اختصاصی بسپار/ انتخاب همزن آزمایشگاهی مناسب برای فرمولبندیهای پوشرنگ
بسپار/ ایران پلیمر برای تولیدکنندگان پوشرنگ، اختلاط آزمایشگاهی یک علم دقیق به شمار میآید. طیف گستردهای از پوششها به فرایند اختلاط دقیق وابستهاند، جایی که فرمولبندیهای مشخص، ساختارهای مولکولی یا ویژگیهای محصول نقش تعیینکننده دارند. بسیاری از پوششها برای دستیابی به عملکرد بهینه، نیازمند فرمولبندیهای دقیق هستند. فرمولبندی شیمیایی پوشرنگها و پوششها همچنین مستلزم اختلاط کنترل شده و دقیق رنگدانهها، رزینها، حلالها و افزودنیها است.
«محصولاتی که در آزمایشگاهها توسعه داده میشوند، تقریباً با تمامی جنبههای زندگی ما در ارتباط هستند. بنابراین، در فرایند اختلاط پوششها، نتایج باید دقیق، قابلاعتماد و شاید از همه مهمتر، تکرارپذیر باشند. در نتیجه، استفاده از تجهیزات مناسب امری ضروری است.»
چالش اصلی آن است که هر همزنی که با نیازهای یک آزمایشگاه سازگار نباشد، میتواند اختلالات جدی ایجاد کند. برای مثال، همزن ممکن است از سرعت کافی برخوردار نباشد که این موضوع به اختلاط ناقص یا یکنواختی ضعیف منجر میشود. همچنین ممکن است همزن در ترکیب مواد با گرانرویهای متفاوت توان کافی نداشته باشد و در نتیجه، «لایههای حلقهای» ایجاد شوند؛ حالتی که در آن، مواد با گرانرویهای مختلف در عمقهای متفاوت یک محصول با اختلاط نامناسب تهنشین میشوند. بروز چنین مشکلاتی در مرحلهی توسعهی آزمایشگاهی بسیار مسئلهساز است، زیرا دقت نتایج برای امکان تکرارپذیری آنها در مقیاسهای بزرگتر اهمیت حیاتی دارد.
کلید موفقیت برای تولیدکنندگان پوشرنگ تنها یافتن همزنهایی نیست که عملکرد مورد انتظار را ارائه دهند، بلکه انتخاب تجهیزاتی است که بتوانند این عملکرد را به طور پایدار و در طول زمان، حتی در مواجهه با بالاترین گرانرویها، حفظ کنند. نکات کلیدی مورد نیاز تولیدکنندگان پوشرنگ را برای انتخاب مؤثرترین همزنهای آزمایشگاهی متناسب با کاربردهای خاص آنهادر ادامه آمده است.
- انتخاب بهترین همزن برای آزمایشگاه
برای تولیدکنندگان پوشرنگ، مهمترین گام در انتخاب همزن مناسب، تعیین مشخصات عملکردی موردنیاز است. برای اغلب آزمایشگاهها، عوامل اصلی که باید مدنظر قرار گیرند شامل سرعت اختلاط، گشتاور مرتبط، ایمنی، دامنهی گرانروی و انعطافپذیری کاربرد همزن است.
- سرعت اختلاط و گشتاور مرتبط
سرعت بهینهی اختلاط به ویژگیهای شیمیایی مواد، نتیجهی واکنش موردنظر و تجهیزات مورد استفاده بستگی دارد. سرعتهای اختلاط بیش از حد بالا یا پایین، هر دو میتوانند بر کیفیت، ایمنی و کارایی فرایند اختلاط اثر منفی بگذارند. از این رو، انتخاب همزنی که بتواند به طور پایدار سرعت مناسب اختلاط را تأمین کند، برای دستیابی به یکنواختی، کنترل واکنشها و تضمین ویژگیهای مطلوب محصول ضروری است.
در اختلاط سیالات، گشتاور نقش کلیدی در انجام مؤثر فرایند اختلاط ایفا میکند. گشتاور نیرویی است که موتور برای به چرخش درآوردن تیغهها یا پروانهها اعمال میکند؛ اجزایی که تنش برشی و آشفتگی لازم برای اختلاط مواد را ایجاد میکنند. گشتاور کافی تضمین میکند که کل سیال یا ماده به صورت یکنواخت مخلوط شود. در صورت ناکافی بودن گشتاور، بخشهایی از مخلوط ممکن است بدون اختلاط باقی بمانند یا به خواص موردنظر دست نیابند.
بر این اساس، تولیدکنندگان پوشرنگ باید همزنی را انتخاب کنند که از نظر سرعت اختلاط و گشتاور مرتبط، الزامات عملکردی آنها را برآورده سازد. برای پاسخ به این نیاز، برای مثال شرکت Kett سه ردهی مختلف از همزنها را تولید میکند که مشخصات عملکردی موردنیاز تولیدکنندگان پوشرنگ را پوشش میدهند.
یک مدل پایه با بازهی سرعت ۰ تا ۳۰۰ دور در دقیقه، گشتاوری تا حدود 9 کیلوگرم-نیرو سانتیمتر فراهم میکند و توانایی کار با مواد با گرانروی بالا را دارد. مدل میانرده میتواند به سرعتی تا ۶۰۰ دور در دقیقه با گشتاوری تا 10 کیلوگرم-نیرو سانتیمتر دست یابد که برای گرانرویهای متوسط تا بالا ایدهآل است. مدلهای پُربازده میتوانند تا ۱۰۰۰ دور در دقیقه با گشتاوری تا 3 کیلوگرم-نیرو سانتیمتر کار کنند و دامنهی گرانرویهای پایین تا متوسط را پوشش دهند.
یک مدل پایه معمولاً قابلیت چرخش رفت و برگشتی را برای بهبود کارایی اختلاط ارائه میدهد. مدل میانرده به موتوری پرتوان در حدود ۷۰ وات مجهز است و از چرخش خودکار رفت و برگشتی برای ارتقای عملکرد اختلاط بهره میبرد. به گفتهی بوگارت، مدلهای رده بالا دارای موتورهای قویتری، برای مثال در حدود ۱۲۰ وات، هستند که برای سیالات با گرانروی بالا و گشتاور بیشتر مناسباند و دامنهی کاربرد همزن را گسترش میدهند.
- ایمنی
برخی همزنهای آزمایشگاهی دارای نواقص ذاتی هستند که میتوانند در هنگام اختلاط پوشرنگها مشکلساز شوند. برای نمونه، همزنهای ضعیفتر ممکن است با مشکلاتی در موتور مواجه باشند که در حین کار جرقه ایجاد میکند. از آنجا که پوشرنگها اغلب شامل مواد فرار هستند، این موضوع میتواند به بروز آتشسوزی منجر شود.
استفاده از موتورهای بدون جاروبک میتواند به حذف این خطر کمک کند. موتورهای بدون جاروبک بهطور ویژهای طراحی شدهاند تا از ایجاد جرقه جلوگیری کنند و خطر آتشسوزی را تا حد زیادی از بین ببرند. این موتورها همچنین کاملاً محصور هستند تا از نفوذ ذرات و آسیبدیدن اجزای داخلی موتور جلوگیری شود.
همچنین سامانههای ایمنی دوگانه، شامل حفاظت حرارتی موتور و محدودکنندهی جریان، میتوانند به محافظت از همزن در برابر داغشدن بیشازحد کمک کنند.
- حفظ سرعت اختلاط
اختلاط در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی میتواند چالشبرانگیز باشد، به ویژه زمانی که تولید پوشرنگ با موادی با گرانرویهای متفاوت سروکار دارد. وجود گرانرویهای مختلف میتواند به ایجاد «لایهها» در مخلوط منجر شود؛ حالتی که در آن، مواد با گرانرویهای متفاوت در ارتفاعهای مختلف مخلوط تهنشین میشوند و در نهایت محصول یا مادهای با اختلاط نامناسب و کیفیت ناکافی حاصل میگردد.
ادامه دارد…
مترجم: مهندس عفت حنیفهزاده، فارغالتحصیل کارشناسی ارشد مهندسی پلیمر، دانشگاه امیرکبیر
متن کامل این مقاله را در شماره 287 دو ماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در نیمه شهریورماه 1405 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
