કોટિંગ ફોર્મ્યુલેશનમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

વિવિધ ઘટકો, જેમ કે રંગદ્રવ્યો, ફિલર, રાસાયણિક ઉમેરણો, ક્રોસલિંકર્સ અને રિઓલોજી મોડિફાયર કોટિંગ અને પેઇન્ટ ફોર્મ્યુલેશનમાં જાય છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ કોટિંગ્સમાં આવા ઘટકોને ફેલાવવા અને ઇમલ્સિફાઇંગ, ડિગગ્લોમેરેશન અને મિલિંગ માટે અસરકારક માધ્યમ છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કોટિંગ્સના નિર્માણમાં થાય છે:

• જલીય પ્રણાલીઓમાં પોલિમરનું પ્રવાહીકરણ
• રંગદ્રવ્યોનું વિખેરવું અને બારીક પીસવું
• ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કોટિંગ્સમાં નેનોમટેરિયલ્સના કદમાં ઘટાડો

કોટિંગ્સ બે વ્યાપક શ્રેણીઓમાં આવે છે: પાણીજન્ય અને દ્રાવક આધારિત રેઝિન અને કોટિંગ્સ. દરેક પ્રકારના તેના પોતાના પડકારો છે. VOC ઘટાડા અને ઉચ્ચ દ્રાવકના ભાવ માટેના નિર્દેશો પાણીજન્ય રેઝિન કોટિંગ તકનીકોમાં વૃદ્ધિને ઉત્તેજિત કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ આવી ઇકો-ફ્રેન્ડલી સિસ્ટમ્સની કામગીરીમાં વધારો કરી શકે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશનને કારણે ઉન્નત કોટિંગ ફોર્મ્યુલેશન

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આર્કિટેક્ચરલ, ઔદ્યોગિક, ઓટોમોટિવ અને લાકડાના કોટિંગ્સના ફોર્મ્યુલેટરને કોટિંગની લાક્ષણિકતાઓને વધારવામાં મદદ કરી શકે છે, જેમ કે રંગની મજબૂતાઈ, સ્ક્રેચ, ક્રેક અને યુવી પ્રતિકાર અથવા વિદ્યુત વાહકતા. આમાંની કેટલીક કોટિંગ લાક્ષણિકતાઓ નેનો-સાઇઝ સામગ્રીના સમાવેશ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, દા.ત. મેટલ ઓક્સાઇડ્સ (TiO₂, સિલિકા, સેરિયા, ZnO, …).

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અત્યંત ચીકણું ઉત્પાદનોના ડિફોમિંગ (એટ્રેપ્ડ બબલ્સ) અને ડીગાસિંગ (ઓગળેલા ગેસ) માં વધુ મદદ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ડી-એરેશન અને લિક્વિડ્સના ડિગૅસિંગ વિશે વધુ વાંચો!

અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સિંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ લેબ, બેન્ચ-ટોપ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સ્તર પર થઈ શકે છે, જે 10 ટન/કલાકથી વધુ થ્રુપુટ દરો માટે પરવાનગી આપે છે, તે આર.&ડી સ્ટેજ અને વ્યાપારી ઉત્પાદનમાં. પ્રક્રિયાના પરિણામો સરળતાથી અને રેખીય માપી શકાય છે.

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો ખૂબ ઊર્જા કાર્યક્ષમ છે. ઉપકરણો આશરે કન્વર્ટ કરે છે. પ્રવાહીમાં યાંત્રિક પ્રવૃત્તિમાં ઇલેક્ટ્રિકલ ઇનપુટ પાવરનો 80 થી 90% ભાગ. આ પ્રક્રિયાના ખર્ચમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.

નીચેની લિંક્સને અનુસરીને, તમે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગ વિશે વધુ વાંચી શકો છો

• જલીય પ્રણાલીઓમાં પોલિમરનું પ્રવાહીકરણ,
• રંગદ્રવ્યોનું વિખેરવું અને બારીક પીસવું,
• અને નેનોમટીરીયલ્સના કદમાં ઘટાડો.

Sonication મદદથી પ્રવાહી મિશ્રણ પોલિમરાઇઝેશન

પરંપરાગત કોટિંગ ફોર્મ્યુલેશન મૂળભૂત પોલિમર રસાયણશાસ્ત્રનો ઉપયોગ કરે છે. પાણી આધારિત કોટિંગ ટેક્નોલોજીમાં ફેરફારની કાચા માલની પસંદગી, ગુણધર્મો અને ફોર્મ્યુલેશન પદ્ધતિઓ પર અસર પડે છે.

પરંપરાગત પ્રવાહી મિશ્રણ પોલિમરાઇઝેશનમાં, દા.ત. પાણીજન્ય કોટિંગ્સ માટે, કણો કેન્દ્રથી તેમની સપાટી પર બાંધવામાં આવે છે. ગતિશીલ પરિબળો કણોની એકરૂપતા અને મોર્ફોલોજીને પ્રભાવિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ બે રીતે પોલિમર ઇમ્યુશન જનરેટ કરી શકાય છે.

• ઉપરથી નીચે: પ્રવાહી મિશ્રણ/વિખેરવું કદમાં ઘટાડો કરીને નાના કણો પેદા કરવા માટે મોટા પોલિમર કણો
• નીચેથી ઉપર: પાર્ટિકલ પોલિમરાઇઝેશન પહેલાં અથવા દરમિયાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ

 

 

મિનિમલશનમાં નેનોપાર્ટિક્યુલેટ પોલિમર્સ

મિનિમલશનમાં કણોનું પોલિમરાઇઝેશન કણોના કદ પર સારા નિયંત્રણ સાથે વિખરાયેલા પોલિમર કણોના ઉત્પાદન માટે પરવાનગી આપે છે. કે. લેન્ડફેસ્ટર (2001) દ્વારા રજૂ કરાયેલ મિનિમ્યુલેશનમાં નેનોપાર્ટિક્યુલેટ પોલિમર કણોનું સંશ્લેષણ (જેને નેનોરેક્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે), પોલિમેરિક નેનોપાર્ટિકલ્સની રચના માટે એક ઉત્તમ પદ્ધતિ છે. આ અભિગમ નેનોરેક્ટર તરીકે ઇમ્યુશનમાં મોટી સંખ્યામાં નાના નેનોકોમ્પાર્ટમેન્ટ્સ (વિખેરવાના તબક્કા) નો ઉપયોગ કરે છે. આમાં, કણો વ્યક્તિગત, મર્યાદિત ટીપાંમાં અત્યંત સમાંતર રીતે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. તેના પેપરમાં, લેન્ડફેસ્ટર (2001) લગભગ સમાન કદના અત્યંત સમાન કણોના નિર્માણ માટે ઉચ્ચ પૂર્ણતામાં નેનોરેક્ટર્સમાં પોલિમરાઇઝેશન રજૂ કરે છે. ઉપરની છબી અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ પોલિએડિશન દ્વારા મિનિમલેશનમાં મેળવેલા કણો બતાવે છે.

ઉચ્ચ શીયર (અલ્ટ્રાસોનિકેશન) ના ઉપયોગ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ નાના ટીપાં અને સ્ટેબિલાઈઝિંગ એજન્ટ્સ (ઇમલ્સિફાયર) દ્વારા સ્થિર થાય છે, અનુગામી પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા અથવા ઓછા-તાપમાન-ગલન સામગ્રીના કિસ્સામાં તાપમાનમાં ઘટાડો દ્વારા સખત થઈ શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન બેચ અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં લગભગ સમાન કદના ખૂબ જ નાના ટીપાં ઉત્પન્ન કરી શકે છે, તે અંતિમ કણોના કદ પર સારા નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે. નેનોપાર્ટિકલ્સના પોલિમરાઇઝેશન માટે, હાઇડ્રોફિલિક મોનોમર્સને કાર્બનિક તબક્કામાં અને પાણીમાં હાઇડ્રોફોબિક મોનોમર્સનું મિશ્રણ કરી શકાય છે.

કણોનું કદ ઘટાડતી વખતે, તે જ સમયે કુલ કણોની સપાટીનો વિસ્તાર વધે છે. ડાબી બાજુનું ચિત્ર ગોળાકાર કણોના કિસ્સામાં કણોના કદ અને સપાટીના વિસ્તાર વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. તેથી, પ્રવાહી મિશ્રણને સ્થિર કરવા માટે જરૂરી સર્ફેક્ટન્ટની માત્રા કુલ કણોની સપાટીના વિસ્તાર સાથે લગભગ રેખીય રીતે વધે છે. સરફેક્ટન્ટનો પ્રકાર અને જથ્થો ટીપુંના કદને પ્રભાવિત કરે છે. anionic અથવા cationic surfactants નો ઉપયોગ કરીને 30 થી 200nm ના ટીપાં મેળવી શકાય છે.

કોટિંગ્સમાં રંગદ્રવ્યો

કાર્બનિક અને અકાર્બનિક રંગદ્રવ્યો કોટિંગ ફોર્મ્યુલેશનનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે. રંગદ્રવ્યના પ્રભાવને મહત્તમ બનાવવા માટે કણોના કદ પર સારા નિયંત્રણની જરૂર છે. જ્યારે પાણીજન્ય, દ્રાવક-જન્મિત અથવા ઇપોક્સી સિસ્ટમમાં રંગદ્રવ્ય પાવડર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે વ્યક્તિગત રંગદ્રવ્યના કણો મોટા સમૂહની રચના કરે છે. હાઇ-શીયર મિકેનિઝમ્સ, જેમ કે રોટર-સ્ટેટર મિક્સર્સ અથવા એજિટેટર બીડ મિલ્સનો ઉપયોગ પરંપરાગત રીતે આવા એગ્લોમેરેટ્સને તોડવા અને વ્યક્તિગત પિગમેન્ટ કણોને ગ્રાઇન્ડ કરવા માટે કરવામાં આવે છે. કોટિંગ્સના ઉત્પાદનમાં આ પગલા માટે અત્યંત અસરકારક વિકલ્પમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશન.

નીચે આપેલા આલેખ મોતી ચમક રંગદ્રવ્યના કદ પર સોનિકેશનની અસર દર્શાવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ હાઇ-સ્પીડ ઇન્ટર-પાર્ટીકલ અથડામણ દ્વારા વ્યક્તિગત રંગદ્રવ્ય કણોને ગ્રાઇન્ડ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો મુખ્ય ફાયદો એ કેવિટેશનલ શીયર ફોર્સનો ઉચ્ચ પ્રભાવ છે, જે ગ્રાઇન્ડીંગ મીડિયા (દા.ત. માળા, મોતી) નો ઉપયોગ બિનજરૂરી બનાવે છે. 1000km/hr સુધીના અત્યંત ઝડપી પ્રવાહી જેટ દ્વારા કણોને વેગ મળે છે, તે હિંસક રીતે અથડાય છે અને નાના ટુકડા થઈ જાય છે. પાર્ટિકલ ઘર્ષણ અલ્ટ્રાસોનિકલી મિલ્ડ કણોને સરળ સપાટી આપે છે. એકંદરે, અલ્ટ્રાસોનિક મિલીંગ અને વિક્ષેપના પરિણામે દંડ-કદ અને સમાન કણોનું વિતરણ થાય છે.

 

અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ અને ડિસ્પર્સિંગ ઘણીવાર હાઇ સ્પીડ મિક્સર્સ અને મીડિયા મિલ્સને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે કારણ કે સોનિકેશન તમામ કણોની વધુ સુસંગત પ્રક્રિયા પૂરી પાડે છે. સામાન્ય રીતે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન નાના કણોનું કદ અને સાંકડી કણ કદનું વિતરણ (રંજકદ્રવ્ય મિલિંગ વણાંકો) પેદા કરે છે. આ રંગદ્રવ્ય વિખેરવાની એકંદર ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે, કારણ કે મોટા કણો સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયા કરવાની ક્ષમતા, ચળકાટ, પ્રતિકાર અને ઓપ્ટિકલ દેખાવમાં દખલ કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણના પરિણામે પાર્ટિકલ મિલિંગ અને ગ્રાઇન્ડીંગ આંતર-કણોની અથડામણ પર આધારિત હોવાથી, અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર એકદમ ઉચ્ચ ઘન સાંદ્રતા (દા.ત. માસ્ટર બેચ) ને હેન્ડલ કરી શકે છે અને હજુ પણ સારા કદમાં ઘટાડો અસરો પેદા કરે છે. નીચેનું કોષ્ટક TiO2 ના વેટ-મિલીંગના ચિત્રો બતાવે છે.

નીચેનો પ્લોટ અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા ડેગ્યુસા એનાટેઝ ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડના ડિગગ્લોમેરેશન માટે કણોના કદના વિતરણ વણાંકો દર્શાવે છે. સોનિકેશન પછી વળાંકનો સાંકડો આકાર એ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગનું વિશિષ્ટ લક્ષણ છે.

ઉચ્ચ પ્રદર્શન કોટિંગ્સમાં નેનોસાઇઝ સામગ્રી

નેનોટેકનોલોજી એ એક ઉભરતી ટેકનોલોજી છે જે ઘણા ઉદ્યોગોમાં પ્રવેશ કરે છે. નેનોમટીરિયલ્સ અને નેનોકોમ્પોઝીટ્સનો ઉપયોગ કોટિંગ ફોર્મ્યુલેશનમાં કરવામાં આવે છે, દા.ત. ઘર્ષણ અને સ્ક્રેચ પ્રતિકાર અથવા યુવી-સ્થિરતા વધારવા માટે. કોટિંગ્સમાં એપ્લિકેશન માટે સૌથી મોટો પડકાર પારદર્શિતા, સ્પષ્ટતા અને ચળકાટની જાળવણી છે. તેથી, પ્રકાશના દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમમાં દખલગીરી ટાળવા માટે નેનોપાર્ટિકલ્સ ખૂબ જ નાના હોય છે. ઘણી એપ્લિકેશનો માટે, આ 100nm કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું છે.

નેનોમીટર રેન્જમાં ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઘટકોનું ભીનું ગ્રાઇન્ડીંગ નેનોએન્જિનિયર કોટિંગ્સના નિર્માણમાં નિર્ણાયક પગલું બની જાય છે. કોઈપણ કણો કે જે દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં દખલ કરે છે, તે ધુમ્મસ અને પારદર્શિતામાં નુકશાનનું કારણ બને છે. તેથી, ખૂબ જ સાંકડી કદના વિતરણની જરૂર છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ ઘન પદાર્થોના બારીક મિલિંગ માટે ખૂબ જ અસરકારક માધ્યમ છે. પ્રવાહીમાં અલ્ટ્રાસોનિક / એકોસ્ટિક પોલાણ હાઇ સ્પીડ ઇન્ટર-પાર્ટીકલ અથડામણનું કારણ બને છે. પરંપરાગત બીડ મિલ્સ અને પેબલ મિલ્સથી અલગ, કણો પોતે એકબીજાને સંચાર કરે છે, મિલિંગ મીડિયાને બિનજરૂરી બનાવે છે.

કંપનીઓ, જેમ પનાદુર (જર્મની) ઇન-મોલ્ડ કોટિંગ્સમાં નેનોમેટરિયલ્સના વિખેરવા અને ડિગગ્લોમેરેશન માટે Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ કરો. ઇન-મોલ્ડ કોટિંગ્સના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

જોખમી વાતાવરણમાં જ્વલનશીલ પ્રવાહી અથવા સોલવન્ટના સોનિકેશન માટે ATEX-પ્રમાણિત પ્રોસેસર્સ ઉપલબ્ધ છે. Atex-પ્રમાણિત અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP1000-Exd વિશે વધુ જાણો!