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पॉलीओलेफ़िन्स और फ़िल्म एक्सट्रूज़न का परिचय

पॉलीओलेफ़िन, एथिलीन और प्रोपलीन जैसे ओलेफ़िन मोनोमर्स से संश्लेषित मैक्रोमॉलिक्यूलर सामग्रियों का एक वर्ग, दुनिया भर में सबसे व्यापक रूप से उत्पादित और उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक हैं। उनकी व्यापकता कम लागत, उत्कृष्ट प्रक्रियाशीलता, उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता और अनुकूलनीय भौतिक विशेषताओं सहित गुणों के एक असाधारण संयोजन से उपजी है। पॉलीओलेफ़िन के विविध अनुप्रयोगों में, फ़िल्म उत्पाद एक सर्वोपरि स्थान रखते हैं, जो खाद्य पैकेजिंग, कृषि आवरण, औद्योगिक पैकेजिंग, चिकित्सा और स्वच्छता उत्पादों और रोज़मर्रा के उपभोक्ता सामानों में महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। फ़िल्म उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम पॉलीओलेफ़िन रेजिन में पॉलीइथिलीन (पीई) - जिसमें रैखिक कम घनत्व वाली पॉलीइथिलीन (एलएलडीपीई), कम घनत्व वाली पॉलीइथिलीन (एलडीपीई), और उच्च घनत्व वाली पॉलीइथिलीन (एचडीपीई) - और पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) शामिल हैं।

पॉलीओलेफिन फिल्मों का निर्माण मुख्य रूप से एक्सट्रूज़न प्रौद्योगिकी पर निर्भर करता है, जिसमें ब्लोन फिल्म एक्सट्रूज़न और कास्ट फिल्म एक्सट्रूज़न दो मुख्य प्रक्रियाएं हैं।

1. ब्लोन फिल्म एक्सट्रूज़न प्रक्रिया

पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म बनाने के लिए ब्लोन फ़िल्म एक्सट्रूज़न सबसे प्रचलित तरीकों में से एक है। मूल सिद्धांत में एक पिघले हुए पॉलीमर को एक कुंडलाकार डाई के माध्यम से लंबवत ऊपर की ओर निकालना शामिल है, जिससे एक पतली दीवार वाली ट्यूबलर पैरिसन बनती है। इसके बाद, संपीड़ित हवा को इस पैरिसन के अंदरूनी हिस्से में पेश किया जाता है, जिससे यह डाई के व्यास से काफी बड़े व्यास वाले बुलबुले में फूल जाता है। जैसे-जैसे बुलबुला ऊपर उठता है, इसे बाहरी हवा की अंगूठी द्वारा बलपूर्वक ठंडा और ठोस किया जाता है। फिर ठंडा किया गया बुलबुला निप रोलर्स (अक्सर एक ढहने वाले फ्रेम या ए-फ्रेम के माध्यम से) के एक सेट द्वारा ढह जाता है और बाद में एक रोल पर लपेटे जाने से पहले ट्रैक्शन रोलर्स द्वारा खींचा जाता है। ब्लोन फ़िल्म प्रक्रिया आम तौर पर द्विअक्षीय अभिविन्यास वाली फ़िल्में देती है, जिसका अर्थ है कि वे मशीन दिशा (MD) और अनुप्रस्थ दिशा (TD) दोनों में यांत्रिक गुणों का एक अच्छा संतुलन प्रदर्शित करते हैं, जैसे कि तन्य शक्ति, आंसू प्रतिरोध और प्रभाव शक्ति। फिल्म की मोटाई और यांत्रिक गुणों को ब्लो-अप अनुपात (बीयूआर - बबल व्यास से डाई व्यास का अनुपात) और ड्रा-डाउन अनुपात (डीडीआर - टेक-अप गति से एक्सट्रूज़न गति का अनुपात) को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

2. कास्ट फिल्म एक्सट्रूज़न प्रक्रिया

कास्ट फिल्म एक्सट्रूज़न पॉलीओलेफ़िन फ़िल्मों के लिए एक और महत्वपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया है, जो विशेष रूप से ऐसी फ़िल्मों के निर्माण के लिए उपयुक्त है जिनमें बेहतर ऑप्टिकल गुण (जैसे, उच्च स्पष्टता, उच्च चमक) और उत्कृष्ट मोटाई एकरूपता की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में, पिघले हुए पॉलीमर को एक समतल, स्लॉट-प्रकार के टी-डाई के माध्यम से क्षैतिज रूप से बाहर निकाला जाता है, जिससे एक समान पिघला हुआ वेब बनता है। फिर इस वेब को एक या अधिक उच्च गति वाले, आंतरिक रूप से ठंडे चिल रोल की सतह पर तेज़ी से खींचा जाता है। कोल्ड रोल सतह के संपर्क में आने पर पिघल जल्दी से जम जाता है। कास्ट फ़िल्मों में आम तौर पर बेहतरीन ऑप्टिकल गुण, मुलायम एहसास और अच्छी हीट-सीलेबिलिटी होती है। डाई लिप गैप, चिल रोल तापमान और रोटेशनल स्पीड पर सटीक नियंत्रण फिल्म की मोटाई और सतह की गुणवत्ता के सटीक विनियमन की अनुमति देता है।

शीर्ष 6 पॉलीओलेफ़िन फिल्म एक्सट्रूज़न चुनौतियाँ

एक्सट्रूज़न तकनीक की परिपक्वता के बावजूद, निर्माताओं को पॉलीओलेफ़िन फ़िल्मों के व्यावहारिक उत्पादन में अक्सर कई तरह की प्रसंस्करण कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है, खासकर जब उच्च आउटपुट, दक्षता, पतले गेज और नए उच्च-प्रदर्शन रेजिन का उपयोग करने का प्रयास किया जाता है। ये मुद्दे न केवल उत्पादन स्थिरता को प्रभावित करते हैं बल्कि अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता और लागत को भी सीधे प्रभावित करते हैं। प्रमुख चुनौतियों में शामिल हैं:

1. पिघली हुई दरार (शार्कस्किन): यह पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म एक्सट्रूज़न में सबसे आम दोषों में से एक है। मैक्रोस्कोपिक रूप से, यह फ़िल्म पर आवधिक अनुप्रस्थ तरंगों या अनियमित रूप से खुरदरी सतह के रूप में प्रकट होता है, या गंभीर मामलों में, अधिक स्पष्ट विकृतियाँ होती हैं। पिघली हुई दरार मुख्य रूप से तब होती है जब डाई से बाहर निकलने वाले पॉलिमर पिघल की कतरनी दर एक महत्वपूर्ण मान से अधिक हो जाती है, जिससे डाई की दीवार और बल्क पिघल के बीच स्टिक-स्लिप दोलन होता है, या जब डाई से बाहर निकलने पर विस्तारित तनाव पिघल की ताकत से अधिक हो जाता है। यह दोष फ़िल्म के ऑप्टिकल गुणों (स्पष्टता, चमक), सतह की चिकनाई को गंभीर रूप से प्रभावित करता है, और इसके यांत्रिक और अवरोध गुणों को भी ख़राब कर सकता है।

2. डाई ड्रोल / डाई बिल्ड-अप: यह पॉलिमर डिग्रेडेशन उत्पादों, कम आणविक भार अंशों, खराब रूप से फैले हुए एडिटिव्स (जैसे, पिगमेंट, एंटीस्टेटिक एजेंट, स्लिप एजेंट) या डाई लिप किनारों पर या डाई कैविटी के भीतर रेजिन से जैल के क्रमिक संचय को संदर्भित करता है। ये जमाव उत्पादन के दौरान अलग हो सकते हैं, फिल्म की सतह को दूषित कर सकते हैं और जैल, धारियाँ या खरोंच जैसे दोष पैदा कर सकते हैं, जिससे उत्पाद की उपस्थिति और गुणवत्ता प्रभावित होती है। गंभीर मामलों में, डाई बिल्ड-अप डाई निकास को अवरुद्ध कर सकता है, जिससे गेज भिन्नता, फिल्म फटना और अंततः डाई की सफाई के लिए उत्पादन लाइन को बंद करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादन दक्षता और कच्चे माल की बर्बादी में महत्वपूर्ण नुकसान होता है।

3. उच्च एक्सट्रूज़न दबाव और उतार-चढ़ाव: कुछ स्थितियों में, विशेष रूप से उच्च-चिपचिपाहट वाले रेजिन को संसाधित करते समय या छोटे डाई गैप का उपयोग करते समय, एक्सट्रूज़न सिस्टम (विशेष रूप से एक्सट्रूडर हेड और डाई पर) के भीतर दबाव अत्यधिक उच्च हो सकता है। उच्च दबाव न केवल ऊर्जा की खपत को बढ़ाता है बल्कि उपकरण की लंबी उम्र (जैसे, स्क्रू, बैरल, डाई) और सुरक्षा के लिए भी जोखिम पैदा करता है। इसके अलावा, एक्सट्रूज़न दबाव में अस्थिर उतार-चढ़ाव सीधे पिघले हुए आउटपुट में भिन्नता का कारण बनता है, जिससे गैर-समान फिल्म मोटाई होती है।

4. सीमित थ्रूपुट: मेल्ट फ्रैक्चर और डाई बिल्ड-अप जैसी समस्याओं को रोकने या कम करने के लिए, निर्माताओं को अक्सर एक्सट्रूडर स्क्रू की गति को कम करने के लिए मजबूर होना पड़ता है, जिससे उत्पादन लाइन का आउटपुट सीमित हो जाता है। यह सीधे उत्पादन दक्षता और उत्पाद की प्रति इकाई विनिर्माण लागत को प्रभावित करता है, जिससे बड़े पैमाने पर, कम लागत वाली फिल्मों के लिए बाजार की मांग को पूरा करना मुश्किल हो जाता है।

5. गेज नियंत्रण में कठिनाई: पिघले हुए प्रवाह में अस्थिरता, डाई में असमान तापमान वितरण, और डाई बिल्ड-अप सभी फिल्म की मोटाई में अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य दोनों तरह से भिन्नता में योगदान कर सकते हैं। यह फिल्म के बाद के प्रसंस्करण प्रदर्शन और अंतिम उपयोग विशेषताओं को प्रभावित करता है।

6. रेजिन में बदलाव में कठिनाई: पॉलीओलेफ़िन रेजिन के विभिन्न प्रकारों या ग्रेड के बीच स्विच करते समय, या रंग मास्टरबैच बदलते समय, पिछले रन से अवशिष्ट सामग्री को एक्सट्रूडर और डाई से पूरी तरह से शुद्ध करना अक्सर मुश्किल होता है। इससे पुरानी और नई सामग्रियों का सह-मिश्रण होता है, जिससे संक्रमण सामग्री उत्पन्न होती है, बदलाव का समय लंबा होता है, और स्क्रैप दरें बढ़ती हैं।

ये आम प्रसंस्करण चुनौतियाँ उत्पाद की गुणवत्ता और उत्पादन दक्षता बढ़ाने के लिए पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म निर्माताओं के प्रयासों को बाधित करती हैं, और नई सामग्रियों और उन्नत प्रसंस्करण तकनीकों को अपनाने में भी बाधाएँ पैदा करती हैं। इसलिए, इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए प्रभावी समाधान की तलाश करना पूरे पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म एक्सट्रूज़न उद्योग के निरंतर और स्वस्थ विकास के लिए महत्वपूर्ण है।

पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के लिए समाधान: पॉलिमर प्रसंस्करण सहायता (पीपीए)

पॉलिमर प्रसंस्करण सहायक उपकरण (पीपीए) कार्यात्मक योजक हैं, जिनका मुख्य मूल्य एक्सट्रूज़न के दौरान पॉलिमर पिघल के रियोलॉजिकल व्यवहार में सुधार लाने और उपकरण सतहों के साथ उनकी अंतःक्रिया को संशोधित करने में निहित है, जिससे प्रसंस्करण कठिनाइयों की एक श्रृंखला पर काबू पाया जा सकता है और उत्पादन दक्षता और उत्पाद की गुणवत्ता में वृद्धि हो सकती है।

1. फ्लोरोपॉलीमर आधारित पीपीए

रासायनिक संरचना और विशेषताएँ: ये वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले, तकनीकी रूप से परिपक्व और स्पष्ट रूप से प्रभावी PPA वर्ग हैं। वे आम तौर पर विनाइलिडीन फ्लोराइड (VDF), हेक्साफ्लोरोप्रोपाइलीन (HFP) और टेट्राफ्लोरोएथिलीन (TFE) जैसे फ्लोरोओलेफ़िन मोनोमर्स पर आधारित होमोपॉलिमर या कॉपोलिमर होते हैं, जिनमें फ्लोरोएलास्टोमर सबसे अधिक प्रतिनिधि होते हैं। इन PPA की आणविक श्रृंखलाएँ उच्च-बंध-ऊर्जा, कम-ध्रुवीयता वाले CF बंधों से समृद्ध होती हैं, जो अद्वितीय भौतिक-रासायनिक गुण प्रदान करती हैं: अत्यंत कम सतही ऊर्जा (पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन/टेफ्लॉन® के समान), उत्कृष्ट तापीय स्थिरता और रासायनिक निष्क्रियता। गंभीर रूप से, फ्लोरोपॉलिमर PPA आम तौर पर गैर-ध्रुवीय पॉलीओलेफ़िन मैट्रिसेस (जैसे PE, PP) के साथ खराब संगतता प्रदर्शित करते हैं। यह असंगति, डाई की धातु सतहों पर उनके प्रभावी प्रवास के लिए एक प्रमुख शर्त है, जहां वे एक गतिशील स्नेहन कोटिंग बनाते हैं।

प्रतिनिधि उत्पाद: फ्लोरोपॉलीमर PPA के लिए वैश्विक बाजार में अग्रणी ब्रांडों में केमर्स की विटन™ फ्रीफ्लो™ श्रृंखला और 3M की डायनामार™ श्रृंखला शामिल हैं, जो एक महत्वपूर्ण बाजार हिस्सेदारी रखती हैं। इसके अतिरिक्त, आर्केमा (काइनार® श्रृंखला) और सोल्वे (टेक्नोफ्लोन®) के कुछ फ्लोरोपॉलीमर ग्रेड भी PPA फॉर्मूलेशन के रूप में उपयोग किए जाते हैं, या उनमें प्रमुख घटक होते हैं।

2. सिलिकॉन-आधारित प्रसंस्करण सहायता (पीपीए)

रासायनिक संरचना और विशेषताएँ: PPA के इस वर्ग में प्राथमिक सक्रिय घटक पॉलीसिलोक्सेन हैं, जिन्हें आमतौर पर सिलिकॉन कहा जाता है। पॉलीसिलोक्सेन की रीढ़ में बारी-बारी से सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणु (-Si-O-) होते हैं, जिसमें कार्बनिक समूह (आमतौर पर मिथाइल) सिलिकॉन परमाणुओं से जुड़े होते हैं। यह अनूठी आणविक संरचना सिलिकॉन सामग्री को बहुत कम सतह तनाव, उत्कृष्ट तापीय स्थिरता, अच्छा लचीलापन और कई पदार्थों के प्रति गैर-चिपकने वाले गुणों से संपन्न करती है। फ्लोरोपॉलीमर PPA के समान, सिलिकॉन-आधारित PPA प्रसंस्करण उपकरण की धातु सतहों पर जाकर एक चिकनाई परत बनाने का काम करते हैं।

अनुप्रयोग विशेषताएँ: हालाँकि फ्लोरोपॉलीमर PPA पॉलीओलेफ़िन फ़िल्म एक्सट्रूज़न क्षेत्र में हावी हैं, सिलिकॉन-आधारित PPA विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों में या विशेष रेजिन सिस्टम के साथ संयोजन में उपयोग किए जाने पर अद्वितीय लाभ प्रदर्शित कर सकते हैं या सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए माना जा सकता है जिनमें घर्षण के अत्यंत कम गुणांक की आवश्यकता होती है या जहाँ अंतिम उत्पाद के लिए विशिष्ट सतह विशेषताएँ वांछित होती हैं।

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