Hoe word veselglas gemaak?

Veselglas verwys na 'n groep produkte gemaak van individuele glasvesels gekombineer in 'n verskeidenheid van vorms. Glasvesels kan volgens hul geometrie in twee hoofgroepe verdeel word: aaneenlopende vesels wat in garings en tekstiele gebruik word, en die diskontinue (kort) vesels wat as kolwe, komberse of planke vir isolasie en filtrasie gebruik word. Veselglas kan in garing gevorm word, baie soos wol of katoen, en geweef word in materiaal wat soms vir gordyne gebruik word. Veselglastekstiele word algemeen gebruik as 'n versterkingsmateriaal vir gevormde en gelamineerde plastiek. Veselglaswol, 'n dik, donsige materiaal wat van diskontinue vesels gemaak word, word vir termiese isolasie en klankabsorpsie gebruik. Dit word algemeen aangetref in skeeps- en duikbootskotte en rompe; motor-enjinkompartemente en bakpaneelvoerings; in oonde en lugversorgingseenhede; akoestiese muur- en plafonpanele; en argitektoniese afskortings. Veselglas kan aangepas word vir spesifieke toepassings soos Tipe E (elektries), gebruik as elektriese isolasieband, tekstiele en versterking; Tipe C (chemies), wat uitstekende suurweerstand het, en Tipe T, vir termiese isolasie.

Alhoewel kommersiële gebruik van glasvesel relatief onlangs is, het ambagsmanne tydens die Renaissance glasstringe geskep vir die versiering van bekers en vase. 'n Franse fisikus, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, het in 1713 tekstiele vervaardig wat met fyn glasstringe versier is, en Britse uitvinders het die prestasie in 1822 gedupliseer. 'n Britse sywewer het in 1842 'n glasstof gemaak, en 'n ander uitvinder, Edward Libbey, het 'n rok geweef van glas by die 1893 Columbian Exposition in Chicago.

Glaswol, 'n donsige massa diskontinue vesel in ewekansige lengtes, is aan die begin van die eeu vir die eerste keer in Europa vervaardig, met behulp van 'n proses wat behels het dat vesels van stawe horisontaal na 'n draaiende drom getrek is. Etlike dekades later is 'n spinproses ontwikkel en gepatenteer. Glasvesel-isolasiemateriaal is tydens die Eerste Wêreldoorlog in Duitsland vervaardig. Navorsing en ontwikkeling gemik op die industriële produksie van glasvesels het in die 1930's in die Verenigde State gevorder, onder leiding van twee groot maatskappye, die Owens-Illinois Glass Company en Corning Glass Werke. Hierdie maatskappye het 'n fyn, buigbare, laekoste-glasvesel ontwikkel deur gesmelte glas deur baie fyn openinge te trek. In 1938 het hierdie twee maatskappye saamgesmelt om Owens-Corning Fiberglass Corp te vorm. Nou net bekend as Owens-Corning, het dit 'n $3-miljard-per-jaar-maatskappy geword, en is 'n leier in die veselglasmark.

Grondstowwe

Die basiese grondstowwe vir veselglasprodukte is 'n verskeidenheid natuurlike minerale en vervaardigde chemikalieë. Die belangrikste bestanddele is silikasand, kalksteen en soda-as. Ander bestanddele kan onder andere gebrande alumina, boraks, veldspaat, nefeline-siëniet, magnesiet en kaolienklei insluit. Silikasand word as die glasvormer gebruik, en soda-as en kalksteen help hoofsaaklik om die smelttemperatuur te verlaag. Ander bestanddele word gebruik om sekere eienskappe te verbeter, soos boraks vir chemiese weerstand. Afvalglas, ook genoem cullet, word ook as 'n grondstof gebruik. Die grondstowwe moet versigtig in presiese hoeveelhede geweeg en deeglik saam gemeng word (genoem batching) voordat dit tot glas gesmelt word.

Die Vervaardiging
Proses

Smelt

Sodra die bondel voorberei is, word dit in 'n oond gevoer om te smelt. Die oond kan verhit word deur elektrisiteit, fossielbrandstof, of 'n kombinasie van die twee. Temperatuur moet presies beheer word om 'n gladde, bestendige vloei van glas te handhaaf. Die gesmelte glas moet by 'n hoër temperatuur (ongeveer 2500°F [1371°C]) as ander soorte glas gehou word om tot vesel gevorm te word. Sodra die glas gesmelt word, word dit na die vormingstoerusting oorgedra via 'n kanaal (voorhaard) wat aan die einde van die oond geleë is.

Vorm in vesels

Verskeie verskillende prosesse word gebruik om vesels te vorm, afhangende van die tipe vesel. Tekstielvesels kan uit gesmelte glas direk uit die oond gevorm word, of die gesmelte glas kan eers na 'n masjien gevoer word wat glasalbasters van ongeveer 0,62 duim (1,6 cm) in deursnee vorm. Hierdie albasters laat toe dat die glas visueel vir onsuiwerhede geïnspekteer word. In beide die direkte smelt- en marmersmeltproses word die glas- of glasalbasters deur elektries verhitte busse (ook genoem spinnetjies) gevoer. Die bus is gemaak van platinum of metaallegering, met enige plek van 200 tot 3 000 baie fyn openinge. Die gesmelte glas gaan deur die openinge en kom as fyn filamente uit.

Deurlopende filamentproses

'n Lang, aaneenlopende vesel kan deur die aaneenlopende filamentproses vervaardig word. Nadat die glas deur die gate in die bus gevloei het, word verskeie stringe op 'n hoëspoedwinder vasgevang. Die winder draai teen ongeveer 2 myl (3 km) per minuut, baie vinniger as die vloeitempo van die busse. Die spanning trek die filamente uit terwyl hulle nog gesmelt is, en vorm stringe 'n fraksie van die deursnee van die openinge in die bus. ’n Chemiese bindmiddel word toegedien, wat help om te keer dat die vesel tydens latere verwerking breek. Die filament word dan op buise gewikkel. Dit kan nou gedraai en in gare geplooi word.

Stapel-vesel proses

'n Alternatiewe metode is die stapelveselproses. Soos die gesmelte glas deur die busse vloei, koel lugstrale die filamente vinnig af. Die onstuimige lugsarsies breek ook die filamente in lengtes van 8-15 duim (20-38 cm). Hierdie filamente val deur 'n sproei smeermiddel op 'n draaiende drom, waar hulle 'n dun web vorm. Die web word uit die drom getrek en in 'n aaneenlopende string los saamgestelde vesels ingetrek. Hierdie draad kan tot gare verwerk word deur dieselfde prosesse wat vir wol en katoen gebruik word.

Gekapte vesel

In plaas daarvan om in gare gevorm te word, kan die aaneenlopende of lang kramstring in kort lengtes gekap word. Die draad word op 'n stel klosse gemonteer, wat 'n spoel genoem word, en deur 'n masjien getrek wat dit in kort stukke kap. Die gekapte vesel word in matte gevorm waarby 'n bindmiddel gevoeg word. Nadat dit in 'n oond gehard is, word die mat opgerol. Verskeie gewigte en diktes gee produkte vir gordelroos, opgeboude dakbedekking, of dekoratiewe matte.

Glaswol

Die roterende of spinner proses word gebruik om glaswol te maak. In hierdie proses vloei gesmelte glas uit die oond in 'n silindriese houer met klein gaatjies. Soos die houer vinnig draai, vloei horisontale strome glas uit die gate. Die gesmelte glasstrome word in vesels omgeskakel deur 'n afwaartse ontploffing van lug, warm gas, of albei. Die vesels val op 'n vervoerband, waar hulle in 'n vliesige massa met mekaar vervleg. Dit kan vir isolasie gebruik word, of die wol kan met 'n bindmiddel gespuit word, in die verlangde dikte saamgepers en in 'n oond gehard word. Die hitte stel die bindmiddel, en die gevolglike produk kan 'n stewige of semi-stywe bord, of 'n buigsame kolf wees.

Beskermende bedekkings

Benewens bindmiddels word ander bedekkings vir veselglasprodukte benodig. Smeermiddels word gebruik om veselskuur te verminder en word óf direk op die vesel gespuit óf by die bindmiddel gevoeg. 'n Antistatiese samestelling word ook soms op die oppervlak van veselglas-isolasiematte gespuit tydens die afkoelstap. Verkoelende lug wat deur die mat getrek word, veroorsaak dat die antistatiese middel die hele dikte van die mat binnedring. Die anti-statiese middel bestaan ​​uit twee bestanddele—'n materiaal wat die opwekking van statiese elektrisiteit minimaliseer, en 'n materiaal wat dien as 'n korrosie-inhibeerder en stabiliseerder. Grootte is enige deklaag wat tydens die vorming van tekstielvesels aangebring word, en kan een of meer komponente (smeermiddels, bindmiddels of koppelmiddels). Koppelmiddels word gebruik op stringe wat gebruik sal word vir die versterking van plastiek, om die binding aan die versterkte materiaal te versterk. Soms is 'n afrondingsbewerking nodig om hierdie bedekkings te verwyder, of om 'n ander bedekking by te voeg. Vir plastiekversterkings kan afmetings verwyder word met hitte of chemikalieë en 'n koppelmiddel toegedien word. Vir dekoratiewe toepassings moet materiaal hittebehandel word om groottes te verwyder en die weef te stel. Kleurstofbasisbedekkings word dan aangebring voordat dit geverf of gedruk word.

Vorm in vorms

Veselglasprodukte kom in 'n wye verskeidenheid vorms voor, gemaak met behulp van verskeie prosesse. Byvoorbeeld, veselglaspypisolasie word op staafagtige vorms wat deurne genoem word, direk vanaf die vormingseenhede gewikkel voordat dit gehard word. Die vormvorms, in lengtes van 3 voet (91 cm) of minder, word dan in 'n oond gehard. Die uitgeharde lengtes word dan in die lengte ontvorm en in gespesifiseerde afmetings gesaag. Bedekkings word aangebring indien nodig, en die produk word verpak vir versending.

Gehaltebeheer

Tydens die vervaardiging van veselglas-isolasie word materiaal op 'n aantal plekke in die proses gemonster om kwaliteit te handhaaf. Hierdie liggings sluit in: die gemengde bondel wat na die elektriese smelter gevoer word; gesmelte glas uit die bus wat die veselmaker voed; glasvesel wat uit die verveselmasjien kom; en finale geneesde produk wat uit die einde van die produksielyn kom. Die grootmaat glas- en veselmonsters word ontleed vir chemiese samestelling en die teenwoordigheid van foute met behulp van gesofistikeerde chemiese ontleders en mikroskope. Deeltjiegrootteverspreiding van die bondelmateriaal word verkry deur die materiaal deur 'n aantal verskillende grootte siwwe te laat gaan. Die finale produk word gemeet vir dikte na verpakking volgens spesifikasies. ’n Verandering in dikte dui aan dat glaskwaliteit onder die standaard is.

Veselglas isolasie vervaardigers gebruik ook 'n verskeidenheid gestandaardiseerde toetsprosedures om produk akoestiese weerstand, klankabsorpsie en klankversperringsprestasie te meet, aan te pas en te optimaliseer. Die akoestiese eienskappe kan beheer word deur produksieveranderlikes soos veseldeursnee, grootmaatdigtheid, dikte en bindmiddelinhoud aan te pas. 'n Soortgelyke benadering word gebruik om termiese eienskappe te beheer.

Die Toekoms

Die veselglasbedryf staar 'n paar groot uitdagings in die gesig oor die res van die 1990's en daarna. Die aantal vervaardigers van veselglas-isolasie het toegeneem as gevolg van Amerikaanse filiale van buitelandse maatskappye en verbeterings in produktiwiteit deur Amerikaanse vervaardigers. Dit het tot oormaat kapasiteit gelei, wat die huidige en dalk toekomstige mark nie kan akkommodeer nie.

Benewens oortollige kapasiteit, sal ander isolasiemateriaal meeding. Rotswol het wyd gebruik geword as gevolg van onlangse proses- en produkverbeterings. Skuimisolasie is nog 'n alternatief vir veselglas in residensiële mure en kommersiële dakke. Nog 'n mededingende materiaal is sellulose, wat in solderisolasie gebruik word.

As gevolg van die lae vraag na isolasie as gevolg van 'n sagte huismark, eis verbruikers laer pryse. Hierdie vraag is ook 'n gevolg van die voortgesette neiging in konsolidasie van kleinhandelaars en kontrakteurs. In reaksie hierop sal die veselglas-isolasiebedryf moet voortgaan om koste op twee groot gebiede te besnoei: energie en omgewing. Doeltreffender oonde sal gebruik moet word wat nie op net een bron van energie staatmaak nie.

Met stortingsterreine wat maksimum kapasiteit bereik, sal veselglasvervaardigers byna nul uitset op vaste afval moet behaal sonder om koste te verhoog. Dit sal die verbetering van vervaardigingsprosesse vereis om afval te verminder (ook vir vloeibare en gasafval) en die hergebruik van afval waar moontlik.

Sulke afval kan herverwerking en hersmelting vereis voordat dit as 'n grondstof hergebruik word. Verskeie vervaardigers spreek reeds hierdie kwessies aan.