पॉलीयुरेथेन फैलाव सुखाने का मूल सिद्धांत
January 22, 2024
1. शुद्ध जल वाष्पीकरण जल वाष्पीकरण तरल पानी को गैसीय रूप में बदलने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है, जो गैर-उबलते अवस्था में होता है और एक प्रकार का सतही वाष्पीकरण है जहां पानी के अणु तरल सतह से आसपास के वायु स्थान में भाग जाते हैं। पानी के वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा को पानी के अणुओं के लिए तरल अवस्था से हवा (J/g) में वाष्पित होने के लिए आवश्यक ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है। पानी के वाष्पीकरण की दो विशेषताएं हैं:
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पानी के वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा विशेष रूप से अधिक होती है, जो 2260 J/g तक पहुँच जाती है। टोल्यूनि जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स की तुलना में, जिनका क्वथनांक करीब होता है लेकिन वाष्पित होने के लिए केवल 367 J/g की आवश्यकता होती है, पानी को वाष्पित होने के लिए छह गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
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जल वाष्पीकरण के दौरान, वायुमंडल में पहले से ही जल वाष्प मौजूद होता है, जिससे मौजूदा जल वाष्प दबाव बनता है जो जल वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करता है। जब बाहरी जलवाष्प का दबाव संतृप्त हो जाता है, तो जल का वाष्पीकरण बंद हो जाएगा।
2. जलीय फैलाव में जल का वाष्पीकरण
वेंडरहॉफ एट अल. (1973) ने पाया कि इमल्शन जैल में नमी के वाष्पीकरण को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: एक प्रारंभिक स्थिर दर अवधि, उसके बाद एक धीमी गति की अवधि और अंत में शून्य वेग के साथ धीमी गति से वाष्पीकरण चरण की क्रमिक प्रगति। एक "स्किनिंग" घटना घटित होती है। क्रोल एट अल। (1986) में पाया गया कि कुछ इमल्शन सुखाने में केवल दो चरण शामिल होते हैं: एक स्थिर दर अवधि और एक धीमी दर अवधि, बिना किसी त्वचा के। फैलाव की सुखाने की प्रक्रिया में तीन-चरण और दो-चरण सुखाने की घटनाएं मौजूद होती हैं, जिनमें मुख्य अंतर होता है सूखने के दौरान सतह पर "त्वचा" बनती है या नहीं।
3. लंबवत और क्षैतिज सुखाने
फैलाव की सुखाने की प्रक्रिया में, चूंकि नमी केवल सतह से वाष्पित हो सकती है, वाष्पीकरण अनिवार्य रूप से कुछ क्षेत्रों को असमान रूप से केंद्रित करने का कारण बनेगा। इमल्शन सुखाने पर प्रयोगों से पता चला है कि सुखाने के दौरान कण असमान रूप से वितरित होते हैं, लंबवत और क्षैतिज दोनों तरह से दिखाई देते हैं। असमान घटनाएं घटित होती हैं ऊर्ध्वाधर दिशा को ऊर्ध्वाधर शुष्कन के रूप में जाना जाता है। क्षैतिज दिशा में होने वाली असमान घटनाओं को क्षैतिज शुष्कन के रूप में जाना जाता है।
4. ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज सुखाने के प्रभाव
इमल्शन सुखाने में ऊर्ध्वाधर सुखाने एक अपरिहार्य घटना है:
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जैसे ही पानी सतह से वाष्पित होता है, इमल्शन सतह में कण केंद्रित हो जाते हैं।
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सतह पर कणों की सघनता के साथ-साथ, कणों के उच्च से निम्न सांद्रता की ओर फैलने की प्रवृत्ति होती है, इसलिए सुखाने के दौरान दो प्रतिस्पर्धी समयमान सामने आते हैं: गीली मोटाई एच के साथ एक इमल्शन फिल्म का सुखाने का समय, और सतह के कणों के लिए आवश्यक समय अंतर। सब्सट्रेट में फैलने के लिए।
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यदि कण सतह पर केंद्रित रहते हैं (tevap < tdiff), तो एक त्वचा निकलने की घटना घटित होती है - तीन-चरण सुखाने की घटना की विशेषता;
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यदि कण सब्सट्रेट (tdiff < tevap) की ओर फैलते हैं, तो त्वचा को छीलने के बिना एक बुनियादी समान एकाग्रता बनाए रखी जाती है - जो दो-चरण सुखाने की घटना की विशेषता है।
सुखाने की प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैं:
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बढ़ती चिपचिपाहट μ, इमल्शन कण आकार आर में वृद्धि, फिल्म की मोटाई एच में वृद्धि, और सुखाने की गति ई में तेजी से पेकलेट संख्या (पीई) में वृद्धि होगी, जिससे सुखाने के दौरान त्वचा की घटना बढ़ जाएगी।
द्वितीय. पॉलीयुरेथेन फैलाव के दौरान उत्पन्न तनाव, तनाव के कारण सूखना और टूटना
फैलाव सुखाने और तनाव-प्रेरित दरार के दौरान तनाव उत्पन्न होना आम घटना है। तनाव उत्पन्न होने के दो कारण हैं:
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केशिका दबाव: केशिका दबाव-प्रेरित तनाव कण विरूपण चरण के दौरान होता है।
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आयतन सिकुड़न: जलीय पॉलीयुरेथेन फैलाव में आयतन सिकुड़न अधिक गंभीर होती है और आम तौर पर बाद में कण विरूपण चरण में होती है।
तृतीय. जलजनित पॉलीयुरेथेन फैलाव सुखाने की प्रक्रिया की विशेष प्रकृति
जलजनित पॉलीयूरेथेन फैलाव और अन्य फैलाव या इमल्शन के बीच सबसे बड़ा संरचनात्मक अंतर यह है कि पीयूडी कणों में बड़ी मात्रा में संयुक्त पानी होता है।
चतुर्थ. सुखाने से प्रेरित क्रैकिंग पर पीयूडी (पॉलीयुरेथेन फैलाव) में संयुक्त पानी का प्रभाव
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केशिका दबाव के कारण होने वाली दरार पर जलजनित पॉलीयूरेथेन फैलाव कणों में संयुक्त पानी का प्रभाव
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संयुक्त जल के वाष्पीकरण के कारण आयतन सिकुड़न के कारण होने वाली दरारें
पदानुक्रमित क्रैकिंग की विशेषताएं:
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दरारें क्रमिक रूप से बनती हैं, और बनने पर, वे एक विशेष दिशा में विकसित होती हैं जब तक कि वे पहले से बनी दरारों का सामना नहीं करतीं और समाप्त नहीं हो जातीं, जिसके परिणामस्वरूप पदानुक्रमित गुणों के साथ स्थानिक रूप से खंडित पैटर्न की एक श्रृंखला बन जाती है।
पदानुक्रमित गुणों का अर्थ है कि दरारें लंबाई/चौड़ाई और पैमाने में अंतर प्रदर्शित करती हैं:
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प्रारंभिक बनी दरारें लंबी और चौड़ी होती हैं;
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बाद में बनी दरारें छोटी होती हैं क्योंकि वे पहले की दरारों से समाप्त हो जाती हैं; हालाँकि वे कुछ तनाव मुक्त करते हैं, उनकी सीमित लंबाई का मतलब है कि वे संकरी दरारें बनाते हैं;
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जिन कोणों पर दरारें प्रतिच्छेद करती हैं वे अधिकतर बहुत बड़े होते हैं। आयतन संकोचन तनाव महत्वपूर्ण है और इसकी तुलना केशिका दबाव-प्रेरित तनाव से नहीं की जा सकती।