Como a fibra de vidro é feita?

A fibra de vidro refere -se a um grupo de produtos feitos de fibras de vidro individuais combinadas em uma variedade de formas. As fibras de vidro podem ser divididas em dois grupos principais de acordo com sua geometria: fibras contínuas usadas em fios e têxteis e as fibras descontínuas (curtas) usadas como chapas, cobertores ou tábuas para isolamento e filtração. A fibra de vidro pode ser formada em fios, como lã ou algodão, e tecido em tecido que às vezes é usado para cortinas. Os têxteis de fibra de vidro são comumente usados ​​como material de reforço para plásticos moldados e laminados. A lã de fibra de vidro, um material grosso e macio feito de fibras descontínuas, é usado para isolamento térmico e absorção sonora. É comumente encontrado em anteparas e cascos de navios e submarinos; Compartamentos de motor de automóveis e forros de painel corporal; em fornos e unidades de ar condicionado; parede acústica e painéis de teto; e partições arquitetônicas. A fibra de vidro pode ser adaptada para aplicações específicas, como o tipo E (elétrico), usado como fita de isolamento elétrico, têxteis e reforço; Tipo C (químico), que possui resistência ao ácido superior, e tipo T, para isolamento térmico.

Embora o uso comercial de fibra de vidro seja relativamente recente, os artesãos criaram fios de vidro para decorar taças e vasos durante o Renascimento. Um físico francês, Rene-Antoine Ferchault de Reumur, produziu têxteis decorados com fios de vidro finos em 1713, e os inventores britânicos duplicaram o feito em 1822. Um tecelão de seda britânico fez um tecido de vidro em 1842 e outro inventor, Edward Libbey, exibido A exibido A exibido a vestido tecido de vidro na exposição colombiana de 1893 em Chicago.

A lã de vidro, uma massa macia de fibra descontínua em comprimentos aleatórios, foi produzida pela primeira vez na Europa na virada do século, usando um processo que envolvia desenhar fibras de hastes horizontalmente para um tambor giratório. Várias décadas depois, um processo de fiação foi desenvolvido e patenteado. O material isolante de fibras de vidro foi fabricado na Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial. Pesquisa e desenvolvimento destinados à produção industrial de fibras de vidro progrediu nos Estados Unidos na década de 1930, sob a direção de duas grandes empresas, a Owens-Illinois Glass Company e a Corning Glass Funciona. Essas empresas desenvolveram uma fibra de vidro fina, flexível e de baixo custo, desenhando vidro fundido através de orifícios muito finos. Em 1938, essas duas empresas se fundiram para formar a Fiberglas Corp. Owens-Corglas, agora simplesmente conhecida como Owens-Corning, tornou-se uma empresa de US $ 3 bilhões por ano e é líder no mercado de fibra de vidro.

Matérias-primas

As matérias -primas básicas para produtos de fibra de vidro são uma variedade de minerais naturais e produtos químicos fabricados. Os principais ingredientes são areia de sílica, calcário e cinza de refrigerante. Outros ingredientes podem incluir alumina calcinada, bórax, feldspato, sinenita de nefelina, magnésita e argila de caulim, entre outros. A areia de sílica é usada como antiga de vidro, e as cinzas de refrigerante e calcário ajudam principalmente a diminuir a temperatura de fusão. Outros ingredientes são usados ​​para melhorar certas propriedades, como o bórax para resistência química. O vidro de resíduos, também chamado de Cullet, também é usado como matéria -prima. As matérias -primas devem ser cuidadosamente pesadas em quantidades exatas e bem misturadas (chamadas lotes) antes de serem derretidas no vidro.

A fabricação
Processo

Fusão

Depois que o lote é preparado, ele é alimentado em um forno para derreter. O forno pode ser aquecido por eletricidade, combustível fóssil ou uma combinação dos dois. A temperatura deve ser controlada com precisão para manter um fluxo liso e constante de vidro. O vidro fundido deve ser mantido a uma temperatura mais alta (cerca de 2500 ° F [1371 ° C]) do que outros tipos de vidro para serem formados em fibra. Uma vez que o vidro é derretido, ele é transferido para o equipamento de formação por meio de um canal (antecedência) localizado no final do forno.

Formando -se em fibras

Vários processos diferentes são usados ​​para formar fibras, dependendo do tipo de fibra. As fibras têxteis podem ser formadas a partir de vidro fundido diretamente do forno, ou o vidro fundido pode ser alimentado primeiro a uma máquina que forma bolinhas de vidro de cerca de 0,62 polegadas (1,6 cm) de diâmetro. Esses mármores permitem que o vidro seja inspecionado visualmente quanto a impurezas. No processo de fusão direta e de fusão de mármore, os mármores de vidro ou vidro são alimentados através de buchas eletricamente aquecidas (também chamadas de spinnerets). A bucha é feita de liga de platina ou metal, com 200 a 3.000 orifícios muito finos. O vidro fundido passa pelos orifícios e sai como filamentos finos.

Processo de filamento contínuo

Uma fibra longa e contínua pode ser produzida através do processo de filamento contínuo. Depois que o vidro flui através dos orifícios na bucha, vários fios são pegos em um enrolador de alta velocidade. O enrolador gira a cerca de 3 quilômetros (3 km) por minuto, muito mais rápido que a taxa de fluxo das buchas. A tensão retira os filamentos enquanto ainda derretendo, formando fios uma fração do diâmetro das aberturas na bucha. Um aglutinante químico é aplicado, o que ajuda a impedir que a fibra se quebre durante o processamento posterior. O filamento é então enrolado nos tubos. Agora pode ser torcido e ardido em fios.

Processo de fibra básica

Um método alternativo é o processo Staplefiber. À medida que o vidro fundido flui através das buchas, jatos de ar resfriam rapidamente os filamentos. As rajadas turbulentas de ar também quebram os filamentos em comprimentos de 20-38 cm de 8 a 15 polegadas (38 cm). Esses filamentos caem através de um spray de lubrificante em um tambor giratório, onde formam uma teia fina. A Web é retirada do tambor e puxada para uma fibra contínua de fibras mal montadas. Essa fita pode ser processada em fios pelos mesmos processos usados ​​para lã e algodão.

Fibra picada

Em vez de ser formado em fios, a fita contínua ou de longo prazo pode ser cortada em comprimentos curtos. O fio é montado em um conjunto de bobinas, chamado de cesto, e puxado através de uma máquina que a corta em pedaços curtos. A fibra picada é formada em tapetes aos quais um aglutinante é adicionado. Depois de curar o forno, o tapete é enrolado. Vários pesos e espessuras fornecem produtos para telhas, coberturas construídas ou tapetes decorativos.

Lã de vidro

O processo rotativo ou giratório é usado para fazer lã de vidro. Nesse processo, o vidro fundido do forno flui para um recipiente cilíndrico com pequenos orifícios. À medida que o contêiner gira rapidamente, os fluxos horizontais de vidro fluem para fora dos orifícios. Os fluxos de vidro fundido são convertidos em fibras por uma explosão descendente de ar, gás quente ou ambos. As fibras caem em uma correia transportadora, onde se entrelaçam entre si em uma massa de Fleecy. Isso pode ser usado para isolamento, ou a lã pode ser pulverizada com um fichário, comprimida na espessura desejada e curada em um forno. O calor define o fichário e o produto resultante pode ser uma placa rígida ou semi-rígida ou uma batalha flexível.

Revestimentos de proteção

Além dos ligantes, outros revestimentos são necessários para produtos de fibra de vidro. Os lubrificantes são usados ​​para reduzir a abrasão da fibra e são pulverizados diretamente na fibra ou adicionados ao aglutinante. Às vezes, uma composição antiestática é pulverizada na superfície dos tapetes de isolamento de fibra de vidro durante a etapa de resfriamento. O ar de resfriamento desenhado através do tapete faz com que o agente antiestático penetre toda a espessura do tapete. O agente anti-estático consiste em dois ingredientes-um material que minimiza a geração de eletricidade estática e um material que serve como inibidor de corrosão e estabilizador. Mais componentes (lubrificantes, agentes de ligantes ou acoplamento). Os agentes de acoplamento são usados ​​em fios que serão usados ​​para reforçar os plásticos, para fortalecer a ligação com o material reforçado. Às vezes, é necessária uma operação de acabamento para remover esses revestimentos ou adicionar outro revestimento. Para reforços plásticos, os sizings podem ser removidos com calor ou produtos químicos e um agente de acoplamento aplicado. Para aplicações decorativas, os tecidos devem ser tratados pelo térmico para remover os sizings e definir o tecido. Os revestimentos da base do corante são então aplicados antes de morrer ou imprimir.

Formando -se em formas

Os produtos de fibra de vidro vêm em uma ampla variedade de formas, feitas usando vários processos. Por exemplo, o isolamento do tubo de fibra de vidro é enrolado em formas do tipo haste chamadas mandelas diretamente das unidades de formação, antes da cura. O molde se forma, em comprimentos de 3 pés (91 cm) ou menos, são então curados em um forno. Os comprimentos curados são então desmollados longitudinalmente e seruram em dimensões especificadas. Os rostos são aplicados, se necessário, e o produto é embalado para remessa.

Controle de qualidade

Durante a produção de isolamento de fibra de vidro, o material é amostrado em vários locais no processo para manter a qualidade. Esses locais incluem: o lote misto que está sendo alimentado ao melancólico elétrico; vidro fundido da bucha que alimenta o fibras; fibra de vidro sai da máquina de fibras; e produto final curado emergindo do final da linha de produção. As amostras de vidro e fibra a granel são analisadas quanto à composição química e a presença de falhas usando analisadores e microscópios sofisticados químicos. A distribuição do tamanho das partículas do material do lote é obtida passando o material através de várias peneiras de tamanho diferente. O produto final é medido para espessura após a embalagem de acordo com as especificações. Uma mudança de espessura indica que a qualidade do vidro está abaixo do padrão.

Os fabricantes de isolamento de fibra de vidro também usam uma variedade de procedimentos de teste padronizados para medir, ajustar e otimizar a resistência acústica do produto, a absorção de som e o desempenho da barreira de som. As propriedades acústicas podem ser controladas ajustando variáveis ​​de produção como diâmetro da fibra, densidade a granel, espessura e teor de ligante. Uma abordagem semelhante é usada para controlar propriedades térmicas.

O futuro

A indústria de fibra de vidro enfrenta alguns grandes desafios ao longo do resto dos anos 90 e além. O número de produtores de isolamento de fibra de vidro aumentou devido às subsidiárias americanas de empresas estrangeiras e melhorias na produtividade dos fabricantes dos EUA. Isso resultou em excesso de capacidade, que o mercado atual e talvez futuro não pode acomodar.

Além da capacidade excessiva, outros materiais de isolamento competirão. A lã de rocha tornou -se amplamente utilizada devido às recentes melhorias no processo e no produto. O isolamento de espuma é outra alternativa à fibra de vidro em paredes residenciais e telhados comerciais. Outro material concorrente é a celulose, que é usada no isolamento do sótão.

Devido à baixa demanda por isolamento devido a um mercado imobiliário suave, os consumidores exigem preços mais baixos. Essa demanda também é resultado da tendência contínua na consolidação de varejistas e contratados. Em resposta, o setor de isolamento de fibra de vidro terá que continuar a reduzir custos em duas áreas principais: energia e meio ambiente. Fornos mais eficientes terão que ser usados ​​que não confiem em apenas uma fonte de energia.

Com os aterros atingindo a capacidade máxima, os fabricantes de fibra de vidro terão que obter quase zero produção em resíduos sólidos sem aumentar os custos. Isso exigirá melhorar os processos de fabricação para reduzir o desperdício (para desperdício de líquido e gás) e reutilizar o desperdício sempre que possível.

Esse desperdício pode exigir reprocessamento e restrição antes de reutilizar como matéria -prima. Vários fabricantes já estão abordando esses problemas.