Bagaimana Fiberglass Dibuat?

Gentian kaca merujuk kepada sekumpulan produk yang diperbuat daripada gentian kaca individu yang digabungkan ke dalam pelbagai bentuk.Gentian kaca boleh dibahagikan kepada dua kumpulan utama mengikut geometrinya: gentian berterusan yang digunakan dalam benang dan tekstil, dan gentian tak selanjar (pendek) digunakan sebagai kelawar, selimut, atau papan untuk penebat dan penapisan.Gentian kaca boleh dibentuk menjadi benang seperti bulu atau kapas, dan ditenun menjadi kain yang kadang-kadang digunakan untuk langsir.Tekstil gentian kaca biasanya digunakan sebagai bahan tetulang untuk plastik acuan dan berlamina.Bulu gentian kaca, bahan tebal dan gebu yang diperbuat daripada gentian tak selanjar, digunakan untuk penebat haba dan penyerapan bunyi.Ia biasanya ditemui dalam sekat dan badan kapal dan kapal selam;petak enjin kereta dan pelapik panel badan;dalam relau dan unit penyaman udara;panel dinding dan siling akustik;dan sekatan seni bina.Gentian kaca boleh disesuaikan untuk aplikasi khusus seperti Jenis E (elektrik), digunakan sebagai pita penebat elektrik, tekstil dan tetulang;Jenis C (kimia), yang mempunyai rintangan asid unggul, dan Jenis T, untuk penebat haba.

Walaupun penggunaan gentian kaca secara komersial agak baru, tukang mencipta helai kaca untuk menghias piala dan pasu semasa Renaissance.Seorang ahli fizik Perancis, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, menghasilkan tekstil yang dihiasi dengan helai kaca halus pada tahun 1713, dan pencipta British menduplikasi kejayaan itu pada tahun 1822. Seorang penenun sutera British membuat kain kaca pada tahun 1842, dan seorang lagi pencipta, Edward Libbey, mempamerkan pakaian yang ditenun daripada kaca di Pameran Columbian 1893 di Chicago.

Bulu kaca, jisim gebu gentian tak selanjar dalam panjang rawak, pertama kali dihasilkan di Eropah pada pergantian abad ini, menggunakan proses yang melibatkan penarikan gentian daripada rod secara mendatar ke dram berputar.Beberapa dekad kemudian, proses berputar telah dibangunkan dan dipatenkan.Bahan penebat gentian kaca telah dihasilkan di Jerman semasa Perang Dunia I. Penyelidikan dan pembangunan bertujuan untuk pengeluaran industri gentian kaca berkembang di Amerika Syarikat pada tahun 1930-an, di bawah arahan dua syarikat utama, Syarikat Kaca Owens-Illinois dan Kaca Corning Berfungsi.Syarikat-syarikat ini membangunkan gentian kaca yang halus, lentur, kos rendah dengan menarik kaca cair melalui orifis yang sangat halus.Pada tahun 1938, kedua-dua syarikat ini bergabung untuk membentuk Owens-Corning Fiberglass Corp. Kini hanya dikenali sebagai Owens-Corning, ia telah menjadi syarikat $3 bilion setahun, dan merupakan peneraju dalam pasaran gentian kaca.

Bahan mentah

Bahan mentah asas untuk produk gentian kaca adalah pelbagai mineral semula jadi dan bahan kimia buatan.Bahan utama adalah pasir silika, batu kapur, dan abu soda.Bahan-bahan lain mungkin termasuk alumina terkalsin, boraks, feldspar, nepheline syenite, magnesit, dan tanah liat kaolin, antara lain.Pasir silika digunakan sebagai bekas kaca, dan abu soda dan batu kapur membantu terutamanya untuk menurunkan suhu lebur.Bahan-bahan lain digunakan untuk memperbaiki sifat tertentu, seperti boraks untuk rintangan kimia.Kaca sisa, juga dipanggil cullet, juga digunakan sebagai bahan mentah.Bahan mentah mesti ditimbang dengan teliti dalam kuantiti yang tepat dan dicampur dengan teliti (dipanggil batching) sebelum dicairkan ke dalam kaca.

Pembuatan
Proses

Meleleh

Setelah batch disediakan, ia dimasukkan ke dalam relau untuk mencairkan.Relau mungkin dipanaskan oleh elektrik, bahan api fosil, atau gabungan kedua-duanya.Suhu mesti dikawal dengan tepat untuk mengekalkan aliran kaca yang lancar dan stabil.Kaca cair mesti disimpan pada suhu yang lebih tinggi (kira-kira 2500°F [1371°C]) daripada jenis kaca lain untuk dibentuk menjadi gentian.Setelah kaca menjadi cair, ia dipindahkan ke peralatan pembentuk melalui saluran (depan) yang terletak di hujung relau.

Membentuk menjadi gentian

Beberapa proses berbeza digunakan untuk membentuk gentian, bergantung kepada jenis gentian.Gentian tekstil boleh dibentuk daripada kaca cair terus dari relau, atau kaca cair boleh disalurkan dahulu ke mesin yang membentuk guli kaca dengan diameter kira-kira 0.62 inci (1.6 cm).Guli ini membolehkan kaca diperiksa secara visual untuk kekotoran.Dalam kedua-dua proses pencairan langsung dan proses pencairan marmar, kaca atau guli kaca disalurkan melalui sesendal yang dipanaskan secara elektrik (juga dipanggil spinneret).Sesendal diperbuat daripada platinum atau aloi logam, dengan mana-mana dari 200 hingga 3,000 orifis yang sangat halus.Kaca cair melepasi orifis dan keluar sebagai filamen halus.

Proses filamen berterusan

Serat yang panjang dan berterusan boleh dihasilkan melalui proses filamen berterusan.Selepas kaca mengalir melalui lubang di sesendal, beberapa helai terperangkap pada penggulung berkelajuan tinggi.Penggulung berputar pada kira-kira 2 batu (3 km) seminit, jauh lebih cepat daripada kadar aliran dari sesendal.Ketegangan menarik keluar filamen semasa masih cair, membentuk helai sebahagian kecil daripada diameter bukaan dalam sesendal.Pengikat kimia digunakan, yang membantu mengekalkan gentian daripada pecah semasa pemprosesan kemudian.Filamen kemudiannya dililit pada tiub.Ia kini boleh dipintal dan dipintal menjadi benang.

Proses serat staples

Kaedah alternatif ialah proses staplefiber.Apabila kaca cair mengalir melalui sesendal, pancutan udara dengan cepat menyejukkan filamen.Semburan udara bergelora juga memecahkan filamen menjadi panjang 8-15 inci (20-38 cm).Filamen ini jatuh melalui semburan pelincir ke dram pusingan, di mana ia membentuk jaringan nipis.Jaring diambil dari dram dan ditarik ke dalam untaian gentian yang dipasang secara longgar.Helai ini boleh diproses menjadi benang dengan proses yang sama digunakan untuk bulu dan kapas.

Serat cincang

Daripada dibentuk menjadi benang, helai berterusan atau ruji panjang boleh dicincang menjadi panjang pendek.Untai itu dipasang pada satu set gelendong, dipanggil creel, dan ditarik melalui mesin yang memotongnya menjadi kepingan pendek.Gentian yang dicincang dibentuk menjadi tikar yang ditambah pengikat.Selepas pengawetan dalam ketuhar, tikar digulung.Pelbagai berat dan ketebalan memberikan produk untuk kayap, bumbung terbina atau tikar hiasan.

Bulu kaca

Proses berputar atau pemutar digunakan untuk membuat bulu kaca.Dalam proses ini, kaca cair dari relau mengalir ke dalam bekas silinder yang mempunyai lubang kecil.Apabila bekas berputar dengan pantas, aliran kaca mendatar mengalir keluar dari lubang.Aliran kaca cair ditukar kepada gentian oleh letupan udara ke bawah, gas panas, atau kedua-duanya.Gentian jatuh ke tali pinggang penghantar, di mana ia berjalin antara satu sama lain dalam jisim lembut.Ini boleh digunakan untuk penebat, atau bulu boleh disembur dengan pengikat, dimampatkan ke dalam ketebalan yang dikehendaki, dan diawetkan dalam ketuhar.Haba menetapkan pengikat, dan produk yang terhasil mungkin papan tegar atau separa tegar, atau batt yang fleksibel.

Salutan pelindung

Sebagai tambahan kepada pengikat, salutan lain diperlukan untuk produk gentian kaca.Pelincir digunakan untuk mengurangkan lelasan gentian dan sama ada disembur terus pada gentian atau ditambah ke dalam pengikat.Komposisi anti-statik juga kadangkala disembur ke permukaan tikar penebat gentian kaca semasa langkah penyejukan.Udara penyejukan yang ditarik melalui tikar menyebabkan agen anti-statik menembusi keseluruhan ketebalan tikar.Ejen anti-statik terdiri daripada dua bahan—bahan yang meminimumkan penjanaan elektrik statik, dan bahan yang berfungsi sebagai perencat kakisan dan penstabil. Pengukuran ialah sebarang salutan yang digunakan pada gentian tekstil dalam operasi pembentukan, dan mungkin mengandungi satu atau lebih banyak komponen (pelincir, pengikat, atau agen gandingan).Ejen gandingan digunakan pada helai yang akan digunakan untuk mengukuhkan plastik, untuk mengukuhkan ikatan pada bahan bertetulang. Kadangkala operasi penamat diperlukan untuk menanggalkan salutan ini, atau menambah salutan lain.Untuk tetulang plastik, saiz boleh ditanggalkan dengan haba atau bahan kimia dan digunakan agen gandingan.Untuk aplikasi hiasan, fabrik mesti dirawat haba untuk mengeluarkan saiz dan untuk menetapkan tenunan.Salutan asas pewarna kemudian digunakan sebelum mati atau mencetak.

Membentuk menjadi bentuk

Produk gentian kaca datang dalam pelbagai bentuk, dibuat menggunakan beberapa proses.Sebagai contoh, penebat paip gentian kaca dililitkan pada bentuk seperti rod yang dipanggil mandrel terus dari unit pembentuk, sebelum pengawetan.Bentuk acuan, dengan panjang 3 kaki (91 cm) atau kurang, kemudian diawetkan di dalam ketuhar.Panjang yang diawet kemudiannya dinyahacuan memanjang, dan digergaji mengikut dimensi tertentu.Facings digunakan jika diperlukan, dan produk dibungkus untuk penghantaran.

Kawalan kualiti

Semasa pengeluaran penebat gentian kaca, bahan diambil sampel di beberapa lokasi dalam proses untuk mengekalkan kualiti.Lokasi-lokasi ini termasuk: kumpulan campuran yang disalurkan ke peleburan elektrik;kaca cair dari sesendal yang menyuapkan fiberizer;gentian kaca yang keluar dari mesin gentian;dan produk sembuh akhir yang muncul dari penghujung barisan pengeluaran.Sampel kaca dan gentian pukal dianalisis untuk komposisi kimia dan kehadiran kecacatan menggunakan penganalisis kimia dan mikroskop yang canggih.Pengagihan saiz zarah bahan kelompok diperoleh dengan menyalurkan bahan melalui beberapa ayak bersaiz berbeza.Produk akhir diukur untuk ketebalan selepas pembungkusan mengikut spesifikasi.Perubahan dalam ketebalan menunjukkan bahawa kualiti kaca adalah di bawah standard.

Pengeluar penebat gentian kaca juga menggunakan pelbagai prosedur ujian piawai untuk mengukur, melaraskan dan mengoptimumkan rintangan akustik produk, penyerapan bunyi dan prestasi penghalang bunyi.Sifat akustik boleh dikawal dengan melaraskan pembolehubah pengeluaran seperti diameter gentian, ketumpatan pukal, ketebalan, dan kandungan pengikat.Pendekatan yang sama digunakan untuk mengawal sifat terma.

Masa depan

Industri gentian kaca menghadapi beberapa cabaran utama sepanjang tahun 1990-an dan seterusnya.Bilangan pengeluar penebat gentian kaca telah meningkat disebabkan oleh anak syarikat Amerika syarikat asing dan peningkatan dalam produktiviti oleh pengeluar AS.Ini telah mengakibatkan lebihan kapasiti, yang tidak dapat ditampung oleh pasaran semasa dan mungkin akan datang.

Sebagai tambahan kepada kapasiti berlebihan, bahan penebat lain akan bersaing.Bulu batu telah digunakan secara meluas kerana proses dan penambahbaikan produk baru-baru ini.Penebat buih adalah alternatif lain kepada gentian kaca di dinding kediaman dan bumbung komersial.Satu lagi bahan yang bersaing ialah selulosa, yang digunakan dalam penebat loteng.

Kerana permintaan rendah untuk penebat disebabkan oleh pasaran perumahan yang lembut, pengguna menuntut harga yang lebih rendah.Permintaan ini juga adalah hasil daripada trend berterusan dalam penyatuan peruncit dan kontraktor.Sebagai tindak balas, industri penebat gentian kaca perlu terus mengurangkan kos dalam dua bidang utama: tenaga dan alam sekitar.Relau yang lebih cekap perlu digunakan yang tidak hanya bergantung pada satu sumber tenaga.

Dengan tapak pelupusan sampah mencapai kapasiti maksimum, pengeluar gentian kaca perlu mencapai hampir sifar keluaran bagi sisa pepejal tanpa meningkatkan kos.Ini memerlukan penambahbaikan proses pembuatan untuk mengurangkan sisa (untuk sisa cecair dan gas juga) dan menggunakan semula sisa di mana mungkin.

Sisa tersebut mungkin memerlukan pemprosesan semula dan pencairan semula sebelum digunakan semula sebagai bahan mentah.Beberapa pengeluar sudah menangani isu ini.