حداقل دماي تشكيل فيلم (MFFT)
اين پارامتر حداقل دمايي است كه در آن لاتكس توانايي تشكيل يك فيلم صاف، يكنواخت و تقريباً شفاف را دارد. مهمترين پارامترهاي موثر بر روي تشكيل فيلم عبارتند از:
1ـ Tg لاتكس
2ـ سايز ذرات و پراكندگي سايز ذرات
3ـ وزن مولكولي و پراكندگي وزن مولكولي
4ـ مورفولوژي ذرات
5ـ وجود بارهاي الكتريكي بر روي پارتيكلها
6ـ حرارت محيط
7ـ ماهيت مونومرها
8ـ درصد جامد (در حين تشكيل وقتي دما بالا باشد اثر كاهش درصد جامد بر روي زمان تشكيل فيلم كاملا محسوس است)
9ـ سنتيك خشك شدن
10ـ ويسكوالاستيستي لاتكس پليمري
لاتكسهاي امولسيوني با تبخير تدريجي آب فيلم را تشكيل ميدهند و در واقع اين همان پليمر باقي مانده است كه منعقد شده و فيلم را تشكيل ميدهد. براي داشتن يك فيلم قوي و مناسب با چسبندگي بالا، بايد وزن مولكولي بالايي داشته باشيم. همچنين در حين تشكيل فيلم دماي محيط بايد بالاتر از دماي MFFT سيستم باشد (در حين تشكيل فيلم مشخص شده كه deformation ذرات نسبت به دما كاملا حساس است در صورتيكه نسبت به جرم مولكولي به اينصورت نيست. در صورتي كه دماي محيط زير MFFT نمونه باشد، فيلم حاصل حالت گچي داشته، پيوستگي ندارد و بسيار ضعيف عمل ميكند. در عوض در دماهاي بالاتر قدرت تشكيل فيلم بالايي داريم زيرا مسئله منظم شدن ذرات و غلبه بر دافعه موجود بين آنها ديگر مطرح نميباشد. در واقع در هنگام تشكيل فيلم ذرات ابتدا به هم نزديك ميشوند و سپس در صورتي كه دافعه الكتروستاتيك بين آنها پايين باشد ميتوانند با هم به راحتي تماس پيدا كرده و به هم فشرده شوند. با تبخير آب فشردگي ذرات به هم بيشتر ميشود، ولي سطح ذرات بدون بار شده و بارها با چگالي زيادي روي سطح فيلم (در مجاورت هوا) و همچنين سطح بين فيلم و substrarate جمع ميشوند (اين عمل موجب كاهش مقاومت شستشو و كاهش چسبندگي به سطح ميشود). مراحل تشكيل فيلم را ميتوانيم به صورت نموداري كه در قسمت ضمائم آورده شده مشاهده كنيم. با توجه در نمودار ميبينيم كه تا پايان مرحله I غلظت پليمر بين 60 تا % 70ميشود و اگر پايداري خوب باشد تا 74% نيز ميآيد مرحله II زماني است كه ذرات داراي تماسي غير قابل بازگشت با هم هستند. در اين حالت سرعت تبخير آب به ازاي هر واحد سطح براي فيلم روباز ثابت ميماند اما سرعت كلي تبخير آب به مقدار زيادي در اين مرحله كاهش مييابد (البته اين كاهش ميتواند باعث برتري كيفي فيلم حاصله شود چرا كه ذرات در زمان بيشتر و به صورت منظمتر به هم فشرده ميشوند). ذرات در دماهاي بالا حتي قبل از منظم شدن هم امكان به هم فشرده شدن را دارند و فيلم را تشكيل ميدهند. مرحله III با شكلگيري ابتدايي يك فيلم پيوسته شروع ميشود. آب باقي مانده از طريق كانالهاي موجود بين ذرات تبخير و يا به خود پارتيكل نفوذ ميكند. در صورت افزايش پر كننده ميتوان سرعت تبخير را كاهش داد. زيرا آنها ميتوانند غيرقابل نفوذ باشند. (ماهيت hydrophob). در اينجا با طرح مسائل بالا ميتوان فهميد كه با كاهش درصد جامد ميتوانيم سرعت خشك شدن را تا يك حد اپتيمم افزايش دهيم. زيرا مرحله كنترل كننده سرعت كه نفوذ ذرات به يكديگر است زودتر رخ ميدهد و پس از آن هم سرعت تبخير به شدت كاهش مييابد.
در حالتي كه امولسيوني ناپايدار داشته باشيم به جاي رفتن تدريجي به حالت فشرده ناگهان انعقاد صورت ميگيرد غيرهمگوني اين فيلمهاي امولسيوني يك فاكتور اصلي براي كارآيي ضعيف آنهاست يعني روش شكلگيري فيلم.
همچنين در صورتي كه در حين خشك شدن فيلم ساختاري منظم داشته باشيم به دليل نبود فلاكس پارتيكل هادو هنگام خشك شدن داراي سطحي يكنواخت هستيم.
از طرف ديگر لايه سطحي هيدراته كه روي ذرات قرار گرفته غيرقابل چشمپوشي است. به طور معمول اين لايه شامل گروههاي امولسي فاير و colloid protective است. لايه هيدراته تشكيل شده بين سطح substrate و لايه لاتكس در طي تشكيل فيلم بسيار غليظ خواهد بود و اين نكته مهمي در تعيين چسبندگي فيلم به سطح و خواصي چون مقاومت در مقابل جذب آب و شستشو ميباشد. در بررسي كارآيي يك رنگ و يا يك چسب ساخته شده در حالت كلي بايد اولا وجود پارامترهاي اصلي را بررسي كرد و سپس شيوهي شكلگيري فيلم، كه مسئله بسيار مهم و يا در واقع يك مسئله پايهاي است.
MFFT در وجود گروههاي هيدروفيل و وزن مولكولي پايين ميتواند كاهش زيادي پيدا كند چرا كه جذب آب در اين پليمرها مانند پلاستي سايزر عمل نموده و باعث نرم شوندگي ميشود.
(كاهش وزن مولكولي باعث افزايش قدرت نفوذ ذرات به يكديگر نيز ميشود يا افزايش interdifusion) امروزه در صنعت ساخت امولسيون شيوهاي جديد به نام ساختار پوسته و مركز core&shell به كار گرفته ميشود.
در اين روش ميتوانيم MFFTهاي خيلي پايينتر از شيوههاي معمول به دست آوريم. در حاليكه مواد تشكيل دهنده همگي يكسان هستند و تنها فرايند ما تغيير يافته.
(البته به اين شرط كه پوسته نرمتر از هسته باشد)
شيوه خشك شدن فيلم پليمري نيز بسيار با اهميت است و روي كيفيت ظاهري فيلم اثر ميگذارد. در صورتي كه فيلم از سطح رويي به طرف پايين خشك شود ميتواند تنشهايي را در صفحه X-Y كه توسط صفحهي شامل Z ثابت شده به وجود آورد.
در نتيجه اين تنشها در صورت كافي نبودن الاستيسته جريان ايجاد شده بين لايهي منعقد و سطح مورد نظر ميتوان باعث تركهاي زيادي تشود.(mud cracked). البته اين مسئله در ويسكوزيتههاي بالا اهميت پيدا ميكند.
- |
- بدون دیدگاه
- |