Изготовление стекловолокна

Стекловолокно является оригинальным армирующим волокном современных композитов. Хотя древние финикийцы, египтяне и греки знали, как плавить стекло и растягивать его в тонкие волокна, только в 1930-х годах этот процесс превратился в промышленное производство непрерывных волокон, которые позже будут использоваться в качестве структурной арматуры. Патентные заявки, поданные между 1933 и 1937 годами Геймсом Слейтером, Джоном Томасом и Дейлом Клейстом, сотрудниками Owens-Illinois Glass Co. (Толедо, Огайо), фиксируют ключевые разработки, которые резко изменили отрасль от производства стекловаты с прерывистым волокном до производства непрерывные стеклянные нити диаметром от 4 микрон (4 миллионных долей метра) и длиной в тысячи футов. Последующие прорывы сделали процесс коммерчески жизнеспособным и конкурентоспособным по стоимости, а из стекловолокна делают композитную арматуру на сайте https://nsk.uralarmaprom.ru/.

Последние два патента из этой серии, озаглавленные «Текстильный материал» и «Стеклоткань», предвещали будущее стекловолокна как текстильной арматуры. Патенты были выданы в 1938 году, в том же году, когда Owens-Illinois и Corning Glass Works (Corning, NY) объединились в Owens-Corning Fiberglas Corp. (OCF). Новая компания продавала свое стекловолокно под торговой маркой Fiberglas, что послужило источником общего общего названия стекловолокна. Это было незадолго до того, как ряд других производителей вышли на рынок и, благодаря многочисленным инновациям в процессах и продуктах, внесли свой вклад в мировой рынок конструкционной композитной арматуры, который, по данным исследовательской компании Lucintel (Даллас, Техас, США), достиг 2,5 миллиарда фунтов стерлингов. в 2018 году.

Текстильные стеклянные волокна изготавливаются из кварцевого (SiO ₂ ) песка, который плавится при 1720°C/3128°F. SiO ₂ также является основным элементом кварца, природной горной породы. Однако кварц является кристаллическим (жесткая, высокоупорядоченная атомная структура) и на 99% или более состоит из SiO ₂ . Если SiO ₂ нагреть выше 1200°C/2192°F, а затем охладить при комнатной температуре, он кристаллизуется и становится кварцем. Стекло производится путем изменения температуры и скорости охлаждения. Если чистый SiO ₂ нагреть до 1720°C/3128°F, а затем быстро охладить, кристаллизация может быть предотвращена, и в процессе образуется аморфная или беспорядочно упорядоченная атомная структура, известная нам как стекло.

Хотя современные производители стекловолокна постоянно совершенствуются и совершенствуются, они сочетают эту стратегию высокого нагрева/быстрого охлаждения с другими этапами процесса, который в основном аналогичен процессу, разработанному в 1930-х годах, хотя и в гораздо большем масштабе. Этот процесс можно разбить на пять основных этапов: дозирование, плавление, волокнообразование, покрытие и сушка/упаковка.