Klaaskiust viitab toodete rühmale, mis on valmistatud üksikutest klaaskiududest, mis on ühendatud mitmesugusteks vormideks. Klaasikiud võib vastavalt nende geomeetriale jagada kahte peamist rühma: lõngades ja tekstiilides kasutatavaid pidevaid kiude ning katkendlikke (lühikesi) kiudusid, mida kasutatakse battide, tekkide või isolatsiooni ja filtreerimise laudadena. Klaaskiust saab lõnga moodustada sarnaselt villale või puuvillale ja kootud kangasse, mida mõnikord kasutatakse draperide jaoks. Klaaskiust tekstiile kasutatakse tavaliselt vormitud ja lamineeritud plasti tugevdusmaterjalina. Termilise isolatsiooniks ja heli imendumiseks kasutatakse klaaskiust villa, paksu, kohevat materjali, mis on valmistatud katkendlikest kiududest. Seda leidub tavaliselt laeva- ja allveelaevade vaheseinas ja keredes; automootori sektsioonid ja kerepaneeli vooderdised; ahjudes ja kliimaseadmetes; akustilised seina- ja laepaneelid; ja arhitektuurilised vaheseinad. Klaaskiust saab kohandada konkreetsete rakenduste jaoks, näiteks E Tüüp (elektriline), mida kasutatakse elektri isolatsioonilintina, tekstiilide ja tugevdamisena; Tüüp C (kemikaal), millel on soojusisolatsiooni jaoks parem happeresistentsus ja T -tüüp.
Ehkki klaaskiudude äriline kasutamine on suhteliselt hiljutine, lõid käsitöölised klaasist ahelad renessansi ajal pokaalide ja vaaside kaunistamiseks. Prantsuse füüsik, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, tootis 1713. aastal peenete klaasist ahelatega kaunistatud tekstiile ja Briti leiutajad dubleerisid feat 1822. aastal. Briti siidi kuduja valmistas 1842. aastal klaasist kanga ja veel ühe leiutaja Edward Libbey, näitas a. Chicagos 1893. aasta Columbia ekspositsioonil klaasist kleit.
Klaasvill, mis on juhusliku pikkusega katkendlik kiudaine mass, toodeti Euroopas esmakordselt sajandivahetusel, kasutades protsessi, mis hõlmas kiudude joonistamist varrastest horisontaalselt pöörleva trumli juurde. Mitu aastakümmet hiljem töötati välja ketramisprotsess ja patenteeriti. Klaasikiudude isoleermaterjali toodeti Saksamaal I maailmasõja ajal. Uurimis- ja arendus, mille eesmärk oli 1930ndatel Ameerika Ühendriikides edenenud klaaskiudude tööstuslik tootmine kahe suurema ettevõtte, Owens-Illinoisi klaasi ja Corning Glassi juhtimisel Töötab. Need ettevõtted töötasid välja peene, painduva odava klaaskiud, joonistades sulaklaasi läbi väga peenete avade. 1938. aastal ühinesid need kaks ettevõtet Owens-Corningi Fiberglass Corp.-i moodustamiseks. Nüüd tuntud kui Owens-Corning, on sellest saanud 3 miljardi dollari suurune ettevõte ja on klaaskiuru turu juht.
Tooraine
Klaaskiuditoodete põhiline tooraine on mitmesugused looduslikud mineraalid ja valmistatud kemikaalid. Peamised koostisosad on ränidioksiidi liiv, lubjakivi ja sooda tuhk. Muud koostisosad võivad kuuluda muu hulgas kaltsineeritud alumiiniumoksiidi, booraks, päevakivi, nefeline syeniit, magnesiit ja Kaolini savi. Klaasi endisena kasutatakse ränidioksiidi liiva ning soodatuhk ja lubjakivi aitavad peamiselt sulamistemperatuuri alandada. Teatavate omaduste, näiteks keemilise vastupidavuse jaoks booraksi parandamiseks kasutatakse muid koostisosi. Toorainena kasutatakse ka jäätmeklaasi, mida nimetatakse ka Culletiks. Enne klaasi sulamist tuleb tooraine hoolikalt kaaluda täpsetes kogustes ja segada põhjalikult (mida nimetatakse partiideks).
Tootmine
Protsess
Sulamine
Kui partii on ette valmistatud, suunatakse see sulamiseks ahju. Ahju võib soojendada elektri, fossiilkütuse või nende kahe kombinatsiooni abil. Temperatuuri tuleb täpselt kontrollida, et säilitada sujuv ja ühtlane klaasivoolu. Sulatatud klaasi tuleb kiudaineks moodustamiseks hoida kõrgemal temperatuuril (umbes 2500 ° F [1371 ° C]) kui muud tüüpi klaasi. Kui klaas muutub sulaks, kantakse see ahju lõpus asuva kanali kaudu (eespool) kaudu moodustumisseadmesse.
Moodustumine kiududeks
Kiudude moodustamiseks kasutatakse mitmeid erinevaid protsesse, sõltuvalt kiudaine tüübist. Tekstiilikiud võib sulaklaasist moodustada otse ahjust või sulaklaasi võib kõigepealt toita masinasse, mis moodustab läbimõõduga umbes 0,62 tolli (1,6 cm) klaasist marmorid. Need marmorid võimaldavad klaasi visuaalselt kontrollida lisandite osas. Nii otseses kui ka marmorist sulamisprotsessis juhitakse klaasist või klaasist marmorit läbi elektriliselt kuumutatud puksid (nimetatakse ka spinneretideks). Puks on valmistatud plaatina või metallisulamist, kusjuures 200–3000 väga peeneid avasid. Sulaklaas läbib avasid ja tuleb välja peenete hõõgniitidena.
Pidev kiudude protsess
Pikka pidevat kiudainet saab toota pideva kiudude kaudu. Pärast seda, kui klaasi voolab läbi puksis olevate aukude, on mitu ahelat kiirele keerlemisele järele jõudnud. Winder pöörleb umbes 2 miili (3 km) minutis, mis on palju kiirem kui pukside voolukiirus. Pinge tõmbab hõõgniidid, mis on endiselt sulanud, moodustades ahelad murdosa puksis olevate avade läbimõõduga. Rakendatakse keemiline sideaine, mis aitab kiudaine hilisema töötlemise ajal puruneda. Seejärel haavatakse hõõgniit torudele. Nüüd saab seda keerduda ja lõnga sisse tõmmata.
Põhikraadiprotsess
Alternatiivne meetod on staplefiberi protsess. Kui sulaklaas voolab läbi pukside, jahutavad õhujoad hõõgniidid kiiresti. Turbulentsed õhupursked jagunevad ka hõõgniidid pikkuseks 8-15 tolli (20-38 cm). Need hõõgniidid kukuvad määrdeaine pihusti läbi pöörleva trumli, kus need moodustavad õhukese veebi. Veeb tõmmatakse trumlist ja tõmmatakse lõdvalt kokku pandud kiudude pidevasse ahelasse. Seda ahelat saab lõngaks töödelda samade ja puuvilla jaoks kasutatavate protsesside abil.
Hakitud kiu
Lõngaks moodustamise asemel võib pideva või pika staabi ahela lühikeseks pikkuseks hakida. Sald on paigaldatud bobbinsi komplektile, mida nimetatakse kreeliks, ja tõmmatakse läbi masina, mis tükeldab selle lühikesteks tükkideks. Hakitud kiud moodustatakse mattideks, millele lisatakse sideaine. Pärast ahjus kõvendamist veeretatakse matt üles. Erinevad kaalud ja paksused annavad tooteid katusesindlite, sisseehitatud katuse- või dekoratiivsete mattide jaoks.
Klaasist vill
Pöörd- või ketrusprotsessi kasutatakse klaasvilla valmistamiseks. Selle protsessi käigus voolab ahjust sulatatud klaas silindriliseks anumaks, millel on väikesed augud. Kuna konteiner keerleb kiiresti, voolavad aukudest välja klaasist horisontaalsed voolud. Sulatatud klaasist ojad muundatakse kiududeks õhu allapoole, kuuma gaasi või mõlemaga. Kiud kukuvad konveierilindile, kus nad põimivad üksteisega fliisimassiga. Seda saab kasutada isolatsiooniks või villa saab pihustada sideainega, suruda soovitud paksusesse ja ravida ahjus. Kuumus seab sideaine ja saadud toode võib olla jäik või poolvalgust või painduv lahing.
Kaitsekatted
Lisaks sideainetele on klaaskiust toodete jaoks vaja ka muid katteid. Määrdeaineid kasutatakse kiudainete hõõrdumise vähendamiseks ja kas kiudainele pihustatakse või lisatakse sideainesse. Jahutusastme ajal pihustatakse mõnikord ka staatiline kompositsioon klaaskiust isolatsioonimattide pinnale. Mati kaudu tõmmatud jahutusõhk põhjustab antistaatilise aine kogu mati paksuse tungimise. Anti-staatiline aine koosneb kahest koostisosast-materjalist, mis minimeerib staatilise elektri tootmist, ja materjalist, mis toimib korrosiooni inhibiitorina ja stabilisaatorina. Suurus on mis tahes kate, mis rakendatakse tekstiilkiududele moodustamisel ja see võib sisaldada ühte või ühte Rohkem komponente (määrdeained, sideained või haakeagendid). Sidumisvahendeid kasutatakse plastide tugevdamiseks, tugevdatud materjali tugevdamiseks kasutatavatel ahelatel. Mõnikord on vaja nende kattete eemaldamiseks või uue katte lisamiseks vajalikku viimistlustoimingut. Plastiku tugevduste korral võib maad eemaldada kuumuse või kemikaalide ja rakendatava haakeagendiga. Dekoratiivsete rakenduste jaoks tuleb kangaid kuumtöötleda, et eemaldada ulatus ja kudumise seadistamine. Seejärel kantakse värvaine aluskatted enne suremist või printimist.
Kujuks kujuks
Klaaskiuditooted on väga erineva kujuga, mis on valmistatud mitme protsessi abil. Näiteks enne kõvenemist haavatakse klaaskiust toru isolatsioon vardataolistele vormidele, mida nimetatakse otse moodustamisseadmetest. Seejärel kõvendatakse hallitus, pikkusega 3 jalga (91 cm) või vähem, ahjus. Seejärel lastakse kõvendatud pikkused pikuti ja saetakse kindlaksmääratud mõõtmeteks. Vajadusel rakendatakse nüansse ja toode on saatmiseks pakendatud.
Kvaliteedikontroll
Klaaskiust isolatsiooni tootmisel võetakse materjali kvaliteedi säilitamiseks mitmetes kohtades. Nende asukohtade hulka kuulub: segatud partii, mida toidetakse elektrilise sulamisse; Fiiberisaatori toidetava puksist pärit sulaklaas; Klaaskiust tuleb kiustikesest välja; ja lõplik ravitud toode, mis väljub tootmisliini lõpust. Bulk -klaas- ja kiudaineproove analüüsitakse keemilise koostise ja vigade olemasolu jaoks, kasutades keerukaid keemilisi analüsaatoreid ja mikroskoope. Osakeste suuruse jaotus partimaterjali saadakse materjali kaudu läbi mitme erineva suurusega sõelu. Lõpptoode mõõdetakse paksuseks pärast pakendamist vastavalt spetsifikatsioonidele. Paksuse muutus näitab, et klaasi kvaliteet on madalam.
Klaaskiust isolatsioonitootjad kasutavad toote akustilise takistuse, heli neeldumise ja helibarjääri jõudluse mõõtmiseks, reguleerimiseks ja optimeerimiseks ka mitmesuguseid standardiseeritud katseprotseduure. Akustilisi omadusi saab kontrollida, kohandades selliseid tootmismuutujaid nagu kiu läbimõõt, puistetihedus, paksus ja sideaine sisaldus. Sarnast lähenemisviisi kasutatakse termiliste omaduste kontrollimiseks.
Tulevik
Klaaskiuditööstus seisab silmitsi mõne suurema väljakutsega ülejäänud 1990ndatel ja pärast seda. Klaaskiust isolatsiooni tootjate arv on suurenenud tänu Ameerika välisettevõtete tütarettevõtetele ja USA tootjate tootlikkuse paranemisele. Selle tulemuseks on ülemäärane võimsus, mida praegune ja võib -olla tulevane turg ei suuda mahutada.
Lisaks liigsele mahutavusele konkureerivad ka muud isolatsioonimaterjalid. Kivivilla on hiljutise protsessi ja toodete parandamise tõttu laialdaselt kasutatud. Vahu isolatsioon on veel üks alternatiiv klaaskiust elamuseinte ja kaubanduslike katuste jaoks. Teine konkureeriv materjal on tselluloos, mida kasutatakse pööningu isolatsioonis.
Pehme eluasemeturu tõttu madala nõudluse tõttu nõuavad tarbijad madalamaid hindu. See nõudlus on ka jaemüüjate ja töövõtjate konsolideerimise jätkuva suundumuse tulemus. Vastuseks peab klaaskiust isolatsioonitööstus jätkama kulude vähendamist kahes peamises valdkonnas: energia ja keskkond. Kasutatakse tõhusamaid ahjusid, mis ei tugine ainult ühele energiaallikale.
Kuna prügilad saavutavad maksimaalse mahutavuse, peavad klaaskiust tootjad saavutama tahkete jäätmete korral peaaegu null väljundi ilma kulusid suurendamata. See nõuab tootmisprotsesside parandamist jäätmete (ka vedelate ja gaasijäätmete jaoks) vähendamiseks ja jäätmete taaskasutamiseks.
Sellised jäätmed võivad enne tooraine taaskasutamist vajada ümbertöötlemist ja ümbertöötlemist. Mitmed tootjad tegelevad nende probleemidega juba.
Postiaeg: 11. juuni 20121