Cumu si face a fibra di vetru?

A fibra di vetru si riferisce à un gruppu di prudutti fatti da fibre di vetru individuali cumminate in una varietà di forme. E fibre di vetru ponu esse divise in dui gruppi principali secondu a so geometria: fibre continue aduprate in fili è tessili, è e fibre discontinue (corte) aduprate cum'è batti, coperte o pannelli per l'isolamentu è a filtrazione. A fibra di vetru pò esse furmata in filatu cum'è a lana o u cuttone, è tessuta in tissutu chì hè qualchì volta adupratu per i drappi. I tessili in fibra di vetru sò cumunamente aduprati cum'è materiale di rinforzu per e plastiche stampate è laminate. A lana di fibra di vetru, un materiale grossu è soffice fattu da fibre discontinue, hè aduprata per l'isolamentu termicu è l'assorbimentu acusticu. Si trova cumunamente in paratie è scafi di navi è sottomarini; compartimenti di motori di automobili è rivestimenti di pannelli di carrozzeria; in forni è unità di climatizazione; pannelli acustici per pareti è soffitti; è partizioni architettoniche. A fibra di vetru pò esse adattata per applicazioni specifiche cum'è u Tipu E (elettricu), adupratu cum'è nastro isolante elettricu, tessili è rinforzu; Tipu C (chimicu), chì hà una resistenza superiore à l'acidi, è Tipu T, per l'isolamentu termicu.

Ancu s'è l'usu cummerciale di a fibra di vetru hè relativamente recente, l'artigiani anu creatu fili di vetru per decorà calici è vasi durante u Rinascimentu. Un fisicu francese, René-Antoine Ferchault de Réaumur, hà pruduttu tessili decorati cù fili di vetru fini in u 1713, è l'inventori britannichi anu duplicatu l'impresa in u 1822. Un tessitore di seta britannicu hà fattu un tissutu di vetru in u 1842, è un altru inventore, Edward Libbey, hà espostu un vestitu tissutu di vetru à l'Esposizione Columbiana di u 1893 in Chicago.

A lana di vetru, una massa soffice di fibra discontinua in lunghezze aleatorie, hè stata prodotta per a prima volta in Europa à u principiu di u seculu, aduprendu un prucessu chì implicava u tiramentu di fibre da aste orizzontalmente à un tamburu rotante. Parechji decennii dopu, un prucessu di filatura hè statu sviluppatu è brevettatu. U materiale isolante in fibra di vetru hè statu fabbricatu in Germania durante a Prima Guerra Mundiale. A ricerca è u sviluppu destinati à a produzzione industriale di fibre di vetru anu prugressu in i Stati Uniti in l'anni 1930, sottu a direzzione di duie grandi cumpagnie, l'Owens-Illinois Glass Company è a Corning Glass Works. Queste cumpagnie anu sviluppatu una fibra di vetru fina, flessibile è à bassu costu tirandu vetru fusu attraversu orifizi assai fini. In u 1938, queste duie cumpagnie si sò fuse per furmà Owens-Corning Fiberglas Corp. Avà cunnisciuta semplicemente cum'è Owens-Corning, hè diventata una cumpagnia di 3 miliardi di dollari à l'annu, è hè un capu di fila in u mercatu di a fibra di vetru.

Materie prime

E materie prime di basa per i prudutti di fibra di vetru sò una varietà di minerali naturali è prudutti chimichi fabbricati. L'ingredienti principali sò a sabbia di silice, u calcariu è a carbonatu di sodiu. Altri ingredienti ponu include alumina calcinata, borace, feldspatu, sienite nefelinica, magnesite è argilla caolinica, frà altri. A sabbia di silice hè aduprata cum'è formatore di vetru, è a carbonatu di sodiu è u calcariu aiutanu principalmente à abbassà a temperatura di fusione. Altri ingredienti sò aduprati per migliurà certe proprietà, cum'è u borace per a resistenza chimica. U vetru di scarto, chjamatu ancu cullet, hè ancu adupratu cum'è materia prima. E materie prime devenu esse pesate cù cura in quantità esatte è mischiate accuratamente inseme (chjamatu batching) prima di esse fuse in vetru.

A Manifattura
Prucessu

Fusione

Una volta chì u batch hè preparatu, hè alimentatu in un fornu per a fusione. U fornu pò esse riscaldatu da l'electricità, da u combustibile fossile, o da una cumminazione di i dui. A temperatura deve esse cuntrullata precisamente per mantene un flussu lisciu è stabile di vetru. U vetru fusu deve esse mantinutu à una temperatura più alta (circa 2500°F [1371°C]) cà l'altri tipi di vetru per esse furmatu in fibra. Una volta chì u vetru diventa fusu, hè trasferitu à l'attrezzatura di furmazione per mezu di un canale (avampiede) situatu à a fine di u fornu.

Furmendu in fibre

Parechji prucessi diffirenti sò aduprati per furmà fibre, secondu u tipu di fibra. E fibre tessili ponu esse furmate da vetru fusu direttamente da u fornu, o u vetru fusu pò esse alimentatu prima à una macchina chì forma biglie di vetru di circa 0,62 pollici (1,6 cm) di diametru. Queste biglie permettenu di ispezionà visivamente u vetru per impurità. Sia in u prucessu di fusione diretta sia in quellu di fusione di marmaru, u vetru o e biglie di vetru sò alimentate attraversu boccole riscaldate elettricamente (chjamate ancu filiere). A boccola hè fatta di platinu o di lega metallica, cù da 200 à 3.000 orifizi assai fini. U vetru fusu passa per l'orifizi è esce cum'è filamenti fini.

Prucessu di filamentu cuntinuu

Una fibra longa è cuntinua pò esse prudutta per via di u prucessu di filamentu cuntinuu. Dopu chì u vetru scorri per i fori in a boccola, parechji fili sò presi in un avvolgitore à alta velocità. L'avvolgitore gira à circa 3 km à u minutu, assai più veloce di a velocità di flussu da e boccole. A tensione tira fora i filamenti mentre sò sempre fusi, furmendu fili una frazione di u diametru di l'aperture in a boccola. Un legante chimicu hè applicatu, chì aiuta à impedisce à a fibra di rompe si durante a trasfurmazione successiva. U filamentu hè tandu avvoltu nantu à i tubi. Avà pò esse ritortu è piegatu in filatu.

Prucessu di fibre discontinue

Un metudu alternativu hè u prucessu di fibre discontinue. Mentre u vetru fusu scorre à traversu i boccole, i getti d'aria raffreddanu rapidamente i filamenti. I scoppi turbulenti d'aria rompenu ancu i filamenti in lunghezze di 8-15 pollici (20-38 cm). Quessi filamenti cascanu à traversu un spruzzu di lubrificante nantu à un tamburu rotante, induve formanu una tela fina. A tela hè estratta da u tamburu è tirata in un filu cuntinuu di fibre assemblate liberamente. Stu filu pò esse trasfurmatu in filatu cù i stessi prucessi aduprati per a lana è u cuttone.

Fibra tritata

Invece d'esse furmatu in filu, u filu cuntinuu o à fibra longa pò esse tagliatu in pezzi corti. U filu hè muntatu nantu à un inseme di bobine, chjamate cesta, è tiratu attraversu una macchina chì u taglia in pezzi corti. A fibra tagliata hè furmata in stuoie à e quali hè aghjuntu un legante. Dopu a stagionatura in un fornu, u stuoie hè arrotolato. Diversi pesi è spessori danu prudutti per tegole, tetti custruiti o stuoie decorative.

Lana di vetru

U prucessu rotativu o di filatura hè adupratu per fà lana di vetru. In questu prucessu, u vetru fusu da u fornu scorri in un cuntainer cilindricu cù picculi fori. Mentre u cuntainer gira rapidamente, flussi urizzuntali di vetru scorri fora di i fori. I flussi di vetru fusu sò cunvertiti in fibre da un soffiu discendente d'aria, gas caldu, o entrambi. E fibre cascanu nantu à un nastro trasportatore, induve si intreccianu trà di elle in una massa lanosa. Questu pò esse adupratu per l'isolamentu, o a lana pò esse spruzzata cù un legante, cumpressa in u spessore desideratu è indurita in un fornu. U calore fissa u legante, è u pruduttu risultante pò esse un pannellu rigidu o semi-rigidu, o un involucru flessibile.

Rivestimenti protettivi

In più di i leganti, altri rivestimenti sò richiesti per i prudutti in fibra di vetru. I lubrificanti sò usati per riduce l'abrasione di e fibre è sò spruzzati direttamente nantu à a fibra o aghjunti à u legante. Una cumpusizione antistatica hè ancu qualchì volta spruzzata nantu à a superficia di i tappetti isolanti in fibra di vetru durante a fase di raffreddamentu. L'aria di raffreddamentu aspirata attraversu u tappettu face chì l'agente antistaticu penetri in tuttu u spessore di u tappettu. L'agente antistaticu hè custituitu da dui ingredienti: un materiale chì minimizza a generazione di elettricità statica è un materiale chì serve cum'è inhibitore di corrosione è stabilizzatore. L'apprettatura hè qualsiasi rivestimentu applicatu à e fibre tessili in l'operazione di furmazione, è pò cuntene unu o più cumpunenti (lubrificanti, leganti o agenti di accoppiamentu). L'agenti di accoppiamentu sò usati nantu à i fili chì saranu usati per rinfurzà e materie plastiche, per rinfurzà u ligame cù u materiale rinforzatu. Calchì volta hè necessaria una operazione di finitura per rimuovere questi rivestimenti o per aghjunghje un altru rivestimentu. Per i rinforzi in plastica, l'apprettature ponu esse rimosse cù calore o chimichi è un agente di accoppiamentu applicatu. Per l'applicazioni decorative, i tessuti devenu esse trattati termicamente per rimuovere l'apprettature è per fissà a tessitura. I rivestimenti di basa di tinta sò poi applicati prima di a tintura o di a stampa.

Furmendu in forme

I prudutti in fibra di vetru sò dispunibili in una larga varietà di forme, fatte cù parechji prucessi. Per esempiu, l'insulazione di i tubi in fibra di vetru hè avvolta nantu à forme in forma di bastone chjamate mandrini direttamente da l'unità di furmazione, prima di a polimerizazione. E forme di u stampo, in lunghezze di 3 piedi (91 cm) o menu, sò poi polimerizate in un fornu. E lunghezze polimerizate sò poi sformate in lunghezza è segate in dimensioni specificate. I rivestimenti sò applicati se necessariu, è u pruduttu hè imballatu per a spedizione.

Cuntrollu di qualità

Durante a pruduzzione di l'isolamentu in fibra di vetru, u materiale hè campionatu in parechji lochi di u prucessu per mantene a qualità. Quessi lochi includenu: u batch mischiatu chì hè alimentatu à u fusore elettricu; u vetru fusu da a boccola chì alimenta u fibratore; a fibra di vetru chì esce da a macchina fibratrice; è u pruduttu finale induritu chì esce da a fine di a linea di pruduzzione. I campioni di vetru è di fibra in massa sò analizati per a cumpusizione chimica è a presenza di difetti utilizendu analizzatori chimichi è microscopi sofisticati. A distribuzione di a dimensione di e particelle di u materiale di u batch hè ottenuta passendu u materiale attraversu un numeru di setacci di diverse dimensioni. U pruduttu finale hè misuratu per u spessore dopu l'imballaggio secondu e specifiche. Un cambiamentu di spessore indica chì a qualità di u vetru hè inferiore à u standard.

I pruduttori d'isolamentu in fibra di vetru utilizanu ancu una varietà di prucedure di prova standardizate per misurà, aghjustà è ottimizà a resistenza acustica di u produttu, l'assorbimentu di u sonu è e prestazioni di a barriera acustica. E proprietà acustiche ponu esse cuntrullate aghjustendu variabili di pruduzzione cum'è u diametru di a fibra, a densità apparente, u spessore è u cuntenutu di legante. Un approcciu simile hè utilizatu per cuntrullà e proprietà termiche.

U Futuru

L'industria di a fibra di vetru hè cunfruntata à sfide maiò durante u restu di l'anni 1990 è dopu. U numeru di pruduttori d'isolamentu in fibra di vetru hè aumentatu per via di e filiali americane di cumpagnie straniere è di i miglioramenti di a produttività da parte di i pruduttori americani. Questu hà purtatu à una capacità eccessiva, chì u mercatu attuale è forse futuru ùn pò micca accoglie.

In più di a capacità eccessiva, altri materiali d'isolamentu saranu in cumpetizione. A lana di roccia hè diventata largamente aduprata per via di i recenti miglioramenti di i prucessi è di i prudutti. L'isolamentu in schiuma hè un'altra alternativa à a fibra di vetru in i muri residenziali è i tetti cummerciali. Un altru materiale in cumpetizione hè a cellulosa, chì hè aduprata in l'isolamentu di e soffitte.

A causa di a bassa dumanda d'isolamentu per via di un mercatu immubiliare debule, i cunsumatori esigenu prezzi più bassi. Sta dumanda hè ancu u risultatu di a tendenza cuntinua à a cunsulidazione di i dettaglianti è di l'imprenditori. In risposta, l'industria di l'isolamentu in fibra di vetru duverà cuntinuà à riduce i costi in dui settori principali: l'energia è l'ambiente. Duveranu esse aduprati forni più efficienti chì ùn si basanu micca solu nantu à una fonte d'energia.

Cù e discariche chì ghjunghjenu à a so capacità massima, i pruduttori di fibra di vetru devenu ottene una pruduzzione guasi nulla di rifiuti solidi senza aumentà i costi. Questu richiederà di migliurà i prucessi di fabricazione per riduce i rifiuti (ancu per i rifiuti liquidi è gassosi) è di riutilizà i rifiuti induve pussibule.

Tali rifiuti ponu richiede un ritrattamentu è una rifusione prima di esse riutilizzati cum'è materia prima. Parechji pruduttori stanu digià affrontendu questi prublemi.