वार्निश में नैनोफिलर कैसे मिलाएँ
वार्निश उत्पादन के लिए शक्तिशाली मिश्रण उपकरणों की आवश्यकता होती है, जो नैनोकणों और वर्णकों को संभाल सकें; इन्हें फ़ॉर्मूलेशन में समान रूप से परिक्षेपित करना आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र अत्यधिक कुशल और विश्वसनीय परिक्षेपण तकनीक हैं, जो पॉलिमरों में नैनोकणों का समांगी वितरण प्रदान करते हैं।
उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक मिक्सरों से वार्निश उत्पादन
वार्निश को एक स्वच्छ, पारदर्शी, कठोर सुरक्षात्मक लेप या परत के रूप में वर्णित किया जाता है, जिसे रेज़िन (जैसे ऐक्रिलिक, पॉलीयूरेथेन, ऐल्किड, शेलैक), शुष्कन तेल, धात्विक शुष्कक और वाष्पशील विलायकों (जैसे नैफ्था, मिनरल स्पिरिट या थिनर) से तैयार किया जाता है। वार्निश सूखने पर उसमें मौजूद विलायक वाष्पित हो जाता है और शेष घटक ऑक्सीकृत या बहुलकित होकर एक टिकाऊ पारदर्शी परत बनाते हैं। वार्निश का उपयोग मुख्यतः लकड़ी की सतहों, चित्रों और विभिन्न सजावटी वस्तुओं पर सुरक्षात्मक लेप के रूप में किया जाता है, जबकि UV से कठोर होने वाले वार्निश का उपयोग ऑटोमोबाइल कोटिंग, सौंदर्य प्रसाधन, खाद्य, विज्ञान और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।
UIP1000hdT (1000 वाट) अल्ट्रासोनिकेटर वार्निश में नैनोफिलरों का परिक्षेपण करते हुए
वार्निश में नैनो-सिलिका का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण का एक सामान्य उदाहरण कोलॉइडी सिलिका को शामिल करना है, जिसे आमतौर पर वार्निश को थिक्सोट्रॉपिक गुण देने के लिए मिलाया जाता है।
उदाहरण के लिए, नैनो-सिलिका से भरे पॉलीईथरइमाइड वार्निश का सेवा जीवन मानक वार्निश की तुलना में बढ़कर तीस गुना तक हो जाता है। नैनो-सिलिका वार्निश के विद्युत चालकता, DC और AC परावैद्युत सामर्थ्य तथा बंधन सामर्थ्य जैसे गुणों में सुधार करती है। इसलिए विद्युत चालक कोटिंगों के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
अन्य सिलिकेट खनिज, वोलास्टोनाइट, टैल्क, अभ्रक, काओलिन, फेल्डस्पार और नेफेलीन सायनाइट सस्ते भराव हैं और तथाकथित विस्तारक वर्णकों के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिन्हें कोटिंगों में प्रवाहिकी (श्यानता), अवसादन स्थिरता और परत के सामर्थ्य को संशोधित करने के लिए मिलाया जाता है।
- नैनोकणों की पिसाई और विगुच्छन
- नैनो-योजकों का मिश्रण
- रंग परिक्षेपण
- वर्णक परिक्षेपण
- मैट और चमकदार फ़िनिश के लिए परिक्षेपण
- अपरूपण से श्यानता में कमी और प्रवाहिकी संशोधन
- वार्निश से गैस और वायु निकालना
नैनोफिलर परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिकेटरों की शोध से प्रमाणित श्रेष्ठता
Monteiro और सहकर्मियों (2014) ने टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2, ऐनाटेज़) के परिक्षेपण में दक्षता के संबंध में सामान्य परिक्षेपण तकनीकों – अर्थात रोटर-स्टेटर मिक्सर, Cowles इम्पेलर और अल्ट्रासोनिक प्रोब-प्रकार के परिक्षेपक – की तुलना की। पारंपरिक Na-PAA पॉलीइलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करके पानी में नैनोकणों को परिक्षेपित करने के लिए अल्ट्रासोनिकेशन सबसे कुशल सिद्ध हुआ और रोटर-स्टेटर या Cowles इम्पेलर से मिश्रण की तुलना में उल्लेखनीय रूप से बेहतर रहा।
अध्ययन का विवरण: अच्छी तरह विगुच्छित नैनो-TiO2 का जलीय निलंबन बनाने में सबसे प्रभावी तकनीक की पहचान करने के लिए विभिन्न परिक्षेपण तकनीकों की तुलना की गई। पॉलीऐक्रिलिक अम्ल के सोडियम लवण (Na-PAA) का उपयोग संदर्भ परिक्षेपक पदार्थ के रूप में किया गया, जिसका उद्योग में TiO2 के जलीय परिक्षेपणों के लिए पारंपरिक रूप से उपयोग होता है। चित्र 1 में Cowles परिक्षेपक (2000 rpm पर 30 min), रोटर-स्टेटर मिक्सर (14,000 rpm पर 30 min) और प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेशन (Hielscher UIP1000hdT, 50% आयाम पर 2 min) का उपयोग करके प्राप्त आयतन-आधारित कण आकार वितरण (PSD) दिखाए गए हैं। “Cowles परिक्षेपक का उपयोग करने पर कणों के आकार तीन अलग-अलग परासों में थे: 40–100 nm, 350–1000 nm और 1200–4000 nm। वितरण में बड़े गुच्छों का स्पष्ट रूप से प्रभुत्व है, जो दर्शाता है कि यह तकनीक अक्षम है। रोटर-स्टेटर से भी असंतोषजनक परिणाम मिले, चाहे नैनोकण एक साथ मिलाए गए हों या मिश्रण के दौरान धीरे-धीरे। Cowles के परिणाम में देखा गया प्रमुख अंतर मध्य शिखर के अधिक कण आकार की ओर खिसकने से संबंधित है, जिससे वह सबसे दाएँ शिखर के साथ आंशिक रूप से मिल जाता है। दूसरी ओर, अल्ट्रासाउंड के उपयोग से काफी बेहतर परिणाम मिला, जिसमें 0.1 nm पर केंद्रित एक संकीर्ण शिखर और 150–280 nm तथा 380–800 nm परासों में दो बहुत छोटे शिखर थे।”
विभिन्न प्रकीर्णन तकनीकों से तैयार किए गए नैनो-TiO2 के जलीय प्रकीर्णनों (10mgmL−1, pH = 9) के कण आकार वितरण। अल्ट्रासोनिकेशन से सबसे छोटे TiO2 नैनोकण और सबसे संकीर्ण कण आकार न्यूनीकरण वक्र प्राप्त होते हैं। जब प्रकीर्णक (Na-PAA) का उपयोग किया गया, तब नैनो-TiO2 के सापेक्ष उसका अनुपात 1:1 था।
(अध्ययन और चित्र: © Monteiro et al., 2014)
अल्ट्रासोनिक मिलिंग से पहले और बाद में स्प्रे-शुष्कित TiO2
यह परिणाम Sato et al. (2008) के कार्य के अनुरूप है, जिसमें पानी में नैनोआकार के TiO2 कणों को प्रकीर्णित करने के लिए अन्य तकनीकों की तुलना में अल्ट्रासोनिकेशन से बेहतर परिणाम प्राप्त होने की सूचना दी गई है। ध्वनिक / अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से उत्पन्न प्रघाती तरंगें कणों के बीच अत्यंत तीव्र टकराव पैदा करती हैं तथा कणों की कुशल मिलिंग और उनके समूहों का विखंडन करके एकसमान नैनोस्तरीय खंड बनाती हैं।
(तुलना करें: Monteiro et al., 2014)
अल्ट्रासोनिक रूप से प्रकीर्णित TiO2 (Degussa anatase) संकीर्ण कण आकार वितरण प्रदर्शित करता है।
वार्निश उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र
जब वार्निश और कोटिंग के उत्पादन जैसी औद्योगिक विनिर्माण प्रक्रियाओं में नैनोकणों और नैनोफिलरों का उपयोग किया जाता है, तो सूखे पाउडर को द्रव प्रावस्था में समांगी रूप से मिलाना आवश्यक होता है। नैनोकणों के प्रकीर्णन के लिए एक विश्वसनीय और प्रभावी मिश्रण तकनीक की आवश्यकता होती है, जो नैनोस्तरीय कणों के गुणों को प्रकट करने के लिए उनके समूहों को तोड़ने हेतु पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करे। अल्ट्रासोनिकेटर शक्तिशाली और विश्वसनीय प्रकीर्णक के रूप में सुविख्यात हैं, इसलिए इनका उपयोग सिलिका, नैनोट्यूब, ग्राफीन, खनिजों और कई अन्य पदार्थों के कण समूहों को विखंडित करने और उन्हें रेज़िन, एपॉक्सी तथा पिगमेंट मास्टरबैच जैसी द्रव प्रावस्था में समांगी रूप से वितरित करने के लिए किया जाता है। Hielscher Ultrasonics किसी भी प्रकार के समांगीकरण और कण समूह विखंडन अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रकीर्णकों का डिज़ाइन, निर्माण और वितरण करता है।
नैनोप्रकीर्णनों के उत्पादन में उच्च प्रदर्शन वाले उत्पाद प्राप्त करने के लिए सोनिकेशन का सटीक नियंत्रण और नैनोकण निलंबन का विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक उपचार आवश्यक हैं। Hielscher Ultrasonics के प्रोसेसर आपको ऊर्जा निवेश, अल्ट्रासोनिक तीव्रता, आयाम, दबाव, तापमान और प्रतिधारण समय जैसे सभी महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मापदंडों पर पूर्ण नियंत्रण देते हैं। इससे आप मापदंडों को इष्टतम परिस्थितियों के अनुरूप समायोजित कर सकते हैं, जिसके फलस्वरूप नैनोसिलिका या नैनो-TiO2 स्लरी जैसे उच्च गुणवत्ता वाले नैनोप्रकीर्णन प्राप्त होते हैं।
किसी भी आयतन / क्षमता के लिए: Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर और सहायक उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है। इससे आपके अनुप्रयोग और उत्पादन क्षमता के लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक प्रणाली का विन्यास संभव होता है। कुछ मिलीलीटर द्रव वाली छोटी शीशियों से लेकर प्रति घंटे हज़ारों गैलन की उच्च आयतन वाली प्रवाह धाराओं तक, Hielscher आपकी प्रक्रिया के लिए उपयुक्त अल्ट्रासोनिक समाधान प्रदान करता है।
उच्च श्यानता: अल्ट्रासोनिक इनलाइन प्रणालियाँ पेस्ट जैसे फ़ॉर्मूलेशन, जैसे पिगमेंट मास्टरबैच, को आसानी से संसाधित करती हैं, जिनमें प्लास्टिसाइज़र, मोनोमर और पॉलिमर के मिश्रण में उच्च कण मात्रा पर पिगमेंट को एकसमान रूप से मिलाया जाता है।
मज़बूती: हमारी अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ मज़बूत और विश्वसनीय हैं। सभी Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर 24/7/365 संचालन के लिए बनाए गए हैं और इन्हें बहुत कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
उपयोग में सुगमता: हमारे अल्ट्रासोनिक उपकरणों का सुविकसित सॉफ़्टवेयर सरल और विश्वसनीय सोनिकेशन के लिए सोनिकेशन सेटिंग को पहले से चुनने और सहेजने की सुविधा देता है। सहज मेनू तक डिजिटल रंगीन टच-डिस्प्ले के माध्यम से आसानी से पहुँचा जा सकता है। दूरस्थ ब्राउज़र नियंत्रण आपको किसी भी इंटरनेट ब्राउज़र के माध्यम से संचालन और निगरानी करने की सुविधा देता है। स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग किसी भी सोनिकेशन चक्र के प्रक्रिया मापदंडों को अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर सहेजती है।
उत्कृष्ट ऊर्जा दक्षता: वैकल्पिक प्रकीर्णन तकनीकों की तुलना में, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर असाधारण ऊर्जा दक्षता और कण आकार वितरण में श्रेष्ठ परिणामों के साथ उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं।
उच्च गुणवत्ता और मज़बूती: Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपनी गुणवत्ता, विश्वसनीयता और मजबूती के लिए जाने जाते हैं। Hielscher Ultrasonics एक ISO प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक तकनीक तथा उपयोग में सुगमता वाले उच्च प्रदर्शन के अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष जोर देती है। निश्चय ही, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
पानी में फ्यूम्ड सिलिका का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण। अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र कुशलतापूर्वक और विश्वसनीय रूप से नैनोपरिक्षेपण तैयार कर सकते हैं, जैसे नैनोसिलिका.
- उच्च दक्षता
- अत्याधुनिक तकनीक
- विश्वसनीयता और मजबूती
- बैच और इनलाइन
- किसी भी आयतन के लिए – छोटी शीशियों से लेकर प्रति घंटे ट्रक भर सामग्री तक
- वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित
- बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर
- स्मार्ट सुविधाएँ (जैसे, डेटा का अभिलेखन)
- CIP (उपकरण को उसके स्थान पर ही साफ करना)
- सरल और सुरक्षित संचालन
- आसान स्थापना, कम रखरखाव
- आर्थिक रूप से लाभकारी (कम श्रमशक्ति, प्रसंस्करण समय और ऊर्जा)
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 |
| 15 से 150L | 3 से 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | समूह में संयोजित UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक स्तर पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाती है।
साहित्य / संदर्भ
- S. Monteiro, A. Dias, A.M. Mendes, J.P. Mendes, A.C. Serra, N. Rocha, J.F.J. Coelho, F.D. Magalhães (2014): Stabilization of nano-TiO2 aqueous dispersions with poly(ethylene glycol)-b-poly(4-vinyl pyridine) block copolymer and their incorporation in photocatalytic acrylic varnishes. Progress in Organic Coatings, 77, 2014. 1741-1749.
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- K. Sato, J.-G. Li, H. Kamiya, T. Ishigaki (2008): Ultrasonic dispersion of TiO2 nanoparticles in aqueous suspension. Journal of the American Ceramic Society 91, 2008. 2481– 2487.
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाती है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से औद्योगिक स्तर तक होते हैं।