Hoe word veselglas gemaak?

Veselglas verwys na 'n groep produkte wat gemaak word van individuele glasvesels wat in 'n verskeidenheid vorms gekombineer word. Glasvesels kan in twee hoofgroepe verdeel word volgens hul geometrie: deurlopende vesels wat in gare en tekstiele gebruik word, en die diskontinue (kort) vesels wat as watte, komberse of borde vir isolasie en filtrasie gebruik word. Veselglas kan in gare gevorm word, baie soos wol of katoen, en in materiaal geweef word wat soms vir gordyne gebruik word. Veselglastekstiele word algemeen gebruik as 'n versterkingsmateriaal vir gevormde en gelamineerde plastiek. Veselglaswol, 'n dik, donsige materiaal gemaak van diskontinue vesels, word gebruik vir termiese isolasie en klankabsorpsie. Dit word algemeen aangetref in skeeps- en duikbootskotte en rompe; motor-enjinkompartemente en bakpaneelvoerings; in oonde en lugversorgingseenhede; akoestiese muur- en plafonpanele; en argitektoniese afskortings. Veselglas kan aangepas word vir spesifieke toepassings soos Tipe E (elektries), wat gebruik word as elektriese isolasieband, tekstiele en versterking; Tipe C (chemies), wat beter suurweerstand het, en Tipe T, vir termiese isolasie.

Alhoewel die kommersiële gebruik van glasvesel relatief onlangs is, het ambagslui glasstringe geskep vir die versiering van bekers en vase tydens die Renaissance. 'n Franse fisikus, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, het in 1713 tekstiele vervaardig wat met fyn glasstringe versier is, en Britse uitvinders het die prestasie in 1822 herhaal. 'n Britse sywewer het in 1842 'n glasstof gemaak, en 'n ander uitvinder, Edward Libbey, het 'n rok van glas geweef by die 1893 Columbian Exposition in Chicago uitgestal.

Glaswol, 'n donsige massa van diskontinue vesel in ewekansige lengtes, is die eerste keer in Europa aan die begin van die eeu vervaardig, met behulp van 'n proses wat behels het dat vesels horisontaal van stawe na 'n draaiende drom getrek word. 'n Paar dekades later is 'n spinproses ontwikkel en gepatenteer. Glasvesel-isolerende materiaal is tydens die Eerste Wêreldoorlog in Duitsland vervaardig. Navorsing en ontwikkeling gemik op die industriële produksie van glasvesels het in die 1930's in die Verenigde State gevorder, onder leiding van twee groot maatskappye, die Owens-Illinois Glass Company en Corning Glass Works. Hierdie maatskappye het 'n fyn, buigsame, laekoste-glasvesel ontwikkel deur gesmelte glas deur baie fyn openinge te trek. In 1938 het hierdie twee maatskappye saamgesmelt om Owens-Corning Fiberglas Corp. te vorm. Nou eenvoudig bekend as Owens-Corning, het dit 'n maatskappy van $3 miljard per jaar geword en is 'n leier in die veselglasmark.

Grondstowwe

Die basiese grondstowwe vir veselglasprodukte is 'n verskeidenheid natuurlike minerale en vervaardigde chemikalieë. Die hoofbestanddele is silikasand, kalksteen en soda-as. Ander bestanddele kan onder andere gekalsineerde alumina, boraks, veldspaat, nefeliensiëniet, magnesiet en kaolienklei insluit. Silikasand word as die glasvormer gebruik, en soda-as en kalksteen help hoofsaaklik om die smelttemperatuur te verlaag. Ander bestanddele word gebruik om sekere eienskappe te verbeter, soos boraks vir chemiese weerstand. Afvalglas, ook genoem cullet, word ook as 'n grondstof gebruik. Die grondstowwe moet versigtig in presiese hoeveelhede geweeg en deeglik gemeng word (genoem bondelvorming) voordat dit in glas gesmelt word.

Die Vervaardiging
Proses

Smelt

Sodra die bondel voorberei is, word dit in 'n oond gevoer vir smelting. Die oond kan verhit word deur elektrisiteit, fossielbrandstof of 'n kombinasie van die twee. Die temperatuur moet presies beheer word om 'n gladde, bestendige vloei van glas te handhaaf. Die gesmelte glas moet teen 'n hoër temperatuur (ongeveer 2500°F [1371°C]) gehou word as ander soorte glas om in vesel gevorm te word. Sodra die glas gesmelt word, word dit via 'n kanaal (voorhaard) aan die einde van die oond na die vormingstoerusting oorgedra.

Vorming in vesels

Verskeie verskillende prosesse word gebruik om vesels te vorm, afhangende van die tipe vesel. Tekstielvesels kan direk uit die oond uit gesmelte glas gevorm word, of die gesmelte glas kan eers na 'n masjien gevoer word wat glasalbasters van ongeveer 1,6 cm in deursnee vorm. Hierdie albasters laat die glas toe om visueel vir onsuiwerhede geïnspekteer te word. In beide die direkte smelt- en marmersmeltproses word die glas of glasalbasters deur elektries verhitte busse (ook genoem spindoppe) gevoer. Die busse is gemaak van platinum of metaallegering, met enigiets van 200 tot 3 000 baie fyn openinge. Die gesmelte glas gaan deur die openinge en kom uit as fyn filamente.

Deurlopende filamentproses

'n Lang, deurlopende vesel kan deur die deurlopende-filamentproses vervaardig word. Nadat die glas deur die gate in die bus vloei, word verskeie stringe op 'n hoëspoed-wikkelaar vasgevang. Die wikkelaar draai teen ongeveer 2 myl (3 km) per minuut, baie vinniger as die vloeitempo van die busse. Die spanning trek die filamente uit terwyl dit nog gesmelt is, en vorm stringe wat 'n fraksie van die deursnee van die openinge in die bus het. 'n Chemiese bindmiddel word toegepas, wat help om te keer dat die vesel tydens latere verwerking breek. Die filament word dan op buise gewikkel. Dit kan nou gedraai en in gare gevleg word.

Stapelveselproses

'n Alternatiewe metode is die stapelveselproses. Soos die gesmelte glas deur die busse vloei, koel lugstrale die filamente vinnig af. Die turbulente lugbarste breek ook die filamente in lengtes van 8-15 duim (20-38 cm). Hierdie filamente val deur 'n spuit smeermiddel op 'n draaiende drom, waar hulle 'n dun web vorm. Die web word uit die drom getrek en in 'n deurlopende string van los saamgestelde vesels getrek. Hierdie string kan in gare verwerk word deur dieselfde prosesse wat vir wol en katoen gebruik word.

Gesnyde vesel

In plaas daarvan om in gare gevorm te word, kan die deurlopende of langstapelstring in kort lengtes gekap word. Die string word op 'n stel spoele, 'n karel genoem, gemonteer en deur 'n masjien getrek wat dit in kort stukkies kap. Die gekapte vesel word in matte gevorm waaraan 'n bindmiddel bygevoeg word. Nadat dit in 'n oond gehard is, word die mat opgerol. Verskeie gewigte en diktes lewer produkte vir gordelroos, opgeboude dakke of dekoratiewe matte.

Glaswol

Die rotasie- of spinproses word gebruik om glaswol te maak. In hierdie proses vloei gesmelte glas uit die oond in 'n silindriese houer met klein gaatjies. Soos die houer vinnig draai, vloei horisontale strome glas uit die gate. Die gesmelte glasstrome word in vesels omskep deur 'n afwaartse stoot van lug, warm gas, of albei. Die vesels val op 'n vervoerband, waar hulle in 'n wolagtige massa met mekaar verweef word. Dit kan vir isolasie gebruik word, of die wol kan met 'n bindmiddel gespuit word, tot die verlangde dikte saamgepers word en in 'n oond gehard word. Die hitte stel die bindmiddel vas, en die gevolglike produk kan 'n stewige of semi-stywe bord wees, of 'n buigsame watte.

Beskermende bedekkings

Benewens bindmiddels, word ander bedekkings vir veselglasprodukte benodig. Smeermiddels word gebruik om veselskuring te verminder en word óf direk op die vesel gespuit óf by die bindmiddel gevoeg. 'n Antistatiese samestelling word ook soms op die oppervlak van veselglas-isolasiematte gespuit tydens die verkoelingstap. Verkoelende lug wat deur die mat getrek word, veroorsaak dat die antistatiese middel die hele dikte van die mat binnedring. Die antistatiese middel bestaan ​​uit twee bestanddele - 'n materiaal wat die opwekking van statiese elektrisiteit verminder, en 'n materiaal wat as 'n korrosie-inhibeerder en stabiliseerder dien. Verdiking is enige bedekking wat op tekstielvesels in die vormingsproses aangewend word, en kan een of meer komponente bevat (smeermiddels, bindmiddels of koppelmiddels). Koppelmiddels word gebruik op drade wat gebruik sal word vir die versterking van plastiek, om die binding aan die versterkte materiaal te versterk. Soms is 'n afwerkingsproses nodig om hierdie bedekkings te verwyder, of om 'n ander bedekking by te voeg. Vir plastiekversterking kan verdikings met hitte of chemikalieë verwyder word en 'n koppelmiddel aangewend word. Vir dekoratiewe toepassings moet materiale hittebehandel word om verdikings te verwyder en die weefsel te fixeer. Kleurstofbasisbedekkings word dan aangebring voor kleuring of drukwerk.

Vorm in vorms

Veselglasprodukte kom in 'n wye verskeidenheid vorms voor, gemaak deur middel van verskeie prosesse. Byvoorbeeld, veselglaspyp-isolasie word direk vanaf die vormingseenhede op staafagtige vorms, genaamd mandrels, gewikkel voor uitharding. Die vorms, in lengtes van 3 voet (91 cm) of minder, word dan in 'n oond uitgehard. Die uitgeharde lengtes word dan in die lengte uit die vorm verwyder en in spesifieke afmetings gesaag. Bekledings word aangebring indien nodig, en die produk word verpak vir versending.

Gehaltebeheer

Tydens die produksie van veselglas-isolasie word materiaal op 'n aantal plekke in die proses gemonster om kwaliteit te handhaaf. Hierdie plekke sluit in: die gemengde bondel wat na die elektriese smelter gevoer word; gesmelte glas uit die bus wat die veselmaker voed; glasvesel wat uit die veselmakermasjien kom; en die finale geharde produk wat aan die einde van die produksielyn kom. Die grootmaat glas- en veselmonsters word geanaliseer vir chemiese samestelling en die teenwoordigheid van foute met behulp van gesofistikeerde chemiese ontleders en mikroskope. Die deeltjiegrootteverspreiding van die bondelmateriaal word verkry deur die materiaal deur 'n aantal siwwe van verskillende groottes te laat gaan. Die finale produk word gemeet vir dikte na verpakking volgens spesifikasies. 'n Verandering in dikte dui daarop dat die glaskwaliteit onder die standaard is.

Veselglas-isolasievervaardigers gebruik ook 'n verskeidenheid gestandaardiseerde toetsprosedures om die akoestiese weerstand, klankabsorpsie en klankversperringsprestasie van produkte te meet, aan te pas en te optimaliseer. Die akoestiese eienskappe kan beheer word deur produksieveranderlikes soos veseldeursnee, massadigtheid, dikte en bindmiddelinhoud aan te pas. 'n Soortgelyke benadering word gebruik om termiese eienskappe te beheer.

Die Toekoms

Die veselglasbedryf staar groot uitdagings in die gesig gedurende die res van die 1990's en daarna. Die aantal produsente van veselglas-isolasie het toegeneem as gevolg van Amerikaanse filiale van buitelandse maatskappye en verbeterings in produktiwiteit deur Amerikaanse vervaardigers. Dit het gelei tot oortollige kapasiteit, wat die huidige en moontlik toekomstige mark nie kan akkommodeer nie.

Benewens oortollige kapasiteit, sal ander isolasiemateriale meeding. Rotswol het wyd gebruik geword as gevolg van onlangse proses- en produkverbeterings. Skuimisolasie is nog 'n alternatief vir veselglas in residensiële mure en kommersiële dakke. Nog 'n mededingende materiaal is sellulose, wat in solderisolasie gebruik word.

As gevolg van die lae vraag na isolasie as gevolg van 'n swak huismark, eis verbruikers laer pryse. Hierdie vraag is ook 'n gevolg van die voortgesette tendens in konsolidasie van kleinhandelaars en kontrakteurs. In reaksie hierop sal die veselglas-isolasiebedryf moet voortgaan om koste te besnoei in twee hoofareas: energie en omgewing. Meer doeltreffende oonde sal gebruik moet word wat nie net op een energiebron staatmaak nie.

Met stortingsterreine wat hul maksimum kapasiteit bereik, sal veselglasvervaardigers byna geen vaste afvalproduksie moet behaal sonder om koste te verhoog nie. Dit sal die verbetering van vervaardigingsprosesse vereis om afval te verminder (ook vir vloeibare en gasafval) en waar moontlik hergebruik van afval.

Sulke afval mag herverwerking en hersmelting vereis voordat dit as 'n grondstof hergebruik word. Verskeie vervaardigers spreek reeds hierdie kwessies aan.