ফাইবারগ্লাস কিভাবে তৈরি হয়?

ফাইবারগ্লাস বলতে বিভিন্ন ধরণের কাচের তন্তু থেকে তৈরি পণ্যের একটি গ্রুপকে বোঝায়। কাচের তন্তুগুলিকে তাদের জ্যামিতি অনুসারে দুটি প্রধান গ্রুপে ভাগ করা যেতে পারে: সুতা এবং টেক্সটাইলে ব্যবহৃত অবিচ্ছিন্ন তন্তু এবং অন্তরণ এবং পরিস্রাবণের জন্য ব্যাট, কম্বল বা বোর্ড হিসাবে ব্যবহৃত বিচ্ছিন্ন (ছোট) তন্তু। ফাইবারগ্লাসকে উল বা তুলোর মতো সুতাতে তৈরি করা যেতে পারে এবং কাপড়ে বোনা করা যেতে পারে যা কখনও কখনও ড্রেপারির জন্য ব্যবহৃত হয়। ফাইবারগ্লাস টেক্সটাইলগুলি সাধারণত ছাঁচে তৈরি এবং স্তরিত প্লাস্টিকের জন্য একটি শক্তিবৃদ্ধি উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ফাইবারগ্লাস উল, বিচ্ছিন্ন তন্তু থেকে তৈরি একটি পুরু, তুলতুলে উপাদান, তাপ নিরোধক এবং শব্দ শোষণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি সাধারণত জাহাজ এবং সাবমেরিন বাল্কহেড এবং হাল; অটোমোবাইল ইঞ্জিন কম্পার্টমেন্ট এবং বডি প্যানেল লাইনার; চুল্লি এবং এয়ার কন্ডিশনিং ইউনিট; অ্যাকোস্টিকাল ওয়াল এবং সিলিং প্যানেল; এবং স্থাপত্য পার্টিশনে পাওয়া যায়। ফাইবারগ্লাস নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তৈরি করা যেতে পারে যেমন টাইপ E (বৈদ্যুতিক), বৈদ্যুতিক অন্তরণ টেপ, টেক্সটাইল এবং শক্তিবৃদ্ধি হিসাবে ব্যবহৃত হয়; টাইপ C (রাসায়নিক), যার উচ্চতর অ্যাসিড প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, এবং টাইপ T, তাপ নিরোধকের জন্য।

যদিও কাঁচের তন্তুর বাণিজ্যিক ব্যবহার তুলনামূলকভাবে সাম্প্রতিক, রেনেসাঁর সময় কারিগররা পানপাত্র এবং ফুলদানি সাজানোর জন্য কাঁচের সুতা তৈরি করেছিলেন। একজন ফরাসি পদার্থবিদ, রেনে-অ্যান্টোইন ফেরচল্ট ডি রেউমুর, ১৭১৩ সালে সূক্ষ্ম কাঁচের সুতা দিয়ে সজ্জিত বস্ত্র তৈরি করেছিলেন এবং ব্রিটিশ উদ্ভাবকরা ১৮২২ সালে এই কৃতিত্বের নকল করেছিলেন। একজন ব্রিটিশ রেশম তাঁতি ১৮৪২ সালে একটি কাঁচের কাপড় তৈরি করেছিলেন এবং আরেকজন উদ্ভাবক, এডওয়ার্ড লিব্বি, ১৮৯৩ সালে শিকাগোতে কলম্বিয়ান এক্সপোজিশনে কাঁচের বোনা একটি পোশাক প্রদর্শন করেছিলেন।

কাচের উল, এলোমেলো দৈর্ঘ্যের বিচ্ছিন্ন ফাইবারের একটি তুলতুলে ভর, শতাব্দীর শুরুতে ইউরোপে প্রথম উৎপাদিত হয়েছিল, যেখানে রড থেকে ঘূর্ণায়মান ড্রামে অনুভূমিকভাবে ফাইবার টানার প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত ছিল। কয়েক দশক পরে, একটি স্পিনিং প্রক্রিয়া তৈরি এবং পেটেন্ট করা হয়েছিল। প্রথম বিশ্বযুদ্ধের সময় জার্মানিতে কাচের ফাইবার অন্তরক উপাদান তৈরি করা হয়েছিল। 1930-এর দশকে দুটি প্রধান কোম্পানি, ওয়েন্স-ইলিনয় গ্লাস কোম্পানি এবং কর্নিং গ্লাস ওয়ার্কসের নির্দেশনায় মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে কাচের তন্তুর শিল্প উৎপাদনের লক্ষ্যে গবেষণা ও উন্নয়নের অগ্রগতি হয়েছিল। এই কোম্পানিগুলি খুব সূক্ষ্ম ছিদ্রের মধ্য দিয়ে গলিত কাচ টেনে একটি সূক্ষ্ম, নমনীয়, কম খরচের কাচের তন্তু তৈরি করেছিল। 1938 সালে, এই দুটি কোম্পানি একত্রিত হয়ে ওয়েন্স-কর্নিং ফাইবারগ্লাস কর্পোরেশন গঠন করে। এখন কেবল ওয়েন্স-কর্নিং নামে পরিচিত, এটি একটি বার্ষিক $3-বিলিয়ন-আয়কারী কোম্পানিতে পরিণত হয়েছে এবং ফাইবারগ্লাস বাজারে একটি নেতা।

কাঁচামাল

ফাইবারগ্লাস পণ্যের মৌলিক কাঁচামাল হল বিভিন্ন ধরণের প্রাকৃতিক খনিজ এবং উৎপাদিত রাসায়নিক। প্রধান উপাদান হল সিলিকা বালি, চুনাপাথর এবং সোডা অ্যাশ। অন্যান্য উপাদানের মধ্যে ক্যালসিনযুক্ত অ্যালুমিনা, বোরাক্স, ফেল্ডস্পার, নেফেলিন সাইনাইট, ম্যাগনেসাইট এবং কাওলিন কাদামাটি অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। সিলিকা বালি কাচের জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং সোডা অ্যাশ এবং চুনাপাথর প্রাথমিকভাবে গলে যাওয়ার তাপমাত্রা কমাতে সাহায্য করে। অন্যান্য উপাদানগুলি নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন রাসায়নিক প্রতিরোধের জন্য বোরাক্স। বর্জ্য কাচ, যাকে কাললেটও বলা হয়, কাঁচামাল হিসাবেও ব্যবহৃত হয়। কাঁচামালগুলিকে সাবধানে সঠিক পরিমাণে ওজন করতে হবে এবং কাচের মধ্যে গলানোর আগে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে একসাথে মিশ্রিত করতে হবে (যাকে ব্যাচিং বলা হয়)।

উৎপাদন
প্রক্রিয়া

গলে যাওয়া

একবার ব্যাচটি প্রস্তুত হয়ে গেলে, এটি গলানোর জন্য একটি চুল্লিতে সরবরাহ করা হয়। চুল্লিটি বিদ্যুৎ, জীবাশ্ম জ্বালানি, অথবা উভয়ের সংমিশ্রণ দ্বারা উত্তপ্ত করা যেতে পারে। কাচের মসৃণ, স্থিতিশীল প্রবাহ বজায় রাখার জন্য তাপমাত্রা অবশ্যই সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। ফাইবারে পরিণত হওয়ার জন্য গলিত কাচকে অন্যান্য ধরণের কাচের তুলনায় উচ্চ তাপমাত্রায় (প্রায় 2500°F [1371°C]) রাখতে হবে। কাচটি গলিত হয়ে গেলে, এটি চুল্লির শেষে অবস্থিত একটি চ্যানেল (ফোরহার্থ) এর মাধ্যমে গঠনকারী সরঞ্জামে স্থানান্তরিত হয়।

তন্তুতে পরিণত হওয়া

ফাইবারের ধরণের উপর নির্ভর করে ফাইবার তৈরির জন্য বিভিন্ন প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। টেক্সটাইল ফাইবার সরাসরি চুল্লি থেকে গলিত কাচ থেকে তৈরি করা যেতে পারে, অথবা গলিত কাচটি প্রথমে এমন একটি মেশিনে সরবরাহ করা যেতে পারে যা প্রায় 0.62 ইঞ্চি (1.6 সেমি) ব্যাসের কাচের মার্বেল তৈরি করে। এই মার্বেলগুলি কাচটিকে অমেধ্যের জন্য দৃশ্যত পরীক্ষা করার অনুমতি দেয়। সরাসরি গলিত এবং মার্বেল গলানোর প্রক্রিয়া উভয় ক্ষেত্রেই, কাচ বা কাচের মার্বেলগুলিকে বৈদ্যুতিকভাবে উত্তপ্ত বুশিং (যাকে স্পিনিরেটও বলা হয়) দিয়ে খাওয়ানো হয়। বুশিংটি প্ল্যাটিনাম বা ধাতব সংকর ধাতু দিয়ে তৈরি, যার মধ্যে 200 থেকে 3,000টি খুব সূক্ষ্ম ছিদ্র থাকে। গলিত কাচটি ছিদ্রের মধ্য দিয়ে যায় এবং সূক্ষ্ম ফিলামেন্ট হিসাবে বেরিয়ে আসে।

ক্রমাগত-ফিলামেন্ট প্রক্রিয়া

একটানা ফিলামেন্ট প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি দীর্ঘ, একটানা ফাইবার তৈরি করা যেতে পারে। বুশিংয়ের ছিদ্র দিয়ে কাচ প্রবাহিত হওয়ার পর, একাধিক স্ট্র্যান্ড একটি উচ্চ-গতির ওয়াইন্ডারে আটকে যায়। ওয়াইন্ডারটি প্রতি মিনিটে প্রায় ২ মাইল (৩ কিমি) বেগে ঘোরে, যা বুশিং থেকে প্রবাহিত হওয়ার হারের চেয়ে অনেক দ্রুত। টান গলিত থাকা অবস্থায় ফিলামেন্টগুলিকে টেনে বের করে দেয়, যার ফলে বুশিংয়ের খোলা জায়গাগুলির ব্যাসের একটি ভগ্নাংশ স্ট্র্যান্ড তৈরি হয়। একটি রাসায়নিক বাইন্ডার প্রয়োগ করা হয়, যা পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের সময় ফাইবারকে ভাঙতে বাধা দেয়। তারপর ফিলামেন্টটি টিউবের উপর ক্ষতবিক্ষত করা হয়। এটি এখন পেঁচিয়ে সুতায় আটকানো যেতে পারে।

স্ট্যাপল-ফাইবার প্রক্রিয়া

একটি বিকল্প পদ্ধতি হল স্ট্যাপলফাইবার প্রক্রিয়া। গলিত কাচ যখন ঝোপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন বাতাসের স্রোতগুলি দ্রুত ফিলামেন্টগুলিকে ঠান্ডা করে। বাতাসের তীব্র বিস্ফোরণ ফিলামেন্টগুলিকে 8-15 ইঞ্চি (20-38 সেমি) দৈর্ঘ্যে ভেঙে দেয়। এই ফিলামেন্টগুলি লুব্রিকেন্টের স্প্রে দিয়ে একটি ঘূর্ণায়মান ড্রামের উপর পড়ে, যেখানে তারা একটি পাতলা জাল তৈরি করে। জালটি ড্রাম থেকে টেনে আলগাভাবে একত্রিত তন্তুগুলির একটি অবিচ্ছিন্ন স্ট্র্যান্ডে টানা হয়। এই স্ট্র্যান্ডটি পশম এবং তুলার জন্য ব্যবহৃত একই প্রক্রিয়া দ্বারা সুতাতে প্রক্রিয়াজাত করা যেতে পারে।

কাটা ফাইবার

সুতায় পরিণত হওয়ার পরিবর্তে, একটানা বা লম্বা-প্রধান সুতাটি ছোট ছোট করে কাটা যেতে পারে। সুতাটি ববিনের একটি সেটের উপর বসানো হয়, যাকে ক্রিল বলা হয়, এবং একটি মেশিনের মাধ্যমে টানা হয় যা এটিকে ছোট ছোট টুকরো করে কেটে ফেলে। কাটা ফাইবারটি ম্যাট তৈরি করে যার সাথে একটি বাইন্ডার যোগ করা হয়। একটি চুলায় শক্ত করার পরে, মাদুরটি গুটিয়ে নেওয়া হয়। বিভিন্ন ওজন এবং বেধ শিংগল, বিল্ট-আপ ছাদ, বা আলংকারিক ম্যাটের জন্য পণ্য তৈরি করে।

কাচের পশম

কাচের উল তৈরিতে ঘূর্ণনশীল বা স্পিনার প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। এই প্রক্রিয়ায়, চুল্লি থেকে গলিত কাচ ছোট ছিদ্রযুক্ত একটি নলাকার পাত্রে প্রবাহিত হয়। পাত্রটি দ্রুত ঘুরলে, ছিদ্র থেকে কাচের অনুভূমিক ধারা বেরিয়ে আসে। গলিত কাচের ধারাগুলি বাতাস, গরম গ্যাস, অথবা উভয়ের নিম্নমুখী বিস্ফোরণের মাধ্যমে তন্তুতে রূপান্তরিত হয়। তন্তুগুলি একটি পরিবাহক বেল্টের উপর পড়ে, যেখানে তারা একে অপরের সাথে একটি নমনীয় ভরে মিশে যায়। এটি অন্তরককরণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, অথবা পশমটি একটি বাইন্ডার দিয়ে স্প্রে করা যেতে পারে, পছন্দসই পুরুত্বে সংকুচিত করা যেতে পারে এবং একটি চুলায় নিরাময় করা যেতে পারে। তাপ বাইন্ডার সেট করে, এবং ফলস্বরূপ পণ্যটি একটি শক্ত বা আধা-অনমনীয় বোর্ড, অথবা একটি নমনীয় ব্যাট হতে পারে।

প্রতিরক্ষামূলক আবরণ

বাইন্ডার ছাড়াও, ফাইবারগ্লাস পণ্যের জন্য অন্যান্য আবরণের প্রয়োজন হয়। ফাইবার ঘর্ষণ কমাতে লুব্রিকেন্ট ব্যবহার করা হয় এবং হয় সরাসরি ফাইবারের উপর স্প্রে করা হয় অথবা বাইন্ডারে যোগ করা হয়। ঠান্ডা করার সময় ফাইবারগ্লাস ইনসুলেশন ম্যাটের পৃষ্ঠে কখনও কখনও একটি অ্যান্টি-স্ট্যাটিক কম্পোজিশনও স্প্রে করা হয়। ম্যাটের মধ্য দিয়ে টানা শীতল বাতাসের ফলে অ্যান্টি-স্ট্যাটিক এজেন্ট ম্যাটের পুরো পুরুত্ব ভেদ করে। অ্যান্টি-স্ট্যাটিক এজেন্ট দুটি উপাদান নিয়ে গঠিত - একটি উপাদান যা স্ট্যাটিক বিদ্যুতের উৎপাদন কমিয়ে দেয় এবং একটি উপাদান যা ক্ষয় প্রতিরোধক এবং স্টেবিলাইজার হিসেবে কাজ করে। সাইজিং হল ফর্মিং অপারেশনে টেক্সটাইল ফাইবারগুলিতে প্রয়োগ করা যেকোনো আবরণ, এবং এতে এক বা একাধিক উপাদান (লুব্রিকেন্ট, বাইন্ডার, বা কাপলিং এজেন্ট) থাকতে পারে। কাপলিং এজেন্টগুলি স্ট্র্যান্ডগুলিতে ব্যবহার করা হয় যা প্লাস্টিকগুলিকে শক্তিশালী করার জন্য, রিইনফোর্সড উপাদানের সাথে বন্ধনকে শক্তিশালী করার জন্য ব্যবহৃত হবে। কখনও কখনও এই আবরণগুলি অপসারণ করার জন্য, বা অন্য একটি আবরণ যুক্ত করার জন্য একটি ফিনিশিং অপারেশনের প্রয়োজন হয়। প্লাস্টিকের রিইনফোর্সমেন্টের জন্য, তাপ বা রাসায়নিক দিয়ে সাইজিংগুলি সরানো যেতে পারে এবং একটি কাপলিং এজেন্ট প্রয়োগ করা যেতে পারে। আলংকারিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, সাইজিংগুলি অপসারণ এবং বুনন সেট করার জন্য কাপড়গুলিকে তাপ চিকিত্সা করতে হবে। ডাইং বা প্রিন্টিংয়ের আগে ডাই বেস কোটিং প্রয়োগ করা হয়।

আকারে গঠন

ফাইবারগ্লাস পণ্য বিভিন্ন ধরণের আকারে তৈরি করা হয়, যা বিভিন্ন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, ফাইবারগ্লাস পাইপ ইনসুলেশনকে কিউরিংয়ের আগে ফর্মিং ইউনিট থেকে সরাসরি ম্যান্ড্রেল নামক রড-সদৃশ আকারে ক্ষত করা হয়। ৩ ফুট (৯১ সেমি) বা তার কম দৈর্ঘ্যের ছাঁচ তৈরি হয়, তারপর একটি চুলায় কিউর করা হয়। তারপর কিউর করা দৈর্ঘ্যগুলিকে দৈর্ঘ্যের দিকে ছাঁচ থেকে আলাদা করা হয় এবং নির্দিষ্ট মাত্রায় করাত করা হয়। প্রয়োজনে ফেসিং প্রয়োগ করা হয় এবং পণ্যটি চালানের জন্য প্যাকেজ করা হয়।

মান নিয়ন্ত্রণ

ফাইবারগ্লাস ইনসুলেশন উৎপাদনের সময়, গুণমান বজায় রাখার জন্য প্রক্রিয়ার বিভিন্ন স্থানে উপাদানের নমুনা নেওয়া হয়। এই স্থানগুলির মধ্যে রয়েছে: বৈদ্যুতিক গলানোর জন্য মিশ্র ব্যাচ খাওয়ানো; বুশিং থেকে গলিত কাচ যা ফাইবারাইজারকে খাওয়ায়; ফাইবারাইজার মেশিন থেকে বেরিয়ে আসা কাচের ফাইবার; এবং উৎপাদন লাইনের শেষ প্রান্ত থেকে বেরিয়ে আসা চূড়ান্ত নিরাময়কৃত পণ্য। বাল্ক গ্লাস এবং ফাইবারের নমুনাগুলি অত্যাধুনিক রাসায়নিক বিশ্লেষক এবং মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে রাসায়নিক গঠন এবং ত্রুটির উপস্থিতির জন্য বিশ্লেষণ করা হয়। বিভিন্ন আকারের চালনির মধ্য দিয়ে উপাদানটি পাস করে ব্যাচ উপাদানের কণা আকার বন্টন পাওয়া যায়। চূড়ান্ত পণ্যটি নির্দিষ্টকরণ অনুসারে প্যাকেজিংয়ের পরে বেধের জন্য পরিমাপ করা হয়। বেধের পরিবর্তন ইঙ্গিত দেয় যে কাচের গুণমান মানের নীচে।

ফাইবারগ্লাস ইনসুলেশন নির্মাতারা পণ্যের শাব্দিক প্রতিরোধ ক্ষমতা, শব্দ শোষণ এবং শব্দ বাধা কর্মক্ষমতা পরিমাপ, সমন্বয় এবং অপ্টিমাইজ করার জন্য বিভিন্ন ধরণের মানসম্মত পরীক্ষা পদ্ধতি ব্যবহার করে। শাব্দিক বৈশিষ্ট্যগুলি ফাইবার ব্যাস, বাল্ক ঘনত্ব, বেধ এবং বাইন্ডার সামগ্রীর মতো উৎপাদন পরিবর্তনশীলগুলিকে সামঞ্জস্য করে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। তাপীয় বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণের জন্য একই পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

ভবিষ্যৎ

১৯৯০-এর দশকের বাকি অংশ এবং তার পরেও ফাইবারগ্লাস শিল্প কিছু বড় চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়েছে। বিদেশী কোম্পানিগুলির আমেরিকান সহায়ক সংস্থা এবং মার্কিন নির্মাতাদের উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধির কারণে ফাইবারগ্লাস ইনসুলেশন উৎপাদনকারীর সংখ্যা বৃদ্ধি পেয়েছে। এর ফলে অতিরিক্ত ক্ষমতা তৈরি হয়েছে, যা বর্তমান এবং সম্ভবত ভবিষ্যতের বাজার পূরণ করতে পারবে না।

অতিরিক্ত ক্ষমতার পাশাপাশি, অন্যান্য অন্তরক উপকরণ প্রতিযোগিতা করবে। সাম্প্রতিক প্রক্রিয়া এবং পণ্যের উন্নতির কারণে পাথরের উলের ব্যাপক ব্যবহার শুরু হয়েছে। আবাসিক দেয়াল এবং বাণিজ্যিক ছাদে ফাইবারগ্লাসের আরেকটি বিকল্প হল ফোম অন্তরক। আরেকটি প্রতিযোগী উপাদান হল সেলুলোজ, যা অ্যাটিক অন্তরক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

নরম আবাসন বাজারের কারণে ইনসুলেশনের চাহিদা কম থাকার কারণে, গ্রাহকরা কম দাম দাবি করছেন। এই চাহিদা খুচরা বিক্রেতা এবং ঠিকাদারদের একত্রীকরণের ধারাবাহিক প্রবণতার ফলাফলও। প্রতিক্রিয়ায়, ফাইবারগ্লাস ইনসুলেশন শিল্পকে দুটি প্রধান ক্ষেত্রে খরচ কমাতে হবে: শক্তি এবং পরিবেশ। আরও দক্ষ চুল্লি ব্যবহার করতে হবে যা শুধুমাত্র একটি শক্তির উৎসের উপর নির্ভর করবে না।

ল্যান্ডফিলের সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতায় পৌঁছানোর সাথে সাথে, ফাইবারগ্লাস নির্মাতাদের খরচ না বাড়িয়ে কঠিন বর্জ্যের প্রায় শূন্য উৎপাদন অর্জন করতে হবে। এর জন্য বর্জ্য (তরল এবং গ্যাস বর্জ্যের জন্যও) কমাতে এবং যেখানে সম্ভব বর্জ্য পুনর্ব্যবহারের জন্য উৎপাদন প্রক্রিয়া উন্নত করতে হবে।

এই ধরনের বর্জ্য কাঁচামাল হিসেবে পুনঃব্যবহারের আগে পুনঃপ্রক্রিয়াকরণ এবং পুনঃগলিতকরণের প্রয়োজন হতে পারে। বেশ কিছু নির্মাতা ইতিমধ্যেই এই সমস্যাগুলি সমাধান করছেন।