What is Fiberglass
Pembuat gelas/ kaca telah bereksperimen dengan glass fibers, tetapi produksi massal produk fiberglass hanya mungkin dilakukan setelah majunya mesin. Pada tahun 1893, Edward Drummond Libbey memamerkan gaun di World’s Columbian Exposition yg memadukan glass fibers dengan diameter dan texture fiber sutra. Yang dikenal sebagai ‘fiberglass’ saat ini, dikenalkan tahun 1938 oleh Russell Games Slayter dari Owens-Corning sebagai bahan untuk digunakan sebagai insulasi. Dipasarkan dengan nama fiberglass, yang mana berubah menjadi merk yg umum.
Formasi
Glass fiber dibentuk ketika benang tipis dari silica –based atau formula glass diproses menjadi banyak serat dengan diameter kecil yg cocok untuk proses tekstil. Glass, sebagai fiber, memiliki sedikit struktur kristal. Properti dari struktur gelas dalam bentuk dihaluskan sangat menyerupai bentuknya ketika dipilin dalam bentuk fiber. Satu definisi glass adalah “bahan inorganic dalam kondisi berkesinambungan dan sama dalam bentuk cair, tetapi, sebagai hasil perubahannya terbalik dalam viscositas (tingkat kekentalan atau ketebalan) pada waktu dingin. Diperlukan derajat viscositas yg tinggi untuk semua penggunaan bahan yg kaku.
Teknik memanaskan dan mencetak glass ke dalam fiber yang halus dikenal sejak lama, tetapi, penggunaan fiber untuk aplikasi ke tekstilbaru dilakukan baru- baru ini. Produksi komersil yg pertama dari fiberglass di tahun 1936. Tahun 1938, Owen-Illionis Glass Company dan Corning Glass Works bergabung menjadi Owens-Corning Fiberglass Corporation. Sampai waktu ini semua fiberglass telah diproduksi sebagai hasil utama. Ketika kedua perusahaan bergabung untuk memproduksi dan mempromosikan fiberglass, mereka memperkenalkan continuous filament glass fibers. Saat ini Owens-Corning tetap penghasil fiberglass yg utama di pasaran.
Kimia
Dasar dari tekstil grade glass fibers adalah silica, SiO2. Dalam bentuk murni dikenal sebagai polymer, (SiO2)n. Tidak memiliki titik leleh yg tepat tapi bisa melunak diatas 2000 derajat Celcius. Pada suhu 1713 derajat celcius, kebanyakan molekul dapat berpindah secara bebas (Degradasi). Jika glass berubah menjadi dingin terlalu cepat, glass tidak akan mampu membentuk struktur yg dibuat. Dalam bentuk polymer kelompok SiO4 yang mana dikonfigurasikan sebagai tetrahedron dengan atom silica di tengah, dan 4 atom oksigen di sudut. Atom2 ini kemudian membentuk jaringan yang mengikat di sudut dengan cara membagi atom oksigen.
Bentuk kaca atau kristal dari silica (glass dan quartz) memiliki tenaga yg sama tingkatannya di dalam dasar molekul, juga menunjukan bentuk glass adalah sangat stabil. Bila ingin menimbulkan kristalisasi, harus dipanaskan sampai temperature diatas 1200 derajat celcius untuk waktu yg lama.
Struktur Molekul Glass
Walaupun silica murni adalah glass yang aktif dan glass fiber yg sempurna , tetap harus dikerjakan dengan temperature yg sangat tinggi untuk pembuatan normal atau tanpa property kimia yang spesifik. Adalah biasa menambahkan ketidakmurnian ke dalam bahan glass dalam bentuk bahan lain, untuk menurunkan temperatur kerja. Bahan ini juga memberitahukan ciri-ciri glass lain yang mana dapat bermanfaat di aplikasi yang berbeda. Jenis glass yg pertama digunakan untuk fiber adalah soda lime glass atau A glass. Jenis ini tidak terlalu tahan terhadap alkali. Jenis yang baru, E-glass dibentuk dan bebas alkali (<2%) dan adalah glass alumino-borosilicate. Ini adalah formulasi glass yg pertama yang digunakan untuk continuous filament formation. E-glass tetap yang paling banyak digunakan untuk produksi fiberglass di dunia. Komponennya boleh sedikit berbeda dalam persentase, tapi harus dalam batasan yang khusus. Huruf E digunakan karena kegunaan produk ini sebenarnya untuk aplikasi elektrik. S-glasss adalah formulasi kekuatan yg tinggi untuk digunakan ketika batas kekuatan suatu produk adalah hal yang penting. C-glass dikembangkan untuk tahan terhadap bahan kimia, terutama asam (acids) yang mana bisa merusak E-glass. T-glass adalah jenis C-glass dari Amerika Utara. A-glass adalah industry term untuk cullet glass, pada umumnya botol, terbuat dari fiber. AR-glass adalah glass yg tahan terhadap alkali. Hampir semua glass fiber memiliki keterbatasan untuk larut di dalam air tetapi sangat bebas dalam pH. Ion klorida akan menyerang dan melarutkan permukaan E-glass. Tren masa kini di dalam industri adalah mengurangi atau menghilangkan bahan boron dalam fiber glass. Sejak E-glass tidak bisa benar2 meleleh tapi hanya melunak, titik lunak ini ditentukan sebagai ‘suhu dimana diameter fiber 0.55-0.77 mm dan panjang 235 mm, memanjang dibawah berat pada 1 mm/menit ketika direntangkan secara vertikal dan dipanaskan pada suhu 5 derajat celcius per menit. Titik tekanan dicapai ketika glass memiliki viscositas (tingkat kekentalan atau ketebalan) sebesar 10 poise. Titik pendinginan, temperatur dimana tekanan dari dalam dikurangi untuk menerima batasan komersial dalam 15 menit, ditandai dengan viscositas sebesar 10 poise.
Properti
Fiber glass sangat berguna dikarenakan oleh perbandingan lebarnya area permukaan dengan berat. Dimana, peningkatan area permukaan membuat fiber glass lebih peka terhadap serangan kimia.
Dengan menjebak udara di antara fiber glass, ikatan fiber glass membuat insulasi thermal (penahan panas) yang baik, dengan thermal conductivity (ketahanan terhadap panas) sebesar 0.05 W/m-K.
Kekuatan glass biasanya diuji dan dilaporkan untuk fiber murni, dimana bahan tersebut baru saja diproduksi. Yang paling segar (baru diproduksi) dan fiber yang paling tipis adalah yang paling kuat karena fiber yang paling tipis lebih kuat. Semakin banyak permukaan digores ketahannya akan semakin melemah. Karena glass memiliki struktur tanpa bentuk, propertinya adalah sama sepanjang fiber baik secara horizontal maupun vertikal. Kelembaban adalah factor yang penting dalam menentukan tingkat ketahanan fiber glass (ketahanan untuk patah atau tidak dapat mempertahankan struktur aslinya) untuk dibentuk. Kelembaban sangat mudah diserap, dan dapat memperburuk retakan yang tidak dapat terlihat oleh mata atau bersifat mikroskopis serta kerusakan permukaan, dan mengurangi ketahanan.
Berlawanan dengan carbon fiber, glass bisa mengalami perpanjangan yang lebih sebelum pecah. Terdapat korelasi antara menekuk diameter dari filamen (benang atau untaian) dan filamen diameter. Viscositas dari glass yang meleleh adalah sangat penting untuk keberhasilan produksi. Saat menarik glass untuk mengurangi keadaan fiber, viscositas seharusnya agak rendah. Jika terlalu tinggi fiber bisa putus saat ditarik, dimana jika terlalu rendah glass akan membentuk gelembung udara bukan fiber.
