Sut mae gwydr ffibr yn cael ei wneud?

Mae gwydr ffibr yn cyfeirio at grŵp o gynhyrchion a wneir o ffibrau gwydr unigol wedi'u cyfuno i amrywiaeth o ffurfiau. Gellir rhannu ffibrau gwydr yn ddau brif grŵp yn ôl eu geometreg: ffibrau parhaus a ddefnyddir mewn edafedd a thecstilau, a'r ffibrau amharhaol (byr) a ddefnyddir fel batiau, blancedi, neu fyrddau ar gyfer inswleiddio a hidlo. Gellir ffurfio gwydr ffibr yn edafedd yn debyg iawn i wlân neu gotwm, a'i wehyddu i ffabrig a ddefnyddir weithiau ar gyfer draperies. Defnyddir tecstilau gwydr ffibr yn gyffredin fel deunydd atgyfnerthu ar gyfer plastigau wedi'u mowldio a'u lamineiddio. Defnyddir gwlân gwydr ffibr, deunydd trwchus, blewog wedi'i wneud o ffibrau amharhaol, ar gyfer inswleiddio thermol ac amsugno sain. Fe'i canfyddir yn gyffredin mewn pennau swmp a llongau tanfor; adrannau injan ceir a leinin paneli corff; mewn ffwrneisi ac unedau aerdymheru; paneli wal a nenfwd acwstig; a pharwydydd pensaernïol. Gellir teilwra gwydr ffibr ar gyfer cymwysiadau penodol megis Math E (trydanol), a ddefnyddir fel tâp inswleiddio trydanol, tecstilau ac atgyfnerthu; Math C (cemegol), sydd â gwrthiant asid uwch, a Math T, ar gyfer inswleiddio thermol.

Er bod defnydd masnachol o ffibr gwydr yn gymharol ddiweddar, creodd crefftwyr linynnau gwydr ar gyfer addurno goblets a fasys yn ystod y Dadeni. Cynhyrchodd ffisegydd Ffrengig, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, decstilau wedi'u haddurno â llinynnau gwydr cain ym 1713, a dyblygodd dyfeiswyr Prydeinig y gamp ym 1822. Gwnaeth gwehydd sidan Prydeinig ffabrig gwydr ym 1842, ac arddangosodd dyfeisiwr arall, Edward Libbey, a gwisg wedi'i gwehyddu o wydr yn Arddangosiad Columbian 1893 yn Chicago.

Cynhyrchwyd gwlân gwydr, màs blewog o ffibr amharhaol mewn darnau ar hap, am y tro cyntaf yn Ewrop ar droad y ganrif, gan ddefnyddio proses a oedd yn cynnwys tynnu ffibrau o wialen yn llorweddol i drwm cylchdroi. Sawl degawd yn ddiweddarach, datblygwyd a phatentiwyd proses nyddu. Cynhyrchwyd deunydd inswleiddio ffibr gwydr yn yr Almaen yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Aeth gwaith ymchwil a datblygu wedi'i anelu at gynhyrchu ffibrau gwydr yn ddiwydiannol ymlaen yn yr Unol Daleithiau yn y 1930au, o dan gyfarwyddyd dau gwmni mawr, Cwmni Gwydr Owens-Illinois a Corning Glass Yn gweithio. Datblygodd y cwmnïau hyn ffibr gwydr mân, hyblyg, cost isel trwy dynnu gwydr tawdd trwy orifices mân iawn. Ym 1938, unodd y ddau gwmni hyn i ffurfio Owens-Corning Fiberglas Corp. Bellach yn cael ei adnabod yn syml fel Owens-Corning, mae wedi dod yn gwmni $3-biliwn y flwyddyn, ac mae'n arweinydd yn y farchnad gwydr ffibr.

Deunyddiau Crai

Mae'r deunyddiau crai sylfaenol ar gyfer cynhyrchion gwydr ffibr yn amrywiaeth o fwynau naturiol a chemegau gweithgynhyrchu. Y prif gynhwysion yw tywod silica, calchfaen, a lludw soda. Gall cynhwysion eraill gynnwys alwmina wedi'i galchynnu, borax, ffelsbar, syenite nepheline, magnesite, a chlai chaolin, ymhlith eraill. Defnyddir tywod silica fel y cyn wydr, ac mae lludw soda a chalchfaen yn helpu'n bennaf i ostwng y tymheredd toddi. Defnyddir cynhwysion eraill i wella priodweddau penodol, megis borax ar gyfer ymwrthedd cemegol. Mae gwydr gwastraff, a elwir hefyd yn cullet, hefyd yn cael ei ddefnyddio fel deunydd crai. Rhaid pwyso'r deunyddiau crai yn ofalus mewn union symiau a'u cymysgu'n drylwyr gyda'i gilydd (a elwir yn sypynnu) cyn eu toddi'n wydr.

Y Gweithgynhyrchu
Proses

Toddi

Unwaith y bydd y swp wedi'i baratoi, caiff ei fwydo i mewn i ffwrnais i'w doddi. Gall y ffwrnais gael ei gwresogi gan drydan, tanwydd ffosil, neu gyfuniad o'r ddau. Rhaid rheoli tymheredd yn fanwl gywir i gynnal llif llyfn, cyson o wydr. Rhaid cadw'r gwydr tawdd ar dymheredd uwch (tua 2500 ° F [1371 ° C]) na mathau eraill o wydr er mwyn cael ei ffurfio'n ffibr. Unwaith y bydd y gwydr yn dod yn dawdd, caiff ei drosglwyddo i'r offer ffurfio trwy sianel (blaen aelwyd) sydd wedi'i lleoli ar ddiwedd y ffwrnais.

Ffurfio i mewn i ffibrau

Defnyddir sawl proses wahanol i ffurfio ffibrau, yn dibynnu ar y math o ffibr. Gellir ffurfio ffibrau tecstilau o wydr tawdd yn uniongyrchol o'r ffwrnais, neu gellir bwydo'r gwydr tawdd yn gyntaf i beiriant sy'n ffurfio marblis gwydr o tua 0.62 modfedd (1.6 cm) mewn diamedr. Mae'r marblis hyn yn caniatáu i'r gwydr gael ei archwilio'n weledol am amhureddau. Yn y broses toddi uniongyrchol a marmor, mae'r gwydr neu'r marblis gwydr yn cael eu bwydo trwy lwyni wedi'u gwresogi'n drydanol (a elwir hefyd yn spinnerets). Mae'r bushing wedi'i wneud o blatinwm neu aloi metel, gydag unrhyw le rhwng 200 a 3,000 o orifices mân iawn. Mae'r gwydr tawdd yn mynd trwy'r orifices ac yn dod allan fel ffilamentau mân.

Proses barhaus-ffilament

Gellir cynhyrchu ffibr hir, parhaus trwy'r broses ffilament barhaus. Ar ôl i'r gwydr lifo trwy'r tyllau yn y llwyni, mae llinynnau lluosog yn cael eu dal i fyny ar weindiwr cyflym. Mae'r weindiwr yn troi tua 2 filltir (3 km) y funud, yn gynt o lawer na chyfradd y llif o'r llwyni. Mae'r tensiwn yn tynnu'r ffilamentau allan tra'n dal yn dawdd, gan ffurfio llinynnau ffracsiwn o ddiamedr yr agoriadau yn y llwyni. Cymhwysir rhwymwr cemegol, sy'n helpu i gadw'r ffibr rhag torri yn ystod prosesu diweddarach. Yna caiff y ffilament ei glwyfo ar diwbiau. Bellach gellir ei droelli a'i blygu'n edafedd.

Proses Staple-ffibr

Dull arall yw'r broses staplefiber. Wrth i'r gwydr tawdd lifo drwy'r llwyni, mae jetiau aer yn oeri'r ffilamentau yn gyflym. Mae'r pyliau cythryblus o aer hefyd yn torri'r ffilamentau yn hydoedd o 8-15 modfedd (20-38 cm). Mae'r ffilamentau hyn yn disgyn trwy chwistrelliad o iraid ar drwm cylchdroi, lle maent yn ffurfio gwe denau. Mae'r we yn cael ei dynnu o'r drwm a'i dynnu i mewn i llinyn parhaus o ffibrau wedi'u cydosod yn rhydd. Gellir prosesu'r llinyn hwn yn edafedd gan yr un prosesau a ddefnyddir ar gyfer gwlân a chotwm.

Ffibr wedi'i dorri

Yn hytrach na'i ffurfio'n edafedd, gellir torri'r llinyn parhaus neu'r llinyn hir yn ddarnau byr. Mae'r llinyn yn cael ei osod ar set o bobinau, a elwir yn gril, a'i dynnu trwy beiriant sy'n ei dorri'n ddarnau byr. Mae'r ffibr wedi'i dorri'n cael ei ffurfio'n fatiau y mae rhwymwr yn cael ei ychwanegu atynt. Ar ôl ei halltu mewn popty, caiff y mat ei rolio i fyny. Mae pwysau a thrwch amrywiol yn rhoi cynhyrchion ar gyfer yr eryr, toi adeiledig, neu fatiau addurniadol.

Gwlan gwydr

Defnyddir y broses cylchdro neu droellwr i wneud gwlân gwydr. Yn y broses hon, mae gwydr tawdd o'r ffwrnais yn llifo i mewn i gynhwysydd silindrog gyda thyllau bach. Wrth i'r cynhwysydd droelli'n gyflym, mae ffrydiau llorweddol o wydr yn llifo allan o'r tyllau. Mae'r ffrydiau gwydr tawdd yn cael eu trosi'n ffibrau gan chwythiad aer, nwy poeth, neu'r ddau. Mae'r ffibrau'n disgyn ar gludfelt, lle maent yn cydblethu â'i gilydd mewn màs cnu. Gellir defnyddio hwn ar gyfer inswleiddio, neu gellir chwistrellu'r gwlân â rhwymwr, ei gywasgu i'r trwch a ddymunir, a'i wella mewn popty. Mae'r gwres yn gosod y rhwymwr, a gall y cynnyrch canlyniadol fod yn fwrdd anhyblyg neu lled-anhyblyg, neu fatiad hyblyg.

Haenau amddiffynnol

Yn ogystal â rhwymwyr, mae angen haenau eraill ar gyfer cynhyrchion gwydr ffibr. Defnyddir ireidiau i leihau sgraffiniad ffibr ac maent naill ai'n cael eu chwistrellu'n uniongyrchol ar y ffibr neu eu hychwanegu at y rhwymwr. Weithiau mae cyfansoddiad gwrth-statig hefyd yn cael ei chwistrellu ar wyneb matiau inswleiddio gwydr ffibr yn ystod y cam oeri. Mae aer oeri a dynnir drwy'r mat yn achosi'r asiant gwrth-statig i dreiddio i drwch cyfan y mat. Mae'r asiant gwrth-statig yn cynnwys dau gynhwysyn - deunydd sy'n cynhyrchu cyn lleied â phosibl o drydan statig, a deunydd sy'n gweithredu fel atalydd cyrydiad a sefydlogwr.Sizing yw unrhyw gaen a roddir ar ffibrau tecstilau yn y gweithrediad ffurfio, a gall gynnwys un neu mwy o gydrannau (ireidiau, rhwymwyr, neu gyfryngau cyplu). Defnyddir cyfryngau cyplu ar linynnau a fydd yn cael eu defnyddio ar gyfer atgyfnerthu plastigion, i gryfhau'r bond i'r deunydd a atgyfnerthwyd. Ar gyfer atgyfnerthiadau plastig, gellir tynnu'r meintiau â gwres neu gemegau a gosod asiant cyplu. Ar gyfer cymwysiadau addurniadol, rhaid i ffabrigau gael eu trin â gwres i dynnu meintiau ac i osod y gwehyddu. Yna gosodir haenau sylfaen llifyn cyn marw neu argraffu.

Ffurfio'n siapiau

Mae cynhyrchion gwydr ffibr yn dod mewn amrywiaeth eang o siapiau, wedi'u gwneud gan ddefnyddio sawl proses. Er enghraifft, mae inswleiddiad pibell gwydr ffibr yn cael ei dorri ar ffurfiau tebyg i wialen o'r enw mandrelau yn uniongyrchol o'r unedau ffurfio, cyn ei halltu. Yna caiff y ffurflenni llwydni, mewn hyd o 3 troedfedd (91 cm) neu lai, eu halltu mewn popty. Yna mae'r darnau wedi'u halltu yn cael eu dad-fowldio ar eu hyd, a'u llifio i ddimensiynau penodol. Cymhwysir wynebau os oes angen, ac mae'r cynnyrch yn cael ei becynnu i'w gludo.

Rheoli Ansawdd

Wrth gynhyrchu inswleiddio gwydr ffibr, caiff deunydd ei samplu mewn nifer o leoliadau yn y broses i gynnal ansawdd. Mae'r lleoliadau hyn yn cynnwys: y swp cymysg yn cael ei fwydo i'r toddwr trydan; gwydr tawdd o'r llwyn sy'n bwydo'r ffibrydd; ffibr gwydr yn dod allan o'r peiriant fiberizer; a chynnyrch wedi'i halltu terfynol yn dod i'r amlwg o ddiwedd y llinell gynhyrchu. Mae'r swmp samplau gwydr a ffibr yn cael eu dadansoddi ar gyfer cyfansoddiad cemegol a phresenoldeb diffygion gan ddefnyddio dadansoddwyr cemegol soffistigedig a microsgopau. Ceir dosbarthiad maint gronynnau o'r deunydd swp trwy basio'r deunydd trwy nifer o ridyllau o wahanol feintiau. Mae'r cynnyrch terfynol yn cael ei fesur ar gyfer trwch ar ôl pecynnu yn unol â manylebau. Mae newid mewn trwch yn dangos bod ansawdd gwydr yn is na'r safon.

Mae gweithgynhyrchwyr inswleiddio gwydr ffibr hefyd yn defnyddio amrywiaeth o weithdrefnau prawf safonol i fesur, addasu, a gwneud y gorau o wrthwynebiad acwstig cynnyrch, amsugno sain, a pherfformiad rhwystr sain. Gellir rheoli'r priodweddau acwstig trwy addasu newidynnau cynhyrchu fel diamedr ffibr, dwysedd swmp, trwch, a chynnwys rhwymwr. Defnyddir dull tebyg i reoli priodweddau thermol.

Y Dyfodol

Mae'r diwydiant gwydr ffibr yn wynebu rhai heriau mawr dros weddill y 1990au a thu hwnt. Mae nifer y cynhyrchwyr inswleiddio gwydr ffibr wedi cynyddu oherwydd is-gwmnïau Americanaidd o gwmnïau tramor a gwelliannau mewn cynhyrchiant gan weithgynhyrchwyr yr Unol Daleithiau. Mae hyn wedi arwain at gapasiti gormodol, na all y farchnad bresennol ac efallai y dyfodol ei gynnwys.

Yn ychwanegol at gapasiti gormodol, bydd deunyddiau inswleiddio eraill yn cystadlu. Mae gwlân roc wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth oherwydd gwelliannau proses a chynnyrch diweddar. Mae inswleiddio ewyn yn ddewis arall yn lle gwydr ffibr mewn waliau preswyl a thoeau masnachol. Deunydd arall sy'n cystadlu yw cellwlos, a ddefnyddir mewn inswleiddio atig.

Oherwydd y galw isel am inswleiddio oherwydd marchnad dai meddal, mae defnyddwyr yn mynnu prisiau is. Mae'r galw hwn hefyd yn ganlyniad i'r duedd barhaus o gyfuno manwerthwyr a chontractwyr. Mewn ymateb, bydd yn rhaid i'r diwydiant inswleiddio gwydr ffibr barhau i dorri costau mewn dau faes mawr: ynni a'r amgylchedd. Bydd yn rhaid defnyddio ffwrneisi mwy effeithlon nad ydynt yn dibynnu ar un ffynhonnell ynni yn unig.

Gyda safleoedd tirlenwi yn cyrraedd y capasiti mwyaf, bydd yn rhaid i weithgynhyrchwyr gwydr ffibr gyflawni bron sero allbwn ar wastraff solet heb gynyddu costau. Bydd hyn yn gofyn am wella prosesau gweithgynhyrchu i leihau gwastraff (ar gyfer gwastraff hylif a nwy hefyd) ac ailddefnyddio gwastraff lle bynnag y bo modd.

Efallai y bydd angen ailbrosesu ac aildoddi gwastraff o'r fath cyn ei ailddefnyddio fel deunydd crai. Mae nifer o weithgynhyrchwyr eisoes yn mynd i'r afael â'r materion hyn.