Wie wird Glasfaser gemacht?

Glasfaser bezieht sich auf eine Gruppe von Produkten aus einzelnen Glasfasern, die zu einer Vielzahl von Formen kombiniert werden. Glasfasern können gemäß ihrer Geometrie in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: kontinuierliche Fasern, die in Garnen und Textilien verwendet werden, und die diskontinuierlichen (kurzen) Fasern, die als Batts, Decken oder Boards zur Isolierung und Filtration verwendet werden. Glasfaser kann zu Garn wie Wolle oder Baumwolle gebildet und in Stoff verwoben werden, das manchmal für Vorhänge verwendet wird. Glasfasertextilien werden üblicherweise als Verstärkungsmaterial für geformte und laminierte Kunststoffe verwendet. Glasfaserwolle, ein dickes, flauschiges Material aus diskontinuierlichen Fasern, wird zur thermischen Isolierung und zur Schallabsorption verwendet. Es ist üblicherweise in Schiffs- und U -Boot -Schotten und Rümpfen vorhanden; Automobilmotorenfächer und Körpertafelauskleidungen; in Öfen und Klimaanlagen; akustische Wand- und Deckenpaneele; und architektonische Partitionen. Glasfaser kann auf bestimmte Anwendungen wie Typ E (elektrisch) zugeschnitten werden, die als elektrisches Isolationsband, Textilien und Verstärkung verwendet werden. Typ C (Chemikalie), das überlegene Säurebestand und Typ T für die thermische Isolierung aufweist.

Obwohl die kommerzielle Verwendung von Glasfasern relativ neu ist, haben Handwerker während der Renaissance Glasstränge zum Dekorieren von Becher und Vasen geschaffen. Ein französischer Physiker, Rene-Antoine Ferchault de Reumur, produzierte Textilien, die 1713 mit feinen Glassträngen verziert waren, und britische Erfinder duplizierten 1822 das Kunststück. Ein britischer Seidenweber machte 1842 einen Glasgewebe und ein weiterer Erfinder, Edward Libbey, zeigte einen A-Stoff, der eine ausstellte, eine ausstellte einen A-Stoff, der eine ausgestellt hat, eine ausstellte eine A-Stoff Kleid aus Glas bei der kolumbianischen Ausstellung von 1893 in Chicago.

Glaswolle, eine flauschige Masse diskontinuierlicher Faser in zufälligen Längen, wurde erstmals um die Jahrhundertwende in Europa hergestellt, wobei ein Prozess verwendet wurde, bei dem Fasern von Stäben horizontal zu einer drehenden Trommel gezogen wurden. Einige Jahrzehnte später wurde ein Spinnprozess entwickelt und patentiert. Das Isoliermaterial von Glasfasern wurde in Deutschland während des Ersten Weltkriegs I. Forschung und Entwicklung auf die industrielle Produktion von Glasfasern in den USA in den 1930er Jahren unter der Leitung von zwei großen Unternehmen, der Owens-Ilinois Glass Company und Corning Glass, hergestellt. Arbeiten. Diese Unternehmen entwickelten eine feine, biegsame und kostengünstige Glasfaser, indem sie geschmolzenes Glas durch sehr feine Öffnungen zeichnen. Im Jahr 1938 fusionierten diese beiden Unternehmen zu Owens-Corning Fiberglas Corp., das jetzt einfach als Owens-Corning bekannt ist. Es ist ein Unternehmen von 3 Milliarden US-Dollar pro Jahr geworden und ist führend auf dem Glasfasermarkt.

Rohstoffe

Die grundlegenden Rohstoffe für Glasfaserprodukte sind eine Vielzahl von natürlichen Mineralien und hergestellten Chemikalien. Die Hauptbestandteile sind Kieselsäuren, Kalkstein und Soda -Asche. Weitere Zutaten können unter anderem kalzinierte Aluminiumoxid, Borax, Feldspat, Nephelin -Syenit, Magnesit und Kaolin -Ton umfassen. Kieselsand wird als früheres Glas verwendet, und Soda -Asche und Kalkstein helfen hauptsächlich, die Schmelztemperatur zu senken. Andere Zutaten werden verwendet, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, wie z. B. Borax für chemische Resistenz. Abfallglas, auch Cullet genannt, wird auch als Rohstoff verwendet. Die Rohstoffe müssen sorgfältig in exakten Mengen abgewogen und gründlich zusammengemischt werden (sogenannt), bevor sie in Glas geschmolzen werden.

Die Fertigung
Verfahren

Schmelzen

Sobald die Charge vorbereitet ist, wird sie zum Schmelzen in einen Ofen eingespeist. Der Ofen kann durch Strom, fossiler Brennstoffe oder eine Kombination aus beiden erhitzt werden. Die Temperatur muss genau kontrolliert werden, um einen glatten, stetigen Glasfluss aufrechtzuerhalten. Das geschmolzene Glas muss bei einer höheren Temperatur (ca. 2500 ° F [1371 ° C]) als andere Glastypen gehalten werden, um zu Ballaststoffen gebildet zu werden. Sobald das Glas geschmolzen wird, wird es über einen Kanal (Forhearth) am Ende des Ofens auf die Formausrüstung übertragen.

Zu Fasern bilden

Abhängig von der Fasertyp werden verschiedene Prozesse verwendet, um Fasern zu bilden. Textilfasern können direkt aus dem Ofen aus geschmolzenem Glas gebildet werden, oder das geschmolzene Glas kann zuerst mit einer Maschine, die Glasmurmeln mit einem Durchmesser von etwa 0,62 Zoll bildet, zuerst gefüttert werden. Diese Murmeln ermöglichen es, dass das Glas visuell auf Verunreinigungen geprüft wird. Sowohl im direkten Schmelzen- als auch im Marmor -Schmelzprozess werden die Glas- oder Glasmurmeln durch elektrisch erhitzte Buchsen (auch Spinner als Spinner genannt) gefüttert. Die Buchse besteht aus Platin- oder Metalllegierung mit 200 bis 3.000 sehr feinen Öffnungen. Das geschmolzene Glas geht durch die Öffnungen und kommt als feine Filamente heraus.

Kontinuierlicher Filmprozess

Eine lange, kontinuierliche Faser kann durch den kontinuierlichen Filmprozess erzeugt werden. Nachdem das Glas durch die Löcher in der Buchse fließt, sind mehrere Stränge auf einem Hochgeschwindigkeits-Wickler gefangen. Der Winder dreht sich bei etwa 3 km pro Minute, viel schneller als die Flussrate aus den Buchsen. Die Spannung zieht die Filamente heraus, während sie noch geschmolzen sind, und bildet einen Bruchteil des Durchmessers der Öffnungen in der Buchse. Ein chemischer Bindemittel wird angewendet, wodurch die Faser während der späteren Verarbeitung nicht brechen kann. Das Filament wird dann auf Röhrchen gewickelt. Es kann jetzt verdreht und in Garn eingebunden werden.

Grundfaserprozess

Eine alternative Methode ist der Staplefiber -Prozess. Während das geschmolzene Glas durch die Buchsen fließt, kühlen die Luftstrahlen die Filamente schnell ab. Die turbulenten Luftausbrüche zerlegen auch die Filamente in Längen von 20-38 cm (8-15 Zoll). Diese Filamente fallen durch einen Schmiermittelspray auf eine drehende Trommel, wo sie ein dünnes Netz bilden. Das Netz wird aus der Trommel gezogen und in einen kontinuierlichen Strang lose zusammengestellter Fasern gezogen. Dieser Strang kann durch die gleichen Prozesse für Wolle und Baumwolle in Garn verarbeitet werden.

Gehackte Faser

Anstatt zu Garn gebildet zu werden, kann der kontinuierliche oder langlebige Strang in kurze Längen gehackt werden. Der Strang ist auf einem Satz Spulen montiert, als Creel bezeichnet und durch eine Maschine gezogen, die ihn in kurze Stücke schüttelt. Die gehackte Faser wird zu Matten gebildet, zu denen ein Bindemittel hinzugefügt wird. Nach dem Härten in einem Ofen wird die Matte aufgerollt. Verschiedene Gewichte und Dicken bieten Produkte für Schindeln, aufgebaute Dach- oder Dekorationsmatten.

Glaswolle

Der Rotations- oder Spinnerprozess wird zur Herstellung von Glaswolle verwendet. In diesem Prozess fließt geschmolzenes Glas aus dem Ofen in einen zylindrischen Behälter mit kleinen Löchern. Wenn sich der Behälter schnell dreht, fließen horizontale Glasströme aus den Löchern. Die geschmolzenen Glasströme werden durch eine Abwärtsluft, heißes Gas oder beides in Fasern umgewandelt. Die Fasern fallen auf einen Förderband, wo sie sich in einer Flindungsmasse miteinander verbinden. Dies kann zur Isolierung verwendet werden, oder die Wolle kann mit einem Ordner besprüht, in die gewünschte Dicke komprimiert und in einem Ofen geheilt werden. Die Wärme setzt den Ordner ein und das resultierende Produkt kann eine starre oder semi-rigide Platine oder ein flexibler Batt sein.

Schutzbeschichtungen

Zusätzlich zu Bindemitteln sind andere Beschichtungen für Glasfaserprodukte erforderlich. Schmiermittel werden verwendet, um Faserabrieb zu reduzieren und entweder direkt auf die Faser gesprüht oder in den Bindemittel hinzugefügt werden. Eine antistatische Zusammensetzung wird während des Kühlschritts manchmal auch auf die Oberfläche von Glasfaserdämmungsmatten besprüht. Durch die durch die Matte gezogene Kühlung führt dazu, dass das antistatische Mittel die gesamte Dicke der Matte durchdringt. Das Antistatikum besteht aus zwei Inhaltsstoffen-einem Material, das die Erzeugung von statischer Elektrizität minimiert, und ein Material, das als Korrosionsinhibitor und Stabilisator dient. Die Disparierung ist jede Beschichtung, die auf Textilfasern in der Formungsoperation angewendet wird, und kann eine oder eine oder eine oder ein oder enthalten, und kann eine oder ein oder enthalten und können eine oder eine oder eine oder ein oder eine Beschichtung angewendet werden und kann eine oder eine oder eine enthalten und können einen oder enthalten und möglicherweise eine oder ein oder ein- oder Weitere Komponenten (Schmiermittel, Bindemittel oder Kupplungsmittel). Kupplungsmittel werden für Stränge verwendet, die zur Verstärkung von Kunststoffen verwendet werden, um die Bindung an das verstärkte Material zu stärken. Manchmal ist ein Endbetrieb erforderlich, um diese Beschichtungen zu entfernen oder eine weitere Beschichtung hinzuzufügen. Bei plastischen Verstärkungen können Sizings mit Wärme oder Chemikalien und einem Kupplungsmittel entfernt werden. Für dekorative Anwendungen müssen Stoffe Wärme behandelt werden, um Sizings zu entfernen und das Gewebe einzustellen. Farbstoffbasisbeschichtungen werden dann vor dem Sterben oder Drucken aufgetragen.

In Formen formen

Glasfaserprodukte sind in einer Vielzahl von Formen erhältlich, die mit mehreren Prozessen hergestellt werden. Beispielsweise wird die Glasfaserrohrisolierung vor der Heilung auf stäbchenähnliche Formen, die direkt aus den Formungseinheiten bezeichnet werden, auf stäbchenartigen Formen verwundet. Die Schimmelpilze bildet sich in Längen von 91 cm oder weniger in einem Ofen. Die ausgehärteten Längen werden dann in Längsrichtung und in festgelegten Abmessungen in die Länge nach gestaltet. Bei Bedarf werden die Umschläge angewendet, und das Produkt wird für den Versand verpackt.

Qualitätskontrolle

Während der Herstellung von Glasfaserisolierung wird das Material an einer Reihe von Standorten im Prozess zur Aufrechterhaltung der Qualität abgetastet. Diese Standorte umfassen: die gemischte Charge, die dem elektrischen Melter zugeführt wird; geschmolzenes Glas aus der Buchse, die den Glasfaser füttert; Glasfaser, die aus der Glasfaser -Maschine kommt; und das endgültige gehärtete Produkt, das vom Ende der Produktionslinie hervorgeht. Die Schüttglas- und Faserproben werden auf chemische Zusammensetzung und das Vorhandensein von Mängel unter Verwendung hoch entwickelter chemischer Analysatoren und Mikroskope analysiert. Die Partikelgrößenverteilung des Chargenmaterials wird erhalten, indem das Material über eine Reihe von Sieben unterschiedlicher Größe geleitet wird. Das Endprodukt wird nach der Verpackung gemäß den Spezifikationen gemessen. Eine Änderung der Dicke zeigt an, dass die Glasqualität unter dem Standard liegt.

Die Hersteller von Glasfaserisolierungen verwenden auch eine Vielzahl von standardisierten Testverfahren, um die akustische Resistenz, Schallabsorption und Schallbarriere -Leistung zu messen, anzupassen und zu optimieren. Die akustischen Eigenschaften können gesteuert werden, indem Produktionsvariablen wie Faserdurchmesser, Schüttdichte, Dicke und Bindemittelgehalt angepasst werden. Ein ähnlicher Ansatz wird verwendet, um die thermischen Eigenschaften zu kontrollieren.

Die Zukunft

Die Glasfaserindustrie steht im Rest der neunziger Jahre und darüber hinaus vor einigen großen Herausforderungen. Die Zahl der Produzenten von Glasfaserisolierung hat aufgrund amerikanischer Tochterunternehmen ausländischer Unternehmen und Verbesserungen der Produktivität durch US -Hersteller zugenommen. Dies hat zu Überkapazitäten geführt, die der derzeitige und möglicherweise zukünftige Markt nicht berücksichtigen kann.

Zusätzlich zur Überkapazität werden andere Isolationsmaterialien konkurrieren. Rockwolle wurde aufgrund der jüngsten Prozess- und Produktverbesserungen weit verbreitet. Die Schaumisolierung ist eine weitere Alternative zu Glasfaser in Wohnwänden und Gewerbedächern. Ein weiteres konkurrierendes Material ist Cellulose, das in der Dachdämmung verwendet wird.

Aufgrund der geringen Nachfrage nach Isolierung aufgrund eines weichen Wohnungsbaumarktes fordern die Verbraucher niedrigere Preise. Diese Nachfrage ist auch das Ergebnis des anhaltenden Trends zur Konsolidierung von Einzelhändlern und Auftragnehmern. Als Reaktion darauf muss die Fiberglass -Isolierungsisolationsindustrie in zwei Hauptbereichen die Kosten weiter senken: Energie und Umwelt. Effizientere Öfen müssen verwendet werden, die nicht nur auf eine Energiequelle beruhen.

Bei Deponien, die die maximale Kapazität erreichen, müssen die Hersteller von Glasfaser ohne Erhöhung der Kosten nahezu Null -Output -Output erzielen. Dies erfordert eine Verbesserung der Herstellungsprozesse, um Abfall (auch für Flüssigkeits- und Gasabfälle) zu reduzieren und Abfälle nach Möglichkeit wiederzuverwenden.

Ein solcher Abfall kann vor der Wiederverwendung als Rohstoff wiederholt und remeldet werden. Mehrere Hersteller befassen sich bereits mit diesen Problemen.