Hoe glasvezel wordt gemaakt?

Glasvezel verwijst naar een groep producten gemaakt van individuele glasvezels gecombineerd in verschillende vormen. Glazen vezels kunnen worden onderverdeeld in twee grote groepen volgens hun geometrie: continue vezels die worden gebruikt in garens en textiel, en de discontinue (korte) vezels die worden gebruikt als batts, dekens of planken voor isolatie en filtratie. Glasvezel kan worden gevormd in garen, net als wol of katoen, en geweven in stof die soms wordt gebruikt voor gordijnen. Glasvezel textiel worden vaak gebruikt als een versterkingsmateriaal voor gegoten en gelamineerde kunststoffen. Glasvezelwol, een dik, donzig materiaal gemaakt van discontinue vezels, wordt gebruikt voor thermische isolatie en geluidsabsorptie. Het wordt vaak aangetroffen in schip- en onderzeeërschrijven en rompen; Auto -engine compartimenten en bodypaneel voeringen; in ovens en airconditioningseenheden; akoestische wand- en plafondpanelen; en architecturale partities. Glasvezel kan worden aangepast voor specifieke toepassingen zoals type E (elektrisch), gebruikt als elektrische isolatietape, textiel en versterking; Type C (chemisch), dat superieure zure resistentie heeft en type T, voor thermische isolatie.

Hoewel commercieel gebruik van glasvezel relatief recent is, creëerden ambachtslieden glazen strengen voor het decoreren van bekers en vazen ​​tijdens de renaissance. Een Franse natuurkundige, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, produceerde textiel versierd met fijne glazen strengen in 1713, en Britse uitvinders dupliceerden de prestatie in 1822. Een Britse zijden wever maakte een glazen stof in 1842, en een andere uitvinder, Edward Libbey, tentoonstelde een Jurk geweven van glas tijdens de Columbiaanse expositie van 1893 in Chicago.

Glazen wol, een donzige massa discontinue vezels in willekeurige lengtes, werd voor het eerst geproduceerd in Europa in de eeuwwisseling, met behulp van een proces waarbij vezels horizontaal uit staven werden getrokken naar een draaiende trommel. Enkele decennia later werd een draaiende proces ontwikkeld en gepatenteerd. Glasvezel isolerend materiaal werd in Duitsland vervaardigd tijdens de Eerste Wereldoorlog. Onderzoek en ontwikkeling gericht op de industriële productie van glasvezels vorderde in de Verenigde Staten in de jaren dertig, onder leiding van twee grote bedrijven, de Owens-Illinois Glass Company en Corning Glass en Corning Glass Werken. Deze bedrijven ontwikkelden een fijne, plooibare, goedkope glasvezel door gesmolten glas te tekenen door zeer fijne openingen. In 1938 fuseerden deze twee bedrijven om Owens-Corning Fiberglas Corp. te vormen, nu gewoon bekend als Owens-Corning, het is een bedrijf van $ 3 miljard per jaar geworden en is het een leider in de glasvezelmarkt.

Grondstoffen

De basisgrondstoffen voor glasvezelproducten zijn een verscheidenheid aan natuurlijke mineralen en geproduceerde chemicaliën. De belangrijkste ingrediënten zijn silica -zand, kalksteen en frisdrankas. Andere ingrediënten kunnen onder andere gecalcineerde aluminiumoxide, borax, veldspaat, nefeline -syeniet, magnesiet en kaolineklei omvatten. Silica -zand wordt gebruikt als voormalige glas, en frisdrankas en kalksteen helpen voornamelijk om de smelttemperatuur te verlagen. Andere ingrediënten worden gebruikt om bepaalde eigenschappen te verbeteren, zoals borax voor chemische resistentie. Afvalglas, ook wel Cullet genoemd, wordt ook gebruikt als een grondstof. De grondstoffen moeten zorgvuldig in exacte hoeveelheden worden gewogen en grondig worden gemengd (batching genoemd) voordat ze in glas worden gesmolten.

De productie
Proces

Smeltend

Zodra de batch is voorbereid, wordt deze in een oven ingevoerd om te smelten. De oven kan worden verwarmd door elektriciteit, fossiele brandstof of een combinatie van beide. Temperatuur moet precies worden geregeld om een ​​gladde, gestage glasstroom te behouden. Het gesmolten glas moet op een hogere temperatuur worden gehouden (ongeveer 2500 ° F [1371 ° C]) dan andere soorten glas om in vezels te worden gevormd. Zodra het glas gesmolten wordt, wordt het overgebracht naar de vormapparatuur via een kanaal (forhearth) aan het einde van de oven.

Vormend in vezels

Verschillende processen worden gebruikt om vezels te vormen, afhankelijk van het type vezel. Textielvezels kunnen worden gevormd uit gesmolten glas rechtstreeks uit de oven, of het gesmolten glas kan eerst worden gevoerd naar een machine die glazen knikkers vormt met een diameter van ongeveer 0,62 cm (1,6 cm). Met deze knikkers kan het glas visueel worden geïnspecteerd op onzuiverheden. In zowel het directe smelt- als marmersmeltproces worden de glazen of glazen knikkers gevoed door elektrisch verwarmde bussen (ook wel spinners genoemd). De bus is gemaakt van platina of metalen legering, met overal van 200 tot 3.000 zeer fijne openingen. Het gesmolten glas gaat door de openingen en komt uit als fijne filamenten.

Continu-filamentproces

Een lange, continue vezel kan worden geproduceerd door het continue-filamentproces. Nadat het glas door de gaten in de bus stroomt, worden meerdere strengen verstrikt op een high-speed winder. De Winder draait ongeveer 2 mijl (3 km) per minuut, veel sneller dan de stroomsnelheid van de bussen. De spanning trekt de filamenten uit terwijl hij nog steeds gesmolten is en vormt strengen een fractie van de diameter van de openingen in de bus. Een chemisch bindmiddel wordt aangebracht, waardoor de vezel tijdens latere verwerking niet kan breken. De gloeidraad wordt vervolgens op buizen gewikkeld. Het kan nu worden gedraaid en in garen worden gestoken.

Niet-vezelproces

Een alternatieve methode is het Staplefiber -proces. Terwijl het gesmolten glas door de bussen stroomt, afkoelen de luchtvaart snel de filamenten. De turbulente luchtuitbarstingen breken ook de filamenten in lengtes van 8-15 inch (20-38 cm). Deze filamenten vallen door een spray van smeermiddel op een draaiende trommel, waar ze een dun web vormen. Het web wordt uit de trommel getrokken en in een continue streng van los geassembleerde vezels getrokken. Deze streng kan worden verwerkt tot garen door dezelfde processen die worden gebruikt voor wol en katoen.

Gehakte vezels

In plaats van in garen te worden gevormd, kan de continue of langdossige streng in korte lengtes worden gehakt. De streng is gemonteerd op een set klossen, een creel genoemd, en getrokken door een machine die het in korte stukken hakt. De gehakte vezel wordt gevormd in matten waaraan een bindmiddel wordt toegevoegd. Na het uitharden in een oven wordt de mat opgerold. Verschillende gewichten en diktes geven producten voor gordelroos, opgebouwde dakbedekking of decoratieve matten.

Glazen wol

Het roterende of spinner -proces wordt gebruikt om glazen wol te maken. In dit proces stroomt gesmolten glas uit de oven in een cilindrische container met kleine gaten. Terwijl de container snel draait, stromen horizontale glasstromen uit de gaten. De gesmolten glazen stromen worden omgezet in vezels door een neerwaartse explosie van lucht, heet gas of beide. De vezels vallen op een transportband, waar ze met elkaar in een fleecy -massa verweven. Dit kan worden gebruikt voor isolatie, of de wol kan worden gespoten met een bindmiddel, gecomprimeerd in de gewenste dikte en genezen in een oven. De warmte stelt het bindmiddel in en het resulterende product kan een rigide of semi-rigide bord zijn, of een flexibele batt.

Beschermende coatings

Naast bindmiddelen zijn andere coatings vereist voor glasvezelproducten. Smeermiddelen worden gebruikt om de slijtage van vezels te verminderen en worden direct op de vezel gespoten of in het bindmiddel worden toegevoegd. Een antistatische samenstelling wordt soms ook gespoten op het oppervlak van glasvezel isolatiematten tijdens de koelstap. Koellucht getrokken door de mat zorgt ervoor dat het antistatische middel de gehele dikte van de mat doordringt. Het antistatische middel bestaat uit twee ingrediënten-een materiaal dat de generatie van statische elektriciteit minimaliseert, en een materiaal dat dient als een corrosieremmer en stabilisator. Meer componenten (smeermiddelen, bindmiddelen of koppelingsmiddelen). Koppelingsagenten worden gebruikt op strengen die zullen worden gebruikt voor het versterken van kunststoffen, om de binding aan het versterkte materiaal te versterken. Soms is een afwerkingsoperatie vereist om deze coatings te verwijderen of om een ​​andere coating toe te voegen. Voor plastische versterkingen kunnen omvang worden verwijderd met warmte of chemicaliën en een koppelingsmiddel toegepast. Voor decoratieve toepassingen moeten stoffen worden behandeld om groot te worden behandeld en om het weefsel in te stellen. Kleurstofbasiscoatings worden vervolgens aangebracht voordat ze sterven of afdrukken.

Vormen in vormen

Glasvezelproducten zijn er in een breed scala aan vormen, gemaakt met behulp van verschillende processen. Veesglas buisisolatie wordt bijvoorbeeld gewikkeld op staafachtige vormen die rechtstreeks door de vormeenheden worden genoemd, voorafgaand aan het uitharden. De schimmel vormt, in lengtes van 3 voet (91 cm) of minder, worden vervolgens in een oven genezen. De uitgeharde lengtes worden vervolgens in de lengte gemold en gezaagd in gespecificeerde afmetingen. Gezichten worden indien nodig toegepast en het product is verpakt voor verzending.

Kwaliteitscontrole

Tijdens de productie van isolatie van glasvezel wordt materiaal op een aantal locaties in het proces bemonsterd om de kwaliteit te behouden. Deze locaties omvatten: de gemengde batch die wordt gevoerd aan de elektrische smelter; gesmolten glas uit de bus die de fiberizer voedt; glasvezel komt uit de fiberizer -machine; en het laatste uitgehard product dat uit het einde van de productielijn komt. De bulkglas- en vezelmonsters worden geanalyseerd op chemische samenstelling en de aanwezigheid van fouten met behulp van geavanceerde chemische analysatoren en microscopen. Deeltjesgrootteverdeling van het batchmateriaal wordt verkregen door het materiaal door een aantal zeven verschillende grootte te geven. Het eindproduct wordt gemeten voor dikte na verpakking volgens specificaties. Een verandering in dikte geeft aan dat de glaskwaliteit onder de standaard is.

Fabrikanten van glasvezel isolatie gebruiken ook een verscheidenheid aan gestandaardiseerde testprocedures om product akoestische weerstand, geluidsabsorptie en geluidsbarrièreprestaties te meten, aan te passen en te optimaliseren. De akoestische eigenschappen kunnen worden geregeld door de productievariabelen aan te passen als vezeldiameter, bulkdichtheid, dikte en bindmiddelgehalte. Een vergelijkbare benadering wordt gebruikt om thermische eigenschappen te regelen.

De toekomst

De glasvezelindustrie staat voor een aantal grote uitdagingen in de rest van de jaren negentig en daarna. Het aantal producenten van glasvezel isolatie is toegenomen als gevolg van Amerikaanse dochterondernemingen van buitenlandse bedrijven en verbeteringen in productiviteit door Amerikaanse fabrikanten. Dit heeft geleid tot overmatige capaciteit, die de huidige en misschien toekomstige markt niet kan herbergen.

Naast overtollige capaciteit zullen andere isolatiematerialen concurreren. Rotswol is veel gebruikt vanwege recent proces- en productverbeteringen. Schuimisolatie is een ander alternatief voor glasvezel in woonwanden en commerciële daken. Een ander concurrerend materiaal is cellulose, dat wordt gebruikt bij zolderisolatie.

Vanwege de lage vraag naar isolatie als gevolg van een zachte woningmarkt eisen consumenten lagere prijzen. Deze vraag is ook het resultaat van de voortdurende trend in de consolidatie van retailers en aannemers. Als reactie hierop zal de isolatie -industrie van de glasvezel in twee grote gebieden moeten blijven verlagen: energie en milieu. Efficiëntere ovens moeten worden gebruikt die niet op slechts één energiebron afhankelijk zijn.

Met stortplaatsen die maximale capaciteit bereiken, moeten fabrikanten van glasvezel bijna nul output op vast afval bereiken zonder de kosten te verhogen. Dit vereist het verbeteren van de productieprocessen om afval te verminderen (ook voor vloeistof en gasafval) en het hergebruiken van afval waar mogelijk.

Dergelijk afval kan opnieuw worden opgewerkt en remelt voordat het opnieuw wordt gebruikt als een grondstof. Verschillende fabrikanten pakken deze problemen al aan.