প্লাস্টিক এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া পেললেটকে কাস্টম প্রোফাইলে রূপান্তরিত করে

প্রতিদিনের চারপাশে থাকা প্লাস্টিকের পাইপ, জানালার ফ্রেম এবং খাদ্য প্যাকেজিং বিবেচনা করুন। এই পণ্যগুলি কীভাবে ছোট প্লাস্টিকের কণা থেকে তাদের চূড়ান্ত আকার নেয়? উত্তরটি হলো প্লাস্টিক এক্সট্রুশন মোল্ডিং নামক একটি শিল্প কারুকার্যে। আসুন এই আকর্ষণীয় উত্পাদন প্রক্রিয়াটি অনুসন্ধান করি যা আমাদের আধুনিক বিশ্বকে নীরবে আকার দেয়।

প্লাস্টিক এক্সট্রুশন বোঝা

এর মূল অংশে, প্লাস্টিক এক্সট্রুশন টুথপেস্টের মতো। প্রক্রিয়াটি প্লাস্টিকের কাঁচামাল (সাধারণত কণা, পাউডার বা ফ্লেক্স) একটি এক্সট্রুডারের হপারে খাওয়ানো দিয়ে শুরু হয়। স্ক্রু ঘূর্ণন এবং বাহ্যিক উত্তাপের মাধ্যমে, প্লাস্টিক ধীরে ধীরে গলে যায়। এই গলিত প্লাস্টিকটি তখন একটি বিশেষ আকারের ডাইয়ের মাধ্যমে উচ্চ চাপে জোর করে প্রবেশ করানো হয়, যা পছন্দসই আকারের অবিচ্ছিন্ন প্রোফাইলে শীতল হয়। এই বহুমুখী পদ্ধতি অসংখ্য পণ্য তৈরি করে যার মধ্যে রয়েছে:

• পাইপ/প্রোফাইল: বিভিন্ন প্লাস্টিকের পাইপিং এবং বিশেষ প্রোফাইল
• সিলিং স্ট্রিপ: জানালা, দরজা এবং স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য
• বেড়া: প্লাস্টিকের বাধা এবং রেলিং
• ডেক রেলিং: আউটডোর প্লাস্টিকের ডেক উপাদান
• জানালার ফ্রেম: প্লাস্টিকের জানালার কাঠামো
• প্লাস্টিক ফিল্ম/শিট: খাদ্য প্যাকেজিং এবং কৃষি ফিল্ম
• থার্মোপ্লাস্টিক কোটিং: বৈদ্যুতিক তারের নিরোধক স্তর

প্লাস্টিক এক্সট্রুশনের ঐতিহাসিক বিবর্তন

আধুনিক শিল্পের জন্য গুরুত্বপূর্ণ হলেও, এক্সট্রুশন প্রযুক্তির শিকড় ১৯ শতকে নিহিত। প্রথম দিকের এক্সট্রুডার প্রোটোটাইপগুলি রাবার প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করত। ১৮২০ সালে, থমাস হ্যানকক রাবার বর্জ্য পুনর্ব্যবহারের জন্য একটি রাবার "ম্যাস্টিকেটর" আবিষ্কার করেন। ১৮৩৬ সালে, এডউইন চ্যাফি রাবারে অ্যাডিটিভ মেশানোর জন্য একটি টু-রোলার মেশিন তৈরি করেন। ১৯৩৫ সালে হামবুর্গ, জার্মানির পল ট্রয়েস্টার এবং অ্যাশলে গার্শফের প্রথম থার্মোপ্লাস্টিক প্লাস্টিক এক্সট্রুশন অর্জনের মাধ্যমে এই সাফল্য আসে। এর কিছুক্ষণ পরেই, ইতালির এলএমপির রবার্তো কলম্বো প্রথম টুইন-স্ক্রু এক্সট্রুডার তৈরি করেন।

এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া ধাপে ধাপে

প্লাস্টিক এক্সট্রুশন প্রক্রিয়ায় বেশ কয়েকটি সুনির্দিষ্ট পর্যায় জড়িত:

1. খাওয়ানো: প্লাস্টিকের কণা (রজন) হপার থেকে মাধ্যাকর্ষণ শক্তির মাধ্যমে এক্সট্রুডার ব্যারেলে প্রবেশ করে
2. গলানো: ঘূর্ণায়মান স্ক্রু ব্যারেল হিটারগুলি গলানোর জন্য তাপীয় শক্তি সরবরাহ করার সময় কণাগুলিকে এগিয়ে নিয়ে যায়
3. সমরূপকরণ: স্ক্রু সুসংগত তাপমাত্রা এবং গঠনের জন্য গলিত প্লাস্টিককে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত করে
4. পরিস্রাবণ: গলিত প্লাস্টিক অমেধ্য অপসারণের জন্য স্ক্রিনের মধ্য দিয়ে যায়
5. ডাই শেপিং: উপাদানটি প্রোফাইল তৈরি করতে একটি আকৃতির ডাইয়ের মাধ্যমে জোর করে প্রবেশ করানো হয়
6. শীতলকরণ: এক্সট্রুড প্রোফাইল জল স্নান বা কুলিং রোলের মাধ্যমে শক্ত হয়
7. টানা: ধ্রুবক-গতির হল-অফ সরঞ্জাম মাত্রাগত স্থিতিশীলতা বজায় রাখে
8. কাটিং/ওয়াইন্ডিং: অবিচ্ছিন্ন পণ্যটি দৈর্ঘ্যের সাথে কাটা হয় বা রোলে ক্ষত হয়

সিস্টেমের কেন্দ্রবিন্দু: স্ক্রু

এক্সট্রুডার স্ক্রু সিস্টেমের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, যার নকশা সরাসরি দক্ষতা এবং পণ্যের গুণমানকে প্রভাবিত করে। একটি স্ট্যান্ডার্ড প্লাস্টিক এক্সট্রুশন স্ক্রু সাধারণত তিনটি কার্যকরী অঞ্চল ধারণ করে:

• ফিড জোন (সলিড কনভেয়িং): ধারাবাহিক চ্যানেল গভীরতা সহ প্লাস্টিক উপাদান সরবরাহ করে
• ট্রানজিশন জোন (কম্প্রেশন): চ্যানেল গভীরতা হ্রাস করার সময় ধীরে ধীরে প্লাস্টিক গলিয়ে দেয়
• মিটারিং জোন (মেল্ট কনভেয়িং): গলানো সম্পন্ন করে এবং অভিন্ন গলিত গুণমান নিশ্চিত করে

ভেন্টেড (দুই-পর্যায়ের) মডেলের মতো বিশেষায়িত এক্সট্রুডারগুলি অতিরিক্ত অঞ্চল অন্তর্ভুক্ত করে:

• ডিকম্প্রেশন জোন: স্ক্রু বরাবর প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ অংশে অবস্থিত, এই গভীরতর চ্যানেল বিভাগটি আটকা পড়া গ্যাসগুলিকে ভেন্ট করার জন্য চাপ কমিয়ে দেয়
• দ্বিতীয় মিটারিং জোন: ডাউনস্ট্রীম প্রতিরোধের পরাস্ত করতে গলিত পদার্থকে পুনরায় চাপ দেয়

স্ক্রুটির দৈর্ঘ্য-থেকে-ব্যাসের অনুপাত (L/D) একটি মূল নকশা প্যারামিটার হিসাবে কাজ করে। একটি ৬-ইঞ্চি ব্যাসের স্ক্রু যার L/D অনুপাত ২৪:১, ১৪৪ ইঞ্চি (১২ ফুট) লম্বা। উচ্চতর L/D অনুপাত মিশ্রণ ক্ষমতা এবং আউটপুট উন্নত করে। ২৫:১ সাধারণ হলেও, কিছু মেশিন ৪০:১ পর্যন্ত পৌঁছায়। ভেন্টেড স্ক্রুগুলির অতিরিক্ত অঞ্চলগুলি মিটমাট করার জন্য সাধারণত ৩৬:১ L/D প্রয়োজন।

গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ

এক্সট্রুশন জুড়ে সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অপরিহার্য প্রমাণ করে। প্রতিটি জোনে তাপ নিরীক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ করার জন্য থার্মোকাপল বা আরটিডি অন্তর্ভুক্ত করা হয়। প্রতিষ্ঠিত "তাপমাত্রা প্রোফাইল" চূড়ান্ত পণ্যের বৈশিষ্ট্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে।

এক্সট্রুশন প্রকারভেদ

• ব্লোন ফিল্ম এক্সট্রুশন: প্যাকেজিং এবং শিটিংয়ের জন্য প্লাস্টিক ফিল্ম তৈরি করে
• শিট/ফিল্ম এক্সট্রুশন: টি-ডাইস বা কোট-হ্যাঙ্গার ডাইস ব্যবহার করে পুরু প্লাস্টিক শীট তৈরি করে
• পাইপ এক্সট্রুশন: পিভিসি কন্ডুইটের মতো প্লাস্টিকের পাইপিং তৈরি করে
• কোটিং এক্সট্রুশন: তার এবং তারের উপর প্লাস্টিকের ইনসুলেশন প্রয়োগ করে
• কোএক্সট্রুশন: স্তরযুক্ত কাঠামোতে একাধিক উপাদান একত্রিত করে
• এক্সট্রুশন কোটিং: কাগজ বা ফয়েলের মতো সাবস্ট্রেটের উপর প্লাস্টিক ফিল্মগুলিকে স্তরিত করে
• কম্পাউন্ডিং এক্সট্রুশন: কাস্টম যৌগ তৈরি করতে পলিমারগুলিকে অ্যাডিটিভের সাথে মিশ্রিত করে

উপাদান বিকল্প

• পলিইথিলিন (PE)
• পলিপ্রোপিলিন (PP)
• পলিঅক্সাইমিথিলিন (POM)
• অ্যাক্রিলিক (PMMA)
• নাইলন (PA)
• পলিস্টাইরিন (PS)
• পলিভিনাইল ক্লোরাইড (PVC)
• অ্যাক্রিলোনিট্রাইল বুটাডিয়েন স্টাইরিন (ABS)
• পলিকarbonate (PC)

ডাই বৈচিত্র্য

• অ্যানুলার ডাইস: সাধারণ নকশা কিন্তু অসম প্রবাহের কারণ হতে পারে
• স্পাইডার ডাইস: প্রতিসম প্রবাহ সরবরাহ করে তবে ওয়েল্ড লাইন তৈরি করে
• স্পাইরাল ডাইস: ওয়েল্ড লাইন এবং প্রবাহের অপ্রতিসাম্যতা দূর করে
• টি-ডাইস/কোট-হ্যাঙ্গার ডাইস: বৃত্তাকার প্রবাহকে ফ্ল্যাট আউটপুটে রূপান্তর করে

কোএক্সট্রুশনের সুবিধা

যখন একক পলিমার সমস্ত প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না, তখন কোএক্সট্রুশন একাধিক উপাদানকে স্তরযুক্ত পণ্যগুলিতে একত্রিত করে। এই পদ্ধতিটি একক উপাদানগুলিতে বিভিন্ন উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করে—যেমন কাঠামোগত শক্তির সাথে অক্সিজেন বাধা ক্ষমতা।

কম্পাউন্ডিংয়ের ভূমিকা

কম্পাউন্ডিং এক্সট্রুশন রঙ, স্থায়িত্ব বা আবহাওয়ার প্রতিরোধের মতো বৈশিষ্ট্যগুলি সংশোধন করতে অ্যাডিটিভগুলির সাথে পলিমার মিশ্রিত করে। ফলস্বরূপ কণাগুলি অন্যান্য প্লাস্টিক প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতিগুলিকে সরবরাহ করে।

টুইন-স্ক্রু শ্রেষ্ঠত্ব

কম্পাউন্ডিং প্রায়শই তাদের উচ্চতর মিশ্রণ ক্ষমতার জন্য টুইন-স্ক্রু এক্সট্রুডারগুলির প্রয়োজন। এগুলি কো-ঘূর্ণন এবং কাউন্টার-ঘূর্ণন কনফিগারেশনে আসে, প্রাক্তনটি আরও ভাল অক্ষীয় মিশ্রণ সরবরাহ করে এবং পরবর্তীটি উচ্চ চাপ তৈরি করে।

সর্বব্যাপী অ্যাপ্লিকেশন

এক্সট্রুশন প্রযুক্তি আধুনিক জীবনকে প্রভাবিত করে, যা নির্মাণ, স্বয়ংচালিত, চিকিৎসা এবং ভোগ্যপণ্য খাতে উপাদান তৈরি করে।

এক্সট্রুশনের ভবিষ্যৎ

প্রযুক্তি উন্নত হওয়ার সাথে সাথে, এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াগুলি বৃহত্তর দক্ষতা, শক্তি সঞ্চয় এবং পরিবেশগত স্থিতিশীলতার দিকে বিকশিত হতে থাকে, যা প্লাস্টিক পণ্য উৎপাদনে আরও উদ্ভাবনের প্রতিশ্রুতি দেয়।