कोटिंग फॉर्मूलेशन में अल्ट्रासाउंड

विभिन्न घटक, जैसे कि पिगमेंट, फिलर्स, केमिकल एडिटिव्स, क्रॉसलिंकर्स और रियोलॉजी मॉडिफायर कोटिंग और पेंट फॉर्मूलेशन में जाते हैं। अल्ट्रासाउंड कोटिंग्स में ऐसे घटकों के फैलाव और पायसीकारी, deagglomeration और मिलिंग के लिए एक प्रभावी साधन है।

अल्ट्रासाउंड का उपयोग कोटिंग्स के निर्माण में किया जाता है:

• जलीय प्रणालियों में पॉलिमर का पायसीकरण
• पिगमेंट का फैलाव और ठीक मिलिंग
• उच्च प्रदर्शन कोटिंग्स में नैनोमैटेरियल्स के आकार में कमी

कोटिंग्स दो व्यापक श्रेणियों में आती हैं: जल-जनित और विलायक आधारित रेजिन और कोटिंग्स। प्रत्येक प्रकार की अपनी चुनौतियां होती हैं। वीओसी में कमी और उच्च विलायक की कीमतों के लिए निर्देश जल-जनित राल कोटिंग प्रौद्योगिकियों में वृद्धि को प्रोत्साहित करते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग ऐसे पर्यावरण के अनुकूल प्रणालियों के प्रदर्शन को बढ़ा सकता है।

बढ़ी कोटिंग फॉर्मूलेशन अल्ट्रासोनिकेशन के कारण

अल्ट्रासाउंड वास्तुकला, औद्योगिक, मोटर वाहन और लकड़ी के कोटिंग्स के सूत्रधारों को कोटिंग विशेषताओं, जैसे रंग शक्ति, खरोंच, दरार और यूवी प्रतिरोध या विद्युत चालकता को बढ़ाने में मदद कर सकता है। इनमें से कुछ कोटिंग विशेषताओं को नैनो-आकार की सामग्री को शामिल करके प्राप्त किया जाता है, जैसे धातु ऑक्साइड (TiO₂, सिलिका, सेरिया, ZnO, …).

अल्ट्रासाउंड अत्यधिक चिपचिपे उत्पादों के डिफॉमिंग (फंसे हुए बुलबुले) और डिगैसिंग (भंग गैस) में और मदद करता है। अल्ट्रासोनिक डी-वातन और तरल पदार्थों के degassing के बारे में और अधिक पढ़ें!

चूंकि अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सिंग तकनीक का उपयोग लैब, बेंच-टॉप और औद्योगिक उत्पादन स्तर पर किया जा सकता है, जिससे 10 टन / घंटा से अधिक थ्रूपुट दरों की अनुमति मिलती है, इसे आर में लागू किया जा रहा है&डी चरण और वाणिज्यिक उत्पादन में। प्रक्रिया के परिणामों को आसानी से और रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।

Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरणों बहुत ऊर्जा कुशल हैं। उपकरण लगभग 80 से 90% विद्युत इनपुट शक्ति को तरल में यांत्रिक गतिविधि में परिवर्तित करते हैं। इससे प्रसंस्करण लागत काफी कम हो जाती है।

नीचे दिए गए लिंक के बाद, आप उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड के उपयोग के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं

• जलीय प्रणालियों में पॉलिमर का पायसीकरण,
• पिगमेंट का फैलाव और ठीक मिलिंग,
• और नैनोमैटेरियल्स के आकार में कमी.

सोनिकेशन का उपयोग करके इमल्शन पॉलिमराइजेशन

पारंपरिक कोटिंग फॉर्मूलेशन बुनियादी बहुलक रसायन विज्ञान का उपयोग करते हैं। पानी आधारित कोटिंग तकनीक में बदलाव का कच्चे माल के चयन, गुणों और निर्माण के तरीकों पर प्रभाव पड़ता है।

पारंपरिक पायस पोलीमराइजेशन में, उदाहरण के लिए जलजनित कोटिंग्स के लिए, कणों को केंद्र से उनकी सतह तक बनाया जाता है। गतिज कारक कण समरूपता और आकृति विज्ञान को प्रभावित करते हैं।

अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण का उपयोग दो तरीकों से बहुलक पायस उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

• ऊपर से नीचे: पायसीकारी/फैलाना आकार में कमी से छोटे कणों को उत्पन्न करने के लिए बड़े बहुलक कणों की
• नीचे से ऊपर: कण पोलीमराइजेशन से पहले या उसके दौरान अल्ट्रासाउंड का उपयोग

 

 

माइनीमल्शन में नैनोपार्टिकुलेट पॉलिमर

मिनीइमल्शन में कणों का पोलीमराइजेशन कण आकार पर अच्छे नियंत्रण के साथ छितरी हुई बहुलक कणों के निर्माण की अनुमति देता है। के. लैंडफेस्टर (2001) द्वारा प्रस्तुत मिनीमल्शन (जिसे नैनोरिएक्टर भी कहा जाता है) में नैनोपार्टिकुलेट बहुलक कणों का संश्लेषण, बहुलक नैनोकणों के निर्माण के लिए एक उत्कृष्ट विधि है। यह दृष्टिकोण नैनोरिएक्टर के रूप में एक पायस में छोटे नैनोकम्पार्टमेंट (फैलाव चरण) की उच्च संख्या का उपयोग करता है। इनमें कणों को व्यक्तिगत, सीमित बूंदों में अत्यधिक समानांतर फैशन में संश्लेषित किया जाता है। अपने पेपर में, लैंडफेस्टर (2001) लगभग समान आकार के अत्यधिक समान कणों की पीढ़ी के लिए उच्च पूर्णता में नैनोरिएक्टर में पोलीमराइजेशन प्रस्तुत करता है। ऊपर की छवि मिनीमल्शन में अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त पॉलीएडिशन द्वारा प्राप्त कणों को दिखाती है।

उच्च कतरनी (अल्ट्रासोनिकेशन) के आवेदन द्वारा उत्पन्न छोटी बूंदें और स्थिर एजेंटों (पायसीकारी) द्वारा स्थिर, बाद के पोलीमराइजेशन या कम तापमान-पिघलने वाली सामग्री के मामले में तापमान में कमी से कठोर हो सकती हैं। चूंकि अल्ट्रासोनिकेशन बैच और उत्पादन प्रक्रिया में लगभग समान आकार की बहुत छोटी बूंदों का उत्पादन कर सकता है, यह अंतिम कण आकार पर एक अच्छा नियंत्रण की अनुमति देता है। नैनोकणों के पोलीमराइजेशन के लिए, हाइड्रोफिलिक मोनोमर्स को एक कार्बनिक चरण में और पानी में हाइड्रोफोबिक मोनोमर्स में पायसीकृत किया जा सकता है।

कण आकार को कम करते समय, कुल कण सतह क्षेत्र एक ही समय में बढ़ जाता है। बाईं ओर की तस्वीर गोलाकार कणों के मामले में कण आकार और सतह क्षेत्र के बीच संबंध दिखाती है। इसलिए, पायस को स्थिर करने के लिए आवश्यक सर्फेक्टेंट की मात्रा कुल कण सतह क्षेत्र के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ जाती है। सर्फेक्टेंट का प्रकार और मात्रा छोटी बूंद के आकार को प्रभावित करती है। 30 से 200nm की बूंदों को आयनिक या cationic surfactants का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

कोटिंग्स में पिगमेंट

कार्बनिक और अकार्बनिक पिगमेंट कोटिंग योगों का एक महत्वपूर्ण घटक हैं। वर्णक प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए कण आकार पर अच्छे नियंत्रण की आवश्यकता होती है। जलजनित, विलायक-जनित या एपॉक्सी सिस्टम में वर्णक पाउडर जोड़ते समय, व्यक्तिगत वर्णक कण बड़े समूह बनाते हैं। रोटर-स्टेटर मिक्सर या आंदोलनकारी मनका मिलों जैसे उच्च-कतरनी तंत्र का उपयोग पारंपरिक रूप से ऐसे समूहों को तोड़ने और व्यक्तिगत वर्णक कणों को पीसने के लिए किया जा रहा है। कोटिंग्स के निर्माण में इस कदम के लिए एक अत्यंत प्रभावी विकल्प में अल्ट्रासोनिकेशन।

नीचे दिए गए रेखांकन एक मोती चमक वर्णक के आकार पर सोनिकेशन के प्रभाव को दर्शाते हैं। अल्ट्रासाउंड उच्च गति अंतर-कण टकराव द्वारा व्यक्तिगत वर्णक कणों को पीसता है। अल्ट्रासोनिकेशन का प्रमुख लाभ कैविटेशनल कतरनी बलों का उच्च प्रभाव है, जो पीसने वाले मीडिया (जैसे मोती, मोती) के उपयोग को अनावश्यक बनाता है। जैसे ही कणों को 1000 किमी/घंटा तक के अत्यधिक तेज तरल जेट द्वारा त्वरित किया जाता है, वे हिंसक रूप से टकराते हैं और छोटे टुकड़ों में बिखर जाते हैं। कण घर्षण अल्ट्रासोनिक रूप से मिल्ड कणों को एक चिकनी सतह देता है। कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिक मिलिंग और फैलाव के परिणामस्वरूप एक ठीक आकार और समान कण वितरण होता है।

 

अल्ट्रासोनिक मिलिंग और फैलाव अक्सर उच्च गति मिक्सर और मीडिया मिलों को उत्कृष्टता प्रदान करता है क्योंकि सोनिकेशन सभी कणों का अधिक सुसंगत प्रसंस्करण प्रदान करता है। आम तौर पर, अल्ट्रासोनिकेशन छोटे कण आकार और एक संकीर्ण कण आकार वितरण (वर्णक मिलिंग घटता) का उत्पादन करता है। यह वर्णक फैलाव की समग्र गुणवत्ता में सुधार करता है, क्योंकि बड़े कण आमतौर पर प्रसंस्करण क्षमता, चमक, प्रतिरोध और ऑप्टिकल उपस्थिति में हस्तक्षेप करते हैं।

चूंकि कण मिलिंग और पीसने अल्ट्रासोनिक गुहिकायन के परिणामस्वरूप अंतर-कण टकराव पर आधारित है, अल्ट्रासोनिक रिएक्टर काफी उच्च ठोस सांद्रता (जैसे मास्टर बैच) को संभाल सकते हैं और अभी भी अच्छे आकार में कमी प्रभाव उत्पन्न कर सकते हैं। नीचे दी गई तालिका TiO2 की गीली-मिलिंग की तस्वीरें दिखाती है।

नीचे दिया गया प्लॉट अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा Degussa anatase टाइटेनियम डाइऑक्साइड के deagglomeration के लिए कण आकार वितरण घटता दिखाता है। सोनिकेशन के बाद वक्र का संकीर्ण आकार अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण की एक विशिष्ट विशेषता है।

उच्च प्रदर्शन कोटिंग्स में नैनोसाइज सामग्री

नैनो टेक्नोलॉजी एक उभरती हुई तकनीक है जो कई उद्योगों में अपना रास्ता बना रही है। कोटिंग योगों में नैनोमटेरियल्स और नैनोकंपोजिट का उपयोग किया जा रहा है, उदाहरण के लिए घर्षण और खरोंच प्रतिरोध या यूवी-स्थिरता को बढ़ाने के लिए। कोटिंग्स में आवेदन के लिए सबसे बड़ी चुनौती पारदर्शिता, स्पष्टता और चमक की अवधारण है। इसलिए, प्रकाश के दृश्य स्पेक्ट्रम के साथ हस्तक्षेप से बचने के लिए नैनोकण बहुत छोटे हो गए हैं। कई अनुप्रयोगों के लिए, यह 100nm से काफी कम है।

नैनोमीटर रेंज में उच्च प्रदर्शन वाले घटकों का गीला पीसना नैनोइंजीनियर कोटिंग्स के निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम बन जाता है। कोई भी कण जो दृश्य प्रकाश में हस्तक्षेप करता है, धुंध और पारदर्शिता में नुकसान का कारण बनता है। इसलिए, बहुत संकीर्ण आकार वितरण की आवश्यकता होती है। अल्ट्रासोनिकेशन ठोस पदार्थों की ठीक मिलिंग के लिए एक बहुत प्रभावी साधन है। तरल पदार्थ में अल्ट्रासोनिक / ध्वनिक गुहिकायन उच्च गति अंतर-कण टकराव का कारण बनता है। पारंपरिक मनका मिलों और कंकड़ मिलों से अलग, कण स्वयं एक-दूसरे को प्रतिबद्ध कर रहे हैं, मिलिंग मीडिया को अनावश्यक रूप से प्रस्तुत कर रहे हैं।

कंपनियां, जैसे पनादुर (जर्मनी) इन-मोल्ड कोटिंग्स में नैनोमैटेरियल्स के फैलाव और deagglomeration के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग करें। इन-मोल्ड कोटिंग्स के अल्ट्रासोनिक फैलाव के बारे में अधिक पढ़ने के लिए यहां क्लिक करें!

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