Wéi Glasfaser gëtt gemaach?

Glasfaser bezitt sech op eng Grupp vu Produkter aus eenzelne Glasfaser kombinéiert a verschidde Formen. Glasfaser kënnen an zwou grouss Gruppen opgedeelt ginn no hirer Geometrie: kontinuéierlech Faseren, déi a Garnen an Textilien benotzt ginn, an déi diskontinuéierlech (kuerz) Faseren, déi als Fliedermais, Decken oder Brieder fir Isolatioun a Filtratioun benotzt ginn. Fiberglass kann zu Garn geformt ginn wéi Woll oder Koteng, an a Stoff gewéckelt ginn, deen heiansdo fir Draperien benotzt gëtt. Fiberglass Textilien ginn allgemeng als Verstäerkungsmaterial fir geformt a kaschéierte Plastik benotzt. Fiberglass Woll, en déckt, flauschegt Material aus diskontinuéierleche Faseren, gëtt fir thermesch Isolatioun a Schallabsorptioun benotzt. Et ass allgemeng an Schëffer an U-Boot Schotten an Hull fonnt; Autosmotorraum a Kierperpanellinnen; an Uewen an Klimaanlag Unitéiten; akustesch Mauer a Plafongsverkleedung Brieder; an architektonesch Partituren. Fiberglass kann fir spezifesch Uwendungen ugepasst ginn wéi Typ E (elektresch), benotzt als elektresch Isolatiounsband, Textilien a Verstäerkung; Typ C (chemesch), déi héich Säurebeständegkeet huet, an Typ T, fir thermesch Isolatioun.

Och wann kommerziell Notzung vu Glasfaser relativ rezent ass, hunn Handwierker Glasstrécke fir d'Dekoratioun vu Becher a Vasen während der Renaissance erstallt. E franséische Physiker, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, huet 1713 Textilien produzéiert, déi mat feine Glasstrécke dekoréiert waren, an déi britesch Erfinder hunn d'Feat 1822 duplizéiert. Kleed aus Glas gewéckelt op der 1893 Columbian Exposition zu Chicago.

Glaswoll, eng flauscheg Mass vun diskontinuéierlechen Faser an zoufälleger Längt, gouf fir d'éischt an Europa am Ufank vum Joerhonnert produzéiert, mat engem Prozess deen d'Faseren aus Staangen horizontal op eng revolverend Trommel gezunn huet. E puer Joerzéngte méi spéit gouf e Spinnprozess entwéckelt a patentéiert. Glasfaserisolatiounsmaterial gouf an Däitschland während dem Éischte Weltkrich hiergestallt. Fuerschung an Entwécklung, déi op d'industriell Produktioun vu Glasfaser zielt, sinn an den 1930er Joren an den USA weidergaangen, ënner der Leedung vun zwou grousse Firmen, der Owens-Illinois Glass Company a Corning Glass Wierker. Dës Firmen hunn eng fein, flexibel, bëlleg Glasfaser entwéckelt andeems geschmoltenem Glas duerch ganz fein Oueren gezunn ass. Am Joer 1938 hunn dës zwou Firmen fusionéiert fir Owens-Corning Fiberglass Corp ze bilden. Elo einfach bekannt als Owens-Corning, ass et eng Firma vun 3 Milliarden Dollar pro Joer ginn an ass e Leader am Glasfasermaart.

Matière première

D'Basis Rohmaterialien fir Glasfaserprodukter sinn eng Vielfalt vun natierleche Mineralstoffer a fabrizéierte Chemikalien. D'Haaptrei Zutate sinn Silica Sand, Kalkstein, a Soda Äsche. Aner Zutate kënnen ënner anerem calcinéiert Aluminiumoxid, Borax, Feldspat, Nepheline Syenit, Magnesit a Kaolin Lehm enthalen. Silica Sand gëtt als Glasformer benotzt, an Soda Asche a Kalksteen hëllefen haaptsächlech d'Schmelztemperatur ze senken. Aner Zutate gi benotzt fir bestëmmten Eegeschaften ze verbesseren, wéi Borax fir chemesch Resistenz. Offallglas, och cullet genannt, gëtt och als Rohmaterial benotzt. D'Rohmaterial musse virsiichteg a genaue Quantitéite gewien ginn a grëndlech matenee gemëscht ginn (genannt Batching) ier se an d'Glas geschmolt ginn.

D'Fabrikatioun
Prozess

Schmelzen

Wann d'Batch virbereet ass, gëtt se an en Ofen fir Schmelzen gefüttert. Den Uewen kann duerch Elektrizitéit, fossille Brennstoff oder eng Kombinatioun vun deenen zwee erhëtzt ginn. D'Temperatur muss präzis kontrolléiert ginn fir e glaten, stännege Floss vu Glas ze halen. D'geschmollte Glas muss bei enger méi héijer Temperatur (ongeféier 2500 ° F [1371 ° C]) gehale ginn wéi aner Zorte vu Glas fir zu Glasfaser ze bilden. Wann d'Glas geschmollt gëtt, gëtt et iwwer e Kanal (Virhär) an d'Formatiounsausrüstung transferéiert, déi um Enn vum Uewen läit.

Formen zu Faseren

Verschidde verschidde Prozesser gi benotzt fir Faseren ze bilden, ofhängeg vun der Aart vu Faser. Textilfaser kënnen aus geschmoltenem Glas direkt aus dem Uewen geformt ginn, oder dat geschmollte Glas kann als éischt an eng Maschinn gefüttert ginn, déi Glasmarmer vun ongeféier 0,62 Zoll (1,6 cm) Duerchmiesser bilden. Dës Marmer erlaben d'Glas visuell fir Gëftstoffer z'iwwerpréiwen. Am direkte Schmelz- a Marmor-Schmelzprozess ginn d'Glas oder d'Glasmarmer duerch elektresch erhëtzte Bëscher gefüttert (och Spinnerets genannt). De Busch ass aus Platin oder Metalllegierung, mat iwwerall vun 200 bis 3.000 ganz feine Oueren. Dat geschmollte Glas geet duerch d'Offnunge a kënnt als feine Filamenter eraus.

Kontinuéierlech Filament Prozess

Eng laang, kontinuéierlech Faser kann duerch de kontinuéierleche Filamentprozess produzéiert ginn. Nodeems d'Glas duerch d'Lächer am Busch fléisst, gi verschidde Strécke op engem High-Speed-Winder gefaangen. De Winder dréit mat ongeféier 2 Meilen (3 km) pro Minutt, vill méi séier wéi de Flowrate vun de Bëscher. D'Spannung zitt d'Filamenter eraus wärend se nach ëmmer geschmollt sinn, a bilden Strécke e Fraktioun vum Duerchmiesser vun den Ëffnungen am Busch. E chemesche Bindemittel gëtt applizéiert, wat hëlleft datt d'Faser net briechen wärend der spéider Veraarbechtung. De Filament gëtt dann op Réier gewéckelt. Et kann elo verdreift an an d'Garn gepecht ginn.

Staple-Fiber Prozess

Eng alternativ Method ass de Staplefiber Prozess. Wéi de geschmollte Glas duerch d'Büschen fléisst, killen d'Loftstrahlen d'Filamenter séier of. Déi turbulent Loftausbréch briechen och d'Filamenter a Längt vun 8-15 Zoll (20-38 cm). Dës Filamenter falen duerch e Spray vu Schmierstoff op eng revolverend Trommel, wou se en dënne Web bilden. De Web gëtt aus der Trommel gezunn an an e kontinuéierleche Strang vu locker zesummegesate Faseren gezunn. Dëse Strang kann zu Garn veraarbecht ginn duerch déiselwecht Prozesser déi fir Woll a Koteng benotzt ginn.

Gehackte Faser

Amplaz zu Garn geformt ze ginn, kann de kontinuéierleche oder laange Klapperstrang a kuerze Längt gehackt ginn. De Strang ass op engem Set vu Spullen montéiert, e Creel genannt, an duerch eng Maschinn gezunn, déi et a kuerz Stécker hackt. Déi gehackte Faser gëtt zu Matten geformt, op deenen e Bindemëttel bäigefüügt gëtt. Nom Aushärten an engem Ofen gëtt d'Matte opgerullt. Verschidde Gewiichter an Dicke ginn Produite fir Gürtel, opgebauten Dachdecker oder Dekormatten.

Glas Woll

De Rotatiouns- oder Spinnerprozess gëtt benotzt fir Glaswoll ze maachen. An dësem Prozess fléisst geschmoltenem Glas aus dem Uewen an en zylindresche Container mat klenge Lächer. Wéi de Container séier dréint, fléissen horizontale Glasstroum aus de Lächer. D'geschmollte Glasstroum ginn an d'Faseren ëmgewandelt duerch eng Ofdreiwung vu Loft, waarme Gas oder béid. D'Faseren falen op e Fërderband, wou se mateneen an enger fleecy Mass interlacéieren. Dëst kann fir Isolatioun benotzt ginn, oder d'Woll kann mat engem Bindemëttel gesprëtzt ginn, an déi gewënscht Dicke kompriméiert an an engem Ofen geheelt ginn. D'Hëtzt setzt de Bindemittel, an dat entstinn Produkt kann e steife oder semi-steiwe Brett sinn, oder e flexibele Batt.

Schutzbeschichtungen

Zousätzlech zu Bindemëttel sinn aner Beschichtungen fir Glasfaserprodukter erfuerderlech. Schmiermëttel gi benotzt fir d'Faser-Abrasioun ze reduzéieren a ginn entweder direkt op d'Faser gesprayt oder an de Bindemëttel bäigefüügt. Eng antistatesch Zesummesetzung gëtt och heiansdo op d'Uewerfläch vu Glasfaser-Isolatiounsmatten während dem Ofkillungsschrëtt gesprëtzt. Kühlluft, déi duerch d'Matte gezunn ass, bewierkt datt den antistatesche Agent d'ganz Dicke vun der Matte penetréiert. Den antistatesche Agent besteet aus zwee Zutaten - e Material dat d'Generatioun vu statesche Elektrizitéit miniméiert, an e Material dat als Korrosiounsinhibitor a Stabilisator déngt. méi Komponenten (Schmiermëttel, Bindemëttel oder Kupplungsmëttel). Kupplungsmëttel ginn op Strécke benotzt, déi fir d'Verstäerkung vu Plastik benotzt ginn, fir d'Bindung zum verstäerkten Material ze verstäerken. Heiansdo ass eng Ofschlossoperatioun néideg fir dës Beschichtungen ze läschen oder eng aner Beschichtung ze addéieren. Fir Plastiksverstäerkungen kënnen d'Gréissten mat Hëtzt oder Chemikalien geläscht ginn an e Kupplungsmëttel applizéiert ginn. Fir dekorativ Uwendungen, Stoffer mussen Hëtzt behandelt ginn fir d'Gréissten ze entfernen an de Web ze setzen. Dye Basisbeschichtungen ginn dann virum Stierwen oder Drock applizéiert.

Formen a Formen

Glasfaserprodukter kommen an enger grousser Villfalt vu Formen, gemaach mat verschiddene Prozesser. Zum Beispill gëtt d'Glasfaser-Päifisolatioun op Staangähnlech Forme gewéckelt, genannt Mandrels direkt vun de Formeenheeten, virum Aushärten. D'Schimmelformen, an Längt vun 3 Fouss (91 cm) oder manner, ginn dann an engem Ofen geheelt. Déi gehärte Längt ginn dann an der Längt ofgeformt, an an spezifizéierte Dimensiounen gesait. Facings ginn applizéiert wann néideg, an d'Produkt ass fir d'Versendung verpackt.

Qualitéitskontroll

Wärend der Produktioun vu Glasfaser-Isolatioun gëtt Material op enger Zuel vu Plazen am Prozess gepréift fir Qualitéit z'erhalen. Dës Plazen enthalen: de gemëschte Batch, deen an den elektresche Schmelz gefüttert gëtt; geschmollte Glas aus dem Busch, deen de Fiberizer ernährt; Glasfaser kënnt aus der Fiberizer Maschinn; an endgülteg geheelt Produkt entsteet aus dem Enn vun der Produktiounslinn. Déi bulk Glas- a Faserproben ginn analyséiert fir chemesch Zesummesetzung an d'Präsenz vu Mängel mat raffinéierte chemeschen Analysatoren a Mikroskopen. D'Partikelgréisst Verdeelung vum Batchmaterial gëtt kritt andeems d'Material duerch eng Zuel vu verschiddene Gréisste Siwe passéiert. D'Finale Produkt gëtt no der Verpackung no Spezifikatioune gemooss. Eng Ännerung vun der Dicke weist datt d'Glasqualitéit ënner dem Standard ass.

Fiberglass Isolatioun Hiersteller benotzen och eng Vielfalt vun standardiséierte Testprozeduren fir d'Produkt akustesch Resistenz, Schallabsorptioun a Schallbarriärleistung ze moossen, unzepassen an ze optimiséieren. Déi akustesch Eegeschafte kënne kontrolléiert ginn andeems se sou Produktiounsvariablen wéi Faserdurchmesser, Bulkdicht, Dicke a Bindemëttelgehalt upassen. Eng ähnlech Approche gëtt benotzt fir thermesch Eegeschaften ze kontrolléieren.

D'Zukunft

D'Glasfaserindustrie steet virun e puer grouss Erausfuerderungen iwwer de Rescht vun den 1990er an doriwwer eraus. D'Zuel vun de Produzente vun der Glasfaser-Isolatioun ass eropgaang wéinst amerikanesche Filialen vun auslännesche Firmen a Verbesserunge vun der Produktivitéit vun den US-Fabrikanten. Dëst huet zu iwwerschësseg Kapazitéit gefouert, déi den aktuellen a vläicht zukünftege Maart net kann aménagéieren.

Zousätzlech zu iwwerschësseg Kapazitéit wäerten aner Isolatiounsmaterialien konkurréiere. Rockwoll ass wäit benotzt ginn wéinst rezente Prozess- a Produktverbesserungen. Schaumisolatioun ass eng aner Alternativ zu Glasfaser a Wunnmaueren a kommerziellen Daach. En anert kompetitivt Material ass Cellulose, déi an der Dachgeschossisolatioun benotzt gëtt.

Wéinst der gerénger Nofro fir Isolatioun wéinst engem mëllen Wunnengsmaart, fuerderen d'Konsumenten méi niddereg Präisser. Dës Nofro ass och e Resultat vum weideren Trend an der Konsolidéierung vun Händler an Optraghueler. Als Äntwert muss d'Glasfaserisolatiounsindustrie weider Käschten an zwee grouss Beräicher reduzéieren: Energie an Ëmwelt. Méi effizient Schmelzen musse benotzt ginn, déi net op nëmmen eng Energiequell vertrauen.

Mat Deponien déi maximal Kapazitéit erreechen, musse Glasfaser Hiersteller bal null Ausgang op festen Offall erreechen ouni d'Käschten ze erhéijen. Dëst wäert d'Verbesserung vun de Fabrikatiounsprozesser erfuerderen fir Offall ze reduzéieren (och fir Flëssegkeets- a Gasoffäll) an d'Wiederbenotzen vun Offall wou et méiglech ass.

Esou Offall kann Reprocessing a Remelting erfuerderen ier se als Matière première benotzt ginn. Verschidde Hiersteller hunn dës Themen scho behandelt.