Ako sa vyrába sklenené vlákna?

Zasunutie vlákien sa vzťahuje na skupinu výrobkov vyrobených z jednotlivých sklenených vlákien kombinovaných do rôznych foriem. Sklenené vlákna sa dajú rozdeliť do dvoch hlavných skupín podľa ich geometrie: kontinuálne vlákna používané v priadzách a textíliách a diskontinuálne (krátke) vlákna používané ako Batts, prikrývky alebo dosky na izoláciu a filtráciu. Zasunutie vlákien sa môže vytvoriť do priadze podobne ako vlny alebo bavlna a tkané do tkaniny, ktorá sa niekedy používa na závesy. Textily zo sklenených vlákien sa bežne používajú ako výstužný materiál na tvarované a laminované plasty. Na tepelnú izoláciu a absorpciu zvuku sa používa vlna zo sklenených vlákien, hrubý, nadýchaný materiál vyrobený z diskontinuálnych vlákien. Bežne sa vyskytuje v lodných a ponorkových priedeľoch a trupoch; priehradky automobilových motorov a vložky na panely tela; v pecách a klimatizačných jednotkách; akustické steny a stropné panely; a architektonické oddiely. Zasunutie vlákien môžu byť prispôsobené špecifickým aplikáciám, ako je typ E (elektrické), používané ako elektrická izolačná páska, textil a výstuž; Typ C (chemický), ktorý má vynikajúcu odolnosť voči kyselinám a typ T na tepelnú izoláciu.

Hoci komerčné použitie sklenených vlákien je relatívne najnovšie, remeselníci vytvorili sklenené pramene na zdobenie pohárov a váz počas renesancie. Francúzsky fyzik Rene-antoine Ferchault de Reaumur, vyrobený textil zdobený prameňmi jemných skla v roku 1713 a britskí vynálezcovia duplikovali výkon v roku 1822. Britský hodvábny tkanina vyrobila sklenenú tkaninu v roku 1842 a ďalší vynálezca, Edward Libbey, vykazoval A Britský hodvábny tkan Šaty tkané skla na kolumbijskej výstave z roku 1893 v Chicagu.

Sklenená vlna, našuchorená hmotnosť diskontinuálnej vlákniny v náhodných dĺžkach, bola v Európe prvýkrát vyrobená na prelome storočia, pričom sa použil proces, ktorý zahŕňal ťahanie vlákien z prútov horizontálne na otáčajúci bubon. O niekoľko desaťročí neskôr bol vyvinutý a patentovaný proces točenia. Izolačný materiál zo sklenených vlákien bol vyrobený v Nemecku počas prvej svetovej vojny I. Výskum a vývoj zameraný na priemyselnú výrobu sklenených vlákien postupoval v Spojených štátoch v 30. rokoch 20. storočia pod vedením dvoch hlavných spoločností, spoločnosti Owens-Ilinois Glass Company a Corning Glass Glass Diela. Tieto spoločnosti vyvinuli jemné, podriadené, nízkonákladové sklenené vlákno nakreslením roztaveného skla cez veľmi jemné orny. V roku 1938 sa tieto dve spoločnosti zlúčili za vytvorenie spoločnosti Owens-Corglas Corp., ktoré je teraz známe ako Owens-Corning, sa stala spoločnosťou 3 miliardy dolárov ročne a je lídrom na trhu zo sklenených vlákien.

Suroviny

Základné suroviny pre výrobky zo sklenených vlákien sú rôzne prírodné minerály a vyrábané chemikálie. Hlavnými prísadami sú kremičitý piesok, vápenec a sóda. Medzi ďalšie zložky môžu okrem iného patriť kalcinovaný hliník, borax, živce, nefelínové syenit, magnezit a kaolínová hlina. Ako sklo sa používa ako sklo a sodný popol a vápenec pomáhajú primárne znížiť teplotu topenia. Iné zložky sa používajú na zlepšenie určitých vlastností, ako je Borax pre chemický odpor. Odpadové sklo, tiež nazývané Cullet, sa tiež používa ako surovina. Suroviny sa musia starostlivo zvážiť v presných množstvách a pred roztavením na sklo sa musia dôkladne premiešať (nazývané dávkovanie).

Výroba
Spracovanie

Taviace sa

Akonáhle je dávka pripravená, je privádzaná do pece na topenie. Pec sa môže zahrievať elektrinou, fosílnym palivom alebo kombináciou týchto dvoch. Teplota musí byť presne regulovaná, aby sa udržal hladký a stabilný prietok skla. Roztavené sklo sa musí udržiavať pri vyššej teplote (asi 2500 ° F [1371 ° C]) ako iné typy skla, aby sa vytvorilo do vlákniny. Akonáhle sa sklo roztavuje, prenesie sa do tvarovacieho zariadenia pomocou kanála (čelo) umiestnenému na konci pece.

Formovanie do vlákien

Na vytvorenie vlákien sa používa niekoľko rôznych procesov v závislosti od typu vlákniny. Textilné vlákna sa môžu tvoriť z roztaveného skla priamo z pece, alebo roztavené sklo sa môže najprv kŕmiť do stroja, ktorý tvorí sklenené mranice s priemerom asi 0,62 palca (1,6 cm). Tieto guľky umožňujú, aby sa sklo vizuálne skontrolovalo nečistoty. V procese priamej taveniny a mramorovej taveniny sa sklenené alebo sklenené guľky privádzajú elektricky vyhrievanými puzdrami (tiež nazývané spinnerety). Puzdro je vyrobené z zliatiny platiny alebo kovu, kdekoľvek od 200 do 3 000 veľmi jemných ornov. Roztavené sklo prechádza otvormi a vyjde ako jemné vlákna.

Proces nepretržitého

Dlhé, kontinuálne vlákno sa môže vyrábať prostredníctvom procesu kontinuálnej bitky. Po tom, čo sklo preteká otvormi v puzdre, sa na vysokorýchlostnom navíjači chytí viacero prameňov. Vinker sa točí asi 2 míle (3 km) za minútu, oveľa rýchlejšie ako rýchlosť prietoku z puzdier. Napätie vytiahne vlákna, zatiaľ čo je stále roztavené a vytvára pramene zlomok priemeru otvorov v puzdre. Použije sa chemické spojivo, ktoré pomáha zabrániť zlomeniu vlákniny počas neskoršieho spracovania. Vlákno je potom narazené na skúmavky. Teraz sa môže skrútiť a vložiť do priadze.

Proces

Alternatívnou metódou je proces základnej plochy. Keď roztavené sklo tečie cez puzdrá, prúdové prúdy rýchlo ochladzujú vlákna. Turbulentné výbuchy vzduchu tiež rozdeľujú vlákna na dĺžku 8-15 palcov (20-38 cm). Tieto vlákna spadajú cez sprej maziva na otáčajúci sa bubon, kde tvoria tenký web. Web je čerpaný z bubna a vtiahnutý do nepretržitého vlákna voľne zostavených vlákien. Tento prameň môže byť spracovaný na priadzu rovnakými procesmi, ktoré sa používajú na vlnu a bavlnu.

Nasekaná vlákno

Namiesto toho, aby sa vytvoril do priadze, môže byť prepustený nepretržitý alebo dlhý patrón nasekaný do krátkych dĺžok. Prameň je namontovaný na sadu cievok, nazývaný Creel, a pretiahnutý strojom, ktorý ho vytiahne na krátke kúsky. Nasekané vlákno sa tvorí do rohoží, ku ktorým sa pridáva spojivo. Po vytvrdzovaní v rúre sa rohož vyvaľuje. Rôzne váhy a hrúbky poskytujú výrobky pre pásový opar, zastavané strešné alebo dekoratívne rohože.

Sklenená vlna

Proces otočného alebo rozmetávačov sa používa na výrobu sklenenej vlny. V tomto procese roztavené sklo z pece tečie do valcovej nádoby s malými otvormi. Keď sa nádoba rýchlo točí, z otvorov vyteká horizontálne prúdy skla. Prietoky roztaveného skla sa premieňajú na vlákna otrasom vzduchu, horúcim plynom alebo oboma. Vlákna spadajú na dopravný pás, kde sa vzájomne prepletajú v múzej omši. Toto sa dá použiť na izoláciu, alebo sa vlna môže striekať spojivom, stlačená do požadovanej hrúbky a vyliečená v peci. Teplo nastaví spojivo a výsledný produkt môže byť tuhá alebo polotuhá doska alebo flexibilný Batt.

Ochranné povlaky

Okrem spojív sú potrebné ďalšie povlaky pre výrobky zo sklenených vlákien. Lubrikanty sa používajú na zníženie oderu vlákniny a buď sa priamo postriekajú na vlákno alebo sa pridávajú do spojiva. Počas chladiaceho kroku sa niekedy postrieka antistatické zloženie. Chladiaci vzduch nakreslený rohožou spôsobuje, že anti-statické činidlo prenikne do celej hrúbky rohože. Ant-statické činidlo pozostáva z dvoch zložiek-materiálu, ktorý minimalizuje výrobu statickej elektriny, a materiál, ktorý slúži ako inhibítor korózie a stabilizátor. Rozstup je akýkoľvek povlak aplikovaný na textilné vlákna vo formovacej operácii a môže obsahovať jeden alebo môže obsahovať jeden Viac komponentov (mazivá, spojivá alebo spojovacie činidlá). Spojovacie činidlá sa používajú na prameňoch, ktoré sa použijú na zosilnenie plastov, na posilnenie väzby na zosilnený materiál. Na odstránenie týchto povlakov alebo na pridanie ďalšieho povlaku je potrebná dokonačná operácia. V prípade plastových výstuže sa môžu veľkosti odstrániť pomocou tepla alebo chemikálií a aplikovaným spojovacím činidlom. V prípade dekoratívnych aplikácií musia byť textílie ošetrené tepelne, aby sa odstránili veľkosti a nastavili väzbu. Pred umieraním alebo tlačou sa potom nanesú základné nátery farbiva.

Formovanie do tvarov

Výrobky zo sklenených vlákien sa dodávajú v širokej škále tvarov vyrobených pomocou niekoľkých procesov. Napríklad izolácia potrubia zo sklenených vlákien je navinutá na formy podobné tyčinkám nazývaným tŕň priamo z formujúcich jednotiek pred vytvrdzovaním. Formy formy, v dĺžkach 3 stôp (91 cm) alebo menej, sa potom vyliečia v peci. Vytkané dĺžky sa potom zdĺhajú a sú umiestnené do špecifikovaných rozmerov. V prípade potreby sa používajú otáčky a výrobok je zabalený na prepravu.

Kontrola kvality

Počas výroby izolácie zo sklenených vlákien sa materiál odoberá vzorky na mnohých miestach v procese, aby sa udržala kvalita. Medzi tieto miesta patrí: zmiešaná šarža, ktorá sa kŕmila do elektrického topiča; roztavené sklo z puzdra, ktoré živí vláknitý; sklenené vlákno vychádzajúce z vláknitého stroja; a konečný vyliečený produkt, ktorý sa objavuje od konca výrobnej linky. Vzorky objemového skla a vlákien sa analyzujú na chemické zloženie a prítomnosť nedostatkov pomocou sofistikovaných chemických analyzátorov a mikroskopov. Rozdelenie veľkosti častíc v dávkovom materiáli sa získa odovzdaním materiálu cez množstvo simov rôznych veľkostí. Konečný produkt sa meria na hrúbku po balení podľa špecifikácií. Zmena hrúbky naznačuje, že kvalita skla je pod štandardom.

Výrobcovia izolácie zo sklenených vlákien tiež používajú rôzne štandardizované testovacie postupy na meranie, prispôsobenie a optimalizáciu akustického odporu produktu, absorpciu zvuku a výkon zvukovej bariéry. Akustické vlastnosti sa môžu riadiť úpravou takých výrobných premenných, ako je priemer vlákna, objemová hustota, hrúbka a obsah spojiva. Podobný prístup sa používa na kontrolu tepelných vlastností.

Budúcnosť

Priemysel zo sklenených vlákien čelí niektorým hlavným výzvam v priebehu zvyšku 90. rokov a neskôr. Počet výrobcov izolácie zo sklenených vlákien sa zvýšil v dôsledku amerických dcérskych spoločností zahraničných spoločností a zlepšenia produktivity výrobcov USA. To viedlo k nadmernej kapacite, ktorú súčasný a možno aj budúci trh nedokáže ubytovať.

Okrem nadmernej kapacity budú súťažiť aj ďalšie izolačné materiály. Hornová vlna sa široko používa z dôvodu nedávneho vylepšenia procesu a produktu. Penová izolácia je ďalšou alternatívou k laminátom v bytových stenách a komerčných strechách. Ďalším konkurenčným materiálom je celulóza, ktorá sa používa pri podkrovnej izolácii.

Z dôvodu nízkeho dopytu po izolácii v dôsledku trhu s mäkkým bývaním spotrebitelia požadujú nižšie ceny. Táto požiadavka je tiež výsledkom pokračujúceho trendu v konsolidácii maloobchodníkov a dodávateľov. V reakcii na to bude musieť izolačný priemysel zo sklenených vlákien naďalej znižovať náklady v dvoch hlavných oblastiach: energia a životné prostredie. Efektívnejšie pece sa budú musieť používať, ktoré sa nespoliehajú iba na jeden zdroj energie.

Pri skládkach, ktoré dosiahnú maximálnu kapacitu, výrobcovia zo sklenených vlákien budú musieť dosiahnuť takmer nulovú produkciu pevného odpadu bez zvýšenia nákladov. To si bude vyžadovať zlepšenie výrobných procesov na zníženie odpadu (tiež na odpad z tekutiny a plynu) a opätovné použitie odpadu, kde je to možné.

Takýto odpad môže vyžadovať prepracovanie a prehodnotenie pred opätovným použitím ako surovina. Niekoľko výrobcov už tieto problémy rieši.