷ lệ tăng trưởng 1525%/năm cuối năm 1970 Hơn hai kỷ qua, xơ thủy tinh dần bị thị trường cạnh tranh xơ aramit xơ carbon lĩnh vực vật liệu compozit gia cường cốt sợi ứng dụng kỹ thuật Tuy nhiên, xơ thủy tinh chiếm vị trí quan trọng, sản lượng tiêu thụ tăng khoảng 1015%/năm mười năm qua Các công ty hàng đầu chuyên sản xuất xơ thủy tinh tính cao Owens Corning, Ventrotex, Alstrom Pilkington Xơ thủy tinh sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu polymer compozit Ưu điểm xơ thủy tinh nhẹ, chịu nhiệt tốt, ổn định tác động hóa sinh, có độ bền lý cao, dộ dẫn nhiệt thấp giá thành rẻ Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Hình Tấm mền xơ thủy tinh 1.1.2.Giới thiệu xơ thủy tinh Xơ thủy tinh sản xuất hai dạng điển hình: dạng tơ filamăng dạng xơ cắt ngắn Thơng thường, mặt cắt ngang xơ thủy tinh có dạng hình trịn, ngồi có xơ thủy tinh tiết diện hình tam giác, hình vng, hình lục giác… Sản phẩm từ xơ thủy tinh thường dạng cuộn sợi, dạng mền xơ dạng vải Sản phẩm dạng mền xơ gồm hai loại: sử dụng xơ thủy tinh cắt ngắn sử dụng tơ thủy tinh filamăng (hình 2) Hình Cuộn len thủy tinh Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Sản phẩm mền xơ thủy tinh cắt ngắn thường dạng vải không dệt sử dụng xơ thủy tinh có chiều dài từ 2050 mm rải, phân bố xếp ngẫu nhiên, để tạo độ bền cần thiết cho vải mền xơ thủy tinh liên kết với chất liên kết hóa học Các chất liên kết hóa học thuộc hai nhóm bản: dạnh nhũ tương (nhựa polyvinyl acetate) dạng hạt (nhựa polyester) Sản phẩm dạng cuộn vải có khối lượng khoảng 50 kg khối lượng riêng từ 2501200 g/m2, phổ biến vải mền xơ thủy tinh có khối lượng diện tích 450 g/m2 với khổ rộng vải 1m Hiện nay, công nghiệp chế tạo vật liệu compozit sử dụng vải xơ thủy tinh siêu mỏng mịn với khối lượng diện tích 2426 g/m2 độ dầy 0,3 mm Trong cơng nghiệp xây dựng, lợp mái nhà nhựa PVC có xơ thủy tinh gia cường, thường sử dụng vải xơ thủy tinh có khối lượng diện tích từ 30150 g/m2 Sản phẩm mền xơ thủy tinh filamăng dạng vải không dệt từ tơ thủy tinh có độ dài liên tục, dược xếp song song với liên kết với chất liên kết hóa học phương pháp liên kết khâu đan Vải không dệt xơ thủy tinh filamăng khổ rộng m có khối lượng diện tích từ 225900 g/m2 Xơ thủy tinh cịn sử dụng dạng cuộn sợi hình trụ khối lượng khoảng 20kg, độ mảnh khoảng 2300 tex với số lượng khoảng 30 xơ đơn Vải thủy tinh thường sản xuất dạng vải vân điểm vân chéo, khối lượng diện tích vải từ 2001000 g/m2, khổ rộng khoảng m độ dầy vải từ 0,20,9 mm Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Hình Xơ thủy tinh dạng cuộn sợi dạng vải Bông thủy tinh (Glasswool) đƣợc làm từ sợi thuỷ tinh tổng hợp chế xuất từ đá, xỉ, đất sét Thành phần chủ yếu thuỷ tinh chứa Aluminum, Silicat canxi, oxit kim loại…; không chứa Amian; có tính cách nhiệt, cách âm, cách điện cao, khơng cháy, mềm mại có tính đàn hồi tốt Tấm cách nhiệt bơng thủy tinh có khả cách nhiệt, cách âm tốt; khơng cháy có độ bền lý tưởng Hình Tấm xơ thủy tinh 1.2.Cấu trúc xơ thủy tinh 1.2.1Thành phần hóa học Đối với vật liệu thủy tinh, nguyên tử liên kết dạng cấu trúc riêng biệt, lực liên kết nguyên tử lực tĩnh điện, nguyên tử chứa ion tích điện âm điện dương Các ion đặc trưng khối lượng, số điện tử, diện tích tính phân cực Thành phần xơ thủy tinh bao gồm: ôxit silic, ôxit canxi, ôxit nhôm, ôxit bor số ôxit kim loại khác Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Độ dẫn nhiệt (ký hiệu: ) đại lượng vật lý đặc trưng cho khả dẫn nhiệt vật liệu Độ dẫn nhiệt lớn đồng nghĩa với việc truyền nhiệt tốt (nhanh hơn) *Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt vật liệu: - Tỉ trọng γ (mật độ) vật liệu: γ nhỏ λ nhỏ , γ lỗ rỗng to λ lớn - Độ ẩm vật liệu: độ ẩm vật liệu lớn λ lớn nước dẫn nhiệt lớn so với khơng khí 25 lần - Đặc điểm nguyên liệu: ví dụ kim loại dẫn nhiệt mạnh so với phi kim loại Vật liệu cách nhiệt thường có nhiều lỗ rỗng nhỏ chứa khơng khí nên thường nhẹ λ nhỏ 3.1.3 Đối lưu Đối lưu (tỏa nhiệt) trao đổi nhiệt dòng vật chất chuyển động (chất lỏng, chất khí hay plasma), xảy có chênh lệch nhiệt độ vùng chất lưu Khi có nguồn nhiệt, phần chất gần nguồn nhiệt nóng nơi khác, nhiệt độ tăng thể tích phần chất tăng làm cho khối lượng riêng giảm Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào phần chất nhẹ, khiến lên Một lượng chất lỏng từ điểm gần nơi đun di chuyển qua bù lại phần chất lên Trong tự nhiên, tượng đối lưu bề mặt Trái Đất tạo dịng biển nóng lạnh chảy, gió biển, dịng khí nóng lạnh tạo nên xốy lốc, Hình 1.4: Đối lưu thùng chứa chất lỏng đốt nóng từ phía 32 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Theo nguyên nhân gây chuyển động đối lưu, người ta phân tỏa nhiệt loại - Tỏa nhiệt tự nhiên tượng tỏa nhiệt đối lưu sinh cách tự nhiên, trọng lực tạo chất lưu không đồng nhiệt độ - Tỏa nhiệt cưỡng tượng tỏa nhiệt đối lưu tạo ngoại lực, ví dụ bơm quạt *Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tỏa nhiệt  Hệ số tỏa nhiệt  phụ thuộc vào yếu tố gây đối lưu dẫn nhiệt chất lưu, bao gồm thơng số sau đây: - Các thơng số hình học mặt tỏa nhiệt: Hình dạng, kích thước vị trí mặt tỏa nhiệt ảnh hưởng tới dòng chuyển động chất lưu, ảnh hưởng tới  Đặc trưng hình học bề mặt tỏa nhiệt gồm nhiều kích thước khác nhau, tính thường chọn kích thước nhất, gọi kích thước định tính lt - Các thông số vật lý chất lưu: + Các thông số ảnh hưởng đến chuyển động là: khối lượng riêng, hệ số nở nhiệt, độ nhớt động học + Các thông số ảnh hưởng tới dẫn nhiệt: hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán nhiệt Các thông số nói thay đổi theo nhiệt độ chất lưu - Các thông số đặc trưng cho cường độ đối lưu: + Đối lưu tự nhiên dòng đối lưu tự phát sinh chất lưu có độ chênh lệch trọng lượng riêng chất lưu Độ chênh lệch trọng lượng riêng tỉ lệ thuận với gia tốc trọng lực g, hệ số nở nhiệt với độ chênh lệch nhiệt độ 33 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may + Đối lưu cưỡng gây lực cưỡng bơm, quạt đặc trưng tốc độ chất lưu Khi đối lưu cưỡng có gia tốc trọng lực độ chênh lệch nhiệt độ ≠ ln kèm theo đối lưu tự nhiên - Các thông số đặc trưng cho chế độ chuyển động chất lưu Khi chảy tầng, phân tử chất lưu chuyển động song song vách nên hệ số  không cao Khi tăng vận tốc chất lưu đủ lớn dòng chảy rối xuất Lúc phân tử chất lưu xuất thành phần chuyển động rối loạn theo phương ngang, tăng hội va đập lên vách, khiến cho hệ số tăng cao 3.1.4 Bức xạ Bức xạ trình truyền nhiệt dạng sóng điện từ Nhiệt biến thành tia xạ truyền đi, gặp vật thể phần lượng xạ biến thành nhiệt năng, phần phản xạ lại, phần xuyên qua vật thể Bức xạ nhiệt truyền qua loại vật chất qua chân khơng Tất vật thể có nhiệt độ lớn độ không tuyệt đối (0o Kelvin) xạ nhiệt Trong xạ nhiệt, dịng nhiệt khơng truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà cịn theo chiều ngược lại Tuy nhiên, dịng nhiệt từ nóng sang lạnh ln ln lớn dịng từ lạnh sang nóng nên dịng nhiệt tổng hợp ln theo chiều từ nóng sang lạnh Hiểu theo cách khác, chênh lệch nhiệt độ ln nhỏ Trong xạ nhiệt, dịng nhiệt tính thơng qua định luật Stefan-Boltzmann Bức xạ nhiệt có hai số đặc trưng: - Độ phát xạ E: đại lượng đặc trưng cho khả hấp thụ nhiệt tỏa nhiệt dạng xạ bề mặt Tất vật liệu có độ phát xạ khoảng đến (0% đến 100%) Chỉ số phát xạ thấp, xạ nhiệt mà bề mặt nhận vào phát thấp Màng nhơm có số phát xạ thấp (3%), người ta ứng dụng đặc trưng để chế tạo vật liệu cách nhiệt phản xạ 34 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may - Độ phản xạ R: đặc trưng cho khả chống lại thâm nhập tia xạ Đây tỉ lệ lượng phản xạ ngược lại sau chạm vào bề mặt Độ phản xạ độ phát xạ phần bù có tổng Nghĩa bề mặt có độ phát xạ thấp có độ phản xạ cao 3.1.5 Cách nhiệt 3.1.5.1 Khái niệm Cách nhiệt khả ngăn cản hay giảm bớt tốc độ dòng truyền nhiệt hệ thống, thí dụ: Hệ tường cách nhiệt ngăn dịng nhiệt truyền ngang từ ngồi trời vào nhà vào mùa hè hay từ nhà ngồi trời vào mùa đơng; hệ mái / trần cách nhiệt ngăn dịng nhiệt truyền thẳng đứng từ ngồi trời vào nhà vào mùa hè hay từ nhà ngồi trời vào mùa đơng Khả cách nhiệt hệ thống đánh giá số R tổng (overall R-value), có đơn vị đo m2.K/W (theo hệ đo lường quốc tế SI) hay ft2.F.h/Btu (theo hệ đo lường Imperial Mỹ) Giá trị R tổng lớn hệ thống có khả cách nhiệt cao ngược lại Hệ số cách nhiệt R nghịch đảo hệ số dẫn nhiệt λ Một vật liệu có số λ nhỏ (R lớn) cách nhiệt tốt R đại lượng đặc trưng cho khả chống dẫn nhiệt vật liệu, ứng với độ dày inch 3.1.5.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính cách nhiệt Khả cách nhiệt vật liệu phụ thuộc vào độ rỗng mà phụ thuộc vào đặc tính lỗ rỗng, phân bố, kích thước mức độ đóng kín chúng Tính cách nhiệt cịn phụ thuộc vào tỉ lệ thể tích khơng khí lỗ rỗng kín với thể tích chất rắn đơn vị thể tích vật liệu Lớp chất rắn bọc túi khí mỏng, cách nhiệt tốt Ngồi ra, tính cách nhiệt cịn phụ thuộc vào độ ẩm độ dày lớp khơng khí nước có lỗ rỗng 35 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may 3.2 Vật liệu cách nhiệt 3.2.1 Khái niệm Vật liệu cách nhiệt vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp, độ xốp cao (70 - 99 %) mật độ thấp Thơng số để đánh giá chất lượng vật liệu cách nhiệt độ dẫn nhiệt Thông thường vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt không lớn 0,157 W/m.oC Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt có ý nghĩa kinh tế kĩ thuật lớn, đặc biệt xây dựng cho phép nâng cao mức độ giới công tác xây dựng, đồng thời giảm giá thành cơng trình việc giảm nhẹ trọng lượng kết cấu 3.2.2 Các tính chất chủ yếu vật liệu cách nhiệt 3.2.2.1 Các tính chất nhiệt lý vật liệu cách nhiệt: a Tính dẫn nhiệt Khái niệm: Tính dẫn nhiệt thuộc tính quan trọng vật liệu cách nhiệt vật liệu cách nhiệt cấu kiện, xác định hệ số dẫn nhiệt λ có thứ ngun W/m.oC, W/m.K kCal/m.oC.h Hình 15 Truyền nhiệt vách sử dụng vật liệu cách nhiệt Theo định luật Furie hệ số dẫn nhiệt tính cơng thức: Qd  A  t  (T  T ) 36 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Trong đó: Q - dịng nhiệt vng góc với mặt phẳng vách ngăn; d - chiều dày vách ngăn, m; A - diện tích bề mặt, m2; t - thời gian, h; T2 - nhiệt độ bề mặt nóng, o C; T1 - nhiệt độ bề mặt lạnh, oC Hệ số dẫn nhiệt xác định phương pháp thực nghiệm tính tốn, dựa kết đo chênh lệch nhiệt độ sau quãng thời gian định q trình đốt nóng sử dụng thiết bị ống trụ Tính dẫn nhiệt vật liệu phụ thuộc độ ẩm mơi trường khí nước nằm lỗ rỗng Độ ẩm vật liệu có ý nghĩa lớn độ dẫn nhiệt nói chung hệ số nước lớn (bằng 0,5kcal/m.oC.h), gấp 25 lần độ dẫn nhiệt khơng khí nằm lỗ rỗng kín, nhỏ Hệ số dẫn nhiệt vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Loại vật liệu, độ rỗng tính chất lỗ rỗng, độ ẩm, nhiệt độ bình quân bề mặt vật liệu  Vật liệu: Hệ số dẫn nhiệt bị ảnh hưởng thành phần hóa học cấu trúc phân tử vật liệu Vật liệu có thành phần hóa học đơn giản cấu trúc phân tử có tính dẫn nhiệt cao so với vật liệu có thành phần hóa học phức tạp Đối với vật liệu vơ thủy tinh, xơ khống…sự có mặt lỗ xốp vật liệu vơ có ảnh hưởng lớn đến độ dẫn nhiệt vật liệu Không khí bị giam lỗ xốp có khả dẫn nhiệt nhiệt độ thấp nên làm giảm mạnh độ dẫn nhiệt toàn vật liệu Hầu hết vật liệu cách nhiệt sử dụng kỹ thuật vật liệu xốp tỉ lệ lỗ xốp vật liệu lớn nên vật liệu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ Tuy nhiên nhiệt độ tăng cao khả dẫn nhiệt vật liệu tăng thành phần truyền nhiệt xạ lỗ xốp tăng Ngòai khả truyền dẫn nhiệt, vật liệu vơ cịn có khả truyền nhiệt xạ qua pha vơ định hình pha khí Ðối với vật liệu cơ có tỉ lệ pha vơ định hình pha khí (trong lỗ xốp) cao, nhiệt độ tăng cao, 37 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may vai trò truyền nhiệt xạ tăng lên chiếm ưu so với truyền nhiệt dẫn nhiệt Các lỗ xốp vật liệu vô ảnh hưởng đến khả truyền nhiệt xạ vật liệu Các lỗ xốp có kích thước lớn, khả truyền nhiệt xạ vật liệu cao  Độ rỗng: Do độ dẫn nhiệt không khí bé so với độ dẫn nhiệt vật rắn độ rỗng cao, lỗ rỗng kín cách hệ số dẫn nhiệt thấp hay khả cách nhiệt vật liệu tốt Ngoaì ra, kích thước, phân bố, hình dạng, kết nối lỗ rỗng ảnh hưởng đến tính dẫn nhiệt Khi khối lượng thể tích vật liệu lớn dẫn nhiệt tốt  Độ ẩm: Nếu độ ẩm vật liệu tăng hệ số dẫn nhiệt tăng lên, khả cách nhiệt vật liệu Điều cần lưu ý, nước bị đóng băng độ dẫn nhiệt cao tính dẫn nhiệt nước cao so với khơng khí  Nhiệt độ: Khi nhiệt độ bình quân vật liệu tăng độ dẫn nhiệt lớn Khi nhiệt độ tăng lên, chuyển động nhiệt phân tử chất rắn trở nên tích cực hơn; dẫn nhiệt khơng khí lỗ chân lơng thúc đẩy mạnh mẽ, hiệu ứng xạ tường lỗ rỗng tăng cường b Một số thông số kỹ thuật quan trọng vật liệu cách nhiệt: Khối lượng riêng vật liệu khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái hồn tồn đặc (khơng có lỗ rỗng) sau sấy khô nhiệt độ 105 – 110oC đến khối lượng không đổi Ký hiệu: γa Đơn vị: g/cm3, kg/m3, Khối lượng riêng tính theo cơng thức: Gk a  38 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may V a Trong đó: Gk - Khối lượng mẫu thí nghiệm trạng thái khơ, kg; Va - Thể tích hồn tồn đặc mẫu thí nghiệm, m3 Khối lượng thể tích: khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái tự nhiên (kể lỗ rỗng) [4] Ký hiệu: γo Đơn vị: g/cm3, kg/m3, Khối lượng thể tích tính theo cơng thức: G o Vo Trong đó: G - khối lượng mẫu vật liệu trạng thái khơ, kg; Vo - thể tích mẫu vật liệu trạng thái tự nhiên, m3 Độ đặc: hay mật độ vật liệu tỷ số phần thể tích hồn tồn đặc so với thể tích tự nhiên mẫu vật liệu Độ đặc ký hiệu đ tính % Độ rỗng: tỷ lệ phần thể tích rỗng so với thể tích tự nhiên mẫu vật liệu Độ rỗng ký hiệu r tính % Cơng thức tính độ đặc độ rỗng: o Va 100%  đ  100% V  o a V 100%  V o o Vo Va r r  100%  1  V a o 39 Học viên: Nguyễn Khánh Ly 100% Học phần: Vật liệu dệt may Trong đó:Va - phần thể tích hồn tồn đặc mẫu vật liệu, m3;Vo - thể tích tự nhiên mẫu vật liệu, m3; Vr - thể tích phần rỗng vật liệu, m3 Độ rỗng tiêu kỹ thuật quan trọng vật liệu ảnh hưởng đến nhiều tính chất vật liệu như: cường độ, độ hút nước, tính chống thấm, tính truyền nhiệt, khả chống ăn mòn….Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng không phụ thuộc đơn vào trị số độ rỗng lớn hay nhỏ mà phụ thuộc vào đặc trưng cấu trúc lỗ rỗng vật liệu (thí dụ: lỗ rỗng kín riêng biệt hay lỗ rỗng hở thông nhau) Chẳng hạn: trị số rỗng vật liệu có độ rỗng với cấu trúc hở thơng có cường độ, tính chống thấm, tính chống ăn mịn tính cách nhiệt so với cấu trúc kín riêng biệt 3.2.2.2 Tính chất cơ, lý vật liệu cách nhiệt a Cường độ Cường độ vật liệu khả chúng chịu ứng suất (nén, kéo, uốn) đạt đến giá trị định mà không bị phá hoại [2] Cường độ chịu nén vật liệu cách nhiệt không lớn (0,2 - 2,5Mpa) Cường độ chịu uốn vật liệu dạng sợi vật liệu vô không lớn (0,15 - 0,5Mpa), sợi gỗ (0,4 - 2MPa) Vật liệu cách nhiệt có cấu trúc sợi, cường độ nén uốn cải thiện tăng hàm lượng khả phân tán chất kết dính vật liệu Việc sử dụng chất kết dính có cường độ cao, tăng khả bám dính chất kết dính với sợi, xếp có định hướng hay việc tạo mạng không gian hợp lý sợi Vật liệu cách nhiệt phải có cường độ cho khơng bị hư hỏng q trình vận chuyển, kho, xây cất điều kiện sử dụng b Độ ẩm: Độ ẩm tỷ lệ nước có tự nhiên vật liệu trạng thái tự nhiên thời điểm thí nghiệm Ký hiệu W (%) 40 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Độ ẩm vật liệu xác định công thức sau: W  m  mk 100 m k Trong đó: m - Khối lượng mẫu thí nghiệm trạng thái tự nhiên, kg; mk - khối lượng mẫu thí nghiệm trạng thái khô, kg Độ ẩm đại lượng thay đổi liên tục tùy thuộc điều kiện nhiệt độ độ ẩm mơi trường, vật liệu hút ẩm nhả ẩm tùy theo chênh lệch áp suất riêng phần nước khơng khí vật liệu Độ ẩm phụ thuộc vào cấu tạo nội vật liệu chất ưa nước hay kỵ nước Khi vật liệu bị ẩm độ ẩm vật liệu thay đổi số tính chất vật liệu thay đổi theo như: cường độ, khả dẫn nhiệt dẫn điện, thể tích… c Độ hút nước Độ hút nước vật liệu khả hút giữ nước điều kiện thường xác định cách ngâm mẫu vào nước có nhiệt độ 20 ±0.5 0C Trong điều kiện nước chui vào lỗ rỗng hở, mà độ hút nước luôn nhỏ độ rỗng vật liệu Độ hút nước khơng làm giảm tính cách nhiệt vật liệu xốp mà làm giảm cường độ tuổi thọ Vật liệu có lỗ rỗng kín, thí dụ thuỷ tinh bọt, có độ hút nước nhỏ Để giảm độ hút nước người ta thường sử dụng phụ gia kị nước Độ hút nước vật liệu phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính lỗ rỗng thành phần vật liệu Khi độ hút nước tăng lên làm cho thể tích số vật liệu tăng lên, khả thu nhiệt tăng cường độ chịu lực khả cách nhiệt giảm 41 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may d Tính thấm thấm khí Tính thấm thấm khí vật liệu cách nhiệt phải tính đến sử dụng chúng kết cấu bao che Việc cách nhiệt không hạn chế trao đổi khí nhà với mơi trường xung quanh, qua tường ngồi nhà e Tính chịu lửa Tính chịu lửa liên quan đến độ chống cháy vật liệu có nghĩa khả bắt lửa cháy Vật liệu dễ cháy sử dụng dùng biện pháp bảo vệ cháy f Tính bền hố bền sinh vật Vật liệu cách nhiệt xốp dễ bị khí xâm thực mơi trường xung quanh thấm vào Vì chất kết dính (keo, tinh bột) vật liệu cách nhiệt hữu cần phải có độ bền sinh vật, có nghĩa có khả chống tác dụng nấm mốc trùng Cơng đoạn sản xuất sợi thủy tinh nấu thủy tinh từ phối liệu chuẩn bị trước Hỗn hợp nguyên liệu gồm nhiều thành phần pha trộn theo tỉ lệ thích hợp đưa vào lị nấu thủy tinh hệ thống băng chuyền Sau hỗn hợp nấu chảy hoàn toàn nhiệt độ cao đến khoảng 4000oC, hỗn hợp lúc có hình dạng dung nham Tia chất chảy lỏng sau khỏi bể chứa dung dịch chảy lỏng phận tăng nhiệt phận kéo sợi ly tâm để hình thành sợi Sợi phận quạt hút sau phủ chất kết dính sợi lắng xuống bề mặt băng tải phía Tốc độ biến đổi băng tải cho phép thay đổi mật độ sợi kéo theo thay đổi mật độ xơ thành phẩm Các màng xơ qua phận ép màng xơ ép lại để hình thành phẳng 42 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may Băng tải mang xơ vào buồng sấy để chất kết dính đơng lại làm chặt cấu trúc xơ Hệ thống máy cắt gồm thiết bị cắt dọc bên xơ cắt ngang để tạo thành xơ có kích thước theo yêu cầu Các phế phẩm thu gom tái sử dụng Sản phẩm đóng gói lưu kho Sơ đồ công nghệ sản xuất sản phẩm cách nhiệt từ xơ thủy tinh Hình 1.19: Quá trình sản xuất xơ thủy tinh cách nhiệt *Thành phần sản xuất xơ thủy tinh cách nhiệt Nguyên liệu dùng sản xuất thủy tinh chia làm nhóm: Nhóm nguyên liệu nhóm ngun liệu phụ Nhóm ngun liệu gồm hợp chất thiên nhiên nhân tạo có khả cung cấp cho thủy tinh ôxyt kiềm, kiềm thổ, 43 Học viên: Nguyễn Khánh Ly Học phần: Vật liệu dệt may ơxyt axit Đó thành phần để tạo loại thủy tinh sử dụng rộng rãi thực tế Nhóm nguyên liệu liệu phụ gồm hợp chất hóa học cho vào thủy tinh với mục đích tạo cho thủy tinh tính chất đặc trưng hay tạo điều kiện cần thiết cho công nghệ chất nhuộm màu, chất gây đục, chất khử bọt … Thông thường lượng nguyên liệu phụ phối liệu nhỏ so với lượng nguyên liệu nhiều Thực tế để nấu thủy tinh người ta thường sử dụng loại nguyên liệu : Cát, đá vôi, trường thạch,đôlômit, sô đa, bo rat…và nhiều trường hợp có ôxyt tinh khiết Nguyên liệu cung cấp SiO2: SiO2 > 90% Nguyên liệu cung cấp B2O3 Borax (Na2B4O7.10H2O): B2O3> 35%, Fe2O3