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सामान्य तौर पर, कांच के रेशे को हम हमेशा से एक अकार्बनिक, अधात्विक पदार्थ मानते आए हैं, लेकिन गहन शोध के साथ-साथ हमें पता चला है कि वास्तव में कांच के रेशे कई प्रकार के होते हैं, और उनका प्रदर्शन उत्कृष्ट होता है, साथ ही उनमें कई असाधारण गुण भी होते हैं। उदाहरण के लिए, इसकी यांत्रिक शक्ति विशेष रूप से उच्च होती है, और इसकी ताप प्रतिरोधकता और संक्षारण प्रतिरोधकता भी असाधारण रूप से अच्छी होती है। यह सच है कि कोई भी पदार्थ परिपूर्ण नहीं होता, और कांच के रेशे में भी कुछ कमियां हैं जिन्हें नजरअंदाज नहीं किया जा सकता, जैसे कि यह घिसाव-प्रतिरोधी नहीं होता और आसानी से भंगुर हो जाता है। इसलिए, व्यावहारिक अनुप्रयोग में, हमें इसकी खूबियों का उपयोग करना चाहिए और इसकी कमियों से बचना चाहिए।

ग्लास फाइबर का कच्चा माल आसानी से प्राप्त किया जा सकता है, मुख्य रूप से बेकार पड़े पुराने कांच या कांच के उत्पादों से। ग्लास फाइबर बहुत महीन होता है, और 20 से अधिक ग्लास मोनोफिलामेंट्स मिलकर एक बाल की मोटाई के बराबर होते हैं। ग्लास फाइबर का उपयोग आमतौर पर कंपोजिट सामग्रियों में सुदृढ़ीकरण सामग्री के रूप में किया जाता है। हाल के वर्षों में ग्लास फाइबर अनुसंधान में हुई प्रगति के कारण, यह हमारे उत्पादन और जीवन में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है। अगले कुछ लेखों में मुख्य रूप से ग्लास फाइबर की उत्पादन प्रक्रिया और अनुप्रयोग का वर्णन किया गया है। यह लेख ग्लास फाइबर के गुणों, मुख्य घटकों, प्रमुख विशेषताओं और सामग्री वर्गीकरण का परिचय देता है। अगले कुछ लेखों में इसकी उत्पादन प्रक्रिया, सुरक्षा उपाय, मुख्य उपयोग, उद्योग की स्थिति और विकास की संभावनाओं पर चर्चा की जाएगी।

Iपरिचय

1.1 कांच के रेशों के गुणधर्म

ग्लास फाइबर की एक और उत्कृष्ट विशेषता इसकी उच्च तन्यता शक्ति है, जो मानक अवस्था में 6.9 ग्राम/डी और गीली अवस्था में 5.8 ग्राम/डी तक पहुँच सकती है। इन उत्कृष्ट गुणों के कारण ग्लास फाइबर का उपयोग अक्सर सुदृढ़ीकरण सामग्री के रूप में किया जाता है। इसका घनत्व 2.54 है। ग्लास फाइबर अत्यधिक ताप प्रतिरोधी भी है और 300 डिग्री सेल्सियस पर भी अपने सामान्य गुणों को बनाए रखता है। इसके विद्युत अवरोधक गुणों और आसानी से संक्षारित न होने के कारण फाइबरग्लास का उपयोग थर्मल इन्सुलेशन और परिरक्षण सामग्री के रूप में भी व्यापक रूप से किया जाता है।

1.2 मुख्य सामग्री

कांच के रेशे की संरचना अपेक्षाकृत जटिल होती है। सामान्यतः, इसके मुख्य घटक जिन्हें सभी पहचानते हैं, वे हैं सिलिका, मैग्नीशियम ऑक्साइड, सोडियम ऑक्साइड, बोरॉन ऑक्साइड, एल्युमीनियम ऑक्साइड, कैल्शियम ऑक्साइड इत्यादि। कांच के रेशे के एक तंतु का व्यास लगभग 10 माइक्रोन होता है, जो बाल के व्यास के 1/10 के बराबर होता है। रेशों का प्रत्येक बंडल हजारों तंतुओं से बना होता है। खींचने की प्रक्रिया थोड़ी भिन्न होती है। आमतौर पर, कांच के रेशे में सिलिका की मात्रा 50% से 65% तक होती है। 20% से अधिक एल्युमीनियम ऑक्साइड वाले कांच के रेशों की तन्यता शक्ति अपेक्षाकृत अधिक होती है, जिन्हें आमतौर पर उच्च शक्ति वाले कांच के रेशे कहा जाता है, जबकि क्षार रहित कांच के रेशों में एल्युमीनियम ऑक्साइड की मात्रा लगभग 15% होती है। यदि आप कांच के रेशे का प्रत्यास्थता मापांक बढ़ाना चाहते हैं, तो यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि मैग्नीशियम ऑक्साइड की मात्रा 10% से अधिक हो। कांच के रेशे में थोड़ी मात्रा में लौह ऑक्साइड होने के कारण, इसकी संक्षारण प्रतिरोधकता में विभिन्न स्तरों तक सुधार हुआ है।

1.3 मुख्य विशेषताएं

1.3.1 कच्चा माल और अनुप्रयोग

अकार्बनिक रेशों की तुलना में, कांच के रेशों के गुण कहीं अधिक श्रेष्ठ होते हैं। यह कम ज्वलनशील, ऊष्मारोधी, ऊष्मा-रोधक, अधिक स्थिर और तन्यता-प्रतिरोधी होता है। लेकिन यह भंगुर होता है और इसकी घिसाव प्रतिरोधकता कम होती है। प्रबलित प्लास्टिक बनाने या रबर को मजबूत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कांच के रेशे में निम्नलिखित विशेषताएं होती हैं:

(1) इसकी तन्यता शक्ति अन्य सामग्रियों की तुलना में बेहतर है, लेकिन बढ़ाव बहुत कम है।

(2) प्रत्यास्थता गुणांक अधिक उपयुक्त है।

(3) प्रत्यास्थ सीमा के भीतर, कांच का तना लंबे समय तक फैल सकता है और बहुत तन्य होता है, इसलिए यह प्रभाव के सामने बड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है।

(4) चूंकि कांच फाइबर अकार्बनिक फाइबर है, अकार्बनिक फाइबर के कई फायदे हैं, यह आसानी से जलता नहीं है और इसके रासायनिक गुण अपेक्षाकृत स्थिर हैं।

(5) जल को अवशोषित करना आसान नहीं है।

(6) ऊष्मा प्रतिरोधी और प्रकृति में स्थिर, प्रतिक्रिया करने में आसान नहीं।

(7) इसकी प्रक्रिया क्षमता बहुत अच्छी है, और इसे विभिन्न आकारों में उत्कृष्ट उत्पादों जैसे कि स्ट्रैंड, फेल्ट, बंडल और बुने हुए कपड़े में संसाधित किया जा सकता है।

(8) प्रकाश संचारित कर सकता है।

(9) चूंकि सामग्री आसानी से उपलब्ध है, इसलिए कीमत महंगी नहीं है।

(10) उच्च तापमान पर, जलने के बजाय, यह तरल बूंदों में पिघल जाता है।

1.4 वर्गीकरण

विभिन्न वर्गीकरण मानकों के अनुसार, कांच के रेशों को कई प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। विभिन्न आकृतियों और लंबाई के आधार पर, इन्हें तीन प्रकारों में बांटा जा सकता है: निरंतर रेशे, सूती रेशे और निश्चित लंबाई के रेशे। क्षार की मात्रा जैसे विभिन्न घटकों के आधार पर, इन्हें तीन प्रकारों में बांटा जा सकता है: क्षार रहित कांच के रेशे, मध्यम क्षार वाले कांच के रेशे और उच्च क्षार वाले कांच के रेशे।

1.5 उत्पादन कच्चा माल

वास्तविक औद्योगिक उत्पादन में, कांच के रेशे का उत्पादन करने के लिए हमें एल्यूमिना, क्वार्ट्ज रेत, चूना पत्थर, पाइरोफिलाइट, डोलोमाइट, सोडा ऐश, मिराबिलाइट, बोरिक एसिड, फ्लोराइट, पिसा हुआ कांच का रेशा आदि की आवश्यकता होती है।

1.6 उत्पादन विधि

औद्योगिक उत्पादन विधियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक विधि में पहले कांच के रेशों को पिघलाया जाता है, और फिर छोटे व्यास वाले गोलाकार या छड़ के आकार के कांच के उत्पाद बनाए जाते हैं। इसके बाद, इन्हें अलग-अलग तरीकों से गर्म करके पुनः पिघलाया जाता है, जिससे 3-80 माइक्रोमीटर व्यास के महीन रेशे बनते हैं। दूसरी विधि में भी पहले कांच को पिघलाया जाता है, लेकिन छड़ों या गोलों के बजाय कांच के रेशे बनाए जाते हैं। फिर नमूने को यांत्रिक खींचने की विधि का उपयोग करके प्लैटिनम मिश्र धातु की प्लेट से खींचा जाता है। परिणामी वस्तुओं को सतत रेशे कहा जाता है। यदि रेशों को रोलर व्यवस्था के माध्यम से खींचा जाता है, तो परिणामी वस्तुओं को असंतत रेशे कहा जाता है, जिन्हें लंबाई के अनुसार कटे हुए कांच के रेशे और स्टेपल रेशे भी कहा जाता है।

1.7 ग्रेडिंग

ग्लास फाइबर की विभिन्न संरचना, उपयोग और गुणों के आधार पर इसे कई श्रेणियों में विभाजित किया गया है। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ग्लास फाइबर निम्नलिखित हैं:

1.7.1 ई-ग्लास

यह बोरेट ग्लास है, जिसे रोजमर्रा की जिंदगी में क्षार-मुक्त ग्लास भी कहा जाता है। इसके कई फायदों के कारण यह सबसे अधिक उपयोग में आने वाला ग्लास है। हालांकि यह व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन इसमें कुछ अपरिहार्य कमियां भी हैं। यह अकार्बनिक लवणों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए इसे अम्लीय वातावरण में रखना मुश्किल होता है।

1.7.2 सी-ग्लास

वास्तविक उत्पादन में, इसे मध्यम क्षार कांच भी कहा जाता है, जिसके रासायनिक गुण अपेक्षाकृत स्थिर होते हैं और अम्ल प्रतिरोधकता अच्छी होती है। इसकी कमियां यह हैं कि इसकी यांत्रिक शक्ति कम होती है और विद्युत प्रदर्शन खराब होता है। विभिन्न स्थानों में अलग-अलग मानक होते हैं। घरेलू कांच फाइबर उद्योग में, मध्यम क्षार कांच में बोरॉन तत्व नहीं होता है। लेकिन विदेशी कांच फाइबर उद्योग में, बोरॉन युक्त मध्यम क्षार कांच का उत्पादन किया जाता है। न केवल बोरॉन की मात्रा अलग है, बल्कि देश और विदेश में मध्यम क्षार कांच की भूमिका भी अलग-अलग है। विदेशों में उत्पादित कांच फाइबर सतह मैट और कांच फाइबर रॉड मध्यम क्षार कांच से बने होते हैं। उत्पादन में, मध्यम क्षार कांच का उपयोग डामर में भी किया जाता है। हमारे देश में, इसका मुख्य कारण इसकी बहुत कम कीमत है, और यह रैपिंग फैब्रिक और फिल्टर फैब्रिक उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

फाइबरग्लास रॉड

1.7.3 ग्लास फाइबर एक ग्लास

उत्पादन में, लोग इसे उच्च-क्षारीय कांच भी कहते हैं, जो सोडियम सिलिकेट कांच की श्रेणी में आता है, लेकिन इसकी जल प्रतिरोधक क्षमता के कारण, इसे आमतौर पर कांच के रेशे के रूप में उत्पादित नहीं किया जाता है।

1.7.4 फाइबरग्लास डी ग्लास

इसे डाइइलेक्ट्रिक ग्लास भी कहा जाता है और यह आमतौर पर डाइइलेक्ट्रिक ग्लास फाइबर के लिए मुख्य कच्चा माल होता है।

1.7.5 ग्लास फाइबर उच्च-शक्ति ग्लास

इसकी मजबूती ई-ग्लास फाइबर से 1/4 अधिक है, और इसका प्रत्यास्थता मापांक भी ई-ग्लास फाइबर से अधिक है। इसके अनेक लाभों के कारण इसका व्यापक उपयोग होना चाहिए, लेकिन इसकी उच्च लागत के कारण वर्तमान में इसका उपयोग केवल कुछ महत्वपूर्ण क्षेत्रों जैसे सैन्य उद्योग, अंतरिक्ष यान आदि में ही किया जाता है।

1.7.5 ग्लास फाइबर एआर ग्लास

इसे क्षार-प्रतिरोधी ग्लास फाइबर भी कहा जाता है, जो एक शुद्ध अकार्बनिक फाइबर है और ग्लास फाइबर प्रबलित कंक्रीट में सुदृढ़ीकरण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। कुछ परिस्थितियों में, यह स्टील और एस्बेस्टस का स्थान भी ले सकता है।

1.7.6 ग्लास फाइबर ई-सीआर ग्लास

यह एक उन्नत बोरोन-मुक्त और क्षार-मुक्त कांच है। इसकी जल प्रतिरोधक क्षमता क्षार-मुक्त कांच फाइबर की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक होने के कारण, इसका व्यापक रूप से जल-प्रतिरोधी उत्पादों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, इसकी अम्ल प्रतिरोधक क्षमता भी बहुत मजबूत है, और भूमिगत पाइपलाइनों के उत्पादन और अनुप्रयोग में इसका प्रमुख स्थान है। ऊपर उल्लिखित अधिक सामान्य कांच फाइबर के अतिरिक्त, वैज्ञानिकों ने अब एक नए प्रकार का कांच फाइबर विकसित किया है। बोरोन-मुक्त होने के कारण, यह पर्यावरण संरक्षण के प्रति लोगों की जागरूकता को पूरा करता है। हाल के वर्षों में, एक अन्य प्रकार का कांच फाइबर अधिक लोकप्रिय हो रहा है, जो दोहरी कांच संरचना वाला कांच फाइबर है। वर्तमान ग्लास वूल उत्पादों में इसकी उपस्थिति देखी जा सकती है।

1.8 कांच के रेशों की पहचान

कांच के रेशों को पहचानने की विधि बेहद सरल है: रेशों को पानी में डालें, पानी उबलने तक गर्म करें और 6-7 घंटे तक ऐसे ही रहने दें। यदि आप देखें कि रेशों की ताना-बाना दिशाएँ कम सघन हो गई हैं, तो यह उच्च क्षारयुक्त कांच के रेशे हैं। विभिन्न मानकों के अनुसार, कांच के रेशों के वर्गीकरण की कई विधियाँ हैं, जिन्हें आमतौर पर लंबाई और व्यास, संरचना और कार्यक्षमता के आधार पर विभाजित किया जाता है।

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