Hogyan készül az üvegszál?

Az üvegszál az egyes üvegszálakból készült termékcsoportra utal, különféle formákba kombinálva. Az üvegszálakat két fő csoportra lehet osztani geometriájuk szerint: a fonalakban és a textilekben használt folyamatos szálak, valamint a Batts, takarók vagy táblák, a szigeteléshez és a szűréshez használt szakaszos (rövid) rostok. Az üvegszálas fonalakká alakítható, mint a gyapjú vagy a pamut, és szövött szövetbe, amelyet néha drapériákhoz használnak. Az üvegszálas textileket általában megerősítő anyagként használják az öntött és laminált műanyagokhoz. Az üvegszálas gyapjút, a folytonos szálakból készült vastag, bolyhos anyagot a termikus szigeteléshez és a hangelnyeléshez használják. Általában a hajó- és tengeralattjáró válaszfalakban és hajótestekben található; autómotorrekeszek és karosszéria panelek; kemencékben és légkondicionáló egységekben; akusztikus fal- és mennyezeti panelek; és építészeti partíciók. Az üvegszálakat olyan speciális alkalmazásokhoz lehet szabni, mint például az E -típus (elektromos), amelyeket elektromos szigetelőszalagként, textilként és megerősítésként használnak; C típusú (kémiai), amelynek kiváló savállósága és T típusú, a termikus szigeteléshez.

Noha az üvegszál kereskedelmi használata viszonylag nemrégiben, a kézművesek üvegszálakat hoztak létre a reneszánsz során a serlegek és vázák díszítésére. Egy francia fizikus, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, 1713-ban finom üvegszálakkal díszített textiltermékeket készített, és a brit feltalálók 1822-ben megismételték a feat. A chicagói 1893 -as kolumbiai kiállításon üvegszövésű ruhát.

Az üveggyapotot, a végtelen szál bolyhos tömegét véletlenszerű hosszúságban, először Európában gyártották a századfordulón, egy olyan eljárással, amely magában foglalta a szálak rudakról a vízszintesen a forgó dobba történő rajzolását. Több évtizeddel később kifejlesztettek egy fonási folyamatot és szabadalmaztattak. Üvegszál-szigetelő anyagot Németországban gyártottak az I. világháború alatt. Az 1930-as években az Egyesült Államokban az Egyesült Államokban az üvegszálak ipari termelésének kutatása és fejlesztése, két nagyvállalat, az Owens-Illinois Glass Company és a Corning Glass irányítása alatt. Művek. Ezeknek a vállalatoknak egy finom, hajlékony, olcsó üvegszál fejlesztett ki, az olvadt üveg nagyon finom nyílásain keresztül. 1938-ban ez a két vállalat egyesült, hogy Owens-Corning Fiberglas Corp.-t képezhessen, amelyet most egyszerűen Owens-Corning néven ismertek, 3 milliárd dolláros társasággá vált, és vezető szerepet játszik az üvegszálas piacon.

Nyersanyagok

Az üvegszálas termékek alapanyagok alapanyagok különféle természetes ásványi anyagok és gyártott vegyi anyagok. A fő összetevők a szilícium -dioxid -homok, a mészkő és a szóda hamu. Egyéb összetevők lehetnek többek között a kalcinált alumínium -oxid, a borax, a földpát, a nepheline szinit, a magnezit és a kaolin agyag. A szilícium -dioxid -homokot az előző üvegként használják, és a szódahamu és a mészkő elsősorban az olvadási hőmérséklet csökkentését segíti. Más összetevőket használnak bizonyos tulajdonságok, például a kémiai ellenállás boorax javítására. A hulladéküveget, más néven Cullet -nek is, alapanyagként használják. A nyersanyagokat gondosan meg kell mérlegelni, és alaposan össze kell keverni (tételnek nevezett), mielőtt üvegbe olvadnak.

A gyártás
Folyamat

Olvasztó

A tétel elkészítése után az olvadáshoz egy kemencébe táplálják. A kemencét villamos energia, fosszilis tüzelőanyag vagy a kettő kombinációjával lehet melegíteni. A hőmérsékletet pontosan szabályozni kell a sima, állandó üvegáramlás fenntartása érdekében. Az olvadt üveget magasabb hőmérsékleten (kb. 2500 ° F [1371 ° C]) kell tartani, mint más típusú üvegtípusok, hogy rostba alakuljanak. Amint az üveg megolvad, azt a kemence végén található csatornán (Fromehearth) áthelyezik az űrlapos berendezésbe.

Szálakká alakítás

Számos különféle folyamatot használnak a szálak kialakításához, a rost típusától függően. A textilszálakat az olvadt üvegből közvetlenül a kemencéből lehet képezni, vagy az olvadt üveg először egy olyan géphez etethető, amely átmérője körülbelül 0,62 hüvelyk (1,6 cm) üveggömböket képez. Ezek a gömbök lehetővé teszik, hogy az üveg vizuális ellenőrzés legyen a szennyeződések szempontjából. Mind a közvetlen olvadék, mind a márványolvadék -eljárás során az üveg- vagy üveggömböket elektromosan fűtött perselyek (más néven spinneret) táplálják. A persely platinából vagy fémötvözetből készül, bárhol 200-3000 nagyon finom nyílást tartalmaz. Az olvadt üveg áthalad a nyílásokon, és finom szálakként jelenik meg.

Folyamatos hüvelyes folyamat

Hosszú, folyamatos rost előállítható a folyamatos filament folyamat révén. Miután az üveg átfolyik a persely lyukain, több szálra kerül egy nagysebességű hevederre. A Winder körülbelül 2 mérföldre (3 km) forog, sokkal gyorsabb, mint a perselyek áramlásának sebessége. A feszültség kihúzza a szálakat, miközben még mindig olvadt, és szálakat képez a persely nyílásainak átmérőjének egy részén. Kémiai kötőanyagot alkalmaznak, amely segít megakadályozni, hogy a rost a későbbi feldolgozás során megszakadjon. Az izzószálát ezután csövekre tekerjük. Most már csavart és fonalakba lehet eljutni.

Vágószálas folyamat

Alternatív módszer a Staplefiber folyamat. Ahogy az olvadt üveg a perselyen átfolyik, a levegő fúvókák gyorsan lehűtik a szálakat. A turbulens levegőszünetek a szálakat 20-38 cm-re 8-15 hüvelykre is megszakítják. Ezek a szálak egy kenőanyag spray -jén esnek át egy forgó dobra, ahol vékony háló. Az internetet a dobból húzzák, és a lazán összeszerelt szálak folyamatos szálába húzzák. Ezt a szálat fonalakba lehet feldolgozni a gyapjú és a pamuthoz használt eljárásokkal.

Apróra vágott rost

Ahelyett, hogy fonalakba alakulnának, a folyamatos vagy hosszú színű szál rövid hosszúságra vágható. A szálat egy bobbin sorra van felszerelve, amelyet Creelnek hívnak, és egy gépen áthúzzák, amely rövid darabokra vágja. Az apróra vágott rost szőnyegekké alakul, amelyekhez egy kötőanyagot adnak hozzá. A sütőben történő kikeményedés után a szőnyeget feltekerjük. Különböző súlyok és vastagságok adnak termékeket övsömör, beépített tetőfedő vagy dekoratív szőnyegek számára.

Üveggyapot

A forgó vagy fonógép folyamatot az üveggyapot előállításához használják. Ebben a folyamatban a kemencéből származó olvadt üveg egy kis lyukú hengeres tartályba áramlik. Ahogy a tartály gyorsan forog, a vízszintes üvegáramok kiszivárognak a lyukakból. Az olvadt üvegáramokat szálakká alakítják le egy lefelé mutató levegő, forró gáz vagy mindkettő robbantásával. A szálak egy szállítószalagra esnek, ahol egymáshoz kapcsolódnak egy gyapjú tömegben. Ez felhasználható szigeteléshez, vagy a gyapjú permetezhető kötőanyaggal, a kívánt vastagságba tömörítve és sütőben gyógyítható. A hő beállítja a kötőanyagot, és a kapott termék lehet merev vagy félig merev tábla, vagy rugalmas csata.

Védő bevonatok

A kötőanyagok mellett más bevonatokra is szükség van az üvegszálas termékekhez. A kenőanyagokat a rost kopásának csökkentésére használják, és vagy közvetlenül a rostra permetezik, vagy a kötőanyagba adják. Az anti-statikus összetételt néha az üvegszálas szigetelő szőnyegek felületére permetezik a hűtési lépés során. A szőnyegen áthúzott hűtő levegő az anti-statikus szer áthatol a szőnyeg teljes vastagságába. Az anti-statikus szer két összetevőből áll-egy olyan anyagból, amely minimalizálja a statikus elektromosság előállítását, és egy olyan anyagból, amely korróziós inhibitorként és stabilizátorként szolgál. Az méretezés a textilszálakra alkalmazott bevonatok, és tartalmazhat egy vagy tartalmazhat egyet vagy tartalmazhat További alkatrészek (kenőanyagok, kötőanyagok vagy kapcsolószerek). A kapcsolószereket olyan szálakon használják, amelyeket a műanyagok megerősítésére és a megerősített anyaghoz fűződő kötés megerősítésére használnak. Ezeknek a bevonatoknak a eltávolításához vagy egy másik bevonat hozzáadásához befejező művelet szükséges. A műanyag megerősítésekhez a szigeteket hővel vagy vegyi anyagokkal és kapcsolószerrel lehet eltávolítani. A dekoratív alkalmazásokhoz a szöveteket hőt kell kezelni a szizációk eltávolítása és a szövés beállítása érdekében. A festék vagy nyomtatás előtt a festék alap bevonatait alkalmazzák.

Formákká alakul

Az üvegszálas termékek sokféle formájúak, több folyamat felhasználásával készülnek. Például az üvegszálas csőszigetelést rúdszerű formákra tekerik, melyeket közvetlenül a formáló egységekből, a kikeményedés előtt, a Mandrelsnek neveznek. A penész formái, amelyek 3 láb (91 cm) hossza, ezután sütőben gyógyítják meg. A kikeményített hosszúságot ezután hosszirányban megsemmisítjük, és a fűrészelést meghatározott dimenziókba. A felületeket szükség esetén alkalmazzák, és a terméket szállításra csomagolják.

Minőség -ellenőrzés

Az üvegszálas szigetelés előállítása során az anyagot a minőség fenntartása érdekében a folyamat számos helyén veszik be. Ezek a helyek között szerepel: a vegyes tétel, amelyet az elektromos olvasztáshoz táplálnak; Az olvadt üveg a perselyből, amely táplálja a rostot; Üvegszál, amely kijön a rostizálógépből; és a végső pácolt termék, amely a gyártósor végétől származik. Az ömlesztett üveg- és rostmintákat a kémiai összetételre és a hibák jelenlétére elemezzük, kifinomult kémiai elemzőkkel és mikroszkópokkal. A kötegelt anyag részecskeméretének eloszlását úgy kapjuk meg, hogy az anyagot számos különféle méretű szitán átadjuk. A végterméket a vastagság szempontjából a csomagolás után mérik a specifikációk szerint. A vastagság változása azt jelzi, hogy az üvegminőség a szabvány alatt van.

Az üvegszálas szigetelő gyártók különféle szabványosított tesztelési eljárásokat is alkalmaznak a termék akusztikus ellenállásának, a hangelnyelésnek és a hangos gát teljesítményének mérésére, beállítására és optimalizálására. Az akusztikus tulajdonságok szabályozhatók olyan termelési változók beállításával, mint a szál átmérője, a tömegsűrűség, a vastagság és a kötőanyag -tartalom. Hasonló megközelítést alkalmaznak a termikus tulajdonságok szabályozására.

A jövő

Az üvegszálasipar az 1990 -es évek többi részében és azon túl néhány fő kihívással néz szembe. Az üvegszálas szigetelés termelőinek száma nőtt a külföldi társaságok amerikai leányvállalatainak és az amerikai gyártók termelékenységének javulása miatt. Ez felesleges kapacitást eredményezett, amelyet a jelenlegi és talán a jövőbeli piac nem tud befogadni.

A túlzott kapacitás mellett más szigetelő anyagok is versenyeznek. A szikla gyapjút széles körben használják a legutóbbi folyamat és a termékjavítások miatt. A habszigetelés egy másik alternatíva az üvegszálas falakban és a kereskedelmi tetőkben. Egy másik versengő anyag a cellulóz, amelyet a tetőtér szigetelésében használnak.

Mivel a lágy lakáspiac miatt alacsony a szigetelés iránti kereslet, a fogyasztók alacsonyabb árakat igényelnek. Ez a kereslet a kiskereskedők és a vállalkozók konszolidációjának folyamatos tendenciájának is eredménye. Erre válaszul az üvegszálas szigetelő iparnak két fő területen továbbra is csökkentenie kell a költségeket: az energia és a környezet. Hatékonyabb kemencéket kell használni, amelyek nem támaszkodnak csak egy energiaforrásra.

Mivel a hulladéklerakók elérik a maximális kapacitást, az üvegszálas gyártóknak növekvő költségek nélkül csaknem nulla termelést kell elérniük a szilárd hulladéknál. Ehhez a hulladék csökkentése érdekében (a folyadék- és gázhulladék esetében is) javítása és a hulladék újrafelhasználása szükséges.

Az ilyen hulladéknak az alapanyagként való újrafelhasználás előtt újrafeldolgozást és újratelepítést igényelhet. Számos gyártó már foglalkozik ezekkel a kérdésekkel.