फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक ( एफआरपी ) ( भी फाइबर-प्रबलित पॉलिमर ) फाइबर के साथ प्रबलित पॉलिमर मैट्रिक्स से बनी एक मिश्रित सामग्री है। रेशे आमतौर पर कांच, कार्बन, अरैमिड या बेसाल्ट होते हैं। शायद ही कभी, कागज या लकड़ी या एस्बेस्टस जैसे अन्य रेशों का उपयोग किया गया हो। पॉलिमर आमतौर पर एक एपॉक्सी, विनाइलस्टर या पॉलिएस्टर थर्मोसेटिंग प्लास्टिक होता है; फिनोल फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन अभी भी उपयोग में हैं।
एफआरपी का उपयोग आमतौर पर एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, समुद्री और निर्माण उद्योगों में किया जाता है। वे आमतौर पर बैलिस्टिक कवच में भी पाए जाते हैं।
एक पॉलिमर का निर्माण आम तौर पर चरण-वृद्धि पोलीमराइज़ेशन या अतिरिक्त पोलीमराइज़ेशन द्वारा किया जाता है। जब पॉलिमर के भौतिक गुणों को बढ़ाने या किसी भी तरह से बदलने के लिए विभिन्न एजेंटों के साथ जोड़ा जाता है तो परिणाम को प्लास्टिक कहा जाता है। समग्र प्लास्टिक उन प्रकार के प्लास्टिक को संदर्भित करता है जो कुछ वांछित सामग्री और यांत्रिक गुणों के साथ अंतिम उत्पाद प्राप्त करने के लिए विभिन्न भौतिक गुणों के साथ दो या दो से अधिक सजातीय सामग्रियों को जोड़ने के परिणामस्वरूप होता है। फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक मिश्रित प्लास्टिक की एक श्रेणी है जो विशेष रूप से प्लास्टिक की ताकत और लोच को यांत्रिक रूप से बढ़ाने के लिए फाइबर सामग्री का उपयोग करती है। फाइबर सुदृढीकरण के बिना मूल प्लास्टिक सामग्री को थीमैट्रिक्स या बाइंडिंग एजेंट के रूप में जाना जाता है। मैट्रिक्स एक कठोर लेकिन अपेक्षाकृत कमजोर प्लास्टिक है जिसे मजबूत मजबूत फिलामेंट्स या फाइबर द्वारा मजबूत किया जाता है। फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक में ताकत और लोच को किस हद तक बढ़ाया जाता है, यह फाइबर और मैट्रिक्स दोनों के यांत्रिक गुणों, एक दूसरे के सापेक्ष उनकी मात्रा और मैट्रिक्स के भीतर फाइबर की लंबाई और अभिविन्यास पर निर्भर करता है। [1] मैट्रिक्स का सुदृढीकरण परिभाषा के अनुसार तब होता है जब एफआरपी सामग्री अकेले मैट्रिक्स की ताकत और लोच के सापेक्ष बढ़ी हुई ताकत या लोच प्रदर्शित करती है। [2]
बैकेलाइट पहला फ़ाइबर-प्रबलित प्लास्टिक था। डॉ. लियो बेकलैंड मूल रूप से शेलैक (लाख बीटल के उत्सर्जन से बना) का प्रतिस्थापन खोजने के लिए निकले थे। रसायनज्ञों ने यह पहचानना शुरू कर दिया था कि कई प्राकृतिक रेजिन और फाइबर पॉलिमर थे, और बेकलैंड ने फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड की प्रतिक्रियाओं की जांच की। उन्होंने सबसे पहले 'नोवोलक' नामक एक घुलनशील फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड शेलैक का उत्पादन किया, जो कभी भी बाजार में सफल नहीं हुआ, फिर एस्बेस्टस के लिए एक बाइंडर विकसित करने की ओर रुख किया, जो उस समय रबर से ढाला जाता था। फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड पर लागू दबाव और तापमान को नियंत्रित करके, उन्होंने 1905 में पाया कि वह अपने सपनों की कठोर मोल्डेबल सामग्री (दुनिया का पहला सिंथेटिक प्लास्टिक): बैक्लाइट का उत्पादन कर सकते हैं। [3] [4] उन्होंने 5 फरवरी 1909 को अमेरिकन केमिकल सोसाइटी की एक बैठक में अपने आविष्कार की घोषणा की। [5]
1930 के दशक में व्यावसायिक उपयोग के लिए फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक के विकास पर बड़े पैमाने पर शोध किया जा रहा था। यूके में, नॉर्मन डी ब्रुने जैसे अग्रदूतों द्वारा काफी शोध किया गया था। यह विमानन उद्योग के लिए विशेष रूप से रुचिकर था। [6]
ग्लास स्ट्रैंड्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन की खोज 1932 में हुई जब ओवेन्स-इलिनोइस के एक शोधकर्ता गेम्स स्लेटर ने गलती से पिघले हुए ग्लास की धारा पर संपीड़ित हवा का एक जेट निर्देशित किया और फाइबर का उत्पादन किया। कांच के ऊन के उत्पादन की इस पद्धति के लिए पेटेंट के लिए पहली बार 1933 में आवेदन किया गया था। [7] ओवेन्स 1935 में कॉर्निंग कंपनी में शामिल हो गए और इस विधि को ओवेन्स कॉर्निंग ने 1936 में अपने पेटेंट किए गए 'फाइबरग्लास' (एक 'एस') का उत्पादन करने के लिए अपनाया। मूल रूप से, फाइबरग्लास एक कांच का ऊन था जिसमें फाइबर बड़ी मात्रा में गैस को फंसाते थे, जिससे यह एक इन्सुलेटर के रूप में उपयोगी हो जाता था, खासकर उच्च तापमान पर।
एक समग्र सामग्री का उत्पादन करने के लिए प्लास्टिक के साथ 'फाइबरग्लास' के संयोजन के लिए एक उपयुक्त राल, 1936 में डु पोंट द्वारा विकसित किया गया था। आधुनिक पॉलिएस्टर रेजिन का पहला पूर्वज 1942 का साइनामाइड रेजिन है। तब तक पेरोक्साइड इलाज प्रणालियों का उपयोग किया जाता था। [8] फ़ाइबरग्लास और रेजिन के संयोजन से सामग्री की गैस सामग्री को प्लास्टिक से बदल दिया गया। इसने इन्सुलेशन गुणों को प्लास्टिक के विशिष्ट मूल्यों तक कम कर दिया, लेकिन अब पहली बार समग्र ने संरचनात्मक और निर्माण सामग्री के रूप में बड़ी ताकत और वादा दिखाया है। भ्रामक रूप से, कई ग्लास फाइबर कंपोजिट को 'फाइबरग्लास' (एक सामान्य नाम के रूप में) कहा जाता रहा और यह नाम प्लास्टिक के बजाय गैस युक्त कम घनत्व वाले ग्लास ऊन उत्पाद के लिए भी इस्तेमाल किया गया।
ओवेन्स कॉर्निंग के रे ग्रीन को 1937 में पहली मिश्रित नाव बनाने का श्रेय दिया जाता है, लेकिन इस्तेमाल किए गए प्लास्टिक की भंगुर प्रकृति के कारण उस समय यह आगे नहीं बढ़ पाई। 1939 में रूस ने प्लास्टिक सामग्री से एक यात्री नाव का निर्माण किया था, और संयुक्त राज्य अमेरिका ने एक विमान का धड़ और पंख बनाए थे। [9] फ़ाइबर-ग्लास बॉडी वाली पहली कार 1946 स्टाउट स्कारब थी। इस मॉडल का केवल एक ही निर्माण किया गया था। [10] 1941 की फोर्ड प्रोटोटाइप पहली प्लास्टिक कार हो सकती थी, लेकिन उपयोग की जाने वाली सामग्रियों को लेकर कुछ अनिश्चितता है क्योंकि यह कुछ ही समय बाद नष्ट हो गई थी। [11] [12]
पहला फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक विमान या तो फेयरचाइल्ड एफ-46 था, जिसे पहली बार 12 मई 1937 को उड़ाया गया था, या कैलिफ़ोर्निया निर्मित बेनेट प्लास्टिक विमान था। [13] 1942 के अंत में राइट फील्ड पर आधारित एक संशोधित वुल्टी बीटी-13ए नामित एक्सबीटी-16 पर एक फाइबरग्लास धड़ का उपयोग किया गया था। [14] 1943 में मिश्रित सामग्रियों से संरचनात्मक विमान भागों का निर्माण करने के लिए और प्रयोग किए गए जिसके परिणामस्वरूप पहला विमान, एवल्टी बीटी-15, एक जीएफआरपी धड़ के साथ, जिसे एक्सबीटी-19 नामित किया गया, 1944 में उड़ाया गया। [16] [ 17] 1943 में रिपब्लिक एविएशन कॉरपोरेशन द्वारा जीएफआरपी घटकों के लिए टूलींग में एक महत्वपूर्ण विकास किया गया था। [18]
कार्बन फाइबर का उत्पादन 1950 के दशक के अंत में शुरू हुआ और 1960 के दशक की शुरुआत में ब्रिटिश उद्योग में इसका उपयोग व्यापक रूप से नहीं किया गया। इस समय के आसपास अरामिड फाइबर का भी उत्पादन किया जा रहा था, जो पहली बार ड्यूपॉन्ट द्वारा व्यापार नाम नोमेक्स के तहत प्रदर्शित हुआ था। आज, इनमें से प्रत्येक फाइबर का उपयोग उद्योग में किसी भी ऐसे अनुप्रयोग के लिए व्यापक रूप से किया जाता है जिसके लिए विशिष्ट ताकत या लोचदार गुणों वाले प्लास्टिक की आवश्यकता होती है। ग्लास फाइबर सभी उद्योगों में सबसे आम हैं, हालांकि कार्बन-फाइबर और कार्बन-फाइबर-अरिमिड कंपोजिट व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और खेल के अच्छे अनुप्रयोगों में पाए जाते हैं। [2] ये तीन (ग्लास, कार्बन, एंडरामिड) एफआरपी में उपयोग किए जाने वाले फाइबर की महत्वपूर्ण श्रेणियां बनी हुई हैं।
आज के पैमाने पर वैश्विक पॉलिमर उत्पादन 20वीं सदी के मध्य में शुरू हुआ, जब कम सामग्री और उत्पादन लागत, नई उत्पादन प्रौद्योगिकियों और नई उत्पाद श्रेणियों ने मिलकर पॉलिमर उत्पादन को किफायती बना दिया। यह उद्योग अंततः 1970 के दशक के अंत में परिपक्व हुआ जब विश्व पॉलिमर उत्पादन स्टील से अधिक हो गया, जिससे पॉलिमर आज सर्वव्यापी सामग्री बन गया। फ़ाइबर-प्रबलित प्लास्टिक शुरू से ही इस उद्योग का एक महत्वपूर्ण पहलू रहा है।
एफआरपी में दो अलग-अलग प्रक्रियाएं शामिल हैं, पहली वह प्रक्रिया है जिसके तहत रेशेदार सामग्री का निर्माण और निर्माण होता है, दूसरी वह प्रक्रिया है जिसके तहत मोल्डिंग के दौरान रेशेदार सामग्री को मैट्रिक्स के साथ जोड़ा जाता है। [2]
रीइन्फोर्सिंग फाइबर का निर्माण द्वि-आयामी और त्रि-आयामी दोनों अभिविन्यासों में किया जाता है
दो आयामी फाइबर-प्रबलित पॉलिमर को एक लेमिनेटेड संरचना की विशेषता होती है जिसमें फाइबर केवल सामग्री के एक्स-दिशा और वाई-दिशा में विमान के साथ संरेखित होते हैं। इसका मतलब यह है कि कोई भी फाइबर थ्रू मोटाई या ज़ेड-दिशा में संरेखित नहीं है, थ्रू मोटाई में संरेखण की कमी लागत और प्रसंस्करण में नुकसान पैदा कर सकती है। लागत और श्रम में वृद्धि होती है क्योंकि पारंपरिक प्रसंस्करण तकनीकों का उपयोग कंपोजिट बनाने के लिए किया जाता है, जैसे कि गीले हाथ ले-अप, आटोक्लेव और राल ट्रांसफर मोल्डिंग, को पूर्वनिर्मित घटक में काटने, ढेर करने और समेकित करने के लिए उच्च मात्रा में कुशल श्रम की आवश्यकता होती है।
त्रि-आयामी फाइबर-प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट तीन आयामी फाइबर संरचनाओं वाली सामग्रियां हैं जो एक्स-दिशा, वाई-दिशा और जेड-दिशा में फाइबर को शामिल करती हैं। त्रि-आयामी अभिविन्यास का विकास उद्योग की निर्माण लागत को कम करने, मोटाई के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने और प्रभाव क्षति सहनशीलता में सुधार करने की आवश्यकता से उत्पन्न हुआ; सभी दो आयामी फाइबर-प्रबलित पॉलिमर से जुड़ी समस्याएं थीं।
फाइबर प्रीफॉर्म यह है कि मैट्रिक्स से जुड़ने से पहले फाइबर का निर्माण कैसे किया जाता है। फ़ाइबर प्रीफ़ॉर्म अक्सर शीट, निरंतर मैट, या स्प्रे अनुप्रयोगों के लिए निरंतर फिलामेंट्स के रूप में निर्मित होते हैं। फाइबर प्रीफॉर्म के निर्माण के चार प्रमुख तरीके बुनाई, बुनाई, ब्रेडिंग और सिलाई की कपड़ा प्रसंस्करण तकनीकों के माध्यम से हैं।
बुनाई पारंपरिक तरीके से की जा सकती है ताकि द्वि-आयामी फाइबर का उत्पादन किया जा सके और साथ ही बहुपरत बुनाई भी की जा सकती है जो त्रि-आयामी फाइबर बना सकती है। हालाँकि, बहुपरत बुनाई के लिए ज़ेड-दिशा में फाइबर बनाने के लिए ताना धागों की कई परतों की आवश्यकता होती है, जिससे विनिर्माण में कुछ नुकसान होते हैं, अर्थात् करघे पर सभी ताना धागों को स्थापित करने का समय। इसलिए, अधिकांश बहुपरत बुनाई का उपयोग वर्तमान में अपेक्षाकृत संकीर्ण चौड़ाई वाले उत्पादों, या उच्च मूल्य वाले उत्पादों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है जहां प्रीफॉर्म उत्पादन की लागत स्वीकार्य है। बहुपरत बुने हुए कपड़ों के उपयोग में आने वाली मुख्य समस्याओं में से एक ऐसे कपड़े का उत्पादन करने में कठिनाई है जिसमें क्रमशः 0' और 90' के अलावा एक दूसरे के कोण पर उन्मुख फाइबर होते हैं।
फाइबर प्रीफॉर्म के निर्माण का दूसरा प्रमुख तरीका ब्रेडिंग है। ब्रेडिंग संकीर्ण चौड़ाई वाले फ्लैट या ट्यूबलर कपड़े के निर्माण के लिए उपयुक्त है और बड़े पैमाने पर चौड़े कपड़े के उत्पादन में बुनाई के समान सक्षम नहीं है। ब्रेडिंग मैंड्रेल के शीर्ष पर की जाती है जो उनकी लंबाई के साथ क्रॉस-अनुभागीय आकार या आयाम में भिन्न होती है। ब्रेडिंग एक ईंट के आकार की वस्तुओं तक ही सीमित है। मानक बुनाई के विपरीत, ब्रेडिंग से ऐसे कपड़े का उत्पादन किया जा सकता है जिसमें फाइबर एक दूसरे से 45 डिग्री के कोण पर होते हैं। त्रि-आयामी फाइबर की ब्रेडिंग चार चरण, दो-चरण या मल्टीलेयर इंटरलॉक ब्रेडिंग का उपयोग करके की जा सकती है। चार चरण या पंक्ति और स्तंभ ब्रेडिंग में एक फ्लैट बिस्तर का उपयोग किया जाता है जिसमें यार्न वाहक की पंक्तियां और स्तंभ होते हैं जो वांछित प्रीफॉर्म का आकार बनाते हैं। अतिरिक्त वाहक को सरणी के बाहर जोड़ा जाता है, जिसका सटीक स्थान और मात्रा आवश्यक सटीक प्रीफ़ॉर्म आकार और संरचना पर निर्भर करती है। पंक्ति और स्तंभ गति के चार अलग-अलग क्रम हैं, जो धागों को आपस में जोड़ने और ब्रेडेड प्रीफॉर्म तैयार करने का काम करते हैं। बुनाई में ईख के उपयोग के समान प्रक्रिया में संरचना को मजबूत करने के लिए प्रत्येक चरण के बीच धागों को यांत्रिक रूप से संरचना में डाला जाता है। दो-चरणीय ब्रेडिंग चार-चरणीय प्रक्रिया के विपरीत है क्योंकि दो-चरण में अक्षीय दिशा में तय की गई बड़ी संख्या में धागे और कम संख्या में ब्रेडिंग धागे शामिल होते हैं। इस प्रक्रिया में दो चरण होते हैं जिसमें ब्रेडिंग वाहक अक्षीय वाहकों के बीच संरचना के माध्यम से पूरी तरह से चलते हैं। गतियों का यह अपेक्षाकृत सरल अनुक्रम गोलाकार और खोखली आकृतियों सहित अनिवार्य रूप से किसी भी आकार के प्रीफ़ॉर्म बनाने में सक्षम है। चार-चरणीय प्रक्रिया के विपरीत, दो-चरणीय प्रक्रिया में यांत्रिक संघनन की आवश्यकता नहीं होती है, प्रक्रिया में शामिल गति अकेले यार्न तनाव द्वारा ब्रैड को कसकर खींचने की अनुमति देती है। ब्रेडिंग का अंतिम प्रकार मल्टी-लेयर इंटरलॉकिंग ब्रेडिंग है जिसमें एक बेलनाकार ब्रेडिंग फ्रेम बनाने के लिए कई मानक गोलाकार ब्रेडर को एक साथ जोड़ा जाता है। इस फ्रेम में सिलेंडर की परिधि के चारों ओर कई समानांतर ब्रेडिंग ट्रैक हैं, लेकिन तंत्र आसन्न परतों के बीच यार्न के इंटरलॉकिंग के साथ एक बहुपरत ब्रेडेड कपड़े बनाने वाले आसन्न ट्रैक के बीच यार्न वाहक के हस्तांतरण की अनुमति देता है। मल्टीलेयर इंटरलॉक ब्रैड चार चरण और दो-चरण ब्रैड दोनों से भिन्न होता है, जिसमें इंटरलॉकिंग यार्न मुख्य रूप से संरचना के विमान में होते हैं और इस प्रकार प्रीफॉर्म के इन-प्लेन गुणों को महत्वपूर्ण रूप से कम नहीं करते हैं। चार-चरणीय और दो-चरणीय प्रक्रियाएं इंटरलिंकिंग की एक बड़ी डिग्री उत्पन्न करती हैं क्योंकि ब्रेडिंग यार्न प्रीफॉर्म की मोटाई के माध्यम से यात्रा करते हैं, लेकिन इसलिए प्रीफॉर्म के इन-प्लेन प्रदर्शन में कम योगदान देते हैं। मल्टीलेयर इंटरलॉक उपकरण का एक नुकसान यह है कि प्रीफॉर्म बनाने के लिए यार्न वाहकों के पारंपरिक साइनसॉइडल आंदोलन के कारण, उपकरण यार्न वाहकों का घनत्व प्राप्त करने में सक्षम नहीं है जो दो चरण और चार चरण वाली मशीनों के साथ संभव है।
फाइबर प्रीफ़ॉर्म की बुनाई ताना और [बाना] बुनाई के पारंपरिक तरीकों से की जा सकती है, और उत्पादित कपड़े को अक्सर कई लोग दो-आयामी कपड़े के रूप में मानते हैं, लेकिन दो या दो से अधिक सुई बेड वाली मशीनें रतालू के साथ बहुपरत कपड़े का उत्पादन करने में सक्षम हैं जो परतों के बीच घूमते हैं। सुई चयन और बुनाई लूप स्थानांतरण के लिए इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण में विकास, और परिष्कृत तंत्र में जो कपड़े के विशिष्ट क्षेत्रों को पकड़ने और उनके आंदोलन को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। इसने कपड़े को न्यूनतम सामग्री बर्बादी के साथ आवश्यक त्रि-आयामी प्रीफॉर्म आकार में खुद को बनाने की अनुमति दी है।
सिलाई यकीनन चार मुख्य कपड़ा निर्माण तकनीकों में से सबसे सरल है और इसे विशेष मशीनरी में सबसे छोटे निवेश के साथ किया जा सकता है। मूल रूप से सिलाई में एक 3डी संरचना बनाने के लिए कपड़े की परतों के ढेर के माध्यम से एक सुई डालना, सिलाई धागा ले जाना शामिल है। सिलाई के फायदे यह हैं कि सूखे और प्रीप्रेग कपड़े दोनों को सिलना संभव है, हालांकि प्रीप्रेग का चिपचिपापन प्रक्रिया को कठिन बना देता है और आम तौर पर सूखे कपड़े की तुलना में प्रीप्रेग सामग्री के भीतर अधिक नुकसान पैदा करता है। सिलाई में मानक द्वि-आयामी कपड़ों का भी उपयोग किया जाता है जो आमतौर पर मिश्रित उद्योग में उपयोग में आते हैं इसलिए सामग्री प्रणालियों के संबंध में परिचित होने की भावना होती है। मानक कपड़े का उपयोग अन्य कपड़ा प्रक्रियाओं की तुलना में घटक के फैब्रिक ले-अप में लचीलेपन की अधिक डिग्री की अनुमति देता है, जिसमें उत्पादित फाइबर अभिविन्यास पर प्रतिबंध होता है। [19]
एफआरपी घटकों के आकार को स्थापित करने के लिए आमतौर पर एक कठोर संरचना का उपयोग किया जाता है। भागों को एक सपाट सतह पर रखा जा सकता है जिसे 'कौल प्लेट' कहा जाता है या एक बेलनाकार संरचना पर जिसे 'मैंड्रेल' कहा जाता है। हालाँकि अधिकांश फ़ाइबर-प्रबलित प्लास्टिक भागों को एक साँचे या 'उपकरण' से बनाया जाता है। साँचे अवतल मादा साँचे, नर साँचे हो सकते हैं, या साँचे ऊपर और नीचे के साँचे के साथ भाग को पूरी तरह से घेर सकते हैं।
एफआरपी प्लास्टिक की मोल्डिंग प्रक्रिया फाइबर प्रीफॉर्म को मोल्ड पर या उसमें रखकर शुरू होती है। फ़ाइबर प्रीफ़ॉर्म सूखा फ़ाइबर या फ़ाइबर हो सकता है जिसमें पहले से ही 'प्रीप्रेग' नामक राल की मापी गई मात्रा मौजूद होती है। सूखे रेशों को या तो हाथ से रेज़िन से 'गीला' किया जाता है या रेज़िन को एक बंद सांचे में इंजेक्ट किया जाता है। फिर भाग को ठीक किया जाता है, जिससे मैट्रिक्स और फाइबर को सांचे द्वारा बनाए गए आकार में छोड़ दिया जाता है। कभी-कभी राल को ठीक करने और अंतिम भाग की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए गर्मी और/या दबाव का उपयोग किया जाता है। बनाने की विभिन्न विधियाँ नीचे सूचीबद्ध हैं।
प्रीप्रेग सामग्री की अलग-अलग चादरें बिछाई जाती हैं और उन्हें गुब्बारे जैसे मूत्राशय के साथ एक महिला-शैली के सांचे में रखा जाता है। सांचे को बंद करके गर्म प्रेस में रखा जाता है। अंत में, मूत्राशय पर दबाव डाला जाता है जिससे सामग्री की परतें मोल्ड की दीवारों पर जम जाती हैं।
जब कच्चे माल (प्लास्टिक ब्लॉक, रबर ब्लॉक, प्लास्टिक शीट, या दाने) में मजबूत करने वाले फाइबर होते हैं, तो एक संपीड़न ढाला हिस्सा फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक के रूप में योग्य होता है। आमतौर पर संपीड़न मोल्डिंग में उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक प्रीफॉर्म में मजबूत फाइबर नहीं होते हैं। संपीड़न मोल्डिंग में, एसएमसी, बीएमसी का एक 'प्रीफॉर्म' या 'चार्ज' मोल्ड गुहा में रखा जाता है। सांचे को बंद कर दिया जाता है और सामग्री को दबाव और गर्मी से अंदर बनाया और ठीक किया जाता है। संपीड़न मोल्डिंग, पैटर्न और राहत विवरण से लेकर जटिल वक्र और रचनात्मक रूपों तक, सटीक इंजीनियरिंग तक, अधिकतम 20 मिनट के इलाज के समय में ज्यामितीय आकृतियों के लिए उत्कृष्ट विवरण प्रदान करता है। [20]
प्रीप्रेग सामग्री की अलग-अलग शीट बिछाकर एक खुले सांचे में रखी जाती हैं। सामग्री रिलीज फिल्म, ब्लीडर/ब्रीथ सामग्री और एक वैक्यूम बैग से ढकी हुई है। एक वैक्यूम को भाग पर खींचा जाता है और पूरे सांचे को एक आटोक्लेव (गर्म दबाव वाले बर्तन) में रखा जाता है। लैमिनेट में फंसी गैसों को निकालने के लिए हिस्से को निरंतर वैक्यूम से ठीक किया जाता है। यह एयरोस्पेस उद्योग में एक बहुत ही सामान्य प्रक्रिया है क्योंकि यह लंबे, धीमे इलाज चक्र के कारण मोल्डिंग पर सटीक नियंत्रण प्रदान करती है जो एक से कई घंटों तक होता है। [21] यह सटीक नियंत्रण एयरोस्पेस उद्योग में ताकत और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक सटीक लेमिनेट ज्यामितीय रूप बनाता है, लेकिन यह धीमा और श्रम-गहन भी है, जिसका अर्थ है कि लागत अक्सर इसे एयरोस्पेस उद्योग तक ही सीमित रखती है। [20]
प्रीप्रेग सामग्री की चादरें स्टील या एल्युमीनियम खराद के चारों ओर लपेटी जाती हैं। प्रीप्रेग सामग्री को नायलॉन या पॉलीप्रोपाइलीन सेलो टेप द्वारा संकुचित किया जाता है। भागों को आम तौर पर वैक्यूम बैगिंग और ओवन में लटकाकर बैच क्यूर किया जाता है। ठीक होने के बाद सेलो और मेन्ड्रेल को हटा दिया जाता है और एक खोखली कार्बन ट्यूब छोड़ दी जाती है। यह प्रक्रिया मजबूत और मजबूत खोखली कार्बन ट्यूब बनाती है।
वेट लेअप फॉर्मिंग फाइबर सुदृढीकरण और मैट्रिक्स को जोड़ती है क्योंकि उन्हें फॉर्मिंग टूल पर रखा जाता है। [2] मजबूत फाइबर परतों को एक खुले सांचे में रखा जाता है और फिर इसे कपड़े के ऊपर डालकर गीले राल से संतृप्त किया जाता है और इसे कपड़े में डाला जाता है। फिर सांचे को छोड़ दिया जाता है ताकि राल ठीक हो जाए, आमतौर पर कमरे के तापमान पर, हालांकि उचित इलाज सुनिश्चित करने के लिए कभी-कभी गर्मी का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी गीले लेप को संपीड़ित करने के लिए वैक्यूम बैग का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए ग्लास फाइबर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जिसके परिणाम व्यापक रूप से फाइबरग्लास के रूप में जाने जाते हैं, और इसका उपयोग स्की, डोंगी, कयाक और सर्फ बोर्ड जैसे सामान्य उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है। [20]
फ़ाइबरग्लास के निरंतर धागों को एक हाथ से पकड़ी जाने वाली बंदूक के माध्यम से धकेला जाता है जो दोनों धागों को काटता है और उन्हें पॉलिएस्टर जैसे उत्प्रेरित राल के साथ जोड़ता है। संसेचित कटे हुए कांच को किसी भी मोटाई और डिज़ाइन में, जिसे मानव ऑपरेटर उचित समझता है, मोल्ड की सतह पर शूट किया जाता है। यह प्रक्रिया किफायती लागत पर बड़े उत्पादन के लिए अच्छी है, लेकिन अन्य मोल्डिंग प्रक्रियाओं की तुलना में कम ताकत के साथ ज्यामितीय आकार बनाती है और इसमें खराब आयामी सहनशीलता होती है। डिज़ाइन टैंक एलएलसी इस प्रक्रिया का उपयोग करने वाले शीर्ष निर्माताओं में से एक है। [20]
मशीनें राल के गीले स्नान के माध्यम से फाइबर बंडलों को खींचती हैं और विशिष्ट अभिविन्यास में घूमने वाले स्टील खराद पर घाव करती हैं। भागों को कमरे के तापमान या ऊंचे तापमान पर ठीक किया जाता है। मैन्ड्रेल को अंतिम ज्यामितीय आकार छोड़कर निकाला जाता है, लेकिन कुछ मामलों में इसे छोड़ा जा सकता है। [20]
फाइबर बंडलों और स्लिट कपड़ों को राल के गीले स्नान के माध्यम से खींचा जाता है और खुरदुरे भाग के आकार में बनाया जाता है। संतृप्त सामग्री को गर्म बंद डाई क्योरिंग से बाहर निकाला जाता है जबकि डाई के माध्यम से लगातार खींचा जाता है। पल्ट्रूज़न के कुछ अंतिम उत्पाद संरचनात्मक आकार हैं, यानी आई बीम, कोण, चैनल और फ्लैट शीट। इन सामग्रियों का उपयोग सभी प्रकार की फाइबरग्लास संरचनाएं जैसे सीढ़ी, प्लेटफॉर्म, रेलिंग सिस्टम टैंक, पाइप और पंप सपोर्ट बनाने के लिए किया जा सकता है। [20]
इसे भी कहा जाता है राल आसव । कपड़ों को एक सांचे में रखा जाता है जिसमें गीला राल डाला जाता है। राल को आम तौर पर दबाव डाला जाता है और एक गुहा में डाला जाता है जो राल स्थानांतरण मोल्डिंग में वैक्यूम के अंतर्गत होता है। वैक्यूम-असिस्टेड रेज़िन ट्रांसफर मोल्डिंग में रेज़िन को पूरी तरह से वैक्यूम के तहत गुहा में खींच लिया जाता है। यह मोल्डिंग प्रक्रिया सटीक सहनशीलता और विस्तृत आकार देने की अनुमति देती है लेकिन कभी-कभी कपड़े को पूरी तरह से संतृप्त करने में विफल हो सकती है जिससे अंतिम आकार में कमजोर स्थान हो सकते हैं। [20]
एफआरपी विशिष्ट डिजाइन कार्यक्रमों के अनुरूप थर्मोप्लास्टिक्स के ग्लास फाइबर के संरेखण की अनुमति देता है। मजबूत करने वाले तंतुओं के उन्मुखीकरण को निर्दिष्ट करने से बहुलक की विरूपण के प्रति ताकत और प्रतिरोध बढ़ सकता है। जब पॉलिमर फाइबर लगाए गए बल के समानांतर होते हैं तो ग्लास प्रबलित पॉलिमर विकृत बलों के लिए सबसे मजबूत और सबसे प्रतिरोधी होते हैं, और जब फाइबर लंबवत होते हैं तो सबसे कमजोर होते हैं। इस प्रकार यह क्षमता उपयोग के संदर्भ के आधार पर एक साथ लाभ या सीमा दोनों है। लंबवत तंतुओं के कमजोर स्थानों का उपयोग प्राकृतिक टिका और कनेक्शन के लिए किया जा सकता है, लेकिन जब उत्पादन प्रक्रियाएं अपेक्षित बलों के समानांतर तंतुओं को ठीक से उन्मुख करने में विफल हो जाती हैं, तो इससे सामग्री विफलता भी हो सकती है। जब बल तंतुओं के उन्मुखीकरण के लंबवत लगाए जाते हैं तो बहुलक की ताकत और लोच अकेले मैट्रिक्स से कम होती है। यूपी और ईपी जैसे ग्लास प्रबलित पॉलिमर से बने कास्ट राल घटकों में, फाइबर का अभिविन्यास दो-आयामी और तीन-आयामी बुनाई में उन्मुख किया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि जब बल संभवतः एक अभिविन्यास के लंबवत होते हैं, तो वे दूसरे अभिविन्यास के समानांतर होते हैं; इससे पॉलिमर में कमजोर स्थानों की संभावना समाप्त हो जाती है।
एफआरपी सामग्रियों में संरचनात्मक विफलता तब हो सकती है जब:
तन्य बल फाइबर की तुलना में मैट्रिक्स को अधिक खींचते हैं, जिससे मैट्रिक्स और फाइबर के बीच इंटरफेस पर सामग्री कतरनी होती है।
तंतुओं के अंत के पास तन्य बल मैट्रिक्स की सहनशीलता से अधिक होते हैं, जो तंतुओं को मैट्रिक्स से अलग करते हैं।
तन्य बल तंतुओं की सहनशीलता से भी अधिक हो सकते हैं, जिससे तंतु स्वयं टूट जाते हैं, जिससे सामग्री खराब हो जाती है। [2]
थर्मोसेट पॉलिमर मैट्रिक्स सामग्री, या इंजीनियरिंग ग्रेड थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर मैट्रिक्स सामग्री को पहले एफआरपी के लिए उपयुक्त होने और खुद का सफल सुदृढीकरण सुनिश्चित करने के लिए कुछ आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। मैट्रिक्स को ठीक से संतृप्त करने में सक्षम होना चाहिए, और उपयुक्त इलाज अवधि के भीतर अधिकतम आसंजन के लिए फाइबर सुदृढीकरण के साथ रासायनिक रूप से बंधन करना चाहिए। मैट्रिक्स को तंतुओं को पूरी तरह से ढंकना चाहिए ताकि उन्हें कटौती और खरोंच से बचाया जा सके जिससे उनकी ताकत कम हो जाएगी, और तंतुओं पर बल स्थानांतरित हो जाएगा। फ़ाइबरों को भी एक-दूसरे से अलग रखा जाना चाहिए ताकि यदि विफलता होती है तो इसे यथासंभव स्थानीयकृत किया जा सके, और यदि विफलता होती है तो मैट्रिक्स को भी समान कारणों से फाइबर से अलग होना चाहिए। अंत में मैट्रिक्स एक प्लास्टिक का होना चाहिए जो सुदृढीकरण और मोल्डिंग प्रक्रियाओं के दौरान और बाद में रासायनिक और शारीरिक रूप से स्थिर रहता है। सुदृढीकरण सामग्री के रूप में उपयुक्त होने के लिए, फाइबर एडिटिव्स को मैट्रिक्स की तन्य शक्ति और लोच के मापांक को बढ़ाना होगा और निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना होगा; फ़ाइबर को महत्वपूर्ण फ़ाइबर सामग्री से अधिक होना चाहिए; तंतुओं की ताकत और कठोरता अकेले मैट्रिक्स की ताकत और कठोरता से अधिक होनी चाहिए; और फाइबर और मैट्रिक्स के बीच इष्टतम संबंध होना चाहिए
'फाइबरग्लास प्रबलित प्लास्टिक' या एफआरपी (आमतौर पर फाइबरग्लास के रूप में संदर्भित) कपड़ा ग्रेड ग्लास फाइबर का उपयोग करते हैं। ये कपड़ा फाइबर अन्य प्रकार के ग्लास फाइबर से भिन्न होते हैं जिनका उपयोग इन्सुलेशन अनुप्रयोगों के लिए जानबूझकर हवा को फंसाने के लिए किया जाता है (ग्लास ऊन देखें)। कपड़ा ग्लास फाइबर के विभिन्न संयोजनों के रूप में शुरू होते हैं । 2, Al 2O 3, B 2O , CaO, या MgO 3पाउडर के रूप में SiO इन मिश्रणों को सीधे पिघलने के माध्यम से लगभग 1300 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म किया जाता है, जिसके बाद 9 से 17 µm तक के व्यास वाले ग्लास फाइबर के फिलामेंट्स को बाहर निकालने के लिए डाई का उपयोग किया जाता है। फिर इन फिलामेंट्स को बड़े धागों में लपेटा जाता है और परिवहन और आगे की प्रक्रिया के लिए बॉबिन पर घुमाया जाता है। ग्लास फ़ाइबर प्लास्टिक को सुदृढ़ करने का अब तक का सबसे लोकप्रिय साधन है और इस प्रकार उत्पादन प्रक्रियाओं का भरपूर उपयोग करता है, जिनमें से कुछ अपने साझा रेशेदार गुणों के कारण एरामिड और कार्बन फ़ाइबर पर भी लागू होते हैं।
रोविंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें फिलामेंट्स को बड़े व्यास वाले धागों में पिरोया जाता है। इन धागों का उपयोग आमतौर पर बुने हुए मजबूत कांच के कपड़े और मैट और स्प्रे अनुप्रयोगों में किया जाता है।
फ़ाइबर कपड़े वेब-फ़ॉर्म कपड़े को मजबूत करने वाली सामग्री हैं जिसमें ताना और बाना दोनों दिशाएँ होती हैं। फाइबर मैट ग्लास फाइबर के वेब-फॉर्म गैर-बुने हुए मैट हैं। मैट कटे हुए रेशों के साथ कटे हुए आयामों में या निरंतर फाइबर का उपयोग करके निरंतर मैट में निर्मित किए जाते हैं। कटे हुए फाइबर ग्लास का उपयोग उन प्रक्रियाओं में किया जाता है जहां कांच के धागों की लंबाई 3 से 26 मिमी के बीच काटी जाती है, इसके बाद धागों का उपयोग प्लास्टिक में किया जाता है जो आमतौर पर मोल्डिंग प्रक्रियाओं के लिए होता है। ग्लास फाइबर शॉर्ट स्ट्रैंड ग्लास फाइबर के छोटे 0.2-0.3 मिमी स्ट्रैंड होते हैं जिनका उपयोग आमतौर पर इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए थर्मोप्लास्टिक्स को मजबूत करने के लिए किया जाता है।
कार्बन फाइबर तब बनते हैं जब पॉलीएक्रिलोनिट्राइल फाइबर (पैन), पिच रेजिन, या रेयॉन को उच्च तापमान पर (ऑक्सीकरण और थर्मल पायरोलिसिस के माध्यम से) कार्बोनाइज्ड किया जाता है। ग्राफ़िटाइज़िंग या स्ट्रेचिंग की आगे की प्रक्रियाओं के माध्यम से तंतुओं की ताकत या लोच को क्रमशः बढ़ाया जा सकता है। कार्बन फाइबर का निर्माण ग्लास फाइबर के समान व्यास में किया जाता है, जिसका व्यास 4 से 17 µm तक होता है। ये रेशे परिवहन और आगे की उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए बड़े धागों में बदल जाते हैं। [2] आगे की उत्पादन प्रक्रियाओं में कांच के लिए वर्णित कपड़ों के अनुरूप कार्बन फैब्रिक, कपड़े और मैट की बुनाई या ब्रेडिंग शामिल है, जिसका उपयोग वास्तविक सुदृढीकरण में किया जा सकता है। [1]
अरामिड फाइबर को आमतौर पर केवलर, नोमेक्स और टेक्नोरा के नाम से जाना जाता है। अरामिड आम तौर पर एक अमाइन समूह और एक कार्बोक्जिलिक एसिड हैलाइड समूह (एरामिड) के बीच प्रतिक्रिया से तैयार होते हैं; [1] आमतौर पर ऐसा तब होता है जब एक सुगंधित पॉलियामाइड को सल्फ्यूरिक एसिड की तरल सांद्रता से क्रिस्टलीकृत फाइबर में घुमाया जाता है। [2] फिर बड़ी रस्सियों या बुने हुए कपड़ों (अरामिड) में बुनाई के लिए रेशों को बड़े धागों में पिरोया जाता है। [1] अरामिड फाइबर को ताकत और कठोरता के लिए अलग-अलग गुणों के आधार पर अलग-अलग ग्रेड के साथ निर्मित किया जाता है, ताकि सामग्री को कुछ हद तक विशिष्ट डिजाइन आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया जा सके, जैसे कि निर्माण के दौरान कठिन सामग्री को काटना। [2]
| सुदृढीकरण सामग्री [2] | सबसे आम मैट्रिक्स सामग्री | गुणों में सुधार हुआ |
|---|---|---|
| कांच के रेशे | यूपी, ईपी, पीए, पीसी, पीओएम, पीपी, पीबीटी, वीई | शक्ति, लोच, गर्मी प्रतिरोध |
| लकड़ी के रेशे | पीई, पीपी, एबीएस, एचडीपीई, पीएलए | लचीली ताकत, तन्यता मापांक, तन्यता ताकत |
| कार्बन और अरिमिड फाइबर | ईपी, यूपी, वीई, पीए | लोच, तन्य शक्ति, संपीड़न शक्ति, विद्युत शक्ति। |
| अकार्बनिक कण | सेमीक्रिस्टलाइन थर्मोप्लास्टिक्स, यूपी | आइसोट्रोपिक संकोचन, घर्षण, संपीड़न शक्ति |
फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक किसी भी डिज़ाइन कार्यक्रम के लिए सबसे उपयुक्त हैं जो वजन बचत, सटीक इंजीनियरिंग, सीमित सहनशीलता और उत्पादन और संचालन दोनों में भागों के सरलीकरण की मांग करता है। एक ढाला हुआ पॉलिमर आर्टिफैक्ट कास्ट एल्यूमीनियम या स्टील आर्टिफैक्ट की तुलना में सस्ता, तेज़ और निर्माण में आसान होता है, और समान और कभी-कभी बेहतर सहनशीलता और सामग्री ताकत बनाए रखता है।
एयरबस A310 का पतवार
शीट एल्युमीनियम से बने पारंपरिक पतवार की तुलना में निम्नलिखित लाभ हैं:
वजन में 25% की कमी
भागों और रूपों को सरल रूप से ढाले गए भागों में संयोजित करके घटकों में 95% की कमी।
उत्पादन और परिचालन लागत में समग्र कमी, भागों की अर्थव्यवस्था के परिणामस्वरूप उत्पादन लागत कम होती है और वजन में बचत से ईंधन की बचत होती है जिससे हवाई जहाज उड़ाने की परिचालन लागत कम हो जाती है।
इंजन इनटेक मैनिफोल्ड्स ग्लास-फाइबर-प्रबलित पीए 66 से बने होते हैं।
ओवर कास्ट एल्युमीनियम मैनिफोल्ड्स के फायदे इस प्रकार हैं:
वजन में 60% तक की कमी
सतह की गुणवत्ता और वायुगतिकी में सुधार
भागों और रूपों को सरल रूप से ढाले गए आकार में संयोजित करके घटकों में कमी करना।
ग्लास-फाइबर-प्रबलित पीए 66 (डीडब्ल्यूपी 12-13) से बने ऑटोमोटिव गैस और क्लच पैडल
मुद्रांकित एल्युमीनियम की तुलना में लाभ हैं:
पैडल को पैडल और मैकेनिकल लिंकेज दोनों को मिलाकर एकल इकाइयों के रूप में ढाला जा सकता है, जिससे डिजाइन का उत्पादन और संचालन सरल हो जाता है।
फाइबर को विशिष्ट तनावों के खिलाफ मजबूती प्रदान करने, स्थायित्व और सुरक्षा बढ़ाने के लिए उन्मुख किया जा सकता है।
ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलियामाइड से बने थर्मल इन्सुलेशन प्लास्टिक का उपयोग करके एल्यूमिनियम खिड़कियां, दरवाजे और मुखौटे थर्मल इन्सुलेशन प्राप्त करते हैं। 1977 में एनसिंगर जीएमबीएच ने विंडो सिस्टम के लिए पहली इन्सुलेशन प्रोफ़ाइल तैयार की।
एफआरपी को इमारतों और पुलों के बीम, कॉलम और स्लैब को मजबूत करने के लिए लागू किया जा सकता है। लोडिंग स्थितियों के कारण गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त होने के बाद भी संरचनात्मक सदस्यों की ताकत बढ़ाना संभव है। क्षतिग्रस्त प्रबलित कंक्रीट सदस्यों के मामले में, सबसे पहले ढीले मलबे को हटाकर और मोर्टार या एपॉक्सी राल के साथ गुहाओं और दरारों को भरकर सदस्य की मरम्मत की आवश्यकता होगी। एक बार सदस्य की मरम्मत हो जाने के बाद, फाइबर शीट को एपॉक्सी राल के साथ गीला करके, हाथ से लगाकर और फिर उन्हें सदस्य की साफ और तैयार सतहों पर लगाकर मजबूती प्रदान की जा सकती है।
वांछित ताकत बढ़ाने से संबंधित, बीम को मजबूत करने के लिए आम तौर पर दो तकनीकों को अपनाया जाता है: फ्लेक्सुरल मजबूती या कतरनी मजबूती। कई मामलों में दोनों शक्ति संवर्द्धन प्रदान करना आवश्यक हो सकता है। बीम की लचीली मजबूती के लिए, एफआरपी शीट या प्लेट्स को सदस्य के तनाव चेहरे पर लगाया जाता है (शीर्ष लोडिंग या गुरुत्वाकर्षण लोडिंग के साथ एक साधारण समर्थित सदस्य के लिए निचला चेहरा)। प्रमुख तन्य फाइबर इसके आंतरिक फ्लेक्सुरल स्टील सुदृढीकरण के समान, बीम अनुदैर्ध्य अक्ष में उन्मुख होते हैं। इससे बीम की ताकत और उसकी कठोरता (इकाई विक्षेपण के लिए आवश्यक भार) बढ़ जाती है, हालांकि विक्षेपण क्षमता और लचीलापन कम हो जाता है।
बीम के कतरनी को मजबूत करने के लिए, एफआरपी को बीम के अनुदैर्ध्य अक्ष के अनुप्रस्थ उन्मुख फाइबर के साथ एक सदस्य के वेब (किनारों) पर लागू किया जाता है। कतरनी बलों का प्रतिरोध आंतरिक स्टील रकाब के समान तरीके से प्राप्त किया जाता है, लागू लोडिंग के तहत बनने वाली कतरनी दरारों को पाटकर। एफआरपी को कई कॉन्फ़िगरेशन में लागू किया जा सकता है, जो सदस्य के उजागर चेहरों और वांछित मजबूती की डिग्री पर निर्भर करता है, इसमें शामिल हैं: साइड बॉन्डिंग, यू-रैप्स (यू-जैकेट), और बंद रैप्स (पूर्ण रैप्स)। साइड बॉन्डिंग में केवल बीम के किनारों पर एफआरपी लगाना शामिल है। यह एफआरपी मुक्त किनारों पर कंक्रीट की सतह से डी-बॉन्डिंग के कारण होने वाली विफलताओं के कारण न्यूनतम मात्रा में कतरनी मजबूती प्रदान करता है। यू-रैप के लिए, एफआरपी को बीम के किनारों और निचले (तनाव) चेहरे के चारों ओर 'यू' आकार में लगातार लगाया जाता है। यदि बीम के सभी चेहरे सुलभ हैं, तो बंद आवरणों का उपयोग वांछनीय है क्योंकि वे सबसे अधिक ताकत वृद्धि प्रदान करते हैं। बंद रैपिंग में सदस्य की पूरी परिधि के चारों ओर एफआरपी लागू करना शामिल है, जैसे कि कोई मुक्त अंत नहीं है और विशिष्ट विफलता मोड फाइबर का टूटना है। सभी रैप कॉन्फ़िगरेशन के लिए, एफआरपी को सदस्य की लंबाई के साथ एक सतत शीट के रूप में या अलग स्ट्रिप्स के रूप में लागू किया जा सकता है, जिसमें पूर्वनिर्धारित न्यूनतम चौड़ाई और रिक्ति होती है।
स्लैब को उनके निचले (तनाव) चेहरे पर एफआरपी स्ट्रिप्स लगाकर मजबूत किया जा सकता है। इसके परिणामस्वरूप बेहतर फ्लेक्सुरल प्रदर्शन होगा, क्योंकि स्लैब के तन्य प्रतिरोध को एफआरपी की तन्य शक्ति द्वारा पूरक किया जाता है। बीम और स्लैब के मामले में, एफआरपी सुदृढ़ीकरण की प्रभावशीलता बॉन्डिंग के लिए चुने गए राल के प्रदर्शन पर निर्भर करती है। यह विशेष रूप से साइड बॉन्डिंग या यू-रैप का उपयोग करके कतरनी को मजबूत करने के लिए एक मुद्दा है। कॉलम आमतौर पर उनकी परिधि के चारों ओर एफआरपी के साथ लपेटे जाते हैं, जैसे कि बंद या पूर्ण रैपिंग के साथ। इसके परिणामस्वरूप न केवल उच्च कतरनी प्रतिरोध होता है, बल्कि स्तंभ डिजाइन के लिए यह अधिक महत्वपूर्ण है, इसके परिणामस्वरूप अक्षीय लोडिंग के तहत संपीड़न शक्ति में वृद्धि होती है। एफआरपी रैप स्तंभ के पार्श्व विस्तार को रोककर काम करता है, जो उसी तरह से कारावास को बढ़ा सकता है जैसे स्तंभ कोर के लिए सर्पिल सुदृढीकरण करता है।
जून 2013 में, KONE एलिवेटर कंपनी ने एलिवेटर में स्टील केबल के प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग के लिए अल्ट्रारोप की घोषणा की। यह कार्बन फाइबर को उच्च-घर्षण पॉलिमर में सील कर देता है। स्टील केबल के विपरीत, अल्ट्रारोप को उन इमारतों के लिए डिज़ाइन किया गया था जिन्हें 1,000 मीटर तक की लिफ्ट की आवश्यकता होती है। स्टील एलिवेटर 500 मीटर की ऊंचाई पर हैं। कंपनी का अनुमान है कि 500 मीटर ऊंची इमारत में, एक एलिवेटर स्टील-केबल वाले संस्करण की तुलना में 15 प्रतिशत कम विद्युत ऊर्जा का उपयोग करेगा। जून 2013 तक, उत्पाद ने सभी यूरोपीय संघ और अमेरिकी प्रमाणन परीक्षण पास कर लिए थे। [22]
एफआरपी का उपयोग उन डिज़ाइनों में किया जाता है जिनके लिए ताकत या लोच के मापांक की आवश्यकता होती है, गैर-प्रबलित प्लास्टिक और अन्य सामग्री विकल्प या तो यांत्रिक या आर्थिक रूप से उपयुक्त नहीं होते हैं। इसका मतलब यह है कि एफआरपी का उपयोग करने के लिए प्राथमिक डिजाइन विचार यह सुनिश्चित करना है कि सामग्री का उपयोग आर्थिक रूप से और इस तरीके से किया जाता है जो विशेष रूप से इसके संरचनात्मक संवर्द्धन का लाभ उठाता है। हालाँकि यह हमेशा मामला नहीं होता है, तंतुओं का उन्मुखीकरण भी तंतुओं के लंबवत एक भौतिक कमजोरी पैदा करता है। इस प्रकार फाइबर सुदृढीकरण का उपयोग और उनका अभिविन्यास अंतिम रूप की ताकत, कठोरता और लोच को प्रभावित करता है और इसलिए अंतिम उत्पाद का संचालन भी प्रभावित होता है। उत्पादन के दौरान फाइबर की दिशा को यूनिडायरेक्शनल, 2-आयामी या 3-आयामी रूप से उन्मुख करने से अंतिम उत्पाद की ताकत, लचीलापन और लोच की डिग्री प्रभावित होती है। बलों की दिशा में उन्मुख फाइबर इन बलों से विरूपण के प्रति अधिक प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं और इसके विपरीत, इस प्रकार उत्पाद के जिन क्षेत्रों को बलों का सामना करना पड़ता है उन्हें उसी दिशा में फाइबर के साथ मजबूत किया जाएगा, और जिन क्षेत्रों में लचीलेपन की आवश्यकता होती है, जैसे कि प्राकृतिक टिका, बलों के लिए लंबवत दिशा में फाइबर का उपयोग किया जाएगा। अधिक आयामों का उपयोग करने से इस या तो परिदृश्य से बचा जाता है और ऐसी वस्तुएं बनाई जाती हैं जो फाइबर के यूनिडायरेक्शनल अभिविन्यास के कारण किसी भी विशिष्ट कमजोर बिंदु से बचने की कोशिश करती हैं। अंतिम उत्पाद के ज्यामितीय आकार और डिज़ाइन के माध्यम से ताकत, लचीलेपन और लोच के गुणों को भी बढ़ाया या घटाया जा सकता है। इनमें उचित दीवार की मोटाई सुनिश्चित करना और बहुक्रियाशील ज्यामितीय आकार बनाना शामिल है, जिन्हें एकल टुकड़ों के रूप में ढाला जा सकता है, ऐसे आकार बनाना जिनमें जोड़ों, कनेक्शन और हार्डवेयर को कम करके अधिक सामग्री और संरचनात्मक अखंडता हो। [2]
प्लास्टिक के उपसमूह के रूप में एफआर प्लास्टिक प्लास्टिक अपशिष्ट निपटान और पुनर्चक्रण में कई मुद्दों और चिंताओं के लिए उत्तरदायी है। प्लास्टिक पुनर्चक्रण में एक विशेष चुनौती पेश करता है क्योंकि वे पॉलिमर और मोनोमर्स से प्राप्त होते हैं जिन्हें अक्सर अलग नहीं किया जा सकता है और उन्हें उनकी मूल अवस्था में वापस नहीं किया जा सकता है, इस कारण से सभी प्लास्टिक को पुन: उपयोग के लिए पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जा सकता है, वास्तव में कुछ अनुमानों का दावा है कि केवल 20% से 30% प्लास्टिक को ही पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। फ़ाइबर-प्रबलित प्लास्टिक और उनके मैट्रिक्स इन निपटान और पर्यावरणीय चिंताओं को साझा करते हैं। इन चिंताओं के अलावा, तथ्य यह है कि फाइबर को स्वयं मैट्रिक्स से निकालना और पुन: उपयोग के लिए संरक्षित करना मुश्किल है, इसका मतलब है कि एफआरपी इन चुनौतियों को बढ़ाता है। एफआरपी को मूल सामग्रियों में, यानी फाइबर और मैट्रिक्स में, और मैट्रिक्स को अलग-अलग उपयोग योग्य प्लास्टिक, पॉलिमर और मोनोमर्स में अलग करना स्वाभाविक रूप से कठिन है। आज पर्यावरण की दृष्टि से सूचित डिज़ाइन के लिए ये सभी चिंताएँ हैं। अन्य सामग्रियों की तुलना में प्लास्टिक अक्सर ऊर्जा बचत और आर्थिक बचत प्रदान करता है। इसके अलावा, बायोप्लास्टिक्स और यूवी-डिग्रेडेबल प्लास्टिक जैसे नए पर्यावरण के अनुकूल मैट्रिस के आगमन के साथ, एफआरपी पर्यावरणीय संवेदनशीलता हासिल करेगा। [1]
लंबे फाइबर-प्रबलित थर्मोप्लास्टिक
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ऊपर जायें ^ नई सामग्रियों के त्वरित उपयोग, नई सामग्रियों के त्वरित उपयोग पर राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद (यूएस) समिति, वाशिंगटन, नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज - नेशनल एकेडमी ऑफ इंजीनियरिंग, स्प्रिंगफील्ड, वीए, 1971, पृष्ठ 56-57, डब्ल्यूपी कॉनर्डी द्वारा
ऊपर जायें ^ बीटी-15 हवाई जहाज के लिए मोल्डेड ग्लास फाइबर सैंडविच फ्यूजलेज, सेना वायु सेना तकनीकी रिपोर्ट 5159, 8 नवंबर 1944
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ऊपर जायें ^ डोगन, फातिह; हाडाविनिया, होमयून; डोनचेव, टोडर; भोंगे, प्रसन्नकुमार एस. (5 अगस्त 2012)। 'संसंजक क्षेत्र इंटरफ़ेस तत्वों और टाईब्रेक संपर्क द्वारा प्रभावित समग्र संरचनाओं का परिशोधन'। सेंट्रल यूरोपियन जर्नल ऑफ़ इंजीनियरिंग . 2(4): 612-626। doi:10.2478/s13531-012-0018-0।
ऊपर जायें^ 'अल्ट्रारोप ने ऊंची इमारतों को वन-स्टॉप ज़ूम करने की घोषणा की है।' Phys.org. 2013-06-13 को पुनःप्राप्त.
>>>>>नोट: लेख https://en.wikipedia.org/wiki/Fibre-reinforced_plastic<<<< से लिया गया है