সংবাদ

ফাইবার-উইন্ড প্রেশার ভেসেলের ভেতরের স্তরটি মূলত একটি আস্তরণ কাঠামো, যার প্রধান কাজ হলো ভেতরে সঞ্চিত উচ্চ-চাপের গ্যাস বা তরলের ফুটো রোধ করার জন্য একটি সিলিং প্রতিবন্ধক হিসেবে কাজ করা এবং একই সাথে বাইরের ফাইবার-উইন্ড স্তরটিকেও রক্ষা করা। এই স্তরটি ভেতরে সঞ্চিত পদার্থের দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না এবং বাইরের স্তরটি হলো একটি রেজিন-শক্তিশালী ফাইবার-উইন্ড স্তর, যা প্রধানত প্রেশার ভেসেলের ভেতরের অধিকাংশ চাপের ভার বহন করতে ব্যবহৃত হয়।

ফাইবার-কুণ্ডলীযুক্ত চাপ পাত্রের গঠন: যৌগিক পদার্থের চাপ পাত্র প্রধানত চারটি কাঠামোগত রূপে পাওয়া যায়: নলাকার, গোলাকার, বলয়াকার এবং আয়তাকার। একটি বৃত্তাকার পাত্র একটি নলাকার অংশ এবং দুটি শীর্ষ নিয়ে গঠিত। ধাতব চাপ পাত্রগুলি সরল আকৃতিতে তৈরি করা হয়, যেখানে অক্ষীয় দিকে অতিরিক্ত শক্তির সঞ্চয় থাকে। অভ্যন্তরীণ চাপের অধীনে, একটি গোলাকার পাত্রের অনুদৈর্ঘ্য এবং অনুপ্রস্থ পীড়ন সমান হয়, এবং এটি একটি নলাকার পাত্রের পরিধীয় পীড়নের অর্ধেক। ধাতব পদার্থের শক্তি সব দিকে সমান; তাই, গোলাকার ধাতব পাত্রগুলি সমান শক্তি এবং একটি নির্দিষ্ট আয়তন ও চাপের জন্য সর্বনিম্ন ভরের কথা মাথায় রেখে ডিজাইন করা হয়। একটি গোলাকার পাত্রের পীড়ন অবস্থা আদর্শ, এবং পাত্রের দেয়াল সবচেয়ে পাতলা করে তৈরি করা যায়। তবে, গোলাকার পাত্র তৈরিতে অধিক অসুবিধার কারণে, এগুলি সাধারণত শুধুমাত্র মহাকাশযানের মতো বিশেষ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। বলয়াকার পাত্র শিল্প উৎপাদনে বিরল, কিন্তু নির্দিষ্ট কিছু পরিস্থিতিতে এর গঠন এখনও প্রয়োজনীয়। উদাহরণস্বরূপ, মহাকাশযান সীমিত স্থানের পূর্ণ সদ্ব্যবহার করার জন্য এই বিশেষ গঠন ব্যবহার করে। স্থান সীমিত থাকলে জায়গার সর্বোচ্চ ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য প্রধানত আয়তাকার কন্টেইনার ব্যবহার করা হয়, যেমন মোটরগাড়ির জন্য ব্যবহৃত আয়তাকার ট্যাঙ্কার এবং রেলের ট্যাঙ্কার। এই কন্টেইনারগুলো সাধারণত নিম্নচাপ বা বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পাত্র হয় এবং এগুলোর হালকা ওজনই বেশি পছন্দনীয়।

যৌগিক পদার্থের চাপ পাত্রের কাঠামোর জটিলতা, প্রান্তীয় ঢাকনা ও তাদের পুরুত্বের আকস্মিক পরিবর্তন এবং প্রান্তীয় ঢাকনাগুলোর পরিবর্তনশীল পুরুত্ব ও কোণ নকশা, বিশ্লেষণ, গণনা এবং ছাঁচনির্মাণে অনেক অসুবিধা সৃষ্টি করে। কখনও কখনও, যৌগিক পদার্থের চাপ পাত্রের প্রান্তীয় ঢাকনাগুলোতে কেবল বিভিন্ন কোণ ও গতি অনুপাতে প্যাঁচানোর প্রয়োজন হয় না, বরং কাঠামোর উপর নির্ভর করে বিভিন্ন প্যাঁচানোর পদ্ধতিরও প্রয়োজন হয়। একই সাথে, ঘর্ষণ সহগের মতো ব্যবহারিক বিষয়গুলোর প্রভাবও অবশ্যই বিবেচনা করতে হবে। অতএব, শুধুমাত্র একটি সঠিক ও যুক্তিসঙ্গত কাঠামোগত নকশাই প্যাঁচানোর উৎপাদন প্রক্রিয়াকে যথাযথভাবে পরিচালনা করতে পারে।যৌগিক উপাদানএর ফলে চাপ পাত্র তৈরি হয় যা নকশার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

ফাইবার-উইন্ড প্রেসার ভেসেলের জন্য উপকরণ

প্রধান ভারবাহী উপাদান হিসেবে ফাইবার-মোড়ানো স্তরটির অবশ্যই উচ্চ শক্তি, উচ্চ মডুলাস, কম ঘনত্ব, তাপীয় স্থিতিশীলতা, ভালো রেজিন ভেদ্যতা, ভালো পেঁচানোর প্রক্রিয়াকরণযোগ্যতা এবং ফাইবার বান্ডিলের সুষম দৃঢ়তা থাকতে হবে। হালকা কম্পোজিট চাপ পাত্রের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত শক্তিবর্ধক ফাইবার উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে কার্বন ফাইবার, পিবিও ফাইবার, অ্যারামিড ফাইবার এবং অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের পলিইথিলিন ফাইবার।

কার্বন ফাইবারএটি একটি তন্তুময় কার্বন উপাদান যার প্রধান উপাদান হলো কার্বন। এটি উচ্চ তাপমাত্রায় জৈব তন্তুর পূর্বসূরীকে কার্বনাইজ করে তৈরি করা হয় এবং এটি একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন তন্তু উপাদান, যাতে কার্বনের পরিমাণ ৯৫% এর বেশি থাকে। কার্বন ফাইবারের চমৎকার বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এর উপর গবেষণা ১০০ বছরেরও বেশি আগে শুরু হয়েছিল। এটি একটি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-মডিউলাস এবং কম-ঘনত্বের উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন কুণ্ডলীযুক্ত তন্তু উপাদান, যার প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলো নিম্নরূপ:

১. কম ঘনত্ব এবং হালকা ওজন। কার্বন ফাইবারের ঘনত্ব হলো ১.৭~২ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার, যা স্টিলের ঘনত্বের ১/৪ অংশ এবং অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়ের ঘনত্বের ১/২ অংশের সমান।

২. উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস: এর শক্তি স্টিলের চেয়ে ৪-৫ গুণ বেশি এবং এর ইলাস্টিক মডুলাস অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়ের চেয়ে ৫-৬ গুণ বেশি, যা সম্পূর্ণ ইলাস্টিক রিকভারি প্রদর্শন করে (ঝাং এরিয়ং এবং সান ইয়ান, ২০২০)। কার্বন ফাইবারের টেনসাইল স্ট্রেংথ এবং ইলাস্টিক মডুলাস যথাক্রমে ৩৫০০-৬৩০০ MPa এবং ২৩০-৭০০ GPa পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

৩. নিম্ন তাপীয় প্রসারণ সহগ: তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে কার্বন ফাইবারের তাপ পরিবাহিতা হ্রাস পায়, ফলে এটি দ্রুত শীতল ও উত্তপ্ত হওয়া প্রতিরোধ করতে পারে। কয়েক হাজার ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে কক্ষ তাপমাত্রায় শীতল করার পরেও এতে ফাটল ধরে না এবং ৩০০০℃ তাপমাত্রায় জারকবিহীন পরিবেশে এটি গলে যায় না বা নরম হয়ে যায় না; তরল তাপমাত্রায়ও এটি ভঙ্গুর হয় না।

৪. ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা: কার্বন ফাইবার অ্যাসিডের প্রতি নিষ্ক্রিয় এবং এটি ঘন হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ও সালফিউরিক অ্যাসিডের মতো শক্তিশালী অ্যাসিড সহ্য করতে পারে। অধিকন্তু, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলিতে বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, বিষাক্ত গ্যাস শোষণ করার ক্ষমতা এবং নিউট্রন মডারেশনের মতো বৈশিষ্ট্যও রয়েছে, যা এগুলিকে মহাকাশ, সামরিক এবং অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহারযোগ্য করে তোলে।

অ্যারোমেটিক পলিফথালামাইড থেকে সংশ্লেষিত একটি জৈব তন্তু, অ্যারামিড, ১৯৬০-এর দশকের শেষের দিকে আবির্ভূত হয়। এর ঘনত্ব কার্বন ফাইবারের চেয়ে কম। এটি উচ্চ শক্তি, উচ্চ নমনীয়তা, ভালো অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন, এবং এর দাম কার্বন ফাইবারের মাত্র অর্ধেক।অ্যারামিড ফাইবারপ্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলো রয়েছে:

১. উত্তম যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। অ্যারামিড ফাইবার একটি নমনীয় পলিমার, যার প্রসার্য শক্তি সাধারণ পলিয়েস্টার, তুলা এবং নাইলনের চেয়ে বেশি। এর প্রসারণ ক্ষমতা বেশি, স্পর্শে নরম অনুভূতি দেয় এবং সুতা তৈরির যোগ্যতা ভালো, যার ফলে এটিকে বিভিন্ন সূক্ষ্মতা ও দৈর্ঘ্যের ফাইবারে রূপান্তরিত করা যায়।

২. চমৎকার অগ্নি প্রতিরোধক এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা। অ্যারামিডের লিমিটিং অক্সিজেন ইনডেক্স ২৮-এর বেশি, তাই আগুন থেকে সরিয়ে নেওয়ার পর এটি আর জ্বলতে থাকে না। এর তাপীয় স্থিতিশীলতা ভালো, ২০৫℃ তাপমাত্রায় অবিচ্ছিন্নভাবে ব্যবহার করা যায় এবং ২০৫℃-এর বেশি তাপমাত্রাতেও এর উচ্চ শক্তি বজায় থাকে। একই সাথে, অ্যারামিড ফাইবারের বিয়োজন তাপমাত্রা বেশি, যা উচ্চ তাপমাত্রাতেও এর উচ্চ শক্তি বজায় রাখে এবং কেবল ৩৭০℃-এর বেশি তাপমাত্রায় কার্বনাইজ হতে শুরু করে।

৩. স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য। অ্যারামিড ফাইবার বেশিরভাগ রাসায়নিকের বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখায়, উচ্চ ঘনত্বের অজৈব অ্যাসিড সহ্য করতে পারে এবং কক্ষ তাপমাত্রায় ভালো ক্ষার প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে।

৪. চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। এটিতে অতি-উচ্চ শক্তি, উচ্চ মডুলাস এবং হালকা ওজনের মতো অসামান্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর শক্তি স্টিল ওয়্যারের চেয়ে ৫-৬ গুণ, এর ইলাস্টিক মডুলাস স্টিল ওয়্যার বা গ্লাস ফাইবারের চেয়ে ২-৩ গুণ, এর দৃঢ়তা স্টিল ওয়্যারের চেয়ে দ্বিগুণ এবং এর ওজন স্টিল ওয়্যারের মাত্র ১/৫ ভাগ। অ্যারোমেটিক পলিমাইড ফাইবার দীর্ঘদিন ধরে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ফাইবার উপাদান, যা মূলত মহাকাশ এবং বিমান চালনার চাপবাহী পাত্রের জন্য উপযুক্ত, যেখানে গুণমান এবং আকৃতির জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।

১৯৮০-এর দশকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে মহাকাশ শিল্পের জন্য তৈরি কম্পোজিট উপকরণের শক্তিবর্ধক উপাদান হিসেবে পিবিও ফাইবার উদ্ভাবন করা হয়েছিল। এটি হেটেরোসাইক্লিক অ্যারোমেটিক যৌগযুক্ত পলিমাইড পরিবারের অন্যতম সম্ভাবনাময় সদস্য এবং একবিংশ শতাব্দীর সুপার ফাইবার হিসেবে পরিচিত। পিবিও ফাইবারের চমৎকার ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে; এর শক্তি, স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সকল ফাইবারের মধ্যে অন্যতম সেরা। অধিকন্তু, পিবিও ফাইবারের চমৎকার অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা, ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এটি হালকা ও নমনীয়, যা এটিকে একটি আদর্শ বস্ত্র উপাদান হিসেবে তৈরি করে। পিবিও ফাইবারের নিম্নলিখিত প্রধান বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

১. চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। উচ্চমানের পিবিও ফাইবার পণ্যের শক্তি ৫.৮ জিপিএ এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস ১৮০ জিপিএ, যা বিদ্যমান রাসায়নিক ফাইবারগুলোর মধ্যে সর্বোচ্চ।

২. চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতা। এটি ৬০০℃ পর্যন্ত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে, যার সর্বোচ্চ সীমা সূচক ৬৮। এটি আগুনে পোড়ে না বা সংকুচিত হয় না এবং এর তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা ও অগ্নি প্রতিরোধ ক্ষমতা অন্য যেকোনো জৈব তন্তুর চেয়ে বেশি।

একবিংশ শতাব্দীর একটি অতি-উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন ফাইবার হিসেবে, পিবিও ফাইবারের অসামান্য ভৌত, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর শক্তি এবং স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক অ্যারামিড ফাইবারের দ্বিগুণ, এবং এটি মেটা-অ্যারামিড পলিমাইডের মতো তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা ও অগ্নি প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে। এর ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলো অ্যারামিড ফাইবারকে সম্পূর্ণরূপে ছাড়িয়ে যায়। ১ মিমি ব্যাসের একটি পিবিও ফাইবার ৪৫০ কেজি পর্যন্ত ওজনের বস্তু তুলতে পারে এবং এর শক্তি স্টিল ফাইবারের চেয়ে ১০ গুণেরও বেশি।

অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের পলিথিন ফাইবারআল্ট্রা-হাই মলিকিউলার ওয়েট পলিইথিলিন ফাইবার, যা হাই-স্ট্রেংথ, হাই-মডুলাস পলিইথিলিন ফাইবার নামেও পরিচিত, হলো বিশ্বের সর্বোচ্চ স্পেসিফিক স্ট্রেংথ এবং স্পেসিফিক মডুলাস সম্পন্ন ফাইবার। এটি ১ মিলিয়ন থেকে ৫ মিলিয়ন আণবিক ওজনের পলিইথিলিন থেকে স্পিনিং পদ্ধতিতে তৈরি একটি ফাইবার। আল্ট্রা-হাই মলিকিউলার ওয়েট পলিইথিলিন ফাইবারের প্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলো রয়েছে:

১. উচ্চ আপেক্ষিক শক্তি এবং উচ্চ আপেক্ষিক মডুলাস। এর আপেক্ষিক শক্তি একই প্রস্থচ্ছেদের ইস্পাতের তারের চেয়ে দশ গুণেরও বেশি এবং এর আপেক্ষিক মডুলাস বিশেষ কার্বন ফাইবারের পরেই দ্বিতীয় স্থানে রয়েছে। সাধারণত, এর আণবিক ওজন ১০-এর বেশি হয়, যার প্রসার্য শক্তি ৩.৫ GPa, স্থিতিস্থাপক মডুলাস ১১৬ GPa এবং প্রসারণ ৩.৪%।

২. কম ঘনত্ব। এর ঘনত্ব সাধারণত ০.৯৭~০.৯৮ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার হওয়ায় এটি পানিতে ভাসতে পারে।

৩. ভাঙ্গন প্রসারণ কম। এর শক্তিশালী শক্তি শোষণ ক্ষমতা, চমৎকার অভিঘাত ও কর্তন প্রতিরোধ ক্ষমতা, অসাধারণ আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং এটি অতিবেগুনি রশ্মি, নিউট্রন ও গামা রশ্মি প্রতিরোধী। এছাড়াও এর উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি শোষণ, নিম্ন ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক, উচ্চ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ সঞ্চালন ক্ষমতা এবং রাসায়নিক ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, পাশাপাশি ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং দীর্ঘ নমন জীবনকালও বিদ্যমান।

পলিথিন ফাইবারের অনেক উন্নত বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদর্শন করে।উচ্চ কর্মক্ষমতা ফাইবারঅফশোর তেলক্ষেত্রের মুরিং লাইন থেকে শুরু করে উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন হালকা কম্পোজিট উপাদান পর্যন্ত, এটি আধুনিক যুদ্ধক্ষেত্রে এবং সেইসাথে বিমান, মহাকাশ ও সামুদ্রিক খাতে ব্যাপক সুবিধা প্রদর্শন করে, যা প্রতিরক্ষামূলক সরঞ্জাম এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।