glasfiber (Svenska)

Bakgrund

glasfiber avser en grupp produkter gjorda av enskilda glasfibrer kombinerade i olika former. Glasfibrer kan delas in i två huvudgrupper enligt deras geometri: kontinuerliga fibrer som används i garn och textilier, och diskontinuerliga (korta) fibrer som används som batts, filtar eller brädor för isolering och filtrering., Glasfiber kan formas till garn ungefär som ull eller bomull, och vävda i tyg som ibland används för draperier. Glasfiber textilier används ofta som ett förstärkningsmaterial för gjuten och laminerad plast. Glasfiberull, ett tjockt, fluffigt material tillverkat av diskontinuerliga fibrer, används för värmeisolering och ljudabsorption. Det finns ofta i fartyg och ubåt skott och skrov; Bil Motor fack och kropp panel liners; i ugnar och luftkonditioneringsenheter; akustiska vägg-och takpaneler; och arkitektoniska partitioner., Glasfiber kan skräddarsys för specifika tillämpningar såsom Typ E (elektrisk), som används som elektrisk isoleringstejp, textilier och förstärkning; Typ C (kemisk), som har överlägsen syrabeständighet, och Typ T, för värmeisolering.

även om kommersiell användning av glasfiber är relativt ny, 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 prestationen 1822., En brittisk sidenvävare gjorde ett glas tyg 1842, och en annan uppfinnare, Edward Libbey, uppvisade en klänning vävd av glas på 1893 Columbian Exposition i Chicago.

glasull, en fluffig massa diskontinuerlig fiber i slumpmässiga längder, producerades först i Europa vid sekelskiftet, med hjälp av en process som involverade att dra fibrer från stavar horisontellt till en roterande trumma. Flera årtionden senare utvecklades och patenterades en spinnprocess. Glasfiber isolerande material tillverkades i Tyskland under första världskriget., Forskning och utveckling som syftar till industriell produktion av glasfibrer utvecklades i USA på 1930-talet, under ledning av två stora företag, Owens-Illinois Glass Company och Corning Glass Works. Dessa företag utvecklade en fin, smidig, billig glasfiber genom att dra smält glas genom mycket fina öppningar. År 1938 slogs dessa två företag samman för att bilda Owens-Corning Fiberglas Corp. nu helt enkelt känd som Owens-Corning, det har blivit ett 3 miljarder dollar per år företag och är ledande på glasfibermarknaden.,

råvaror

de grundläggande råvarorna för glasfiberprodukter är en mängd naturliga mineraler och tillverkade kemikalier. De viktigaste ingredienserna är kiselsand, kalksten och soda. Andra ingredienser kan inkludera kalcinerad aluminiumoxid, borax, fältspat, nefelinsyenit, magnesit och kaolin lera, bland annat. Kiselsand används som glas tidigare, och soda och kalksten hjälper främst till att sänka smälttemperaturen. Andra ingredienser används för att förbättra vissa egenskaper, såsom borax för kemisk resistens., Avfallsglas, även kallat cullet, används också som råmaterial. Råvarorna måste noggrant vägas i exakta mängder och blandas noggrant (kallas batching) innan de smälts i glas.

tillverkningsprocessen

smältning

• 1 när satsen är beredd matas den in i en smältugn. Ugnen kan värmas upp med el, fossilt bränsle eller en kombination av de två. Temperaturen måste vara exakt kontrollerad för att upprätthålla ett jämnt, stadigt flöde av glas., Det smälta glaset måste hållas vid en högre temperatur (ca 2500 ° F) än andra typer av glas för att formas till fiber. När glaset blir smält, överförs det till formningsutrustningen via en kanal (framsida) som ligger i slutet av ugnen.

bildar till fibrer

• 2 flera olika processer används för att bilda fibrer, beroende på vilken typ av fiber., Textilfibrer kan bildas från smält glas direkt från ugnen, eller det smälta glaset kan matas först till en maskin
  

  som bildar glas kulor av Ca 0,62 tum (1,6 cm) i diameter. Dessa kulor gör att glaset kan inspekteras visuellt för föroreningar. I både den direkta smältprocessen och marmorsmältprocessen matas glas-eller glasmarmorerna genom elektriskt uppvärmda bussningar (även kallade spinnerets). Bussningen är gjord av platina eller metalllegering, med allt från 200 till 3000 mycket fina öppningar., Det smälta glaset passerar genom öppningarna och kommer ut som fina filament.

kontinuerlig filamentprocess

• 3 en lång, kontinuerlig fiber kan produceras genom kontinuerlig filamentprocess. Efter att glaset strömmar genom hålen i bussningen fångas flera strängar upp på en höghastighetsvindare. Vindaren kretsar på ca 2 miles (3 km) en minut, mycket snabbare än flödeshastigheten från bussningarna. Spänningen drar ut filamenten medan den fortfarande är smält och bildar strängar en bråkdel av öppningarnas diameter i bussningen., Ett kemiskt bindemedel appliceras, vilket hjälper till att hålla fibern från att bryta under senare bearbetning. Glödtråden lindas sedan på rör. Det kan nu vridas och plied i garn.

Staple-fiber process

• 4 en alternativ metod är staplefiber processen. När det smälta glaset strömmar genom bussningarna kyler luftstrålarna snabbt trådarna. De turbulenta sprickorna av luft bryter också filamenten i längder på 8-15 tum (20-38 cm). Dessa filament faller genom en spray av smörjmedel på en roterande trumma, där de bildar en tunn bana., Banan dras från trumman och dras in i en kontinuerlig sträng av löst monterade fibrer. Denna sträng kan bearbetas till garn med samma processer som används för ull och bomull.

hackad fiber

• 5 istället för att formas till garn, kan den kontinuerliga eller långa häftklammersträngen hackas i korta längder. Strängen är monterad på en uppsättning spolar, som kallas en creel, och dras genom en maskin som kotletter den i korta bitar. Den hackade fibern bildas i mattor till vilka ett bindemedel tillsätts. Efter härdning i en ugn rullas mattan upp., Olika vikter och tjocklekar ger produkter för bältros, uppbyggd takläggning eller dekorativa mattor.

glasull

• 6 rotations-eller spinnerprocessen används för att göra glasull. I denna process strömmar smält glas från ugnen i en cylindrisk behållare med små hål. När behållaren snurrar snabbt strömmar horisontella strömmar av glas ut ur hålen. De smälta glasströmmarna omvandlas till fibrer genom en nedåtgående tryckvåg av luft, het gas eller båda. Fibrerna faller på ett transportband, där de sammanflätar med varandra i en fleecy massa., Detta kan användas för isolering, eller ullen kan sprutas med ett bindemedel, komprimeras till önskad tjocklek och härdas i en ugn. Värmen sätter bindemedlet, och den resulterande produkten kan vara en styv eller halvstyv bräda eller en flexibel batt.

skyddande beläggningar

• 7 förutom bindemedel krävs andra beläggningar för glasfiberprodukter. Smörjmedel används för att minska fiberns nötning och sprutas antingen direkt på fibern eller tillsätts i bindemedlet., En antistatisk komposition sprutas också ibland på ytan av glasfiberisoleringsmattor under kylningssteget. Kylluft som dras genom mattan gör att det antistatiska medlet tränger igenom hela tjockleken på mattan. Det antistatiska medlet består av två ingredienser—ett material som minimerar generering av statisk elektricitet och ett material som fungerar som en korrosionshämmare och stabilisator.

  dimensionering är en beläggning som appliceras på textilfibrer i formningsoperationen och kan innehålla en eller flera komponenter (smörjmedel, bindemedel eller kopplingsmedel)., Kopplingsmedel används på strängar som kommer att användas för förstärkning av plast, för att stärka bindningen till det förstärkta materialet.

  Ibland krävs en efterbehandling för att ta bort dessa beläggningar, eller för att lägga till en annan beläggning. För plastförstärkningar kan sizings avlägsnas med värme eller kemikalier och ett kopplingsmedel appliceras. För dekorativa applikationer måste tyger värmebehandlas för att avlägsna sizings och för att ställa in väven. Färgämne basbeläggningar appliceras sedan innan dö eller tryckning.,

formning i former

• 8 glasfiberprodukter kommer i en mängd olika former, gjorda med flera processer. Till exempel lindas glasfiberrörsisolering på stavliknande former som kallas dornar direkt från formningsenheterna, före härdning. Formen bildar, i längder av 3 fot (91 cm) eller mindre, botas sedan i en ugn. De härdade längderna formas sedan på längden och sågas i specificerade dimensioner. Fraktioner appliceras vid behov, och produkten är förpackad för leverans.,

kvalitetskontroll

under tillverkningen av glasfiberisolering provtas material på ett antal platser i processen för att upprätthålla kvalitet. Dessa platser inkluderar: den blandade satsen som matas till den elektriska smältaren; smält glas från bussningen som matar fiberizer; glasfiber som kommer ut ur fiberizer-maskinen; och slutlig härdad produkt som kommer från slutet av produktionslinjen. Bulkglaset och fiberproverna analyseras för kemisk sammansättning och förekomsten av brister med hjälp av sofistikerade kemiska analysatorer och mikroskop., Partikelstorleksfördelning av satsmaterialet erhålls genom att materialet passerar genom ett antal olika siktar. Slutprodukten mäts för tjocklek efter förpackning enligt specifikationer. En förändring i tjocklek indikerar att glaskvaliteten ligger under standarden.

glasfiberisolering tillverkare 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 bindemedelsinnehåll. Ett liknande tillvägagångssätt används för att styra termiska egenskaper.

framtiden

glasfiberindustrin står inför några stora utmaningar under resten av 1990-talet och därefter. Antalet tillverkare av glasfiberisolering har ökat på grund av amerikanska dotterbolag till utländska företag och förbättringar i produktiviteten av amerikanska tillverkare. Detta har resulterat i överkapacitet, som den nuvarande och kanske framtida marknaden inte kan tillgodose.,

förutom överkapacitet kommer andra isoleringsmaterial att konkurrera. Rockull har blivit allmänt använd på grund av den senaste processen och produktförbättringar. Skumisolering är ett annat alternativ till glasfiber i bostadsväggar och kommersiella tak. Ett annat konkurrerande material är cellulosa, som används i vinden isolering.

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 med konsolidering av återförsäljare och entreprenörer., Som svar måste industrin för isolering av glasfiber fortsätta att sänka kostnaderna på två stora områden: energi och miljö. Effektivare ugnar måste användas som inte bara är beroende av en energikälla.

med deponier som når maximal kapacitet måste glasfibertillverkare uppnå nästan noll produktion på fast avfall utan att öka kostnaderna. Detta kommer att kräva förbättrade tillverkningsprocesser för att minska avfallet (även för flytande avfall och gasavfall) och återanvända avfall där så är möjligt.,

sådant avfall kan kräva upparbetning och omsmältning innan det återanvänds som råmaterial. Flera tillverkare tar redan upp dessa frågor.