क्वार्ट्ज फाइबर: उच्च तापमान प्रतिरोधी, अग्निरोधी और ऊष्मीय इन्सुलेशन

1. सारांश

क्वार्ट्ज फाइबर एक विशेष प्रकार का उच्च-प्रदर्शन वाला कांच फाइबर है जो अपनी उच्च शुद्धता, उच्च ताप प्रतिरोध, कम परावैद्युत स्थिरांक और हानि के लिए जाना जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर एयरोस्पेस जैसे उच्च-तकनीकी क्षेत्रों में किया जाता है। यह बुद्धिमान प्रौद्योगिकी द्वारा निर्मित है।

2. क्वार्ट्ज फाइबर की प्रदर्शन विशेषताएँ

क्वार्ट्ज फाइबर में सिलिका की मात्रा अधिक होती है, जिससे यह ठोस क्वार्ट्ज के कुछ गुणों और प्रदर्शन को बरकरार रखता है। यह उच्च ताप प्रतिरोध, उच्च तापमान और आवृत्तियों पर विद्युत इन्सुलेशन, उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता प्रदर्शित करता है, 1050℃ से नीचे दीर्घकालिक उपयोग के लिए उपयुक्त है, और 1700℃ तक के तात्कालिक उच्च तापमान को सहन कर सकता है। इसकी तन्यता शक्ति सामान्य फाइबर की तुलना में तीन गुना अधिक है। इसके अतिरिक्त, इसमें उत्कृष्ट परावैद्युत गुण होते हैं, यह सबसे कम परावैद्युत स्थिरांक और परावैद्युत हानि गुणांक वाला खनिज फाइबर है, जिसका 1MHz परावैद्युत स्थिरांक 3.70 और परावैद्युत हानि गुणांक 0.001 से कम है। उच्च आवृत्ति और 700℃ से नीचे के क्षेत्रों में, क्वार्ट्ज फाइबर अपनी 70% से अधिक शक्ति को बनाए रखते हुए सबसे कम और स्थिर परावैद्युत स्थिरांक और हानि को बनाए रखता है। इसका उपयोग आमतौर पर विमान और अंतरिक्ष यान के महत्वपूर्ण भागों के लिए संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण, तापीय इन्सुलेशन और तरंग-पारदर्शी सामग्री के रूप में किया जाता है।

3. तैयारी प्रक्रिया

एल क्वार्ट्ज फाइबर के निर्माण विधियों में मुख्य रूप से डायरेक्ट मेल्ट ड्राइंग, रॉड ड्राइंग और सोल-जेल विधियां शामिल हैं, जिनमें से रॉड ड्राइंग प्राथमिक औद्योगिक तैयारी विधि है।

एल रॉड ड्राइंग प्रक्रिया में कच्चे क्रिस्टल या शुद्ध सिलिका पाउडर को वैक्यूम प्रेशराइज्ड रेजिस्टेंस फर्नेस में रखा जाता है, उसे पिघलाया जाता है, और फिर उसे लगभग 2 मिमी व्यास की पतली छड़ों में खींचा जाता है। ड्राइंग के दौरान, सबसे पहले क्वार्ट्ज फाइबर पर वेटिंग एजेंट लगाया जाता है, फिर उसे इलेक्ट्रिक हीटिंग या ऑक्सीहाइड्रोजन फ्लेम वातावरण में खींचकर लगभग 8 माइक्रोमीटर व्यास के मोनोफिलामेंट्स प्राप्त किए जाते हैं। अंत में, फाइबर के रेशों को आपस में मोड़कर फाइबर यार्न या कपड़ा बनाया जाता है।

एल इस विशिष्ट ड्राइंग प्रक्रिया का संक्षिप्त विवरण इस प्रकार है: क्वार्ट्ज़ की छड़ के निचले सिरे से उच्च तापमान वाला तरल क्वार्ट्ज़ टपकता है, और ड्राइंग मशीन एक स्थिर घूर्णन गति बनाए रखते हुए रेशे को खींचकर ठोस बनाती है, जिससे निरंतर रेशे बनते हैं। क्वार्ट्ज़ की छड़ के निचले सिरे पर एक नया अर्धचंद्राकार महीन तंतु बनता है जिसे फाइबर रूट कहा जाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि खींचे जाने के बाद एकल रेशे का तापमान काफी गिर जाता है, जिससे उत्पाद के प्रदर्शन पर असर पड़ सकता है।

4. क्वार्ट्ज फाइबर उत्पाद और अनुप्रयोग क्षेत्र

एल क्वार्ट्ज फाइबर को संसाधित करके विभिन्न उत्पाद बनाए जा सकते हैं जैसे क्वार्ट्ज फाइबर यार्न, कपास, फेल्ट, कपड़ा, स्लीव्स, शॉर्ट कट फाइबर आदि। क्वार्ट्ज फाइबर यार्न एक सामान्य उत्पाद है जिसका व्यापक रूप से विमान रेडोम एंटेना के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

एल शॉर्ट कट फाइबर पूर्व-कट निश्चित लंबाई के क्वार्ट्ज ग्लास फाइबर से बनाए जाते हैं।

एल क्वार्ट्ज फाइबर यार्न उच्च शुद्धता वाले सिलिका और प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल से निरंतर लंबे रेशों में बनाया जाता है, जिसमें SiO2 की मात्रा 99.95% से अधिक होती है, जो 1050℃ तक के उच्च तापमान पर लंबे समय तक उपयोग करने में सक्षम है, और इसमें अत्यंत कम और स्थिर परावैद्युत स्थिरांक और हानि होती है, जो इसे उच्च तापमान प्रतिरोध के साथ एक उत्कृष्ट लचीला अकार्बनिक फाइबर सामग्री बनाती है।

एल क्वार्ट्ज फाइबर का कपड़ा क्वार्ट्ज फाइबर के धागे से प्लेन, सैटिन टवील और लेनो जैसी विभिन्न बुनाई विधियों के माध्यम से बुना जाता है, जिससे अलग-अलग मोटाई और बुनाई वाले कपड़े बनते हैं, जिनमें उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च शक्ति, कम परावैद्युतांक, कम तापीय चालकता, ज्वलन प्रतिरोध आदि गुण होते हैं।

एल क्वार्ट्ज फाइबर कॉटन में बाइंडर के बिना शुद्ध क्वार्ट्ज फाइबर होते हैं, जिनका आकार और विन्यास अनियमित होता है, जिससे यह घुंघराले रूप में दिखाई देता है और फिलर के संपीड़न को रोकता है, जिससे इन्सुलेशन में सुधार होता है; यह उच्च सिलिका फाइबर कॉटन, सिरेमिक फाइबर कॉटन और बेसाल्ट फाइबर कॉटन का एक अच्छा विकल्प है।

5. क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती को प्रभावित करने वाले कारक

एल सामान्यतः, क्वार्ट्ज फाइबर का व्यास जितना महीन होता है, उसकी तन्यता शक्ति उतनी ही अधिक होती है। तन्यता शक्ति फाइबर की लंबाई से संबंधित होती है, और लंबाई बढ़ने पर यह काफी कम हो जाती है। क्वार्ट्ज फाइबर पर व्यास और लंबाई के प्रभाव को सूक्ष्म दरार परिकल्पना द्वारा समझाया जा सकता है: फाइबर का व्यास और लंबाई कम होने पर, फाइबर के भीतर सूक्ष्म दरारें भी उसी अनुपात में कम हो जाती हैं, जिससे फाइबर की शक्ति बढ़ जाती है।

एल कांच के तरल की गुणवत्ता क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती को प्रभावित करती है। कांच की संरचना में अशुद्धियाँ या लीक प्लेट के तापमान में उतार-चढ़ाव फाइबर में क्रिस्टलीकरण का कारण बन सकते हैं। अनुभव से पता चला है कि क्रिस्टलीकृत फाइबर, अनाकार फाइबर की तुलना में कमजोर होते हैं। इसके अलावा, कांच के तरल में बुलबुले भी फाइबर की मजबूती को कम कर सकते हैं।

एल सतही उपचार से मजबूती प्रभावित होती है। निरंतर खींचने की प्रक्रिया के दौरान, रेशों या बंडलों पर एक वेटिंग एजेंट लगाया जाता है, जो रेशों की सतह पर एक सुरक्षात्मक परत बनाता है। इससे कपड़ा प्रसंस्करण के दौरान होने वाले घर्षण को रोका जा सकता है, जिससे रेशों को नुकसान पहुँच सकता है और मजबूती कम हो सकती है। वेटिंग एजेंट को हटाने के लिए ऊष्मा उपचार के बाद, क्वार्ट्ज फाइबर कपड़े की मजबूती काफी कम हो जाती है, लेकिन आमतौर पर मध्यवर्ती बाइंडर से उपचार के बाद यह वापस प्राप्त हो जाती है, क्योंकि यह परत रेशों की रक्षा करती है और सतही दोषों की भरपाई करती है।

एल भंडारण समय से मजबूती प्रभावित होती है। हवा में मौजूद नमी के कारण होने वाले क्षरण की वजह से क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती कुछ समय तक भंडारण के बाद कम हो जाती है, जिसे 'एजिंग' कहा जाता है। इसलिए, उच्च रासायनिक स्थिरता वाले फाइबर की मजबूती में कमी कम होती है।

एल भार लगाने का समय मजबूती को प्रभावित करता है। लंबे समय तक भार लगाने से क्वार्ट्ज फाइबर की मजबूती कम हो जाती है, खासकर उच्च परिवेश तापमान पर यह कमी स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। इसका कारण संभवतः सूक्ष्म दरारों में अवशोषित पानी का बाहरी बल के तहत दरारों के विस्तार में तेजी लाना है।