Как се прави фибростъкло?

Фибростъклото се отнася до група продукти, изработени от отделни стъклени влакна, комбинирани в различни форми. Стъклените влакна могат да бъдат разделени на две основни групи според тяхната геометрия: непрекъснати влакна, използвани в прежди и текстил, и прекъснатите (къси) влакна, използвани като бати, одеяла или дъски за изолация и филтрация. Фибростъкло може да се образува в прежда, подобна на вълна или памук, и вплетена в плат, която понякога се използва за драперии. Текстилът от фибростъкло обикновено се използва като укрепващ материал за формовани и ламинирани пластмаси. Вълната от фибростъкло, дебел, пухкав материал, направен от прекъснати влакна, се използва за термична изолация и абсорбция на звука. Обикновено се среща в корабни и подводници и корпуси; Автомобилни двигателни отделения и облицовки на панела на тялото; в пещи и климатични единици; акустични панели за стена и таван; и архитектурни дялове. Фибростъкло може да бъде пригодено за специфични приложения като тип Е (електрически), използвани като електрическа изолационна лента, текстил и армировка; Тип С (химикал), който има превъзходна киселинна резистентност и тип Т, за термична изолация.

Въпреки че търговската употреба на стъклени влакна е сравнително скорошна, занаятчиите създадоха стъклени нишки за декориране на чаши и вази по време на Ренесанса. Френски физик, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, произвежда текстил, украсен с фини стъклени нишки през 1713 г., а британските изобретатели дублират подвига през 1822 г. Британски копринен тъкач прави стъклена тъкан през 1842 г., а друг изобретател, Едуард Либби, излага a рокля, изтъкана от стъкло на експозицията на Колумбий през 1893 г. в Чикаго.

Стъклената вата, пухкава маса от прекъснати фибри в произволни дължини, за първи път се произвежда в Европа в началото на века, като се използва процес, който включваше извличане на влакна от пръти, хоризонтално до въртящ се барабан. Няколко десетилетия по -късно е разработен и патентован процес на въртене. Изолационният материал за стъклени влакна е произведен в Германия по време на Първата световна война. Изследванията и разработките, насочени към индустриалното производство на стъклени влакна, прогресират в Съединените щати през 30-те години на миналия век, под ръководството на две големи компании, Owens-Ilinine Glass Company и Corning Glass Работи. Тези компании разработиха фини, гъвкави, нискотарифни стъклени влакна, като изготвят разтопено стъкло през много фини отвори. През 1938 г. тези две компании се сливат, за да образуват Оуенс-Корбинг Fiberglas Corp., сега просто известна като Оуенс-Корнинг, тя се е превърнала в компания за 3 милиарда долара годишно и е лидер на пазара на фибростъкло.

Суровини

Основните суровини за продукти от фибростъкло са различни естествени минерали и произведени химикали. Основните съставки са пясък от силициев диоксид, варовик и сода пепел. Други съставки могат да включват калциниран алуминий, боракс, фелдшпат, нефелин сиенит, магнезит и каолин глина. Пясъкът на силициев диоксид се използва като стъкло преди, а содата пепел и варовикът помагат предимно за понижаване на температурата на топене. Други съставки се използват за подобряване на определени свойства, като Borax за химическа устойчивост. Отпадъчното стъкло, наричано още Cullet, също се използва като суровина. Суровините трябва да се претеглят внимателно в точни количества и да се смесват старателно заедно (наречени партида), преди да бъдат разтопени в стъкло.

Производството
Процес

Топене

След като партидата е приготвена, тя се подава в пещ за топене. Пещта може да се отоплява от електричество, изкопаемо гориво или комбинация от двете. Температурата трябва да бъде прецизно контролирана, за да се поддържа гладък, постоянен поток от стъкло. Разтопеното стъкло трябва да се държи при по -висока температура (около 2500 ° F [1371 ° C]) в сравнение с други видове стъкло, за да се образува във фибри. След като стъклото се разтопи, тя се прехвърля в образуващото оборудване чрез канал (предшественик), разположен в края на пещта.

Образуване във влакна

Няколко различни процеса се използват за образуване на влакна, в зависимост от вида на влакното. Текстилните влакна могат да се образуват от разтопено стъкло директно от пещта или разтопеното стъкло може да се подава първо към машина, която образува стъклени мрамори с диаметър около 0,62 инча (1,6 см). Тези мрамори позволяват визуално да се проверява стъклото за примеси. Както в процеса на топене, така и в мрамор, стъклените или стъклените мрамори се похранват през електрически нагряти втулки (наричани още спинери). Втулката е направена от платина или метална сплав, с от 200 до 3000 много фини отвори. Разтопеното стъкло преминава през отворите и излиза като фини нишки.

Процес на непрекъснато поле

Дълго, непрекъснато влакно може да се произвежда чрез процеса на непрекъснато-полево. След като стъклото тече през дупките в втулката, множество нишки се хващат на високоскоростна намотка. Намотът се върти на около 2 мили (3 км) на минута, много по -бързо от скоростта на потока от втулките. Напрежението изважда нишките, докато все още се разтопява, образувайки нишки част от диаметъра на отворите в втулката. Прилага се химическо свързващо вещество, което помага да се предпази фибрите от счупване по време на по -късно обработка. След това нишката се навива върху епруветки. Вече може да бъде усукана и приведена в прежда.

Процес на основни влакна

Алтернативен метод е процесът на Staplefiber. Докато разтопеното стъкло тече през втулките, самолетите на въздуха бързо охлаждат нишките. Турбулентните изблици на въздух също разбиват нишките на дължини 8-15 инча (20-38 см). Тези нишки попадат през спрей смазка върху въртящ се барабан, където образуват тънка мрежа. Мрежата е изтеглена от барабана и се изтегля в непрекъснат кичур от свободно сглобени влакна. Тази нишка може да бъде обработена в прежда от същите процеси, използвани за вълна и памук.

Нарязани фибри

Вместо да се образува в прежда, непрекъснатото или дългокнизната верига може да бъде нарязана на къси дължини. Страндата е монтирана върху комплект калерчета, наречен крийл и издърпана през машина, която я нарязва на къси парчета. Нарязаното влакно се образува в рогозки, към които се добавя свързващо вещество. След втвърдяване във фурна, постелката се навива. Различните тежести и дебелини дават продукти за херпес зостер, вградени покриви или декоративни постелки.

Стъклена вата

Процесът на въртене или въртене се използва за приготвяне на стъклена вата. В този процес разтопеното стъкло от пещта се влива в цилиндричен контейнер с малки дупки. Докато контейнерът се върти бързо, от дупките се въртят хоризонтални потоци от стъкло. Разтопените стъклени потоци се преобразуват във влакна чрез низходящ взрив на въздух, горещ газ или и двете. Влакнато падат върху конвейер, където се преплитат помежду си в маса на руно. Това може да се използва за изолация или вълната може да се напръска с свързващо вещество, компресирано в желаната дебелина и излекувана във фурна. Топлината задава свързващото вещество, а полученият продукт може да бъде твърда или полу-твърда дъска или гъвкава бат.

Защитни покрития

В допълнение към свързващите вещества, други покрития са необходими за продукти от фибростъкло. Смазките се използват за намаляване на абразията на влакната и се напръскат директно върху влакното или се добавят в свързващото вещество. Антистатичен състав също понякога се напръсква върху повърхността на изолационните рогозки от фибростъкло по време на етапа на охлаждане. Охлаждащият въздух, начертан през постелката, кара антистатичния агент да проникне през цялата дебелина на постелката. Антистатичният агент се състои от две съставки-материал, който свежда до минимум генерирането на статично електричество, и материал, който служи като инхибитор на корозия и стабилизатор. Размерът е всяко покритие, приложено върху текстилните влакна при работата на формирането, и може да съдържа един или повече компоненти (смазочни вещества, свързващи вещества или съединителни средства). Съединителните агенти се използват на нишки, които ще се използват за подсилване на пластмасите, за укрепване на връзката към подсиления материал. Понякога е необходима довършителна операция за отстраняване на тези покрития или за добавяне на друго покритие. За пластмасови армировки сизициите могат да бъдат отстранени с топлина или химикали и приложено свързващо средство. За декоративни приложения тъканите трябва да се обработват с топлинна обработка, за да премахнат силата и да се настрои тъкането. След това се нанасят основни покрития преди умиране или печат.

Образуване във форми

Продуктите от фибростъкло се предлагат в голямо разнообразие от форми, направени с помощта на няколко процеса. Например, изолацията на тръбата от фибростъкло се навива върху форми, подобни на пръчка Формулярите на формата с дължини 3 фута (91 см) или по -малко се втвърдяват във фурна. След това втвърдените дължини се дефинират по дължина и се извисяват в определени размери. Прилагат се облицовки, ако е необходимо, а продуктът е опакован за изпращане.

Контрол на качеството

По време на производството на изолация от фибростъкло материалът се взема проба на редица места в процеса, за да се поддържа качеството. Тези места включват: Смесената партида се подава към електрическата мелтер; разтопено стъкло от втулката, която захранва фибероядатора; стъклени влакна, излизащи от машината за фиберолизер; и окончателен втвърден продукт, излизащ от края на производствената линия. Пробите от насипно стъкло и влакна се анализират за химичен състав и наличието на недостатъци, използвайки сложни химически анализатори и микроскопи. Разпределението на размера на частиците на партидния материал се получава чрез преминаване на материала през редица сита с различен размер. Крайният продукт се измерва за дебелина след опаковане съгласно спецификациите. Промяната в дебелината показва, че качеството на стъклото е под стандарта.

Производителите на изолация от фибростъкло също използват различни стандартизирани процедури за изпитване, за да измерват, регулират и оптимизират акустичната съпротивление на продукта, абсорбцията на звука и производителността на звуковата бариера. Акустичните свойства могат да бъдат контролирани чрез регулиране на такива производствени променливи като диаметър на влакната, насипна плътност, дебелина и съдържание на свързващо вещество. Подобен подход се използва за контрол на термичните свойства.

Бъдещето

Индустрията от фибростъкло е изправена пред някои големи предизвикателства през останалата част от 90 -те години и след това. Броят на производителите на изолация от фибростъкло се е увеличил поради американските дъщерни дружества на чуждестранни компании и подобрения в производителността от американските производители. Това доведе до излишен капацитет, който настоящият и може би бъдещият пазар не може да побере.

В допълнение към излишния капацитет, други изолационни материали ще се състезават. Скалната вълна стана широко използвана поради скорошните подобрения на процеса и продукта. Изолацията от пяна е друга алтернатива на фибростъклото в жилищните стени и търговските покриви. Друг конкуриращ се материал е целулозата, която се използва при атическа изолация.

Поради ниското търсене на изолация поради мекия пазар на жилища, потребителите изискват по -ниски цени. Това търсене също е резултат от продължаващата тенденция в консолидирането на търговците на дребно и изпълнителите. В отговор индустрията за изолация от фибростъкло ще трябва да продължи да намалява разходите в две основни области: енергия и околна среда. Ще трябва да се използват по -ефективни пещи, които не разчитат само на един източник на енергия.

Тъй като депата достига максимален капацитет, производителите на фибростъкло ще трябва да постигнат почти нулева продукция на твърди отпадъци, без да увеличат разходите. Това ще изисква подобряване на производствените процеси за намаляване на отпадъците (за течни и газови отпадъци) и повторно използване на отпадъците, когато е възможно.

Такива отпадъци могат да изискват преработка и презареждане, преди да се използват повторно като суровина. Няколко производители вече се занимават с тези проблеми.