グラスファイバーとは、個々のガラス繊維から作られた製品のグループをさまざまな形に組み合わせたものです。ガラス繊維は、その形状に応じて2つの主要なグループに分割できます。糸や繊維で使用される連続繊維と、断熱とろ過のためのバット、毛布、またはボードとして使用される不連続（短い）繊維です。グラスファイバーは、羊毛や綿のように糸に形成され、布に織り込まれ、時にはカーテンに使用されます。グラスファイバーテキスタイルは、成形および積層プラスチックの補強材として一般的に使用されます。不連続な繊維から作られた厚くてふわふわした材料であるグラスファイバーウールは、熱断熱と音の吸収に使用されます。船と潜水艦の隔壁と船体によく見られます。自動車エンジンコンパートメントとボディパネルライナー。炉と空調ユニット。音響壁と天井パネル。アーキテクチャパーティション。グラスファイバーは、電気断熱テープ、テキスタイル、補強材として使用されるタイプE（電気）などの特定のアプリケーションに合わせて調整できます。熱断熱のために、優れた酸抵抗性を持ち、タイプTを持つタイプC（化学）。
ガラス繊維の商業的使用は比較的最近のものですが、職人はルネッサンス中にゴブレットや花瓶を飾るためのガラス鎖を作成しました。フランスの物理学者であるRene-Antoine Ferchault de Reaumurは、1713年に細かいガラス鎖で飾られたテキスタイルを生産し、1822年にイギリスの発明家が偉業を複製しました。シカゴでの1893年のコロンビア博覧会でガラスの織り込み。
ランダムな長さの不連続な繊維のふわふわした塊であるガラスウールは、世紀の変わり目にヨーロッパで初めて生産され、ロッドから水平に繊維を回転ドラムに描くプロセスを使用しました。数十年後、紡績プロセスが開発され、特許が取得されました。ガラス繊維絶縁物は、第一次世界大戦中にドイツで製造されました。1930年代に米国で進行したガラス繊維の工業生産を目的とした研究開発、2つの大手企業、オーウェンズ - アイリノイグラスカンパニーとコーニングガラスの指示の下で作品。これらの企業は、非常に細かいオリフィスを通して溶融ガラスを描くことにより、細かく柔軟な低コストのガラス繊維を開発しました。 1938年、これらの2つの企業は統合され、Owens Corning Fiberglas Corp.を形成しました。現在はOwens Corningとして知られており、年間30億ドルの会社になり、グラスファイバー市場のリーダーです。
原材料
グラスファイバー製品の基本的な原材料は、さまざまな天然鉱物と製造された化学物質です。主要な成分は、シリカ砂、石灰岩、ソーダ灰です。その他の成分には、細胞化されたアルミナ、ホウ砂、長石、ネフェリンシエナイト、マグネサイト、カオリンクレイなどが含まれます。シリカの砂は前のガラスとして使用され、ソーダ灰と石灰岩は主に融解温度を下げるのに役立ちます。他の成分は、化学耐性のためのホウ素などの特定の特性を改善するために使用されます。カレットとも呼ばれる廃棄物ガラスも原料として使用されます。原材料は、ガラスに溶ける前に、正確な量で慎重に計量し、徹底的に混合する（バッチと呼ばれる）必要があります。
製造
プロセス
溶融
バッチが準備されたら、溶けるために炉に供給されます。炉は、電気、化石燃料、または2つの組み合わせで加熱される場合があります。滑らかで安定したガラスの流れを維持するために、温度を正確に制御する必要があります。溶融ガラスは、繊維に形成されるために、他の種類のガラスよりも高い温度（約2500°F [1371°C]）に保持する必要があります。ガラスが溶融すると、炉の端にあるチャネル（フォアハート）を介して形成装置に伝達されます。
繊維に形成されます
繊維の種類に応じて、繊維を形成するためにいくつかの異なるプロセスが使用されます。繊維繊維は、炉から直接溶融ガラスから形成される場合があります。または、溶融ガラスは最初に直径約0.62インチ（1.6 cm）のガラス大理石を形成する機械に供給することができます。これらの大理石は、ガラスに不純物を視覚的に検査することができます。直接溶融物と大理石の両方の溶融プロセスの両方で、ガラスまたはガラスの大理石は、電動加熱されたブッシング（スピナーレットとも呼ばれます）を通して供給されます。ブッシングはプラチナまたは金属合金で作られており、200〜3,000の非常に細かいオリフィスです。溶融ガラスはオリフィスを通過し、細かいフィラメントとして出てきます。
連続フィラメントプロセス
連続繊維プロセスを通じて、長く連続繊維を生成できます。ガラスがブッシングの穴を流れると、複数のストランドが高速ウィンダーに巻き込まれます。ワインダーは、1分あたり約2マイル（3 km）で回転し、ブッシングからの流量よりもはるかに速いです。緊張はまだ溶けながらフィラメントを引き出し、ブッシングの開口部の直径の一部を形成します。化学バインダーが適用されるため、後の処理中に繊維が壊れないようにします。その後、フィラメントはチューブに巻き込まれます。今ではねじれて糸に押し込むことができます。
ステープルファイバープロセス
別の方法は、ステープルファイバープロセスです。溶融ガラスがブッシングを流れると、空気のジェットがフィラメントを急速に冷却します。乱流の空気のバーストは、フィラメントを8〜15インチ（20〜38 cm）の長さに分割します。これらのフィラメントは、潤滑剤のスプレーを介して回転ドラムに落ち、そこで薄いウェブを形成します。ウェブはドラムから引き出され、ゆるく組み立てられた繊維の連続鎖に引き込まれます。この鎖は、ウールと綿に使用されるのと同じプロセスによって糸に処理できます。
チョップされた繊維
糸に形成される代わりに、連続または長期の鎖を短い長さに刻むことができます。ストランドは、クリールと呼ばれるボビンのセットに取り付けられ、それを短い断片に切り刻む機械を通り抜けます。刻んだ繊維は、バインダーが追加されるマットに形成されます。オーブンで硬化した後、マットが巻き上げられます。さまざまな重量と厚さは、帯状疱疹、屋根付き、または装飾マットの製品を提供します。
グラスウール
ロータリーまたはスピナープロセスは、ガラスウールを作るために使用されます。このプロセスでは、炉からの溶融ガラスが小さな穴を持つ円筒容器に流れ込みます。容器が迅速に回転すると、ガラスの水平流が穴から流れ出します。溶融ガラスの流れは、空気、熱いガス、またはその両方の下向きの爆風によって繊維に変換されます。繊維はコンベアベルトに落ち、そこでフリーシュの塊で互いに互いに連動します。これは断熱に使用できます。または、ウールにバインダーをスプレーし、目的の厚さに圧縮し、オーブンで硬化させることができます。熱はバインダーを設定し、結果として得られる製品は、剛性または半剛性のボード、または柔軟なバットである可能性があります。
保護コーティング
バインダーに加えて、グラスファイバー製品には他のコーティングが必要です。潤滑剤は、繊維の摩耗を減らすために使用され、繊維に直接噴霧されるか、バインダーに加えられます。抗静止組成は、冷却ステップ中にグラスファイバー断熱マットの表面に散布されることもあります。マットを通って描いた冷却空気により、抗静止剤がマットの厚さ全体に浸透します。抗静止剤は2つの成分で構成されています。これは、静電気の生成を最小限に抑える材料であり、腐食阻害剤と安定剤として機能する材料です。サイジングは、形成操作に繊維繊維に適用されるコーティングであり、1つまたは1つまたは含まれる場合があります。より多くのコンポーネント（潤滑剤、バインダー、またはカップリング剤）。カップリング剤は、プラスチックの強化に使用され、強化された材料への結合を強化するために使用されるストランドで使用されます。これらのコーティングを除去するために、または別のコーティングを追加するために仕上げ操作が必要です。プラスチックの補強の場合、熱または化学物質、および適用される結合剤でサイジングを除去することができます。装飾的な用途の場合、布地を熱処理してサイジングを除去し、織りを設定する必要があります。その後、染料のベースコーティングは、死ぬか印刷する前に塗布されます。
形に形成されます
グラスファイバー製品には、いくつかのプロセスを使用して作られたさまざまな形状があります。たとえば、グラスファイバーパイプの断熱材は、硬化する前に、形成ユニットから直接マンドレルと呼ばれるロッドのような形に巻き込まれます。 3フィート（91 cm）以下の長さのカビの形は、オーブンで硬化します。硬化された長さは縦方向に脱型になり、指定された寸法に鋸で覆われます。必要に応じて表面が適用され、製品は出荷のためにパッケージ化されます。
品質管理
グラスファイバー断熱材の生産中、品質を維持するために、材料はプロセスの多くの場所でサンプリングされます。これらの場所には次のものが含まれます。電動メルターに供給される混合バッチ。ファイバライザーを養うブッシングからの溶融ガラス。ファイバーマシンから出てくるガラス繊維。そして、生産ラインの終わりから出現する最終的な硬化製品。バルクガラスと繊維のサンプルは、化学組成と洗練された化学分析装置と顕微鏡を使用した欠陥の存在について分析されます。バッチ材料の粒子サイズ分布は、多数の異なるサイズのふるいに材料を渡すことによって得られます。最終製品は、仕様に応じた包装後の厚さについて測定されます。厚さの変化は、ガラスの品質が標準を下回っていることを示しています。
グラスファイバー断熱メーカーは、さまざまな標準化されたテスト手順を使用して、製品の音響抵抗、音響吸収、および音響障壁の性能を測定、調整、最適化します。音響特性は、ファイバーの直径、バルク密度、厚さ、バインダーの含有量などの生産変数を調整することで制御できます。同様のアプローチを使用して、熱特性を制御します。
未来
グラスファイバー業界は、1990年代以降の残りの部分でいくつかの大きな課題に直面しています。グラスファイバー断熱材の生産者の数は、外国企業のアメリカの子会社と米国の製造業者による生産性の改善により増加しています。これにより、現在およびおそらく将来の市場が対応できない過剰容量が生じました。
過剰な容量に加えて、他の断熱材が競合します。ロックウールは、最近のプロセスと製品の改善のために広く使用されています。フォーム断熱材は、住宅壁や商業用屋根のグラスファイバーのもう1つの代替品です。別の競合する材料はセルロースで、屋根裏断熱材で使用されています。
ソフトな住宅市場による断熱材の需要が低いため、消費者は低価格を要求しています。この需要は、小売業者と請負業者の統合の継続的な傾向の結果でもあります。これに応じて、グラスファイバー断熱材業界は、エネルギーと環境という2つの主要な分野で引き続きコストを削減する必要があります。 1つのエネルギー源のみに依存しないより効率的な炉を使用する必要があります。
埋め立て地が最大容量に達すると、グラスファイバーメーカーは、コストを増やすことなく、固形廃棄物でほぼゼロの出力を達成する必要があります。これには、廃棄物やガス廃棄物も削減し、可能な限り廃棄物を再利用するために製造プロセスを改善する必要があります。
このような廃棄物は、原材料として再利用する前に再処理とリメルティングを必要とする場合があります。いくつかのメーカーはすでにこれらの問題に取り組んでいます。
投稿時間：2021年6月