পরিবর্তিত পাউডারের ক্ষেত্রে, বিচ্ছুরণযোগ্যতা সর্বজনীনভাবে "জীবনরেখা" হিসেবে স্বীকৃত যা পণ্যের মূল্য নির্ধারণ করে। এটি শিল্পের প্রধান চ্যালেঞ্জ হয়ে ওঠার কারণ তাত্ত্বিক বা প্রযুক্তিগত জ্ঞানের ঘাটতি নয়, বরং পাউডারের অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য, শিল্প-স্কেল উৎপাদনের সীমাবদ্ধতা এবং নিম্ন প্রবাহের প্রয়োগের কঠোর চাহিদা থেকে উদ্ভূত একটি পদ্ধতিগত অসুবিধা। এই তিনটি বিষয় গভীরভাবে জড়িত এবং সরাসরি উৎপাদন দক্ষতা, পণ্যের গুণমান এবং বাজার প্রতিযোগিতাকে প্রভাবিত করে।
নীচে বাস্তব শিল্প অনুশীলনের উপর ভিত্তি করে একটি বিশ্লেষণ দেওয়া হল, যা মূল মাত্রা জুড়ে গঠন করা হয়েছে।
পাউডার জমাটবদ্ধতার "সহজাত প্রকৃতি": বিচ্ছুরণ সমস্যার মূল কারণ
পরিবর্তিত পাউডারের (যেমন ন্যানো-ক্যালসিয়াম কার্বনেট, ফিউমড সিলিকা, অ্যানাটেজ টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড ইত্যাদি) মূল কাঁচামাল হল বেশিরভাগ অতি সূক্ষ্ম কণা (১০ ন্যানোমিটার–৫ মাইক্রোমিটার)। তাদের সহজাত ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি সমষ্টিকে তাপগতিগতভাবে স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া করে তোলে, যা বিচ্ছুরণযোগ্যতা উন্নত করার ক্ষেত্রে একটি মৌলিক বাধা তৈরি করে।
প্রকৃত উৎপাদনে, অত্যন্ত উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল অতি সূক্ষ্ম গুঁড়ো পৃষ্ঠের শক্তিতে তীব্র বৃদ্ধি ঘটে। উদাহরণস্বরূপ, ১০০ ন্যানোমিটার কণার আকারের ক্যালসিয়াম কার্বনেটের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ৫০-৮০ বর্গমিটার/গ্রাম হতে পারে - যা মাইক্রন-আকারের পাউডারের চেয়ে ১০-২০ গুণ বেশি। অসম্পৃক্ত পৃষ্ঠের পরমাণুগুলি শক্তিশালী শোষণ ক্ষমতা তৈরি করে, যা কণাগুলিকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে "গৌণ সমষ্টিতে" একত্রিত করে মোট সিস্টেম শক্তি কমিয়ে দেয়।
আরও বেশি চ্যালেঞ্জিং হল কঠিন জমাটবদ্ধকরণ। শুকানোর সময় বা ক্যালসিনেশনের সময়, কণাগুলি হাইড্রোক্সিল ব্রিজিং বা ল্যাটিস ফিউশনের মাধ্যমে "সিন্টারড নেক" তৈরি করে। এই ধরনের জমাটবদ্ধ পদার্থের বন্ধন শক্তি 10-20 kJ/mol পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। এটি প্রচলিত যান্ত্রিক আলোড়ন দ্বারা প্রদত্ত শিয়ার ফোর্সকে অনেক বেশি ছাড়িয়ে যায়।
সম্পর্কিত মামলা
একটি ন্যানো-সিলিকায় পরিবর্তন প্রকল্প, অনুপযুক্ত স্প্রে শুকানোর ফলে 50 μm এর চেয়ে বড় শক্ত জমাটবদ্ধ পদার্থ তৈরি হয়েছিল। এমনকি 1200 r/min গতিতে একটি উচ্চ-গতির মিক্সারও কেবল 5-10 μm ক্লাস্টারে ভেঙে ফেলতে পারে। কার্যকরভাবে জমাটবদ্ধকরণের জন্য একটি এয়ার জেট মিলের প্রয়োজন ছিল (0.8 MPa এ কাজ করে)। তবে, এর ফলে 40% শক্তি খরচ বৃদ্ধি পেয়েছিল এবং কণার আকারবিদ্যা ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছিল।
অধিকন্তু, পৃষ্ঠের মেরু গোষ্ঠীগুলি জমাটবদ্ধতাকে আরও বাড়িয়ে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, ন্যানো-সিলিকা পৃষ্ঠের সিলানল গোষ্ঠী (–SiOH) শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে, অন্যদিকে টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড পৃষ্ঠের কার্বক্সিল এবং হাইড্রোক্সিল গোষ্ঠীগুলি তড়িৎ-তড়িৎ আকর্ষণ তৈরি করে। আর্দ্র পরিবেশে এই প্রভাবগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তিশালী হয়ে ওঠে।
একটি উপকূলীয় পরিবর্তিত পাউডার প্রস্তুতকারক ব্যাচ-স্কেল জমাটবদ্ধতা এবং মানের অবনতির সম্মুখীন হয়েছে। তদন্তে দেখা গেছে যে গুদামের আর্দ্রতা 65% ছাড়িয়ে গেছে, যা আন্তঃকণা হাইড্রোজেন বন্ধনকে শক্তিশালী করেছে। যে পণ্যগুলি মূলত বিচ্ছুরণের মান পূরণ করেছিল সেগুলি মাত্র 15 দিন সংরক্ষণের পরে গুরুতর কেকিংয়ে পরিণত হয়েছিল, যার ফলে 20 টন উপাদান স্ক্র্যাপ করা হয়েছিল।
বিচ্ছুরণ ব্যর্থতার "চেইন প্রতিক্রিয়া": পরিবর্তনের মূল্যকে সরাসরি অস্বীকার করা
পরিবর্তিত পাউডারের মূল কাজগুলি—যেমন শক্তিবৃদ্ধি, শক্ত করা, আলোর সুরক্ষা এবং পরিবাহিতা—ম্যাট্রিক্সের মধ্যে কণার অভিন্ন বিচ্ছুরণের উপর নির্ভর করে। একবার বিচ্ছুরণ ব্যর্থ হলে, পদ্ধতিগত মানের সমস্যা দেখা দেয় এবং পূর্ববর্তী পরিবর্তনের প্রচেষ্টাগুলি তাদের মূল্য হারায়। এই কারণেই বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ শিল্পের প্রাথমিক চ্যালেঞ্জ।
প্লাস্টিক পরিবর্তনের ক্ষেত্রে, একটি কোম্পানি স্টিয়ারিক অ্যাসিড-পরিবর্তিত ক্যালসিয়াম কার্বনেট সরবরাহ করেছিল যার গ্রাফটিং হার 2.8% ছিল, যা 1.5% শিল্প মানের চেয়ে অনেক বেশি ছিল। হাইড্রোফোবিসিটিও প্রয়োজনীয়তা পূরণ করেছিল। তবে, গ্রাহক দেখতে পান যে পাইপের প্রভাব শক্তি স্ট্যান্ডার্ডের মাত্র 60%-তে পৌঁছেছে, ক্রস-সেকশনে দৃশ্যমান সাদা দাগ রয়েছে। TEM বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে পলিথিন ম্যাট্রিক্সে ক্যালসিয়াম কার্বনেট 5-10 μm সমষ্টি হিসাবে বিদ্যমান ছিল। সংশোধকটি কেবলমাত্র এই সমষ্টিগুলির পৃষ্ঠকে আবরণ করেছিল, যার ফলে অভ্যন্তরীণ কণাগুলি চিকিত্সা করা হয়নি। এর ফলে দুর্বল ইন্টারফেসিয়াল বন্ধন এবং চাপের ঘনত্ব তৈরি হয়েছিল, যার ফলে ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার হয়েছিল। এই ঘটনার ফলে তিন দিনের উৎপাদন বন্ধ হয়ে যায় এবং 800,000 RMB-এর বেশি ক্ষতি হয়। মূল কারণ ছিল পরিবর্তনের আগে সঠিক প্রাক-বিচ্ছুরণ চিকিত্সার অভাব।
লেপ শিল্পে আরও কঠোর বিচ্ছুরণের প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। পরিবর্তিত টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড ব্যবহারকারী একটি মোটরগাড়ি রঙ প্রস্তুতকারক কমলার খোসার ত্রুটি, গ্লস হ্রাস (95° থেকে 72°) এবং অপর্যাপ্ত স্ক্র্যাচ প্রতিরোধের অভিজ্ঞতা অর্জন করেছে। যদিও লেজার বিশ্লেষণে D50 = 1.2 μm দেখানো হয়েছে, প্রাথমিক কণার আকার 0.2 μm হওয়া উচিত ছিল। তদন্তে দেখা গেছে যে জীর্ণ মিক্সার ব্লেডের কারণে অপর্যাপ্ত শিয়ার বল, যার অর্থ অ্যাগ্লোমেরেটগুলি সম্পূর্ণরূপে ভেঙে যায়নি। মডিফায়ারটি কেবল অ্যাগ্লোমেরেট পৃষ্ঠকে আবরণ করেছিল।
এই ঘটনাগুলি শিল্পের একটি ঐক্যমত্য নিশ্চিত করে: বিচ্ছুরণ হল "1", যখন অন্যান্য পরিবর্তন বৈশিষ্ট্য হল "0"। সঠিক সংশোধক নির্বাচন এবং যোগ্য গ্রাফটিং হার থাকা সত্ত্বেও, দুর্বল বিচ্ছুরণ পণ্যটিকে অকার্যকর করে তোলে।
শিল্পায়নের ফলে "কারিগরি ব্যবধান" বৃদ্ধি: ল্যাব থেকে উৎপাদন লাইন পর্যন্ত গুরুতর চ্যালেঞ্জ
সুনির্দিষ্ট ব্যবস্থা গ্রহণের মাধ্যমে ল্যাবে বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। তবে, শিল্প-স্কেল উৎপাদন স্কেল প্রভাব এবং সরঞ্জামের সীমাবদ্ধতা প্রবর্তন করে। এটি একটি বড় "ল্যাব-সম্ভাব্য কিন্তু উদ্ভিদ-অসম্ভব" প্রযুক্তিগত বিভাজন তৈরি করে।
প্রথমত, স্কেল-আপের ফলে অসম শিয়ার ফোর্স বিতরণ হয়। একটি ল্যাবরেটরি 5L হাই-স্পিড মিক্সার অভিন্ন শিয়ার সহ প্যাডেল টিপ গতি 15 মিটার/সেকেন্ড অর্জন করতে পারে, যেখানে 5000L ইন্ডাস্ট্রিয়াল মিক্সার সাধারণত ব্লেডের আকারের সীমাবদ্ধতার কারণে 8-10 মিটার/সেকেন্ডে সীমাবদ্ধ থাকে। শিয়ার ফোর্স প্রাচীর এবং কেন্দ্র অঞ্চলের মধ্যে 3 গুণ পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে, যার ফলে প্রান্তগুলিতে অতিরিক্ত জমাট বাঁধা এবং কেন্দ্রে অপর্যাপ্ত পরিবর্তন হতে পারে।
১০,০০০-টন পরিবর্তিত ক্যালসিয়াম কার্বনেট প্রকল্পে, যোগ্য বিচ্ছুরণ হার ৬৫১TP3T থেকে ৯২১TP3T-তে উন্নীত করা হয়েছিল শুধুমাত্র প্রবাহ বিচ্ছুরণকারী যোগ করার পরে, ব্লেড কোণ অপ্টিমাইজ করার পরে (৪৫° থেকে ৬০°), এবং পর্যায়ক্রমে গতি নিয়ন্ত্রণ বাস্তবায়নের পরে (বিচ্ছুরণের জন্য প্রাথমিক ১০০০ r/মিনিট, পরিবর্তনের জন্য মধ্য-পর্যায়ে ৮০০ r/মিনিট, সমজাতকরণের জন্য চূড়ান্ত ৬০০ r/মিনিট)।
দ্বিতীয়ত, ক্রমাগত উৎপাদনে স্থিতিশীলতা বজায় রাখার অসুবিধা। ল্যাব ব্যাচ প্রক্রিয়াগুলি সময় নির্ধারণের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের সুযোগ দেয়। শিল্প লাইনগুলিতে ফিড রেট ওঠানামা (±5%) হয়। এটি ডিসপারসেন্ট ঘনত্বের ভারসাম্যকে ব্যাহত করে। একটি গ্রাফিন প্রকল্পে, একটি ফিডার জ্যামের ফলে অপর্যাপ্ত ডিসপারসেন্ট তৈরি হয়। এর ফলে অতিরিক্ত শীট স্ট্যাকিং সহ 12 টন পণ্য তৈরি হয়, যা ব্যাটারি ইলেক্ট্রোডের জন্য অব্যবহারযোগ্য হয়ে পড়ে।
অতিরিক্তভাবে, স্টোরেজ এবং পরিবহনের সময় গৌণ জমাটবদ্ধতার ঝুঁকি উপেক্ষা করা যায় না। একটি ন্যানো-সিলিকা প্রকল্পে, কর্মশালার নমুনাগুলিতে চমৎকার বিচ্ছুরণ (TEM ≥90% একক কণা) দেখা গেছে, কিন্তু 1200 কিলোমিটার সড়ক পরিবহনের পরে, গ্রাহক পরীক্ষায় 35% জমাটবদ্ধতা পাওয়া গেছে। অবশেষে নিষ্ক্রিয় গ্যাস সুরক্ষা সহ ভ্যাকুয়াম অ্যালুমিনিয়াম-প্লাস্টিক কম্পোজিট ব্যাগ ব্যবহার করে এবং ব্যাগের ওজন ≤25 কেজি (সংকোচন এড়াতে) সীমাবদ্ধ করে সমস্যাটি সমাধান করা হয়েছিল, যদিও প্যাকেজিং খরচ 12% বৃদ্ধি পেয়েছে।
মূল্যায়ন মানদণ্ডে "সিস্টেমিক অ্যাবসেন্স": বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণের অসুবিধা তীব্র করা
গ্রাফটিং রেট এবং কণার আকার বন্টনের মতো পরিমাপযোগ্য সূচকগুলির বিপরীতে, বিচ্ছুরণ মূল্যায়নের জন্য কোনও একীভূত মান নেই। তদুপরি, বিচ্ছুরণ কর্মক্ষমতা নির্দিষ্ট ডাউনস্ট্রিম অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতির সাথে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ, যা "যোগ্য বা অযোগ্য" বিচারকে অনিশ্চিত করে তোলে এবং প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ হিসাবে এর জটিলতাকে আরও বাড়িয়ে তোলে।
বর্তমান পরীক্ষার পদ্ধতিগুলির প্রতিটিরই নিজস্ব সীমাবদ্ধতা রয়েছে। একটি লেজার কণা আকার বিশ্লেষক "স্পষ্ট কণার আকার" পরিমাপ করে এবং পৃথক কণা এবং আলগাভাবে সমষ্টিগত ক্লাস্টারের মধ্যে পার্থক্য করতে পারে না। উদাহরণস্বরূপ, একটি পরিবর্তিত টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড নমুনা লেজার বিশ্লেষণ অনুসারে D50 = 0.3 μm (মান পূরণ করে) দেখিয়েছে, তবুও ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) স্ক্যান করার সময় 0.5-1 μm পর্যন্ত প্রচুর পরিমাণে নরম সমষ্টিগত পদার্থ পাওয়া গেছে। ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) মাইক্রোস্কোপিক রূপবিদ্যা পর্যবেক্ষণ করতে পারে, তবে এর নমুনার পরিমাণ কেবল মাইক্রোগ্রাম স্তরে, যা প্রতিনিধিত্বকে সীমিত করে। এমন কিছু ঘটনা ঘটেছে যেখানে ল্যাবরেটরি স্পট পরীক্ষা পাস করেছে, কিন্তু সমগ্র গ্রাহক ব্যাচ প্রত্যাখ্যান করা হয়েছে। রিওমিটারগুলি সিস্টেম সান্দ্রতা পরিমাপ করে বিচ্ছুরণ মূল্যায়ন করে, তবে ফলাফলগুলি ম্যাট্রিক্স সান্দ্রতা, তাপমাত্রা এবং অন্যান্য কারণ দ্বারা সহজেই প্রভাবিত হয়। ইপোক্সি রজন বনাম পলিউরেথেন সিস্টেমে মূল্যায়ন করার সময় একই পাউডার পরীক্ষার ফলাফলে দ্বিগুণ পার্থক্য দেখাতে পারে।
আরও মৌলিকভাবে, অ্যাপ্লিকেশন-ভিত্তিক বিচ্ছুরণের মানগুলি ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, পিভিসি পাইপে ব্যবহৃত পরিবর্তিত ক্যালসিয়াম কার্বনেটের জন্য "রজন ম্যাট্রিক্সে কোনও দৃশ্যমান সমষ্টিগত পদার্থের প্রয়োজন হয় না"। বিপরীতে, ইলেকট্রনিক এনক্যাপসুলেশন আঠালোর জন্য পরিবর্তিত অ্যালুমিনাকে "ন্যানো-স্কেল একক-কণা বিচ্ছুরণ 24 ঘন্টার মধ্যে ≤ 0.5% অবক্ষেপণ হার সহ" অর্জন করতে হবে। একটি কোম্পানি একবার দুটি গ্রাহককে একই গ্রেডের পরিবর্তিত সিলিকন মাইক্রোপাউডার সরবরাহ করেছিল: একজন এটি সিরামিক গ্লেজে ব্যবহার করেছিল (যেখানে সামান্য সমষ্টিগত পদার্থ গ্রহণযোগ্য ছিল), অন্যজন এটি ফটোরেজিস্ট ফর্মুলেশনে ব্যবহার করেছিল (শূন্য সমষ্টিগত পদার্থের প্রয়োজন ছিল)। ফলস্বরূপ, বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলির তিনটি ভিন্ন সেট তৈরি করতে হয়েছিল। এমনকি বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি ফ্যাটি অ্যাসিড-ভিত্তিক ধরণের থেকে পলিকার্বোক্সিলেটে স্থানান্তরিত হয়েছিল, যার ফলে গবেষণা ও উন্নয়ন খরচ প্রায় 50% বৃদ্ধি পেয়েছিল।
উপসংহার: বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণের জন্য মূল শিল্প অনুশীলন
শিল্প অভিজ্ঞতার ভিত্তিতে, পরিবর্তিত পাউডারের ক্ষেত্রে বিচ্ছুরণই প্রধান চ্যালেঞ্জ হয়ে দাঁড়িয়েছে। এর মূল কারণ হল পাউডারের জমাট বাঁধার সহজাত প্রবণতা। এটি শিল্প-স্কেল উৎপাদন এবং নিম্ন প্রবাহ প্রয়োগের কঠোর প্রয়োজনীয়তার সাথে সাংঘর্ষিক।
এই চ্যালেঞ্জ সমাধানের জন্য, কোম্পানিগুলিকে একটি একক প্রক্রিয়া ধাপের অপ্টিমাইজেশনের বাইরে যেতে হবে। পরিবর্তে, তাদের একটি পূর্ণ-শৃঙ্খল প্রযুক্তিগত ব্যবস্থা তৈরি করতে হবে। এই ব্যবস্থায় কাঁচামালের প্রাক-চিকিৎসা, পরিবর্তন প্রক্রিয়ার সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ, বিচ্ছুরণ স্থিতিশীলতা শক্তিশালীকরণ এবং নির্দিষ্ট প্রয়োগের পরিস্থিতিতে অভিযোজন অন্তর্ভুক্ত থাকা উচিত।
বাস্তবে, তিনটি মূল কৌশল অপরিহার্য।
- প্রথমত, কাঁচামালের পর্যায়ে, জেট মিলিংকে শ্রেণীবদ্ধকরণ প্রযুক্তির সাথে একত্রিত করা উচিত। এটি শক্ত জমাট বাঁধার আগে ভাঙতে সাহায্য করে।
- দ্বিতীয়ত, পরিবর্তনের পর্যায়ে, বিচ্ছুরক এবং পরিবর্তনকারী এজেন্টগুলিকে সমন্বয়মূলকভাবে কাজ করতে হবে। "প্রথমে ছড়িয়ে দিন, তারপর পরিবর্তন করুন" ক্রম নিয়ন্ত্রণ কৌশল গ্রহণ করা উচিত। এটি আবরণের অভিন্নতা উন্নত করে।
- তৃতীয়ত, কোম্পানিগুলির একটি গ্রাহক অ্যাপ্লিকেশন দৃশ্যকল্প ডাটাবেস স্থাপন করা উচিত। এটি বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির লক্ষ্যবস্তু অপ্টিমাইজেশনের অনুমতি দেয়।
পরিশেষে, পরিবর্তিত পাউডার শিল্পে প্রতিযোগিতার মূল কারণ বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতা। বিচ্ছুরণকে একটি মূল প্রযুক্তিগত সূচক হিসেবে বিবেচনা করা উচিত। এটি সমগ্র উৎপাদন প্রক্রিয়া জুড়ে চলতে হবে। কেবলমাত্র এইভাবেই পরিবর্তিত পাউডারের কার্যকরী মূল্য এবং বাজার প্রতিযোগিতা সত্যিকার অর্থে উপলব্ধি করা যেতে পারে।
"পড়ার জন্য ধন্যবাদ। আশা করি আমার লেখাটি আপনার কাজে লাগবে। অনুগ্রহ করে নিচে একটি মন্তব্য করুন। আরও যেকোনো প্রশ্নের জন্য আপনি Zelda অনলাইন গ্রাহক প্রতিনিধির সাথেও যোগাযোগ করতে পারেন।"
— পোস্ট করেছেন এমিলি চেন
