Πώς κατασκευάζεται το fiberglass;

Το Fiberglass αναφέρεται σε μια ομάδα προϊόντων που κατασκευάζονται από μεμονωμένες γυάλινες ίνες σε συνδυασμό σε ποικίλες μορφές. Οι γυάλινες ίνες μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες ανάλογα με τη γεωμετρία τους: οι συνεχείς ίνες που χρησιμοποιούνται σε νήματα και κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και οι ασυνεχείς (σύντομες) ίνες που χρησιμοποιούνται ως μάγια, κουβέρτες ή σανίδες μόνωσης και διήθησης. Το Fiberglass μπορεί να σχηματιστεί σε νήματα σαν το μαλλί ή το βαμβάκι, και υφαντά σε ύφασμα που μερικές φορές χρησιμοποιείται για κουρτίνες. Τα υφάσματα από υαλοβάμβακα χρησιμοποιούνται συνήθως ως ενισχυτικό υλικό για διαμορφωμένα και πλαστικά πλαστικά. Το μαλλί από το υαλοβάμβακα, ένα παχύ, χνουδωτό υλικό κατασκευασμένο από ασυνεχείς ίνες, χρησιμοποιείται για θερμική μόνωση και απορρόφηση ήχου. Βρίσκεται συνήθως σε διάφραγμα και υποβρύχια διαφράγματα και κύτη. Αυτοκίνητοι χώροι κινητήρα και επενδύσεις του πίνακα του σώματος. σε φούρνους και μονάδες κλιματισμού. ακουστικά πάνελ τοίχου και οροφής. και αρχιτεκτονικά διαμερίσματα. Το υαλοβάμβακα μπορεί να προσαρμοστεί για συγκεκριμένες εφαρμογές όπως ο τύπος Ε (ηλεκτρικός), που χρησιμοποιείται ως ηλεκτρική ταινία μόνωσης, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και ενίσχυση. Τύπος C (χημική), η οποία έχει ανώτερη αντίσταση οξέος και τύπου Τ, για θερμομόνωση.

Αν και η εμπορική χρήση γυάλινων ινών είναι σχετικά πρόσφατη, οι τεχνίτες δημιούργησαν γυάλινες σκέλη για τη διακόσμηση των ποτών και των αγγείων κατά τη διάρκεια της Αναγέννησης. Ένας Γάλλος Φυσικός, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, παρήγαγε κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα διακοσμημένα με λεπτές γυάλινες σκέλη το 1713 και οι Βρετανοί εφευρέτες αντιγράφουν το κατόρθωμα το 1822. Φόρεμα από γυαλί στο 1893 Columbian έκθεση στο Σικάγο.

Το γυάλινο μαλλί, μια χνουδωτή μάζα ασυνεχών ινών σε τυχαία μήκη, παράγεται για πρώτη φορά στην Ευρώπη στις αρχές του αιώνα, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που περιλάμβανε ίνες ζωγραφικής από ράβδους οριζόντια σε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο. Αρκετές δεκαετίες αργότερα, αναπτύχθηκε και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια διαδικασία περιστροφής. Το υλικό μόνωσης από γυαλί ινών κατασκευάστηκε στη Γερμανία κατά τη διάρκεια του Παγκοσμίου Πολέμου Ι. Έρευνα και ανάπτυξη που απευθύνθηκε στη βιομηχανική παραγωγή γυαλικών ινών που προχώρησαν στις Ηνωμένες Πολιτείες τη δεκαετία του 1930, υπό την καθοδήγηση δύο μεγάλων εταιρειών, της εταιρείας Owens-Illinois Glass και Corning Glass Εργοστάσιο. Αυτές οι εταιρείες ανέπτυξαν μια λεπτή, εύκαμπτη, χαμηλού κόστους γυαλί, σχεδιάζοντας λιωμένο γυαλί μέσα από πολύ ωραία στόμια. Το 1938, αυτές οι δύο εταιρείες συγχωνεύθηκαν για να σχηματίσουν Owens-Corning Fiberglas Corp. τώρα απλά γνωστές ως Owens-Corning, έχει γίνει μια εταιρεία 3 δισεκατομμυρίων δολαρίων και είναι ηγέτης στην αγορά γυαλιών.

Πρώτες ύλες

Οι βασικές πρώτες ύλες για προϊόντα από υαλοβάμβακα είναι μια ποικιλία φυσικών ορυκτών και κατασκευασμένων χημικών ουσιών. Τα μεγάλα συστατικά είναι η πυριτική άμμος, ο ασβεστόλιθος και η τέφρα σόδα. Άλλα συστατικά μπορεί να περιλαμβάνουν ασβεστοποιημένη αλουμίνα, βόραξ, άστριο, σύνεση, μαγνησίτη και πηλό καολίνης, μεταξύ άλλων. Η πυριτική άμμος χρησιμοποιείται ως πρώην γυαλί και η τέφρα σόδα και ο ασβεστόλιθος βοηθούν κυρίως στη μείωση της θερμοκρασίας τήξης. Άλλα συστατικά χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση ορισμένων ιδιοτήτων, όπως το Borax για χημική αντίσταση. Το γυαλί απόβλητα, που ονομάζεται επίσης Cullet, χρησιμοποιείται επίσης ως πρώτη ύλη. Οι πρώτες ύλες πρέπει να ζυγίζονται προσεκτικά σε ακριβείς ποσότητες και να αναμειγνύονται καλά μαζί (που ονομάζονται παρτίδες) προτού λιωθούν σε γυαλί.

Η κατασκευή
Διαδικασία

Τήξη

Μόλις προετοιμαστεί η παρτίδα, τροφοδοτείται σε φούρνο για τήξη. Ο φούρνος μπορεί να θερμαίνεται με ηλεκτρική ενέργεια, ορυκτά καύσιμα ή συνδυασμό των δύο. Η θερμοκρασία πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια για να διατηρήσει μια ομαλή, σταθερή ροή γυαλιού. Το τετηγμένο γυαλί πρέπει να διατηρείται σε υψηλότερη θερμοκρασία (περίπου 2500 ° F [1371 ° C]) από άλλους τύπους γυαλιού για να σχηματιστεί σε ίνες. Μόλις το γυαλί γίνει λιωμένο, μεταφέρεται στον εξοπλισμό σχηματισμού μέσω ενός καναλιού (foenhearth) που βρίσκεται στο τέλος του φούρνου.

Σχηματίζοντας ίνες

Χρησιμοποιούνται αρκετές διαφορετικές διεργασίες για τη δημιουργία ινών, ανάλογα με τον τύπο των ινών. Οι κλωστοϋφαντουργικές ίνες μπορούν να σχηματίζονται από λιωμένο γυαλί απευθείας από τον κλίβανο ή το τετηγμένο γυαλί μπορεί να τροφοδοτηθεί πρώτα σε ένα μηχάνημα που σχηματίζει γυάλινα μάρμαρα περίπου 0,62 ιντσών (1,6 cm) σε διάμετρο. Αυτά τα μάρμαρα επιτρέπουν στο γυαλί να επιθεωρηθεί οπτικά για ακαθαρσίες. Τόσο στη διαδικασία άμεσης τήξης όσο και στο μαρμάρινο τήγμα, τα γυάλινα ή γυάλινα μάρμαρα τροφοδοτούνται μέσω ηλεκτρικά θερμαινόμενων δακτυλίων (που ονομάζονται επίσης spinnerets). Ο δακτύλιος είναι κατασκευασμένος από πλατίνα ή κράμα μετάλλου, με οπουδήποτε από 200 έως 3.000 πολύ ωραία στόμια. Το τετηγμένο γυαλί περνά μέσα από τα στόμια και βγαίνει ως ωραία νήματα.

Διαδικασία συνεχούς φυλλαδίου

Μια μακρά, συνεχής ίνα μπορεί να παραχθεί μέσω της διαδικασίας συνεχούς κινηματογράφου. Αφού το γυαλί ρέει μέσα από τις τρύπες του δακτυλίου, πολλαπλά σκέλη είναι παγιδευμένα σε ένα high-ταχύτητες ρύθμιση. Το Winder περιστρέφεται σε περίπου 2 μίλια (3 χλμ.) Το λεπτό, πολύ πιο γρήγορα από το ρυθμό ροής από τους δακτυλίους. Η ένταση τραβάει τα νήματα ενώ εξακολουθεί να λιωθεί, σχηματίζοντας κλάσμα της διαμέτρου των ανοίγματος στον δακτύλιο. Εφαρμόζεται ένα χημικό συνδετικό υλικό, το οποίο βοηθά να διατηρηθεί η ίνα από το σπάσιμο κατά τη διάρκεια της μεταγενέστερης επεξεργασίας. Το νήμα στη συνέχεια τραυματίζεται σε σωλήνες. Μπορεί τώρα να στρεβληθεί και να πεταχτεί σε νήματα.

Διαδικασία ινών συρραπτικών

Μια εναλλακτική μέθοδος είναι η διαδικασία StapleFiber. Καθώς το τετηγμένο γυαλί ρέει μέσα από τους δακτυλίους, τα αεριωθούμενα αεριωθούμενα αεριωθούμενα ψύματα τα νήματα. Οι ταραχώδεις εκρήξεις του αέρα σπάζουν επίσης τα νήματα σε μήκη 8-15 ίντσες (20-38 cm). Αυτά τα νημάτια πέφτουν μέσα από ένα σπρέι λιπαντικού σε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο, όπου σχηματίζουν ένα λεπτό ιστό. Ο ιστός προέρχεται από το τύμπανο και τραβιέται σε μια συνεχή σκέλη χαλαρά συναρμολογημένων ινών. Αυτό το σκέλος μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε νήματα με τις ίδιες διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για το μαλλί και το βαμβάκι.

Ψιλοκομμένη ίνα

Αντί να σχηματίζονται σε νήματα, ο συνεχής ή μακρύς κλώνος μπορεί να τεμαχιστεί σε μικρά μήκη. Το Strand είναι τοποθετημένο σε ένα σύνολο bobbins, που ονομάζεται Creel, και τράβηξε μέσα από ένα μηχάνημα που το κόβει σε μικρά κομμάτια. Η ψιλοκομμένη ίνα σχηματίζεται σε χαλάκια στα οποία προστίθεται ένα συνδετικό υλικό. Μετά τη θεραπεία σε ένα φούρνο, το χαλάκι είναι τυλιγμένο. Διάφορα βάρη και πάχη δίνουν προϊόντα για βότσαλα, χτισμένες στέγες ή διακοσμητικά χαλάκια.

Υαλοβάμβακας

Η διαδικασία περιστροφικής ή περιστροφής χρησιμοποιείται για την παρασκευή γυαλιού. Σε αυτή τη διαδικασία, το τετηγμένο γυαλί από τον κλίβανο ρέει σε ένα κυλινδρικό δοχείο που έχει μικρές τρύπες. Καθώς το δοχείο περιστρέφεται γρήγορα, οριζόντια ρεύματα γυαλιού ρέει από τις τρύπες. Τα ρεύματα λιωμένου γυαλιού μετατρέπονται σε ίνες με μια καθοδική έκρηξη αέρα, ζεστού αερίου ή και τα δύο. Οι ίνες πέφτουν σε έναν μεταφορικό ιμάντα, όπου συνδέονται μεταξύ τους σε μια μάζα fleecy. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μόνωση, ή το μαλλί μπορεί να ψεκαστεί με ένα συνδετικό υλικό, συμπιεσμένο στο επιθυμητό πάχος και να θεραπευτεί σε φούρνο. Η θερμότητα ρυθμίζει το συνδετικό υλικό και το προκύπτον προϊόν μπορεί να είναι μια άκαμπτη ή ημι-άκαμπτη πλακέτα ή ένα ευέλικτο batt.

Προστατευτικές επικαλύψεις

Εκτός από τα συνδετικά, απαιτούνται άλλες επικαλύψεις για προϊόντα από υαλοβάμβακα. Τα λιπαντικά χρησιμοποιούνται για τη μείωση της τριβής των ινών και είτε ψεκάζονται απευθείας στην ίνα είτε προστίθενται στο συνδετικό υλικό. Μια αντι-στατική σύνθεση μερικές φορές ψεκάζεται στην επιφάνεια των χαλιών μόνωσης από υαλοβάμβακα κατά τη διάρκεια του βήματος ψύξης. Ο αέρας ψύξης που τραβήχτηκε μέσω του χαλιού αναγκάζει τον αντι-στατικό παράγοντα να διεισδύσει σε ολόκληρο το πάχος του χαλιού. Ο αντι-στατικός παράγοντας αποτελείται από δύο συστατικά-ένα υλικό που ελαχιστοποιεί τη δημιουργία στατικής ηλεκτρικής ενέργειας και ένα υλικό που χρησιμεύει ως αναστολέας διάβρωσης και σταθεροποιητής. Περισσότερα εξαρτήματα (λιπαντικά, συνδετικά ή παράγοντες σύζευξης). Οι παράγοντες σύζευξης χρησιμοποιούνται σε σκέλη που θα χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση των πλαστικών, για την ενίσχυση του δεσμού με το ενισχυμένο υλικό. Μερικές φορές απαιτείται τελική λειτουργία για την κατάργηση αυτών των επικαλύψεων ή για την προσθήκη άλλης επικάλυψης. Για τις πλαστικές ενισχύσεις, τα τζάκια μπορούν να αφαιρεθούν με θερμότητα ή χημικές ουσίες και εφαρμοζόμενο παράγοντα σύζευξης. Για διακοσμητικές εφαρμογές, τα υφάσματα πρέπει να υποβάλλονται σε θερμότητα για να αφαιρέσουν τα sizings και να ρυθμίσουν την ύφανση. Στη συνέχεια εφαρμόζονται επικαλύψεις βάσεων βαφής πριν από το θάνατο ή την εκτύπωση.

Σχηματίζοντας σε σχήματα

Τα προϊόντα από υαλοβάμβακα έρχονται σε μια μεγάλη ποικιλία σχημάτων, που κατασκευάζονται με διάφορες διαδικασίες. Για παράδειγμα, η μόνωση σωλήνων από υαλοβάμβακα τραυματίζεται σε μορφές τύπου ράβδου που ονομάζονται mandrels απευθείας από τις μονάδες σχηματισμού, πριν από τη σκλήρυνση. Η μορφή του καλουπιού, σε μήκη 3 ποδιών (91 cm) ή λιγότερο, στη συνέχεια θεραπεύονται σε φούρνο. Τα θεραπευμένα μήκη στη συνέχεια απομακρύνονται κατά μήκος και πριονισμένα σε συγκεκριμένες διαστάσεις. Οι θέσεις εφαρμόζονται εάν απαιτείται και το προϊόν είναι συσκευασμένο για αποστολή.

Ποιοτικός έλεγχος

Κατά τη διάρκεια της παραγωγής μόνωσης από υαλοβάμβακα, το υλικό υποβλήθηκε σε δειγματοληψία σε διάφορες θέσεις στη διαδικασία διατήρησης της ποιότητας. Αυτές οι τοποθεσίες περιλαμβάνουν: η μικτή παρτίδα που τροφοδοτείται με το ηλεκτρικό melter. Τυλενό γυαλί από τον δακτύλιο που τροφοδοτεί τον ινστιτούτο. γυάλινες ίνες που βγαίνουν από τη μηχανή ινών. και το τελικό θεραπευμένο προϊόν που αναδύεται από το τέλος της γραμμής παραγωγής. Τα δείγματα χύδην γυαλιού και ινών αναλύονται για χημική σύνθεση και η παρουσία ελαττωμάτων χρησιμοποιώντας εξελιγμένους χημικούς αναλυτές και μικροσκόπια. Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων του υλικού παρτίδας επιτυγχάνεται με τη διέλευση του υλικού μέσω ενός αριθμού από διάφορα μεγέθους κόσμημα. Το τελικό προϊόν μετράται για πάχος μετά τη συσκευασία σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Μια αλλαγή στο πάχος υποδεικνύει ότι η ποιότητα του γυαλιού είναι κάτω από το πρότυπο.

Οι κατασκευαστές μόνωσης από υαλοβάμβακα χρησιμοποιούν επίσης μια ποικιλία τυποποιημένων διαδικασιών δοκιμής για τη μέτρηση, την προσαρμογή και τη βελτιστοποίηση της ακουστικής αντίστασης του προϊόντος, της απορρόφησης ήχου και της απόδοσης φραγμού ήχου. Οι ακουστικές ιδιότητες μπορούν να ελεγχθούν ρυθμίζοντας τέτοιες μεταβλητές παραγωγής όπως διάμετρο ινών, πυκνότητα χύδην, πάχος και περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό. Μια παρόμοια προσέγγιση χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των θερμικών ιδιοτήτων.

Το μέλλον

Η βιομηχανία από υαλοβάμβακα αντιμετωπίζει μερικές σημαντικές προκλήσεις σε σχέση με την υπόλοιπη δεκαετία του 1990 και μετά. Ο αριθμός των παραγωγών μόνωσης από υαλοβάμβακα έχει αυξηθεί λόγω των αμερικανικών θυγατρικών των ξένων εταιρειών και των βελτιώσεων στην παραγωγικότητα από τους κατασκευαστές των ΗΠΑ. Αυτό έχει οδηγήσει σε υπερβολική ικανότητα, την οποία η τρέχουσα και ίσως μελλοντική αγορά δεν μπορεί να φιλοξενήσει.

Εκτός από την υπερβολική χωρητικότητα, θα ανταγωνίζονται άλλα υλικά μόνωσης. Το ροκ μαλλί έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω των πρόσφατων βελτιώσεων της διαδικασίας και του προϊόντος. Η μόνωση αφρού είναι μια άλλη εναλλακτική λύση για το υαλοβάμβακα σε οικιστικά τοιχώματα και εμπορικές στέγες. Ένα άλλο ανταγωνιστικό υλικό είναι η κυτταρίνη, η οποία χρησιμοποιείται στη μόνωση στη σοφίτα.

Λόγω της χαμηλής ζήτησης για μόνωση λόγω μιας μαλακής αγοράς κατοικιών, οι καταναλωτές απαιτούν χαμηλότερες τιμές. Αυτή η ζήτηση είναι επίσης αποτέλεσμα της συνεχιζόμενης τάσης στην ενοποίηση των λιανοπωλητών και των εργολάβων. Σε απάντηση, η βιομηχανία μόνωσης από υαλοβάμβακα θα πρέπει να συνεχίσει να μειώνει το κόστος σε δύο σημαντικούς τομείς: ενέργεια και περιβάλλον. Θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν πιο αποτελεσματικοί φούρνοι που δεν βασίζονται μόνο σε μία πηγή ενέργειας.

Με τους χώρους υγειονομικής ταφής να φθάνουν τη μέγιστη χωρητικότητα, οι κατασκευαστές από υαλοβάμβακα θα πρέπει να επιτύχουν σχεδόν μηδενική παραγωγή σε στερεά απόβλητα χωρίς να αυξάνουν το κόστος. Αυτό θα απαιτήσει τη βελτίωση των διαδικασιών παραγωγής για τη μείωση των αποβλήτων (και για τα υγρά και τα απόβλητα αερίου) και την επαναχρησιμοποίηση των αποβλήτων όπου είναι δυνατόν.

Τέτοια απόβλητα ενδέχεται να απαιτούν επανεπεξεργασία και αναδημιουργία πριν επαναχρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη. Αρκετοί κατασκευαστές αντιμετωπίζουν ήδη αυτά τα θέματα.