Fiberglass se nanaša na skupino izdelkov, narejenih iz posameznih steklenih vlaken, združenih v različne oblike. Steklena vlakna lahko razdelimo v dve glavni skupini glede na njihovo geometrijo: neprekinjena vlakna, ki se uporabljajo v prejah in tekstilu, ter diskontinuirana (kratka) vlakna, ki se uporabljajo kot bat, odeje ali plošče za izolacijo in filtracijo. Fiberglas lahko oblikujemo v prejo, podobno kot volna ali bombaž, in prepleteno v tkanino, ki se včasih uporablja za draperije. Tekstil iz steklenih vlaken se običajno uporablja kot ojačevalni material za oblikovano in laminirano plastiko. Za toplotno izolacijo in absorpcijo zvoka se uporablja volna iz steklenih vlaken, debel, puhast material, narejen iz diskontinuiranih vlaken. Običajno ga najdemo v pregradi in trupih podmornic; avtomobilski motorni predelki in obloge za karoserijo; v peči in klimatskih enotah; akustične stenske in stropne plošče; in arhitekturne particije. Fiberglass je mogoče prilagoditi za posebne aplikacije, kot je tipa E (električna), ki se uporablja kot električni izolacijski trak, tekstil in ojačitev; Tip C (kemična), ki ima vrhunsko odpornost na kislino in tip T, za toplotno izolacijo.
Čeprav je komercialna uporaba steklenih vlaken razmeroma nedavna, so obrtniki ustvarili steklene pramene za okrasitev čarov in vaz med renesanso. Francoski fizik, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, je izdelal tekstil, okrašen s finimi steklenimi prameni leta 1713, britanski izumitelji pa je podvig podvajal leta 1822. Britanski svileni tkalci so leta 1842 izdelali stekleno tkanino, drugi izumitelj pa Edward Libbey Obleka, tkana iz stekla v kolumbijski razstavi v Chicagu 1893.
Steklena volna, puhasta masa diskontinuiranih vlaken v naključnih dolžinah, je bila na prelomu stoletja prvič proizvedena v Evropi, s postopkom, ki je vključeval risanje vlaken iz palic vodoravno do vrtljivega bobna. Nekaj desetletij pozneje je bil razvit in patentiran postopek predenja. Vzorni material za steklena vlakna je bil izdelan v Nemčiji med prvo svetovno vojno. Raziskave in razvoj, usmerjeni v industrijsko proizvodnjo steklenih vlaken, so v Združenih državah Amerike napredovali pod vodstvom dveh glavnih podjetij, podjetja Owens-Illinois Glass Company in Corning Glass Deluje. Ta podjetja so razvila fino, upogljivo, poceni stekleno vlakno, tako da so skozi zelo fine odprtine potegnili staljeno steklo. Leta 1938 sta se ta dva podjetja združila, da bi oblikovala Owens Corning Fiberglas Corp., ki je zdaj znana kot Owens Corning, je postala podjetje za tri milijarde dolarjev na leto in je vodilno na trgu iz steklenih vlaken.
Surovine
Osnovne surovine za izdelke iz steklenih vlaken so številne naravne minerale in proizvedene kemikalije. Glavne sestavine so silicijev pesek, apnenec in soda pepel. Druge sestavine lahko med drugim vključujejo kalcinirano glino, borax, Feldspar, nefelin sienit, magnezit in kaolinsko glino. Silicijev pesek se uporablja kot nekdanji steklo, soda pepel in apnenec pa pomagata predvsem za znižanje temperature taljenja. Druge sestavine se uporabljajo za izboljšanje določenih lastnosti, kot je boraks za kemično odpornost. Kot surovina se uporablja tudi odpadno steklo, imenovano tudi Cullet. Surovine je treba skrbno pretehtati v natančnih količinah in temeljito zmešati skupaj (imenovano šaržo), preden se stopijo v steklo.
Proizvodnja
Proces
Taljenje
Ko je serija pripravljena, se dovaja v peč za taljenje. Peč se lahko segreje z elektriko, fosilnim gorivom ali kombinacijo obeh. Za vzdrževanje gladkega, enakomernega pretoka stekla je treba natančno nadzorovati temperaturo. Staljeno steklo je treba hraniti pri višji temperaturi (približno 2500 ° F [1371 ° C]) kot druge vrste stekla, da se oblikujejo v vlakna. Ko kozarec stoji, se prenese na oblikovanje opreme prek kanala (nazajice), ki se nahaja na koncu peči.
Oblikovanje v vlakna
Za oblikovanje vlaken se uporablja več različnih procesov, odvisno od vrste vlaknin. Tekstilna vlakna se lahko oblikujejo iz staljenega stekla neposredno iz peči, ali pa se lahko staljeno steklo najprej dovaja v stroj, ki tvori steklene marmorske frnikole, premera približno 0,62 palca (1,6 cm). Ti marmori omogočajo, da se kozarec vizualno pregleda nečistoče. Tako v postopku neposredne taline in marmornate taline se stekleni ali stekleni marmorji dovajajo skozi električno ogrevane puše (imenovane tudi spinnerets). Puša je narejena iz platine ali kovinske zlitine, kjer koli od 200 do 3.000 zelo finih odprtin. Staljeno steklo preide skozi odprtine in izide kot fine nitke.
Proces neprekinjenega datoteke
Skozi postopek neprekinjene datoteke se lahko proizvajajo dolga, neprekinjena vlakna. Ko steklo teče skozi luknje v puši, se na naviji visoke hitrosti ujame več pramenov. Navijač se vrti na približno 2 milji (3 km) na minuto, veliko hitreje od hitrosti pretoka iz puše. Napetost izvleče nitke, medtem ko še vedno stoji, in tvori pramene del premera odprtin v puši. Uporablja se kemično vezivo, ki pomaga preprečiti, da bi se vlakna med poznejšo obdelavo zlomila. Filament se nato nanese na cevi. Zdaj ga je mogoče zasukati in zasukati v prejo.
Postopek iz vlaken
Alternativna metoda je postopek staplefiber. Ko staljeno steklo teče skozi puše, curki zraka hitro ohladijo nitke. Turbulentni razpoki zraka razbijejo tudi nitke na dolžine 8-15 palcev (20-38 cm). Te nitke padejo skozi razpršilo maziva na vrtljivi boben, kjer tvorijo tanek splet. Splet je narisan iz bobna in ga potegne v neprekinjen sklop ohlapno sestavljenih vlaken. Ta pramen lahko v prejo predelamo z istimi postopki, ki se uporabljajo za volno in bombaž.
Sesekljana vlakna
Namesto da bi bili oblikovani v prejo, se lahko neprekinjeni ali dolgi pramen seseklja v kratke dolžine. Strand je nameščen na kompletu Bobbinsa, imenovan Creel in se potegne skozi stroj, ki ga poseka na kratke koščke. Sesekljana vlakna se oblikujejo v preproge, ki jim je dodana veziva. Po ozdravitvi v pečici se preproga zavije. Različne uteži in debeline dajejo izdelke za skodle, vgrajeno strešno kritino ali dekorativne preproge.
Steklena volna
Za izdelavo steklene volne se uporablja rotacijski ali predilni postopek. V tem postopku se staljeno steklo iz peči pretaka v valjasto posodo, ki ima majhne luknje. Ko se posoda hitro vrti, vodoravni tokovi stekla iztekajo iz lukenj. Staljeni stekleni tokovi pretvorijo v vlakna z eksplozijo navzdol, vročega plina ali obojega. Vlakna padejo na tekoči trak, kjer se med seboj prepletajo v masi. To se lahko uporabi za izolacijo ali pa se volna razprši z vezivo, stisne v želeno debelino in ozdravi v pečici. Toplota nastavi vezivo, dobljeni izdelek pa je lahko toga ali poltrdna plošča ali fleksibilna palica.
Zaščitni premazi
Poleg veziva so za izdelke iz steklenih vlaken potrebne tudi drugi prevleki. Maziva se uporabljajo za zmanjšanje abrazije vlaken in se neposredno razpršijo na vlakna ali dodajo v vezivo. Protistatična sestava se med hlajenjem včasih razprši tudi na površino izolacijskih preprog iz steklenih vlaken. Hladilni zrak, narisan skozi preprogo, povzroči, da antistatično sredstvo prodre v celotno debelino preproge. Antistatično sredstvo je sestavljeno iz dveh sestavin-materiala, ki zmanjšuje nastajanje statične električne energije, in material, ki služi kot zaviralec korozije in stabilizator. Več komponent (maziva, veziva ali sredstva za sklopko). Sredstva za sklopke se uporabljajo na pramenih, ki se bodo uporabljali za ojačitve plastike, za okrepitev vezi na armirani material. Včasih je za odstranjevanje teh premazov ali dodajanje drugega premaza potrebna končna operacija. Pri plastičnih ojačitvah lahko velikost odstranimo s toploto ali kemikalijami in nanesemo sklopko. Za dekorativne uporabe je treba tkanine toplotno obdelati, da odstranijo velikosti in nastavite tkanje. Nato se nanesejo osnovne prevleke za barvanje pred umiranjem ali tiskanjem.
Oblikovanje v oblike
Izdelki iz steklenih vlaken so v najrazličnejših oblikah, narejenih z več procesi. Na primer, izolacija cevi iz steklenih vlaken je navita na oblike, ki so podobne palici, imenovane mandrele neposredno iz oblikovalnih enot, pred ozdravitvijo. Plesen oblike, v dolžini 3 čevljev (91 cm) ali manj, se nato ozdravijo v pečici. Utrjene dolžine se nato povišajo po dolžini in ga žagajo v določene dimenzije. Po potrebi se uporabijo obroki, izdelek pa je pakiran za pošiljanje.
Nadzor kakovosti
Med proizvodnjo izolacije iz steklenih vlaken se material vzorči na številnih lokacijah v postopku za ohranjanje kakovosti. Te lokacije vključujejo: mešano serijo, ki se napaja z električnim melterjem; Staljeno steklo iz puše, ki napaja riberizer; Steklena vlakna, ki prihajajo iz stroja FiberIzer; in končni ozdravljen izdelek, ki izhaja od konca proizvodne linije. Vzorci razsutega stekla in vlaken se analizirajo na kemično sestavo in prisotnost pomanjkljivosti z uporabo prefinjenih kemičnih analizatorjev in mikroskopov. Porazdelitev velikosti delcev serijskega materiala dobimo s prehodom materiala skozi številne sije različnih velikosti. Končni izdelek se meri za debelino po embalaži po specifikacijah. Sprememba debeline kaže, da je kakovost stekla pod standardom.
Proizvajalci izolacije iz steklenih vlaken uporabljajo tudi različne standardizirane preskusne postopke za merjenje, prilagajanje in optimizacijo akustične odpornosti izdelka, absorpcijo zvoka in zmogljivost zvočne pregrade. Akustične lastnosti je mogoče nadzorovati s prilagajanjem takšnih proizvodnih spremenljivk, kot so premer vlaken, gostota v razsutem stanju, debelina in vsebnost veziva. Podoben pristop se uporablja za nadzor toplotnih lastnosti.
Prihodnost
Industrija iz steklenih vlaken se sooča z nekaterimi velikimi izzivi v preostalih devetdesetih in več. Število proizvajalcev izolacije iz steklenih vlaken se je povečalo zaradi ameriških podružnic tujih podjetij in izboljšav produktivnosti ameriških proizvajalcev. To je povzročilo presežno zmogljivost, ki je trenutni in morda prihodnji trg ne more sprejeti.
Poleg presežne zmogljivosti bodo tekmovali tudi drugi izolacijski materiali. Rock Wool se je široko uporabljala zaradi nedavnih izboljšav procesov in izdelkov. Izolacija iz pene je še ena alternativa iz steklenih vlaken v stanovanjskih stenah in komercialnih strehah. Drug konkurenčni material je celuloza, ki se uporablja pri podstrešju.
Zaradi nizkega povpraševanja po izolaciji zaradi mehkega stanovanjskega trga potrošniki zahtevajo nižje cene. To povpraševanje je tudi posledica stalnega trenda konsolidacije trgovcev na drobno in izvajalcev. Kot odgovor bo morala izolacijska industrija iz steklenih vlaken še naprej zmanjševati stroške na dveh glavnih področjih: energijo in okolje. Uporabiti bo treba učinkovitejše peči, ki se ne zanašajo samo na en vir energije.
Ker bodo odlagališča dosegla največjo zmogljivost, bodo morali proizvajalci steklenih vlaken doseči skoraj nič proizvodnje na trdnih odpadkih, ne da bi se povečali. To bo potrebno izboljšati proizvodne procese za zmanjšanje odpadkov (tudi za tekoče in plinske odpadke) in ponovno uporabo odpadkov, kadar koli je to mogoče.
Takšni odpadki lahko zahtevajo ponovno obdelavo in ponovno preusmeritev, preden ponovno uporabimo kot surovino. Več proizvajalcev se že loteva teh vprašanj.
Čas objave: junij-11-2021