डिस्पर्सेंट खुराक की गणना: सतह क्षेत्रफल-आधारित विधि

---

पिगमेंट की सतह क्षेत्रफल से शुरू करें, न कि स्पेक शीट के प्रतिशत से। इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से स्थिरीकृत प्रणालियों के लिए, उद्योग की प्रारंभिक बेंचमार्क लगभग 0.5 मिलीग्राम डिस्पर्सेंट प्रति मी² पिगमेंट सतह है; स्टेरिक रूप से स्थिरीकृत प्रणालियों के लिए, बेंचमार्क बढ़कर लगभग 4 मिलीग्राम/मी² हो जाती है। वहां से, गणना दो चरणों में आगे बढ़ती है: उस मिलीग्राम/मी² मान को पिगमेंट के बीईटी सतह क्षेत्रफल (मी²/ग्राम) से गुणा करें ताकि प्रति ग्राम पिगमेंट मिलीग्राम डिस्पर्सेंट मिले, फिर उस मान को अपने बैच द्रव्यमान पर स्केल करें ताकि %भार प्राप्त हो।

• इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रणालियाँ: अनुशंसित प्रारंभिक बिंदु लगभग 0.5 मिलीग्राम/मी²
• स्टेरिक प्रणालियाँ: अनुशंसित प्रारंभिक बिंदु लगभग 4 मिलीग्राम/मी²
• अगला कदम: मिलीग्राम/मी² → मिलीग्राम/ग्राम पिगमेंट (बीईटी के माध्यम से) → बैच में %भार में बदलें
• फिर सत्यापित करें: गणना की गई खुराक की पुष्टि सीढ़ी अध्ययन श्यानता न्यूनतम के विरुद्ध करें

Astra Chemical अपनी ASTRA DISP® श्रृंखला के लिए अनुरोध पर बीईटी डेटा प्रदान करती है और ग्राहकों को अपने स्वयं के पिगमेंट लॉट पर इन गणनाओं को चलाने में सहायता करती है।

मुख्य बातें

डिस्पर्सेंट खुराक की गणना पिगमेंट सतह क्षेत्रफल और स्टेबिलाइज़ेशन-विशिष्ट मिलीग्राम/मी² बेंचमार्क से शुरू होती है, फिर सही इष्टतम की पुष्टि के लिए प्रयोगशाला श्यानता सत्यापन की आवश्यकता होती है।

विषय-सूची

• डिस्पर्सेंट खुराक की गणना चरण-दर-चरण कैसे करें
• सामान्य पिगमेंट और लोडिंग के लिए कार्य-उदाहरण
• सीढ़ी अध्ययन से खुराक का सत्यापन
• सामान्य खुराक त्रुटियाँ और स्केल-अप नोट
• डिस्पर्सेंट चयन और खुराक के लिए तकनीकी सहायता प्राप्त करना
• स्रोत
• अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

डिस्पर्सेंट खुराक की गणना चरण-दर-चरण कैसे करें

मूल सूत्र एक सतह-क्षेत्र लक्ष्य को भार-आधारित खुराक में बदलता है जिसे आप वास्तव में पिपेट कर सकते हैं या बेंच स्केल पर तौल सकते हैं।

आवश्यक डिस्पर्सेंट (मिलीग्राम प्रति ग्राम पिगमेंट) = लक्ष्य मिलीग्राम/मी² × पिगमेंट सतह क्षेत्रफल (मी²/ग्राम) ÷ 1,000

1,000 से विभाजन इसलिए मौजूद है क्योंकि मिलीग्राम/मी² को मी²/ग्राम से गुणा करने पर इकाई स्केल पर उपचारित सतह के प्रति किलोग्राम मिलीग्राम प्राप्त होता है; सुधार इसे एक बार जब आप इकाइयों को ध्यान से ट्रैक करते हैं तो एक कार्यशील मिलीग्राम-प्रति-ग्राम आंकड़े पर वापस लाता है। आउटपुट पर भरोसा करने से पहले हमेशा एक आयामी जांच करें: मिलीग्राम/मी² × मी²/ग्राम मी² पद को रद्द करता है, जिससे मिलीग्राम/ग्राम बचता है — ठीक वही जो आप चाहते हैं।

एक बार जब आपके पास प्रति ग्राम पिगमेंट मिलीग्राम डिस्पर्सेंट हो, तो बैच भार प्रतिशत पर स्केलिंग एक दूसरे सूत्र का अनुसरण करती है:

बैच में %भार = (प्रति ग्राम पिगमेंट मिलीग्राम डिस्पर्सेंट × बैच में पिगमेंट के ग्राम) ÷ बैच का कुल द्रव्यमान (ग्राम) × 100

तीन इकाई नुकसान फॉर्मुलेटरों को बाकी सब से अधिक बार गिराते हैं:

1. सक्रिय अंश सुधार। यदि आपका डिस्पर्सेंट उत्पाद 100% के बजाय 40% सक्रिय ठोस पर आपूर्ति किया जाता है, तो अपने गणना किए गए "शुद्ध डिस्पर्सेंट" मिलीग्राम आंकड़े को सक्रिय अंश (0.40) से विभाजित करें ताकि वास्तविक उत्पाद द्रव्यमान प्राप्त हो।
2. बीईटी इकाइयाँ। पुष्टि करें कि पिगमेंट सतह क्षेत्रफल मी²/ग्राम में रिपोर्ट किया गया है, न कि सेंटीमी²/ग्राम या फीट²/पाउंड में; गलत पढ़ी गई इकाई पूरी गणना को परिमाण के क्रम से गड़बड़ा देती है।
3. मिलीग्राम बनाम ग्राम भ्रम। डिस्पर्सेंट मात्राओं को मध्यवर्ती चरणों में मिलीग्राम में रखें और केवल अंतिम बैच-स्केल चरण पर ग्राम में बदलें।

प्रो टिप: इन तीनों सूत्रों को हर सेल में इकाई लेबल के साथ एक लॉक्ड स्प्रेडशीट टेम्पलेट में बनाएं। जो फॉर्मूलेशन टीमें सक्रिय-अंश सुधार को छोड़ देती हैं, वे नियमित रूप से 40 से 60 प्रतिशत तक कम-खुराक देती हैं बिना यह महसूस किए, क्योंकि उन्होंने शुद्ध सक्रिय सामग्री के लिए गणना की और वाणिज्यिक-ग्रेड उत्पाद का ऑर्डर दे दिया।

सामान्य पिगमेंट और लोडिंग के लिए कार्य-उदाहरण

वास्तविक संख्याएँ सूत्र को ठोस बनाती हैं। नीचे दिए गए तीन मामले सतह-क्षेत्र सीमा को कवर करते हैं जिसका फॉर्मुलेटर सबसे अधिक सामना करते हैं: एक मध्यम-सतह अकार्बनिक, एक उच्च-सतह कार्बनिक, और एक चरम-सतह कार्बन ब्लैक।

1. टाइटेनियम डाइऑक्साइड (स्टेरिक प्रणाली)। 10 मी²/ग्राम का बीईटी सतह क्षेत्रफल, स्टेरिक बेंचमार्क 4 मिलीग्राम/मी² को लक्षित करते हुए। यह 4 × 10 ÷ 1,000 × 1,000 = प्रति ग्राम पिगमेंट 40 मिलीग्राम डिस्पर्सेंट देता है। 50% सक्रिय ठोस वाले डिस्पर्सेंट उत्पाद के लिए सुधार करने पर प्रति ग्राम पिगमेंट 80 मिलीग्राम उत्पाद मिलता है। 1 किलोग्राम TiO₂ के लिए, वह 80 ग्राम उत्पाद है; 3 किलोग्राम पिगमेंट वाले 10 किलोग्राम बैच में, डिस्पर्सेंट 2.4% भार का योगदान देता है।
2. कार्बनिक लाल पिगमेंट (स्टेरिक प्रणाली)। 40 मी²/ग्राम पर उच्च बीईटी लोड को तेजी से बढ़ाता है: 4 × 40 ÷ 1,000 × 1,000 = 160 मिलीग्राम/ग्राम पिगमेंट। 50% सक्रिय पर, वह प्रति ग्राम पिगमेंट 320 मिलीग्राम उत्पाद है, या प्रति किलोग्राम पिगमेंट 320 ग्राम उत्पाद। 1 किलोग्राम पिगमेंट लोडिंग वाले 10 किलोग्राम बैच में, डिस्पर्सेंट 3.2% भार पर बैठता है।
3. कार्बन ब्लैक (इलेक्ट्रोस्टैटिक जलीय प्रणाली)। 80 मी²/ग्राम का चरम सतह क्षेत्रफल, लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक स्टेबिलाइज़ेशन कम 0.5 मिलीग्राम/मी² बेंचमार्क का उपयोग करता है: 0.5 × 80 ÷ 1,000 × 1,000 = 40 मिलीग्राम/ग्राम पिगमेंट। 30% सक्रिय पर, वह प्रति ग्राम पिगमेंट 133 मिलीग्राम उत्पाद है। 0.5 किलोग्राम कार्बन ब्लैक वाले 10 किलोग्राम बैच के लिए, डिस्पर्सेंट लगभग 0.67% भार पर पहुंचता है।

ध्यान देने योग्य पैटर्न: कार्बन ब्लैक सबसे अधिक सतह क्षेत्रफल रखता है लेकिन सबसे कम गणना की गई खुराक, क्योंकि पानी में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्पर्शन को सॉल्वेंट-आधारित या उच्च-ठोस प्रणालियों में स्टेरिक स्टेबिलाइज़ेशन की तुलना में प्रति इकाई क्षेत्र बहुत कम पॉलिमर कवरेज की आवश्यकता होती है। गलत स्टेबिलाइज़ेशन तंत्र के लिए गलत बेंचमार्क चुनना फॉर्मुलेटरों द्वारा की जाने वाली सबसे आम गणना त्रुटि है।

सीढ़ी अध्ययन से खुराक का सत्यापन

सतह-क्षेत्र गणना आपको एक बचाव-योग्य प्रारंभिक बिंदु देती है, अंतिम उत्तर नहीं। इष्टतम डिस्पर्सेंट सांद्रता पर प्रोफेसर स्टीवन एबॉट का कार्य इसे स्पष्ट रूप से कहता है: मापा गया बीईटी और प्रभावी गीला संपर्क क्षेत्र अक्सर सिद्धांत से भिन्न होते हैं, इसलिए श्यानता को पुष्टि करनी होती है कि गणित क्या भविष्यवाणी करता है।

1. गणना की गई खुराक को पांच- या सात-चरणीय सीढ़ी के मध्य-बिंदु के रूप में उपयोग करें, चरणों को उसके ऊपर और नीचे लगभग 25% अंतराल पर रखें।
2. प्रत्येक चरण को समान शियर स्थितियों के तहत डिस्पर्स करें: समान मिल या शेकर, समान बीड आकार, समान ठोस लोडिंग, समान डिस्पर्शन समय।
3. प्रत्येक नमूने पर श्यानता को ब्रुकफील्ड या कोन-प्लेट विस्कोमीटर का उपयोग करके स्थिर शियर दर पर मापें।
4. श्यानता को डिस्पर्सेंट खुराक के विरुद्ध प्लॉट करें। वक्र आमतौर पर एक स्पष्ट न्यूनतम दिखाता है; वह न्यूनतम आपकी अनुभवजन्य इष्टतम डिस्पर्सेंट सांद्रता (ओडीसी) है।
5. 24 से 48 घंटे के स्थिर भंडारण के बाद दूसरी श्यानता जांच चलाएं। यदि कम-खुराक चरणों पर श्यानता फिर से बढ़ती है, तो पुनः-एग्लोमरेशन हो रहा है, और विधि बी सत्यापन — विलंबित श्यानता निगरानी के साथ विस्तारित डिस्पर्शन — एकल-पास रीडिंग की तुलना में अधिक विश्वसनीय मांग आंकड़ा देता है।

एक शेकर-आधारित स्क्रीनिंग परीक्षण छोट-मीडिया मिल की तुलना में तुलना समय को काफी कम कर सकता है जब आप फ्रंट-रनर पर पूर्ण सीढ़ी अध्ययन शुरू करने से पहले कई डिस्पर्सेंट उम्मीदवारों की स्क्रीनिंग कर रहे हों।

श्यानता से परे, ड्रॉडाउन और रबआउट परीक्षण, रंग शक्ति विकास, चमक और हेज़ रीडिंग, और एक परिभाषित भंडारण विंडो पर सेटलिंग परीक्षण के साथ डिस्पर्शन गुणवत्ता की पुष्टि करें।

प्रो टिप: सीढ़ी अध्ययन की श्यानताओं की तुलना विभिन्न उपकरणों या बीड आकारों पर मिल किए गए बैचों के बीच कभी न करें। अकेले मिल ज्यामिति में बदलाव स्पष्ट श्यानता न्यूनतम को पूरे सीढ़ी चरण द्वारा स्थानांतरित कर सकता है, जिससे आप एक झूठे इष्टतम का पीछा करते हैं।

सामान्य खुराक त्रुटियाँ और स्केल-अप नोट

ओवरडोज़िंग फोमिंग, उच्च जल संवेदनशीलता और नरम, कमजोर फिल्मों के रूप में दिखती है, न कि केवल एक महंगी एडिटिव पर बर्बाद खर्च के रूप में। अंडरडोज़िंग खराब पिगमेंट वेटिंग, फ्लोक्यूलेशन और रंग शक्ति के रूप में दिखती है जो आप कितनी देर मिल करते हैं, इसकी परवाह किए बिना कभी पूरी तरह विकसित नहीं होती।

• उच्च नमक सामग्री या चरम पीएच वाली फॉर्मूलेशन में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्पर्सेंट जोड़ने से पहले पीएच संवेदनशीलता और आयनिक शक्ति की जांच करें।
• डिस्पर्सेंट ध्रुवता को सॉल्वेंट प्रणाली से मिलाएं; जल-जनित प्रणालियों के लिए बना डिस्पर्सेंट गैर-जलीय या उच्च-ठोस रेज़िन में शायद ही प्रदर्शन करता है।
• पिगमेंट परिचय से पहले डिस्पर्सेंट को तरल चरण में जोड़ें; उस क्रम को उलटना खराब वेट-आउट का एक सामान्य कारण है।
• लैब बैच से उत्पादन तक %भार स्केल करते समय, स्थानांतरण लाइनों और मिश्रण पोतों में प्रक्रिया हानियों का हिसाब रखें, और पुष्टि करने के लिए कई मिल-समय अंतरालों पर क्यूसी नमूने लें कि लैब ओडीसी उत्पादन शियर दरों पर कायम है।

प्रो टिप: यदि श्यानता स्केल पर अप्रत्याशित रूप से व्यवहार करती है, तो पहले पिगमेंट सतह क्षेत्रफल की जांच करें (एक नया पिगमेंट लॉट उस बैच से अलग बीईटी ले जा सकता है जिसके विरुद्ध आपने गणना की), फिर डिस्पर्सेंट गतिविधि, फिर वास्तविक मिल निवास समय।

डिस्पर्सेंट चयन और खुराक के लिए तकनीकी सहायता प्राप्त करना

इन गणनाओं को अकेले चलाना फॉर्मूलेशन टीम को केवल आधे रास्ते तक ले जाता है। Astra Chemical पूर्ण कार्यप्रवाह का समर्थन करती है: अनुरोध पर बीईटी डेटा, आपकी विशिष्ट पिगमेंट और रेज़िन प्रणाली के लिए खुराक गणना मार्गदर्शन, और जब आपका लैब डेटा वापस आ जाए तो सीढ़ी-अध्ययन श्यानता वक्रों की व्याख्या करने में व्यावहारिक सहायता।

ASTRA DISP® श्रृंखला इलेक्ट्रोस्टैटिक और स्टेरिक दोनों डिस्पर्शन कैमिस्ट्री को कवर करती है, जिसमें तकनीकी डेटाशीट शामिल हैं जिनमें पिगमेंट वर्ग के अनुसार अनुशंसित प्रारंभिक मिलीग्राम/मी² रेंज शामिल हैं। Astra Chemical की तकनीकी टीम कस्टम सीढ़ी-अध्ययन डिजाइन, स्केल-अप रन के लिए ऑन-साइट परीक्षण सहायता, और समस्या-निवारण पर फॉर्मूलेशन रसायनज्ञों के साथ सीधे काम करती है जब एक श्यानता वक्र वैसा व्यवहार नहीं करती जैसा गणनाएं भविष्यवाणी करती हैं। डिस्पर्सेंट चयन के साथ-साथ व्यापक एडिटिव स्टैक का मूल्यांकन करने वाली टीमों के लिए, कोटिंग एडिटिव्स गाइड में बताया गया है कि रियोलॉजी मॉडिफायर और डीफोमर डिस्पर्शन कैमिस्ट्री के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।

अनुशंसित मार्ग पिगमेंट की परवाह किए बिना सुसंगत रहता है: सतह क्षेत्रफल से सैद्धांतिक मध्य-बिंदु की गणना करें, अपनी स्वयं की प्रक्रिया स्थितियों के तहत अपनी प्रयोगशाला में सीढ़ी अध्ययन चलाएं, और अपनी विशिष्ट फॉर्मूलेशन के विरुद्ध परिणामों की व्याख्या करने के लिए Astra Chemical की तकनीकी सहायता का उपयोग करें। डेटाशीट डेटा प्राप्त करने और सही प्रारंभिक बिंदु के साथ सीढ़ी अध्ययन शुरू करने के लिए ASTRA DISP® उत्पाद पृष्ठ के माध्यम से तकनीकी परामर्श या पिगमेंट-विशिष्ट नमूने का अनुरोध करें।

Astra आर एंड डी टीम की ओर से एक नोट

सतह-क्षेत्र गणना बेंच पर अपना स्थान कमाती है क्योंकि यह अनुमान-लगाने को बचाव-योग्य मध्य-बिंदु से बदल देती है। जो टीमें पिगमेंट बीईटी पर आधारित हुए बिना सीधे आपूर्तिकर्ता के सुझाए गए प्रतिशत रेंज पर कूद जाती हैं, वे उन टीमों की तुलना में व्यापक और अधिक महंगी सीढ़ी अध्ययन चलाती हैं जो पहले गणना करती हैं। यदि आपका पिगमेंट यहां दिखाई गई रेंज से बाहर आता है तो फॉर्मूलेशन-विशिष्ट केस डेटा के लिए संपर्क करें।

स्रोत

• Determining the right dispersant level for your formulation
• Optimal Dispersant Concentration | Practical Coatings Science | Prof Steven Abbott
• Optimizing Dispersant Levels for Waterborne Pigment Color Concentrates | PCI Magazine
• Determining the optimal dispersant loading for pigments and fillers

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

डिस्पर्सेंट खुराक के लिए किन इकाइयों का उपयोग किया जाता है?

डिस्पर्सेंट खुराक अक्सर गणना उद्देश्यों के लिए पिगमेंट सतह क्षेत्रफल के प्रति मी² मिलीग्राम के रूप में व्यक्त की जाती है, फिर बैच फॉर्मूलेशन के लिए % भार (%wt) या प्रति सौ रेज़िन भागों (पीएचआर) में परिवर्तित की जाती है।

पिगमेंट बीईटी से डिस्पर्सेंट खुराक की गणना कैसे करूं?

लक्ष्य मिलीग्राम/मी² बेंचमार्क को पिगमेंट के बीईटी सतह क्षेत्रफल से मी²/ग्राम में गुणा करें, प्रति ग्राम पिगमेंट मिलीग्राम डिस्पर्सेंट प्राप्त करने के लिए 1,000 से विभाजित करें, फिर %भार में परिवर्तित करने से पहले उत्पाद के सक्रिय अंश के लिए सुधार करें।

इलेक्ट्रोस्टैटिक और स्टेरिक डिस्पर्सेंट बेंचमार्क के बीच क्या अंतर है?

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रणालियों को आमतौर पर लगभग 0.5 मिलीग्राम/मी² की आवश्यकता होती है क्योंकि चार्ज प्रतिकर्षण के लिए कम पॉलिमर कवरेज की आवश्यकता होती है, जबकि स्टेरिक प्रणालियों को प्रत्येक कण के चारों ओर पूर्ण सुरक्षात्मक परत बनाने के लिए लगभग 4 मिलीग्राम/मी² की आवश्यकता होती है।

मुझे कैसे पता चलेगा कि मैंने डिस्पर्सेंट की ओवरडोज़ की है?

ओवरडोज़िंग आमतौर पर सच्चे इष्टतम से परे डिस्पर्शन गुणवत्ता में किसी सुधार के बजाय फोमिंग, बढ़ी हुई जल संवेदनशीलता और नरम फिल्म गुणों के रूप में दिखती है।

मुझे पिगमेंट-विशिष्ट खुराक मार्गदर्शन कहां मिल सकता है?

Astra Chemical पिगमेंट-विशिष्ट फॉर्मूलेशन के लिए सीधे तकनीकी परामर्श के माध्यम से अपनी ASTRA DISP® डिस्पर्सेंट श्रृंखला के लिए बीईटी-आधारित खुराक मार्गदर्शन और नमूना अनुरोध प्रदान करती है।

अनुशंसित

• कोटिंग्स के लिए डिस्पर्सेंट: चयन और खुराक गाइड (2026) | ASTRA CHEMICAL
• ASTRA DISP® — डिस्पर्सेंट | ASTRA CHEMICAL
• कोटिंग्स के लिए लेवलिंग एजेंट: सिलिकॉन बनाम सिलिकॉन-मुक्त गाइड | ASTRA CHEMICAL
• कोटिंग्स के लिए वेटिंग एजेंट: सिलिकॉन, फ्लोरो और एसिटिलेनिक गाइड | ASTRA CHEMICAL