থার্মোপ্লাস্টিক এক্সট্রুশন তাপ সংবেদনশীল উপকরণ প্রক্রিয়া করে

থার্মোপ্লাস্টিক এক্সট্রুশনের পুরো ক্ষেত্রটি যে কারও প্রত্যাশার চেয়ে বেশি জটিল হয়ে উঠেছে। আপনি যখন নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ক্ষয়প্রাপ্ত সামগ্রীগুলির সাথে কাজ করছেন, তখন প্রক্রিয়াকরণ উইন্ডোটি আশ্চর্যজনকভাবে সংকীর্ণ হয়ে যায়। বেশিরভাগ নির্মাতারা এটি সম্পর্কে যথেষ্ট কথা বলেন না - এই ধারণাটি রয়েছে যে আপনি কেবল উপাদানটিকে গরম করেন এবং এটিকে ডাইয়ের মধ্য দিয়ে ঠেলে দেন, তবে থার্মোপ্লাস্টিক এক্সট্রুশন তার চেয়ে অনেক বেশি সংক্ষিপ্ত।

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ মানুষের উপলব্ধির চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। একটি উদাহরণ হিসাবে LDPE ধরুন - প্লাস্টিক প্রযুক্তির গবেষণা দেখায় যে 100 সেকেন্ড-1 শিয়ার হারে, সান্দ্রতা প্রায় 700 Pa·s, কিন্তু তাপমাত্রার পরিবর্তনগুলি এটিকে ততটা প্রভাবিত করে না যতটা আপনি ভাবছেন৷ সান্দ্রতা বক্ররেখাগুলি বিভিন্ন তাপমাত্রা জুড়ে তুলনামূলকভাবে কাছাকাছি থাকে, যা অদ্ভুত হয় যখন আপনি এটিকে HDPE বা LLDPE-এর সাথে তুলনা করেন যেখানে তাপমাত্রা ব্যাপক পার্থক্য করে। এটি কেবল একাডেমিক নয় - এটি আপনি কীভাবে আপনার সম্পূর্ণ এক্সট্রুশন লাইন সেট আপ করেন তা পরিবর্তন করে।

প্রসেসিং উইন্ডোজ যা সম্পর্কে কেউ আপনাকে সতর্ক করে না

এই উপকরণগুলি প্রক্রিয়া করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি দ্রুত যোগ করে। ঘরের তাপমাত্রা (প্রায় 25 ডিগ্রি) থেকে 210 ডিগ্রির সাধারণ এক্সট্রুশন তাপমাত্রায় এক কিলোগ্রাম এলডিপিই গরম করার জন্য আনুমানিক 138 কিলোক্যালরির প্রয়োজন হয়, যদিও বাস্তব-বিশ্বের অ্যাপ্লিকেশনগুলি সাধারণত তাপীয় ক্ষতির কারণে দ্বিগুণ প্রয়োজন হয় - উত্স: plasticstoday.com৷ এবং যে শুধুমাত্র LDPE জন্য. আপনি যখন অন্যান্য পলিথিন বা আরও জটিল থার্মোপ্লাস্টিকগুলিতে যান, তখন সবকিছু বদলে যায়।

বিভিন্ন উপকরণ সম্পূর্ণ ভিন্ন পদ্ধতির প্রয়োজন। pubs.acs.org-এ প্রকাশিত তথ্য অনুসারে, মোমের সাথে এলডিপিই মিশ্রিত-একটি ব্র্যাবেন্ডার প্লাস্টোগ্রাফ ব্যবহার করে 140 ডিগ্রিতে মিশ্রিত করা হয়েছিল, যেখানে এলএলডিপিই-এর প্রয়োজন 150 ডিগ্রি এবং HDPE-এর প্রয়োজন 160 ডিগ্রি। এইগুলি শুধুমাত্র পরামর্শ নয় - এই তাপমাত্রার নীচে যান এবং আপনি অসম্পূর্ণ গলে যান, উপরে যান এবং আপনি তাপীয় অবক্ষয়ের ঝুঁকিতে পারেন৷ প্রক্রিয়াকরণ উইন্ডোটি বাস্তব এবং এটি বেশিরভাগ সরঞ্জাম সরবরাহকারী স্বীকার করার চেয়ে সংকীর্ণ।

মজার বিষয় হল এই সংখ্যার চারপাশে শিল্প কতটা কম মানসম্মত করে। আপনি একটি প্রসেসর 180 ডিগ্রীতে LDPE চালাচ্ছেন, আরেকটি 240 ডিগ্রীতে, এবং উভয়ই সর্বোত্তম ফলাফল দাবি করছে। সত্যটি মাঝখানে কোথাও রয়েছে এবং এটি বসবাসের সময়, স্ক্রু ডিজাইন এবং প্রণয়নে কী কী সংযোজন রয়েছে তার উপর নির্ভর করে।

তাপ সংবেদনশীল উপাদান সবকিছু পরিবর্তন

যখন থার্মোপ্লাস্টিক এক্সট্রুশন তাপ সংবেদনশীল উপকরণগুলিকে প্রসেস করে, তখন আপনি প্রবাহ উন্নত করার জন্য তাপমাত্রা বাড়াতে পারবেন না। কিছু উপাদান এমন তাপমাত্রায় ভাঙ্গতে শুরু করে যা তাদের গলনাঙ্কের উপরে থাকে। PVC এর জন্য কুখ্যাত - "খুব কঠিন" এবং "হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড মুক্তি" এর মধ্যে প্রক্রিয়াকরণ উইন্ডোটি অস্বস্তিকরভাবে ছোট। কিছু বায়ো-ভিত্তিক পলিমারের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য যা নিয়ে সবাই এখন উত্তেজিত৷ দুর্দান্ত পরিবেশগত গল্প, ধারাবাহিকভাবে প্রক্রিয়া করার জন্য দুঃস্বপ্ন।

জিনিসের সরঞ্জাম দিক বস্তুগত বিজ্ঞানের সাথে ধরা পড়েনি। আধুনিক এক্সট্রুডাররা এখনও কয়েক দশক আগে থেকে একই মৌলিক ব্যারেল হিটার প্রযুক্তি ব্যবহার করে, শুধুমাত্র ফ্যান্সিয়ার কন্ট্রোলারের সাথে। কিন্তু যখন আপনি তাপ-সংবেদনশীল ফর্মুলেশনের সাথে কাজ করছেন, তখন আপনার প্রয়োজন শুধু সঠিক তাপমাত্রার রিডআউটের চেয়ে বেশি - আপনার প্রয়োজন তাৎক্ষণিক প্রতিক্রিয়া সময় এবং বাস্তব-সময়ে ঘর্ষণ উত্তাপের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার ক্ষমতা।

বাস্তব-বিশ্ব অ্যাপ্লিকেশনগুলি ব্যবধান দেখায়৷

3M এর রোড মার্কিং ডিভিশন ট্রায়াল এবং ত্রুটির মাধ্যমে এর কিছু বের করেছে। তাদের অল ওয়েদার থার্মোপ্লাস্টিক সিস্টেম 400-440 ডিগ্রি ফারেনহাইট (204-227 ডিগ্রী) থার্মোস্ট্যাটিক্যালি নিয়ন্ত্রিত হিটিং সহ একটি টাইট টেম্পারেচার ব্যান্ডে কাজ করে - এই স্পেসিফিকেশনগুলি সরাসরি 3m.com এ তাদের প্রযুক্তিগত ডকুমেন্টেশন থেকে আসে৷ 400 ডিগ্রি ফারেনহাইটের নিচে যান এবং উপাদানটি অ্যাপ্লিকেশন সরঞ্জামের মাধ্যমে সঠিকভাবে প্রবাহিত হয় না। 440 ডিগ্রী ফারেনহাইট এর উপরে চাপ দিন এবং আপনি বাইন্ডার সিস্টেমের অবনতি শুরু করেন, যা রাস্তার চিহ্নগুলির দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বকে হত্যা করে।

academia.edu-এর গবেষণায় তাদের প্রিফর্মড থার্মোপ্লাস্টিক চিহ্ন সম্পর্কে কিছু আশ্চর্যজনক কিছু নথিভুক্ত করা হয়েছে যখন রাস্তাগুলিতে ইনস্টল করা হয়েছিল - গাড়ির প্রকারের উপর নির্ভর করে ইনস্টলেশনের সাথে সাথেই 20-31% গতি হ্রাসের প্রভাব ছিল, এক বছর পরে 9-17% এ নেমে যায়৷ এটি সরাসরি এক্সট্রুশন প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত নয়, তবে এটি দেখায় কিভাবে প্রক্রিয়াকরণের উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি মাস পরে বাস্তব-বিশ্বের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে।

ফুটপাথ মার্কিং শিল্প প্রতিদিন টন থার্মোপ্লাস্টিক উপাদান প্রক্রিয়াকরণ করে, এবং তারা তাপ-সংবেদনশীল ফর্মুলেশনের জন্য কিছু আকর্ষণীয় সমাধান তৈরি করেছে। মোবাইল অ্যাপ্লিকেশন ট্রাকগুলিকে চলন্ত অবস্থায় সামঞ্জস্যপূর্ণ তাপমাত্রা বজায় রাখতে হবে, যার অর্থ সরবরাহ লাইনে তাপমাত্রা হ্রাস, পরিবেষ্টিত পরিবেশে তাপের ক্ষতি এবং উপাদানের তাপীয় ভরের সাথে মোকাবিলা করা। বেশিরভাগ সিস্টেম এখন সরাসরি শিখা গরম করার পরিবর্তে তেল ভিত্তিক তাপ স্থানান্তর ব্যবহার করে কারণ তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট স্থানীয় অঞ্চলে উপাদানের অবনতি ঘটাচ্ছে।

প্রক্রিয়াকরণের তাপমাত্রায় সান্দ্রতা আচরণ অদ্ভুত হয়

লোকেরা অনুমান করে যে পলিমার গলে ভবিষ্যদ্বাণীপূর্ণ আচরণ করে, তবে এটি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট শিয়ার রেট রেঞ্জের মধ্যেই সত্য। কম শিয়ার রেটে এলডিপিই এবং এইচডিপিই একই রকম মনে হতে পারে, কিন্তু শিয়ারকে র‌্যাম্প আপ করে এবং হঠাৎ করে এলডিপিই তিনগুণ সহজে প্রবাহিত হয়। এটি ডাই ডিজাইনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ - HDPE পাইপ এক্সট্রুশনের জন্য যা কাজ করে তা LDPE-এর সাথে দর্শনীয়ভাবে ব্যর্থ হবে যদি না আপনি এই rheological পার্থক্যগুলির জন্য হিসাব করেন।

এবং আমরা এমনকি স্পর্শ করিনি কিভাবে additives সবকিছু পরিবর্তন. বেস রজনে কালারেন্ট, ইউভি স্টেবিলাইজার বা শিখা প্রতিরোধক যোগ করুন এবং সান্দ্রতা আচরণ পরিবর্তন হয়। কখনো নাটকীয়ভাবে। আমি ফর্মুলেশন দেখেছি যেখানে একটি প্রক্রিয়াকরণ সহায়তার 2% যোগ করলে প্রয়োজনীয় এক্সট্রুশন তাপমাত্রা 15 ডিগ্রি কমে যায়। অন্য সময় একই প্রক্রিয়াকরণ সহায়তা সবেমাত্র একটি পার্থক্য তৈরি করে কারণ এটি বেস পলিমারের সাথে বেমানান ছিল।

উপকরণের সীমাবদ্ধতা যা বিজ্ঞানীরা উপেক্ষা করেন

নতুন তাপ বিকাশকারী মানুষ-সংবেদনশীল থার্মোপ্লাস্টিক এবং যাদের প্রকৃতপক্ষে সেগুলি প্রক্রিয়া করতে হয় তাদের মধ্যে এই সংযোগ বিচ্ছিন্ন রয়েছে৷ একজন বস্তুগত বিজ্ঞানী একটি আশ্চর্যজনক নতুন বায়ো-পলিমার তৈরি করতে পারেন যা একটি পরীক্ষাগার টুইন-স্ক্রু এক্সট্রুডারে 5 কেজি/ঘণ্টায় "সূক্ষ্ম" প্রক্রিয়া করে। তারপর উৎপাদন একটি একক- স্ক্রু লাইনে 500 কেজি/ঘণ্টা পর্যন্ত স্কেল করার চেষ্টা করে এবং আবিষ্কার করে যে তাপ ব্যবস্থাপনা সম্পূর্ণ আলাদা।

একক- স্ক্রু এক্সট্রুডারগুলি তাদের বেশিরভাগ তাপ ঘর্ষণ থেকে উৎপন্ন করে, ব্যারেল হিটার থেকে নয়। এটি সাধারণত ঠিক থাকে, কিন্তু তাপ-সংবেদনশীল উপাদানের সাথে এটি সমস্যা তৈরি করে। স্ক্রু শিয়ার থেকে অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করার জন্য আপনাকে লক্ষ্য গলে যাওয়া তাপমাত্রার চেয়ে ব্যারেল অঞ্চলগুলি শীতল করতে হবে। তারপরে আপনি ফিড জোনে অসামঞ্জস্যপূর্ণ গলে যাবেন কারণ এটি যথেষ্ট গরম নয়। এটি একটি ভারসাম্যমূলক কাজ যার জন্য প্রায়ই কাস্টম স্ক্রু ডিজাইনের প্রয়োজন হয়।

টুইন-স্ক্রু এক্সট্রুডারগুলি তাপ পরিচালনা করে-সংবেদনশীল উপাদানগুলিকে তাত্ত্বিকভাবে - ভাল মেশানো, কম থাকার সময়, আরও তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অঞ্চল। কিন্তু তারা ব্যয়বহুল এবং জটিল। এবং আপনি এখনও পদার্থবিদ্যা ঠকাতে পারেন না. যদি আপনার উপাদান 200 ডিগ্রীতে অবনমিত হতে শুরু করে এবং ডাই এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার জন্য 190 ডিগ্রীতে থাকা প্রয়োজন, তাহলে আপনার সাথে কাজ করার জন্য একটি 10-ডিগ্রি উইন্ডো আছে। বেশিরভাগ ক্রিয়াকলাপ সরবরাহের জন্য সেট আপ করার চেয়ে সরঞ্জামের নির্ভুলতা বেশি গুরুত্বপূর্ণ।

তাপ সংবেদনশীল উপকরণ জন্য ডাই ডিজাইন

ডাই হল যেখানে প্রচুর তাপ-সংবেদনশীল উপাদান ব্যর্থ হয়। আপনি পলিমার সংকুচিত পেয়েছেন, সংকীর্ণ চ্যানেলের মধ্য দিয়ে চলে যাচ্ছে, প্রবাহ থেকে তাপ উৎপন্ন করছে। স্ট্যান্ডার্ড ডাই ডিজাইনে প্রায়শই মৃত দাগ থাকে যেখানে উপাদান খুব বেশিক্ষণ বসে থাকে এবং ক্ষয় হয়। তাপ-সংবেদনশীল ফর্মুলেশনের জন্য, আপনার ন্যূনতম চাপ হ্রাস সহ সুবিন্যস্ত প্রবাহ পথের প্রয়োজন, যার অর্থ সাধারণত কিছু উৎপাদন হারকে বলিদান করা।

কোট-শীট এক্সট্রুশনের জন্য হ্যাঙ্গার মারা যায় বিশেষ করে সমস্যাযুক্ত। ম্যানিফোল্ড বিভাগগুলি কম শিয়ারের এলাকা তৈরি করে যেখানে উপাদান একা পরিবাহী থেকে অতিরিক্ত গরম হতে পারে। কিছু নির্মাতারা স্পাইরাল ম্যান্ড্রেল ডিজাইন বা মাল্টি-লেয়ার ফিডব্লকের দিকে চলে গেছে যাতে ডাই-এ বসবাসের সময় কম হয়, কিন্তু এগুলো অনেক দামী সমাধান যা অনেক প্রসেসর ন্যায্যতা দিতে পারে না।

ডাইয়ে তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ প্রায়ই অপর্যাপ্ত। বেশিরভাগ সেটআপের ডাই বডিতে থার্মোকল থাকে, তবে সেগুলি ধাতব তাপমাত্রা পরিমাপ করে, প্রকৃত পলিমার গলিত তাপমাত্রা নয়। যখন মৃতদেহের তাপমাত্রা অ্যালার্ম করার মতো যথেষ্ট উচ্চতায় উঠে যায়, আপনি ইতিমধ্যেই অবক্ষয়িত উপাদান বের করে ফেলেছেন কে জানে কতক্ষণ।

যেখানে শিল্প প্রধান হয়

আরও তাপ-সংবেদনশীল উপকরণ - বায়ো-ভিত্তিক পলিমার, অজানা তাপীয় ইতিহাস সহ পুনর্ব্যবহৃত সামগ্রী, নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিশেষ ফর্মুলেশন প্রক্রিয়া করার চাপ বাড়ছে৷ সহজে এটি পরিচালনা করার জন্য সরঞ্জামগুলি যথেষ্ট দ্রুত বিকশিত হয়নি।

কিছু কোম্পানি বিকল্প গরম করার পদ্ধতি নিয়ে পরীক্ষা করছে। ডাই এর ইন্ডাকশন হিটিং দ্রুত প্রতিক্রিয়ার সময় এবং আরও সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ দেয়। ব্যারেল জোনগুলির ইনফ্রারেড হিটিং ব্যারেল পৃষ্ঠ এবং পলিমার গলনের মধ্যে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট কমাতে পারে। এগুলি এখনও মূলধারার নয় কারণ এগুলি ব্যয়বহুল এবং উল্লেখযোগ্য প্রক্রিয়া বিকাশের প্রয়োজন৷

রিয়েল টাইম মনিটরিং ধীরে ধীরে ভালো হচ্ছে। ইনলাইন রিওমিটারগুলি সান্দ্রতার পরিবর্তনগুলি ধরতে পারে যা একটি প্রধান মানের সমস্যা হওয়ার আগে তাপীয় অবক্ষয় নির্দেশ করে। ব্যারেল এবং ডাই জুড়ে প্রেসার ট্রান্সডুসারগুলি প্রক্রিয়াকরণের সমস্যাগুলি প্রাথমিকভাবে সনাক্ত করতে পারে। কিন্তু এর জন্য অর্থ খরচ হয় এবং ডেটার অর্থ কী তা বোঝেন এমন অপারেটরদের প্রয়োজন, যা প্রযুক্তির চেয়েও বড় চ্যালেঞ্জ।

মৌলিক সমস্যাটি রয়ে গেছে: থার্মোপ্লাস্টিক এক্সট্রুশন আঁটসাঁট জানালার মধ্যে তাপ সংবেদনশীল উপাদানগুলিকে প্রক্রিয়া করে যে সরঞ্জামগুলি মূলত বজায় রাখার জন্য ডিজাইন করা হয়নি। যতক্ষণ না এক্সট্রুডার নির্মাতারা এবং উপাদান বিকাশকারীরা আরও ঘনিষ্ঠভাবে একসাথে কাজ করে, আমরা এই প্রক্রিয়াকরণ চ্যালেঞ্জগুলি চালিয়ে যাব। উপকরণগুলি আরও বেশি চাহিদা পাচ্ছে এবং সরঞ্জামগুলি বজায় রাখতে লড়াই করছে। যে ঠিক যেখানে আমরা এই মুহূর্তে.

এক্সট্রুড থার্মোপ্লাস্টিক চিহ্নগুলির জন্য NYC-এর পরিবহণ বিভাগের স্পেসিফিকেশনগুলির জন্য 400-450 ডিগ্রী ফারেনহাইটের মধ্যে প্রয়োগের তাপমাত্রা প্রয়োজন যা এক্সট্রুশন জুতায় পরিমাপ করা হয়, সরঞ্জামের সক্ষমতা এবং তাপমাত্রা রক্ষণাবেক্ষণ সম্পর্কে নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তাগুলির সাথে - nyc.gov এ নথিভুক্ত করা হয়েছে৷ এই ধরনের কঠোর স্পেসিফিকেশন বিদ্যমান কারণ এজেন্সিগুলি ব্যর্থতার মাধ্যমে শিখেছে যে তাপ-সংবেদনশীল থার্মোপ্লাস্টিকের প্রক্রিয়াকরণের পরামিতিগুলি আনুমানিক হতে পারে না। হয় আপনি সঠিকভাবে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করেন বা আপনি অসামঞ্জস্যপূর্ণ কর্মক্ষমতা পান।

যা আমাদেরকে মূল চ্যালেঞ্জে ফিরিয়ে আনে - বস্তুগত স্থিতিশীলতার সাথে তাপীয় প্রয়োজনীয়তার ভারসাম্য। প্রতিটি থার্মোপ্লাস্টিকের সেই মিষ্টি স্পট রয়েছে যেখানে এটি ক্ষয় ছাড়াই ভালভাবে প্রবাহিত হয় এবং উত্পাদন দক্ষতা বজায় রাখার সময় সেই স্থানটি খুঁজে পাওয়া যা আমাদের সমস্ত আধুনিক যন্ত্র এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের সাথেও এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াকরণকে বিজ্ঞানের চেয়ে আরও শিল্প করে তোলে।