फाइबरग्लास की सूक्ष्म संरचना के रहस्य

जब हम ऐसे उत्पाद देखते हैं जो बने होते हैंफाइबरग्लासहम अक्सर फाइबरग्लास की बाहरी बनावट और उपयोग पर ही ध्यान देते हैं, लेकिन शायद ही कभी इस बात पर गौर करते हैं कि इस पतले काले या सफेद रेशे की आंतरिक संरचना क्या है? दरअसल, ये अदृश्य सूक्ष्म संरचनाएं ही फाइबरग्लास को उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध जैसे अद्वितीय गुण प्रदान करती हैं। 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”

परमाणु दृष्टि से, फाइबरग्लास का मूल घटक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (आमतौर पर वजन के हिसाब से 50%-70%) होता है, जिसमें कैल्शियम ऑक्साइड, मैग्नीशियम ऑक्साइड और एल्युमीनियम ऑक्साइड जैसे अन्य तत्व इसके गुणों को समायोजित करने के लिए मिलाए जाते हैं। इन परमाणुओं की व्यवस्था ही फाइबरग्लास के मूलभूत गुणों को निर्धारित करती है।

क्रिस्टलीय पदार्थों (जैसे धातु या क्वार्ट्ज क्रिस्टल) में परमाणुओं की "दीर्घ-श्रेणी व्यवस्था" के विपरीत, फाइबरग्लास में परमाणु व्यवस्था प्रदर्शित करती है“अल्पकालिक व्यवस्था, दीर्घकालिक 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 बनाकर पिरामिड जैसी संरचना बनाता है।“सिलिका चतुष्फलक”संरचना। यह स्थानीय व्यवस्था सुव्यवस्थित है। हालाँकि, बड़े पैमाने पर, ये सिलिका चतुष्फलक क्रिस्टल की तरह नियमित रूप से दोहराई जाने वाली जाली नहीं बनाते हैं। इसके बजाय, वे बेतरतीब ढंग से जुड़े और अव्यवस्थित तरीके से ढेर किए गए होते हैं, ठीक वैसे ही जैसे बेतरतीब ढंग से इकट्ठे किए गए निर्माण खंडों का ढेर, जो एक अनाकार कांच संरचना बनाते हैं।

यह अनाकार संरचना प्रमुख अंतरों में से एक है।फाइबरग्लाससाधारण कांच और फाइबरग्लास में अंतर होता है। साधारण कांच को ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, परमाणुओं को छोटे, स्थानीय रूप से व्यवस्थित क्रिस्टल बनाने के लिए पर्याप्त समय मिल जाता है, जिससे यह अधिक भंगुर हो जाता है। इसके विपरीत, फाइबरग्लास पिघले हुए कांच को तेजी से खींचकर और ठंडा करके बनाया जाता है। परमाणुओं को व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित होने का समय नहीं मिलता और वे इस अव्यवस्थित, अनाकार अवस्था में "स्थिर" हो जाते हैं। इससे क्रिस्टल सीमाओं पर दोष कम हो जाते हैं, जिससे फाइबर कांच के गुणों को बनाए रखते हुए बेहतर मजबूती और तन्यता शक्ति प्राप्त कर लेता है।

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

जो फाइबरग्लास हम देखते हैं, वह वास्तव में कई चीजों से मिलकर बना होता है।मोनोफिलामेंट्सलेकिन प्रत्येक मोनोफिलामेंट अपने आप में एक पूर्ण संरचनात्मक इकाई है। एक मोनोफिलामेंट का व्यास आमतौर पर 5-20 माइक्रोमीटर होता है (मानव बाल के व्यास का लगभग 1/5 से 1/2)। इसकी संरचना एकसमान होती है।“ठोस बेलनाकार आकृति”इसमें कोई स्पष्ट परतबंदी नहीं है। हालांकि, सूक्ष्म संरचनात्मक वितरण के दृष्टिकोण से, त्वचा और आंतरिक भाग में सूक्ष्म अंतर मौजूद हैं।

ड्राइंग प्रक्रिया के दौरान, जब पिघला हुआ कांच स्पिनरेट के छोटे छेदों से बाहर निकलता है, तो हवा के संपर्क में आने पर सतह तेजी से ठंडी हो जाती है, जिससे एक बहुत पतली परत बन जाती है।"त्वचा"त्वचा की यह परत (लगभग 0.1-0.5 माइक्रोमीटर मोटी)। यह बाहरी परत आंतरिक परत की तुलना में बहुत तेजी से ठंडी होती है।"मुख्य।"परिणामस्वरूप, ऊपरी परत में सिलिकॉन डाइऑक्साइड की मात्रा भीतरी परत की तुलना में थोड़ी अधिक होती है, और परमाणु संरचना सघन होती है तथा दोष कम होते हैं। संरचना और संघटन में यह सूक्ष्म अंतर मोनोफिलामेंट की सतह को भीतरी परत की तुलना में अधिक कठोर और संक्षारण प्रतिरोधी बनाता है। यह सतह पर दरारों की संभावना को भी कम करता है—पदार्थ की विफलता अक्सर सतह के दोषों से शुरू होती है, और यह सघन बाहरी परत मोनोफिलामेंट के लिए एक सुरक्षात्मक कवच का काम करती है।

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

सामूहिक संरचना: “धागे” और “कपड़े” का व्यवस्थित संयोजन

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

फाइबरग्लास यार्न दर्जनों से लेकर हजारों मोनोफिलामेंट्स का एक संग्रह है, जिसे या तो“मोड़ना”या होना“बिना मोड़े।”बिना मुड़ा हुआ धागा समानांतर मोनोफिलामेंट्स का एक ढीला संग्रह होता है, जिसकी संरचना सरल होती है और इसका उपयोग मुख्य रूप से ग्लास वूल, कटे हुए रेशे आदि बनाने में किया जाता है। दूसरी ओर, मुड़ा हुआ धागा मोनोफिलामेंट्स को आपस में मोड़कर बनाया जाता है, जिससे सूती धागे के समान एक सर्पिल संरचना बनती है। यह संरचना मोनोफिलामेंट्स के बीच बंधन बल को बढ़ाती है, जिससे तनाव के कारण धागा खुलने से बचता है और बुनाई, लपेटने और अन्य प्रसंस्करण तकनीकों के लिए उपयुक्त हो जाता है।"गिनती करना"धागे का (एक सूचकांक जो मोनोफिलामेंट्स की संख्या को दर्शाता है, उदाहरण के लिए, 1200 टेक्स धागा 1200 मोनोफिलामेंट्स से बना होता है) और"मोड़"(प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या) सीधे तौर पर धागे की मजबूती, लचीलापन और बाद में प्रसंस्करण प्रदर्शन को निर्धारित करती है।

फाइबरग्लास फैब्रिक फाइबरग्लास धागे से बुनाई प्रक्रिया द्वारा निर्मित एक शीट जैसी संरचना है। इसकी तीन मूल बुनाई शैलियाँ हैं: प्लेन, ट्विल और सैटिन।सादा बुनाईकपड़े का निर्माण ताने और बाने के धागों के बारी-बारी से आपस में गुंथे जाने से होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम पारगम्यता लेकिन एकसमान मजबूती वाली एक सघन संरचना बनती है, जो इसे मिश्रित सामग्रियों के लिए आधार सामग्री के रूप में उपयुक्त बनाती है।ट्विल बुनाईकपड़े में ताने और बाने के धागे 2:1 या 3:1 के अनुपात में आपस में गुंथे होते हैं, जिससे सतह पर एक तिरछा पैटर्न बनता है। यह साधारण बुनाई की तुलना में अधिक लचीला होता है और अक्सर उन उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है जिन्हें मोड़ने या आकार देने की आवश्यकता होती है।साटन बुनाईइसमें ताने या बाने के धागे कम गुंथे होते हैं, जिससे सतह पर निरंतर तैरती हुई रेखाएँ बनती हैं। यह बुनाई छूने में मुलायम होती है और इसकी सतह चिकनी होती है, जिससे यह सजावटी या कम घर्षण वाले घटकों के लिए उपयुक्त होती है।

चाहे वह धागा हो या कपड़ा, सामूहिक संरचना का मूल उद्देश्य प्रदर्शन में सुधार लाना है।“1+1>2″मोनोफिलामेंट्स के व्यवस्थित संयोजन के माध्यम से। मोनोफिलामेंट्स मूलभूत मजबूती प्रदान करते हैं, जबकि सामूहिक संरचना सामग्री को विभिन्न आकार, लचीलापन और प्रसंस्करण अनुकूलन क्षमता प्रदान करती है, जिससे थर्मल इन्सुलेशन से लेकर संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण तक विविध आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है।