Paano Ginawa ang Fiberglass?

Ang Fiberglass ay tumutukoy sa isang pangkat ng mga produkto na ginawa mula sa mga indibidwal na glass fiber na pinagsama sa iba't ibang anyo. Ang mga glass fiber ay maaaring hatiin sa dalawang malalaking grupo ayon sa kanilang geometry: tuloy-tuloy na mga hibla na ginagamit sa mga sinulid at mga tela, at ang mga hindi nagpapatuloy (maiikling) mga hibla na ginagamit bilang mga bat, kumot, o mga tabla para sa pagkakabukod at pagsasala. Ang fiberglass ay maaaring gawing sinulid na katulad ng lana o koton, at hinabi sa tela na kung minsan ay ginagamit para sa mga kurtina. Ang mga fiberglass na tela ay karaniwang ginagamit bilang isang materyal na pampalakas para sa mga molded at laminated na plastik. Ang fiberglass wool, isang makapal, malambot na materyal na ginawa mula sa hindi tuloy-tuloy na mga hibla, ay ginagamit para sa thermal insulation at sound absorption. Karaniwan itong matatagpuan sa mga bulkhead at hull ng barko at submarino; mga compartment ng makina ng sasakyan at mga liner ng body panel; sa mga hurno at air conditioning unit; mga panel ng acoustic na dingding at kisame; at mga partisyon ng arkitektura. Maaaring iayon ang fiberglass para sa mga partikular na aplikasyon gaya ng Type E (electrical), na ginagamit bilang electrical insulation tape, mga tela at pampalakas; Type C (kemikal), na may superior acid resistance, at Type T, para sa thermal insulation.

Kahit na ang komersyal na paggamit ng glass fiber ay medyo kamakailan, ang mga artisan ay lumikha ng mga glass strand para sa dekorasyon ng mga goblet at vase sa panahon ng Renaissance. Isang French physicist, si Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, ang gumawa ng mga tela na pinalamutian ng pinong mga hibla ng salamin noong 1713, at ang mga imbentor ng Britanya ay nadoble ang tagumpay noong 1822. Isang British silk weaver ang gumawa ng glass fabric noong 1842, at ang isa pang imbentor, si Edward Libbey, ay nagpakita ng isang damit na hinabi ng salamin sa 1893 Columbian Exposition sa Chicago.

Ang glass wool, isang malambot na masa ng hindi tuloy-tuloy na hibla sa random na haba, ay unang ginawa sa Europa sa pagpasok ng siglo, gamit ang isang proseso na kinasasangkutan ng pagguhit ng mga hibla mula sa mga tungkod nang pahalang patungo sa isang umiikot na drum. Pagkalipas ng ilang dekada, isang proseso ng pag-ikot ay binuo at na-patent. Ang glass fiber insulating material ay ginawa sa Germany noong World War I. Ang pananaliksik at pag-unlad na naglalayong ang industriyal na produksyon ng mga glass fiber ay umunlad sa Estados Unidos noong 1930s, sa ilalim ng direksyon ng dalawang malalaking kumpanya, ang Owens-Illinois Glass Company at Corning Glass Gumagana. Ang mga kumpanyang ito ay nakabuo ng isang pinong, nababaluktot, murang hibla ng salamin sa pamamagitan ng pagguhit ng tinunaw na salamin sa pamamagitan ng napakahusay na mga orifice. Noong 1938, ang dalawang kumpanyang ito ay nagsanib upang bumuo ng Owens-Corning Fiberglas Corp. Ngayon ay kilala lamang bilang Owens-Corning, ito ay naging isang $3-bilyon-isang-taon na kumpanya, at isang pinuno sa merkado ng fiberglass.

Mga Hilaw na Materyales

Ang mga pangunahing hilaw na materyales para sa mga produktong fiberglass ay iba't ibang natural na mineral at mga kemikal na gawa. Ang mga pangunahing sangkap ay silica sand, limestone, at soda ash. Maaaring kabilang sa iba pang mga sangkap ang calcined alumina, borax, feldspar, nepheline syenite, magnesite, at kaolin clay, bukod sa iba pa. Ginagamit ang silica sand bilang dating salamin, at ang soda ash at limestone ay pangunahing nakakatulong upang mapababa ang temperatura ng pagkatunaw. Ang iba pang mga sangkap ay ginagamit upang mapabuti ang ilang mga katangian, tulad ng borax para sa paglaban sa kemikal. Ang basurang baso, na tinatawag ding cullet, ay ginagamit din bilang isang hilaw na materyal. Ang mga hilaw na materyales ay dapat na maingat na timbangin sa eksaktong dami at lubusan na pinaghalo (tinatawag na batching) bago matunaw sa salamin.

Ang Paggawa
Proseso

Natutunaw

Kapag ang batch ay handa na, ito ay ilalagay sa isang pugon para matunaw. Ang furnace ay maaaring pinainit sa pamamagitan ng kuryente, fossil fuel, o kumbinasyon ng dalawa. Dapat na tumpak na kontrolin ang temperatura upang mapanatili ang isang makinis, tuluy-tuloy na daloy ng salamin. Ang tunaw na salamin ay dapat na panatilihin sa isang mas mataas na temperatura (mga 2500°F [1371°C]) kaysa sa iba pang mga uri ng salamin upang mabuo sa hibla. Kapag ang salamin ay natunaw, ito ay inililipat sa bumubuo ng kagamitan sa pamamagitan ng isang channel (forehearth) na matatagpuan sa dulo ng pugon.

Nabubuo sa mga hibla

Maraming iba't ibang proseso ang ginagamit upang bumuo ng mga hibla, depende sa uri ng hibla. Ang mga hibla ng tela ay maaaring mabuo mula sa tinunaw na salamin nang direkta mula sa hurno, o ang tunaw na salamin ay maaaring unang ipasok sa isang makina na bumubuo ng mga glass marbles na humigit-kumulang 0.62 pulgada (1.6 cm) ang diyametro. Ang mga marmol na ito ay nagbibigay-daan sa salamin na masuri kung may mga dumi. Sa parehong direktang pagtunaw at proseso ng pagtunaw ng marmol, ang salamin o salamin na marmol ay pinapakain sa pamamagitan ng mga bushing na pinainit ng kuryente (tinatawag ding mga spinnerets). Ang bushing ay gawa sa platinum o metal na haluang metal, na may kahit saan mula 200 hanggang 3,000 napakahusay na mga orifice. Ang tunaw na salamin ay dumadaan sa mga orifice at lumalabas bilang mga pinong filament.

Patuloy na proseso ng filament

Ang isang mahaba, tuluy-tuloy na hibla ay maaaring gawin sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na proseso ng filament. Matapos dumaloy ang salamin sa mga butas sa bushing, maraming mga hibla ang nahuhuli sa isang high-speed winder. Ang winder ay umiikot nang humigit-kumulang 2 milya (3 km) bawat minuto, mas mabilis kaysa sa bilis ng daloy mula sa mga bushings. Ang pag-igting ay hinihila ang mga filament habang natutunaw pa rin, na bumubuo ng mga hibla ng isang bahagi ng diameter ng mga bukana sa bushing. Ang isang chemical binder ay inilapat, na tumutulong na hindi masira ang hibla sa pagpoproseso sa ibang pagkakataon. Ang filament ay isinusugat sa mga tubo. Maaari na itong paipitin at lagyan ng sinulid.

Proseso ng staple-fiber

Ang isang alternatibong paraan ay ang proseso ng staplefiber. Habang dumadaloy ang tunaw na salamin sa mga bushings, mabilis na pinalamig ng mga jet ng hangin ang mga filament. Ang magulong pagputok ng hangin ay pinuputol din ang mga filament sa haba na 8-15 pulgada (20-38 cm). Ang mga filament na ito ay nahuhulog sa pamamagitan ng isang spray ng lubricant papunta sa isang umiikot na drum, kung saan sila ay bumubuo ng isang manipis na web. Ang web ay kinukuha mula sa drum at hinila sa isang tuloy-tuloy na strand ng maluwag na pinagsama-samang mga hibla. Ang strand na ito ay maaaring iproseso sa sinulid sa pamamagitan ng parehong mga proseso na ginagamit para sa lana at koton.

Tinadtad na hibla

Sa halip na mabuo sa sinulid, ang tuloy-tuloy o mahabang-staple strand ay maaaring putulin sa maikling haba. Ang strand ay inilagay sa isang hanay ng mga bobbins, na tinatawag na creel, at hinila sa isang makina na pinuputol ito sa maiikling piraso. Ang tinadtad na hibla ay nabuo sa mga banig kung saan idinagdag ang isang panali. Pagkatapos ng paggamot sa isang oven, ang banig ay pinagsama. Ang iba't ibang timbang at kapal ay nagbibigay ng mga produkto para sa mga shingle, built-up na bubong, o pampalamuti na banig.

Glass wool

Ang rotary o spinner process ay ginagamit upang gumawa ng glass wool. Sa prosesong ito, ang tunaw na salamin mula sa hurno ay dumadaloy sa isang cylindrical na lalagyan na may maliliit na butas. Habang mabilis na umiikot ang lalagyan, ang mga pahalang na daloy ng salamin ay umaagos palabas sa mga butas. Ang mga nilusaw na daluyan ng salamin ay na-convert sa mga hibla sa pamamagitan ng isang pababang sabog ng hangin, mainit na gas, o pareho. Ang mga hibla ay nahuhulog sa isang conveyor belt, kung saan sila ay magkakaugnay sa isa't isa sa isang malapad na masa. Ito ay maaaring gamitin para sa pagkakabukod, o ang lana ay maaaring i-spray ng isang panali, i-compress sa nais na kapal, at pagalingin sa isang oven. Ang init ay nagtatakda ng panali, at ang resultang produkto ay maaaring isang matibay o semi-matibay na tabla, o isang nababaluktot na batt.

Mga proteksiyon na patong

Bilang karagdagan sa mga binder, ang iba pang mga coatings ay kinakailangan para sa mga produktong fiberglass. Ang mga pampadulas ay ginagamit upang bawasan ang abrasion ng hibla at maaaring direktang i-spray sa fiber o idinagdag sa binder. Ang isang anti-static na komposisyon ay minsan ding nag-spray sa ibabaw ng fiberglass insulation mat sa panahon ng cooling step. Ang paglamig ng hangin na iginuhit sa pamamagitan ng banig ay nagiging sanhi ng pagpasok ng anti-static na ahente sa buong kapal ng banig. Ang anti-static na ahente ay binubuo ng dalawang sangkap—isang materyal na nagpapaliit sa pagbuo ng static na kuryente, at isang materyal na nagsisilbing corrosion inhibitor at stabilizer. Ang pagpapalaki ay anumang patong na inilapat sa mga hibla ng tela sa pagbuo, at maaaring maglaman ng isa o higit pang mga bahagi (lubricant, binder, o coupling agent). Ang mga coupling agent ay ginagamit sa mga strand na gagamitin para sa pagpapatibay ng mga plastik, upang palakasin ang pagkakatali sa reinforced na materyal. Kung minsan ay kinakailangan ang isang pagtatapos na operasyon upang alisin ang mga coatings na ito, o upang magdagdag ng isa pang coating. Para sa mga plastic reinforcement, maaaring alisin ang mga sizing gamit ang init o mga kemikal at gumamit ng coupling agent. Para sa mga pandekorasyon na aplikasyon, ang mga tela ay dapat na pinainit upang alisin ang mga sukat at upang maitakda ang paghabi. Ang mga dye base coatings ay inilapat bago mamatay o mag-print.

Nabubuo sa mga hugis

Ang mga produktong fiberglass ay may iba't ibang uri ng mga hugis, na ginawa gamit ang ilang mga proseso. Halimbawa, ang pagkakabukod ng fiberglass pipe ay isinusuot sa mga pormang tulad ng baras na tinatawag na mga mandrel nang direkta mula sa mga bumubuong yunit, bago ang paggamot. Ang mga nabuong amag, sa haba na 3 talampakan (91 cm) o mas mababa pa, ay ginagamot sa oven. Ang mga cured na haba ay pagkatapos ay de-molded pahaba, at sawn sa tinukoy na mga sukat. Ang mga facing ay inilalapat kung kinakailangan, at ang produkto ay nakabalot para sa kargamento.

Kontrol sa Kalidad

Sa panahon ng paggawa ng fiberglass insulation, ang materyal ay na-sample sa ilang mga lokasyon sa proseso upang mapanatili ang kalidad. Kasama sa mga lokasyong ito ang: ang pinaghalong batch na pinapakain sa electric melter; nilusaw na salamin mula sa bushing na nagpapakain sa fiberizer; glass fiber na lumalabas sa fiberizer machine; at huling pinagaling na produkto na umuusbong mula sa dulo ng linya ng produksyon. Ang bulk glass at fiber sample ay sinusuri para sa kemikal na komposisyon at ang pagkakaroon ng mga bahid gamit ang mga sopistikadong chemical analyzer at microscope. Ang pamamahagi ng laki ng butil ng batch na materyal ay nakukuha sa pamamagitan ng pagpasa ng materyal sa maraming iba't ibang laki ng salaan. Ang huling produkto ay sinusukat para sa kapal pagkatapos ng packaging ayon sa mga pagtutukoy. Ang pagbabago sa kapal ay nagpapahiwatig na ang kalidad ng salamin ay mas mababa sa pamantayan.

Gumagamit din ang mga tagagawa ng fiberglass insulation ng iba't ibang standardized test procedure para sukatin, ayusin, at i-optimize ang product acoustical resistance, sound absorption, at sound barrier performance. Ang mga katangian ng acoustical ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga variable ng produksyon gaya ng fiber diameter, bulk density, kapal, at nilalaman ng binder. Ang isang katulad na diskarte ay ginagamit upang kontrolin ang mga thermal properties.

Ang Kinabukasan

Ang industriya ng fiberglass ay nahaharap sa ilang malalaking hamon sa natitirang bahagi ng 1990s at higit pa. Ang bilang ng mga producer ng fiberglass insulation ay tumaas dahil sa mga subsidiary ng Amerikano ng mga dayuhang kumpanya at mga pagpapabuti sa produktibidad ng mga tagagawa ng US. Nagresulta ito sa labis na kapasidad, na hindi kayang tanggapin ng kasalukuyan at marahil sa hinaharap na merkado.

Bilang karagdagan sa labis na kapasidad, ang iba pang mga materyales sa pagkakabukod ay makikipagkumpitensya. Ang rock wool ay naging malawakang ginagamit dahil sa kamakailang proseso at pagpapahusay ng produkto. Ang foam insulation ay isa pang alternatibo sa fiberglass sa residential walls at commercial roofs. Ang isa pang materyal na nakikipagkumpitensya ay selulusa, na ginagamit sa pagkakabukod ng attic.

Dahil sa mababang demand para sa pagkakabukod dahil sa isang malambot na merkado ng pabahay, hinihiling ng mga mamimili ang mas mababang presyo. Ang demand na ito ay resulta rin ng patuloy na kalakaran sa konsolidasyon ng mga retailer at contractor. Bilang tugon, ang industriya ng fiberglass insulation ay kailangang patuloy na magbawas ng mga gastos sa dalawang pangunahing lugar: enerhiya at kapaligiran. Kailangang gumamit ng mas mahusay na mga hurno na hindi umaasa sa isang mapagkukunan lamang ng enerhiya.

Sa mga landfill na umaabot sa pinakamataas na kapasidad, ang mga tagagawa ng fiberglass ay kailangang makamit ang halos zero na output sa solidong basura nang hindi tumataas ang mga gastos. Mangangailangan ito ng pagpapabuti ng mga proseso ng pagmamanupaktura upang mabawasan ang basura (para sa likido at gas na basura rin) at muling paggamit ng basura hangga't maaari.

Ang nasabing basura ay maaaring mangailangan ng muling pagproseso at pagtunaw bago muling gamitin bilang isang hilaw na materyal. Tinutugunan na ng ilang mga tagagawa ang mga isyung ito.