Як зроблена шкловалакно?

Шкловалакно ставіцца да групы прадуктаў, вырабленых з асобных шкляных валокнаў, аб'яднаных у розныя формы. Шкляныя валокны можна падзяліць на дзве асноўныя групы ў адпаведнасці з іх геаметрыяй: бесперапынныя валокны, якія выкарыстоўваюцца ў нітках і тэкстылі, а таксама перарывістыя (кароткія) валокны, якія выкарыстоўваюцца ў якасці баёў, коўдраў або дошак для ізаляцыі і фільтрацыі. Шкловалакно можа ўтварацца ў пражы, як воўну ці бавоўна, і ўплятаецца ў тканіну, якая часам выкарыстоўваецца для драпіроўкі. Тэкстыль з шкловалакна звычайна выкарыстоўваецца ў якасці армаванага матэрыялу для ляпной і ламінаванай пластмасы. Шкловалакно, тоўстая, пухнаты матэрыял, выраблены з перарывістых валокнаў, выкарыстоўваецца для цеплаізаляцыі і паглынання гуку. Звычайна ён сустракаецца ў караблях і падводных крамах і корпусах; Аўтамабільныя адсекі рухавіка і ўкладышы для панэлі; у печы і кандыцыянераў; акустычная сцяна і столі; і архітэктурныя раздзелы. Шкловалакно можа быць адаптавана да пэўных прыкладанняў, такіх як тып Е (электрычны), які выкарыстоўваецца ў якасці электрычнай ізаляцыйнай стужкі, тэкстылю і арматуры; Тып C (хімічная), якая мае цудоўную кіслотную ўстойлівасць, і тып T, для цеплаізаляцыі.

Хоць камерцыйнае выкарыстанне шклянога валакна адносна нядаўні, рамеснікі стварылі шкляныя ніткі для ўпрыгожвання кубкаў і ваз падчас эпохі Адраджэння. Французскі фізік, Рэнэ-Антуан Ферха дэ Рэаумур, вырабіў тэкстыль, упрыгожаны дробнымі шклянымі ніткамі ў 1713 годзе, і брытанскія вынаходнікі дубліравалі подзвіг у 1822 годзе. Брытанскі шаўковы ткач зрабіў шкляную тканіну ў 1842 годзе, а яшчэ адзін вынаходнік Эдвард Ліббі выставіў а Сукенка, сплеценая шклянкай на Калумбійскай экспазіцыі 1893 года ў Чыкага.

Шкляная вата, пухнатая маса перарывістых абалоніны ў выпадковых даўжынях, упершыню была выраблена ў Еўропе на мяжы стагоддзяў, выкарыстоўваючы працэс, які прадугледжваў маляванне валокнаў з стрыжняў гарызантальна да паваротнага барабана. Праз некалькі дзесяцігоддзяў быў распрацаваны і запатэнтаваны працэс спінавання. Матэрыялы для ізаляцыі шкляных валокнаў былі выраблены ў Германіі падчас Першай сусветнай вайны. Даследаванні і распрацоўкі, накіраваныя на прамысловую вытворчасць шкляных валокнаў, якія прагрэсавалі ў ЗША ў 1930-я гады, пад кіраўніцтвам дзвюх буйных кампаній, кампаніі Owens-Illinois Glass і Corning Glass Творы. У гэтых кампаніях распрацаваны тонкае, пластычнае, недарагі шкляное валакно, выцягнуўшы расплаўленае шкло праз вельмі дробныя адтуліны. У 1938 годзе гэтыя дзве кампаніі аб'ядналіся, каб утварыць Owens-Corning wiltglas Corp., які зараз проста вядомы як Owens-Corning, яна стала кампаніяй 3 мільярды долараў у год і з'яўляецца лідэрам на рынку шкловалакна.

Сыравіна

Асноўнай сыравінай для прадуктаў шкловалакна з'яўляюцца розныя прыродныя мінералы і выраблены хімікаты. Асноўнымі інгрэдыентамі з'яўляюцца крэмневы пясок, вапняк і сода. Іншыя інгрэдыенты могуць ўключаць у сябе кальцыённы гліназёст, бор, палявы шпат, нефелін, сіеніт, магнезіт і каалін гліну. Крапсавы пясок выкарыстоўваецца ў якасці былага шкла, а содавы попел і вапняк дапамагаюць, перш за ўсё, знізіць тэмпературу плаўлення. Іншыя інгрэдыенты выкарыстоўваюцца для паляпшэння пэўных уласцівасцей, такіх як Borax для хімічнага супраціву. Шкло, якое таксама называюць Cullet, таксама выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны. Сыравіну трэба старанна ўзважыць у дакладнай колькасці і старанна змешваецца разам (званы партыя), перш чым раставаць у шкло.

Вытворчасць
Працэс

Раставанне

Пасля падрыхтоўкі партыі яна падаецца ў печ для раставання. Печ можа награвацца электрычнасцю, выкапнёвым палівам або спалучэннем двух. Тэмпературу трэба дакладна кантраляваць, каб падтрымліваць гладкі, устойлівы паток шкла. Расплаўленае шкло павінна захоўвацца пры больш высокай тэмпературы (каля 2500 ° F [1371 ° C]), чым у іншых відаў шкла, каб утварыцца ў валакно. Пасля таго, як шклянка становіцца расплаўленай, яго пераносяць у абсталяванне для фарміравання праз канал (падключэнне), размешчанае ў канцы печы.

Фарміраванне ў валокны

Для фарміравання валокнаў выкарыстоўваецца некалькі розных працэсаў, у залежнасці ад тыпу абалоніны. Тэкстыльныя валокны могуць утварацца з расплаўленага шкла непасрэдна з печы, альбо расплаўленае шкло можа спачатку падаваць у машыну, якая ўтварае шкляны мармур дыяметрам каля 0,62 цалі (1,6 см). Гэтыя мармуры дазваляюць візуальна агледзець шклянку на наяўнасць прымешак. Як у працэсе прамога расплаву і мармуру, шкляны або шкляны мармур падаецца праз электрычна нагрэтыя ўтулкі (яго таксама называюць спінетамі). Утулка выраблена з плаціны або металу, з 200 да 3000 вельмі дробных адтулін. Расплаўленае шкло праходзіць праз адтуліны і выходзіць як выдатныя ніткі.

Працэс бесперапыннага фільма

Доўгі, бесперапынны абалоніну можа вырабляцца ў працэсе бесперапыннага фільма. Пасля таго, як шклянка цячэ праз адтуліны ў ўтулку, некалькі пасмаў трапляюць на хуткасную накрутку. Верхнік круціцца прыблізна ў 2 мілі (3 км) у хвіліну, значна хутчэй, чым хуткасць патоку з утулак. Напружанне выцягвае ніткі, пакуль усё яшчэ расплаўлены, утвараючы ніткі доля дыяметра адтулін у ўтулку. Прымяняецца хімічная падшыўка, якая дапамагае пазбегнуць парушэння валакна падчас пазнейшай апрацоўкі. Затым нітка накручваецца на трубы. Цяпер ён можа быць скручаны і завязаны ў пражу.

Працэс асноўнага валокнаў

Альтэрнатыўным метадам з'яўляецца працэс Staplefiber. Калі расплаўленае шкло цячэ праз утулкі, самалёты паветра хутка астуджаюць ніткі. Бурныя выбухі паветра таксама разбіваюць ніткі на даўжыню 8-15 цаляў (20-38 см). Гэтыя ніткі трапляюць праз распыляльнік змазкі на паваротным барабане, дзе яны ўтвараюць тонкую павуціну. Павуцінне выцягваецца з барабана і выцягваецца ў бесперапынную пасму слаба сабраных валокнаў. Гэтая нітка можа быць апрацавана ў пражу тым жа працэсам, якія выкарыстоўваюцца для воўны і бавоўны.

Здробненае валакно

Замест таго, каб утвораць у пражу, бесперапынная або даўгападобная нітка можа быць нарэзана на кароткай даўжыні. Странда ўсталёўваецца на набор бабінаў, званых крылам, і выцягваецца праз машыну, якая разбівае яе ў кароткія кавалачкі. Зрэзанае валакно ўтвараецца ў кілімкі, да якіх дадаецца злучнае. Пасля лячэння ў духоўцы кілімок закатаны. Розныя вагі і таўшчыні даюць прадукты для чарапіцы, забудаваны дах або дэкаратыўныя кілімкі.

Шкляная вата

Паваротны працэс або спінер выкарыстоўваецца для вырабу шкляной ваты. У гэтым працэсе расплаўленае шкло з печы цячэ ў цыліндрычны кантэйнер, які мае невялікія адтуліны. Калі кантэйнер хутка круціцца, гарызантальныя патокі шкла выцякаюць з адтулін. Расплаўленыя шкляныя патокі пераўтвараюцца ў валокны ўніз па выбуху паветра, гарачага газу або абодвух. Валакна трапляюць на канвеер, дзе яны пераплятаюцца адзін з адным у флісійнай масе. Гэта можа быць выкарыстана для ізаляцыі, альбо воўну можна распыляць падшыпнікам, сціснутым у патрэбную таўшчыню і вылечыць у духоўцы. Цяпло ўсталёўвае злучнае, а атрыманы прадукт можа быць цвёрдай або паўразвітай дошкай, альбо гнуткі біт.

Ахоўныя пакрыцці

У дадатак да злучных, для прадуктаў са шкловалакна неабходныя іншыя пакрыцці. Змазкі выкарыстоўваюцца для памяншэння ізаляцыі валакна і альбо непасрэдна распыляюць на валакна, альбо дадаюць у падшыўку. Антыстатычны склад таксама часам распыляецца на паверхню ізаляцыйных кілімкоў з шкловалакна падчас стадыі астуджэння. Астуджальнае паветра, намаляванае праз дыванок, прымушае антыстатычны сродак пранікаць у усю таўшчыню кілімка. Антыстатычны агент складаецца з двух інгрэдыентаў-матэрыялу, які мінімізуе выпрацоўку статычнай электраэнергіі, і матэрыял, які служыць інгібітарам карозіі і стабілізатарам. Узаемнае пакрыццё, якое прымяняецца да тэкстыльных валокнаў у аперацыі фарміравання, і можа ўтрымліваць адзін або адзін або стабілізатар. больш кампанентаў (змазкі, злучныя рэчывы або злучальныя рэчывы). Агенты злучэння выкарыстоўваюцца на нітках, якія будуць выкарыстоўвацца для армаванай пластмасы, для ўмацавання сувязі да ўзмоцненага матэрыялу. Часам для выдалення гэтых пакрыццяў альбо для дадання іншага пакрыцця патрабуецца аздабленне. Для пластыкавага ўзмацнення сілы могуць быць выдалены цяплом або хімікатамі і прымяненнем муфты. Для дэкаратыўных прыкладанняў тканіны павінны быць апрацаваны цяплом, каб выдаліць сізы і ўсталяваць перапляценне. Затым асновы фарбавальнікаў наносяцца перад смерцю або друку.

Фарміраванне ў формы

Прадукты са шкловалакна пастаўляюцца ў самых розных формах, якія вырабляюцца з выкарыстаннем некалькіх працэсаў. Напрыклад, ізаляцыя труб са шкловалакна накручваецца на стрыжні, якія называюцца загадзямі непасрэдна з фарміраваных блокаў, перш чым вылечыць. Затым вылечваюць у духоўцы цвіль, даўжынёй 3 футы (91 см) і менш, вылечваюцца ў духоўцы. Затым вылечаныя даўжыні дэфіцытуюць уздоўж, і пікаюць у зададзеныя памеры. Пры неабходнасці абліцоўваюць, а прадукт спакаваны для адгрузкі.

Кантроль якасці

Падчас вытворчасці ізаляцыі шкловалакна матэрыял адбіраецца ў шэрагу месцаў у працэсе падтрымання якасці. Гэтыя месцы ўключаюць: змешаную партыю, якая падаецца на электрычны мелтэр; расплаўленае шкло з утулкі, якая сілкуе Fiber; Шкловае валакно выходзіць з машыны Fiberizer; і канчатковы вылечаны прадукт, які выходзіць з канца вытворчай лініі. Узоры аб'ёмнага шкла і абалоніны аналізуюцца на хімічны склад і наяўнасць недахопаў з выкарыстаннем складаных хімічных аналізатараў і мікраскопаў. Размеркаванне памеру часціц партыйнага матэрыялу атрымліваецца шляхам перадачы матэрыялу праз шэраг сіет рознага памеру. Канчатковы прадукт вымяраецца па таўшчыні пасля ўпакоўкі ў адпаведнасці са спецыфікацыямі. Змена таўшчыні паказвае, што якасць шкла ніжэй за стандарт.

Вытворцы ізаляцыі шкловалакна таксама выкарыстоўваюць розныя стандартызаваныя працэдуры выпрабаванняў для вымярэння, наладжвання і аптымізацыі акустычнага супраціву прадукту, паглынання гуку і гукавога бар'ернага прадукцыйнасці. Акустычныя ўласцівасці можна кантраляваць, рэгулюючы такія вытворчыя зменныя, як дыяметр валакна, аб'ёмная шчыльнасць, таўшчыня і ўтрыманне злучнага. Аналагічны падыход выкарыстоўваецца для кантролю цеплавых уласцівасцей.

Будучыня

Індустрыя шкловалакна сутыкаецца з некаторымі асноўнымі праблемамі ў астатнім 1990 -х і за яго межамі. Колькасць вытворцаў ізаляцыі шкловалакна павялічылася за кошт амерыканскіх даччыных кампаній замежных кампаній і паляпшэння прадукцыйнасці вытворцаў ЗША. Гэта прывяло да залішняй магутнасці, якую бягучы і, магчыма, будучы рынак не можа змясціць.

У дадатак да залішняй магутнасці, будуць канкурыраваць іншыя ізаляцыйныя матэрыялы. Rock воўка станавілася шырока выкарыстоўваецца з -за нядаўняга паляпшэння працэсу і прадуктаў. Ізаляцыя пенапласту - яшчэ адна альтэрнатыва шкловалакна ў жылых сценах і камерцыйных дахах. Яшчэ адзін канкуруючы матэрыял - гэта цэлюлоза, якая выкарыстоўваецца ў ансамбля.

З -за нізкага попыту на ізаляцыю з -за мяккага рынку жылля, спажыўцы патрабуюць зніжэння коштаў. Гэты попыт таксама з'яўляецца вынікам пастаяннай тэндэнцыі ў кансалідацыі прадаўцоў і падрадчыкаў. У адказ прамысловасць ізаляцыі шкловалакна павінна будзе працягваць скарачаць выдаткі ў дзвюх асноўных галінах: энергетыку і навакольнае асяроддзе. Трэба выкарыстоўваць больш эфектыўныя печы, якія не разлічваюць толькі на адну крыніцу энергіі.

Па меры таго, як палігоны дасягнуць максімальнай магутнасці, вытворцам шкловалакна прыйдзецца дасягнуць амаль нулявога выхаду на цвёрдыя адходы без павелічэння выдаткаў. Для гэтага спатрэбіцца паляпшэнне вытворчых працэсаў для зніжэння адходаў (і для адходаў вадкасці і газу) і паўторнага выкарыстання адходаў, дзе гэта магчыма.

Такія адходы могуць запатрабаваць перапрацоўкі і ўмацавання, перш чым паўторна выкарыстоўваць як сыравіну. Некалькі вытворцаў ужо вырашаюць гэтыя праблемы.