Sut mae gwydr ffibr yn cael ei wneud?

Mae gwydr ffibr yn cyfeirio at grŵp o gynhyrchion wedi'u gwneud 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 ystlumod, blancedi, neu fyrddau ar gyfer inswleiddio a hidlo. Gellir ffurfio gwydr ffibr yn edafedd yn debyg iawn i wlân neu gotwm, a'i blethu i ffabrig a ddefnyddir weithiau ar gyfer dilledydd. Defnyddir tecstilau gwydr ffibr yn gyffredin fel deunydd atgyfnerthu ar gyfer plastigau wedi'u mowldio a wedi'u lamineiddio. Defnyddir gwlân gwydr ffibr, deunydd trwchus, blewog wedi'i wneud o ffibrau amharhaol, ar gyfer inswleiddio thermol ac amsugno sain. Mae i'w gael yn gyffredin mewn swmp -bennau a hulls llongau a llong danfor; adrannau injan ceir a leininau panel corff; mewn ffwrneisi ac unedau aerdymheru; paneli wal a nenfwd acwstig; a rhaniadau pensaernïol. Gellir teilwra gwydr ffibr ar gyfer cymwysiadau penodol fel math E (trydanol), a ddefnyddir fel tâp inswleiddio trydanol, tecstilau ac atgyfnerthu; Math C (cemegol), sydd ag ymwrthedd asid uwchraddol, 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 o Ffrainc, Ferchult de Reaumur Rene-antoine, decstilau wedi'u haddurno â llinynnau gwydr mân ym 1713, a dyfeiswyr Prydain yn dyblygu'r gamp ym 1822. Gwnaeth gwehydd sidan Prydeinig ffabrig gwydr ym 1842, ac roedd dyfeisiwr arall, Edward Libbey, yn arddangos A. Gwisg wedi'i wehyddu o wydr yn Arddangosiad Columbian 1893 yn Chicago.

Cynhyrchwyd Glass Wool, màs blewog o ffibr amharhaol mewn hyd ar hap, gyntaf yn Ewrop ar droad y ganrif, gan ddefnyddio proses a oedd yn cynnwys tynnu ffibrau o wiail yn llorweddol i drwm cylchdroi. Sawl degawd yn ddiweddarach, datblygwyd a patentwyd proses nyddu. Gweithgynhyrchwyd deunydd inswleiddio ffibr gwydr yn yr Almaen yn ystod yr Ail Ryfel Byd. Ymchwil a datblygu wedi'i anelu at gynhyrchu ffibrau gwydr yn ddiwydiannol a aeth ymlaen yn yr Unol Daleithiau yn y 1930au, o dan gyfarwyddyd dau gwmni mawr, Cwmni Gwydr Owens-Illinois a Corning Glass Gweithiau. Datblygodd y cwmnïau hyn ffibr gwydr mân, pliable, cost isel trwy dynnu gwydr tawdd trwy orifices mân iawn. Ym 1938, unodd y ddau gwmni hyn i ffurfio Owens-Corning Fiberglas Corp. a elwir bellach 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 a weithgynhyrchir. Y prif gynhwysion yw tywod silica, calchfaen, a lludw soda. Gall cynhwysion eraill gynnwys alwmina calchedig, borax, feldspar, nepheline syenite, magnesite, a chlai kaolin, ymhlith eraill. Defnyddir tywod silica fel y cyn -wydr, ac mae lludw soda a chalchfaen yn help yn bennaf i ostwng y tymheredd toddi. Defnyddir cynhwysion eraill i wella eiddo penodol, megis boracs ar gyfer ymwrthedd cemegol. Defnyddir gwydr gwastraff, a elwir hefyd yn Cullet, hefyd fel deunydd crai. Rhaid pwyso'r deunyddiau crai yn ofalus yn yr union feintiau a'u cymysgu'n drylwyr gyda'i gilydd (o'r enw swpio) cyn cael eu toddi i mewn i wydr.

Y gweithgynhyrchu
Phrosesu

Toddi

Unwaith y bydd y swp wedi'i baratoi, mae'n cael ei fwydo i mewn i ffwrnais ar gyfer toddi. Gellir cynhesu'r ffwrnais gan drydan, tanwydd ffosil, neu gyfuniad o'r ddau. Rhaid rheoli'n union y tymheredd 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 yn ffibr. Unwaith y bydd y gwydr yn cael ei doddi, caiff ei drosglwyddo i'r offer sy'n ffurfio trwy sianel (forehearth) sydd wedi'i leoli 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 thoddi marmor, mae'r marblis gwydr neu wydr yn cael eu bwydo trwy lwyni wedi'u cynhesu'n drydanol (a elwir hefyd yn spinnerets). Mae'r bushing wedi'i wneud o aloi platinwm neu fetel, gydag unrhyw le o 200 i 3,000 o orifices mân iawn. Mae'r gwydr tawdd yn mynd trwy'r orifices ac yn dod allan fel ffilamentau mân.

Proses ffilament parhaus

Gellir cynhyrchu ffibr hir, parhaus trwy'r broses ffilament parhaus. Ar ôl i'r gwydr lifo trwy'r tyllau yn y bushing, mae sawl llinyn yn cael eu dal i fyny ar weindiwr cyflym. Mae'r gwyntwr yn troi tua 2 filltir (3 km) y funud, yn gynt o lawer na chyfradd y llif o'r bushings. Mae'r tensiwn yn tynnu allan y ffilamentau wrth dal i doddi, gan ffurfio llinynnau ffracsiwn o ddiamedr yr agoriadau yn y bushing. Mae rhwymwr cemegol yn cael ei gymhwyso, sy'n helpu i gadw'r ffibr rhag torri wrth ei brosesu'n ddiweddarach. Yna caiff y ffilament ei glwyfo ar diwbiau. Bellach gellir ei droelli a'i blicio i edafedd.

Proses ffibr-stwffwl

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

Ffibr wedi'i dorri

Yn lle cael ei ffurfio yn edafedd, gellir torri'r llinyn parhaus neu staple hir yn hyd byr. Mae'r llinyn wedi'i osod ar set o bobi, o'r enw creel, a'i dynnu trwy beiriant sy'n ei dorri i mewn i ddarnau byr. Mae'r ffibr wedi'i dorri yn cael ei ffurfio yn fatiau yr ychwanegir rhwymwr atynt. Ar ôl halltu mewn popty, mae'r mat yn cael ei rolio i fyny. Mae pwysau a thrwch amrywiol yn rhoi cynhyrchion ar gyfer eryr, toi adeiledig, neu fatiau addurniadol.

Gwlân gwydr

Defnyddir y broses cylchdro neu droellwr i wneud gwlân gwydr. Yn y broses hon, mae gwydr tawdd o'r ffwrnais yn llifo i gynhwysydd silindrog sydd â thyllau bach. Wrth i'r cynhwysydd droelli'n gyflym, mae nentydd llorweddol gwydr yn llifo allan o'r tyllau. Mae'r nentydd gwydr tawdd yn cael eu troi'n ffibrau gan chwyth i lawr o aer, nwy poeth, neu'r ddau. Mae'r ffibrau'n disgyn ar gludfelt, lle maen nhw'n cyd -fynd 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 sy'n deillio o hyn fod yn fwrdd anhyblyg neu lled-anhyblyg, neu'n ystlum hyblyg.

Haenau amddiffynnol

Yn ogystal â rhwymwyr, mae angen haenau eraill ar gyfer cynhyrchion gwydr ffibr. Defnyddir ireidiau i leihau sgrafelliad ffibr ac maent naill ai'n cael eu chwistrellu'n uniongyrchol ar y ffibr neu eu hychwanegu i'r 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 trwy'r mat yn achosi i'r asiant gwrth-statig dreiddio i drwch cyfan y mat. Mae'r asiant gwrth-statig yn cynnwys dau gynhwysyn-deunydd sy'n lleihau'r genhedlaeth o drydan statig, a deunydd sy'n gwasanaethu fel atalydd cyrydiad a sefydlogwr. mwy o gydrannau (ireidiau, rhwymwyr, neu asiantau cyplu). Defnyddir asiantau cyplu ar linynnau a fydd yn cael eu defnyddio ar gyfer atgyfnerthu plastigau, i gryfhau'r bond i'r deunydd wedi'i atgyfnerthu. Weithiau mae angen gweithrediad gorffen i gael gwared ar y haenau hyn, neu i ychwanegu cotio arall. Ar gyfer atgyfnerthiadau plastig, gellir tynnu Sizings gyda gwres neu gemegau ac asiant cyplu wedi'i gymhwyso. Ar gyfer cymwysiadau addurniadol, rhaid i ffabrigau gael eu trin â gwres i gael gwared ar Sizings ac i osod y gwehyddu. Yna rhoddir haenau sylfaen llifyn cyn marw neu argraffu.

Ffurfio i siapiau

Mae cynhyrchion gwydr ffibr yn dod mewn amrywiaeth eang o siapiau, wedi'u gwneud gan ddefnyddio sawl proses. Er enghraifft, mae inswleiddio pibellau gwydr ffibr yn cael ei glwyfo ar ffurfiau tebyg i wialen o'r enw mandrels yn uniongyrchol o'r unedau ffurfio, cyn halltu. Yna mae'r mowld yn ffurfio, o hyd o 3 troedfedd (91 cm) neu lai, yn cael eu gwella mewn popty. Yna caiff y hydoedd wedi'u halltu eu dad-fowldio yn hir, a'u llifio i ddimensiynau penodol. Mae ffasadau'n cael eu cymhwyso os oes angen, ac mae'r cynnyrch yn cael ei becynnu i'w gludo.

Rheoli Ansawdd

Wrth gynhyrchu inswleiddio gwydr ffibr, mae deunydd yn cael ei samplu mewn nifer o leoliadau yn y broses i gynnal ansawdd. Mae'r lleoliadau hyn yn cynnwys: y swp cymysg sy'n cael ei fwydo i'r toddi trydan; gwydr tawdd o'r bushing sy'n bwydo'r ffibrog; ffibr gwydr yn dod allan o'r peiriant ffibrog; a chynnyrch wedi'i halltu terfynol sy'n dod i'r amlwg o ddiwedd y llinell gynhyrchu. Dadansoddir y samplau gwydr a ffibr swmp ar gyfer cyfansoddiad cemegol a phresenoldeb diffygion gan ddefnyddio dadansoddwyr cemegol soffistigedig a microsgopau. Mae dosbarthiad maint gronynnau'r deunydd swp ar gael trwy basio'r deunydd trwy nifer o ridyllau o wahanol faint. Mae'r cynnyrch terfynol yn cael ei fesur ar gyfer trwch ar ôl pecynnu yn ôl 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 safonedig 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 cwmnïau tramor a gwelliannau mewn cynhyrchiant gan wneuthurwyr yr UD. Mae hyn wedi arwain at rinwedd gormodol, na all y farchnad gyfredol ac efallai yn y dyfodol ddarparu ar ei chyfer.

Yn ogystal â chynhwysedd gormodol, bydd deunyddiau inswleiddio eraill yn cystadlu. Mae gwlân roc wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth oherwydd gwelliannau diweddar o broses a chynhyrchion. Mae inswleiddio ewyn yn ddewis arall yn lle gwydr ffibr mewn waliau preswyl a thoeau masnachol. Deunydd cystadleuol arall yw seliwlos, a ddefnyddir wrth 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 wrth gydgrynhoi manwerthwyr a chontractwyr. Mewn ymateb, bydd yn rhaid i'r diwydiant inswleiddio gwydr ffibr barhau i dorri costau mewn dau brif faes: 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 wneuthurwyr gwydr ffibr gyflawni allbwn bron i ddim 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 a chofio gwastraff o'r fath cyn ailddefnyddio fel deunydd crai. Mae sawl gweithgynhyrchydd eisoes yn mynd i'r afael â'r materion hyn.