پولیمر الیکٹریکل ایپلی کیشنز حصہ 2

برقی میدان میں، برقی تاروں اور کیبلز کے لیے ضروری چیزوں میں سے ایک موصلیت اور جیکیٹنگ مواد ہے۔کئی سالوں سے، بجلی کی تاروں کے لیے پہلے سے نمایاں موصلیت کا مواد اپنی بہترین برقی خصوصیات کی وجہ سے تیل سے رنگا ہوا کاغذ تھا۔یہ ضرورت سے زیادہ بگاڑ کے بغیر اعلی درجے کے تھرمل اوورلوڈ کو برداشت کرنے کی صلاحیت بھی رکھتا ہے۔تاہم، اس کی ہائگروسکوپک نوعیت کی وجہ سے، دھات کی میان نمی سے خراب ہے۔اس لیے، پاور کیبل موصلیت کے مواد کی طویل عرصے سے ضرورت محسوس کی جا رہی تھی، جس میں تھرمو پلاسٹک مواد کی غیر ہائیگروسکوپک نوعیت کا مجموعہ تھا۔

کراس لنکڈ پولیمر کی تیاری دو مختلف طریقوں سے کی جا سکتی ہے۔ایک کیمیائی طریقہ اور دوسرا آئنائزنگ طریقہ۔اگرچہ کراس لنکنگ کے اس اثر کا ادراک 150 سال سے زیادہ پرانا ہے، لیکن ionizing تابکاری کے کراس لنکنگ اثر کو چارلسبی نے پہلی بار مکمل طور پر ظاہر کیا تھا۔ریڈی ایشن کراس لنکنگ کا طریقہ چھوٹے سائز اور پتلی دیواروں کے لیے سب سے زیادہ کارآمد ہے اور اس لیے الیکٹرک اور الیکٹرانک آلات کے لیے استعمال ہونے والی تاریں ریڈی ایشن کراس لنکنگ طریقہ سے تیار کی گئی ہیں۔کم توانائی کی کھپت اور چھوٹی جگہ کی ضرورت کی وجہ سے یہ طریقہ کارآمد ہے۔تابکاری کے عمل کو آسانی سے کنٹرول کیا جاتا ہے اور اس میں توانائی کی بچت کے ساتھ ساتھ آلودگی کو بھی کنٹرول کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ریڈی ایشن کراس لنکنگ کی مخصوص خصوصیات کا خلاصہ اس طرح کیا گیا ہے: (1) پروڈکشن لائن کی رفتار کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔تیز رفتار کورنگ (اخراج) ممکن ہے، کیونکہ کراس لنکنگ ایجنٹ کی کوئی ضرورت نہیں ہے۔اعلی طاقت اور کم توانائی کے ساتھ ایکسرر کے استعمال سے، تیزی سے کیورنگ حاصل کی جا سکتی ہے۔(2) کراس لنکنگ یکسانیت بہترین ہے۔یکساں کراس لنکنگ کو مناسب مشین کا انتخاب کرکے اور وائر فیڈنگ کے لیے بہترین ڈیزائن کو اپنا کر انجام دیا جاسکتا ہے۔(3) مختلف قسم کے پولیمر تیار کیے جا سکتے ہیں، تابکاری کراس لنکنگ کے عمل کے ذریعے کراس لنکنگ کی ڈگری پر منحصر ہے۔مزید یہ کہ، تابکاری کا علاج کرنے کا عمل بھاپ کے علاج کے عمل سے زیادہ افضل ہے۔بھاپ سے علاج کرنے کے عمل میں، بھاپ کے زیادہ دباؤ کے تحت پولیمر کی تہہ میں پانی داخل ہونے سے بہت سے 'مائیکرووائڈز' پیدا ہوتے ہیں، جو کیبل سروس میں ہونے پر درخت کی شکل کے جزوی خارج ہونے والے مادہ کو خراب کر سکتے ہیں۔اگرچہ یہ رجحان بہت پیچیدہ ہے، لیکن درخت بڑھ سکتے ہیں اور کیبلز کی ڈائی الیکٹرک طاقت میں کمی کا سبب بن سکتے ہیں۔ان کے علاوہ، بھاپ کو ٹھیک کرنے کے عمل میں توانائی کی کھپت کے نقطہ نظر سے کچھ خرابیاں ہیں: (a) اعلی درجہ حرارت حاصل کرنے کے لیے بھاپ کے زیادہ دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔(b) کیبل کے باہر سے تھرمل ترسیل کی کارکردگی کم ہے اور (c) کیبل کنڈکٹر کے ذریعہ بڑی مقدار میں توانائی خرچ ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں تھرمل کارکردگی کم ہوتی ہے اور کراس لنکنگ ری ایکشن کے لیے بھی زیادہ وقت لگتا ہے۔تابکاری علاج خشک عمل کے لئے ایک امیدوار ہے.تاہم، اس میں یہ مسئلہ ہے کہ شعاع ریزی کے ذریعے موصلیت کی تہہ میں الیکٹرانوں کا جمع ہونا بند ہو جاتا ہے اور/یا شعاع ریزی کے دوران اور بعد میں درخت کی شکل کی جزوی خرابی پیدا ہوتی ہے۔یہ 'پانی سے پاک عمل' سے بالکل مختلف ہے۔چونکہ پولیمر کیبل میں زیادہ نمی اور بڑی خالی جگہیں ہوتی ہیں، اس لیے علاج کا عمل ضروری ہے۔مندرجہ بالا فوائد کے علاوہ، سیمی کنڈکٹر مواد کو ریڈی ایشن کیورنگ کے عمل میں آسانی سے متعارف کرایا جا سکتا ہے جو کہ بھاپ کیورنگ کے عمل کی صورت میں آسان نہیں ہے کیونکہ زیادہ تر مواد زیادہ درجہ حرارت اور دباؤ کو برداشت نہیں کر سکتے۔

تابکاری گرافٹنگ تکنیک میٹرکس کو چالکتا بھی فراہم کرتی ہے۔یہ انسولیٹنگ والے پر میٹرکس کے انعقاد کو یکجا کرنے کا منفرد طریقہ ہے۔اس تکنیک میں ریڑھ کی ہڈی کی فعال سطح پر گرافٹنگ اور بعد میں کنڈکٹنگ پولیمر کو جمع کرکے ایک مناسب مونومر کے ساتھ بیک بون پولیمر کو غیر فعال کرنا شامل ہے۔موصلیت کے رویے کے علاوہ، اس معاملے میں پولیمر ایک چلانے والے کے طور پر برتاؤ کر سکتا ہے۔اگرچہ یہ ابھی تک قائم نہیں ہوا ہے، یہ کئی ممکنہ ایپلی کیشنز کی نمائش کر سکتا ہے جیسے EMI شیلڈنگ، کنڈکٹنگ کوٹنگز اور اینٹی سٹیٹک ایجنٹ۔بھٹاچاریہ ایٹل۔کمپوزٹ پولیمر – FEP-g-(AA)-PPY اور پولیمر – FEP-g-(sty) –PPY تیار کیے ہیں۔سب سے پہلے، پولیمر – FEP کو Co-60 ماخذ کی شکل میں شعاع کیا گیا تھا اور پھر فلم کو monomers کے مختلف فیصد میں ڈبو دیا گیا تھا۔پھر پی پی پی کو پیڑول کی آکسیڈیٹیو پولیمرائزیشن کے ذریعے فیرک کلورائیڈ کو آکسیڈینٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے پیوند شدہ سطح پر جمع کیا گیا۔سطح کی مزاحمت کم ہو گئی ہے اور یہ 104–105ohm/cm2 کی ترتیب میں ہے۔سطح کی مزاحمت monomers کے گرافٹنگ کے فیصد پر منحصر ہے۔اس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، بلک چالکتا کے بجائے سطح کی چالکتا میں اضافہ کیا جا سکتا ہے۔گرافٹنگ تکنیک کے ذریعہ فلم کے فوٹو کنڈکٹنگ سلوک کو بھی دیا جاسکتا ہے۔سیلولوز ایسیٹیٹ-جی-(N-vinyl carbazole) اور cellulose acetate-g-(N-vinyl carbazole-methyl methacylate) فوٹو کنڈکٹنگ فلم کی مثالیں ہیں۔

الیکٹریکل کیبل انڈسٹری میں، بنیادی طور پر پولی تھیلین، پولی وینیل کلورائد (PVC)، EPDM ربڑ استعمال کیے جاتے ہیں۔پولی تھیلین اپنی بہترین برقی خصوصیات اور اس کی طویل مدت کی وجہ سے استعمال ہوتی ہے۔کئی وجوہات کی بنا پر کم کثافت والی پولیتھیلین کو زیادہ کثافت والی پولیتھیلین پر ترجیح دی جاتی ہے۔ وجوہات درج ذیل ہیں: (a) زیادہ لچک؛(b) اعلی کثافت والی پولی تھیلین سے زیادہ ڈائی الیکٹرک طاقت؛(c) HDPE سے زیادہ لمبی عمر؛(d) ایچ ڈی پی ای کے مقابلے میں عمل کرنے میں کم مشکل اور (ای) ایل ڈی پی ای کی موصلیت میں خالی جگہوں کے شامل ہونے کا کم خطرہ، جو آئنائزیشن کا سبب بنتا ہے۔اس طرح کے تمام فوائد کے باوجود، LDPE کی کیبل موصلیت کے مواد کے طور پر اپنی حدود ہیں۔تھرمو پلاسٹک پولیمر ہونے کے ناطے، اس کا درجہ حرارت 105–115⬚C کے ارد گرد نرم ہوتا ہے اور جب یہ بعض سطحی فعال ایجنٹوں کے ساتھ رابطے میں ہوتا ہے تو تناؤ کے ٹوٹنے کا رجحان ہوتا ہے۔پولی تھیلین مالیکیولز کو آپس میں جوڑنا تھرمل اور جسمانی خصوصیات کو بہتر بناتا ہے جبکہ اس کی برقی خصوصیات بڑی حد تک غیر تبدیل ہوتی ہیں۔کراس لنکڈ پولی تھیلین، اس لیے، اب تھرمو پلاسٹک پولیمر نہیں ہے۔یہ پولی تھیلین کے کرسٹل لائن پگھلنے کے مقام پر نرم ہو جاتا ہے اور ایک لچکدار، ربڑ کی طرح مستقل مزاجی کا حامل ہوتا ہے، ایک خاصیت جسے یہ درجہ حرارت کے مزید اضافے کے دوران برقرار رکھتا ہے، یہاں تک کہ یہ 300⬚C پر پگھلائے بغیر کاربنائز ہو جاتا ہے۔تناؤ میں کریکنگ کا رجحان مکمل طور پر غائب ہو جاتا ہے اور گرم ہوا میں بڑھاپے کے خلاف بہت اچھی مزاحمت حاصل کر لی جاتی ہے۔کراس لنکڈ پولی تھیلین کیبلز کو اپنی بہترین برقی اور جسمانی خصوصیات کی وجہ سے بڑے پیمانے پر ترجیح دی جاتی ہے۔یہ بڑی کرنٹ لے جانے کی صلاحیت رکھتا ہے، چھوٹے رداس موڑنے کا مقابلہ کرتا ہے اور وزن میں ہلکا ہے، آسان اور قابل بھروسہ تنصیب کی اجازت دیتا ہے، یعنی یہ اونچائی کی حدود سے پاک ہے کیونکہ یہ کسی تیل پر مشتمل نہیں ہے اور اس طرح تیل میں تیل کی منتقلی کی وجہ سے ہونے والی ناکامیوں سے پاک ہے۔ فیلڈ کیبل.اس کے لیے عام طور پر دھاتی میان کی بھی ضرورت نہیں ہوتی۔ اس طرح، یہ دھاتی شیتھڈ کیبلز، سنکنرن اور تھکاوٹ کی مخصوص ناکامیوں سے پاک ہے۔آج کل، تابکاری کراس لنکنگ صنعتی طور پر نہ صرف پولی تھیلین بلکہ دیگر پولیمر پر بھی لگائی جاتی ہے جیسے کہ پولی وینیل کلورائد، پولی آئسوبیوٹیلین وغیرہ۔ خود PVC انتہائی غیر مستحکم پولیمر ہے۔استحکام کے موثر ذرائع کی ترقی کے بعد ہی اس نے تجارتی اہمیت حاصل کرنا شروع کی۔ترمیم کرنے والے ایجنٹوں (اسٹیبلائزرز، پلاسٹکائزرز، فلرز اور دیگر ایڈیٹیو) کی مدد سے، پی وی سی کو انتہائی سخت سے لے کر انتہائی لچکدار تک وسیع پیمانے پر خصوصیات کی نمائش کے لیے بنایا جا سکتا ہے۔اس کے اطلاق کا تنوع اور اس کی کم قیمت عالمی منڈی میں اس کی اہمیت کے لیے ذمہ دار ہے۔

کراس لنکنگ کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے، پولیمر اپنی خالص شکل میں بہت کم استعمال ہوتے ہیں۔پلاسٹکائزر، اینٹی آکسیڈنٹس، فلرز مطلوبہ خصوصیات فراہم کرنے کے لیے اپنے اپنے طریقے سے اپنا کردار ادا کرتے ہیں۔کراس لنکنگ کے عمل کے دوران اضافہ بہتر ہے۔پولیمر پروڈکٹ کی ٹوٹ پھوٹ کو کم کرنے کے لیے پولیمر میں پلاسٹکائزر شامل کیے جاتے ہیں۔جب بھی وہ فری ریڈیکلز کی نسل میں حصہ لیتے ہیں یا پھیلنے والے رد عمل میں داخل ہوتے ہیں تو وہ کراس لنکنگ کو متاثر کرتے ہیں۔Dibutyl phthalate، tritolyl فاسفیٹ اور diallyl فاسفیٹ PVC سے پلاسٹکائزر کی عام مثالیں ہیں۔لچک اور لچک، جو کہ برقی موصلیت میں بہت اہم ہے، کو PVC میں پلاسٹکائزر شامل کرکے بہتر کیا جاتا ہے۔درحقیقت PVC کی صورت میں، جو کہ غیر متوازن ساخت کی وجہ سے قطبی ہے، مضبوط بین مالیکیولر بانڈز کو جنم دیتا ہے، جو میکرو مالیکیولر زنجیروں کو سختی سے جوڑتے ہیں، مل کر اسے غیر لچکدار بناتے ہیں۔اینٹی آکسیڈنٹس اضافی اشیاء کا ایک اور گروپ ہیں، جو کسی بھی کراس لنکڈ مرکب کے لیے ضروری ہیں جو پولیمر کی پیداوار پر اعلی تھرمو آکسیڈیٹیو استحکام کا موازنہ کرنے کے عملی مقصد کے لیے بنائے گئے ہیں۔عام طور پر وہ ریڈیکلز کو اسکیوینگ کرتے ہوئے کراس لنکنگ کو متاثر کرتے ہیں، جو کراس لنکس بن سکتے ہیں۔RC (4,4-thio-bis(6-tert-butyl-3-methyl phenol), MB (Mercapto benzoimidazole) اینٹی آکسیڈنٹس کی مثالیں ہیں جو Ueno et al استعمال کرتے ہیں۔ پلاسٹائزرز اور اینٹی آکسیڈنٹس کے علاوہ رنگین کی ضرورت ہوتی ہے، جیسا کہ تاروں کی موصلیت کا مواد خاص طور پر آلات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ پلاسٹک کے رنگوں میں مختلف قسم کے غیر نامیاتی اور نامیاتی مواد شامل ہوتے ہیں۔ اس فیلڈ میں رنگین اضافی چیزوں کو ترجیح نہیں دی جاتی ہے۔ فلرز کو عام طور پر ان کی فزیکو مکینیکل خصوصیات اور عمل کی صلاحیت کو بہتر بنانے کے لیے شامل کیا جاتا ہے۔ فلرز کا مثبت اثر ہو سکتا ہے۔ شعاع ریزی کے کراس لنکنگ کے دوران مشاہدہ کیا جائے۔ یہ پایا گیا ہے کہ پولی تھیلین میں ریڈیکلز کی پیداوار میں 50 فیصد اضافہ ہوا ہے، جب تھوڑی مقدار (0.05%) ایروسیل شامل کی جاتی ہے۔ پولیتھیلین، جہاں میکرو مالیکیولز غیر متوازن تناؤ کی حالت میں ہو سکتے ہیں۔ فلر کے زیادہ مواد کے ساتھ، فلر سے پولیمر مرحلے میں توانائی کی منتقلی ہو سکتی ہے اور اس طرح فری ریڈیکلز کی زیادہ پیداوار میں حصہ ڈال سکتی ہے۔مزید برآں، رد عمل والی آمیزش کے ساتھ شعاع ریزی کا امتزاج پولیمر چینز کے ساتھ کراس لنکس کی لوکلائزیشن کو متاثر کر سکتا ہے۔

مختصراً، تابکاری پولیمر پروسیسنگ میں اہم کردار ادا کرتی ہے جو برقی میدان میں استعمال ہوتی ہے۔ 'ریڈییشن کراس لنکنگ' وہ مظاہر ہے جس کے ذریعے پولیمر کی خصوصیات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔یہ سب سے جدید طریقہ ہے جیسا کہ 'ولکنائزیشن' کچھ حدود رکھتا ہے۔مناسب monomers کے انتخاب کے ذریعے کراس لنکنگ کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ریڈی ایشن کراس لنکنگ کے عمل میں، پلاسٹکائزرز، فلرز اور شعلہ ریٹارڈنٹ کا اضافہ تابکاری کراس لنکنگ کے عمل میں کافی مؤثر ہے۔ریڈی ایشن کراس لنکنگ کا طریقہ سیمی کنڈکٹر مواد کی تیاری میں بھی بہت مفید ہے۔ان کے علاوہ، تابکاری گرافٹنگ تکنیک کو بھی استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ کنڈکٹنگ کمپوزٹ فلم اور فلموں کو فوٹو کنڈکٹنگ رویے کے ساتھ تیار کیا جا سکے۔