फायबरग्लास कसा बनवला जातो?

फायबरग्लास हे वेगवेगळ्या स्वरूपात एकत्रित केलेल्या वैयक्तिक काचेच्या तंतूपासून बनवलेल्या उत्पादनांच्या समूहाचा संदर्भ देते. काचेच्या तंतूंना त्यांच्या भूमितीनुसार दोन प्रमुख गटांमध्ये विभागले जाऊ शकते: यार्न आणि कापडांमध्ये सतत वापरले जाणारे तंतू आणि इन्सुलेशन आणि गाळण्याची प्रक्रिया करण्यासाठी बॅट्स, ब्लँकेट किंवा बोर्ड म्हणून वापरले जाणारे खंडित (लहान) तंतू. फायबरग्लास लोकर किंवा कापूस सारख्या धाग्यात तयार केला जाऊ शकतो आणि फॅब्रिकमध्ये विणला जाऊ शकतो जो कधीकधी ड्रॅपरीसाठी वापरला जातो. फायबरग्लास कापड सामान्यतः मोल्डेड आणि लॅमिनेटेड प्लास्टिकसाठी मजबुतीकरण सामग्री म्हणून वापरले जाते. फायबरग्लास लोकर, एक जाड, फुगीर सामग्री, ज्याचा वापर औष्णिक पृथक्करण आणि ध्वनी शोषणासाठी केला जातो. हे सामान्यतः जहाज आणि पाणबुडीच्या बल्कहेड्स आणि हुल्समध्ये आढळते; ऑटोमोबाईल इंजिन कंपार्टमेंट आणि बॉडी पॅनेल लाइनर; भट्टी आणि वातानुकूलन युनिट्समध्ये; ध्वनिक भिंत आणि कमाल मर्यादा पॅनेल; आणि आर्किटेक्चरल विभाजने. फायबरग्लास विशिष्ट अनुप्रयोग जसे की टाइप ई (इलेक्ट्रिकल), इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन टेप, कापड आणि मजबुतीकरण म्हणून वापरले जाऊ शकते; प्रकार C (रासायनिक), ज्यात उच्च आम्ल प्रतिरोधकता आहे आणि T टाइप करा, थर्मल इन्सुलेशनसाठी.

काचेच्या फायबरचा व्यावसायिक वापर तुलनेने अलीकडचा असला तरी, कारागिरांनी पुनर्जागरण काळात गॉब्लेट्स आणि फुलदाण्यांच्या सजावटीसाठी काचेच्या पट्ट्या तयार केल्या. फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ रेने-अँटोइन फेरचॉल्ट डी रॉमुर यांनी 1713 मध्ये काचेच्या बारीक पट्ट्यांनी सजवलेले कापड तयार केले आणि ब्रिटिश शोधकांनी 1822 मध्ये या पराक्रमाची नक्कल केली. एका ब्रिटिश रेशीम विणकाने 1842 मध्ये काचेचे कापड बनवले आणि दुसरा शोधक, एडवर्ड लिब्बी, माजी. शिकागोमधील 1893 कोलंबियन प्रदर्शनात काचेचा विणलेला ड्रेस.

काचेचे लोकर, यादृच्छिक लांबीमध्ये खंडित फायबरचे एक फ्लफी वस्तुमान, शतकाच्या शेवटी युरोपमध्ये प्रथम तयार केले गेले, ज्यामध्ये रॉड्सपासून तंतू आडव्या रिव्हॉल्व्हिंग ड्रमवर काढणे समाविष्ट होते. अनेक दशकांनंतर, एक कताई प्रक्रिया विकसित आणि पेटंट करण्यात आली. ग्लास फायबर इन्सुलेटिंग मटेरियल पहिल्या महायुद्धादरम्यान जर्मनीमध्ये तयार करण्यात आले. काचेच्या तंतूंच्या औद्योगिक उत्पादनाच्या उद्देशाने संशोधन आणि विकास 1930 मध्ये युनायटेड स्टेट्समध्ये ओवेन्स-इलिनॉय ग्लास कंपनी आणि कॉर्निंग ग्लास या दोन मोठ्या कंपन्यांच्या मार्गदर्शनाखाली झाला. कार्य करते. या कंपन्यांनी अतिशय बारीक छिद्रातून वितळलेल्या काचेच्या रेखांकनाद्वारे एक बारीक, लवचिक, कमी किमतीचा ग्लास फायबर विकसित केला. 1938 मध्ये, या दोन कंपन्यांचे विलीनीकरण होऊन ओवेन्स-कॉर्निंग फायबरग्लास कॉर्पोरेशन तयार झाले. आता फक्त ओवेन्स-कॉर्निंग या नावाने ओळखली जाणारी, ती $3-अब्ज-वार्षिक कंपनी बनली आहे, आणि फायबरग्लास मार्केटमध्ये आघाडीवर आहे.

कच्चा माल

फायबरग्लास उत्पादनांसाठी मूलभूत कच्चा माल विविध नैसर्गिक खनिजे आणि उत्पादित रसायने आहेत. सिलिका वाळू, चुनखडी आणि सोडा राख हे प्रमुख घटक आहेत. इतर घटकांमध्ये कॅलक्लाइंड ॲल्युमिना, बोरॅक्स, फेल्डस्पार, नेफेलिन सायनाईट, मॅग्नेसाइट आणि काओलिन क्ले यांचा समावेश असू शकतो. सिलिका वाळूचा वापर पूर्वीचा काच म्हणून केला जातो आणि सोडा राख आणि चुनखडी प्रामुख्याने वितळण्याचे तापमान कमी करण्यास मदत करतात. रासायनिक प्रतिकारासाठी बोरॅक्स सारख्या विशिष्ट गुणधर्मांमध्ये सुधारणा करण्यासाठी इतर घटकांचा वापर केला जातो. टाकाऊ काच, ज्याला क्युलेट देखील म्हणतात, कच्चा माल म्हणून देखील वापरला जातो. काचेमध्ये वितळण्यापूर्वी कच्च्या मालाचे काळजीपूर्वक वजन केले पाहिजे आणि पूर्णपणे एकत्र मिसळले पाहिजे (ज्याला बॅचिंग म्हणतात).

मॅन्युफॅक्चरिंग
प्रक्रिया

वितळणे

बॅच तयार झाल्यानंतर, ते वितळण्यासाठी भट्टीत दिले जाते. भट्टी वीज, जीवाश्म इंधन किंवा दोन्हीच्या मिश्रणाने गरम केली जाऊ शकते. काचेचा सुरळीत, स्थिर प्रवाह राखण्यासाठी तापमान तंतोतंत नियंत्रित केले पाहिजे. वितळलेला काच फायबरमध्ये तयार होण्यासाठी इतर प्रकारच्या काचेपेक्षा जास्त तापमानात (सुमारे 2500°F [1371°C]) ठेवावा. काच वितळल्यानंतर, भट्टीच्या शेवटी असलेल्या चॅनेलद्वारे (फोरहर्थ) फॉर्मिंग उपकरणांमध्ये हस्तांतरित केले जाते.

तंतू मध्ये निर्मिती

फायबरच्या प्रकारानुसार तंतू तयार करण्यासाठी अनेक वेगवेगळ्या प्रक्रियांचा वापर केला जातो. थेट भट्टीतून वितळलेल्या काचेपासून कापडाचे तंतू तयार केले जाऊ शकतात किंवा वितळलेल्या काचेला प्रथम यंत्रास दिले जाऊ शकते जे सुमारे 0.62 इंच (1.6 सेमी) व्यासाचे काचेचे संगमरवरी बनवते. हे संगमरवरी काचेच्या अशुद्धतेसाठी दृष्यदृष्ट्या तपासण्याची परवानगी देतात. थेट वितळणे आणि संगमरवरी वितळणे या दोन्ही प्रक्रियेत, काच किंवा काचेचे संगमरवरी इलेक्ट्रिकली गरम झालेल्या बुशिंगद्वारे (ज्याला स्पिनरेट्स देखील म्हणतात) दिले जातात. बुशिंग प्लॅटिनम किंवा धातूच्या मिश्रधातूपासून बनलेले असते, 200 ते 3,000 पर्यंत अगदी बारीक छिद्रे असतात. वितळलेला काच छिद्रांमधून जातो आणि बारीक तंतूच्या रूपात बाहेर येतो.

सतत-फिलामेंट प्रक्रिया

सतत-फिलामेंट प्रक्रियेद्वारे एक लांब, सतत फायबर तयार केला जाऊ शकतो. बुशिंगमधील छिद्रांमधून काच वाहल्यानंतर, हाय-स्पीड वाइंडरवर अनेक स्ट्रँड पकडले जातात. वारा एक मिनिट सुमारे 2 मैल (3 किमी) वेगाने फिरतो, बुशिंग्जमधून प्रवाहाच्या वेगापेक्षा खूप वेगवान आहे. तणाव वितळलेला असतानाही फिलामेंट्स बाहेर काढतो, बुशिंगमधील छिद्रांच्या व्यासाचा एक अंश तयार करतो. रासायनिक बाईंडर लावले जाते, जे नंतरच्या प्रक्रियेदरम्यान फायबर तुटण्यापासून वाचवण्यास मदत करते. फिलामेंट नंतर ट्यूबवर जखमेच्या आहे. ते आता सुतामध्ये वळवले जाऊ शकते.

स्टेपल-फायबर प्रक्रिया

पर्यायी पद्धत म्हणजे स्टेपलफायबर प्रक्रिया. वितळलेला काच बुशिंग्जमधून वाहत असताना, हवेचे जेट्स वेगाने तंतू थंड करतात. हवेच्या अशांत स्फोटांमुळे तंतू 8-15 इंच (20-38 सेमी) लांबीमध्ये मोडतात. हे तंतू वंगणाच्या स्प्रेद्वारे फिरणाऱ्या ड्रमवर पडतात, जिथे ते पातळ जाळे तयार करतात. ड्रममधून जाळे काढले जाते आणि सैलपणे एकत्रित केलेल्या तंतूंच्या सतत स्ट्रँडमध्ये खेचले जाते. लोकर आणि कापसासाठी वापरल्या जाणाऱ्या समान प्रक्रियेद्वारे या स्ट्रँडवर सुतामध्ये प्रक्रिया केली जाऊ शकते.

चिरलेला फायबर

यार्नमध्ये तयार होण्याऐवजी, सतत किंवा लांब-स्टेपल स्ट्रँड लहान लांबीमध्ये चिरला जाऊ शकतो. स्ट्रँड बॉबिनच्या सेटवर बसविला जातो, ज्याला क्रील म्हणतात आणि मशीनद्वारे खेचले जाते जे त्याचे लहान तुकडे करते. चिरलेला फायबर मॅट्समध्ये तयार होतो ज्यामध्ये एक बाईंडर जोडला जातो. ओव्हनमध्ये क्युअर केल्यानंतर, चटई गुंडाळली जाते. विविध वजन आणि जाडी शिंगल्स, अंगभूत छप्पर किंवा सजावटीच्या मॅट्ससाठी उत्पादने देतात.

काचेचे लोकर

काचेचे लोकर तयार करण्यासाठी रोटरी किंवा स्पिनर प्रक्रिया वापरली जाते. या प्रक्रियेत, भट्टीतून वितळलेला काच लहान छिद्र असलेल्या दंडगोलाकार कंटेनरमध्ये वाहतो. कंटेनर वेगाने फिरत असताना, छिद्रांमधून काचेचे आडवे प्रवाह बाहेर पडतात. वितळलेल्या काचेच्या प्रवाहांचे तंतूंमध्ये रूपांतर हवेच्या, गरम वायूच्या किंवा दोन्हीच्या खालच्या दिशेने होत असते. तंतू कन्व्हेयर बेल्टवर पडतात, जिथे ते एका लवचिक वस्तुमानात एकमेकांशी जोडतात. हे इन्सुलेशनसाठी वापरले जाऊ शकते, किंवा लोकर बाईंडरने फवारले जाऊ शकते, इच्छित जाडीमध्ये संकुचित केले जाऊ शकते आणि ओव्हनमध्ये बरे केले जाऊ शकते. उष्णता बाईंडर सेट करते आणि परिणामी उत्पादन कठोर किंवा अर्ध-कठोर बोर्ड किंवा लवचिक बॅट असू शकते.

संरक्षणात्मक कोटिंग्ज

बाइंडर व्यतिरिक्त, फायबरग्लास उत्पादनांसाठी इतर कोटिंग्ज आवश्यक आहेत. स्नेहकांचा वापर फायबर ओरखडा कमी करण्यासाठी केला जातो आणि ते थेट फायबरवर फवारले जातात किंवा बाईंडरमध्ये जोडले जातात. कूलिंग स्टेप दरम्यान कधीकधी फायबरग्लास इन्सुलेशन मॅट्सच्या पृष्ठभागावर अँटी-स्टॅटिक रचना देखील फवारली जाते. चटईमधून काढलेल्या थंड हवेमुळे अँटी-स्टॅटिक एजंट चटईच्या संपूर्ण जाडीमध्ये प्रवेश करतो. अँटी-स्टॅटिक एजंटमध्ये दोन घटक असतात- एक सामग्री जी स्थिर वीज निर्मिती कमी करते, आणि एक सामग्री जी गंज अवरोधक आणि स्टॅबिलायझर म्हणून काम करते. आकार तयार करताना कापड तंतूंना लागू केलेले कोणतेही कोटिंग असते आणि त्यात एक किंवा असू शकते. अधिक घटक (वंगण, बाइंडर किंवा कपलिंग एजंट). कपलिंग एजंट्सचा वापर स्ट्रँडवर केला जातो ज्याचा वापर प्लास्टिकला मजबुतीकरण करण्यासाठी, प्रबलित सामग्रीशी बंध मजबूत करण्यासाठी केला जाईल. कधीकधी हे कोटिंग काढण्यासाठी किंवा दुसरे कोटिंग जोडण्यासाठी फिनिशिंग ऑपरेशन आवश्यक असते. प्लास्टिकच्या मजबुतीकरणासाठी, उष्णता किंवा रसायनांसह आकार काढून टाकला जाऊ शकतो आणि एक कपलिंग एजंट लागू केला जाऊ शकतो. सजावटीच्या ऍप्लिकेशन्ससाठी, आकार काढून टाकण्यासाठी आणि विणणे सेट करण्यासाठी फॅब्रिक्सवर उष्णता उपचार करणे आवश्यक आहे. डाई बेस कोटिंग्ज नंतर डाईंग किंवा प्रिंटिंग करण्यापूर्वी लावले जातात.

आकार बनणे

फायबरग्लास उत्पादने विविध प्रकारच्या आकारात येतात, अनेक प्रक्रिया वापरून बनवल्या जातात. उदाहरणार्थ, फायबरग्लास पाईप इन्सुलेशन रॉड सारख्या फॉर्मवर जखमेच्या आहेत ज्याला थेट फॉर्मिंग युनिट्समधून मॅन्डरेल्स म्हणतात. 3 फूट (91 सें.मी.) किंवा त्यापेक्षा कमी लांबीचा साचा तयार होतो, नंतर ओव्हनमध्ये बरा होतो. बरे केलेल्या लांबी नंतर लांबीच्या दिशेने डी-मोल्ड केल्या जातात आणि निर्दिष्ट परिमाणांमध्ये कापल्या जातात. आवश्यक असल्यास फेसिंग लागू केले जातात आणि उत्पादन शिपमेंटसाठी पॅकेज केले जाते.

गुणवत्ता नियंत्रण

फायबरग्लास इन्सुलेशनच्या उत्पादनादरम्यान, गुणवत्ता राखण्यासाठी प्रक्रियेत अनेक ठिकाणी सामग्रीचे नमुने घेतले जातात. या स्थानांमध्ये हे समाविष्ट आहे: मिश्रित बॅच इलेक्ट्रिक मेल्टरला दिले जात आहे; बुशिंगमधून वितळलेला काच जो फायबरायझरला फीड करतो; फायबरायझर मशीनमधून ग्लास फायबर बाहेर येत आहे; आणि उत्पादन ओळीच्या शेवटी येणारे अंतिम बरे झालेले उत्पादन. अत्याधुनिक रासायनिक विश्लेषक आणि सूक्ष्मदर्शकांचा वापर करून रासायनिक रचना आणि दोषांच्या उपस्थितीसाठी मोठ्या प्रमाणात ग्लास आणि फायबरचे नमुने विश्लेषित केले जातात. बॅच मटेरियलचे कण आकाराचे वितरण विविध आकाराच्या चाळणीतून सामग्री पास करून मिळवले जाते. विशिष्टतेनुसार पॅकेजिंगनंतर अंतिम उत्पादनाची जाडी मोजली जाते. जाडीतील बदल दर्शविते की काचेची गुणवत्ता मानकापेक्षा कमी आहे.

फायबरग्लास इन्सुलेशन उत्पादक उत्पादन ध्वनिक प्रतिरोध, ध्वनी शोषण आणि ध्वनी अवरोध कार्यप्रदर्शन मोजण्यासाठी, समायोजित करण्यासाठी आणि ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी विविध प्रमाणित चाचणी प्रक्रिया देखील वापरतात. फायबर व्यास, मोठ्या प्रमाणात घनता, जाडी आणि बाईंडर सामग्री यांसारखे उत्पादन चल समायोजित करून ध्वनिक गुणधर्म नियंत्रित केले जाऊ शकतात. थर्मल गुणधर्म नियंत्रित करण्यासाठी समान दृष्टीकोन वापरला जातो.

भविष्य

फायबरग्लास उद्योगाला 1990 आणि त्यानंतरच्या उर्वरित काळात काही मोठ्या आव्हानांचा सामना करावा लागतो. फायबरग्लास इन्सुलेशनच्या उत्पादकांची संख्या परदेशी कंपन्यांच्या अमेरिकन उपकंपन्यांमुळे आणि यूएस उत्पादकांच्या उत्पादकतेत सुधारणांमुळे वाढली आहे. यामुळे अतिरिक्त क्षमता निर्माण झाली आहे, जी सध्याची आणि कदाचित भविष्यातील बाजारपेठ सामावून घेऊ शकत नाही.

अतिरिक्त क्षमतेव्यतिरिक्त, इतर इन्सुलेशन सामग्री स्पर्धा करेल. अलिकडच्या प्रक्रियेमुळे आणि उत्पादनातील सुधारणांमुळे रॉक वूलचा मोठ्या प्रमाणावर वापर झाला आहे. निवासी भिंती आणि व्यावसायिक छतावरील फायबरग्लाससाठी फोम इन्सुलेशन हा दुसरा पर्याय आहे. आणखी एक प्रतिस्पर्धी सामग्री सेल्युलोज आहे, जी पोटमाळा इन्सुलेशनमध्ये वापरली जाते.

मऊ गृहनिर्माण बाजारामुळे इन्सुलेशनची मागणी कमी असल्याने ग्राहक कमी किमतीची मागणी करत आहेत. ही मागणी देखील किरकोळ विक्रेते आणि कंत्राटदारांच्या एकत्रीकरणाच्या निरंतर प्रवृत्तीचा परिणाम आहे. प्रतिसादात, फायबरग्लास इन्सुलेशन उद्योगाला ऊर्जा आणि पर्यावरण या दोन प्रमुख क्षेत्रांमध्ये खर्च कमी करणे सुरू ठेवावे लागेल. अधिक कार्यक्षम भट्टी वापराव्या लागतील ज्या केवळ उर्जेच्या स्त्रोतावर अवलंबून नसतील.

लँडफिल जास्तीत जास्त क्षमतेपर्यंत पोहोचल्यामुळे, फायबरग्लास उत्पादकांना खर्च न वाढवता घनकचऱ्यावर जवळजवळ शून्य उत्पादन मिळवावे लागेल. यासाठी कचरा कमी करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रिया सुधारणे आवश्यक आहे (द्रव आणि वायू कचऱ्यासाठीही) आणि जिथे शक्य असेल तिथे कचरा पुन्हा वापरणे आवश्यक आहे.

अशा कचऱ्याचा कच्चा माल म्हणून पुनर्वापर करण्यापूर्वी पुनर्प्रक्रिया करणे आणि विरघळणे आवश्यक असू शकते. अनेक उत्पादक आधीच या समस्यांचे निराकरण करत आहेत.