Filament winding
ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ એ ફેબ્રિકેશન તકનીક છે જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ખુલ્લા (સિલિન્ડર) અથવા બંધ અંત માળખા (દબાણ જહાજો અથવા ટાંકીઓ) ના ઉત્પાદન માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ફરતા મેન્ડરેલ પર તણાવ હેઠળ વળાંકવાળા તંતુઓનો સમાવેશ થાય છે. મેન્ડરેલ સ્પિન્ડલ (એક્સિસ 1 અથવા X: સ્પિન્ડલ) ની આસપાસ ફરે છે જ્યારે વાહન પરની ડિલિવરી આંખ (એક્સિસ 2 અથવા Y: હોરિઝોન્ટલ) ફરતી મેન્ડરેલની અક્ષ સાથે આડી રીતે પસાર થાય છે, ઇચ્છિત પેટર્ન અથવા ખૂણામાં તંતુઓ મૂકે છે. સૌથી સામાન્ય તંતુઓ કાચ અથવા કાર્બન છે અને સ્નાનમાંથી પસાર થઈને રેઝિન સાથે ગર્ભિત થાય છે કારણ કે તેઓ મેન્ડરેલ પર ઘા થાય છે. એકવાર મેન્ડરેલ સંપૂર્ણપણે ઇચ્છિત જાડાઈ સુધી આવરી લેવામાં આવે, પછી રેઝિન મટાડવામાં આવે છે. રેઝિન સિસ્ટમ અને તેના ઉપચારની લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખીને, ઘણીવાર મેન્ડરેલને ઓટોક્લેવ કરવામાં આવે છે અથવા પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે અથવા જ્યાં સુધી ભાગ સાજો ન થાય ત્યાં સુધી તેજસ્વી હીટર હેઠળ ફેરવવામાં આવે છે. એકવાર રેઝિન સાજો થઈ જાય પછી, ખોખલા અંતિમ ઉત્પાદનને છોડીને, મેન્ડરેલને દૂર કરવામાં આવે છે અથવા કાઢવામાં આવે છે. ગેસ બોટલ જેવા કેટલાક ઉત્પાદનો માટે, 'મેન્ડરેલ' એ તૈયાર ઉત્પાદનનો કાયમી ભાગ છે જે ગેસના લિકેજને રોકવા માટે અથવા સંગ્રહિત કરવા માટેના પ્રવાહીથી સંયોજનને બચાવવા માટે અવરોધ તરીકે લાઇનર બનાવે છે. ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ ઓટોમેશન માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે, અને ત્યાં ઘણી એપ્લિકેશનો છે, જેમ કે પાઇપ અને નાના પ્રેશર વેસલ કે જે કોઈપણ માનવ હસ્તક્ષેપ વિના ઘા અને સાજો થાય છે. વાઇન્ડિંગ માટે નિયંત્રિત ચલ ફાઇબરનો પ્રકાર, રેઝિન સામગ્રી, પવન કોણ, ટો અથવા બેન્ડવિડ્થ અને ફાઇબર બંડલની જાડાઈ છે. ફાઇબરને જે ખૂણા પર ઘા કરવામાં આવે છે તે અંતિમ ઉત્પાદનના ગુણધર્મો પર અસર કરે છે. ઊંચો ખૂણો "હૂપ" પરિઘીય શક્તિ પ્રદાન કરશે, જ્યારે નીચલા ખૂણોની પેટર્ન (ધ્રુવીય અથવા હેલિકલ) વધુ સમાંતર/અક્ષીય તાણ શક્તિ પ્રદાન કરશે. હાલમાં આ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પાદિત કરવામાં આવતા ઉત્પાદનોમાં પાઇપ, ગોલ્ફ ક્લબ શાફ્ટ, રિવર્સ ઓસ્મોસિસ મેમ્બ્રેન હાઉસિંગ, ઓર્સ, સાયકલ ફોર્ક, સાયકલ રિમ્સ, પાવર અને ટ્રાન્સમિશન પોલ, પ્રેશર વેસેલ્સ, મિસાઇલ કેસિંગ, એરક્રાફ્ટ ફ્યુઝલેજ, લેમ્પ પોસ્ટ અને યાટ સ્પાર્સનો સમાવેશ થાય છે. ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ મશીનો સૌથી સરળ વાઇન્ડિંગ મશીનોમાં ગતિની બે અક્ષો હોય છે, મેન્ડરેલ પરિભ્રમણ અને વાહનની મુસાફરી (સામાન્ય રીતે આડી). બે અક્ષ મશીનો માત્ર પાઈપોના ઉત્પાદન માટે શ્રેષ્ઠ અનુકૂળ છે. એલ. પી. જી. અથવા સી. એન. જી. કન્ટેનર (ઉદાહરણ તરીકે) જેવા દબાણયુક્ત જહાજો માટે ફોર એક્સિસ વાઇન્ડિંગ મશીન હોવું સામાન્ય બાબત છે. ચાર અક્ષ મશીનમાં વધુમાં વાહનની મુસાફરી માટે લંબ રેડિયલ (ક્રોસ-ફીડ) અક્ષ હોય છે અને ક્રોસ-ફીડ અક્ષ પર ફરતું ફાઇબર પેઆઉટ હેડ માઉન્ટ થયેલ હોય છે. પેઆઉટ હેડ રોટેશનનો ઉપયોગ ફાઇબર બેન્ડના વળાંકને રોકવા માટે થઈ શકે છે અને આમ વાઇન્ડિંગ દરમિયાન પહોળાઈમાં ફેરફાર થાય છે. ચારથી વધુ અક્ષો ધરાવતા મશીનોનો ઉપયોગ અદ્યતન કાર્યક્રમો માટે થઈ શકે છે, છ-અક્ષ વળાંકવાળા મશીનમાં સામાન્ય રીતે 3 રેખીય અને 3 પરિભ્રમણ અક્ષો હોય છે. ગતિના 2 થી વધુ અક્ષો ધરાવતા મશીનોમાં કમ્પ્યુટર/સી. એન. સી. નિયંત્રણ હોય છે, જો કે આજકાલ નવા 2-અક્ષ મશીનોમાં મોટે ભાગે આંકડાકીય નિયંત્રણ હોય છે. કમ્પ્યુટર નિયંત્રિત ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ મશીનોને વાઇન્ડિંગ પેટર્ન અને મશીન પાથ બનાવવા માટે સોફ્ટવેરના ઉપયોગની જરૂર પડે છે, આવા સોફ્ટવેર સામાન્ય રીતે ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ મશીન ઉત્પાદકો દ્વારા અથવા કેડફિલ અથવા કેડવિન્ડ જેવા સ્વતંત્ર ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ કરીને પ્રદાન કરી શકાય છે, સીએનસી મશીનો માટેની પ્રોગ્રામિંગ તકનીકોની સમીક્ષા અહીં મળી શકે છે. આવી વાઇન્ડિંગ પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ સમગ્ર વેબ પર મળી શકે છે. પ્રક્રિયા ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગની પ્રક્રિયા; ફાઇબર સ્ટ્રાન્ડ/રોવિંગની સતત લંબાઈનો ઉપયોગ કરે છે (જેને ડાયરેક્ટ સિંગલ એન્ડ રોવિંગ કહેવામાં આવે છે), અથવા ટેપ સંયુક્ત મેટ્રિક્સ (70-80%) માં કાચની ઊંચી ટકાવારીને કારણે ઉચ્ચ શક્તિ-થી-વજનના ગુણોત્તર સાથે સામગ્રીના શેલમાં પરિણમે છે. સતત વળાંક પ્રક્રિયા સતત વળાંક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ અનંત પટ્ટામાંથી (સામાન્ય રીતે ડ્રોસ્ટહોલ્મ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે) બનેલા મેન્ડરેલ પર સતત નીચા દબાણ, નાનાથી ખૂબ મોટા વ્યાસની પાઈપો બનાવવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત પાઇપનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે મીડિયા (પાણી, ગટર, કચરો-પાણી) ટ્રાન્સમિશન/વિતરણ નેટવર્ક માટે થાય છે. સતત ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ મશીનો સામાન્ય રીતે 2 એક્સિસ મશીનો હોય છે જે સતત હૂપ પેટર્નમાં ફાઇબર, ફાઇબરગ્લાસ કાપડ, પડદો નાખવામાં સક્ષમ હોય છે. આ મશીનો સામાન્ય રીતે બહુવિધ હેલિકોપ્ટર મોટર્સ (ભાગ પર બહુ-દિશાત્મક ફાઇબર પ્લેસમેન્ટ પ્રદાન કરવા માટે) અને સેન્ડ હોપર્સ (ભાગ પર રેતી મૂકવા અને માળખાકીય રીતે મજબૂત કોર પ્રદાન કરવા માટે) સાથે સજ્જ હોય છે. મલ્ટી એક્સિસ મશીનનો ઉપયોગ ફાઇબરગ્લાસ બેન્ડ માટે લેના ખૂણાને કસ્ટમાઇઝ કરવા માટે થાય છે. અન્ય ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ ઇક્વિપમેન્ટ ફાઇબરગ્લાસ ઇમ્પ્રેગ્નેશન ફાઇબરગ્લાસ ડાયરેક્ટ રોવિંગ્સને રેઝિન બાથમાં ડૂબાડવામાં આવે છે જ્યાં તેઓ રેઝિન સિસ્ટમ સાથે કોટેડ હોય છે. ફાઇબરગ્લાસ રોવિંગમાં દરેક સ્ટ્રાન્ડને સાઇઝિંગ રસાયણશાસ્ત્ર સાથે કોટેડ કરવામાં આવે છે જે ફાઇબરગ્લાસ સ્ટ્રાન્ડ અને રેઝિન વચ્ચે ગૌણ બંધન પૂરું પાડે છે. કદ એકવચન રેઝિન પ્રણાલી સુસંગત (જેમ કે પોલિએસ્ટર સુસંગત અથવા ઇપોક્રીસ સુસંગત) અથવા બહુ-પ્રણાલી સુસંગત (પોલિએસ્ટર + ઇપોક્રીસ + પોલીયુરેથીન સુસંગત) હોઈ શકે છે. રેઝિન અને ફાઇબર વચ્ચેના બંધનને સુનિશ્ચિત કરવા માટે કદની સુસંગતતા મહત્વપૂર્ણ છે, સિવાય કે પોલીયુરેથીન રેઝિન પ્રણાલીઓના કિસ્સામાં જ્યાં રેઝિન સીધા કાચ સાથે તેમજ કદ સાથે સમાન રીતે જોડાય છે. પરંપરાગત રેઝિન ગર્ભાધાન પ્રણાલીઓ "ડબલ્યુ ડીપ બાથ" અથવા "ડોક્ટરિંગ રોલ" ડિઝાઇન છે, જો કે તાજેતરમાં કચરો ઘટાડવા, રેઝિન ગર્ભાધાનની અસરકારકતા વધારવા અને સંયુક્ત મેટ્રિક્સ ગુણધર્મોમાં સુધારો કરવા માટે ગર્ભાધાન સ્નાનમાં મોટી પ્રગતિ થઈ છે. આનું પરિણામ પરંપરાગત સ્નાનની સરખામણીમાં વધુ બહેતર ગર્ભાધાન અને કાચ ગુણોત્તરમાં રેઝિન નિયંત્રણમાં આવે છે. ગર્ભિત ટુવાલ પછી ભાગનો આકાર બનાવવા માટે નિયંત્રિત પેટર્નમાં મેન્ડરેલ (મોલ્ડ કોર) ની આસપાસ શાબ્દિક રીતે વીંટાળવામાં આવે છે. વીંટળાયા પછી, રેઝિનને સામાન્ય રીતે ગરમીનો ઉપયોગ કરીને સાજા કરવામાં આવે છે. મોલ્ડ કોર દૂર કરી શકાય છે અથવા ભાગ (રોસાટો, ડી. વી.) ના અભિન્ન ઘટક તરીકે છોડી શકાય છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ખોખલા, સામાન્ય રીતે ગોળાકાર અથવા અંડાકાર વિભાગવાળા ઘટકો, જેમ કે પાઈપો અને ટાંકીઓ માટે થાય છે. પ્રેશર વેસેલ્સ, પાઈપો અને ડ્રાઇવ શાફ્ટ બધા ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યા છે. તેને અન્ય ફાઇબર એપ્લિકેશન પદ્ધતિઓ જેમ કે હેન્ડ લેઆઉટ, પુલટ્રુઝન અને બ્રેડિંગ સાથે જોડવામાં આવી છે. કોમ્પેક્શન ફાઇબર ટેન્શન દ્વારા થાય છે અને રેઝિનની માત્રા મુખ્યત્વે મીટર કરવામાં આવે છે. રેસાઓને વીંટળાતા પહેલા (ભીના વીંટળાતા), પૂર્વ-ગર્ભિત (સૂકા વીંટળાતા) અથવા ગર્ભાધાન પછી રેઝિન સાથે ગર્ભિત કરી શકાય છે. વેટ વાઇન્ડિંગમાં લાંબા સંગ્રહ જીવન અને ઓછી સ્નિગ્ધતા સાથે સૌથી ઓછી કિંમતની સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા છે. પૂર્વ-સંવર્ધિત પ્રણાલીઓ વધુ સુસંગત રેઝિન સામગ્રીવાળા ભાગો ઉત્પન્ન કરે છે અને ઘણીવાર ઝડપથી ઘા કરી શકાય છે. ફાઇબરગ્લાસ ટેન્શનર્સ સંયુક્ત માળખાના નિર્માણમાં ફાઇબર ટેન્શન એક મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે. જો સ્ટ્રાન્ડ પર તણાવ ખૂબ ઓછો હોય, તો સંયુક્ત લેમિનેટ માળખામાં ઓછી યાંત્રિક શક્તિ અને કામગીરી હશે. જો તણાવ ખૂબ વધારે હોય, તો સ્ટ્રેન્ડ્સમાં ફ્રેઇંગ અથવા ફઝ બિલ્ડઅપ્સનો અનુભવ થઈ શકે છે. અતિશય તણાવને કારણે, લેમિનેટમાં રેઝિન અને કાચનું પ્રમાણ પણ સ્વીકાર્ય મર્યાદાથી આગળ વધી શકે છે, જેના પરિણામે લેમિનેટ્સ બને છે જે મીડિયા અને પ્રવાહીનું પરિવહન કરતી એપ્લિકેશનોમાં અયોગ્ય છે. ફાઇબરગ્લાસ ટેન્શનર્સ ફાઇબરગ્લાસ સ્ટ્રાન્ડ્સના ગર્ભાધાન પહેલાં અથવા પછી તેના સ્થાનના આધારે શુષ્ક અથવા ભીનું તણાવ આપી શકે છે. સામગ્રી ગ્લાસ ફાઇબર એ તંતુ છે જેનો ઉપયોગ ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ માટે સૌથી વધુ થાય છે, કાર્બન અને અરામિડ રેસાનો પણ ઉપયોગ થાય છે. મોટાભાગની ઉચ્ચ શક્તિ ધરાવતી નિર્ણાયક એરોસ્પેસ રચનાઓ ઇપોક્રીસ અથવા પોલીયુરેથીન રેઝિન સાથે ઉત્પન્ન થાય છે, જેમાં ઇપોક્રીસ, પોલીયુરેથીન અથવા સસ્તા પોલિએસ્ટર રેઝિન મોટાભાગની અન્ય એપ્લિકેશનો માટે નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. કોઈપણ વિરામ અથવા જોડાણો વિના સતત મજબૂતીકરણનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા એ એક ચોક્કસ ફાયદો છે, જેમ કે ઉચ્ચ ફાઇબર વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક જે ઉપલબ્ધ છે, લગભગ 60 થી 80 ટકા. જ્યાં સુધી બાહ્ય સપાટી પર ગૌણ કામગીરી કરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી ફિલામેન્ટ ઘાની રચનાની આંતરિક સપાટી જ સરળ રહેશે. આ ઘટક સામાન્ય રીતે મેન્ડરેલને દૂર કરતા પહેલા ઊંચા તાપમાને મટાડવામાં આવે છે. મશીનિંગ અથવા ગ્રાઇન્ડીંગ જેવી સમાપ્તિ કામગીરીઓ સામાન્ય રીતે જરૂરી નથી (ફર્નેસ, જે., Azom.com). રેઝિનઃ કોઈપણ, દા. ત. ઇપોક્રીસ, પોલીયુરેથીન, પોલિએસ્ટર, વિનિલેસ્ટર, ફેનોલિક્સ, ફ્યુરાન્સ, પોલિમાઇડ્સ. તંતુઓઃ કાચ, અરામિડ, કાર્બન અને બોરોન તંતુઓ. રેસાનો ઉપયોગ સીધો ક્રીલમાંથી થાય છે અને કાપડના સ્વરૂપમાં વણાયેલા અથવા સીવેલ નથી. કોરઃ કોઈપણ, જોકે ઘટકો સામાન્ય રીતે એક ત્વચા હોય છે. જોખમો ઉત્સર્જન પોલિએસ્ટર અને વિનાઇલ એસ્ટર રેઝિન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને ફાઇબરગ્લાસ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં કર્મચારીઓ બહુવિધ જોખમોનો સામનો કરે છે-સ્ટાયરીનનું ઉચ્ચ સ્તર. જેમ જેમ સ્ટાયરીન ઉત્સર્જન નિયંત્રણો અને મર્યાદાઓ સખત થતી જાય છે, તેમ તેમ ઉદ્યોગ ધીમે ધીમે પોલીયુરેથેન જેવી રેઝિન પ્રણાલીઓ તરફ આગળ વધી રહ્યો છે જેમાં અસ્થિર દ્રાવક નથી. બિસ્ફેનોલ એ બિસ્ફેનોલ એ (બી. પી. એ.) એ ઇપોક્રીસ રેઝિન સિસ્ટમનો મુખ્ય ઘટક છે. બી. પી. એ. એક શંકાસ્પદ અંતઃસ્ત્રાવી વિક્ષેપક છે અને ઘણા દેશોમાં બેબી બોટલ જેવા ઉત્પાદનોમાં તેનો ઉપયોગ કરવા પર પ્રતિબંધ છે. કારણ કે બી. પી. એ. પ્રાણીઓના અભ્યાસમાં પ્રજનનક્ષમ, વિકાસલક્ષી અને પ્રણાલીગત ઝેરી છે અને નબળા એસ્ટ્રોજેનિક છે, ખાસ કરીને બાળકોના સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણ પર તેની સંભવિત અસર વિશે પ્રશ્નો છે. યુ. એસ.-ઇ. પી. એ. પાણી અને નકામા પાણીની પાઇપને આવરી લેતી બી. પી. એ. આધારિત સામગ્રીમાં બી. પી. એ. માટે વૈકલ્પિક વિશ્લેષણ શરૂ કરવાનો ઇરાદો ધરાવે છે કારણ કે આ એપ્લિકેશનમાં માનવ અને પર્યાવરણીય સંપર્કની સંભાવના હોઈ શકે છે. પાઇપ જેવા ઇપોક્રીસ-આધારિત સંયુક્ત ઉત્પાદનોમાંથી બી. પી. એ. જ્યારે ઊંચા તાપમાનને આધિન હોય ત્યારે પ્રવાહી માધ્યમ (પાણી) માં બહાર નીકળી શકે છે અને તે ચિંતાનું કારણ છે. ઝેરી અને જોખમી રોગનિવારક એમ. ઇ. કે. પી. એ ત્વચામાં તીવ્ર બળતરા કરે છે અને તે પ્રગતિશીલ સડો કરતા નુકસાન અથવા અંધત્વનું કારણ બને તેવી શંકા હતી. એમડીએ (4,4 '-ડાયમિનોડેફિનાઇલ મિથેન) એ શંકાસ્પદ કાર્સિનોજેન સંદર્ભો છે બાહ્ય કડીઓ યુરેથેન કમ્પોઝિટ્સ ગ્રુપ-ગ્રાઉન્ડ બ્રેકિંગ ફિલામેન્ટ વાઇન્ડિંગ પોલીયુરેથીન રેઝિન, ટેકનોલોજી અને સાધનો ઓટોનેશનલ કોમ્પોઝિટ મટિરિયલ ફેબ્રિકેશન તકનીકો