গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড পিটিএফই: "প্লাস্টিক কিং" এর কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে

পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন (PTFE), যা তার ব্যতিক্রমী রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, উচ্চ/নিম্ন-তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কম ঘর্ষণ সহগের জন্য বিখ্যাত, "প্লাস্টিক কিং" ডাকনাম অর্জন করেছে এবং রাসায়নিক, যান্ত্রিক এবং ইলেকট্রনিক শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, বিশুদ্ধ PTFE-এর অন্তর্নিহিত অসুবিধা রয়েছে যেমন কম যান্ত্রিক শক্তি, ঠান্ডা প্রবাহ বিকৃতির প্রতি সংবেদনশীলতা এবং দুর্বল তাপ পরিবাহিতা। এই সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করার জন্য, গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড PTFE কম্পোজিট তৈরি করা হয়েছে। এই উপাদানটি PTFE-এর উচ্চতর বৈশিষ্ট্য বজায় রেখে একাধিক কর্মক্ষমতা মেট্রিক্সকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, কাচের তন্তুগুলির শক্তিশালীকরণ প্রভাবের জন্য ধন্যবাদ।

1. যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উল্লেখযোগ্য বর্ধন

বিশুদ্ধ PTFE-এর অত্যন্ত প্রতিসম আণবিক শৃঙ্খল কাঠামো এবং উচ্চ স্ফটিকতার ফলে দুর্বল আন্তঃআণবিক বল তৈরি হয়, যার ফলে যান্ত্রিক শক্তি এবং কঠোরতা কম হয়। এটি উল্লেখযোগ্য বাহ্যিক বলের অধীনে এটিকে বিকৃতির ঝুঁকিতে ফেলে, উচ্চ শক্তির প্রয়োজন এমন ক্ষেত্রগুলিতে এর প্রয়োগ সীমিত করে। কাচের তন্তুগুলির সংমিশ্রণ PTFE-এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিতে উল্লেখযোগ্য উন্নতি আনে। কাচের তন্তুগুলি তাদের উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। PTFE ম্যাট্রিক্সের মধ্যে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়লে, তারা কার্যকরভাবে বাহ্যিক বোঝা বহন করে, যা কম্পোজিটটির সামগ্রিক যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে। গবেষণা ইঙ্গিত দেয় যে উপযুক্ত পরিমাণে কাচের তন্তু যোগ করার সাথে সাথে, PTFE-এর প্রসার্য শক্তি 1 থেকে 2 গুণ বৃদ্ধি করা যেতে পারে এবং নমনীয় শক্তি আরও উল্লেখযোগ্য হয়ে ওঠে, মূল উপাদানের তুলনায় প্রায় 2 থেকে 3 গুণ উন্নত হয়। কঠোরতাও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এটি কাচের তন্তুযুক্ত চাঙ্গা PTFE-কে যান্ত্রিক উত্পাদন এবং মহাকাশে, যেমন যান্ত্রিক সিল এবং বিয়ারিং উপাদানগুলিতে, আরও জটিল কাজের পরিবেশে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে দেয়, কার্যকরভাবে অপর্যাপ্ত উপাদান শক্তির কারণে সৃষ্ট ব্যর্থতা হ্রাস করে।

2. অপ্টিমাইজড থার্মাল পারফরম্যান্স

যদিও বিশুদ্ধ PTFE উচ্চ এবং নিম্ন-তাপমাত্রা প্রতিরোধের ক্ষেত্রে ভালো কাজ করে, -১৯৬°C এবং ২৬০°C এর মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের জন্য সক্ষম, উচ্চ তাপমাত্রায় এর মাত্রিক স্থিতিশীলতা দুর্বল, যেখানে এটি তাপীয় বিকৃতির ঝুঁকিতে থাকে। কাচের তন্তু যোগ করার ফলে উপাদানের তাপ বিচ্যুতি তাপমাত্রা (HDT) এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে এই সমস্যাটি কার্যকরভাবে সমাধান করা হয়। কাচের তন্তুগুলি নিজেই উচ্চ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অনমনীয়তা ধারণ করে। উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে, তারা PTFE আণবিক শৃঙ্খলের চলাচলকে সীমাবদ্ধ করে, যার ফলে উপাদানের তাপীয় প্রসারণ এবং বিকৃতি রোধ করা হয়। সর্বোত্তম কাচের তন্তুর পরিমাণের সাথে, কাচের তন্তুযুক্ত চাঙ্গা PTFE এর তাপ বিচ্যুতি তাপমাত্রা ৫০°C এর বেশি বৃদ্ধি করা যেতে পারে। এটি উচ্চ-তাপমাত্রা অপারেটিং অবস্থার অধীনে স্থিতিশীল আকৃতি এবং মাত্রিক নির্ভুলতা বজায় রাখে, এটি উচ্চ-তাপমাত্রা পাইপলাইন এবং উচ্চ-তাপমাত্রা সিলিং গ্যাসকেটের মতো উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতার প্রয়োজনীয়তা সহ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

৩. ঠান্ডা প্রবাহের প্রবণতা হ্রাস

বিশুদ্ধ PTFE-এর ক্ষেত্রে ঠান্ডা প্রবাহ (বা ক্রিপ) একটি উল্লেখযোগ্য সমস্যা। এটি ধীর প্লাস্টিকের বিকৃতিকে বোঝায় যা সময়ের সাথে সাথে একটি ধ্রুবক লোডের অধীনে ঘটে, এমনকি তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায়ও। এই বৈশিষ্ট্যটি দীর্ঘমেয়াদী আকৃতি এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতার প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিশুদ্ধ PTFE-এর ব্যবহার সীমিত করে। কাচের তন্তুগুলির অন্তর্ভুক্তি PTFE-এর ঠান্ডা প্রবাহের ঘটনাকে কার্যকরভাবে বাধা দেয়। তন্তুগুলি PTFE ম্যাট্রিক্সের মধ্যে একটি সহায়ক কঙ্কাল হিসাবে কাজ করে, PTFE আণবিক শৃঙ্খলের স্লাইডিং এবং পুনর্বিন্যাসকে বাধাগ্রস্ত করে। পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে বিশুদ্ধ PTFE-এর তুলনায় গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড PTFE-এর ঠান্ডা প্রবাহ হার 70% থেকে 80% হ্রাস পায়, যা দীর্ঘমেয়াদী লোডের অধীনে উপাদানের মাত্রিক স্থিতিশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। এটি উচ্চ-নির্ভুলতা যান্ত্রিক যন্ত্রাংশ এবং কাঠামোগত উপাদান তৈরির জন্য এটিকে উপযুক্ত করে তোলে।

৪. উন্নত পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা

বিশুদ্ধ PTFE-এর কম ঘর্ষণ সহগ এর সুবিধাগুলির মধ্যে একটি, তবে এটি এর দুর্বল পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতাতেও অবদান রাখে, যা ঘর্ষণ প্রক্রিয়ার সময় এটিকে পরিধান এবং স্থানান্তরের জন্য সংবেদনশীল করে তোলে। গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড PTFE তন্তুগুলির শক্তিশালীকরণ প্রভাবের মাধ্যমে উপাদানের পৃষ্ঠের কঠোরতা এবং পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করে। গ্লাস ফাইবারের কঠোরতা PTFE-এর তুলনায় অনেক বেশি, যা ঘর্ষণ সময় কার্যকরভাবে পরিধান প্রতিরোধ করতে সক্ষম করে। এটি উপাদানের ঘর্ষণ এবং পরিধান প্রক্রিয়াকেও পরিবর্তন করে, PTFE-এর আঠালো পরিধান এবং ঘর্ষণকারী পরিধান হ্রাস করে। তদুপরি, কাচের তন্তুগুলি ঘর্ষণ পৃষ্ঠে ক্ষুদ্র প্রোট্রুশন তৈরি করতে পারে, একটি নির্দিষ্ট ঘর্ষণ-বিরোধী প্রভাব প্রদান করে এবং ঘর্ষণ সহগের ওঠানামা হ্রাস করে। ব্যবহারিক প্রয়োগে, যখন স্লাইডিং বিয়ারিং এবং পিস্টন রিংয়ের মতো ঘর্ষণ উপাদানগুলির জন্য উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তখন গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড PTFE-এর পরিষেবা জীবন উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত হয়, সম্ভাব্যভাবে বিশুদ্ধ PTFE-এর তুলনায় কয়েকগুণ বা এমনকি কয়েক ডজন গুণ। গবেষণায় দেখা গেছে যে কাচের ফাইবার দিয়ে ভরা PTFE কম্পোজিটগুলির পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা খালি PTFE উপকরণের তুলনায় প্রায় 500 গুণ উন্নত করা যেতে পারে এবং সীমিত PV মান প্রায় 10 গুণ বৃদ্ধি পায়।

৫. উন্নত তাপীয় পরিবাহিতা

বিশুদ্ধ PTFE-এর তাপ পরিবাহিতা কম, যা তাপ স্থানান্তরের জন্য সহায়ক নয় এবং উচ্চ তাপ অপচয় প্রয়োজনীয়তা সহ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীমাবদ্ধতা তৈরি করে। কাচের ফাইবার তুলনামূলকভাবে উচ্চ তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং PTFE-তে এর সংযোজন কিছু পরিমাণে উপাদানের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করতে পারে। যদিও কাচের ফাইবার সংযোজন PTFE-এর তাপ পরিবাহিতা সহগকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে না, এটি উপাদানের মধ্যে তাপ পরিবাহিতা পথ তৈরি করতে পারে, তাপ স্থানান্তরের গতি ত্বরান্বিত করে। এটি গ্লাস ফাইবার রিইনফোর্সড PTFE-কে ইলেকট্রনিক এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে, যেমন তাপীয় প্যাড এবং সার্কিট বোর্ড সাবস্ট্রেটগুলিতে আরও ভাল প্রয়োগের সম্ভাবনা দেয়, যা বিশুদ্ধ PTFE-এর দুর্বল তাপ পরিবাহিতার সাথে সম্পর্কিত তাপ সঞ্চয়ের সমস্যাগুলি সমাধান করতে সহায়তা করে। উন্নত তাপ পরিবাহিতা বিয়ারিংয়ের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ঘর্ষণজনিত তাপ অপচয় করতেও সহায়তা করে, যা আরও ভাল কর্মক্ষমতা প্রদান করে।

প্রয়োগের সুযোগ:​ এই যৌগিক উপাদানটি শিল্প সিল, উচ্চ-লোড বিয়ারিং/বুশিংস, সেমিকন্ডাক্টর সরঞ্জাম এবং রাসায়নিক শিল্পে বিভিন্ন পরিধান-প্রতিরোধী কাঠামোগত অংশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ইলেকট্রনিক্স ক্ষেত্রে, এটি ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির জন্য অন্তরক গ্যাসকেট, সার্কিট বোর্ডের জন্য অন্তরক এবং বিভিন্ন প্রতিরক্ষামূলক সিল তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। নমনীয় তাপ নিরোধক স্তরগুলির জন্য এর কার্যকারিতা মহাকাশ খাতে আরও প্রসারিত।

সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে নোট:​ যদিও গ্লাস ফাইবার অনেক বৈশিষ্ট্যকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে, এটি মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে গ্লাস ফাইবারের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে কম্পোজিটের প্রসার্য শক্তি, প্রসারণ এবং শক্ততা হ্রাস পেতে পারে এবং ঘর্ষণ সহগ ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পেতে পারে। তদুপরি, গ্লাস ফাইবার এবং PTFE কম্পোজিটগুলি ক্ষারীয় মাধ্যমে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয়। অতএব, গ্লাস ফাইবারের শতাংশ (সাধারণত 15-25%) এবং গ্রাফাইট বা MoS2 এর মতো অন্যান্য ফিলারের সাথে সম্ভাব্য সংমিশ্রণ সহ ফর্মুলেশনটি নির্দিষ্ট প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য তৈরি করা হয়েছে।