Како се прави фиберглас?

Фиберглас се однесува на група производи направени од поединечни стаклени влакна комбинирани во различни форми. Стаклените влакна може да се поделат во две големи групи според нивната геометрија: континуирани влакна што се користат во предива и текстил и дисконтинуирани (кратки) влакна што се користат како палки, ќебиња или штици за изолација и филтрација. Фиберглас може да се формира во предиво слично како волна или памук, и да се вткае во ткаенина која понекогаш се користи за драперии. Текстилите од фиберглас најчесто се користат како зајакнувачки материјал за обликувана и ламинирана пластика. Волна од фиберглас, густ, мек материјал направен од дисконтинуирани влакна, се користи за топлинска изолација и апсорпција на звук. Најчесто се наоѓа во прегради и трупови на бродови и подморници; прегради за автомобилски мотор и облоги на каросеријата; во печки и единици за климатизација; акустични ѕидни и тавански панели; и архитектонски прегради. Стаклените влакна може да се приспособат за специфични апликации како што се тип Е (електричен), што се користи како електрична изолациона лента, текстил и засилување; Тип Ц (хемиски), кој има супериорна отпорност на киселина, и Тип Т, за топлинска изолација.

Иако комерцијалната употреба на стаклени влакна е релативно неодамнешна, занаетчиите создадоа стаклени нишки за украсување пехари и вазни за време на ренесансата. Францускиот физичар, Рене-Антоан Фершо де Ромур, произвел текстил украсен со фини стаклени прамени во 1713 година, а британските пронаоѓачи го удвоиле овој подвиг во 1822 година. фустан ткаен од стакло на Колумбиската изложба во Чикаго во 1893 година.

Стаклената волна, меки маса од дисконтинуирано влакно во случајни должини, за прв пат беше произведена во Европа на крајот на векот, користејќи процес кој вклучува цртање влакна од шипки хоризонтално до ротирачки барабан. Неколку децении подоцна, беше развиен и патентиран процес на предење. Материјал за изолација од стаклени влакна беше произведен во Германија за време на Првата светска војна. Истражувањето и развојот насочени кон индустриското производство на стаклени влакна напредуваа во Соединетите Држави во 1930-тите, под раководство на две големи компании, Owens-Illinois Glass Company и Corning Glass Работи. Овие компании развија фини, еластични, евтини стаклени влакна со влечење на стопено стакло низ многу фини отвори. Во 1938 година, овие две компании се споија и формираа Owens-Corning Fiberglas Corp. Сега едноставно позната како Owens-Corning, таа стана компанија од 3 милијарди долари годишно и е лидер на пазарот на фиберглас.

Суровини

Основните суровини за производите од фиберглас се различни природни минерали и произведени хемикалии. Главните состојки се силициум песок, варовник и сода. Други состојки може да вклучуваат калцинирана алумина, боракс, фелдспат, нефелин сиенит, магнезит и каолин глина, меѓу другите. Силика песок се користи како препарат за стакло, а сода и варовник помагаат првенствено за намалување на температурата на топење. Други состојки се користат за подобрување на одредени својства, како што е боракс за хемиска отпорност. Отпадното стакло, исто така наречено кулет, исто така се користи како суровина. Суровините мора внимателно да се измерат во точни количества и темелно да се измешаат (наречена серија) пред да се стопат во стакло.

Производството
Процес

Топење

Откако ќе се подготви серијата, се внесува во печка за топење. Печката може да се загрева со електрична енергија, фосилно гориво или комбинација од двете. Температурата мора прецизно да се контролира за да се одржи мазен, стабилен проток на стаклото. Растопеното стакло мора да се чува на повисока температура (околу 2500°F [1371°C]) од другите видови стакло за да може да се формира во влакна. Штом стаклото ќе се стопи, се пренесува во опремата за формирање преку канал (предно огниште) што се наоѓа на крајот од печката.

Формирање во влакна

За формирање на влакна се користат неколку различни процеси, во зависност од видот на влакната. Текстилните влакна може да се формираат од стопено стакло директно од печката, или стопеното стакло може прво да се внесе во машина која формира стаклени џамлии со дијаметар од околу 0,62 инчи (1,6 cm). Овие џамлии овозможуваат визуелно да се провери стаклото за нечистотии. И во процесот на директно топење и топење на мермер, стаклото или стаклените џамлии се внесуваат преку електрично загреани чаури (исто така наречени спинерети). Чаурот е направен од платина или метална легура, со некаде од 200 до 3.000 многу фини отвори. Растопеното стакло минува низ отворите и излегува како фини филаменти.

Процес на континуирано влакно

Долго, континуирано влакно може да се произведе преку процесот на континуирано влакно. Откако стаклото ќе тече низ дупките во черупката, повеќе нишки се фаќаат на виткање со голема брзина. Намотката се врти со околу 3 км во минута, многу побрзо од брзината на проток од чаурите. Напнатоста ги извлекува филаментите додека се уште се стопени, формирајќи нишки со дел од дијаметарот на отворите во черупката. Се нанесува хемиско врзивно средство, кое помага да не се скрши влакното при подоцнежна обработка. Филаментот потоа се намотува на цевки. Сега може да се извитка и да се обложи во предиво.

Процес на основни влакна

Алтернативен метод е процесот на staplefiber. Додека стопеното стакло тече низ чаурите, воздушните млазници брзо ги ладат филаментите. Турбулентните изливи на воздух, исто така, ги кршат филаментите во должина од 8-15 инчи (20-38 см). Овие филаменти паѓаат преку прскање на лубрикант на вртлив барабан, каде што формираат тенка мрежа. Мрежата е извлечена од барабанот и се влече во континуирано влакно од лабаво склопени влакна. Овој прамен може да се преработи во предиво со истите процеси што се користат за волна и памук.

Сецкани влакна

Наместо да се обликува во предиво, континуираната или долгата нишка може да се исече на кратки должини. Праменот е монтиран на сет од бобинки, наречени ролетни, и се влече низ машина која го сечка на кратки парчиња. Сечканото влакно се формира во душеци на кои се додава врзивно средство. По стврднувањето во рерна, подлогата се навива. Различни тежини и дебелини даваат производи за ќерамиди, изграден покрив или украсни душеци.

Стаклена волна

Процесот на ротирачки или вртење се користи за правење стаклена волна. Во овој процес, стопеното стакло од печката се влева во цилиндричен сад со мали дупки. Како што контејнерот брзо се врти, хоризонталните струи на стакло течат надвор од дупките. Стопените стаклени струи се претвораат во влакна со надолна експлозија на воздух, топол гас или и двете. Влакната паѓаат на подвижна лента, каде што се преплетуваат едни со други во флеста маса. Ова може да се користи за изолација, или волната може да се испрска со врзивно средство, да се компресира во саканата дебелина и да се излечи во рерна. Топлината го поставува врзивото, а добиениот производ може да биде цврста или полуцврста плоча или флексибилна палка.

Заштитни облоги

Во прилог на врзива, други премази се потребни за производи од фиберглас. Лубрикантите се користат за намалување на абразијата на влакната и или директно се прскаат врз влакната или се додаваат во врзивно средство. Исто така, понекогаш се прска антистатички состав на површината на изолационите душеци од фиберглас за време на чекорот на ладење. Воздухот за ладење навлечен низ подлогата предизвикува антистатичкиот агенс да навлезе низ целата дебелина на подлогата. Антистатичкиот агенс се состои од две состојки - материјал кој го минимизира создавањето на статички електрицитет и материјал кој служи како инхибитор и стабилизатор на корозија. Големината е секоја обвивка што се нанесува на текстилните влакна при процесот на формирање и може да содржи една или повеќе компоненти (лубриканти, врзива или средства за спојување). Средствата за спојување се користат на прамени кои ќе се користат за зајакнување на пластиката, за зајакнување на врската со армираниот материјал. Понекогаш е потребна завршна операција за отстранување на овие облоги или за додавање на друг слој. За пластичните арматури, димензиите може да се отстранат со топлина или хемикалии и да се нанесе средство за спојување. За украсни апликации, ткаенините мора да бидат термички обработени за да се отстранат димензиите и да се постави ткаењето. Основните облоги за боја потоа се нанесуваат пред умирање или печатење.

Формирање во форми

Производите од фиберглас доаѓаат во широк спектар на облици, направени со користење на неколку процеси. На пример, изолацијата на цевките од фиберглас се намотува на форми слични на шипки наречени мандрели директно од единиците за формирање, пред да се стврдне. Формите на мувла, во должина од 3 стапки (91 см) или помалку, потоа се лечат во рерна. Завртените должини потоа се одкалапуваат по должина и се сечат во одредени димензии. По потреба се нанесуваат облоги, а производот се пакува за испорака.

Контрола на квалитет

За време на производството на изолација од фиберглас, материјалот се зема мостри на повеќе локации во процесот за да се одржи квалитетот. Овие локации вклучуваат: мешаната серија што се внесува во електричната топилница; стопено стакло од черупката што го храни фиберизаторот; стаклени влакна кои излегуваат од машината за фиберизатор; и финален исцеден производ кој излегува од крајот на производната линија. Масовните примероци од стакло и влакна се анализираат за хемискиот состав и присуството на недостатоци со помош на софистицирани хемиски анализатори и микроскопи. Распределбата на големината на честичките на серискиот материјал се добива со поминување на материјалот низ голем број сита со различна големина. Дебелината на финалниот производ се мери по пакувањето според спецификациите. Промената на дебелината покажува дека квалитетот на стаклото е под стандардот.

Производителите на изолација од фиберглас исто така користат различни стандардизирани процедури за тестирање за мерење, прилагодување и оптимизирање на звучниот отпор на производот, апсорпцијата на звук и перформансите на звучната бариера. Акустичните својства може да се контролираат со прилагодување на променливите за производство како што се дијаметарот на влакната, волуменската маса, дебелината и содржината на врзивно средство. Сличен пристап се користи за контрола на топлинските својства.

Иднината

Индустријата за фиберглас се соочува со некои големи предизвици во текот на остатокот од 1990-тите и понатаму. Бројот на производители на изолација од фиберглас е зголемен поради американските подружници на странски компании и подобрувањето на продуктивноста од американските производители. Ова резултираше со вишок капацитет, кој сегашниот, а можеби и идниот пазар не може да го собере.

Покрај вишокот капацитет, ќе се натпреваруваат и други материјали за изолација. Камената волна стана широко употребувана поради неодамнешните подобрувања на процесите и производите. Пена изолација е уште една алтернатива на фиберглас во станбени ѕидови и комерцијални покриви. Друг конкурентен материјал е целулозата, која се користи во изолацијата на таванот.

Поради малата побарувачка за изолација поради мекиот пазар на станови, потрошувачите бараат пониски цени. Оваа побарувачка е резултат и на континуираниот тренд на консолидација на трговците на мало и изведувачите. Како одговор, индустријата за изолација на фиберглас ќе мора да продолжи да ги намалува трошоците во две главни области: енергија и животна средина. Ќе треба да се користат поефикасни печки кои не се потпираат само на еден извор на енергија.

Со достигнувањето на максималниот капацитет на депониите, производителите на фиберглас ќе мора да постигнат речиси нула излезна количина на цврст отпад без зголемување на трошоците. Ова ќе бара подобрување на производните процеси за да се намали отпадот (и за течен и гасен отпад) и повторно користење на отпадот секогаш кога е можно.

Таквиот отпад може да бара повторно преработка и топење пред повторно да се употреби како суровина. Неколку производители веќе се занимаваат со овие проблеми.