Si prodhohet fibra qelqi?

Fibra qelqi i referohet një grupi produktesh të bëra nga fibra individuale qelqi të kombinuara në një shumëllojshmëri formash. Fibrat e qelqit mund të ndahen në dy grupe kryesore sipas gjeometrisë së tyre: fibra të vazhdueshme të përdorura në fije dhe tekstile, dhe fibra jo të vazhdueshme (të shkurtra) të përdorura si batanije, batanije ose dërrasa për izolim dhe filtrim. Fibra qelqi mund të formohet në fije shumë ngjashëm me leshi ose pambuku, dhe të endet në pëlhurë e cila ndonjëherë përdoret për perde. Tekstilet e fibrave të qelqit përdoren zakonisht si material përforcues për plastikat e derdhura dhe të laminuara. Leshi i fibrave të qelqit, një material i trashë dhe i butë i bërë nga fibra jo të vazhdueshme, përdoret për izolim termik dhe thithje të zërit. Ai gjendet zakonisht në ndarjet dhe trupat e anijeve dhe nëndetëseve; ndarjet e motorëve të automobilave dhe veshjet e paneleve të karrocerisë; në furrat dhe njësitë e ajrit të kondicionuar; panelet akustike të murit dhe tavanit; dhe ndarjet arkitekturore. Fibra qelqi mund të përshtatet për aplikime specifike siç është Tipi E (elektrike), i përdorur si shirit izolues elektrik, tekstile dhe përforcim; Tipi C (kimik), i cili ka rezistencë superiore ndaj acidit, dhe Tipi T, për izolim termik.

Edhe pse përdorimi komercial i fibrave të qelqit është relativisht i kohëve të fundit, artizanët krijuan fije qelqi për të dekoruar gota dhe vazo gjatë Rilindjes. Një fizikan francez, Rene-Antoine Ferchault de Reaumur, prodhoi tekstile të dekoruara me fije të holla qelqi në vitin 1713, dhe shpikësit britanikë e përsëritën këtë veprim në vitin 1822. Një endës britanik mëndafshi bëri një pëlhurë qelqi në vitin 1842, dhe një shpikës tjetër, Edward Libbey, ekspozoi një fustan të endur prej qelqi në Ekspozitën Kolumbiane të vitit 1893 në Çikago.

Leshi i qelqit, një masë e butë me fibra të ndërprera në gjatësi të rastësishme, u prodhua për herë të parë në Evropë në fillim të shekullit, duke përdorur një proces që përfshinte tërheqjen e fibrave nga shufrat horizontalisht në një daulle rrotulluese. Disa dekada më vonë, u zhvillua dhe u patentua një proces tjerrjeje. Materiali izolues me fibra qelqi u prodhua në Gjermani gjatë Luftës së Parë Botërore. Hulumtimi dhe zhvillimi që synonin prodhimin industrial të fibrave të qelqit përparuan në Shtetet e Bashkuara në vitet 1930, nën drejtimin e dy kompanive të mëdha, Owens-Illinois Glass Company dhe Corning Glass Works. Këto kompani zhvilluan një fibër qelqi të imët, të lakueshme dhe me kosto të ulët duke tërhequr qelqin e shkrirë përmes vrimave shumë të imëta. Në vitin 1938, këto dy kompani u bashkuan për të formuar Owens-Corning Fiberglas Corp. Tani e njohur thjesht si Owens-Corning, ajo është bërë një kompani me fitim prej 3 miliardë dollarësh në vit dhe është një lider në tregun e fibrave të qelqit.

Lëndë të para

Lëndët e para bazë për produktet e fiberglasit janë një shumëllojshmëri mineralesh natyrale dhe kimikatesh të prodhuara. Përbërësit kryesorë janë rëra e silicës, guri gëlqeror dhe hiri i sodës. Përbërës të tjerë mund të përfshijnë alumin të kalcinuar, boraks, feldspat, sienit nefelin, magnezit dhe argjilë kaolini, ndër të tjera. Rëra e silicës përdoret si formues qelqi, dhe hiri i sodës dhe guri gëlqeror ndihmojnë kryesisht në uljen e temperaturës së shkrirjes. Përbërës të tjerë përdoren për të përmirësuar veti të caktuara, siç është boraksi për rezistencë ndaj kimikateve. Mbetjet e qelqit, të quajtura edhe cullet, përdoren gjithashtu si lëndë e parë. Lëndët e para duhet të peshohen me kujdes në sasi të sakta dhe të përzihen plotësisht së bashku (e quajtur grumbullim) para se të shkrihen në xham.

Prodhimi
Procesi

Shkrirja

Pasi përgatitet sasia, ajo futet në një furrë për shkrirje. Furra mund të nxehet me energji elektrike, lëndë djegëse fosile ose një kombinim të të dyjave. Temperatura duhet të kontrollohet me saktësi për të ruajtur një rrjedhë të qetë dhe të qëndrueshme të qelqit. Qelqi i shkrirë duhet të mbahet në një temperaturë më të lartë (rreth 2500°F [1371°C]) sesa llojet e tjera të qelqit në mënyrë që të formohet në fibra. Pasi qelqi të shkrihet, ai transferohet në pajisjet e formimit nëpërmjet një kanali (paravatre) të vendosur në fund të furrës.

Duke u formuar në fibra

Për të formuar fibrat përdoren disa procese të ndryshme, varësisht nga lloji i fibrës. Fibrat tekstile mund të formohen nga qelqi i shkrirë direkt nga furra, ose qelqi i shkrirë mund të futet së pari në një makinë që formon mermere qelqi me diametër rreth 0.62 inç (1.6 cm). Këto mermere lejojnë që qelqi të inspektohet vizualisht për papastërti. Si në procesin e shkrirjes direkte ashtu edhe në atë të shkrirjes së mermerit, qelqi ose mermeret e qelqit futen përmes bushingjeve të ngrohura elektrikisht (të quajtura edhe tjerrëse). Bushing është bërë nga platini ose aliazh metali, me nga 200 deri në 3,000 vrima shumë të imëta. Qelqi i shkrirë kalon nëpër vrima dhe del si filamente të imëta.

Procesi i vazhdueshëm i filamentit

Një fibër e gjatë dhe e vazhdueshme mund të prodhohet nëpërmjet procesit të filamentit të vazhdueshëm. Pasi qelqi rrjedh nëpër vrimat në bulona, ​​fije të shumta kapen në një mbështjellëse me shpejtësi të lartë. Mbështjellësja rrotullohet me rreth 2 milje (3 km) në minutë, shumë më shpejt se shpejtësia e rrjedhjes nga bulona. Tensioni i tërheq fijet ndërsa janë ende të shkrirë, duke formuar fije një pjesë të diametrit të hapjeve në bulona. Aplikohet një lidhës kimik, i cili ndihmon në parandalimin e thyerjes së fibrave gjatë përpunimit të mëvonshëm. Filamenti më pas mbështillet në tuba. Tani mund të përdredhet dhe të ngjitet në fije.

Procesi i fibrave kryesore

Një metodë alternative është procesi i fibrave staple. Ndërsa qelqi i shkrirë rrjedh nëpër tufa, rrymat e ajrit i ftohin me shpejtësi fijet. Shpërthimet turbulente të ajrit i thyejnë gjithashtu fijet në gjatësi prej 8-15 inç (20-38 cm). Këto fije bien përmes një spërkatjeje lubrifikanti mbi një daulle rrotulluese, ku formojnë një rrjetë të hollë. Rrjeti tërhiqet nga daullja dhe tërhiqet në një fije të vazhdueshme fibrash të montuara lirshëm. Kjo fije mund të përpunohet në fije me të njëjtat procese të përdorura për leshin dhe pambukun.

Fibër e copëtuar

Në vend që të formohet në fije, fija e vazhdueshme ose me kapëse të gjata mund të pritet në copa të shkurtra. Fija montohet në një palë bobina, të quajtura grep, dhe tërhiqet nëpër një makinë e cila e pret atë në copa të shkurtra. Fibra e prerë formohet në dyshekë të cilëve u shtohet një lidhës. Pas tharjes në furrë, dysheku mbështillet. Pesha dhe trashësi të ndryshme japin produkte për pllaka, çati të ndërtuara ose dyshekë dekorativë.

Lesh qelqi

Procesi rrotullues ose rrotullues përdoret për të prodhuar lesh xhami. Në këtë proces, qelqi i shkrirë nga furra rrjedh në një enë cilindrike me vrima të vogla. Ndërsa ena rrotullohet me shpejtësi, rrjedha horizontale qelqi rrjedhin nga vrimat. Rrjedhat e qelqit të shkrirë shndërrohen në fibra nga një shpërthim ajri, gazi të nxehtë ose të dyjave që rrjedhin poshtë. Fibrat bien mbi një shirit transportues, ku ndërthuren me njëra-tjetrën në një masë të butë. Kjo mund të përdoret për izolim, ose leshi mund të spërkatet me një lidhës, të kompresohet në trashësinë e dëshiruar dhe të thahet në një furrë. Nxehtësia ngurtëson lidhësin dhe produkti që rezulton mund të jetë një dërrasë e ngurtë ose gjysmë e ngurtë, ose një batanije fleksibël.

Veshje mbrojtëse

Përveç lidhësve, për produktet prej fiberglasi kërkohen edhe veshje të tjera. Lubrifikantët përdoren për të zvogëluar gërryerjen e fibrave dhe ose spërkaten direkt mbi fibra ose shtohen në lidhës. Një përbërje antistatike ndonjëherë spërkatet edhe në sipërfaqen e dyshekëve izolues prej fiberglasi gjatë fazës së ftohjes. Ajri ftohës i tërhequr përmes dyshekut bën që agjenti antistatik të depërtojë në të gjithë trashësinë e dyshekut. Agjenti antistatik përbëhet nga dy përbërës - një material që minimizon gjenerimin e elektricitetit statik dhe një material që shërben si frenues dhe stabilizues i korrozionit. Përpunimi i materialit është çdo shtresë e aplikuar në fijet tekstile në operacionin e formimit dhe mund të përmbajë një ose më shumë përbërës (lubrifikantë, lidhës ose agjentë bashkues). Agjentët bashkues përdoren në fijet që do të përdoren për përforcimin e plastikës, për të forcuar lidhjen me materialin e përforcuar. Ndonjëherë kërkohet një operacion përfundimi për të hequr këto veshje ose për të shtuar një shtresë tjetër. Për përforcimet plastike, përpunimi i materialit mund të hiqet me nxehtësi ose kimikate dhe të aplikohet një agjent bashkues. Për aplikime dekorative, pëlhurat duhet të trajtohen me nxehtësi për të hequr përpunimin e materialit dhe për të fiksuar endjen. Veshjet bazë të ngjyrosësit aplikohen më pas para ngjyrosjes ose shtypjes.

Formimi në forma

Produktet e fibrave të qelqit vijnë në një larmi të gjerë formash, të prodhuara duke përdorur disa procese. Për shembull, izolimi i tubave prej fibrash qelqi mbështillet në forma në formë shufre të quajtura mandrela direkt nga njësitë formuese, para tharjes. Format e formës, me gjatësi 91 cm ose më pak, thahen më pas në një furrë. Gjatësitë e thara më pas çformohen përgjatësisht dhe priten në dimensione të caktuara. Fasadat aplikohen nëse është e nevojshme dhe produkti paketohet për transport.

Kontrolli i Cilësisë

Gjatë prodhimit të izolimit prej fibrash qelqi, materiali merret si mostër në një numër vendesh gjatë procesit për të ruajtur cilësinë. Këto vende përfshijnë: sasinë e përzier që futet në shkrirësin elektrik; qelqin e shkrirë nga buloni që ushqen fibërizuesin; fibrat e qelqit që dalin nga makina e fibërizuesit; dhe produktin përfundimtar të kuruar që del nga fundi i linjës së prodhimit. Mostrat e qelqit dhe fibrave në masë analizohen për përbërjen kimike dhe praninë e të metave duke përdorur analizues kimikë dhe mikroskopë të sofistikuar. Shpërndarja e madhësisë së grimcave të materialit të sasisë merret duke kaluar materialin nëpër një numër sitash me madhësi të ndryshme. Produkti përfundimtar matet për trashësi pas paketimit sipas specifikimeve. Një ndryshim në trashësi tregon se cilësia e qelqit është nën standard.

Prodhuesit e izolimit të fibrave të qelqit përdorin gjithashtu një sërë procedurash standarde testimi për të matur, rregulluar dhe optimizuar rezistencën akustike të produktit, thithjen e zërit dhe performancën e barrierës së zërit. Vetitë akustike mund të kontrollohen duke rregulluar variabla të tillë të prodhimit si diametri i fibrave, dendësia në masë, trashësia dhe përmbajtja e lidhësit. Një qasje e ngjashme përdoret për të kontrolluar vetitë termike.

E ardhmja

Industria e fibrave të qelqit përballet me disa sfida të mëdha gjatë pjesës tjetër të viteve 1990 dhe më tej. Numri i prodhuesve të izolimit prej fibrave të qelqit është rritur për shkak të degëve amerikane të kompanive të huaja dhe përmirësimeve në produktivitet nga prodhuesit amerikanë. Kjo ka rezultuar në kapacitet të tepërt, të cilin tregu aktual dhe ndoshta i ardhshëm nuk mund ta përballojë.

Përveç kapacitetit të tepërt, do të konkurrojnë edhe materiale të tjera izoluese. Leshi guror është përdorur gjerësisht për shkak të përmirësimeve të fundit në procese dhe produkte. Izolimi me shkumë është një tjetër alternativë ndaj fibrave të qelqit në muret e banesave dhe çatitë tregtare. Një material tjetër konkurrues është celuloza, e cila përdoret në izolimin e papafingove.

Për shkak të kërkesës së ulët për izolim për shkak të një tregu të dobët të strehimit, konsumatorët po kërkojnë çmime më të ulëta. Kjo kërkesë është gjithashtu rezultat i trendit të vazhdueshëm të konsolidimit të shitësve me pakicë dhe kontraktorëve. Në përgjigje të kësaj, industria e izolimit me fibra qelqi do të duhet të vazhdojë të ulë kostot në dy fusha kryesore: energjinë dhe mjedisin. Do të duhet të përdoren furra më efikase që nuk mbështeten vetëm në një burim energjie.

Me deponitë që arrijnë kapacitetin maksimal, prodhuesit e fiberglasit do të duhet të arrijnë prodhim pothuajse zero të mbetjeve të ngurta pa rritur kostot. Kjo do të kërkojë përmirësimin e proceseve të prodhimit për të zvogëluar mbetjet (edhe për mbetjet e lëngshme dhe të gazta) dhe ripërdorimin e mbetjeve sa herë që të jetë e mundur.

Mbetje të tilla mund të kërkojnë ripërpunim dhe shkrirje të përsëritur përpara se të ripërdoren si lëndë e parë. Disa prodhues tashmë po i adresojnë këto çështje.