नायलॉन आसंजन बंधन: संपर्क कोण व सतह गुण

पॉलीएमाइड नायलॉन का आसंजन बंधन, संपर्क कोण और सतह गुण

पॉलीएमाइड, जिन्हें नायलॉन भी कहा जाता है, उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध वाले उच्च-प्रदर्शन प्लास्टिक हैं। नायलॉन हाइग्रोस्कोपिक होते हैं और हवा से नमी सोख लेते हैं। नमी स्वयं ही आसंजन संबंधी समस्याएँ पैदा करती है। नायलॉन हाइड्रोफोबिक है और इसकी सतह की वेटेबिलिटी (गीला होने की क्षमता) कम है। प्रश्न यह है — क्या नायलॉन हाइड्रोफोबिक है, हाइड्रोफिलिक है, या शायद दोनों?

पॉलीएमाइड एक ऐसा पॉलिमर है जिसमें एमाइड (–CO-NH–) बंध बार-बार दोहराए जाते हैं। विभिन्न प्रकार के पॉलीएमाइड का निर्माण उनकी मोनोमर इकाइयों के अनुसार बदलता है। ये ऐलिफैटिक, अर्ध-ऐरोमैटिक और ऐरोमैटिक (अरामिड) हो सकते हैं। अपनी क्रिस्टलीयता के आधार पर ये अक्रिस्टलीय (अमॉर्फस), अर्ध-क्रिस्टलीय या क्रिस्टलीय हो सकते हैं। नायलॉन पॉलिमर स्वाभाविक रूप से बंधन के लिए कठिन होते हैं, क्योंकि वे हाइड्रोफोबिक तथा रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं और उनकी सतह की वेटेबिलिटी खराब होती है (अर्थात सतह ऊर्जा कम होती है)। इसके अलावा, नायलॉन हाइग्रोस्कोपिक होते हैं और वायुमंडल से अपने द्रव्यमान के 3% से अधिक जल सोख लेते हैं। नमी स्वयं ही आसंजन संबंधी समस्याएँ उत्पन्न करती है।

रुकिए — ऊपर दिए गए कथन सीधे-सीधे परस्पर विरोधी प्रतीत होते हैं। तो क्या नायलॉन हाइड्रोफोबिक है या हाइड्रोफिलिक? यह प्रत्यक्ष विरोधाभास तब सुलझ जाता है जब हम यह पहचान लें कि नायलॉन का हाइड्रोफोबिक व्यवहार एक सतह गुण है, जबकि उसका हाइड्रोफिलिक व्यवहार एक बल्क (आंतरिक) गुण है। पॉलीइमाइड भी यही व्यवहार दर्शाता है।

किसी पॉलिमर की पुनरावर्ती इकाई की रासायनिक संरचना की जाँच करना — जैसे हाइड्रोफोबिक पॉलीओलेफिन में मिथाइल (CH3) समूह, या हाइड्रोफिलिक नायलॉन में एमाइड समूह — यह तय करने का एक सरल तरीका है कि वह हाइड्रोफिलिक है या हाइड्रोफोबिक। किसी पॉलिमर के सतह गुण ज्ञात करने की सबसे सरल विधि है स्थैतिक संपर्क कोण और गतिक संपर्क कोण के लिए जल संपर्क कोण का मापन करना।

मुख्य बिंदु

• नायलॉन सतह पर हाइड्रोफोबिक और बल्क में हाइड्रोफिलिक होता है — यही प्रत्यक्ष विरोधाभास इसे समझने की कुंजी है।
• नायलॉन वायुमंडल से अपने द्रव्यमान के 3% से अधिक जल सोख लेते हैं, और अकेले नमी ही आसंजन संबंधी समस्याएँ पैदा कर देती है।
• एमाइड बंध जल को आकर्षित करते हैं, जिससे बल्क व्यवहार तय होता है; सतह निम्न ऊर्जा वाली और गीली न होने वाली बनी रहती है।
• पॉलीइमाइड भी इसी तरह व्यवहार करता है, इसलिए यह सिद्धांत पॉलीएमाइड से आगे भी लागू होता है।

अधिकांश पॉलिमर की तरह नायलॉन की भी सतह ऊर्जा कम होती है। इसका कारण पॉलिमर की सतह रसायन विज्ञान तथा सतह भौतिकी है। माना जाता है कि संपर्क कोण सतह रसायन में होने वाले बदलावों और सतह की टोपोग्राफी में होने वाले बदलावों — दोनों से प्रभावित होते हैं। जब कोई बूँद किसी ठोस सतह पर टिकी हो और उस ठोस सतह को झुकाया जाए, तो बूँद आगे की ओर लपकती है और नीचे की ओर सरक जाती है। इस दौरान बनने वाले कोणों को क्रमशः अग्रसर कोण (advancing angle) और प्रतिगामी कोण (receding angle) कहा जाता है। ASTM D724 में उन्नत उपकरणों (ऑप्टिकल टेन्सियोमीटर व गोनियोमीटर) की सहायता से DCA मापने की विधियाँ दी गई हैं, जिनमें बूँद के आकार के विश्लेषण तथा द्रव्यमान के आधार पर अग्रसर और प्रतिगामी संपर्क कोणों का विश्लेषण किया जाता है।

अग्रसर संपर्क कोण सब्सट्रेट सतह के निम्न-ऊर्जा (अपरिवर्तित) घटकों के प्रति सर्वाधिक संवेदनशील होता है, जबकि प्रतिगामी कोण सतह पूर्व-उपचार द्वारा लाए गए उच्च ऊर्जा वाले ऑक्सीकृत समूहों के प्रति अधिक संवेदनशील होता है। इस प्रकार, पूर्व-उपचार के बाद सतह के रूपांतरित घटक की सबसे सटीक विशेषता दरअसल प्रतिगामी कोण का मापन ही बताता है। इसीलिए सतह-रूपांतरित सभी सामग्रियों पर अग्रसर और प्रतिगामी — दोनों संपर्क कोण मापना अत्यंत आवश्यक है।

Scott R. Sabreen, The Sabreen Group, Inc. के संस्थापक व अध्यक्ष हैं। यह एक इंजीनियरिंग कंपनी है जो प्लास्टिक द्वितीयक प्रसंस्करण — सतह पूर्व-उपचार, बंधन, डेकोरेटिंग व फिनिशिंग, लेज़र मार्किंग तथा उत्पाद सुरक्षा — में विशेषज्ञता रखती है। वे 30 वर्षों से अधिक समय से नई प्रौद्योगिकियाँ विकसित कर रहे हैं और विनिर्माण संबंधी समस्याएँ सुलझा रहे हैं। Sabreen से 972.820.6777 पर, अथवा www.sabreen.com या www.adhesionbonding.com पर जाकर संपर्क किया जा सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या नायलॉन हाइड्रोफोबिक है या हाइड्रोफिलिक?

दोनों — और यह कोई विरोधाभास नहीं है। नायलॉन का हाइड्रोफोबिक व्यवहार एक सतह गुण है, जबकि उसका हाइड्रोफिलिक व्यवहार एक बल्क गुण है। सतह गीली होने का प्रतिरोध करती है और उसकी सतह ऊर्जा कम होती है; वहीं शृंखला के भीतर मौजूद एमाइड समूह जल को आकर्षित करते हैं, इसलिए बल्क आसानी से नमी सोख लेता है।

नायलॉन कितनी नमी सोखता है?

वायुमंडल से अपने द्रव्यमान के 3% से अधिक। नमी स्वयं ही आसंजन संबंधी समस्याएँ पैदा करती है, इसीलिए मोल्डिंग से पहले सही ढंग से सुखाना प्रसंस्करण के लिए और उसके बाद होने वाले किसी भी बंधन चरण के प्रदर्शन के लिए — दोनों हेतु अत्यंत महत्वपूर्ण है।

कैसे पता करें कि कोई पॉलिमर हाइड्रोफिलिक है या हाइड्रोफोबिक?

उसकी रासायनिक संरचना की पुनरावर्ती इकाई की जाँच कीजिए। पॉलीओलेफिन की तरह मिथाइल समूह हाइड्रोफोबिक व्यवहार दर्शाते हैं; नायलॉन की तरह एमाइड समूह हाइड्रोफिलिक व्यवहार दर्शाते हैं। किसी भी सतह परीक्षण से पहले यह एक त्वरित, प्रारंभिक जाँच है।

नायलॉन का बंधन कठिन क्यों होता है?

वे हाइड्रोफोबिक और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं तथा कम सतह ऊर्जा के कारण उनकी सतह की वेटेबिलिटी खराब होती है। चिपकाने वाला पदार्थ सतह को पर्याप्त रूप से गीला नहीं कर पाता, इसलिए सतह ऊर्जा बढ़ाने और ध्रुवीय रासायनिक क्रियाशीलता जोड़ने हेतु सामान्यतः पूर्व-उपचार आवश्यक होता है।

क्या पॉलीइमाइड भी नायलॉन जैसा ही व्यवहार करता है?

हाँ। पॉलीइमाइड में भी हाइड्रोफोबिक सतह व्यवहार और हाइड्रोफिलिक बल्क व्यवहार का वही विभाजन दिखाई देता है, इसलिए सुखाने का वही अनुशासन और पूर्व-उपचार का वही तर्क यहाँ भी लागू होता है।

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