विद्युत क्षेत्र में, विद्युत तारों और केबलों के लिए आवश्यक चीज़ों में से एक है इंसुलेटिंग और जैकेटिंग सामग्री।कई वर्षों तक, बिजली के तारों के लिए प्रमुख इन्सुलेशन सामग्री अपने उत्कृष्ट विद्युत गुणों के कारण तेल-संसेचित कागज थी।इसमें अत्यधिक क्षति के बिना उच्च स्तर के थर्मल अधिभार को झेलने की क्षमता भी है।हालाँकि, इसकी हीड्रोस्कोपिक प्रकृति के कारण, धातु का आवरण नमी से क्षत-विक्षत हो जाता है।इसलिए, एक पावरकेबल इन्सुलेशन सामग्री की लंबे समय से आवश्यकता महसूस की जा रही थी, जिसमें थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों की गैर-हीड्रोस्कोपिक प्रकृति का संयोजन हो।
क्रॉसलिंक्ड पॉलिमर की तैयारी दो अलग-अलग तरीकों से की जा सकती है।एक है रासायनिक विधि और दूसरी है आयनीकरण विधि।हालाँकि क्रॉसलिंकिंग के इस प्रभाव की अनुभूति 150 वर्ष से अधिक पुरानी है, आयनकारी विकिरण के क्रॉसलिंकिंग प्रभाव को चार्ल्सबी द्वारा पहली बार निर्णायक रूप से प्रदर्शित किया गया था।विकिरण क्रॉसलिंकिंग विधि छोटे आकार और पतली दीवार वाले तारों के लिए सबसे अधिक उत्पादक है और इसलिए बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले तारों का उत्पादन विकिरण क्रॉसलिंकिंग विधि द्वारा किया गया है।कम ऊर्जा खपत और कम जगह की आवश्यकता के कारण यह विधि फायदेमंद है।विकिरण प्रक्रिया को आसानी से नियंत्रित किया जाता है और इसमें ऊर्जा बचत के साथ-साथ प्रदूषण को भी नियंत्रित करने की क्षमता होती है।विकिरण क्रॉसलिंकिंग की विशिष्ट विशेषताओं को निम्नानुसार संक्षेपित किया गया है: (1) उत्पादन लाइन की गति को नियंत्रित किया जा सकता है।उच्च गति कवरिंग (एक्सट्रूज़न) संभव है, क्योंकि क्रॉसलिंकिंग एजेंट की कोई आवश्यकता नहीं है।उच्च शक्ति और कम ऊर्जा वाले त्वरक के उपयोग से तेजी से उपचार प्राप्त किया जा सकता है।(2) क्रॉसलिंकिंग एकरूपता उत्कृष्ट है।उपयुक्त मशीन का चयन करके और वायर फीडिंग के लिए इष्टतम डिज़ाइन अपनाकर समान क्रॉसलिंकिंग की जा सकती है।(3) विकिरण क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया द्वारा क्रॉसलिंकिंग की डिग्री के आधार पर विभिन्न प्रकार के पॉलिमर तैयार किए जा सकते हैं।इसके अलावा, विकिरण इलाज प्रक्रिया भाप इलाज प्रक्रिया से अधिक बेहतर है।भाप इलाज प्रक्रिया में, उच्च भाप दबाव के तहत पॉलिमर परत में प्रवेश करने वाला पानी कई 'माइक्रोवोइड्स' बनाता है, जो केबल चालू होने पर पेड़ के आकार के आंशिक निर्वहन टूटने को प्रेरित कर सकता है।यद्यपि यह घटना बहुत जटिल है, पेड़ बढ़ सकते हैं और केबलों की ढांकता हुआ ताकत में कमी का कारण बन सकते हैं।इनके अलावा, भाप उपचार प्रक्रिया में ऊर्जा खपत के दृष्टिकोण से कुछ कमियां हैं: (ए) उच्च तापमान प्राप्त करने के लिए उच्च भाप दबाव की आवश्यकता होती है;(बी) केबल के बाहर से तापीय संचालन की दक्षता कम है और (सी) केबल कंडक्टर द्वारा बड़ी मात्रा में ऊर्जा की खपत होती है, जिसके परिणामस्वरूप कम तापीय क्षमता होती है और क्रॉसलिंकिंग प्रतिक्रिया के लिए लंबा समय भी लगता है।विकिरण उपचार शुष्क प्रक्रियाओं के लिए एक उम्मीदवार है।हालाँकि, इसमें समस्या यह है कि विकिरण द्वारा इन्सुलेशन परत में इलेक्ट्रॉनों का निर्माण बंद हो गया और/या विकिरण के दौरान और बाद में पेड़ के आकार के आंशिक टूटने को भी प्रेरित कर सकता है।यह 'जल-मुक्त प्रक्रिया' से बिल्कुल अलग है।चूंकि पॉलिमर केबल में उच्च नमी और बड़ी रिक्तियां होती हैं, इसलिए इलाज की प्रक्रिया आवश्यक है।उपरोक्त फायदों के अलावा, अर्धचालक सामग्रियों को विकिरण इलाज प्रक्रिया में आसानी से पेश किया जा सकता है जो भाप इलाज प्रक्रिया के मामले में आसान नहीं है क्योंकि अधिकांश सामग्रियां उच्च तापमान और दबाव का सामना नहीं कर सकती हैं।
विकिरण ग्राफ्टिंग तकनीक मैट्रिक्स को चालकता भी प्रदान करती है।यह इंसुलेटिंग मैट्रिक्स पर कंडक्टिंग मैट्रिक्स के संयोजन की अनूठी विधि है।इस तकनीक में ग्राफ्टिंग द्वारा उपयुक्त मोनोमर के साथ बैकबोन पॉलीमर को निष्क्रिय करना और उसके बाद बैकबोन की सक्रिय सतह पर कंडक्टिंग पॉलीमर का जमाव शामिल है।इन्सुलेट व्यवहार के अलावा, इस मामले में बहुलक एक संवाहक के रूप में व्यवहार कर सकता है।हालाँकि यह अभी तक स्थापित नहीं हुआ है, यह ईएमआई परिरक्षण, कंडक्टिंग कोटिंग्स और एंटीस्टेटिक एजेंटों जैसे कई संभावित अनुप्रयोगों को प्रदर्शित कर सकता है।भट्टाचार्य एटल.कंपोजिट पॉलिमर-FEP-g-(AA)-PPY और पॉलिमर-FEP-g-(sty)-PPY तैयार किया है।सबसे पहले, पॉलिमर-एफईपी को सह-60 स्रोत से विकिरणित किया गया था और फिर फिल्म को अलग-अलग प्रतिशत मोनोमर्स में डुबोया गया था।फिर ऑक्सीडेंट के रूप में फेरिक क्लोराइड का उपयोग करके पाइरोल के ऑक्सीडेटिव पोलीमराइजेशन द्वारा पीपीआई को ग्राफ्टेड सतह पर जमा किया गया।सतह का प्रतिरोध कम हो गया है और 104-105ओम/सेमी2 के क्रम का है।सतह का प्रतिरोध मोनोमर्स के ग्राफ्टिंग के प्रतिशत पर निर्भर करता है।इस तकनीक का उपयोग करके, थोक चालकता के बजाय सतह चालकता को बढ़ाया जा सकता है।ग्राफ्टिंग तकनीक द्वारा फिल्म का फोटोकंडक्टिंग व्यवहार भी प्रदान किया जा सकता है।सेलूलोज़ एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाज़ोल) और सेलूलोज़ एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाज़ोल-मिथाइल मेथैसलेट) फोटोकंडक्टिंग फिल्म के उदाहरण हैं।
विद्युत केबल उद्योग में, मुख्य रूप से पॉलीथीन, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), ईपीडीएम रबर का उपयोग किया जाता है।पॉलीथीन का उपयोग इसके उत्कृष्ट विद्युत गुणों और इसकी लंबी अवधि के कारण किया जाता है।कई कारणों से उच्च घनत्व वाली पॉलीथीन की तुलना में कम घनत्व वाली पॉलीथीन को प्राथमिकता दी जाती है। कारण इस प्रकार हैं: (ए) अधिक लचीलापन;(बी) उच्च घनत्व पॉलीथीन की तुलना में उच्च ढांकता हुआ ताकत;(सी) एचडीपीई की तुलना में लंबा जीवन;(डी) एचडीपीई की तुलना में प्रक्रिया करना कम कठिन है और (ई) एलडीपीई के इन्सुलेशन में रिक्तियों को शामिल करने का कम जोखिम है, जो आयनीकरण का कारण बनता है।ऐसे सभी फायदों के बावजूद, केबल इन्सुलेशन सामग्री के रूप में एलडीपीई की अपनी सीमाएं हैं।थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर होने के कारण, इसका नरम तापमान लगभग 105-115⬚C होता है और जब यह कुछ सतह-सक्रिय एजेंटों के संपर्क में होता है तो इसमें तनाव उत्पन्न होने की प्रवृत्ति होती है।पॉलीथीन अणुओं के क्रॉसलिंकिंग से थर्मल के साथ-साथ भौतिक गुणों में भी सुधार होता है जबकि इसके विद्युत गुण काफी हद तक अपरिवर्तित रहते हैं।इसलिए, क्रॉसलिंक्ड पॉलीथीन अब थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर नहीं है।यह पॉलीथीन के क्रिस्टलीय पिघलने बिंदु पर नरम हो जाता है और एक लोचदार, रबड़ जैसी स्थिरता ग्रहण करता है, एक संपत्ति जिसे यह तापमान में और वृद्धि के दौरान बरकरार रखता है, जब तक कि यह 300⬚C पर पिघले बिना कार्बोनाइज्ड न हो जाए।तनाव-टूटने की प्रवृत्ति पूरी तरह से गायब हो जाती है और गर्म हवा में उम्र बढ़ने के प्रति बहुत अच्छा प्रतिरोध हासिल हो जाता है।क्रॉसलिंक्ड पॉलीथीन केबल्स को उनके उत्कृष्ट विद्युत और भौतिक गुणों के कारण व्यापक रूप से पसंद किया जाता है।यह बड़ी धाराओं को ले जाने में सक्षम है, छोटे त्रिज्या के मोड़ को झेल सकता है और वजन में हल्का है, जो आसान और विश्वसनीय स्थापना की अनुमति देता है, यानी यह ऊंचाई की सीमाओं से मुक्त है क्योंकि इसमें कोई तेल शामिल नहीं है और इस प्रकार तेल में तेल प्रवास के कारण होने वाली विफलताओं से मुक्त है। फ़ील्ड केबल.इसमें आम तौर पर धातु आवरण की भी आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार, यह धातु आवरण वाले केबलों की विशिष्ट विफलताओं, संक्षारण और थकान से मुक्त है।आजकल, विकिरण क्रॉसलिंकिंग को औद्योगिक रूप से न केवल पॉलीथीन बल्कि अन्य पॉलिमर जैसे पॉलीविनाइल क्लोराइड, पॉलीआइसोब्यूटिलीन आदि पर भी लागू किया जाता है। अपने आप में पीवीसी बेहद अस्थिर पॉलिमर है।स्थिरीकरण के प्रभावी साधनों के विकास के बाद ही इसे व्यावसायिक महत्व मिलना शुरू हुआ।संशोधित एजेंटों (स्टेबलाइजर्स, प्लास्टिसाइजर्स, फिलर्स और अन्य एडिटिव्स) की मदद से, पीवीसी को बेहद कठोर से लेकर बहुत लचीले तक के गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करने के लिए बनाया जा सकता है।इसके अनुप्रयोग की विविधता और इसकी कम लागत विश्व बाजार में इसके महत्व के लिए जिम्मेदार है।
क्रॉसलिंकिंग दक्षता बढ़ाने के लिए, पॉलिमर का उपयोग उनके शुद्ध रूप में बहुत कम किया जाता है।अपेक्षित गुण प्रदान करने में प्लास्टिसाइज़र, एंटीऑक्सीडेंट, फिलर्स की अपनी-अपनी भूमिका होती है।क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया के दौरान जोड़ बेहतर है।पॉलिमर उत्पाद की भंगुरता को कम करने के लिए पॉलिमर में प्लास्टिसाइज़र मिलाया जाता है।जब भी वे फ्रीरेडिकल्स की पीढ़ी में भाग लेते हैं या प्रसार प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं तो वे क्रॉसलिंकिंग को प्रभावित करते हैं।डिब्यूटाइल फ़ेथलेट, ट्राइटोलिल फॉस्फेट और डायलिल फॉस्फेट पीवीसी के प्लास्टिसाइज़र के सामान्य उदाहरण हैं।लचीलापन और लोच, जो विद्युत इन्सुलेशन में बहुत महत्वपूर्ण है, पीवीसी में प्लास्टिसाइज़र जोड़ने से सुधार होता है।वास्तव में पीवीसी के मामले में, जो असंतुलित संरचना के कारण ध्रुवीय है, मजबूत अंतर-आणविक बंधनों को जन्म देता है, जो मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखलाओं को मजबूती से जोड़ते हैं, साथ में इसे अनम्य बनाते हैं।एंटीऑक्सिडेंट्स एडिटिव्स का एक और समूह है, जो पॉलिमर उत्पादन पर उच्च थर्मोऑक्सीडेटिव स्थिरता की तुलना करने के व्यावहारिक उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किए गए किसी भी क्रॉसलिंक्ड मिश्रण के लिए आवश्यक हैं।आमतौर पर वे रेडिकल्स को नष्ट करके क्रॉसलिंकिंग को प्रभावित करते हैं, जो क्रॉसलिंक बना सकते हैं।आरसी (4,4-थियो-बीआईएस (6-टर्ट-ब्यूटाइल-3-मिथाइल फिनोल), एमबी (मर्कैप्टो बेंज़ोइमिडाज़ोल) एंटीऑक्सिडेंट के उदाहरण हैं जिनका उपयोग यूनो एट अल द्वारा किया जाता है। प्लास्टिसाइज़र और एंटीऑक्सिडेंट के अलावा, रंगों की आवश्यकता होती है। चूंकि तार इन्सुलेशन सामग्री का उपयोग विशेष रूप से उपकरणों के लिए किया जाता है। प्लास्टिक के लिए रंगों में विभिन्न प्रकार की अकार्बनिक और कार्बनिक सामग्रियां शामिल होती हैं। इस क्षेत्र में फीके रंग वाले एडिटिव्स को प्राथमिकता नहीं दी जाती है। फिलर्स को आम तौर पर उनके भौतिक-यांत्रिक गुणों और प्रक्रियात्मकता में सुधार के लिए जोड़ा जाता है। फिलर्स का सकारात्मक प्रभाव हो सकता है विकिरण क्रॉसलिंकिंग के दौरान देखा जा सकता है। यह पाया गया है कि पॉलीथीन में रेडिकल्स की उपज 50% बढ़ गई थी, जब थोड़ी मात्रा में एरोसिल (0.05%) जोड़ा गया था। यह माना गया है कि रेडिकल्स का उच्च उत्पादन इंटरफेज़ एरोसिल में होता है- पॉलीइथाइलीन, जहां मैक्रोमोलेक्यूल्स असंतुलित उपभेदों की गैर-संतुलन स्थिति में हो सकते हैं। फिलर की उच्च सामग्री के साथ, फिलर से पॉलिमर चरण में ऊर्जा का स्थानांतरण हो सकता है और इस प्रकार फ्रीरेडिकल्स की उच्च उपज में योगदान होता है।इसके अलावा, प्रतिक्रियाशील मिश्रण के साथ विकिरण का संयोजन पॉलिमर श्रृंखलाओं के साथ क्रॉसलिंक के स्थानीयकरण को प्रभावित कर सकता है।
संक्षेप में, विकिरण पॉलिमर प्रसंस्करण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिसका उपयोग विद्युत क्षेत्र में किया जाता है। 'रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग' वह घटना है जिसके द्वारा पॉलिमर के गुणों में सुधार किया जा सकता है।यह 'वल्कनीकरण' जैसी सबसे उन्नत विधि है जिसकी कुछ सीमाएँ हैं।उपयुक्त मोनोमर्स की पसंद से क्रॉसलिंकिंग दक्षता में सुधार किया जा सकता है।विकिरण क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया में, प्लास्टिसाइज़र, फिलर्स और फ्लेम रिटार्डेंट का जोड़ विकिरण क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया में काफी प्रभावी है।रेडिएशनक्रॉसलिंकिंग विधि अर्धचालक सामग्री तैयार करने में भी बहुत उपयोगी है।इनके अलावा, विकिरण ग्राफ्टिंग तकनीक को कंडक्टिंग कंपोजिट फिल्म और फोटोकंडक्टिंग व्यवहार वाली फिल्में तैयार करने के लिए भी नियोजित किया जा सकता है।
पोस्ट समय: मई-02-2017