Hur är glasfiber?

Fiberglas hänvisar till en grupp produkter tillverkade av enskilda glasfibrer kombinerade till olika former. Glasfibrer kan delas upp i två huvudgrupper enligt deras geometri: kontinuerliga fibrer som används i garn och textilier, och de diskontinuerliga (korta) fibrerna som används som batts, filtar eller brädor för isolering och filtrering. Fiberglas kan bildas till garn mycket som ull eller bomull och vävas i tyg som ibland används för draperier. Fiberglass -textilier används ofta som ett förstärkningsmaterial för gjuten och laminerad plast. Fiberglasull, ett tjockt, fluffigt material tillverkat av diskontinuerliga fibrer, används för termisk isolering och ljudabsorption. Det finns vanligtvis i fartyg och ubåtar och skrov; bilmotorrum och foder i kroppspanelen; i ugnar och luftkonditioneringsenheter; Akustisk vägg- och takpaneler; och arkitektoniska partitioner. Fiberglas kan skräddarsys för specifika applikationer såsom typ E (elektrisk), som används som elektrisk isoleringstejp, textilier och förstärkning; Typ C (kemikalie), som har överlägsen syremotstånd och typ T, för värmeisolering.

Även om kommersiell användning av glasfiber är relativt nyligen skapade hantverkare glassträngar för att dekorera bägare och vaser under renässansen. En fransk fysiker, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, producerade textilier dekorerade med fina glassträngar 1713, och brittiska uppfinnare duplicerade brådskan 1822. En brittisk sidenvävare gjorde ett glasstyg 1842, och en annan uppfinnare, Edward LiBBey, ställde ut en en a Klänning vävd av glas vid den columbianska utställningen 1893 i Chicago.

Glasull, en fluffig massa av diskontinuerlig fiber i slumpmässiga längder, producerades först i Europa vid sekelskiftet, med användning av en process som involverade att dra fibrer från stavar horisontellt till en roterande trumma. Flera decennier senare utvecklades och patenterades en snurrningsprocess. Glasfiberisolerande material tillverkades i Tyskland under första världskriget I. Forskning och utveckling som syftade till industriproduktionen av glasfibrer fortsatte i USA på 1930-talet, under ledning av två stora företag, Owens-Illinois Glass Company och Corning Glass Fabrik. Dessa företag utvecklade en fin, böjlig, lågkostnadsglasfiber genom att rita smält glas genom mycket fina öppningar. 1938 slogs dessa två företag samman för att bilda Owens-Corning Fiberglas Corp. Nu helt enkelt känd som Owens-Corning, har det blivit ett företag på 3 miljarder dollar per år och är ledande på Fiberglass-marknaden.

Råvaror

De grundläggande råvarorna för glasfiberprodukter är en mängd naturliga mineraler och tillverkade kemikalier. De viktigaste ingredienserna är kiseldioxidsand, kalksten och soda. Andra ingredienser kan inkludera kalcinerad aluminiumoxid, borax, fältspat, nepheline -syenit, magnesit och kaolinlera, bland andra. Kiseldioxidsand används som glas tidigare, och soda och kalksten hjälper främst att sänka smälttemperaturen. Andra ingredienser används för att förbättra vissa egenskaper, såsom borax för kemisk resistens. Avfallsglas, även kallad Cullet, används också som råmaterial. Råvarorna måste vägas noggrant i exakta mängder och blandas noggrant (kallas satsning) innan de smälts i glas.

Tillverkning
Behandla

Smältande

När satsen är beredd matas den in i en ugn för smältning. Ugnen kan värmas upp med elektricitet, fossilt bränsle eller en kombination av de två. Temperaturen måste kontrolleras exakt för att upprätthålla ett smidigt, jämnt glasflöde. Det smälta glaset måste hållas vid en högre temperatur (cirka 2500 ° F [1371 ° C]) än andra typer av glas för att bildas till fiber. När glaset blir smält överförs det till bildningsutrustningen via en kanal (förverk) som ligger i slutet av ugnen.

Bildas till fibrer

Flera olika processer används för att bilda fibrer, beroende på fibertyp. Textilfibrer kan bildas från smält glas direkt från ugnen, eller det smälta glaset kan först matas till en maskin som bildar glasbarmor på cirka 0,62 tum (1,6 cm) i diameter. Dessa kulor tillåter glaset att inspekteras visuellt för föroreningar. I både den direkta smält- och marmormeltillverkningen matas glas- eller glasbultarna genom elektriskt uppvärmda bussningar (även kallad spinnerets). Bussningen är tillverkad av platina eller metalllegering, med allt från 200 till 3 000 mycket fina öppningar. Det smälta glaset passerar genom öppningarna och kommer ut som fina filament.

Kontinuerlig filamentprocess

En lång, kontinuerlig fiber kan produceras genom processen för kontinuerlig filament. Efter att glaset rinner genom hålen i bussningen fångas flera trådar på en höghastighetslindare. Linder kretsar cirka 3 km per minut, mycket snabbare än flödeshastigheten från bussningarna. Spänningen drar ut filamenten medan de fortfarande är smälta och bildar strängar en bråkdel av öppningarna i bussningen. Ett kemiskt bindemedel appliceras, vilket hjälper till att hindra fibern från att bryta under senare bearbetning. Filamentet lindas sedan på rören. Det kan nu vridas och plåga till garn.

Stapelfiberprocess

En alternativ metod är Staplefiber -processen. När det smälta glaset rinner genom bussningarna kyler luftstrålen snabbt filamenten. De turbulenta luften bryter också filamenten i längder av 20-38 cm. Dessa filament faller genom en spray av smörjmedel på en roterande trumma, där de bildar en tunn webb. Webben dras från trumman och dras in i en kontinuerlig tråd av löst monterade fibrer. Denna tråd kan bearbetas till garn av samma processer som används för ull och bomull.

Hackad fiber

Istället för att bildas till garn kan den kontinuerliga eller långa stapelsträngen hackas i korta längder. Stranden är monterad på en uppsättning spolar, kallad en Creel och dras genom en maskin som huggar den i korta bitar. Den hackade fibern bildas till mattor till vilka ett bindemedel tillsätts. Efter botning i en ugn rullas mattan upp. Olika vikter och tjocklekar ger produkter för bältros, uppbyggd tak eller dekorativa mattor.

Glasull

Rotary- eller spinner -processen används för att göra glasull. I denna process flödar smält glas från ugnen in i en cylindrisk behållare med små hål. När behållaren snurrar snabbt flödar horisontella glasströmmar ut ur hålen. De smälta glasströmmarna omvandlas till fibrer av en nedåt sprängning av luft, varm gas eller båda. Fibrerna faller på ett transportband, där de sammanflätas med varandra i en fleecy -massa. Detta kan användas för isolering, eller ullen kan sprayas med ett bindemedel, komprimeras i önskad tjocklek och botas i en ugn. Värmen sätter bindemedlet, och den resulterande produkten kan vara ett styvt eller halvstyvt bräde eller en flexibel batt.

Skyddsbeläggningar

Förutom bindemedel krävs andra beläggningar för glasfiberprodukter. Smörjmedel används för att minska fibernötning och antingen sprutas direkt på fibern eller tillsätts i bindemedlet. En antistatisk sammansättning sprayas också ibland på ytan av glasfiberisoleringsmattor under kylningssteget. Kylluft som dras genom mattan får det anti-statiska medlet att tränga igenom hela mattans tjocklek. Det anti-statiska medlet består av två ingredienser-ett material som minimerar genereringen av statisk elektricitet och ett material som fungerar som en korrosionsinhibitor och stabilisator. Sizing är alla beläggningar som appliceras på textilfibrer i bildningsoperationen och kan innehålla en eller eller en eller eller Fler komponenter (smörjmedel, bindemedel eller kopplingsmedel). Kopplingsmedel används på trådar som kommer att användas för att förstärka plast, för att stärka bindningen till det förstärkta materialet. Ibland krävs en efterbehandling för att ta bort dessa beläggningar eller lägga till en annan beläggning. För plastförstärkningar kan man tas bort med värme eller kemikalier och ett kopplingsmedel appliceras. För dekorativa applikationer måste tyger värmebehandlas för att ta bort Sizings och för att ställa in väven. Färgbasbeläggningar appliceras sedan innan du dör eller skriver ut.

Bildas till former

Fiberglasprodukter finns i en mängd olika former, tillverkade med flera processer. Till exempel är glasfiberrörsisolering lindad på stavliknande former som kallas mandrel direkt från bildningsenheterna före härdning. Formformen, i längder av 91 cm eller mindre, botas sedan i en ugn. De härdade längderna avformas sedan längd och sågs till specificerade dimensioner. Facings appliceras vid behov och produkten är förpackad för transport.

Kvalitetskontroll

Under produktionen av glasfiberisolering samplas material på ett antal platser i processen för att upprätthålla kvalitet. Dessa platser inkluderar: den blandade satsen som matas till den elektriska melteren; Smält glas från bussningen som matar fiberisatorn; Glasfiber som kommer ut från fiberizer -maskinen; och den slutliga botade produkten som dyker upp från slutet av produktionslinjen. Bulkglaset och fiberproverna analyseras för kemisk sammansättning och närvaron av brister med hjälp av sofistikerade kemiska analysatorer och mikroskop. Partikelstorleksfördelningen av batchmaterialet erhålls genom att passera materialet genom ett antal siktar med olika storlekar. Slutprodukten mäts för tjocklek efter förpackning enligt specifikationer. En tjockleksförändring indikerar att glaskvaliteten ligger under standarden.

Fiberglasisoleringstillverkare använder också en mängd standardiserade testprocedurer för att mäta, justera och optimera produktens akustiska motstånd, ljudabsorption och ljudbarriärprestanda. De akustiska egenskaperna kan styras genom att justera sådana produktionsvariabler som fiberdiameter, bulkdensitet, tjocklek och bindemedel. Ett liknande tillvägagångssätt används för att kontrollera termiska egenskaper.

Framtiden

Fiberglasindustrin står inför några stora utmaningar under resten av 1990 -talet och därefter. Antalet producenter av glasfiberisolering har ökat på grund av amerikanska dotterbolag till utländska företag och förbättringar av produktivitet av amerikanska tillverkare. Detta har resulterat i överdriven kapacitet, som den nuvarande och kanske framtida marknaden inte kan rymma.

Förutom överskottskapacitet kommer andra isoleringsmaterial att konkurrera. Rockull har blivit allmänt använt på grund av de senaste processerna och produktförbättringarna. Skumisolering är ett annat alternativ till glasfiber i bostadsväggar och kommersiella tak. Ett annat konkurrerande material är cellulosa, som används i vindisolering.

På grund av den låga efterfrågan på isolering på grund av en mjuk bostadsmarknad kräver konsumenterna lägre priser. Denna efterfrågan är också ett resultat av den fortsatta trenden i konsolidering av återförsäljare och entreprenörer. Som svar måste glasfiberisoleringsindustrin fortsätta att sänka kostnaderna inom två huvudområden: energi och miljö. Mer effektiva ugnar måste användas som inte bara förlitar sig på en energikälla.

Med deponier som når maximal kapacitet måste glasfibertillverkare uppnå nästan nollproduktion på fast avfall utan att öka kostnaderna. Detta kommer att kräva förbättring av tillverkningsprocesser för att minska avfall (för vätska och gasavfall också) och återanvändning av avfall där det är möjligt.

Sådant avfall kan kräva upparbetning och omremling innan det återanvänds som råmaterial. Flera tillverkare behandlar redan dessa problem.