फाइबरग्लास की सूक्ष्म संरचना के रहस्य

जब हम इनसे बने उत्पाद देखते हैंफाइबरग्लासहम अक्सर सिर्फ़ उनके रूप और उपयोग पर ध्यान देते हैं, लेकिन शायद ही कभी इस बात पर विचार करते हैं: इस पतले काले या सफ़ेद रेशे की आंतरिक संरचना क्या है? ये अदृश्य सूक्ष्म संरचनाएँ ही फाइबरग्लास को उसकी अनूठी विशेषताएँ प्रदान करती हैं, जैसे उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध। आज, हम फाइबरग्लास की "आंतरिक दुनिया" में गहराई से उतरेंगे और इसकी संरचना के रहस्यों को उजागर करेंगे।

सूक्ष्म आधार: परमाणु स्तर पर “अव्यवस्थित व्यवस्था”

परमाण्विक दृष्टिकोण से, फाइबरग्लास का मुख्य घटक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (आमतौर पर भार के हिसाब से 50%-70%) होता है, और इसके गुणों को समायोजित करने के लिए कैल्शियम ऑक्साइड, मैग्नीशियम ऑक्साइड और एल्युमीनियम ऑक्साइड जैसे अन्य तत्व भी मिलाए जाते हैं। इन परमाणुओं की व्यवस्था फाइबरग्लास की मूलभूत विशेषताओं को निर्धारित करती है।

क्रिस्टलीय पदार्थों (जैसे धातु या क्वार्ट्ज क्रिस्टल) में परमाणुओं के “दीर्घ-सीमा क्रम” के विपरीत, फाइबरग्लास में परमाणु व्यवस्था प्रदर्शित होती है“लघु-दूरी व्यवस्था, दीर्घ-दूरी अव्यवस्था।”सरल शब्दों में कहें तो, एक स्थानीय क्षेत्र में (कुछ परमाणुओं की सीमा के भीतर), प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ बंध कर एक पिरामिड जैसा आकार बनाता है।“सिलिका टेट्राहेड्रोन”संरचना। यह स्थानीय व्यवस्था व्यवस्थित है। हालाँकि, बड़े पैमाने पर, ये सिलिका चतुष्फलक क्रिस्टल की तरह एक नियमित आवर्ती जालक नहीं बनाते। इसके बजाय, ये बेतरतीब ढंग से जुड़े और अव्यवस्थित तरीके से रखे होते हैं, बिल्कुल बेतरतीब ढंग से इकट्ठे किए गए बिल्डिंग ब्लॉकों के ढेर की तरह, जो एक अनाकार काँच की संरचना बनाते हैं।

यह अनाकार संरचना इनके बीच प्रमुख अंतरों में से एक हैफाइबरग्लासऔर साधारण काँच। साधारण काँच के ठंडा होने की प्रक्रिया में, परमाणुओं को छोटे, स्थानीय रूप से व्यवस्थित क्रिस्टल बनाने के लिए पर्याप्त समय मिलता है, जिससे भंगुरता बढ़ जाती है। इसके विपरीत, फाइबरग्लास पिघले हुए काँच को तेज़ी से खींचकर और ठंडा करके बनाया जाता है। परमाणुओं को खुद को व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित करने का समय नहीं मिलता और वे इस अव्यवस्थित, अनाकार अवस्था में "जमे" रहते हैं। इससे क्रिस्टल सीमाओं पर दोष कम होते हैं, जिससे रेशे काँच के गुणों को बनाए रखते हुए बेहतर कठोरता और तन्य शक्ति प्राप्त करते हैं।

मोनोफिलामेंट संरचना: "त्वचा" से "कोर" तक एक समान इकाई

हम जो फाइबरग्लास देखते हैं वह वास्तव में कई तत्वों से बना होता हैमोनोफिलामेंट्स, लेकिन प्रत्येक मोनोफिलामेंट अपने आप में एक पूर्ण संरचनात्मक इकाई है। एक मोनोफिलामेंट का व्यास आमतौर पर 5-20 माइक्रोमीटर (मानव बाल के व्यास का लगभग 1/5 से 1/2) होता है। इसकी संरचना एक समान होती है।“ठोस बेलनाकार आकार”बिना किसी स्पष्ट परत के। हालाँकि, सूक्ष्म संरचना वितरण के दृष्टिकोण से, सूक्ष्म "त्वचा-कोर" अंतर हैं।

ड्राइंग प्रक्रिया के दौरान, जब पिघले हुए कांच को स्पिनरेट के छोटे छिद्रों से बाहर निकाला जाता है, तो हवा के संपर्क में आने पर सतह तेजी से ठंडी हो जाती है, जिससे एक बहुत पतली परत बन जाती है।"त्वचा"परत (लगभग 0.1-0.5 माइक्रोमीटर मोटी)। यह त्वचा की परत आंतरिक परत की तुलना में बहुत तेजी से ठंडी होती है"मुख्य।"परिणामस्वरूप, त्वचा की परत में सिलिकॉन डाइऑक्साइड की मात्रा कोर की तुलना में थोड़ी अधिक होती है, और परमाणु व्यवस्था सघन होती है तथा दोष कम होते हैं। संरचना और संघटन में यह सूक्ष्म अंतर मोनोफिलामेंट की सतह को कोर की तुलना में अधिक कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। यह सतह पर दरारों की संभावना को भी कम करता है—सामग्री की विफलता अक्सर सतही दोषों से शुरू होती है, और यह सघन त्वचा मोनोफिलामेंट के लिए एक सुरक्षात्मक "आवरण" का काम करती है।

सूक्ष्म त्वचा-कोर अंतर के अलावा, एक उच्च गुणवत्ताफाइबरग्लासमोनोफिलामेंट के अनुप्रस्थ काट में अत्यधिक वृत्ताकार समरूपता भी होती है, जिसका व्यास त्रुटि आमतौर पर 1 माइक्रोमीटर के भीतर नियंत्रित होती है। यह एकसमान ज्यामितीय संरचना सुनिश्चित करती है कि जब मोनोफिलामेंट पर दबाव डाला जाता है, तो तनाव पूरे अनुप्रस्थ काट में समान रूप से वितरित होता है, जिससे स्थानीय मोटाई की अनियमितताओं के कारण होने वाले तनाव संकेंद्रण को रोका जा सकता है और इस प्रकार समग्र तन्य शक्ति में सुधार होता है।

सामूहिक संरचना: "धागे" और "कपड़े" का व्यवस्थित संयोजन

मोनोफिलामेंट मजबूत तो होते हैं, लेकिन उनका व्यास इतना महीन होता है कि उन्हें अकेले इस्तेमाल नहीं किया जा सकता। इसलिए, फाइबरग्लास आमतौर पर एक के रूप में उपलब्ध होता है।“सामूहिक,”सबसे आम तौर पर“फाइबरग्लास यार्न”और“फाइबरग्लास कपड़ा।”उनकी संरचना मोनोफिलामेंट्स के क्रमबद्ध संयोजन का परिणाम है।

फाइबरग्लास यार्न दर्जनों से लेकर हजारों मोनोफिलामेंट्स का एक संग्रह है, जिसे या तो इकट्ठा किया जाता है“घुमाव”या होना“अनट्विस्टेड।”बिना मुड़ा हुआ धागा, एक सरल संरचना वाले समानांतर मोनोफिलामेंट्स का एक ढीला-ढाला संग्रह होता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से काँच के ऊन, कटे हुए रेशे आदि बनाने के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, मुड़ा हुआ धागा, मोनोफिलामेंट्स को एक साथ घुमाकर बनाया जाता है, जिससे सूती धागे जैसी एक सर्पिल संरचना बनती है। यह संरचना मोनोफिलामेंट्स के बीच बंधन बल को बढ़ाती है, जिससे तनाव के दौरान धागे का खुलना रुकता है, और यह बुनाई, लपेटने और अन्य प्रसंस्करण तकनीकों के लिए उपयुक्त हो जाता है।"गिनती करना"यार्न का (एक सूचकांक मोनोफिलामेंट्स की संख्या को दर्शाता है, उदाहरण के लिए, 1200 टेक्स यार्न 1200 मोनोफिलामेंट्स से बना है) और"मोड़"(प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या) सीधे धागे की ताकत, लचीलापन और बाद में प्रसंस्करण प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं।

फाइबरग्लास कपड़ा एक चादर जैसी संरचना होती है जो फाइबरग्लास धागे से बुनाई की प्रक्रिया के माध्यम से बनाई जाती है। इसकी तीन बुनियादी बुनाई होती है: सादा, ट्विल और साटन।सादा बुनाईकपड़ा ताने और बाने के धागों को बारी-बारी से जोड़कर बनाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कम पारगम्यता लेकिन एक समान मजबूती वाली एक सघन संरचना प्राप्त होती है, जो इसे मिश्रित सामग्रियों के लिए आधार सामग्री के रूप में उपयुक्त बनाती है।टवील बुनाईकपड़े में ताना और बाना धागों को 2:1 या 3:1 के अनुपात में गूंथकर सतह पर एक विकर्ण पैटर्न बनाया जाता है। यह सादे बुनाई की तुलना में अधिक लचीला होता है और अक्सर ऐसे उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है जिनमें मोड़ने या आकार देने की आवश्यकता होती है।साटन बुनाईइसमें कम अंतर्संबंध बिंदु होते हैं, और ताने या बाने के धागे सतह पर निरंतर तैरती रेखाएँ बनाते हैं। यह बुनाई स्पर्श में मुलायम और चिकनी सतह वाली होती है, जो इसे सजावटी या कम घर्षण वाले घटकों के लिए उपयुक्त बनाती है।

चाहे वह धागा हो या कपड़ा, सामूहिक संरचना का मूल उद्देश्य प्रदर्शन में वृद्धि प्राप्त करना है“1+1>2″मोनोफिलामेंट्स के व्यवस्थित संयोजन के माध्यम से। मोनोफिलामेंट्स मूलभूत शक्ति प्रदान करते हैं, जबकि सामूहिक संरचना सामग्री को विभिन्न रूप, लचीलापन और प्रसंस्करण अनुकूलनशीलता प्रदान करती है ताकि तापीय इन्सुलेशन से लेकर संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण तक, विविध आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।