کاربن فائبر چوٹیاں: وہ کیا ہیں اور کیوں استعمال ہوتے ہیں۔

اگر آپ نے کبھی سوچا ہے کہ کاربن فائبر کا ایک ٹکڑا دوسرے سے مختلف کیوں نظر آتا ہے، آپ اکیلے نہیں ہیں۔ کاربن فائبر بہت سے مختلف قسموں میں آتا ہے، ہر ایک مختلف مقصد کی خدمت کرتا ہے، اور یہ صرف آرائشی نہیں ہے۔

کاربن ریشوں کو پولی کریلونیٹریل (PAN) اور ریون جیسے پیش خیمہ سے بنایا جاتا ہے۔ پیشگی ریشوں کو کیمیائی طور پر علاج کیا جاتا ہے، گرم کیا جاتا ہے اور پھیلایا جاتا ہے، اور پھر اعلی طاقت والے ریشے بنانے کے لیے کاربنائز کیا جاتا ہے۔ ان ریشوں یا تنتوں کو پھر ایک ساتھ جوڑ دیا جاتا ہے اور ان میں موجود کاربن فلیمینٹس کی تعداد سے ان کی شناخت کی جاتی ہے۔ عام ٹو کی درجہ بندی 3k، 6k، 12k، اور 15k ہیں۔ "k" کا مطلب ہزار ہے، لہذا ایک 3k ٹو 3،000 کاربن فلامینٹ سے بنایا گیا ہے۔ معیاری 3k ٹو عام طور پر 0.125 انچ چوڑا ہوتا ہے، اس لیے یہ ایک چھوٹی سی جگہ پر بہت زیادہ ریشہ جمع ہوتا ہے۔ 6k ٹو میں 6،000 کاربن فلیمینٹس ہوتے ہیں، 12k ٹو میں 12،000 کاربن فلیمینٹس ہوتے ہیں، وغیرہ۔ اعلی طاقت والے ریشوں کی بڑی مقدار ایک ساتھ بنڈل کاربن فائبر کو اتنا مضبوط مواد بناتی ہے۔

 

کاربن فائبر بنائی
کاربن فائبر اکثر بنے ہوئے کپڑوں کی شکل میں آتا ہے، جو اس کے ساتھ کام کرنا آسان بناتا ہے اور درخواست کے لحاظ سے اضافی ساختی طاقت فراہم کر سکتا ہے۔ لہذا، کاربن فائبر کے کپڑے بہت سے مختلف طریقوں سے بُنے جا سکتے ہیں۔ سب سے زیادہ عام سادہ، جڑواں، اور معطل ساٹن ہیں، اور ہم ہر مواد کو تفصیل سے احاطہ کریں گے۔

سادہ بنائی
سادہ کاربن فائبر کی چادریں ایک چھوٹی سی بساط کی شکل کے ساتھ سڈول شکل رکھتی ہیں۔ اس بنائی میں، تاروں کو اوور/انڈر پیٹرن میں بُنا جاتا ہے۔ انٹرویوز کے درمیان مختصر فاصلہ سادہ بنائی کو اعلیٰ درجہ کا استحکام فراہم کرتا ہے۔ تانے بانے کے استحکام سے مراد تانے بانے کی اس کے بنے ہوئے زاویہ اور فائبر کی سمت کو برقرار رکھنے کی صلاحیت ہے۔ اس اعلیٰ سطح کے استحکام کی وجہ سے، سادہ بنائی پیچیدہ شکلوں کے ساتھ ترتیب کے لیے کم موزوں ہے اور یہ کچھ دوسرے کپڑوں کی طرح لچکدار نہیں ہوگی۔ عام طور پر، سادہ بنے ہوئے تانے بانے فلیٹ شیٹس، پائپ اور دو جہتی منحنی خطوط کے لیے موزوں ہیں۔

اس بنائی کے پیٹرن کا ایک نقصان یہ ہے کہ جڑوں کے درمیان کم فاصلے کی وجہ سے پٹیوں میں شدید کرپنگ ہوتی ہے (بنے جانے پر ریشے کے زاویے بنتے ہیں، نیچے دیکھیں)۔ سخت کرمپنگ تناؤ کی ارتکاز پیدا کرتی ہے جو وقت کے ساتھ ساتھ حصہ کو کمزور کرتی ہے۔

جڑواں باندھنا
ٹویل سادہ بنائی اور ساٹن بنائی کے درمیان پل ہے جس پر ہم آگے بات کریں گے۔ جڑواں تانے بانے میں اچھی لچک ہوتی ہے اور یہ پیچیدہ شکل بنا سکتا ہے۔ یہ تانے بانے کے استحکام کو برقرار رکھنے میں سسپینڈر ساٹن تانے بانے سے بدتر ہے، لیکن سادہ بنے ہوئے تانے بانے کی طرح اچھا نہیں۔ اگر آپ ٹوئیل ویو میں ٹو سٹرینڈز کی پیروی کرتے ہیں، تو یہ ایک مخصوص تعداد میں ٹو اور پھر اسی تعداد میں ٹو کے ذریعے جاتا ہے۔ اوپر/نیچے پیٹرن ایک ترچھے تیر کی شکل پیدا کرتا ہے، جسے "ٹول لائن" کہا جاتا ہے۔ جڑے ہوئے ٹو کے درمیان لمبی دوری کا مطلب ہے سادہ بنے ہوئے کپڑوں کے مقابلے میں کم کرل اور کم ممکنہ تناؤ کا ارتکاز۔

2×2 ٹویل شاید صنعت میں سب سے مشہور کاربن فائبر بننا ہے۔ یہ بہت سے کاسمیٹک اور آرائشی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے لیکن یہ انتہائی فعال بھی ہے، یہ درمیانے درجے کے استحکام کے ساتھ درمیانے درجے کی تشکیل کو یکجا کرتا ہے۔ جیسا کہ 2×2 نام سے ظاہر ہوتا ہے، ہر ٹو 2 ٹوز سے گزرے گا اور پھر دونوں ٹوز کو عبور کرے گا۔ اسی طرح، ایک 4×4 ٹوئل کو 4 ٹاو کے ذریعے اور پھر 4 ٹاو کے ذریعے تھریڈ کیا جائے گا۔ یہ 2×2 ٹوئیل سے قدرے بہتر بنتا ہے کیونکہ بنائی اتنی تنگ نہیں ہے، لیکن یہ کم مستحکم بھی ہے۔

استعمال ساٹن
ساٹن کی بنائی کو ہزاروں سال پہلے ڈیزائن کیا گیا تھا تاکہ ہموار اور ہموار نظر آتے ہوئے بہترین ڈریپ کے ساتھ ریشمی کپڑے تیار کیے جائیں۔ کمپوزٹ کے لیے، اس ڈریپ ایبلٹی کا مطلب ہے کہ اسے آسانی سے تشکیل دیا جا سکتا ہے اور پیچیدہ شکلوں کے گرد لپیٹا جا سکتا ہے۔ چونکہ یہ تانے بانے انتہائی قابل شکل ہے، اس لیے اس کا استحکام کم ہونے کی توقع ہے۔ عام ہیڈل ساٹن کی بنائی میں 4-ہیڈل ساٹن (4HS)، 5-ہیڈل ساٹن (5HS) اور 8-ہیڈل ساٹن (8HS) شامل ہیں۔ جیسے جیسے ساٹن بنوانے کی مقدار بڑھتی ہے، فارمیبلٹی میں اضافہ ہوتا ہے جبکہ فیبرک کا استحکام کم ہوتا ہے۔

اسپریڈ ٹو بمقابلہ معیاری ٹو
اسپریڈ ٹو میٹریل یون ڈائریکشنل میٹریل اور معیاری لٹ والے مواد کے استعمال کے درمیان ایک اچھا سمجھوتہ ہو سکتا ہے۔ جب ریشہ کی پٹیوں کو اوپر اور نیچے بُنا جاتا ہے تاکہ تانے بانے کی شکل اختیار کی جا سکے، تو پٹیوں میں کرمپنگ کی وجہ سے طاقت کم ہو جاتی ہے۔ جب آپ معیاری ٹو میں فلیمینٹس کی تعداد بڑھاتے ہیں (مثال کے طور پر 3k سے 6k تک)، تو ٹو بڑا (موٹا) ہو جاتا ہے اور کرل کا زاویہ زیادہ کھردرا ہو جاتا ہے۔ اس سے بچنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ تنت کو چوڑے ٹوز میں پھیلایا جائے، اسے اسپریڈنگ دی ٹوز کہتے ہیں، اور ایسا کرنے کے کئی فائدے ہیں۔

ٹو کو پھیلانا معیاری ٹو بریڈنگ کے مقابلے میں چھوٹا کرل اینگل فراہم کرتا ہے اور ہمواری کو بڑھا کر کراس اوور کے نقائص کو کم کر سکتا ہے۔ نچلے کرمپ زاویہ کے نتیجے میں اعلی طاقت ہوگی۔ اسپریڈ ٹو میٹریل بھی غیر سمتی مواد کے ساتھ کام کرنے میں آسان ہیں اور پھر بھی کافی اچھی فائبر پل اپ روک تھام فراہم کرتے ہیں۔

یک طرفہ
جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے، یونی، جس کا مطلب ایک ہے، تمام ریشے ایک ہی سمت پر مبنی ہیں۔ یہ یون ڈائریکشنل (UD) کپڑوں کو کچھ اعلی طاقت کے فوائد فراہم کرتا ہے۔ UD تانے بانے بُنے ہوئے نہیں ہیں اور اس میں کسی قسم کے ٹوٹے ہوئے آپس میں بنے ہوئے ریشے نہیں ہیں جو ساخت کو کمزور کر دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، مسلسل ریشے طاقت اور سختی میں اضافہ کرتے ہیں۔ ایک اور فائدہ کارکردگی کی خصوصیات پر زیادہ کنٹرول کے ساتھ ترتیب کو اپنی مرضی کے مطابق کرنے کی صلاحیت ہے۔ سائیکل کے فریم اس بات کی ایک بہترین مثال ہیں کہ کس طرح UD کپڑوں کو کارکردگی کے مطابق استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سوار کی طاقت کو پہیوں تک منتقل کرنے کے لیے فریم کے نیچے والے بریکٹ ایریا سخت ہونا چاہیے، لیکن سوار کو زخمی ہونے سے بچنے کے لیے فریم کو بھی لچکدار اور لچکدار ہونا چاہیے۔ UD مواد کے ساتھ، آپ اپنی ضرورت کی طاقت حاصل کرنے کے لیے ریشوں کی درست سمت کا انتخاب کر سکتے ہیں۔

UD کا ایک بڑا نقصان اس کی تدبیر ہے۔ UD بچھانے کے دوران آسانی سے الگ ہو سکتا ہے کیونکہ اس میں کوئی جڑے ہوئے ریشے نہیں ہوتے جو اسے ایک ساتھ رکھیں۔ اگر ریشوں کو غلط طریقے سے رکھا گیا ہے، تو انہیں دوبارہ درست طریقے سے ری ڈائریکٹ کرنا تقریباً ناممکن ہے۔ UD تانے بانے سے بنائے گئے مشینی حصے بھی مسائل کا باعث بن سکتے ہیں۔ اگر کوئی ریشہ اوپر کھینچتا ہے جہاں خصوصیت کاٹی گئی تھی، تو وہ ڈھیلے ریشے پورے حصے کو کھینچ سکتے ہیں۔ عام طور پر، اگر لیمینیشن کے لیے UD مواد کا انتخاب کیا جاتا ہے، تو بنے ہوئے مواد کی ایک تہہ پہلی اور آخری تہوں کے لیے استعمال کی جائے گی تاکہ کام کی اہلیت اور جزوی استحکام کو بہتر بنایا جا سکے۔ یہ مشاغل کے لیے ڈرون فریموں سے لے کر راکٹ کے پرزوں کی تیاری تک کیا جاتا ہے۔