Fiberglas nasıl yapılır?

Fiberglas, çeşitli formlarda birleştirilmiş ayrı cam liflerden yapılmış bir grup ürünü ifade eder. Cam lifleri geometrelerine göre iki ana gruba ayrılabilir: ipliklerde ve tekstillerde kullanılan sürekli lifler ve yalıtım ve filtrasyon için batt, battaniye veya tahtalar olarak kullanılan süreksiz (kısa) lifler. Fiberglas yün veya pamuk gibi ipliğe oluşabilir ve bazen perdeler için kullanılan kumaşa dokunabilir. Fiberglas tekstiller yaygın olarak kalıplanmış ve lamine plastikler için bir takviye malzemesi olarak kullanılır. Süreksiz liflerden yapılmış kalın, kabarık bir malzeme olan fiberglas yün, termal yalıtım ve ses emilimi için kullanılır. Gemi ve denizaltı bölmelerinde ve gövdelerinde yaygın olarak bulunur; otomobil motor bölmeleri ve gövde paneli astarları; fırınlarda ve klima ünitelerinde; akustik duvar ve tavan panelleri; ve mimari bölümler. Fiberglas, elektrik yalıtım bandı, tekstil ve takviye olarak kullanılan E tipi (elektrik) gibi belirli uygulamalar için uyarlanabilir; Termal yalıtım için üstün asit direncine ve Tip T'ye sahip C tipi (kimyasal).

Cam lifin ticari kullanımı nispeten yeni olmasına rağmen, zanaatkârlar rönesans sırasında kadeh ve vazoları dekore etmek için cam teller yarattı. Bir Fransız fizikçi Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, 1713'te ince cam tellerle dekore edilmiş tekstiller üretti ve İngiliz mucitler 1822'de başarıyı çoğalttı. Chicago'daki 1893 Kolomb Fuarı'nda cam dokunmuş elbise.

Rastgele uzunluklarda süreksiz bir lif kütlesi olan cam yünü, ilk olarak yüzyılın başında Avrupa'da, çubuklardan yatay olarak döner bir tambura lif çizmeyi içeren bir işlem kullanılarak üretildi. Birkaç on yıl sonra, bir eğirme süreci geliştirildi ve patentlendi. I. Dünya Savaşı sırasında Almanya'da cam elyaf yalıtım malzemesi üretildi. Çalışır. Bu şirketler, çok ince deliklerden erimiş cam çekerek ince, esnek, düşük maliyetli bir cam elyaf geliştirdiler. 1938'de bu iki şirket, şimdi sadece Owens-Corning olarak bilinen Owens-Morning Fiberglas Corp.'u oluşturmak için birleşti, yılda 3 milyar dolarlık bir şirket haline geldi ve fiberglas pazarında lider.

İşlenmemiş içerikler

Fiberglas ürünler için temel hammaddeler çeşitli doğal mineraller ve üretilen kimyasallardır. Başlıca malzemeler silika kumu, kireçtaşı ve soda külüdür. Diğer bileşenler arasında kalsine alümina, boraks, feldspat, Nepheline syanit, manyesit ve kaolin kili arasında olabilir. Silika kumu eski cam olarak kullanılır ve soda külü ve kireçtaşı öncelikle erime sıcaklığını düşürmeye yardımcı olur. Diğer bileşenler, kimyasal direnç için boraks gibi belirli özellikleri iyileştirmek için kullanılır. Cullet olarak da adlandırılan atık cam, hammadde olarak da kullanılır. Hammaddeler, tam miktarlarda dikkatlice tartılmalı ve cama eritilmeden önce iyice birbirine karıştırılmalıdır (toplu olarak adlandırılır).

İmalat
İşlem

Erime

Parti hazırlandıktan sonra, erime için bir fırına beslenir. Fırın elektrik, fosil yakıt veya ikisinin bir kombinasyonu ile ısıtılabilir. Pürüzsüz, sabit bir cam akışını korumak için sıcaklık tam olarak kontrol edilmelidir. Erimiş cam, lif içine oluşmak için diğer cam türlerinden daha yüksek bir sıcaklıkta (yaklaşık 2500 ° F [1371 ° C]) tutulmalıdır. Cam erimiş hale geldiğinde, fırının ucunda bulunan bir kanal (forEarth) aracılığıyla şekillendirme ekipmanına aktarılır.

Liflere dönüşmek

Lif tipine bağlı olarak lifler oluşturmak için birkaç farklı işlem kullanılır. Tekstil lifleri, erimiş camdan doğrudan fırından oluşabilir veya erimiş cam önce yaklaşık 0,62 inç (1.6 cm) cam mermerler oluşturan bir makineye verilebilir. Bu mermerler camın safsızlıklar için görsel olarak denetlenmesine izin verir. Hem doğrudan eriyik hem de mermer eriyik işleminde, cam veya cam mermerler elektrikle ısıtılmış burçlar (spinnerets olarak da adlandırılır) ile beslenir. Burç, platin veya metal alaşımdan yapılmıştır, 200 ila 3.000 çok ince delikli her yerde. Erimiş cam deliklerden geçer ve ince filamentler olarak ortaya çıkar.

Sürekli filament işlemi

Sürekli filament işlemi boyunca uzun, sürekli bir fiber üretilebilir. Cam burçtaki deliklerden aktıktan sonra, yüksek hızlı bir sarıda çoklu iplikler yakalanır. Sinder, burçlardan akış hızından çok daha hızlı, dakikada yaklaşık 2 mil (3 km) döner. Gerilim, hala erimişken filamentleri çıkarır, burçtaki açıklıkların çapının bir kısmını oluşturur. Daha sonraki işleme sırasında fiberin kırılmasını önlemeye yardımcı olan bir kimyasal bağlayıcı uygulanır. Filament daha sonra tüplere sarılır. Artık bükülebilir ve ipliğe verilebilir.

Zımba fiber işlemi

Alternatif bir yöntem Staplefiber işlemidir. Erimiş cam burçlardan akarken, hava jetleri filamentleri hızla soğutur. Türbülanslı hava patlamaları, filamentleri 20-38 cm (8-15 inç) uzunluklara ayırır. Bu filamentler, ince bir ağ oluşturdukları döner bir davul üzerine bir yağlama spreyinden düşer. Web tamburdan çekilir ve gevşek bir şekilde monte edilmiş liflerin sürekli bir süresine çekilir. Bu iplik, yün ve pamuk için kullanılan aynı işlemlerle ipliğe işlenebilir.

Doğranmış lif

İpliğin içine oluşmak yerine, sürekli veya uzun saplı iplik kısa uzunluklarda doğranabilir. Strand, bir creel adı verilen bir dizi bobin üzerine monte edilir ve kısa parçalara ayıran bir makineden çekilir. Doğranmış fiber, bir bağlayıcının eklendiği paspaslar halinde oluşturulur. Bir fırında kürlendikten sonra paspas yuvarlanır. Çeşitli ağırlıklar ve kalınlıklar zona, yerleşik çatı kaplama veya dekoratif paspaslar için ürünler verir.

Cam yünü

Döner veya spinner işlemi cam yün yapmak için kullanılır. Bu işlemde, fırından erimiş cam, küçük deliklere sahip silindirik bir kabın içine akar. Konteyner hızla döndükçe, yatay cam akışları deliklerden akar. Erimiş cam akarsular, aşağı doğru hava, sıcak gaz veya her ikisi patlaması ile liflere dönüştürülür. Elyaflar bir konveyör bandına düşer, burada bir küstahlık kütlesinde birbirleriyle geçerler. Bu yalıtım için kullanılabilir veya yün bir bağlayıcı ile püskürtülebilir, istenen kalınlığa sıkıştırılabilir ve bir fırında iyileştirilebilir. Isı bağlayıcıyı ayarlar ve ortaya çıkan ürün sert veya yarı sert bir kart veya esnek bir Batt olabilir.

Koruyucu kaplamalar

Bağlayıcılara ek olarak, fiberglas ürünler için diğer kaplamalar gereklidir. Yağlayıcılar fiber aşınmasını azaltmak için kullanılır ve doğrudan fibere püskürtülür veya bağlayıcıya eklenir. Soğutma aşaması sırasında fiberglas yalıtım paspaslarının yüzeyine bazen anti-statik bir bileşim püskürtülür. Mattan çekilen soğutma havası, anti-statik ajanın matın tüm kalınlığına nüfuz etmesine neden olur. Anti-statik ajan iki bileşenden oluşur-statik elektrik oluşumunu en aza indiren bir malzeme ve korozyon inhibitörü ve stabilizatör olarak hizmet veren bir malzeme. Daha fazla bileşen (yağlayıcılar, bağlayıcılar veya kuplaj maddeleri). Birleştirme maddeleri, plastikleri güçlendirmek, takviyeli malzemeye bağı güçlendirmek için kullanılacak iplikçiklerde kullanılır. Bazen bu kaplamaları çıkarmak veya başka bir kaplama eklemek için bir son işlem gereklidir. Plastik takviyeler için, ısılar ısı veya kimyasallar ve bir kuplaj maddesi uygulanabilir. Dekoratif uygulamalar için, çeltikleri çıkarmak ve örgüyü ayarlamak için kumaşlar ısıl işlem görülmelidir. Boya taban kaplamaları daha sonra ölmeden veya baskıdan önce uygulanır.

Şekillerde oluşmak

Fiberglas ürünleri, çeşitli işlemler kullanılarak yapılan çok çeşitli şekillerde gelir. Örneğin, fiberglas boru yalıtımı, sertleştirmeden önce doğrudan şekillendirme birimlerinden mandreller adı verilen çubuk benzeri formlara sarılır. Kalıp formları, 3 feet (91 cm) veya daha az uzunluklarda, daha sonra bir fırında tedavi edilir. Daha sonra iyileştirilmiş uzunluklar uzunlamasına kalıplanmıştır ve belirtilen boyutlara dönüştürülür. Gerekirse yüzler uygulanır ve ürün sevkiyat için paketlenir.

Kalite kontrolü

Fiberglas yalıtım üretimi sırasında, malzeme kaliteyi korumak için süreçteki bir dizi yerde örneklenir. Bu konumlar şunları içerir: Elektrikli melter'e beslenen karışık parti; Fiberizörü besleyen burçtan erimiş cam; Fiberizer makinesinden çıkan cam elyaf; ve üretim hattının sonundan ortaya çıkan son kürlü ürün. Dökme cam ve fiber numuneleri, kimyasal bileşim ve sofistike kimyasal analizörler ve mikroskoplar kullanılarak kusurların varlığı için analiz edilir. Parçacık büyüklüğü dağılımı, malzeme bir dizi farklı büyüklükte elden geçirilerek elde edilir. Nihai ürün, spesifikasyonlara göre ambalajdan sonra kalınlık açısından ölçülür. Kalınlıktaki bir değişiklik, cam kalitesinin standardın altında olduğunu gösterir.

Fiberglas yalıtım üreticileri ayrıca ürün akustik direnci, ses emilimi ve ses bariyeri performansını ölçmek, ayarlamak ve optimize etmek için çeşitli standart test prosedürleri kullanır. Akustik özellikler, bu tür üretim değişkenlerinin fiber çapı, yığın yoğunluğu, kalınlık ve bağlayıcı içeriği olarak ayarlanarak kontrol edilebilir. Benzer bir yaklaşım termal özellikleri kontrol etmek için kullanılır.

Gelecek

Fiberglas endüstrisi 1990'ların ve ötesinde bazı büyük zorluklarla karşı karşıya. Fiberglas yalıtım üreticilerinin sayısı, Amerikan yabancı şirketlerin iştirakleri ve ABD üreticilerinin verimlilikteki iyileştirmeleri nedeniyle artmıştır. Bu, mevcut ve belki de gelecekteki piyasanın uyum sağlayamayacağı aşırı kapasiteye neden olmuştur.

Aşırı kapasiteye ek olarak, diğer yalıtım malzemeleri rekabet edecektir. Rock yünü, son süreç ve ürün iyileştirmeleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmıştır. Köpük yalıtım, yerleşim duvarlarında ve ticari çatılarda fiberglas için başka bir alternatiftir. Bir başka rakip malzeme, tavan yalıtımında kullanılan selülozdur.

Yumuşak bir konut piyasası nedeniyle yalıtım talebi nedeniyle, tüketiciler daha düşük fiyatlar talep ediyor. Bu talep aynı zamanda perakendecilerin ve yüklenicilerin konsolidasyonunda devam eden eğilimin bir sonucudur. Buna karşılık, fiberglas yalıtım endüstrisi iki ana alanda maliyetleri azaltmaya devam etmek zorunda kalacaktır: enerji ve çevre. Sadece bir enerji kaynağına dayanmayan daha verimli fırınların kullanılması gerekecektir.

Düzenli depolama alanları maksimum kapasiteye ulaştığında, fiberglas üreticileri maliyetleri artırmadan katı atıklar üzerinde neredeyse sıfır çıktı elde etmek zorunda kalacaklar. Bu, atıkları azaltmak için (sıvı ve gaz atıkları için de) ve mümkün olan her yerde atıkların yeniden kullanılmasını sağlamak için üretim süreçlerinin iyileştirilmesini gerektirecektir.

Bu tür atıklar, hammadde olarak yeniden kullanılmadan önce yeniden işleme ve yeniden işlemeyi gerektirebilir. Birkaç üretici zaten bu sorunları ele alıyor.