পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টর কী: সংশ্লেষণ, বিচ্ছুরণ এবং প্রক্রিয়া নকশা

মূল প্রশ্নের উত্তর: পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টর কী? একটি পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টর হল একটি আলোড়নযুক্ত পাত্র যেখানে জৈব বা অজৈব পিগমেন্ট হয় রাসায়নিকভাবে সংশ্লেষিত হয় বা বাহকের মধ্যে ভৌতভাবে বিচ্ছুরিত হয় এবং বেশিরভাগ প্ল্যান্ট উভয় কাজই করে। সংশ্লেষণে অ্যাজো কাপলিং অন্তর্ভুক্ত, যেখানে একটি ডায়াজোনিয়াম লবণ 0-5°C তাপমাত্রায় এবং 4-7 pH-এ একটি কাপলিং উপাদানের সাথে বিক্রিয়া করে ক্রোমোফোর তৈরি করে, এবং ফ্থ্যালোসায়ানিন গঠন, যার জন্য 180-220°C তাপমাত্রায় উচ্চ-স্ফুটনাঙ্ক দ্রাবকের প্রয়োজন হয়। বিচ্ছুরণ একটি ভৌত প্রক্রিয়া যেখানে 15-30 মি/সেকেন্ড টিপ স্পিডে চালিত উচ্চ-শিয়ার ডিসপার্সার ব্যবহার করে 0.1-1 মাইক্রোমিটারের লক্ষ্য কণার আকারে সমষ্টি ভেঙে ফেলা হয়। তাই রিঅ্যাক্টরকে একটি অস্বাভাবিক বিস্তৃত পরিসীমা জুড়ে কাজ করতে হবে: একদিকে ক্রায়োজেনিক কাপলিং, অন্যদিকে গরম সংশ্লেষণ, এবং এর মধ্যে উচ্চ-শক্তির বিচ্ছুরণ, এই কারণেই পিগমেন্ট প্ল্যান্টগুলি সাধারণত একটি সার্বজনীন মেশিনের পরিবর্তে কয়েকটি নিবেদিত পাত্রের স্পেসিফিকেশন করে।

১. পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টরকে যে দুটি ডিউটি ক্লাস পরিবেশন করতে হবে

সংশ্লেষণ এবং বিচ্ছুরণ প্রায় বিপরীত প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে এবং একটি পাত্রে তাদের মিশ্রণ করা গুণমানের সমস্যার সবচেয়ে সাধারণ উৎস:

• অ্যাজো কাপলিং এবং নিম্ন-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ: অ্যাজো পিগমেন্ট, যা সমস্ত জৈব পিগমেন্টের প্রায় অর্ধেক, 0-5°C তাপমাত্রায় সোডিয়াম নাইট্রাইট এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দিয়ে একটি প্রাথমিক অ্যারোমেটিক অ্যামাইনকে ডায়াজোটাইজ করে তৈরি করা হয়, তারপর উৎপন্ন ডায়াজোনিয়াম লবণকে একটি ন্যাপথল, অ্যাসিটোঅ্যাসিটানিলিড বা পাইরাজোলন উপাদানের সাথে কাপলিং করা হয়। উভয় ধাপই কঠোরভাবে সীমাবদ্ধ। ডায়াজোনিয়াম লবণ প্রায় 5-10°C এর উপরে ভেঙে যায়, নাইট্রোজেন নির্গত করে এবং টারি উপজাত তৈরি করে, তাই পাত্রের একটি শীতল ব্রাইন বা গ্লাইকোল জ্যাকেট প্রয়োজন যার ডায়াজোটাইজেশনের এক্সোথার্ম শোষণ করার জন্য পর্যাপ্ত ক্ষমতা রয়েছে। কাপলিং হার pH দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা 4-7 এর একটি সংকীর্ণ ব্যান্ডে রাখতে হবে, অ্যাসিড বা ক্ষার যোগ করার মাধ্যমে, কারণ ভুল pH রিং-এ ভুল কাপলিং অবস্থান তৈরি করে এবং তাই ভুল শেড তৈরি করে। ক্রিস্টাল ফর্ম এবং কণার আকার, যা টিংটিং শক্তি এবং স্বচ্ছতা নির্ধারণ করে, এখানে সেট করা হয় এবং পরে সহজে সংশোধন করা যায় না।
• ফ্থ্যালোসায়ানিন এবং উচ্চ-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ: কপার ফ্থ্যালোসায়ানিন নীল এবং সবুজ তৈরি করা হয় ফ্থ্যালিক অ্যানহাইড্রাইড বা ফ্থ্যালোনিট্রাইলকে একটি কপার লবণ এবং ইউরিয়া বা নাইট্রোজেন উৎসের সাথে 180-220°C তাপমাত্রায় একটি উচ্চ-স্ফুটনাঙ্ক দ্রাবক যেমন অ্যালকাইলবেনজিন বা ট্রাইক্লোরোবেনজিনে, একটি মলিবডেনাম বা অ্যামোনিয়াম মলিবডেট অনুঘটকের সাথে বিক্রিয়া করে। রিঅ্যাক্টরটি একটি রিফ্লাক্স কনডেনসার এবং একটি দ্রাবক পুনরুদ্ধার ব্যবস্থা সহ একটি উত্তপ্ত চাপযুক্ত পাত্র, এবং এটি একটি ভিন্নধর্মী মিশ্রণ পরিচালনা করতে হবে যা বিক্রিয়া অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে খুব ঘন হয়ে যায়, যার জন্য একটি হেভি-ডিউটি অ্যাঙ্কর বা হেলিকাল রিবন অ্যাজিটেটরের প্রয়োজন হয়। সংশ্লেষণের পরে অপরিশোধিত পিগমেন্টকে পিগমেন্টারি ফর্ম বিকাশের জন্য অ্যাসিড-পেস্ট বা সল্ট-গ্রাউন্ড করা হয়, কারণ সংশ্লেষিত পণ্যটি একটি মোটা, অ-পিগমেন্টারি ক্রিস্টাল। এই রুটটি মূলধন এবং শক্তি-নিবিড়, এবং দ্রাবক পুনরুদ্ধার এবং ভেন্ট ট্রিটমেন্ট সিস্টেমগুলি রিঅ্যাক্টরের পরিবর্তে প্ল্যান্টের উপর আধিপত্য বিস্তার করে।
• উচ্চ-শিয়ার বিচ্ছুরণ এবং ডিএগ্লোমারেশন: উৎপাদিত পিগমেন্ট 10-100 মাইক্রোমিটারের সমষ্টি হিসাবে আসে, এবং অর্জনযোগ্য রঙের শক্তি, চকচকে ভাব এবং স্বচ্ছতা 0.05-1 মাইক্রোমিটারের প্রাথমিক কণাতে এগুলি ভেঙে ফেলার উপর নির্ভর করে। বিচ্ছুরণ তিনটি পর্যায়ে করা হয়। প্রি-মিক্সিং রেজিন দ্রবণ বা সার্ফ্যাক্ট্যান্ট দিয়ে পিগমেন্ট পৃষ্ঠকে ভেজায়, আটকে থাকা বাতাস এবং জল প্রতিস্থাপন করে। ডিএগ্লোমারেশন তীব্র শিয়ার প্রয়োগ করে, সাধারণত একটি রোটর-স্ট্যাটর ডিসপার্সার দিয়ে যার টিপ স্পিড 15-30 মি/সেকেন্ডে পৌঁছায়, বা সূক্ষ্ম গ্রেডের জন্য একটি বিড মিল দিয়ে। লেটডাউন তারপর মৃদু আলোড়নের অধীনে চূড়ান্ত ফর্মুলেশনে কনসেন্ট্রেটকে পাতলা করে, কারণ সেই পর্যায়ে আরও শিয়ার ইতিমধ্যে বিকশিত বিচ্ছুরণকে ক্ষতি করতে পারে বা এটিকে পুনরায় একত্রিত করতে পারে। তাপমাত্রা পুরো সময় নিয়ন্ত্রণ করতে হবে, কারণ শক্তির ইনপুট বড় এবং অনেক জৈব পিগমেন্ট তাপীয়ভাবে সংবেদনশীল।
• ফিনিশিং: ফিল্টারেশন, ওয়াশিং এবং ড্রাইং: রিঅ্যাক্টরের পরে যা আসে তা রিঅ্যাক্টরের মতোই চূড়ান্ত পিগমেন্ট নির্ধারণ করে। পিগমেন্ট স্লারি একটি ফিল্টার প্রেস, একটি নাটশে ফিল্টার বা একটি রোটারি ভ্যাকুয়াম ফিল্টারে ফিল্টার করা হয় এবং লবণ অপসারণের জন্য ধুয়ে ফেলা হয়, যা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ অবশিষ্ট ইলেক্ট্রোলাইট সমাপ্ত আবরণে ফ্লোকুলেশন সৃষ্টি করে এবং চকচকে ভাব কমিয়ে দেয়। প্রেস কেক, সাধারণত 25-45% কঠিন পদার্থ, তারপর একটি ট্রে, প্যাডেল বা স্প্রে ড্রায়ারে শুকানো হয়, এবং শুকানোর শর্তগুলি চূড়ান্ত কণার কঠোরতা নির্ধারণ করে: অতিরিক্ত শুকানো শক্ত সমষ্টি তৈরি করে যা কোনও বিচ্ছুরণ ভাঙতে পারে না। কিছু পিগমেন্ট একটি পৃষ্ঠের চিকিত্সা পায়, কণাগুলিকে সিলিকা, অ্যালুমিনা বা একটি জৈব মডিফায়ার দিয়ে আবরণ করে বিচ্ছুরণযোগ্যতা, আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা বা রিওলজি উন্নত করার জন্য। পুরো সময়, রিঅ্যাক্টর ডিসচার্জ কঠিন পদার্থ এবং কণার আকারে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে অথবা ডাউনস্ট্রিম সরঞ্জাম অপ্টিমাইজ করা যাবে না।

২. রঙের সামঞ্জস্যের জন্য পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টর ডিজাইন করা

তিনটি ডিজাইন সিদ্ধান্ত নির্ধারণ করে যে একটি প্ল্যান্ট একটি শেড হিট করতে পারে এবং ব্যাচ থেকে ব্যাচ ধরে রাখতে পারে কিনা:

• ডিউটি ​​অনুযায়ী অ্যাজিটেটর নির্বাচন: কোন একক অ্যাজিটেটর সমস্ত পিগমেন্ট ডিউটি ​​পরিবেশন করে না। ডায়াজোটাইজেশন এবং কাপলিংয়ের জন্য একটি নিম্ন-শিয়ার, উচ্চ-প্রবাহ ইম্পেলার প্রয়োজন, সাধারণত একটি পিচড-ব্লেড টারবাইন বা একটি হাইড্রোফয়েল, কারণ লক্ষ্য হল অ্যাসিড, নাইট্রাইট এবং কাপলিং উপাদানের দ্রুত বাল্ক মিশ্রণ এবং জ্যাকেট প্রাচীরে এক্সোথার্মের দ্রুত অপসারণ, শিয়ার নয়। উচ্চ-তাপমাত্রার ফ্থ্যালোসায়ানিন সংশ্লেষণের জন্য একটি অ্যাঙ্কর বা হেলিকাল রিবন প্রয়োজন যা প্রাচীর স্ক্র্যাপার সহ, কারণ ভর ঘন হয়ে যায় এবং প্রাচীর ফিল্ম তাপ স্থানান্তরকে প্রভাবিত করে। বিচ্ছুরণের জন্য বিপরীত প্রয়োজন: একটি উচ্চ-শিয়ার রোটর-স্ট্যাটর, একটি ডিসলভার ডিস্ক, বা একটি উচ্চ-গতির ডিসপার্সারের একটি ধীর অ্যাঙ্করের সাথে একটি কোঅক্সিয়াল সংমিশ্রণ যা পুরো ব্যাচটিকে সচল রাখে। আরপিএম-এর পরিবর্তে টিপ স্পিড দ্বারা থ্রুপুট নির্দিষ্ট করা অপরিহার্য, কারণ একটি বড় পাত্রে একই শ্যাফ্ট স্পিড অনেক কম টিপ স্পিড এবং অনেক দুর্বল বিচ্ছুরণ দেয়।
• তাপমাত্রা এবং pH নিয়ন্ত্রণ নির্ভুলতা: রঙ ক্রিস্টাল ফর্ম এবং কণার আকার দ্বারা সেট করা হয়, এবং উভয়ই বিক্রিয়ার সময় তাপমাত্রা এবং pH এর ফাংশন। ডায়াজোটাইজেশন 0-5°C তাপমাত্রায় রাখা হয়, এবং কাপলিং লক্ষ্যের কয়েক ডিগ্রীর মধ্যে রাখা হয়, কারণ এমনকি 3-5°C এর বৃদ্ধি ক্রিস্টাল হ্যাবিট এবং তাই শেড এবং স্বচ্ছতা পরিবর্তন করে। এর জন্য একটি শীতল ব্রাইন বা গ্লাইকোল সহ একটি জ্যাকেটেড পাত্র, উদারভাবে আকারের এলাকা এবং একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রয়োজন যা রিএজেন্ট ফিডকে র‌্যাম্প করে এক্সোথার্মের পূর্বাভাস দেয়, তাপমাত্রা বৃদ্ধির পরে প্রতিক্রিয়া করার পরিবর্তে। কাপলিংয়ের সময় pH প্রায় প্লাস বা মাইনাস 0.2 ইউনিটের মধ্যে রাখতে হবে, যার জন্য একটি দ্রুত-প্রতিক্রিয়াশীল, ভাল-স্থাপিত প্রোব, একটি প্রশস্ত টার্নডাউন সহ একটি মিটারিং পাম্প এবং ইম্পেলারের কাছাকাছি উচ্চ-টার্বুলেন্স জোনে একটি সংযোজন পয়েন্ট প্রয়োজন, তরল পৃষ্ঠে নয়, যেখানে এটি মিশ্রিত হতে অনেক সেকেন্ড সময় নেবে।
• উপকরণ, পরিষ্কার এবং ক্রস-দূষণ: পিগমেন্ট প্ল্যান্টগুলি একই সরঞ্জামগুলিতে অনেক রঙ তৈরি করে, এবং প্রধান গুণমানের ঝুঁকি হল পূর্ববর্তী ব্যাচ থেকে বহন। স্টেইনলেস স্টিল, সাধারণত 316L একটি পালিশড বা ইলেক্ট্রো-পালিশড ফিনিশ সহ, স্ট্যান্ডার্ড কারণ এটি পরিষ্কারযোগ্য এবং লোহা যোগ করে না, যা অনেক জৈব পিগমেন্টের শেড পরিবর্তন করে। গ্লাস-লাইন্ড স্টিল ব্যবহার করা হয় যেখানে রসায়ন অম্লীয় বা ক্লোরিনেটেড হয়, যেমন ডায়াজোনিয়াম কাজে, যদিও এর তাপ স্থানান্তর দুর্বল। পরিষ্কারের জন্য ডিজাইন মানে কোন ডেড লেগ নেই, অ্যাজিটেটর শ্যাফ্ট বা ব্যাফেলগুলিতে কোন ফাটল নেই, সম্পূর্ণ নিষ্কাশন, এবং হয় স্প্রে বল সহ একটি ক্লিন-ইন-প্লেস সিস্টেম বা ছোট প্ল্যান্টের জন্য, একটি ডিজাইন যা দ্রুত ম্যানুয়াল পরিষ্কারের অনুমতি দেয়। অনেক উৎপাদক রঙের পরিবার অনুসারে পাত্রগুলি উৎসর্গ করে, হলুদ, লাল এবং নীল আলাদা রাখে, কারণ একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ পরিষ্কারও একটি গ্যাসকেটের খাঁজ থেকে প্রতিটি চিহ্ন সরাতে পারে না।

পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টর ডিউটি ​​তুলনা ম্যাট্রিক্স

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQ)

প্রশ্ন: পিগমেন্ট সংশ্লেষণ এবং পিগমেন্ট বিচ্ছুরণের মধ্যে পার্থক্য কী?

উত্তর: সংশ্লেষণ রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে পিগমেন্ট অণু এবং এর ক্রিস্টাল কাঠামো তৈরি করে, যখন বিচ্ছুরণ ইতিমধ্যে বিদ্যমান পিগমেন্টের ভৌত সমষ্টিগুলিকে ভেঙে দেয়। সংশ্লেষণে, একটি অ্যাজো পিগমেন্ট 0-5°C তাপমাত্রায় ডায়াজোটাইজেশন এবং কাপলিংয়ের মাধ্যমে তৈরি হয়, এবং শর্তগুলি ক্রিস্টাল ফর্ম, কণার আকার এবং তাই শেড, স্বচ্ছতা এবং স্থায়িত্ব নির্ধারণ করে; এখানে একটি ভুল ডাউনস্ট্রিম সংশোধন করা যায় না। বিচ্ছুরণে, কোনও রসায়ন ঘটে না: কণাগুলি যা একসাথে আটকে আছে তা আলাদা করার জন্য শক্তি প্রয়োগ করা হয়, যাতে পিগমেন্ট তার পূর্ণ রঙের শক্তি এবং চকচকে ভাব বিকাশ করে। এই কারণেই একই পিগমেন্ট পাউডার বিভিন্ন ফর্মুলেশনে খুব ভিন্ন ফলাফল দিতে পারে, এবং কেন একটি প্ল্যান্টের একটি ভাল-নিয়ন্ত্রিত বিক্রিয়া পাত্র এবং একটি পৃথক উচ্চ-শিয়ার বিচ্ছুরণ ধাপের প্রয়োজন হয়, একটি মেশিনে উভয় করার চেষ্টা করার পরিবর্তে।

প্রশ্ন: অ্যাজো কাপলিং কেন 5°C এর নিচে চালাতে হবে?

উত্তর: কারণ ডায়াজোনিয়াম ইন্টারমিডিয়েট তাপীয়ভাবে অস্থির। ডায়াজোনিয়াম লবণ প্রায় 5-10°C এর উপরে দ্রুত ভেঙে যায়, নাইট্রোজেন নির্গত করে এবং ফেনোলিক ট্যার এবং অন্যান্য রঙিন উপজাত তৈরি করে; সেই ভাঙ্গন সেই রিএজেন্টকে ব্যবহার করে যা কাপলিং করা উচিত, তাই ফলন কমে যায়, এবং উপজাতগুলি পিগমেন্টকে দূষিত করে এবং শেডকে ম্লান করে। নিম্ন তাপমাত্রা বাণিজ্যিক গুরুত্বের ফলাফলের উপরও প্রভাব ফেলে: কাপলিংয়ের সময় উত্পন্ন ক্রিস্টাল ফর্ম এবং কণার আকার বিতরণ সমাপ্ত পিগমেন্টের টিংটিং শক্তি, স্বচ্ছতা এবং রিওলজি নির্ধারণ করে, এবং উভয়ই নিউক্লিয়াস গঠন এবং বৃদ্ধির হারের প্রতি সংবেদনশীল, যা পরিবর্তে তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। এই কারণে রিঅ্যাক্টরের ডায়াজোটাইজেশন এক্সোথার্মের জন্য নয়, কেবল পরিবেষ্টিত শীতলীকরণের জন্য নয়, ডেডিকেটেড শীতল ব্রাইন বা গ্লাইকোল ক্ষমতা প্রয়োজন।

প্রশ্ন: পিগমেন্ট বিচ্ছুরণ সম্পূর্ণ হয়েছে কিনা তা কীভাবে পরিমাপ করবেন?

উত্তর: তিনটি পদ্ধতি একসাথে ব্যবহার করা হয়। হেগম্যান ফাইননেস গেজ, বা গ্রাইন্ডোমিটার, একটি টেপারড খাঁজে বিচ্ছুরণ টেনে এনে এবং কণাগুলি প্রথম কোথায় দেখা যায় তা লক্ষ্য করে একটি দ্রুত শপ-ফ্লোর রিডিং দেয়; কোটিং গ্রেডের জন্য সাধারণত হেগম্যান স্কেলে 5 থেকে 7 প্রয়োজন হয়, যা প্রায় 15-25 মাইক্রোমিটারের নিচে সর্বোচ্চ কণার আকারের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। লেজার ডিফ্র্যাকশন একটি সম্পূর্ণ কণার আকার বিতরণ দেয় এবং যেখানে লক্ষ্য একটি নির্দিষ্ট d50 বা d90, উচ্চ-কার্যকারিতা পিগমেন্টের জন্য সাধারণত 0.1-1 মাইক্রোমিটার। এবং রঙের পরিমাপ, স্পেকট্রোফটোমিটার দ্বারা একটি স্ট্যান্ডার্ডের সাথে টিংটিং শক্তি এবং শেডের তুলনা করা, চূড়ান্ত পরীক্ষা, কারণ একটি গ্রহণযোগ্য কণার আকার রিডিং থাকা এবং এখনও সম্পূর্ণ রঙ বিকাশ না করা সম্ভব। ভাল অভ্যাস হল প্রথমে ড্রডাউন চালানো, তারপর কণার আকার দিয়ে নিশ্চিত করা, তারপর রঙের উপর মুক্তি দেওয়া।

প্রশ্ন: পিগমেন্ট রিঅ্যাক্টরে ব্যাচ-টু-ব্যাচ শেড ভিন্নতার কারণ কী?

উত্তর: পাঁচটি কারণ এর বেশিরভাগের জন্য দায়ী। কাপলিংয়ের সময় তাপমাত্রা ড্রিফট, কারণ কয়েক ডিগ্রিও ক্রিস্টাল হ্যাবিট এবং শেড পরিবর্তন করে; এটি সবচেয়ে সাধারণ। pH ড্রিফট, কারণ অ্যারোমেটিক রিং-এ কাপলিং অবস্থান pH এর উপর নির্ভর করে, এবং আধা ইউনিটের পরিবর্তন একটি ভিন্ন রঙের একটি ভিন্ন আইসোমার তৈরি করতে পারে। কাঁচামালের ভিন্নতা, বিশেষ করে কাপলিং উপাদানের বিশুদ্ধতা এবং আইসোমার সামগ্রীতে, এই কারণেই আগত উপাদান শুধুমাত্র শংসাপত্রের উপর ভিত্তি করে গ্রহণ না করে গলনাঙ্ক এবং অ্যাসে দ্বারা যোগ্য করা হয়। সংযোজন হার এবং মিশ্রণ শক্তি, যা স্থানীয় সুপারস্যাচুরেশন এবং তাই নিউক্লিয়েশন এবং কণার আকার নিয়ন্ত্রণ করে। এবং পূর্ববর্তী ব্যাচ থেকে বহন বা দূষণ, এই কারণেই রঙের পরিবারগুলি প্রায়শই পাত্র দ্বারা পৃথক করা হয় এবং কেন পরিষ্কারের যাচাইকরণ বিক্রিয়ার মতোই গুরুত্বপূর্ণ।