Fiberglas necə hazırlanır?

Şüşə lifləri müxtəlif formalarda birləşdirilmiş fərdi şüşə liflərindən hazırlanmış məhsullar qrupuna aiddir. Şüşə lifləri həndəsələrinə görə iki əsas qrupa bölmək olar: ipliklərdə və tekstildə istifadə olunan davamlı liflər və izolyasiya və filtrasiya üçün çubuq, yorğan və ya lövhə kimi istifadə olunan kəsikli (qısa) liflər. Şüşə lifləri yun və ya pambıq kimi ipliyə çevrilə və bəzən pərdələr üçün istifadə olunan parçaya toxuna bilər. Şüşə lifli tekstillər ümumiyyətlə qəliblənmiş və laminatlaşdırılmış plastiklər üçün möhkəmləndirici material kimi istifadə olunur. Kəsikli liflərdən hazırlanmış qalın, tüklü material olan şüşə lifli yun istilik izolyasiyası və səs udma üçün istifadə olunur. O, adətən gəmi və sualtı arakəsmələrdə və gövdələrdə; avtomobil mühərrik bölmələrində və gövdə panellərinin astarlarında; sobalarda və kondisioner qurğularında; akustik divar və tavan panellərində; və memarlıq arakəsmələrində rast gəlinir. Şüşə lifləri elektrik izolyasiya lenti, tekstil və möhkəmləndirmə kimi istifadə olunan E Tipi (elektrik); üstün turşu müqavimətinə malik C Tipi (kimyəvi) və istilik izolyasiyası üçün T Tipi kimi xüsusi tətbiqlər üçün uyğunlaşdırıla bilər.

Şüşə lifinin kommersiya məqsədləri üçün istifadəsi nisbətən yeni olsa da, sənətkarlar İntibah dövründə qədəhləri və vazaları bəzəmək üçün şüşə tellər yaratmışlar. Fransız fiziki Rene-Antuan Ferşo de Reomür 1713-cü ildə incə şüşə tellərlə bəzədilmiş tekstil məhsulları istehsal etmiş və Britaniya ixtiraçıları bu nailiyyəti 1822-ci ildə təkrarlamışdır. Britaniyalı ipək toxucusu 1842-ci ildə şüşə parça hazırlamış, digər ixtiraçı Edvard Libbey isə 1893-cü ildə Çikaqoda keçirilən Kolumbiya Sərgisində şüşədən toxunmuş bir don nümayiş etdirmişdir.

Təsadüfi uzunluqlarda kəsilməyən liflərdən ibarət tüklü şüşə yun ilk dəfə əsrin əvvəllərində Avropada istehsal edilmişdir. Bu prosesdə liflər çubuqlardan fırlanan barabana üfüqi şəkildə çəkilirdi. Bir neçə onillik sonra əyirmə prosesi hazırlanmış və patentləşdirilmişdir. Birinci Dünya Müharibəsi zamanı Almaniyada şüşə lifli izolyasiya materialı istehsal edilmişdir. Şüşə liflərinin sənaye istehsalına yönəlmiş tədqiqat və inkişaf 1930-cu illərdə ABŞ-da iki böyük şirkətin - Owens-Illinois Glass Company və Corning Glass Works-un rəhbərliyi altında inkişaf etmişdir. Bu şirkətlər əridilmiş şüşəni çox incə dəliklərdən keçirərək incə, elastik və ucuz şüşə lif hazırlamışlar. 1938-ci ildə bu iki şirkət birləşərək Owens-Corning Fiberglas Corp.-u yaratdılar. İndi sadəcə Owens-Corning kimi tanınan şirkət ildə 3 milyard dollarlıq bir şirkətə çevrilmişdir və şüşə lif bazarında liderdir.

Xammal

Fiberglas məhsulları üçün əsas xammal müxtəlif təbii minerallar və istehsal olunmuş kimyəvi maddələrdir. Əsas tərkib hissələri silisium qumu, əhəngdaşı və soda külüdür. Digər tərkib hissələrinə kalsine edilmiş alüminium oksidi, boraks, feldispat, nefelin sienit, maqnezit və kaolin gili və digərləri daxil ola bilər. Silisium qumu şüşə əmələ gətirən kimi istifadə olunur və soda külü və əhəngdaşı əsasən ərimə temperaturunu aşağı salmağa kömək edir. Digər tərkib hissələri kimyəvi müqavimət üçün boraks kimi müəyyən xüsusiyyətləri yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur. Tullantı şüşə, həmçinin kullet adlanır, xammal kimi də istifadə olunur. Xammal şüşəyə əridilməzdən əvvəl dəqiq miqdarda diqqətlə çəkilməli və yaxşıca qarışdırılmalıdır (partiya adlanır).

İstehsalat
Proses

Ərimə

Partiya hazırlandıqdan sonra əritmə üçün sobaya verilir. Soba elektrik enerjisi, qazıntı yanacağı və ya ikisinin kombinasiyası ilə qızdırıla bilər. Şüşənin hamar və sabit axınını təmin etmək üçün temperatur dəqiq şəkildə idarə olunmalıdır. Əridilmiş şüşə lif halına gəlməsi üçün digər şüşə növlərinə nisbətən daha yüksək temperaturda (təxminən 1371°C) saxlanılmalıdır. Şüşə əridildikdən sonra sobanın sonunda yerləşən bir kanal (ön hissə) vasitəsilə qəlibləmə avadanlığına ötürülür.

Liflərə çevrilmə

Lifin növündən asılı olaraq, liflərin əmələ gəlməsi üçün bir neçə fərqli prosesdən istifadə olunur. Tekstil lifləri əridilmiş şüşədən birbaşa sobadan əmələ gələ bilər və ya əridilmiş şüşə əvvəlcə təxminən 0,62 düym (1,6 sm) diametrli şüşə mərmərləri əmələ gətirən maşına verilə bilər. Bu mərmərlər şüşənin çirklərə görə vizual olaraq yoxlanılmasına imkan verir. Həm birbaşa ərimə, həm də mərmər əritmə prosesində şüşə və ya şüşə mərmərləri elektriklə qızdırılan vtulkalardan (həmçinin əyiricilər adlanır) verilir. Vtulka platin və ya metal ərintisindən hazırlanır və 200-dən 3000-ə qədər çox incə dəliklərə malikdir. Əridilmiş şüşə dəliklərdən keçir və incə filamentlər şəklində çıxır.

Davamlı filament prosesi

Fasiləsiz filament prosesi vasitəsilə uzun, davamlı lif istehsal etmək mümkündür. Şüşə vtulkadakı dəliklərdən axdıqdan sonra, yüksək sürətli sarğıda birdən çox tel tutulur. Sarğı vtulkalardan axın sürətindən daha sürətli, dəqiqədə təxminən 2 mil (3 km) sürətlə fırlanır. Gərginlik filamentləri hələ ərimiş halda çıxarır və vtulkadakı dəliklərin diametrinin bir hissəsi qədər tellər əmələ gətirir. Lifin sonrakı emal zamanı qırılmasının qarşısını alan kimyəvi bağlayıcı tətbiq olunur. Daha sonra filament borulara sarılır. İndi onu büküb ipliyə bükmək olar.

Ştapel lifli proses

Alternativ bir üsul steplif prosesidir. Əridilmiş şüşə vtulkalardan axdıqca, hava axınları filamentləri sürətlə soyudur. Turbulent hava partlayışları da filamentləri 8-15 düym (20-38 sm) uzunluqlara parçalayır. Bu filamentlər sürtkü yağının püskürməsi ilə fırlanan barabana düşür və orada nazik bir tor əmələ gətirir. Tor barabandan çıxarılır və boş şəkildə yığılmış liflərdən ibarət davamlı bir ipə çəkilir. Bu ip yun və pambıq üçün istifadə edilən eyni proseslərlə ipliyə çevrilə bilər.

Doğranmış lif

Davamlı və ya uzun zımbalı sap iplik halına gətirilmək əvəzinə, qısa uzunluqlara doğranıla bilər. Sap qıvrım adlanan bir sıra bobinlərə quraşdırılır və onu qısa hissələrə doğrayan bir maşından keçirilir. Doğranmış lif, bağlayıcı əlavə edilən paspaslara çevrilir. Sobada bərkidildikdən sonra paspas bükülür. Müxtəlif çəkilər və qalınlıqlar kirəmit, yığılmış dam örtüyü və ya dekorativ paspaslar üçün məhsullar verir.

Şüşə yun

Şüşə yun istehsalı üçün fırlanan və ya əyirici proses istifadə olunur. Bu prosesdə sobadan əridilmiş şüşə kiçik dəlikləri olan silindrik qaba axır. Qab sürətlə fırlandıqca, dəliklərdən üfüqi şüşə axınları axır. Əridilmiş şüşə axınları hava, isti qaz və ya hər ikisi ilə aşağıya doğru üfürülməklə liflərə çevrilir. Liflər konveyer lentinə düşür və burada bir-biri ilə yun kütlə halında birləşirlər. Bu, izolyasiya üçün istifadə edilə bilər və ya yun bağlayıcı ilə püskürdülə, istənilən qalınlığa sıxıla və sobada bərkidilə bilər. İstilik bağlayıcını bərkidir və nəticədə məhsul sərt və ya yarı sərt lövhə və ya elastik çubuq ola bilər.

Qoruyucu örtüklər

Bağlayıcı maddələrə əlavə olaraq, şüşə lifli məhsullar üçün digər örtüklər də tələb olunur. Sürtkülər lif aşınmasını azaltmaq üçün istifadə olunur və ya birbaşa lifə püskürdülür, ya da bağlayıcıya əlavə olunur. Soyutma mərhələsində bəzən şüşə lifli izolyasiya döşəmələrinin səthinə antistatik tərkib də püskürdülür. Döşəmədən keçən soyuducu hava antistatik agentin döşəmənin bütün qalınlığına nüfuz etməsinə səbəb olur. Antistatik agent iki tərkib hissəsindən ibarətdir - statik elektrik enerjisinin yaranmasını minimuma endirən material və korroziya inhibitoru və stabilizatoru kimi xidmət edən material. Ölçüləndirmə, formalaşdırma əməliyyatında tekstil liflərinə tətbiq olunan hər hansı bir örtükdür və bir və ya daha çox komponentdən (sürtkülər, bağlayıcılar və ya birləşdirici maddələr) ibarət ola bilər. Birləşdirici maddələr, möhkəmləndirilmiş materiala yapışmanı gücləndirmək üçün möhkəmləndirici plastiklər üçün istifadə ediləcək tellərdə istifadə olunur. Bəzən bu örtükləri çıxarmaq və ya başqa bir örtük əlavə etmək üçün bitirmə əməliyyatı tələb olunur. Plastik möhkəmləndirmələr üçün ölçülər istilik və ya kimyəvi maddələrlə çıxarıla bilər və birləşdirici maddə tətbiq olunur. Dekorativ tətbiqlər üçün parçalar ölçüləri çıxarmaq və toxumanı bərkitmək üçün istiliklə işlənməlidir. Boya əsaslı örtüklər daha sonra boyamadan və ya çapdan əvvəl tətbiq olunur.

Formalara çevrilmə

Şüşə lifli məhsullar müxtəlif formalarda olur və bir neçə prosesdən istifadə etməklə hazırlanır. Məsələn, şüşə lifli boru izolyasiyası bərkidilməzdən əvvəl birbaşa formalaşdırma qurğularından mandrel adlanan çubuq şəkilli formalara sarılır. 91 sm və ya daha az uzunluqda olan qəlib formaları daha sonra sobada bərkidilir. Bərkimiş uzunluqlar daha sonra uzununa qəlibdən çıxarılır və müəyyən ölçülərdə mişarlanır. Lazım gələrsə, üzlüklər tətbiq olunur və məhsul göndərilmək üçün qablaşdırılır.

Keyfiyyətə Nəzarət

Fiberglas izolyasiyasının istehsalı zamanı keyfiyyəti qorumaq üçün material prosesdə bir sıra yerlərdən nümunə götürülür. Bu yerlərə aşağıdakılar daxildir: elektrik əridicisinə verilən qarışıq partiya; lifləndiricini qidalandıran vtulkadan əridilmiş şüşə; lifləndirici maşından çıxan şüşə lif; və istehsal xəttinin sonundan çıxan son bərkimiş məhsul. Toplu şüşə və lif nümunələri mürəkkəb kimyəvi analizatorlar və mikroskoplar istifadə edərək kimyəvi tərkibə və qüsurların mövcudluğuna görə təhlil edilir. Partiya materialının hissəcik ölçüsünün paylanması materialın bir sıra müxtəlif ölçülü ələklərdən keçirilməsi ilə əldə edilir. Son məhsul spesifikasiyalara uyğun olaraq qablaşdırıldıqdan sonra qalınlığa görə ölçülür. Qalınlıqdakı dəyişiklik şüşənin keyfiyyətinin standartdan aşağı olduğunu göstərir.

Şüşə lifli izolyasiya istehsalçıları həmçinin məhsulun akustik müqavimətini, səs udma qabiliyyətini və səs baryerinin performansını ölçmək, tənzimləmək və optimallaşdırmaq üçün müxtəlif standartlaşdırılmış sınaq prosedurlarından istifadə edirlər. Akustik xüsusiyyətlərə lif diametri, həcm sıxlığı, qalınlıq və bağlayıcı tərkibi kimi istehsal dəyişənlərini tənzimləməklə nəzarət etmək olar. İstilik xüsusiyyətlərini idarə etmək üçün də oxşar yanaşma istifadə olunur.

Gələcək

Fiberglas sənayesi 1990-cı illərin qalan hissəsində və sonrakı dövrlərdə bəzi böyük çətinliklərlə üzləşir. Xarici şirkətlərin Amerikadakı törəmə müəssisələri və ABŞ istehsalçılarının məhsuldarlığının artması səbəbindən fiberglas izolyasiyası istehsalçılarının sayı artmışdır. Bu, mövcud və bəlkə də gələcək bazarın ödəyə bilmədiyi artıq istehsal gücünə səbəb olmuşdur.

Artıq tutuma əlavə olaraq, digər izolyasiya materialları da rəqabət aparacaq. Son zamanlar baş verən proses və məhsul təkmilləşdirmələri səbəbindən daş yun geniş istifadəyə başlanıb. Köpük izolyasiyası yaşayış divarlarında və kommersiya damlarında şüşə lifinə alternativ olan başqa bir materialdır. Digər rəqabət aparan material çardaq izolyasiyasında istifadə olunan sellülozadır.

Yumşaq mənzil bazarı səbəbindən izolyasiyaya tələbatın az olması səbəbindən istehlakçılar daha aşağı qiymətlər tələb edirlər. Bu tələb həm də pərakəndə satıcıların və podratçıların konsolidasiyasındakı davamlı tendensiyanın nəticəsidir. Buna cavab olaraq, şüşə lif izolyasiya sənayesi iki əsas sahədə - enerji və ətraf mühitdə xərcləri azaltmağa davam etməli olacaq. Yalnız bir enerji mənbəyinə əsaslanmayan daha səmərəli sobalardan istifadə edilməli olacaq.

Poliqonların maksimum tutuma çatması ilə şüşə lif istehsalçıları xərcləri artırmadan bərk tullantılar üzrə demək olar ki, sıfır məhsuldarlığa nail olmalı olacaqlar. Bu, tullantıları azaltmaq üçün istehsal proseslərinin təkmilləşdirilməsini (maye və qaz tullantıları üçün də) və mümkün olduqda tullantıların təkrar istifadəsini tələb edəcək.

Bu cür tullantılar xammal kimi təkrar istifadə edilməzdən əvvəl təkrar emal və yenidən əridilmə tələb edə bilər. Bir neçə istehsalçı artıq bu problemləri həll edir.