काच, तंतुरूप

काच, तंतुरूप : सूक्ष्म तंतूंच्या रूपातील काचेला तंतुरूप काच म्हणतात. तप्त काचेपासून तंतू निघू शकतील हे मानवाला काच तयार करता येऊ लागल्यापासून माहित आहे. इ.स.पू. ईजिप्तमध्ये व प्राचीन रोमन साम्राज्यात भांडी सुशेभित करण्यासाठी काचतंतू वापरीत १८९३ साली ड्रमॅंड लिबी यांनी शिकागोमध्ये भरलेल्या प्रदर्शनात काचतंतू आणि रेशीम यांच्यापासून बनविलेला पोषाख ठेवला होता. पहिल्या महायुद्धच्या काळात जर्मनांनी ॲस्बेस्टसाऐवजी काचतंतूंचा उपयोग केला होता.

अठराव्या शतकात तापवून मऊकेलेल्या काचेच्या कांडीच्या टोकापासून तंतू ओढून काढीत. बारीक तंतू मिळविण्यासाठी प्रथम चरख्याला व नंतरच्या काळात मोठया चाकाला जोडून तंतू त्यावर गुंडाळीत. १८४१ सालीच मॅंचेस्टर येथे काचेचे तंतू काढण्याचे एक यंत्र ब्रिटिश असोसिएशनला दाखविण्यात आले होते. १९०८ साली जी. फोन पॉझिस्की यांनी काचेच्या टाकीला तळाशी असलेल्या छिद्रांमधून पडणाऱ्या रसापासून तंतू ओढून काढण्याची पद्धत शोधून काढली. १९२९ साली एफ. रोझेनगार्थ व हॅगर बंधू यांनी केंद्रोत्सारी (केंद्रापासून दूर जाणाऱ्या) प्रेरणेच्या तत्वावर आधारलेली पद्धती सुचविली. या पद्धतीत तापसह मातीपासून बनविलेल्या, आडव्या फिरणाऱ्या व अरीय (त्रिज्यीय) खेबणी असलेल्या तबकडीवर काचेच्या रसाची धार सोडीत. त्यामुळे काचतंतूंचा गुंता निर्णण होई व त्यांत काठीही राहून जात. याच तत्वावर आधारलेल्या दुसऱ्या पद्धतीमध्ये बाह्य पृष्ठावर तोट्यां असलेल्या भांड्यात काचेचा रस घालून ते वेगाने म्रिवीत. तोट्यांमधून रस बाहेर पडून तंतूर निर्माण होत असत. कधीकधी रसावर आतून दाबही देत १९३१-३८ च्या दरम्यान तंतुरुप् काच तयार करण्यासाठी अनेक प्रयोग करण्यात आले. त्यांच्यातूनच आधुनिक औद्योगिक पद्धतींचा विकास झाला आहे.

निर्मिती : तंतुरूप काचेसाठी साध्या काचेकरिता लागणाराच कच्चा माल वापरतात. उपयोगानुसार काचेचे रासायनिक संघटन ठरविण्यात येते. तंतुरूप काचेचे आखूड तंतू, अखंड तंतू व काचलोकर असे तीन मुख्य प्रकार असून त्यांच्या उत्पादनाच्या पद्धती भिन्न आहेत. अखंड तंतू रेशमासारखे तर आखूड तंतू त्यामानाने खडबडीत दिसतात.

अखंडतंतू : (आ. १) प्रथम काचेच्या सु. १०५ सेंमी. व्यासाच्या गोट्यां तयार करुन घेतात. त्यामुळे काचेत काही मलद्रव्ये राहिली असल्यास ती तपासून पाहणे सोयीचे होते. अशा तपासलेल्या गोष्टा विशिष्ट प्रकारच्या विद्युत् भट्टीत पुन्हा वितळवितात. ही भट्टी सामान्यतः प्लॅटिनमाच्या मिश्रधातूची असून तिच्या तळाशी १०० ते ५०० सूक्ष्म छिद्रे असतात. योग्य तपमानाला छिद्रांमधून काचेच्या रसाच्या धारा पडू लागतात. हेच तंतू होत. पडणारे सर्व तंतू एकत्र आणून त्यांना बंधकद्रव्य (स्टाच व तेल) लावण्याची व्यवस्था केलेली असते. त्यामुळे ते एकत्र राहतात व त्यांचा पृष्ठभाग वंगण दिल्याप्रमाणे गुळगुळीत होतो. नंतर ते सर्व एका रिळावर गुंडाळले जातात. तंतूंच्या पडण्याच्या वेगापेक्षा रिळाचा गुंडाळण्याचा वेग खूप जासत असतो. (मिनिटास ३.२ किमी.) त्यामुळे तंतू गरम असतानाच ताणले जाऊन अधिक बारीक होतात. एका गोटीपासून सु.१६० किमी. लांब तंतू निघू शकतो. भट्टीतील काचेच्या रसाच्या पातळीवर रस बाहेर पडण्याचा जोर व त्याच्यावर तंतूचा व्यास अवलंबून असतो. म्हणून भट्टीतील काचेच्या रसाची पातळी कायम ठेवण्यासाठी तिच्यातून बाहेर पडणाऱ्या रसाच्या आकारमानाएवढयाच आकारमानाच्या गोट्यां आपोआप तिच्यात पडतील अशी व्यवस्था केलेली असते. नंतर तंतूंना पीळ देऊन धागा तयार करण्यात येतो. एका धाग्यात पन्नासापासून आठशेपर्यंत पदर (तंतू) असतात. धाग्यांपासून दोरी, दोर, गोफ, फिती, पट्टे, कापड इ. तयार करतात. अखंड तंतू प्रामुख्याने विद्युतीय निरोधनासाठी आणि प्रबलनासाठी (अधिक बळकटी आणण्यासाठी) वापरतात.

आखूड तंतू :  (आ. २). वरीलप्रमाणेच गोट्यां वितळवून धारा पडू देतात. परंतु पडताना त्या हवेच्या किंवा वाफेच्या दोन अघोमुख झोतांमधून जाऊ देतात. त्यामुळे तंतू ताणले जाऊन बारीक होतात. अशा तऱ्हेने १५ ते ४० सेंमी. लांबीचे तंतू मिळतात. ते प्रथम मोठया रिळावर गोळा करुन नंतर एकत्र आणून कांड्यावर गुंडाळले जातात. नंतर त्यांच्यापासून कापड, चट्यां इ. तयार करतात. आखूड तंतूंचा मुख्यतः गाळण्यांसाठी व प्रबलनासाठी वापर होतो.

काचलोकर : (आ. ३). काचलोकरीकरिता गोट्यां तयार करुन घेत नाहीत. काचेचा रस सरळ प्लॅटिनमाच्या चाळणीसारख्या सच्छिद्र भांड्यात जाईल अशी व्यवस्था केलेली असते. त्यातून पडणाऱ्या धारांवर उच्च दाबाखाली असलेल्या वाफेचे झोत सोडण्यात येतात. त्यामुळे तंतू ताणले जाऊन बारीक होतात. नंतर त्यांच्यावर बंधकद्रव्य (रेझीन) फवारण्यात येते. अशा तंतूंचा गुंता खालील पट्टा वाहकावर गोळा केला जातो. तंतूंचा व्यास सर्वत्र सारखा नसल्याने त्यांचा गुंता पांढऱ्या लोकरीसारखा दिसतो. म्हणून अशा तंतुरूप काचेला काचलोकर म्हणतात. नंतर भट्टीत सुकवून व दाब देऊन आवश्यक त्या घनतेची काचलोकर तयार करतात. शेवटी कापून तिचे हव्या त्या आकारमानाचे ठोकळे, चादरी, तक्ते इ.बनविण्यात येतात. काचलोकरीचा मुख्यत्वे ध्वनिशोषक किंवा तापनिरोधक म्हणून उपयोग होतो.

अतिसूक्ष्म व्यासाचे (२-४ मायक्रॉन=१०^-३ मिमी.) तंतू तयार करण्यासाठी जाडसर तंतू एकमेकींकडे तोंडे असलेल्या दोन ज्योतींमधून जाऊ देतात. त्यांचा गाळण्याचे कागद तयार करण्यासाठी व कागद प्रबलित (चिवट) करण्यासाठी उपयोग होतो.

गुणधर्म : साध्या काचेचे वैशिष्टयपूर्ण गुणधर्म तंतुरुप् काचेतही असतात. काचेचे तंतू अकार्बनी व कृत्रिम असून ते अदाह्य (न जळणारे), टिकाऊ, गंधहीन, अशोषक, अतिमंदवाहक आणि रासायनिक दृष्टट्यां स्थिर असतात. क्षारांशिवाय (अम्लाशी विक्रिया झाल्यास लवणे देणाऱ्या संयुगांशिवाय) इतर रसायने, तेले, सूक्ष्मजंतू, कृमी, कीटक इत्यादींचा त्यांच्यावर परिणाम होत नाही. ते अतिशय नम्य (वाकणारे) व ठिसुळही असतात. त्यांचा स्पर्श रेशमासारखा असून त्यांना रंग देता येतो व त्यांच्या कापडावर छपाईही करता येते. ते इतके बारीक (व्यास २-१० मायक्रॉन) असतात की, पंधरा तंतूंचा जुडगा मानवी केसाएवढा जाड होतो. परंतु त्यांच्या एवढयाच व्यासाच्या धातूंच्या तंतूंपेक्षा ते अधिक मजबूत व हलकेही असतात. कारण त्यांचे ताणबल अधिक व वि.गु.कमी म्हणजे २.५-२.७ असते, काचलोकरीचे वि.गु.तर ०.०२५ इतके असते. कारण तिच्या तंतूंमधील पोकळयांतून हवा असते. तंतुरुप् काचेला हवा तो आकार देता येतो. तिचा मृदुकरण बिंदू (मऊ होण्याचे तपमान) ७५०^०ते ८५०^०से. च्या दरम्यान असतो.

उपयोग : वरील गुणधर्मामुळे तंतूरूप काचेच्या वस्तू चटकन जळत नाहीत. सडत नाहीत, ताणल्या किंवा आकसल्या जात नाहीत व त्यांना कसरही लागत नाही. त्यामुळे या काचेचे पुष्कळ उपयोग होतात. काचेच्या कापडाचा पडदे, टेबल क्लॉथ, नेकटाइज इत्यादींसाठी उपयोग केला जातो. रसायने, क्ष-किरण किंवा बीटा प्रारण (अणुकेंद्रीय रूपातरणांत बाहेर पडणारे, उच्च ऊर्जा असलेल्या इलेक्ट्रॉनांनी बनलेले भेदक किरण) यांच्यापासून संरक्षण करण्यासाठी वापरण्यात येणारे झगे आणि पाश्चात्य देशांत विवाहाचे पोषाखही या कापडाचे बनवितात. थंड प्रदेशात वापरावयाच्या पोषाखाला याचे अस्तर लावतात. मात्र नेहमीच्या कपड्यासाठी हे कापड योग्य नसते. कारण ते थंड पडते, आदताशोषक नसते व एकमेकांवर घासून तंतू तुटतात आणि त्यामुळे कापड वाईट दिसते.

रेयॉन, लोकर किंवा सूत यांच्या जोडीने काचतंतू वापरुन विशिष्ट प्रकारांचे कापड तयार केले जाते. अशा तऱ्हेने काचतंतूंचा नैसर्गिक तंतूंना पर्यायी म्हणून नव्हे तर पूरक म्हणून उपयोग होतो. विद्युतीय तारांची व केबलींची वेष्टने, चलित्र (मोटर), रोहित्र (विद्युत दाब बदलणारे साधन), संचायक घटमालेतील (बॅटरीमधील) विभाजक, पाणी तापविण्याचे साधन इत्यादींमध्ये विद्युतीय निरोधक म्हणून तर घरे, सभागृहे, विमाने इत्यादींमध्ये ध्वनिशोषक म्हणून आणि घराचे किंवा जहाजाचे बांधकाम, बाष्पवाहक नळांची वेष्टने, शीतघरे, शीतपेट्यां, आगगाड्या, भट्टट्यां, वातानुकूलनाचे साहित्य, युध्दोपयोगी वाहने, वाफर (बॉयलर) इत्यादींमध्ये तापनिरोधक म्हणून तंतुरूप काच वापरली जाते. प्रकाश रोखण्यासाठी किंवा तो विखुरण्यासाठी, काही प्रकारच्या गाद्यांत व उशंत भरण्यासाठी, शस्त्रक्रियेच्या वेळी अवयवांना आधार देण्यासाठी, नम्य मलमपट्टी म्हणून किंवा वस्तूंची बांधणी करताना भरणद्रव्य म्हणून तंतुरूप काचेचा उपयोग करतात. हवेच्या व रसायनांच्या गाळण्या, पायट्यांच्या व वल्ह्यांच्या होड्या, दिव्यांच्या वाती, अदाह्य व आधातसह पिशव्या, प्राणरक्षक पट्टे, टायरमधील दोरे इत्यादीसाठी तंतुरूप काच वापरतात. प्लॅस्टिक, डांबर किंवा बिटयुमेन यांच्या जोडीने तंतुरूप काच वापरुन ती द्रव्ये प्रबलित म्हणजे मजबूत केली जातात. मोटारगाड्याची व जहाजांची बाह्यांगे, तावदाने, मासे धरण्यासाठी वापरावयाच्या काठया, प्राणरक्षक नौका, यंत्रांची कवचे, दूरचित्रवाणी संचांचे बाह्यावरण, विमानाचे काही भाग, दूरगामी अस्त्रे, खाणीत व इतरत्र वापरावयाच्या टोप्या, फर्निचर, उपग्रहातील काही उपकरणे इत्यादींमध्ये असे प्रबलित प्लॅस्टिक वापरतात. तंतुरूप काच व सिलिकोन किंवा ॲस्बेटेस किंवा अभ्रक यांच्यापासून आश्चर्यकारक द्रव्ये बनविता येतात. त्यांचे पुष्कळ वेगवेगळे उपयोग होणे शक्य असल्याने तंतुरूप काचेच्या उद्योगाची वाढ सतत होत आहे. काचेच्या पारदर्शक तंतूंचा प्रकाशवहनासाठी उपयोग होत आहे. या प्रकाशवहनात प्रकाशाचा व्यय अतिशय कमी होतो तसेच तंतूंच्या नम्यतेमुळे वेड्यावाकड्या मार्गानेही त्यांतून प्रकाशवहन होऊ शकते. त्यामुळे ज्या भागांचे निरीक्षण करणे सामान्यतः अवघड असते (उदा., पोटातील रोगग्रस्त भागाचे) तेथे अश तंतूंच्या जुडग्यांचा उपयोग केला जातो. या तंतूंचा संदेशवहनासाठी उपयोग करण्यासंबंधीही प्रयोग चालू आहेत. उपयोग करण्यासंबंधीही प्रयोग चालू आहेत.

उत्पादनाची आकडेवारी : रशिया व चीन या देशांत तंतुरूप काचेचे उत्पादन होत असले तरी त्याची आकडेवारी उपलब्ध नाही. हे दोन देश वगळता १९७० साली जागतिक उत्पादन, काच लोकरीचे सु. ७,६१,८०० टन व अखंड तंतूंचे सु. ४,२५,४०० टन इतके  झाले.नॉर्वे, बेल्जियम, ऑस्ट्रेलिया, स्पेन, ऑस्ट्रिया इ. देशांमध्येही तंतुरूप काचेचे उत्पादन होते.

फायबरम्लास पिल्किंग्टन लि. या कंपनीचा तंतुरूप काचेचा कारखाना महाराष्ट्रात ठाण्याला असून १९६५ साली जुलै महिन्यात तेथे उत्पादन सुरु झाले. १९७१ साली या कंपनीचे भारतातील उत्पादन काचलोकर ९४९ टन, अखंड तंतू ३५२ टन व आखूड तंतू ५१ टन होते.

ठाकूर, अ. ना.

चित्रपत्र :