மிக ஒட்டும் வெப்ப ஒட்டுதலின் தொழில்துறை தாக்கங்கள்

அதிக வெப்பநிலை தயாரிப்பு சூழலுக்கு மிக உறுதியான வெப்ப லாமினேஷன் திரவியம் ஏன் அவசியம்?

வெப்பநிலைகள் மிக அதிகமாக மாறும் தயாரிப்பு சூழல்களில் பொதுவான ஒட்டும் பொருட்களுக்கு உண்மையான சிக்கல்கள் ஏற்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, குளிர்சாதன சேமிப்பில் மைனஸ் 40 டிகிரி செல்சியஸில் இருந்து உடனே 250 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பத்தில் சூடேற்றும் ஓவன்களுக்கு இடமாறும் பொருட்களை நினைத்துப் பாருங்கள். இந்த வெப்பநிலை மாற்றங்களை தரமான ஒட்டுப் பொருட்கள் தாங்க முடியாது; கடந்த ஆண்டு வெளியிடப்பட்ட சமீபத்திய ஆய்வுகளின்படி, இவை பெரும்பாலும் ஆறு மாதங்களிலேயே முழுமையாக தவறுகின்றன, மேலும் தவறு விகிதம் 37 சதவீதத்தை மிஞ்சுகிறது. இதற்கான தீர்வு, சிறப்பு இரு-கட்ட தொழில்நுட்பத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்ட மிக உறுதியான வெப்ப லாமினேஷன் திரவியங்களில் உள்ளது. இந்தப் பொருட்கள் அனைத்து வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கும் பிறகும் சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 15 நியூட்டன் என்ற ஒட்டுதல் வலிமையை பராமரிக்கின்றன. இதன் பொருள், தொழிற்சாலைகளுக்கு நம்பகத்தன்மை மிக அவசியமான முக்கிய பாகங்களில் விலையுயர்ந்த பிரிவு சிக்கல்கள் இனி ஏற்படாது.

−40°C முதல் 250°C வரையிலான இயக்க வெப்பநிலை வரம்பில் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதல் திட்டவட்டம்

இந்த படத்தை வேறுபடுத்துவது, சாதாரண ஒட்டும் பொருட்கள் மிகவும் விறைப்பாகவோ அல்லது திரவமாகவோ மாறும் போதும் சரியாக செயல்படும் அதன் சிறப்பு கோபாலிமர் கலவையாகும். மைனஸ் 20 டிகிரி செல்சியஸுக்கு கீழே உள்ள வெப்பநிலைகளில், சிறிய படிக வலுவூட்டல்கள் அந்த எரிச்சலூட்டும் நுண் பிளவுகள் உருவாவதைத் தடுக்கின்றன. வெப்பநிலை 150 டிகிரிக்கு மேலே உயரும்போது, அரோமாட்டிக் குறுக்கு இணைப்புகள் பாலிமர் சங்கிலிகள் முற்றிலும் சிக்கிக்கொள்வதைத் தடுக்கின்றன. உண்மையான உலக சோதனைகள், கார் தயாரிப்பு சோதனைகளில் ஆயிரக்கணக்கான வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு பிறகும் ஒட்டுதல் வலிமை 90% வரை தங்கள் ஆயுளின் பெரும்பகுதியில் வலுவாகவே நிலைத்துள்ளது என்பதைக் காட்டுகின்றன. இந்த வகையான நம்பகத்தன்மை உண்மையில், 2024 ஆம் ஆண்டு தொழில் அறிக்கைகளின்படி, உத்தரவாதச் சிக்கல்களை ஏறக்குறைய இரண்டில் ஒன்றாகக் குறைக்கிறது.

கண்ணாடி மாற்ற வெப்பநிலை (Tg), குளிர்வித்தல் இயக்கவியல் மற்றும் கடுமையான தொழில்துறை சூழல்களில் நீண்டகால சேர்க்கை

இந்த படலத்தின் கண்ணாடி மாறும் வெப்பநிலை (Tg) சுமார் 280 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும், இது பெரும்பாலான அமைப்புகள் பொதுவாக இயக்கத்தின் போது எதிர்கொள்ளும் வெப்பநிலையை விட சுமார் 70 டிகிரி அதிகமாகும். இதன் பொருள், வெப்பநிலை திடீரென உயர்ந்தாலும் இது நிலையாகவே இருக்கும் என்பதாகும்; இது ரப்பர்களில் ஏற்படும் மென்மையாகும் விளைவைத் தவிர்க்கிறது. வற்றுதல் (curing) செயல்முறையைப் பொறுத்தவரை, இது மிகச் சிறப்பாக செயல்படுகிறது. 180 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில், இந்தப் பொருள் 90 வினாடிகளுக்குள் முழுமையான குறுக்கு-இணைப்பு (cross linking) அடைகிறது. இதன் மூலம் உருவாகும் வலையமைப்பு அமைப்புகள் நீரால் நேரடியாக சிதைவடைவதை எதிர்கொள்ள வல்லவையாக உள்ளன; எனவே இவை கடுமையான வேதிப்பொருட்களுக்கு நீண்ட காலமாக எதிர்ப்புத் திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன. கடல் வழியில் அமைந்துள்ள எண்ணெய் தளங்களில் நடத்தப்பட்ட உண்மையான சோதனைகள் ஒரு சுவாரஸ்யமான தகவலை வெளிப்படுத்துகின்றன. 18 மாதங்கள் தொடர்ந்து உப்பு புகை வெளிப்பாட்டிற்கு ஆட்பட்ட பின்னரும், இந்தப் படலங்கள் தங்களது மூல ஒட்டுதல் வலிமையின் சுமார் 87% ஐ பராமரித்தன. கடந்த ஆண்டு வெளியிடப்பட்ட 'இன்டஸ்ட்ரியல் அட்ஹெசிவ்ஸ் ஜர்னல்' இல் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள விரைவான வயதாகும் சோதனைகளின்படி, இது பொதுவான எபாக்ஸி விருப்பங்களை விட மூன்று மடங்கு சிறப்பானதாகும்; இது உண்மையில் மிகவும் சிறப்பான செயல்திறனைக் காட்டுகிறது.

சூப்பர் ஸ்டிக்கி தெர்மல் லாமினேஷன் ஃபிலிமின் துறை-குறிப்பிட்ட செயல்திறன்

வானூர்தி: வெளியேறும் வாயுக்களுக்கான ஒத்துழைப்பு, சறுக்கு தடுப்புத்தன்மை மற்றும் வெற்றிட-வெப்ப சுழற்சி நம்பகத்தன்மை

விண்வெளி பயன்பாடுகளுக்காக, பொருட்கள் ASTM E595 என்ற கண்டுபிடிப்பு வெளியேற்ற தரத்தின் கடுமையான தரநிலைகளைப் பின்பற்ற வேண்டும்; குறிப்பாக, மொத்த நிறை இழப்பு (TML) 1.0% ஐ விடக் குறைவாகவும், சேகரிக்கப்பட்ட வளிம குளிர்விக்கப்படும் பொருட்கள் (CVCM) 0.1% ஐ விடக் குறைவாகவும் இருக்க வேண்டும். இந்தக் குறிப்பிட்ட திரை, NASA-வின் கண்டுபிடிப்பு வெளியேற்றம் குறைந்த கடுமையான சோதனைகளை வெற்றிகரமாகக் கடந்துள்ளது, மேலும் -40 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 250 டிகிரி வரையிலான வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு மூலம் 500-க்கும் மேற்பட்ட வெப்பச் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் அதன் மூல செங்குத்து விசை வலிமையின் 90% ஐ விட அதிகமாகவே பராமரிக்கிறது. இதனை வேறுபடுத்துவது, அதிக அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை நிலைமைகளுக்கு ஆட்படும்போது சிறிய பிளவுகள் உருவாவதைத் தடுக்க பொருளின் குறுக்கு இணைப்பு (crosslinking) மிக நுணுக்கமாக ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதே ஆகும். இங்கு நாம் பேசுவது, வெற்றிட அழுத்தம் 10^-6 டார் ஐ விடக் குறைவாகவும், வெப்பநிலை 15 டிகிரி/நிமிடம் என்ற வீதத்தில் மாறும் நிலைமைகளைப் பற்றியே ஆகும். செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் ராக்கெட் இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பாகங்களுக்கு இத்தகைய உறுதித்தன்மை மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அங்கு தவறு என்பது ஒரு விருப்பமாக இருக்காது.

தானியங்கி மின்னணு பொருட்கள்: CTE பொருத்தம், மின்சக்தி மாடுல் இணைப்பு மற்றும் வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்புத்தன்மை

வாகன மின்சக்தி எலக்ட்ரானிக்ஸில், லாமினேஷன் பிளிம்களின் வெப்ப விரிவாக்க கெழு (CTE) மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைட் சப்ஸ்ட்ரேட்களின் CTE இடையே சரியான பொருத்தம் மிகவும் அவசியமாகும். இடைமுக வடிவ மாற்ற வினைகளை (interfacial stress fractures) தவிர்க்க, பொதுவாக -40°C முதல் 200°C வரையிலான ஆயிரக்கணக்கான வெப்ப அதிர்ச்சி சுழற்சிகளுக்குப் பின்னர் ஏற்படும் இந்த வினைகளைத் தவிர்க்க, ±1 ppm/K க்குள் இருக்க வேண்டும். மிகச் சிறந்த பொருட்கள்? அதாவது, IGBT மாட்யூள்களை நேரடியாக ஒட்ட உதவும் மிக உயர் ஒட்டும் கலவைகள், அவற்றின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் 3.5 W/mK-ஐ விட அதிகமாக இருக்கும். இது 200 ஆம்பியருக்கு மேற்பட்ட சுமைகளைக் கையாளும்போதும் வெப்பத்தை திறம்பட வெளியேற்ற உதவுகிறது. மேலும், மின்சார வாகன உற்பத்தியாளர்களுக்கு முக்கியமான ஒன்று: 85°C வெப்பநிலையிலும், 85% ஈரப்பதத்திலும் 168 தொடர் மணிநேரங்களுக்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட பின்னரும் பீல் வலிமை (peel strength) 85% ஐ விட அதிகமாகவே இருக்கும். இது EV மின்கல பேக்குகள் மற்றும் இயக்கி கட்டுப்பாட்டு சாதனங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் யாரும் வெப்ப ஓட்ட வினைகள் (thermal runaway issues) காரணமாக எதிர்காலத்தில் ஏற்படக்கூடிய பிரச்சனைகளை விரும்புவதில்லை.

சுற்றுச்சூழல் நலனுக்காக மிக உயர் ஒட்டுதலை சமன் செய்தலும், செயல்பாட்டு விலகுதலை வழங்குதலும்

மேம்படுத்தப்பட்ட சூப்பர் ஸ்டிக்கி வெப்ப லாமினேஷன் திரவக்கலவைகளின் புதிய தலைமுறை, தயாரிப்பாளர்கள் தினமும் எதிர்கொள்ளும் ஒரு உண்மையான சிக்கலைத் தீர்க்கிறது: சாதாரண செயல்பாடுகளின் போது நீடித்து நிற்கும் பிணைப்புகளை எவ்வாறு உருவாக்குவது என்பதும், கூறுகள் அவற்றின் வாழ்நாள் முடிவை அடைந்த போது பாதுகாப்பாக முறிக்கப்படுவதும். கடந்த ஆண்டு மட்டுமே குப்பைக் களங்கள் முழுவதும் பொருட்களால் நிரம்பியிருந்தன (2023-இல் அமெரிக்க சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு முகமை (U.S. EPA) 146 மில்லியன் டன் தயாரிப்புக் கழிவுகளைக் கணக்கிட்டது, அவற்றில் பெரும்பாலானவை பிணைக்கப்பட்ட பொருட்களைக் கொண்டிருந்தன); இதனால் நிறுவனங்களுக்கு சிறந்த தீர்வுகள் தேவைப்படுகின்றன. இங்குதான் இந்த மேம்பட்ட பொருட்கள் பயனுள்ளவையாக இருக்கின்றன. இவை தூண்டிகளுக்கு பதிலளிக்கும் சிறப்பான வேதியியல் வினைகளால் செயல்படுகின்றன. உதாரணமாக, வெப்பத்தால் மீளக்கூடிய பதிப்புகள் சாதாரண பயன்பாட்டின் போது 2.1 MPa வில் வலுவாக பிணைத்து வைக்கின்றன, ஆனால் வெப்பநிலை 180 டிகிரி செல்சியஸ் அடையும் போது தூய்மையாக விடுவிக்கப்படுகின்றன, இதனால் பாகங்களை மீண்டும் பயன்படுத்த முடிகிறது. சில பொருட்கள் மின்காந்த சிக்னல்களுக்கும் பதிலளிக்கின்றன, இது விலையுயர்ந்த உபகரணங்களை சேதமின்றி பிரித்தல் மூலம் பணத்தையும் வளங்களையும் சேமிக்கும் விமானவியல் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் நல்ல செய்தியாகும். தயாரிப்புகளின் முழு வாழ்நாள் முழுவதும் பொருள் நுகர்வு 30% முதல் 50% வரை குறைந்துள்ளது. இதன் நடைமுறை அர்த்தம் என்னவென்றால், தற்போதைய உற்பத்தி சூழல்களில் தயாரிப்பாளர்கள் வலுவான பிணைப்புகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு ஏற்ற நடைமுறைகள் ஆகிய இரண்டிற்கும் இடையில் தேர்வு செய்ய வேண்டியிருக்காது. இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் இருக்க முடியும்.

உண்மையான உலக நம்பகத்தன்மையைச் சரிபார்த்தல்: மிக ஒட்டும் வெப்ப லாமினேஷன் பிளிம் சோதனை நடைமுறைகள்

முடுக்கப்பட்ட வயதாக்கம், குறைந்த வெளியேற்றம் சான்றிதழ் மற்றும் வெப்பக் கடத்துத்திறன் தர நிர்ணயம்

தவறுகளுக்கு இடமே இல்லாத சூழ்நிலையில், விரிவான சரிபார்ப்பு முறைகள் மிகவும் அவசியமாகின்றன. ASTM D3045 தரத்தின்படி முடுக்கப்பட்ட வயதாக்கும் செயல்முறையில், பொருள்கள் -40 டிகிரி செல்சியஸிலிருந்து 250 டிகிரி செல்சியஸ் வரையிலான அதிக வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன; இதன் மூலம் ஆயிரக்கணக்கான சிமுலேட்டட் வலுவிழப்பு சுழற்சிகளுக்குப் பின்னர் இணைப்புகள் எவ்வளவு நன்றாக நிலைத்துள்ளன என்பது சோதிக்கப்படுகிறது. மிகவும் சுத்தமான சூழல்களை தேவைப்படுத்தும் பயன்பாடுகளுக்காக, நாசா தரம் 6001 படி குறைந்த வெளியேற்றம் (low-outgassing) சோதனைகளையும் நாம் மேற்கொள்கிறோம். இந்த சோதனைகள், வெளியேறும் செயல்திறன் கொண்ட சேர்மங்களின் மொத்த நிறை இழப்பு 1% ஐ விட குறைவாகவே இருப்பதைக் காட்டுகின்றன, இது வெற்றிட அமைப்புகளில் ஏற்படக்கூடிய மாசுபடுதல் பிரச்சினைகளைத் தடுக்கிறது. வெப்பக் கடத்துத்திறனை அளவிட, ASTM E1461 முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறோம்; இதன் மூலம் வெப்பம் மீட்டர்-கெல்வினுக்கு 5 வாட் க்கும் அதிகமாக திறம்பட கடத்தப்படுவதை உறுதிப்படுத்துகிறோம். இத்தகைய செயல்திறன் தான் எங்கள் பொருள்களை முன்னணி மின்னணு குளிரூட்டும் தீர்வுகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. இவ்வளவு கடுமையான சோதனைகள் அனைத்தும், விமானங்கள், வாகனங்கள், மின்சார நிலையங்கள் மற்றும் பிற கடுமையான தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்காக கூறுகளை தேர்வு செய்யும் தயாரிப்பாளர்களுக்கு நம்பிக்கையை அளிக்கின்றன.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

சூப்பர் ஸ்டிக்கி தெர்மல் லாமினேஷன் ஃபிலிம் என்றால் என்ன?

சூப்பர் ஸ்டிக்கி தெர்மல் லாமினேஷன் ஃபிலிம் என்பது -40°C முதல் 250°C வரையிலான அதிக வெப்பநிலை மாற்றங்களின் கீழும் வலுவான ஒட்டுதலை பராமரிக்கும் வகையில் உருவாக்கப்பட்ட மேம்படுத்தப்பட்ட பொருளாகும்; இது நம்பகத்தன்மை மிக முக்கியமாக உள்ள தயாரிப்பு சூழல்களில் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இது சாதாரண ஒட்டும் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

வெப்பநிலை மாற்றங்களின் கீழ் தவறுபடக்கூடிய சாதாரண ஒட்டும் பொருட்களிலிருந்து மாறுபட்டு, சூப்பர் ஸ்டிக்கி தெர்மல் லாமினேஷன் ஃபிலிம் உயர் ஒட்டுதலை பராமரிக்கிறது, இதனால் பீலிங் (உரித்து விழுதல்) மற்றும் டெலாமினேஷன் (அடுக்கு பிரிதல்) போன்ற விலையுயர்ந்த சிக்கல்கள் குறைகின்றன.

இந்த தொழில்நுட்பத்தினால் எந்தெந்த தொழில்கள் பயனடைகின்றன?

ஆட்டோமொபைல், ஏரோஸ்பேஸ் மற்றும் ஆஃப்ஷோர் எண்ணெய் தளங்கள் போன்ற தொழில்கள் இந்த தொழில்நுட்பத்தினால் பயனடைகின்றன, ஏனெனில் இது உறுதியானது, கடுமையான தரத்துடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் கடுமையான சூழல்களைத் தாங்கும் திறன் கொண்டது.

இந்த பொருள் சுற்றுச்சூழலுக்கு ஏற்றதா?

ஆம், இந்த ஃபிலிம்கள் செயல்பாட்டு ரீதியில் மீண்டும் பிரிக்கக்கூடியவையாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன; இது பொருள் நுகர்வைக் குறைத்தல், வாழ்நாள் முடிவில் கூறுகளை மீண்டும் பயன்படுத்துதல் மற்றும் மீள்சுழற்சி செய்தல் ஆகியவற்றின் மூலம் சுற்றுச்சூழல் நடைமுறைகளை மேம்படுத்துகிறது.