Фиберглас се односи на групу производа направљених од појединачних стаклених влакана комбинованих у различите облике. Стаклена влакна се могу поделити у две велике групе према њиховој геометрији: континуална влакна која се користе у предиви и текстилу, и дисконтинуална (кратка) влакна која се користе као летве, ћебад или плоче за изолацију и филтрацију. Фиберглас се може формирати у предиво слично вуни или памуку и уткати у тканину која се понекад користи за драперије. Текстил од фибергласа се обично користи као ојачавајући материјал за обликовану и ламинирану пластику. За топлотну изолацију и апсорпцију звука користи се вуна од стаклопластике, густ, паперјаст материјал направљен од дисконтинуалних влакана. Обично се налази у преградама и труповима бродова и подморница; аутомобилски моторни простори и облоге каросерије; у пећима и клима уређајима; акустичне зидне и плафонске плоче; и архитектонске преграде. Фиберглас се може прилагодити за специфичне примене као што је тип Е (електрични), користити као електрична изолациона трака, текстил и ојачање; Тип Ц (хемијски), који има супериорну отпорност на киселине, и Тип Т, за топлотну изолацију.
Иако је комерцијална употреба стаклених влакана релативно недавно, занатлије су креирале стаклене нити за украшавање пехара и ваза током ренесансе. Француски физичар, Рене-Антоине Ферцхаулт де Реаумур, произвео је текстил украшен финим стакленим нитима 1713. године, а британски проналазачи су поновили тај подвиг 1822. Британски ткач свиле направио је стаклену тканину 1842. године, а други проналазач, Едвард Либи, изложио је хаљина ткана од стакла на Колумбијској изложби 1893. у Чикагу.
Стаклена вуна, пахуљаста маса дисконтинуираних влакана насумичне дужине, први пут је произведена у Европи на прелазу векова, коришћењем процеса који је укључивао извлачење влакана са шипки хоризонтално на ротирајући бубањ. Неколико деценија касније развијен је и патентиран процес предења. Изолациони материјал од стаклених влакана произведен је у Немачкој током Првог светског рата. Истраживање и развој усмерен на индустријску производњу стаклених влакана напредовао је у Сједињеним Државама 1930-их, под управом две велике компаније, Овенс-Иллиноис Гласс Цомпани и Цорнинг Гласс Ради. Ове компаније су развиле фина, савитљива, јефтина стаклена влакна увлачећи растопљено стакло кроз веома фине отворе. Године 1938. ове две компаније су се спојиле и формирале Овенс-Цорнинг Фиберглас Цорп. Сада једноставно позната као Овенс-Цорнинг, постала је компанија која вреди 3 милијарде долара годишње, и лидер је на тржишту фибергласа.
Сировине
Основне сировине за производе од фибергласа су разноврсни природни минерали и произведене хемикалије. Главни састојци су силицијум песак, кречњак и сода пепео. Остали састојци могу укључивати калцинисану глиницу, боракс, фелдспат, нефелински сиенит, магнезит и каолинску глину, између осталог. Силикатни песак се користи као формирач стакла, а сода и кречњак првенствено помажу у снижавању температуре топљења. Остали састојци се користе за побољшање одређених својстава, као што је боракс за хемијску отпорност. Отпадно стакло, које се назива и стакло, такође се користи као сировина. Сировине морају бити пажљиво извагане у тачним количинама и темељно измешане заједно (названо батцхинг) пре него што се претопе у стакло.
Тхе Мануфацтуринг
Процес
Топљење
Када је шаржа припремљена, она се убацује у пећ за топљење. Пећ се може загревати електричном енергијом, фосилним горивом или комбинацијом ова два. Температура мора бити прецизно контролисана да би се одржало глатко и равномерно струјање стакла. Истопљено стакло мора се држати на вишој температури (око 2500°Ф [1371°Ц]) од других врста стакла да би се формирало у влакна. Када се стакло истопи, оно се преноси у опрему за формирање преко канала (предњег ложишта) који се налази на крају пећи.
Формирање у влакна
За формирање влакана користи се неколико различитих процеса, у зависности од врсте влакана. Текстилна влакна се могу формирати од растопљеног стакла директно из пећи, или се растопљено стакло може прво убацити у машину која формира стаклене мермере пречника око 0,62 инча (1,6 цм). Ови мермери омогућавају да се стакло визуелно прегледа на нечистоће. И у процесу директног топљења иу процесу топљења мермера, стакло или стаклени мермер се напајају кроз електрично загрејане чауре (које се називају и спинерети). Чаура је направљена од платине или легуре метала, са од 200 до 3000 веома финих отвора. Истопљено стакло пролази кроз отворе и излази као фина влакна.
Континуирани филаментни процес
Дуго, континуирано влакно може се произвести кроз процес континуираног филамента. Након што стакло протиче кроз рупе у чаури, вишеструки праменови су ухваћени на брзом намотачу. Намотач се окреће брзином од око 3 км у минути, много брже од брзине протока из чаура. Напетост извлачи филаменте док су још растопљене, формирајући нити делић пречника отвора у чаури. Примењује се хемијско везиво које помаже да се влакно не поквари током касније обраде. Филамент се затим намота на цеви. Сада се може увијати и умотавати у предиво.
Процес спајања влакана
Алтернативни метод је процес стаплефибер. Док растопљено стакло протиче кроз чауре, млазови ваздуха брзо хладе филаменте. Турбулентни удари ваздуха такође разбијају филаменте на дужине од 8-15 инча (20-38 цм). Ови филаменти падају кроз спреј мазива на ротирајући бубањ, где формирају танку мрежу. Мрежа се извлачи из бубња и увлачи у непрекидну нит лабаво склопљених влакана. Овај прамен се може прерадити у предиво истим процесима који се користе за вуну и памук.
Сецкана влакна
Уместо да се формира у предиво, континуални или дугачки ланчић се може исецкати на кратке дужине. Прамен је монтиран на сет бобина, који се назива калем, и провучен кроз машину која га сецка на кратке комаде. Исецкано влакно се формира у простирке у које се додаје везиво. Након сушења у пећници, простирка се умотава. Различите тежине и дебљине дају производе за шиндре, уграђене кровове или украсне простирке.
Стаклена вуна
Ротациони или спинер процес се користи за производњу стаклене вуне. У овом процесу, растопљено стакло из пећи тече у цилиндрични контејнер са малим рупама. Како се контејнер брзо окреће, хоризонтални млазови стакла излазе из рупа. Токови растопљеног стакла се претварају у влакна ударом ваздуха, врућег гаса или обоје. Влакна падају на покретну траку, где се преплићу једно са другим у длакаву масу. Ово се може користити за изолацију, или се вуна може попрскати везивом, стиснути у жељену дебљину и осушити у пећници. Топлота поставља везиво, а добијени производ може бити крута или полукрута плоча или флексибилна летва.
Заштитни премази
Поред везива, за производе од фибергласа су потребни и други премази. Мазива се користе за смањење абразије влакана и или се директно прскају на влакно или се додају у везиво. Антистатичка композиција се такође понекад распршује на површину изолационих простирки од стаклопластике током корака хлађења. Ваздух за хлађење који се провлачи кроз простирку узрокује да антистатичко средство продре у целу дебљину простирке. Антистатичко средство се састоји од два састојка — материјала који минимизира стварање статичког електрицитета и материјала који служи као инхибитор корозије и стабилизатор. Димензионирање је било који премаз који се наноси на текстилна влакна у операцији формирања и може садржати један или више компоненти (мазива, везива или средства за спајање). Средства за спајање се користе на нитима које ће се користити за ојачавање пластике, како би се ојачала веза са ојачаним материјалом. Понекад је потребна операција завршне обраде да би се уклонили ови премази или да би се додао други премаз. За пластична ојачања, величине се могу уклонити топлотом или хемикалијама и применити средство за спајање. За декоративне примене, тканине морају бити термички обрађене да би се уклониле величине и да би се учврстило ткање. Базни премази боје се затим наносе пре бојења или штампања.
Формирање у облике
Производи од фибергласа долазе у широком спектру облика, направљених коришћењем неколико процеса. На пример, изолација цеви од фибергласа се намотава на шипке налик на форме које се називају трнови директно из јединица за формирање, пре очвршћавања. Форме калупа, у дужини од 3 стопе (91 цм) или мање, се затим суше у пећници. Осушене дужине се затим уклањају по дужини и секу на одређене димензије. По потреби се наносе облоге и производ се пакује за отпрему.
Контрола квалитета
Током производње изолације од фибергласа, материјал се узоркује на бројним локацијама у процесу како би се одржао квалитет. Ове локације укључују: мешовиту шаржу која се доводи у електрични топионик; растопљено стакло из чауре која храни фиберизатор; стаклена влакна која излазе из машине за фиберизацију; и коначно осушени производ који излази са краја производне линије. Узорци стакла и влакана се анализирају на хемијски састав и присуство недостатака помоћу софистицираних хемијских анализатора и микроскопа. Расподела величине честица материјала серије се добија пропуштањем материјала кроз више сита различите величине. Дебљина финалног производа се мери након паковања према спецификацијама. Промена дебљине указује да је квалитет стакла испод стандарда.
Произвођачи изолације од фибергласа такође користе различите стандардизоване процедуре испитивања за мерење, подешавање и оптимизацију акустичке отпорности производа, апсорпције звука и перформанси звучне баријере. Акустичке особине се могу контролисати подешавањем производних варијабли као што су пречник влакана, насипна густина, дебљина и садржај везива. Сличан приступ се користи за контролу термичких својстава.
Будућност
Индустрија фибергласа се суочава са неким великим изазовима током остатка 1990-их и касније. Број произвођача изолације од фибергласа је повећан захваљујући америчким подружницама страних компанија и побољшању продуктивности америчких произвођача. Ово је резултирало вишком капацитета, које садашње, а можда и будуће тржиште не може да прихвати.
Поред вишка капацитета, такмичиће се и други изолациони материјали. Камена вуна је постала широко распрострањена због недавних побољшања процеса и производа. Изолација од пене је још једна алтернатива фибергласу у стамбеним зидовима и комерцијалним крововима. Други конкурентни материјал је целулоза, која се користи у изолацији поткровља.
Због ниске потражње за изолацијом због меког тржишта становања, потрошачи захтевају ниже цене. Ова потражња је такође резултат континуираног тренда консолидације трговаца и извођача радова. Као одговор, индустрија изолације од стаклопластике ће морати да настави да смањује трошкове у две главне области: енергији и животној средини. Мораће да се користе ефикасније пећи које се не ослањају само на један извор енергије.
Са депонијама које достижу максимални капацитет, произвођачи стаклопластике ће морати да постигну скоро нулту производњу чврстог отпада без повећања трошкова. Ово ће захтевати побољшање производних процеса како би се смањио отпад (и за течни и гасни отпад) и поновну употребу отпада где год је то могуће.
Такав отпад може захтевати поновну обраду и претапање пре поновне употребе као сировине. Неколико произвођача се већ бави овим проблемима.
Време поста: 11.06.2021