उच्च-प्रदर्शन वाले आसंजक फ़ॉर्मूलेशन – अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से बेहतर बनाए गए
उच्च-प्रदर्शन वाले आसंजक एपॉक्सी, सिलिकॉन, पॉलीयूरेथेन, पॉलीसल्फ़ाइड या ऐक्रिलिक प्रणालियों से बने होते हैं, जिनमें विभिन्न (नैनो-)भराव और योजक होते हैं। ये आसंजक को बंधन मज़बूती, हल्केपन, टिकाऊपन, ताप प्रतिरोध और संधारणीयता जैसे विशेष गुण देते हैं। उच्च-प्रदर्शन वाले आसंजक तैयार करने के लिए कुशल और विश्वसनीय मिश्रण आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण और पायसीकरण का उपयोग विभिन्न घटकों को एकसमान रूप से मिलाकर समांगी आसंजक मिश्रण बनाने के लिए किया जाता है। इनलाइन सोनिकेशन अत्यधिक श्यान पदार्थों और नैनो-भराव की उच्च मात्राओं को भी विश्वसनीय और प्रभावी ढंग से मिलाता है, जिससे उत्कृष्ट आसंजक बनते हैं।
उच्च-प्रदर्शन वाले आसंजकों के परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक उच्च अपरूपण बल
उच्च-प्रदर्शन वाले आसंजक असाधारण बंधन मज़बूती, टिकाऊपन और हल्कापन प्रदान करते हैं। अंतिम अनुप्रयोग के अनुसार, विस्तृत संयोजन विधियों का पालन करते हुए पॉलिमर, सहपॉलिमर और अनेक योजकों से फ़ॉर्मूलेशन तैयार किए जाते हैं।
अल्ट्रासोनिक आर्द्र पिसाई और परिक्षेपण कणों का आकार घटाने की एक अत्यंत कुशल विधि है, उदाहरण के लिए TiO2 और अन्य नैनोकणों का आकार घटाने के लिए
MultiSonoReactor नैनो-प्रबलित आसंजकों के उत्पादन जैसे उच्च-शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों के लिए 4x 4kW के साथ।
आसंजकों और गोंद के लिए एपॉक्सी, सिलिकॉन, पॉलीयूरेथेन और ऐक्रिलिक प्रणालियाँ फ़ॉर्मूलेशन विशेषज्ञों द्वारा बनाई जाती हैं। वे चिपचिपाहट बढ़ाने वाले पदार्थ, खनिज भराव (टैल्क, सिलिका, ऐलुमिना आदि), लचीलापन बढ़ाने वाले पदार्थ, श्यानता घटाने वाले पदार्थ, रंगद्रव्य, गाढ़ा करने वाले पदार्थ, त्वरक, आसंजन बढ़ाने वाले पदार्थ आदि मिलाकर आसंजक के आधार में बदलाव करते हैं। इन बदलावों के कई उद्देश्य होते हैं, जैसे प्रदर्शन और/या प्रसंस्करण की सुविधा में सुधार करना या लागत घटाना। अल्ट्रासोनिक उच्च अपरूपण परिक्षेपक विभिन्न एपॉक्सी प्रणालियों के इनलाइन फ़ॉर्मूलेशन के लिए आदर्श हैं और विशिष्ट अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुरूप आसंजकों के लचीले उत्पादन को संभव बनाते हैं।
कठिन परिक्षेपण और पायसीकरण अनुप्रयोगों के लिए अल्ट्रासोनिक उच्च अपरूपण मिक्सर
उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर उच्च अपरूपण मिक्सर की तरह काम करते हैं। अत्यंत उच्च अपरूपण बल अल्ट्रासोनिक / ध्वनिक कैविटेशन से उत्पन्न होते हैं और बैच तथा इनलाइन पायसीकरण, परिक्षेपण, पिसाई, कण-गुच्छों को अलग करने और समांगीकरण के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं। अल्ट्रासोनिक इनलाइन परिक्षेपकों का उपयोग करके कम से लेकर उच्च ठोस सांद्रता और श्यानता वाले पदार्थों को आसानी से संसाधित किया जा सकता है।
आसंजकों में नैनोपदार्थों का अल्ट्रासोनिक उच्च अपरूपण मिश्रण
कार्बन नैनोट्यूब (CNTs), धात्विक नैनोकण, नैनो-सिलिका, नैनो-क्ले, नैनोफ़ाइबर और कई अन्य नैनो-आकार के कणों जैसे नैनोपदार्थों का उपयोग नैनो-प्रबलित पॉलिमर (नैनोकम्पोज़िट) बनाने के लिए किया जाता है। नैनोकण थर्मोसेट पॉलिमर आसंजकों के यांत्रिक गुणों (जैसे कठोरता, प्रत्यास्थता), विद्युत गुणों (जैसे चालकता), कार्यात्मक गुणों (जैसे पारगम्यता, काँच संक्रमण तापमान, मापांक) और विभंजन संबंधी प्रदर्शन को बदलने की अपनी क्षमता के लिए सुविख्यात हैं। नैनोपदार्थ बंधन मज़बूती, टिकाऊपन, conduciveness, प्रत्यास्थता या ताप प्रतिरोध जैसे विशेष उच्च-प्रदर्शन गुण तो देते ही हैं; नैनो-संरचित कणों को मिलाने से पॉलिमर के अवरोधक गुणों में भी सुधार हो सकता है।
अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न ध्वनिक कैविटेशन के उच्च अपरूपण बल नैनोकणों के गुच्छों को अलग करने और उन्हें परिक्षेपित करने, यहाँ तक कि प्राथमिक कणों को तोड़ने (अर्थात अल्ट्रासोनिक पिसाई) की अपनी क्षमता के लिए सुविख्यात हैं। जब इन अल्ट्रासोनिक बलों को नैनोकणों और अन्य भरावों वाली पॉलिमर प्रणालियों पर लागू किया जाता है, तो एक अत्यंत एकसमान फ़ॉर्मूलेशन प्राप्त होता है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एक ऊर्जा-कुशल विधि है, जिसमें उच्च अपरूपण ब्लेड मिक्सर, इम्पेलर मिक्सर या मिल जैसी पारंपरिक अपरूपण-मिश्रण विधियों की तुलना में कम ऊर्जा की खपत होती है।
- विश्वसनीय और कुशल परिक्षेपण
- उत्कृष्ट समग्र मिश्रण प्रदर्शन
- तेज़ मिश्रण
- उच्च प्रसंस्करण क्षमता
- नैनो-प्रबलन
- गैस निष्कासन
- बढ़ी हुई बंधन मज़बूती
- उच्च श्यानता वाले पदार्थों को आसानी से संसाधित करने की क्षमता
- बैच और इनलाइन
- जोखिम-मुक्त फ़ॉर्मूलेशन परीक्षण
- रैखिक पैमाना-विस्तार
- ऊर्जा-कुशल
Kaboori et al. (2013) ने प्रदर्शित किया कि अल्ट्रासोनिकेशन, मॉन्टमोरिलोनाइट (MMT) की परतदार संरचनाओं को परिक्षेपित करने और MMT से प्रबलित PVA आसंजक विकसित करने की एक प्रभावी विधि है। कम (1% और 2%) तथा अधिक (4%) भराव स्तरों पर PVA में नैनोक्ले को परिक्षेपित करने में अल्ट्रासोनिकेशन विश्वसनीय और कुशल सिद्ध हुआ।
शोध दल ने पाया कि “उच्च अपरूपण गति वाले मिक्सर के विपरीत, अल्ट्रासोनिक तकनीक नैनोक्ले को परिक्षेपित करने में, विशेष रूप से अधिक भराव स्तरों पर, बहुत कुशल है। उच्च गति वाला मिश्रण PVA में नैनोक्ले को केवल कम भराव स्तरों पर ही परिक्षेपित कर सका और इसने विभिन्न परिस्थितियों में PVA की बंधन शक्ति बढ़ाई। उच्च गति वाले मिश्रण के कुछ नुकसान हैं: PVA इमल्शन को संभावित क्षति (मिश्रण के दौरान प्रयुक्त प्रबल अपरूपण बल के कारण), अधिक लागत और अधिक ऊर्जा खपत। इसके विपरीत, अल्ट्रासोनिकेशन तकनीक का PVA इमल्शन पर न्यूनतम नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिकेशन तकनीक किफायती है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक मिश्रण PVA के उत्पादन से पहले किया जा सकता है और नैनोक्ले युक्त विलयन को उत्पादन प्रक्रिया के दौरान PVA में मिलाया जा सकता है। इस शोधपत्र और हमारे पिछले कार्य से प्राप्त परिणामों को ध्यान में रखते हुए तथा उच्च गति वाले मिश्रण की तुलना में अल्ट्रासोनिकेशन तकनीक के लाभों पर विचार करते हुए, औद्योगिक पैमाने पर PVA में नैनोक्ले मिलाना व्यवहार्य प्रतीत होता है और लकड़ी के लिए आसंजक बनाने वाले निर्माताओं को इसकी अनुशंसा की जा सकती है।” (Kaboori et al., 2013)
हार्डनर में परिक्षेपित विभिन्न नैनोफिलरों की तुलना (अल्ट्रासोनिकेशन–US): (a) 0.5 wt% कार्बन नैनोफाइबर (CNF); (b) 0.5 wt% ऑक्सीकृत CNT
अध्ययन और चित्र: Zanghellini et al., 2021
आसंजक उत्पादन में अल्ट्रासोनिक विगैसन के प्रभाव
सोनिकेशन का एक अतिरिक्त लाभ, जो फॉर्मूलेशन के परिणामों में उल्लेखनीय सुधार करता है, अल्ट्रासोनिक उपचार का विगैसन प्रभाव है। उच्च गति से यांत्रिक रूप से हिलाने पर (जैसे, उच्च अपरूपण वाले ब्लेड मिक्सरों से) मिश्रण में बड़ी संख्या में गैस के बुलबुले बनते हैं, जिनका कुछ मामलों में मिश्रण का रंग हल्का पड़ने से भी पता चल सकता है। अल्ट्रासोनिक उच्च अपरूपण मिश्रण का बहुत बड़ा लाभ यह है कि सोनिकेशन तकनीक आसंजक फॉर्मूलेशन में गैसें नहीं मिलाती; इसके बजाय, अल्ट्रासाउंड तरंगें पहले से मौजूद गैस के बुलबुलों को आपस में मिलकर बड़े बुलबुले बनाने और तैरकर द्रव की सतह पर आने के लिए बाध्य करती हैं, जहाँ से गैस को आसानी से हटाया जा सकता है। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिकेशन द्रवों और आसंजक फॉर्मूलेशनों से गैस तथा वायु को हटाने में सहायता करता है। (तुलना करें: Shadlou et al., 2014)
औद्योगिक आसंजक फॉर्मूलेशनों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले आसंजकों, अधिक भराव वाली रेज़िनों और नैनोकम्पोज़िटों के निर्माण जैसे कठोर कार्यभार वाले अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सरों का डिज़ाइन, निर्माण और वितरण करती है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों का उपयोग दुनिया भर में पॉलिमरों, रेज़िनों, कोटिंगों और अन्य उच्च प्रदर्शन वाली सामग्रियों में नैनो-सामग्रियों को परिक्षेपित करने के लिए किया जाता है।
Hielscher अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सरों में विभिन्न फ़ीड धाराओं के माध्यम से सामग्री डाली जा सकती है, जिससे नियंत्रित प्रवाह परिस्थितियों में विभिन्न सामग्रियाँ कैविटेशन मिश्रण क्षेत्र में पहुँचती हैं। अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर कम से लेकर उच्च श्यानता वाली सामग्रियों के प्रसंस्करण में विश्वसनीय और कुशल हैं। कच्चे माल और आकार घटाने के लक्ष्य के अनुसार अल्ट्रासोनिक तीव्रता को सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है।
श्यान पॉलिमर पेस्ट, नैनो-सामग्रियों और उच्च ठोस सांद्रताओं के प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर में लगातार उच्च आयाम उत्पन्न करने की क्षमता होनी चाहिए। Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर पूर्ण भार पर निरंतर संचालन में बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 24/7 संचालन में 200µm तक के आयामों पर आसानी से काम किया जा सकता है। उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों, नैनो-प्रबलित पॉलिमर मिश्रणों और नैनोकंपोज़िट के फॉर्मुलेशन के अनुरूप अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया की परिस्थितियों को ढालने के लिए अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर को उच्च आयामों पर संचालित करने और आयाम को सटीक रूप से समायोजित करने का विकल्प आवश्यक है।
अल्ट्रासोनिक आयाम के अलावा, दाब प्रक्रिया का एक अन्य बहुत महत्वपूर्ण मापदंड है। बढ़े हुए दाब पर अल्ट्रासोनिक कैविटेशन और उसके अपरूपण बलों की तीव्रता बढ़ जाती है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों को दाबयुक्त किया जा सकता है, जिससे सोनिकेशन के अधिक तीव्र परिणाम प्राप्त होते हैं।
निरंतर प्रक्रिया मानकीकरण और उत्पाद की गुणवत्ता के लिए प्रक्रिया की निगरानी और डेटा रिकॉर्डिंग महत्वपूर्ण हैं। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण के लिए प्लग से जोड़े जा सकने वाले दाब और तापमान सेंसर तारों के माध्यम से अल्ट्रासोनिक जनरेटर से जुड़ते हैं। अल्ट्रासोनिक ऊर्जा (शुद्ध + कुल), तापमान, दाब और समय जैसे सभी महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मापदंड स्वचालित रूप से रिकॉर्ड किए जाते हैं और अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर सहेजे जाते हैं। स्वचालित रूप से रिकॉर्ड किए गए प्रक्रिया डेटा तक पहुँचकर आप पिछले सोनिकेशन चक्रों की समीक्षा कर सकते हैं और प्रक्रिया के परिणामों का मूल्यांकन कर सकते हैं।
हमारे डिजिटल अल्ट्रासोनिक सिस्टम की एक और उपयोगकर्ता-अनुकूल सुविधा ब्राउज़र के माध्यम से रिमोट नियंत्रण है। ब्राउज़र के माध्यम से रिमोट नियंत्रण का उपयोग करके आप कहीं से भी अपने अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर को दूरस्थ रूप से शुरू और बंद कर सकते हैं, समायोजित कर सकते हैं और उसकी निगरानी कर सकते हैं।
हमारे उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सरों और उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों तथा कोटिंग्स के उत्पादन में उनके अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानने के लिए अभी हमसे संपर्क करें!
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | क्लस्टर: UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Shadlou, Shahin; Ahmadi Moghadam, Babak; Taheri, Farid (2014): Nano-Enhanced Adhesives. Reviews of Adhesion and Adhesives 2, 2014. 371-412.
- Zanghellini, B.; Knaack, P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Hielscher, Thomas (2007): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions. European Nano Systems 2005, Paris, France, 14-16 December 2005.
जानने योग्य तथ्य
उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थ और गोंद
उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थ, गोंद और सुपर-ग्लू अनेक उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं। उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों का एक महत्वपूर्ण लाभ उनकी असाधारण बंधन मजबूती और हल्का वजन है। उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों का व्यापक उपयोग निर्माण, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस क्षेत्रों, चिकित्सा उपकरणों, दैनिक उपयोग की वस्तुओं और जूतों सहित कई अन्य वस्तुओं के निर्माण में किया जाता है।
पॉलिमर चिपकने वाले पदार्थों में उपयोग की जाने वाली आधार सामग्री हैं। सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले पॉलिमरों में पॉलीएस्टर, कोपॉलीएस्टर, कोपॉलीएमाइड इलास्टोमर, पॉलीऑल और पॉलीयूरेथेन (PU) शामिल हैं।
प्रत्येक उद्योग और अनुप्रयोग के लिए उसके अनुरूप गुणों वाले विशेष चिपकने वाले पदार्थ उपलब्ध हैं। उदाहरण के लिए, खाद्य पैकेजिंग में अक्सर जल-आधारित लैमिनेटिंग चिपकने वाले सिस्टम उपयोग किए जाते हैं, जबकि जूतों में थर्मोप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन-आधारित उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों का व्यापक उपयोग होता है। फॉर्मुलेशन तकनीक के आधार पर उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों को चार प्रमुख श्रेणियों में बाँटा जा सकता है: विलायक-आधारित, जल-आधारित, हॉट-मेल्ट और UV से कठोर होने वाले। उच्च-प्रदर्शन वाले चिपकने वाले पदार्थों के इन सभी प्रकारों के उत्पादन में अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण और पायसीकरण का उपयोग किया जाता है।
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र प्रयोगशाला से औद्योगिक आकार तक निर्मित करता है।