फाइबरग्लास कसरी बनाइन्छ?

फाइबरग्लासले विभिन्न रूपहरूमा मिलाएर बनाइएका व्यक्तिगत गिलास फाइबरहरूबाट बनाइएका उत्पादनहरूको समूहलाई बुझाउँछ। गिलास फाइबरहरूलाई तिनीहरूको ज्यामिति अनुसार दुई प्रमुख समूहहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: धागो र कपडामा प्रयोग हुने निरन्तर फाइबरहरू, र इन्सुलेशन र फिल्टरेशनको लागि ब्याट, कम्बल वा बोर्डको रूपमा प्रयोग हुने विच्छेदन (छोटो) फाइबरहरू। फाइबरग्लासलाई ऊन वा कपास जस्तै धागोमा बनाउन सकिन्छ, र कपडामा बुनाउन सकिन्छ जुन कहिलेकाहीं ड्रेपरीहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। फाइबरग्लास कपडाहरू सामान्यतया मोल्डेड र लेमिनेटेड प्लास्टिकको लागि सुदृढीकरण सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। फाइबरग्लास ऊन, विच्छेदन फाइबरबाट बनेको बाक्लो, फ्लफी सामग्री, थर्मल इन्सुलेशन र ध्वनि अवशोषणको लागि प्रयोग गरिन्छ। यो सामान्यतया जहाज र पनडुब्बी बल्कहेडहरू र हलहरूमा पाइन्छ; अटोमोबाइल इन्जिन डिब्बाहरू र बडी प्यानल लाइनरहरू; भट्टी र वातानुकूलित एकाइहरूमा; ध्वनिक भित्ता र छत प्यानलहरू; र वास्तुकला विभाजनहरू। फाइबरग्लासलाई विशिष्ट अनुप्रयोगहरू जस्तै टाइप E (विद्युत), विद्युतीय इन्सुलेशन टेप, कपडा र सुदृढीकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ; टाइप C (रासायनिक), जसमा उत्कृष्ट एसिड प्रतिरोध छ, र टाइप T, थर्मल इन्सुलेशनको लागि।

यद्यपि गिलास फाइबरको व्यावसायिक प्रयोग अपेक्षाकृत हालै भएको छ, पुनर्जागरणको समयमा कारीगरहरूले कपलेट र फूलदानहरू सजाउन गिलासका तारहरू सिर्जना गरे। एक फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री, रेने-एन्टोइन फेरचोल्ट डे रेउमरले १७१३ मा राम्रो गिलासका तारहरूले सजाइएको कपडाहरू उत्पादन गरे, र ब्रिटिश आविष्कारकहरूले १८२२ मा यो उपलब्धिको नक्कल गरे। एक ब्रिटिश रेशम बुनकरले १८४२ मा गिलासको कपडा बनाए, र अर्का आविष्कारक, एडवर्ड लिब्बेले १८९३ मा शिकागोमा कोलम्बियन प्रदर्शनीमा गिलासबाट बुनेको पोशाक प्रदर्शन गरे।

अनियमित लम्बाइमा विच्छेदनशील फाइबरको फ्लफी पिण्ड, गिलास ऊन, पहिलो पटक शताब्दीको अन्त्यमा युरोपमा उत्पादन गरिएको थियो, जसमा रडहरूबाट घुम्ने ड्रममा तेर्सो रूपमा फाइबरहरू तान्ने प्रक्रिया प्रयोग गरिएको थियो। धेरै दशक पछि, घुम्ने प्रक्रिया विकास र पेटेन्ट गरिएको थियो। पहिलो विश्वयुद्धको समयमा जर्मनीमा गिलास फाइबर इन्सुलेट गर्ने सामग्री निर्माण गरिएको थियो। सन् १९३० को दशकमा संयुक्त राज्य अमेरिकामा दुई प्रमुख कम्पनीहरू, ओवेन्स-इलिनोइस ग्लास कम्पनी र कोर्निङ ग्लास वर्क्सको निर्देशनमा गिलास फाइबरको औद्योगिक उत्पादनको लागि अनुसन्धान र विकास अगाडि बढ्यो। यी कम्पनीहरूले धेरै राम्रा छिद्रहरू मार्फत पग्लिएको गिलास कोरेर राम्रो, लचिलो, कम लागतको गिलास फाइबर विकास गरे। १९३८ मा, यी दुई कम्पनीहरू मर्ज भएर ओवेन्स-कोर्निङ फाइबरग्लास कर्प गठन गरे। अब ओवेन्स-कोर्निङको रूपमा मात्र चिनिन्छ, यो प्रति वर्ष $३-बिलियन कम्पनी बनेको छ, र फाइबरग्लास बजारमा एक अग्रणी छ।

कच्चा पदार्थहरू

फाइबरग्लास उत्पादनहरूको लागि आधारभूत कच्चा पदार्थहरू विभिन्न प्राकृतिक खनिजहरू र उत्पादित रसायनहरू हुन्। प्रमुख सामग्रीहरू सिलिका बालुवा, चुनढुङ्गा र सोडा खरानी हुन्। अन्य सामग्रीहरूमा क्याल्साइन गरिएको एल्युमिना, बोराक्स, फेल्डस्पार, नेफेलिन साइनाइट, म्याग्नेसाइट र काओलिन माटो लगायतका सामग्रीहरू समावेश हुन सक्छन्। सिलिका बालुवालाई गिलासको पूर्वको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र सोडा खरानी र चुनढुङ्गाले मुख्यतया पग्लने तापक्रम कम गर्न मद्दत गर्दछ। रासायनिक प्रतिरोधको लागि बोराक्स जस्ता केही गुणहरू सुधार गर्न अन्य सामग्रीहरू प्रयोग गरिन्छ। फोहोर गिलास, जसलाई कलेट पनि भनिन्छ, कच्चा पदार्थको रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ। गिलासमा पग्लनु अघि कच्चा पदार्थहरूलाई सावधानीपूर्वक तौल गर्नुपर्छ र राम्ररी एकसाथ मिसाउनु पर्छ (ब्याचिङ भनिन्छ)।

उत्पादन
प्रक्रिया

पग्लने

ब्याच तयार भएपछि, यसलाई पग्लनको लागि भट्टीमा हालिन्छ। भट्टीलाई बिजुली, जीवाश्म इन्धन, वा दुईको संयोजनद्वारा तताउन सकिन्छ। गिलासको सहज, स्थिर प्रवाह कायम राख्न तापक्रमलाई ठीकसँग नियन्त्रण गर्नुपर्छ। पग्लिएको गिलासलाई फाइबरमा परिणत हुनको लागि अन्य प्रकारका गिलासहरू भन्दा उच्च तापक्रम (लगभग २५००°F [१३७१°C]) मा राख्नुपर्छ। गिलास पग्लिएपछि, यसलाई भट्टीको अन्त्यमा अवस्थित च्यानल (फोरहर्थ) मार्फत गठन उपकरणमा स्थानान्तरण गरिन्छ।

फाइबरमा गठन

फाइबरको प्रकारमा निर्भर गर्दै फाइबर बनाउन धेरै फरक प्रक्रियाहरू प्रयोग गरिन्छ। कपडा फाइबरहरू सिधै भट्टीबाट पग्लिएको गिलासबाट बनाउन सकिन्छ, वा पग्लिएको गिलासलाई पहिले लगभग ०.६२ इन्च (१.६ सेन्टिमिटर) व्यासको गिलास मार्बल बनाउने मेसिनमा खुवाउन सकिन्छ। यी मार्बलहरूले गिलासलाई अशुद्धताको लागि दृश्यात्मक रूपमा निरीक्षण गर्न अनुमति दिन्छ। प्रत्यक्ष पग्लने र मार्बल पग्लने प्रक्रिया दुवैमा, गिलास वा गिलास मार्बलहरूलाई विद्युतीय रूपमा तताइएको बुशिंगहरू (जसलाई स्पिनरेट पनि भनिन्छ) मार्फत खुवाइन्छ। बुशिंग प्लेटिनम वा धातु मिश्र धातुबाट बनेको हुन्छ, जसमा २०० देखि ३,००० सम्म धेरै मसिना छिद्रहरू हुन्छन्। पग्लिएको गिलास छिद्रहरूबाट गुज्रन्छ र मसिना फिलामेन्टको रूपमा बाहिर निस्कन्छ।

निरन्तर-फिलामेन्ट प्रक्रिया

निरन्तर फिलामेन्ट प्रक्रिया मार्फत लामो, निरन्तर फाइबर उत्पादन गर्न सकिन्छ। गिलास बुशिङका प्वालहरूबाट बगेपछि, धेरै स्ट्र्यान्डहरू उच्च-गतिको वाइन्डरमा समातिन्छन्। वाइन्डर लगभग २ माइल (३ किलोमिटर) प्रति मिनेटको गतिमा घुम्छ, जुन बुशिङबाट प्रवाहको दर भन्दा धेरै छिटो हुन्छ। पग्लिएको अवस्थामा पनि तनावले फिलामेन्टहरूलाई बाहिर निकाल्छ, जसले बुशिङमा खोल्ने ठाउँहरूको व्यासको अंशको रूपमा स्ट्र्यान्डहरू बनाउँछ। एक रासायनिक बाइन्डर लागू गरिन्छ, जसले पछिको प्रशोधनको क्रममा फाइबरलाई भाँच्नबाट जोगाउन मद्दत गर्दछ। त्यसपछि फिलामेन्टलाई ट्यूबहरूमा घाउ गरिन्छ। अब यसलाई घुमाएर धागोमा जोड्न सकिन्छ।

स्टेपल-फाइबर प्रक्रिया

एउटा वैकल्पिक विधि भनेको स्टेपलफाइबर प्रक्रिया हो। पग्लिएको गिलास बुशिंगहरूबाट बग्दै जाँदा, हावाका जेटहरूले फिलामेन्टहरूलाई द्रुत रूपमा चिसो पार्छन्। हावाको अशान्त फटहरूले फिलामेन्टहरूलाई ८-१५ इन्च (२०-३८ सेन्टिमिटर) को लम्बाइमा पनि तोड्छन्। यी फिलामेन्टहरू लुब्रिकेन्टको स्प्रे मार्फत घुम्ने ड्रममा खस्छन्, जहाँ तिनीहरूले पातलो जालो बनाउँछन्। जालो ड्रमबाट तानिन्छ र ढिलो रूपमा जम्मा गरिएका फाइबरहरूको निरन्तर स्ट्र्यान्डमा तानिन्छ। यो स्ट्र्यान्डलाई ऊन र कपासको लागि प्रयोग गरिने समान प्रक्रियाहरूद्वारा धागोमा प्रशोधन गर्न सकिन्छ।

काटिएको फाइबर

धागोमा बन्नुको सट्टा, निरन्तर वा लामो-स्टेपल स्ट्र्यान्डलाई छोटो लम्बाइमा काट्न सकिन्छ। स्ट्र्यान्डलाई बबिनहरूको सेटमा राखिन्छ, जसलाई क्रिल भनिन्छ, र मेसिन मार्फत तानिन्छ जसले यसलाई छोटो टुक्राहरूमा काट्छ। काटिएको फाइबर म्याटहरूमा बनाइन्छ जसमा बाइन्डर थपिन्छ। ओभनमा क्युर गरेपछि, म्याटलाई बेरिन्छ। विभिन्न तौल र मोटाईले दाउरा, बिल्ट-अप छत, वा सजावटी म्याटहरूको लागि उत्पादनहरू दिन्छ।

सिसाको ऊन

रोटरी वा स्पिनर प्रक्रिया सिसाको ऊन बनाउन प्रयोग गरिन्छ। यस प्रक्रियामा, भट्टीबाट पग्लिएको गिलास साना प्वालहरू भएको बेलनाकार कन्टेनरमा बग्छ। कन्टेनर छिटो घुम्दै जाँदा, प्वालहरूबाट गिलासका तेर्सो धाराहरू निस्कन्छन्। पग्लिएका गिलासका धाराहरू हावा, तातो ग्यास, वा दुवैको तलतिरको विस्फोटद्वारा फाइबरमा परिणत हुन्छन्। फाइबरहरू कन्वेयर बेल्टमा खस्छन्, जहाँ तिनीहरू एकअर्कासँग लचिलो पिण्डमा अन्तरसम्बन्धित हुन्छन्। यसलाई इन्सुलेशनको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, वा ऊनलाई बाइन्डरले स्प्रे गर्न सकिन्छ, इच्छित मोटाईमा संकुचित गर्न सकिन्छ, र ओभनमा निको पार्न सकिन्छ। तापले बाइन्डर सेट गर्छ, र परिणामस्वरूप उत्पादन कठोर वा अर्ध-कठोर बोर्ड, वा लचिलो ब्याट हुन सक्छ।

सुरक्षात्मक कोटिंग्स

बाइन्डरहरूको अतिरिक्त, फाइबरग्लास उत्पादनहरूको लागि अन्य कोटिंगहरू आवश्यक पर्दछ। लुब्रिकेन्टहरू फाइबर घर्षण कम गर्न प्रयोग गरिन्छ र या त सिधै फाइबरमा स्प्रे गरिन्छ वा बाइन्डरमा थपिन्छ। चिसो चरणको क्रममा कहिलेकाहीं फाइबरग्लास इन्सुलेशन म्याटको सतहमा एन्टी-स्टेटिक संरचना पनि स्प्रे गरिन्छ। म्याटबाट तानिएको चिसो हावाले एन्टी-स्टेटिक एजेन्टलाई म्याटको सम्पूर्ण मोटाईमा प्रवेश गराउँछ। एन्टी-स्टेटिक एजेन्टमा दुई सामग्रीहरू हुन्छन् - स्थिर बिजुलीको उत्पादनलाई कम गर्ने सामग्री, र क्षरण अवरोधक र स्थिरीकरणको रूपमा काम गर्ने सामग्री। आकार निर्धारण भनेको गठन सञ्चालनमा कपडा फाइबरहरूमा लागू गरिएको कुनै पनि कोटिंग हो, र यसमा एक वा बढी घटकहरू (लुब्रिकेन्ट, बाइन्डर, वा युग्मन एजेन्टहरू) हुन सक्छन्। युग्मन एजेन्टहरू स्ट्र्यान्डहरूमा प्रयोग गरिन्छ जुन प्लास्टिकलाई सुदृढ पार्न, प्रबलित सामग्रीमा बन्धन बलियो बनाउन प्रयोग गरिनेछ। कहिलेकाहीं यी कोटिंगहरू हटाउन, वा अर्को कोटिंग थप्न फिनिशिंग अपरेशन आवश्यक पर्दछ। प्लास्टिक सुदृढीकरणहरूको लागि, आकारहरू तातो वा रसायनहरू र युग्मन एजेन्ट लागू गरेर हटाउन सकिन्छ। सजावटी अनुप्रयोगहरूको लागि, आकारहरू हटाउन र बुनाई सेट गर्न कपडाहरूलाई तातो उपचार गर्नुपर्छ। त्यसपछि रंगाई वा प्रिन्ट गर्नु अघि डाई बेस कोटिंगहरू लगाइन्छ।

आकारहरूमा गठन गर्दै

फाइबरग्लास उत्पादनहरू विभिन्न प्रकारका आकारहरूमा आउँछन्, जुन धेरै प्रक्रियाहरू प्रयोग गरेर बनाइन्छ। उदाहरणका लागि, फाइबरग्लास पाइप इन्सुलेशनलाई क्युरिङ गर्नुअघि, फर्मिङ युनिटहरूबाट सिधै म्यान्ड्रेल भनिने रड-जस्तो फारमहरूमा घाउ गरिन्छ। ३ फिट (९१ सेन्टिमिटर) वा कम लम्बाइमा बनाइएका मोल्डहरूलाई त्यसपछि ओभनमा क्युर गरिन्छ। क्युर गरिएका लम्बाइहरूलाई त्यसपछि लम्बाइअनुसार डि-मोल्ड गरिन्छ, र निर्दिष्ट आयामहरूमा काटिन्छ। आवश्यक परेमा फेसिङहरू लगाइन्छ, र उत्पादन ढुवानीको लागि प्याकेज गरिन्छ।

गुणस्तर नियन्त्रण

फाइबरग्लास इन्सुलेशनको उत्पादनको क्रममा, गुणस्तर कायम राख्न प्रक्रियामा धेरै स्थानहरूमा सामग्रीको नमूना लिइन्छ। यी स्थानहरूमा समावेश छन्: इलेक्ट्रिक मेल्टरमा खुवाइने मिश्रित ब्याच; फाइबराइजरलाई खुवाउने बुशिंगबाट पग्लिएको गिलास; फाइबराइजर मेसिनबाट निस्कने गिलास फाइबर; र उत्पादन लाइनको अन्त्यबाट निस्कने अन्तिम उपचारित उत्पादन। परिष्कृत रासायनिक विश्लेषकहरू र माइक्रोस्कोपहरू प्रयोग गरेर रासायनिक संरचना र त्रुटिहरूको उपस्थितिको लागि बल्क गिलास र फाइबर नमूनाहरूको विश्लेषण गरिन्छ। ब्याच सामग्रीको कण आकार वितरण विभिन्न आकारका चलनीहरू मार्फत सामग्री पार गरेर प्राप्त गरिन्छ। अन्तिम उत्पादन विशिष्टताहरू अनुसार प्याकेजिङ पछि मोटाईको लागि मापन गरिन्छ। मोटाईमा परिवर्तनले गिलासको गुणस्तर मानक भन्दा कम छ भनेर संकेत गर्दछ।

फाइबरग्लास इन्सुलेशन निर्माताहरूले उत्पादन ध्वनिक प्रतिरोध, ध्वनि अवशोषण, र ध्वनि अवरोध प्रदर्शन मापन, समायोजन र अनुकूलन गर्न विभिन्न मानकीकृत परीक्षण प्रक्रियाहरू पनि प्रयोग गर्छन्। ध्वनिक गुणहरूलाई फाइबर व्यास, बल्क घनत्व, मोटाई, र बाइन्डर सामग्री जस्ता उत्पादन चरहरू समायोजन गरेर नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। थर्मल गुणहरू नियन्त्रण गर्न समान दृष्टिकोण प्रयोग गरिन्छ।

भविष्य

१९९० को दशक र त्यसपछिका बाँकी समयमा फाइबरग्लास उद्योगले केही प्रमुख चुनौतीहरूको सामना गर्नुपरेको छ। विदेशी कम्पनीहरूको अमेरिकी सहायक कम्पनीहरू र अमेरिकी उत्पादकहरूले उत्पादकतामा गरेको सुधारका कारण फाइबरग्लास इन्सुलेशन उत्पादकहरूको संख्या बढेको छ। यसले गर्दा क्षमतामा वृद्धि भएको छ, जुन हालको र सायद भविष्यको बजारले समायोजन गर्न सक्दैन।

अतिरिक्त क्षमताको अतिरिक्त, अन्य इन्सुलेशन सामग्रीहरूले प्रतिस्पर्धा गर्नेछन्। हालैका प्रक्रिया र उत्पादन सुधारहरूका कारण रक ऊन व्यापक रूपमा प्रयोग भएको छ। फोम इन्सुलेशन आवासीय भित्ता र व्यावसायिक छानामा फाइबरग्लासको अर्को विकल्प हो। अर्को प्रतिस्पर्धी सामग्री सेलुलोज हो, जुन अटारी इन्सुलेशनमा प्रयोग गरिन्छ।

नरम आवास बजारका कारण इन्सुलेशनको माग कम भएको कारणले गर्दा, उपभोक्ताहरूले कम मूल्यको माग गरिरहेका छन्। यो माग खुद्रा विक्रेता र ठेकेदारहरूको समेकनमा निरन्तर प्रवृत्तिको परिणाम पनि हो। प्रतिक्रियामा, फाइबरग्लास इन्सुलेशन उद्योगले दुई प्रमुख क्षेत्रहरूमा लागत घटाउन जारी राख्नुपर्नेछ: ऊर्जा र वातावरण। ऊर्जाको एउटा मात्र स्रोतमा भर नपर्ने थप कुशल भट्टीहरू प्रयोग गर्नुपर्नेछ।

ल्यान्डफिलहरू अधिकतम क्षमतामा पुगेपछि, फाइबरग्लास उत्पादकहरूले लागत नबढाई ठोस फोहोरमा लगभग शून्य उत्पादन हासिल गर्नुपर्नेछ। यसको लागि फोहोर घटाउन (तरल र ग्यास फोहोरको लागि पनि) उत्पादन प्रक्रियामा सुधार गर्न र सम्भव भएसम्म फोहोर पुन: प्रयोग गर्न आवश्यक पर्दछ।

यस्तो फोहोरलाई कच्चा पदार्थको रूपमा पुन: प्रयोग गर्नु अघि पुन: प्रशोधन र पुन: पग्लनु पर्ने हुन सक्छ। धेरै निर्माताहरूले पहिले नै यी समस्याहरूलाई सम्बोधन गरिरहेका छन्।