परिचय

UHMWPE पाइप के लिए, पॉलिमर को एक ट्यूब में बनाना विनिर्माण समस्या का केवल पहला भाग है।

सबसे कठिन हिस्सा उस ट्यूब को उसकी पूरी लंबाई के साथ एक समान बनाए रखना है।

दीवार की मोटाई, घनत्व, आंतरिक संरचना या अवशिष्ट तनाव में भिन्नता होने पर भी एक पाइप में सही नाममात्र व्यास हो सकता है। ये विविधताएँ सामग्री के निर्माणकारी ढाँचे तक पहुँचने से पहले क्या होता है उससे निकटता से संबंधित हैं।

यूएचएमडब्ल्यूपीई समस्या को और अधिक जटिल बना देता है क्योंकि इसका अत्यधिक उच्च आणविक भार इसे बहुत अधिक पिघली हुई चिपचिपाहट और बहुत कम पिघले हुए प्रवाह की क्षमता देता है। यह एक कारण है कि यूएचएमडब्ल्यूपीई को आमतौर पर मानक एक्सट्रूज़न प्रक्रिया में पारंपरिक पॉलीथीन की तरह व्यवहार करने के बजाय संपीड़न मोल्डिंग या रैम एक्सट्रूज़न द्वारा संसाधित किया जाता है।

रैम एक्सट्रूज़न के लिए, पाउडर को क्रमिक वृद्धि में जमाया जाता है और गर्म डाई के माध्यम से धकेला जाता है। उत्पादन परिणाम न केवल सामग्री पर निर्भर करता है, बल्कि इस बात पर भी निर्भर करता है कि पाउडर को कितनी लगातार मात्रा में डाला जाता है, जमाया जाता है, गर्म किया जाता है और निर्माण प्रणाली के माध्यम से कैसे स्थानांतरित किया जाता है।

यहीं से दीवार की एकरूपता शुरू होती है।

पाइप की दीवार मरने तक पहुंचने से पहले बनाई जाती है

यह मान लेना आसान है कि बनाने वाली डाई अंतिम दीवार की मोटाई निर्धारित करती है।

डाई निश्चित रूप से प्रोफ़ाइल निर्धारित करती है, लेकिन डाई में प्रवेश करने वाली सामग्री पहले ही कई महत्वपूर्ण चरणों से गुजर चुकी होती है।

यूएचएमडब्ल्यूपीई पाउडर मशीन में प्रवेश करता है और एक प्रत्यागामी रैम द्वारा उत्तरोत्तर संकुचित होता है। प्रत्येक रैम गति पाउडर के एक हिस्से को संपीड़ित करती है और समेकित सामग्री को गर्म बनाने वाले क्षेत्र की ओर धकेलती है। ब्रास्केम ने इसे गर्म डाई के माध्यम से क्रमिक पाउडर पैकिंग और संचलन के रूप में वर्णित किया है, जिसमें आंतरिक डाई अनुभाग अंतिम प्रोफ़ाइल निर्धारित करता है।

यह सामान्य स्क्रू एक्सट्रूज़न से बहुत अलग उत्पादन स्थिति बनाता है।

एक पारंपरिक पीई एक्सट्रूडर लगातार बहते हुए पॉलिमर को पिघलाता रहता है। यूएचएमडब्ल्यूपीई रैम एक्सट्रूज़न में, सामग्री को मुख्य रूप से सकारात्मक विस्थापन और संपीड़न द्वारा स्थानांतरित किया जाता है।

यदि पाउडर चार्ज असंगत है, तो गठन की स्थिति भी असंगत हो सकती है।

इसलिए केवल डाई ओपनिंग को देखकर पाइप को ठीक से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है।

पाउडर पैकिंग का निर्माण प्रक्रिया पर सीधा प्रभाव पड़ता है

UHMWPE पाउडर एक सतत बहुलक संरचना बनने से पहले, पाउडर कणों को निकट संपर्क में लाना होगा।

संघनन की डिग्री और एकरूपता इस बात पर प्रभाव डालती है कि सामग्री बाद में हीटिंग और समेकन के दौरान कैसे व्यवहार करती है।

असमान पाउडर चार्ज घनत्व में स्थानीय अंतर पैदा कर सकता है। जब सामग्री गर्म खंड में प्रवेश करती है, तो ये अंतर प्रभावित कर सकते हैं कि विभिन्न क्षेत्र कितनी तेजी से समेकित होते हैं।

यह विशेष रूप से मोटी दीवार वाले उत्पादों के लिए प्रासंगिक है।

एक मोटा UHMWPE पाइप अपनी पूरी दीवार को तुरंत गर्म नहीं करता है। गर्मी को गर्म सतहों से दीवार के अंदर की सामग्री की ओर बढ़ना पड़ता है। यूएचएमडब्ल्यूपीई में अपेक्षाकृत खराब तापीय चालकता भी है, इसलिए प्रसंस्करण के दौरान अनुभाग के माध्यम से तापमान वितरण को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। यूएचएमडब्ल्यूपीई प्रसंस्करण पर शोध से पता चलता है कि सामग्री का थर्मल व्यवहार और सीमित पिघल गतिशीलता प्रसंस्करण स्थितियों को गुणवत्ता बनाने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाती है।

इसलिए उत्पादन लक्ष्य केवल "पाउडर को गर्म करना" नहीं है।

इसका उद्देश्य दबाव और आयामी नियंत्रण को बनाए रखते हुए पूरे निर्माण खंड में पर्याप्त तापीय स्थिति प्राप्त करना है।

तापमान पर्याप्त उच्च होना चाहिए - लेकिन बेतरतीब ढंग से अधिक नहीं

UHMWPE कम {{0}चिपचिपाहट वाले पॉलिमर की तरह तापमान पर प्रतिक्रिया नहीं करता है।

इसका गलनांक लगभग 155 डिग्री है, लेकिन पाउडर कणों के पूर्ण संलयन के लिए उच्च प्रसंस्करण तापमान की आवश्यकता होती है, और इसके गलनांक के ऊपर भी सामग्री की प्रवाह क्षमता बेहद खराब होती है।

यह एक महत्वपूर्ण प्रोसेसिंग विंडो बनाता है।

यदि थर्मल स्थिति अपर्याप्त है, तो पाउडर कण पर्याप्त रूप से समेकित नहीं हो सकते हैं।

यदि सामग्री अत्यधिक तापीय स्थितियों के संपर्क में आती है या बहुत लंबे समय तक ऊंचे तापमान पर रहती है, तो तापीय गिरावट चिंता का विषय बन जाती है। प्रसंस्करण साहित्य यह भी नोट करता है कि यूएचएमडब्ल्यूपीई में खराब तापीय चालकता है, जो सामग्री के अंदर स्थानीय गर्मी संचय का कारण बन सकती है।

पाइप उत्पादन के लिए, मुद्दा केवल हीटिंग नियंत्रक पर दिखाया गया तापमान नहीं है।

सामग्री को स्वयं निर्माण खंड में आवश्यक तापीय स्थिति तक पहुंचना होता है।

यही कारण है कि गर्म डाई प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

गर्म डाई निवास समय को नियंत्रित करती है

फॉर्मिंग डाई पाइप को उसका अंतिम आकार देने से कहीं अधिक काम करती है।

इसकी गर्म लंबाई यह निर्धारित करती है कि गठित क्षेत्र छोड़ने से पहले संकुचित सामग्री नियंत्रित थर्मल परिस्थितियों में कितनी देर तक रहती है।

ब्रास्केम विशेष रूप से उत्पादन दर को प्रभावित करने वाले कारकों के रूप में गर्म डाई जोन की लंबाई, रैम चरण और रैम आंदोलन नियमितता की पहचान करता है।

विचार करें कि यदि राम की गति बदल जाए तो क्या होगा।

तेज़ गति से प्रति इकाई समय गर्म अनुभाग से गुजरने वाली सामग्री की मात्रा बदल जाती है। सामग्री का थर्मल इतिहास इसके साथ बदलता है।

धीमी गति इसके विपरीत कार्य करती है।

इसका मतलब है कि उत्पादन गति को थर्मल नियंत्रण से अलग नहीं किया जा सकता है। हीटिंग क्षमता और डाई लंबाई पर विचार किए बिना आउटपुट बढ़ाना लगातार समेकन के लिए आवश्यक स्थितियों को परेशान कर सकता है।

इस कारण से, यूएचएमडब्ल्यूपीई पाइप उत्पादन एक सरल "पाउडर इन, पाइप आउट" ऑपरेशन के बजाय एक समन्वित प्रक्रिया है।

राम आंदोलन प्रक्रिया स्पंदन पैदा कर सकता है

एक और विशेषता है जिसे नज़रअंदाज करना आसान है।

एक रैम एक्सट्रूज़न प्रणाली निरंतर स्क्रू रोटेशन के बजाय पारस्परिक गति का उपयोग करती है।

मेढ़ा आगे बढ़ता है, पाउडर को संकुचित करता है और सामग्री को आगे की ओर धकेलता है। इसके बाद यह अगले चार्जिंग और संघनन चक्र के लिए वापस आ जाता है।

इसका मतलब यह है कि इस प्रक्रिया में एक अंतर्निहित चक्रीय गति शामिल है।

यूएचएमडब्ल्यूपीई रैम एक्सट्रूज़न पर शोध से पता चलता है कि आंतरायिक फीडिंग और संघनन प्रक्रिया को तकनीकी रूप से अर्ध-निरंतर बनाते हैं, और चक्रीय स्टैम्पिंग क्रिया एक्सट्रूडेड उत्पाद में अवशिष्ट तनाव में योगदान कर सकती है। धड़कन को कम करने और प्रक्रिया को निरंतर संचालन के करीब बनाने के लिए एकाधिक - प्लंजर सिस्टम विकसित किए गए हैं।

पाइप उत्पादन के लिए, स्थिर रैम गति को बनाए रखना महत्वपूर्ण है।

यदि गति अनियमित है, तो दबाव और सामग्री वितरण की स्थिति में भी उतार-चढ़ाव हो सकता है।

इसका उद्देश्य केवल पर्याप्त बल उत्पन्न करना नहीं है। बल को बार-बार और लगातार लागू करने की आवश्यकता है।

डाई ज्योमेट्री अंतिम पाइप प्रोफ़ाइल निर्धारित करती है

एक बार जब सामग्री पर्याप्त रूप से समेकित और गर्म हो जाती है, तो यह फॉर्मिंग डाई से होकर गुजरती है।

डाई का आंतरिक भाग ट्यूबलर ज्यामिति स्थापित करता है। पाइप उत्पादन में, इसमें बाहरी व्यास, आंतरिक व्यास और दीवार की मोटाई के बीच संबंध शामिल है।

निर्माण ज्यामिति में परिवर्तन से पाइप के चारों ओर सामग्री वितरण में परिवर्तन होता है।

इस कारण से, इसमें प्रवेश करने वाली सामग्री के साथ-साथ डाई डिज़ाइन पर भी विचार किया जाना चाहिए। सैद्धांतिक रूप से सही डाई अस्थिर पाउडर फीडिंग या अपस्ट्रीम में असंगत संघनन की भरपाई नहीं कर सकती है।

डाई को पर्याप्त यांत्रिक भार का भी सामना करना पड़ता है। रैम को अत्यधिक चिपचिपी यूएचएमडब्ल्यूपीई सामग्री द्वारा बनाए गए प्रतिरोध और निर्माण प्रक्रिया से जुड़े घर्षण पर काबू पाना होगा। ब्रास्केम उत्पादकता और उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले कारकों के बीच हाइड्रोलिक पावर और एक्सट्रूडर घटकों की यांत्रिक शक्ति की पहचान करता है।

शीतलन अंतिम आयाम बदल सकता है

गर्म डाई निकलते ही पाइप बदलना बंद नहीं करता है।

ठंडा करने से पॉलिमर संरचना सिकुड़ जाती है और स्थिर हो जाती है।

एक ट्यूबलर अनुभाग के लिए, बाहरी सतह और आंतरिक सतह बिल्कुल समान थर्मल इतिहास का अनुभव नहीं कर सकते हैं। इसलिए शीतलन दर आयामी स्थिरता और अवशिष्ट तनाव को प्रभावित करती है।

जैसे-जैसे पाइप के आयाम और दीवार की मोटाई बढ़ती है, यह और अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।

शीतलन का उद्देश्य केवल पाइप को यथाशीघ्र ठंडा करना नहीं है। इसका उद्देश्य दीवार के माध्यम से अनावश्यक थर्मल अंतर पैदा किए बिना गठित प्रोफ़ाइल को स्थिर आयामी स्थिति में लाना है।

यही कारण है कि डाउनस्ट्रीम कूलिंग और आकार देने वाले उपकरण को यूएचएमडब्ल्यूपीई रैम एक्सट्रूज़न सिस्टम का ही हिस्सा माना जाता है।

दीवार की मोटाई एक नंबर से नियंत्रित क्यों नहीं होती?

जब खरीदार यूएचएमडब्ल्यूपीई पाइप निर्दिष्ट करते हैं, तो दीवार की मोटाई आम तौर पर एक आयामी आवश्यकता के रूप में दी जाती है।

हालाँकि, विनिर्माण के दौरान, दीवार की मोटाई बनाए रखना एक साथ काम करने वाली कई प्रक्रिया स्थितियों पर निर्भर करता है।

यही कारण है कि दीवार की मोटाई को केवल "डाई द्वारा निर्मित" के रूप में नहीं देखा जाना चाहिए।

डाई ज्यामिति को परिभाषित करती है, लेकिन संपूर्ण निर्माण प्रक्रिया की स्थिरता यह निर्धारित करती है कि ज्यामिति कितनी लगातार पुन: प्रस्तुत की जाती है।

यदि प्रक्रिया अस्थिर हो तो क्या होगा?

प्रक्रिया अस्थिरता जरूरी नहीं कि तुरंत कोई स्पष्ट दोष उत्पन्न कर दे।

एक पाइप अभी भी बाहर से चिकना दिख सकता है।

हालाँकि, असंगत प्रसंस्करण आयामी एकरूपता, आंतरिक समेकन और अवशिष्ट तनाव को प्रभावित कर सकता है। रैम एक्सट्रूज़न पर शोध विशेष रूप से आंतरायिक संपीड़न प्रक्रिया के एक परिणाम के रूप में अवशिष्ट तनाव की पहचान करता है, इन तनावों को कम करने के लिए कुछ एक्सट्रूज़न उत्पादों में एनीलिंग का उपयोग किया जाता है।

यह यूएचएमडब्ल्यूपीई पाइप के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि सामग्री को अपघर्षक घोल परिवहन जैसी मांग वाली सेवा के लिए चुना जाता है।

पाइप की दीवार को अपनी संरचनात्मक अखंडता बनाए रखनी होती है जबकि आंतरिक सतह निरंतर कण प्रभाव और फिसलन घिसाव के संपर्क में रहती है।

इसलिए विनिर्माण स्थिरता सेवा प्रदर्शन से जुड़ी है। यूएचएमडब्ल्यूपीई का उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध खराब फॉर्मिंग गुणवत्ता की भरपाई नहीं कर सकता है।

निर्माता प्रक्रिया की निगरानी कैसे करते हैं

एक स्थिर उत्पादन लाइन को केवल अंतिम आयामी निरीक्षण के बजाय निर्माण प्रक्रिया के दौरान नियंत्रण बिंदुओं की आवश्यकता होती है।

कच्चे पाउडर को लगातार खिलाने की आवश्यकता होती है। संघनन चरण के लिए स्थिर रैम गति की आवश्यकता होती है। हीटिंग सिस्टम को पर्याप्त क्षमता और स्थिर थर्मल स्थितियों की आवश्यकता होती है। बनाने वाली डाई को यांत्रिक भार के तहत अपनी ज्यामिति बनाए रखने की आवश्यकता होती है। तैयार प्रोफ़ाइल को स्थिर करने के लिए शीतलन की आवश्यकता होती है।

फिर अंतिम पाइप को आयामी आवश्यकताओं और अन्य निर्दिष्ट गुणवत्ता विशेषताओं के लिए जांचा जा सकता है।

यह दृष्टिकोण एकल अंतिम माप पर निर्भर रहने से अधिक उपयोगी है।

यदि किसी पाइप में आयामी विचलन पाया जाता है, तो पूर्ण गठन अनुक्रम को समझने से यह जांच करना संभव हो जाता है कि क्या समस्या पाउडर फीडिंग, संघनन, हीटिंग, डाई स्थितियों या शीतलन में उत्पन्न हुई है।

निष्कर्ष

यूएचएमडब्ल्यूपीई पाइप निर्माण केवल पॉलिमर पाउडर को गर्म करने और उसे एक सांचे में डालने का मामला नहीं है।

कठिन हिस्सा एक स्थिर गठन वाले वातावरण को बनाए रखना है, जबकि अत्यधिक उच्च आणविक भार और बहुत कम पिघल प्रवाह क्षमता वाली सामग्री को कॉम्पैक्ट, गर्म, समेकित और आकार दिया जा रहा है।

रैम एक्सट्रूज़न में, पाउडर पैकिंग, रैम मूवमेंट, गर्म डाई लंबाई, थर्मल स्थितियां, डाई ज्योमेट्री और कूलिंग सभी अंतिम पाइप संरचना में योगदान करते हैं।

यही कारण है कि UHMWPE पाइप की दीवार की गुणवत्ता को नियंत्रित करना सामग्री के अंतिम निर्माण डाई तक पहुंचने से पहले ही शुरू हो जाता है।

एक खनन पाइप निर्माता के लिए, वास्तविक विनिर्माण चुनौती केवल सही आयामों के साथ UHMWPE पाइप का उत्पादन करना नहीं है। यह समेकित पॉलिमर संरचना को संरक्षित करते हुए पाइप के एक खंड से दूसरे तक लगातार उन आयामों का उत्पादन कर रहा है जो यूएचएमडब्ल्यूपीई को घर्षण प्रतिरोध और कठोरता प्रदान करता है।

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