बाहरी उपयोग के लिए पानी के प्रति प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए PVA चिपकने वाले पदार्थ में संशोधन करें

2025-11-07 16:20:53

मानक PVA चिपकने वाले पदार्थों की जल-आकर्षी प्रकृति और सीमाओं की समझ

पॉलीविनाइल एसीटेट (PVA) इमल्शन की अंतर्निहित जल-आकर्षी प्रकृति

नियमित पीवीए गोंद पानी के प्रति काफी संवेदनशील होते हैं क्योंकि इनकी बहुलक श्रृंखला में ऐसे हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं जो नमी के साथ हाइड्रोजन बंध बनाना पसंद करते हैं। बहुलक रसायन विज्ञान पर अध्ययन दिखाते हैं कि मानक पीवीए वास्तव में उच्च आर्द्रता की स्थिति में अपने वजन का लगभग 10 से 15% तक अवशोषित कर सकता है। अच्छी खबर यह है कि यह पानी को आकर्षित करने वाला गुण उन्हें लकड़ी की सतहों और कागज उत्पादों जैसी चीजों पर अच्छी तरह चिपकने में मदद करता है। लेकिन एक नकारात्मक पक्ष भी है। जब बाहर या उन क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जहाँ लगातार नमी आती-जाती रहती है, तो समय के साथ गोंद अच्छा प्रदर्शन नहीं करता। इसीलिए कई निर्माता उन अनुप्रयोगों के लिए पीवीए सूत्रों में संशोधन करते हैं जहाँ जल प्रतिरोध अधिक महत्वपूर्ण होता है।

खुले में उजागर होने पर मानक पीवीए चिपकने वाले पदार्थों के सामान्य विफलता के तरीके

बारिश या आर्द्रता के संपर्क में आने से असंशोधित पीवीए में तीन प्राथमिक अपक्षय क्रियाविधियाँ उत्पन्न होती हैं:

प्लास्टिकीकरण : पानी चिपकने वाली फिल्म में प्रवेश करता है, जिससे इसकी संरचना मुलायम हो जाती है
फूलने के कारण तनाव : बंधित इंटरफेस पर आंतरिक तनाव पैदा करने वाला 3–5% का आयतन स्फीति
पॉलिमर श्रृंखला जल अपघटन : नमी विनाइल एसीटेट मोनोमर्स के बीच सहसंयोजक बंधन तोड़ती है

ये प्रभाव भार के तहत चिपकने वाले पदार्थ के धीमे विस्थापन (क्रीप), इंटरफेसियल विलगन और लगातार नमी वाली स्थितियों में अंततः बंधन विफलता को बढ़ावा देते हैं।

प्रदर्शन में कमी के बारे में डेटा: नमी अवशोषण दर और बंधन शक्ति में कमी

तुलनात्मक परीक्षण से पता चलता है कि मानक PVA चिपकने वाले पदार्थ प्रारंभिक बंधन शक्ति का 50–70% 85% आपेक्षिक आर्द्रता पर 30 दिनों के बाद खो देते हैं। प्रदर्शन में गिरावट के साथ नमी अवशोषण सीधे संबंधित होता है:

स्थिति	नमी अवशोषण (%)	बंधन शक्ति संधारण (%)
50% RH (नियंत्रित)	3–5	85
85% RH (आर्द्र)	12–18	32
जल निमग्नता (24 घंटे)	25+	<10
यह तीव्र गिरावट इस बात की व्याख्या करती है कि बिना संशोधित PVA क्यों बाहरी लकड़ी के बंधन, समुद्री उपयोग और आर्द्र जलवायु वाले स्थानों पर सुरक्षात्मक कोटिंग या रासायनिक संशोधन के बिना विफल हो जाता है।

PVA चिपचिपे पदार्थों की जल प्रतिरोधकता में सुधार के लिए रासायनिक संशोधन रणनीतियाँ

PVA चिपचिपे पदार्थ सूत्रों में जलविरोधी क्रियात्मक समूहों का परिचय

निर्माता पॉलीविनाइल एसीटेट बहुलक श्रृंखला में एल्किल या सुगंधित समूह जैसे जल-प्रतिकूल तत्वों को जोड़कर जल-संवेदनशीलता की समस्याओं का समाधान करते हैं। ऐसा करने पर, एक स्थूल अवरोध (स्टेरिक बैरियर) बनता है जो सामग्री के साथ आबद्ध होने की कोशिश कर रहे जल अणुओं के मार्ग में बाधा डालता है। यूरोपीय पॉलिमर जर्नल में 2012 में प्रकाशित शोध के अनुसार, इस दृष्टिकोण से नमी के अवशोषण में लगभग 40% तक की कमी आ सकती है। इन परिवर्तनों के वास्तविक मूल्य का कारण यह है कि इन सभी संशोधनों के बावजूद, सामग्री लकड़ी की सतहों और कागज उत्पादों जैसी चीजों पर अच्छी तरह चिपकती रहती है, जहाँ व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए अच्छी चिपकने की क्षमता सबसे महत्वपूर्ण होती है।

जल-संवेदनशीलता कम करने के लिए एस्टरीकरण और एसीटलीकरण अभिक्रियाएँ

एस्टरीकरण की प्रक्रिया PVA में उपस्थित परेशान करने वाले हाइड्रॉक्सिल समूहों को आमतौर पर कार्बोक्जिलिक अम्लों या उनके एनहाइड्राइड समकक्षों के साथ एस्टर लिंकेज से प्रतिस्थापित करके काम करती है। इस रासायनिक संशोधन से नमी संवेदनशीलता में काफी कमी आती है, जो स्थितियों के आधार पर लगभग 65 से 80 प्रतिशत तक हो सकती है। फिर ऐसीटलीकरण की प्रक्रिया होती है, जो तब होती है जब सामग्री फॉर्मेल्डिहाइड जैसे एल्डिहाइड्स के साथ प्रतिक्रिया करती है। इससे चक्रीय ईथर संरचनाएँ बनती हैं जो सीधे तौर पर पानी के प्रवेश को रोक देती हैं। यह वास्तव में काफी उल्लेखनीय है क्योंकि यह मूल बंधन शक्ति के लगभग 85 से 90 प्रतिशत तक को बरकरार रखता है। हालाँकि दोनों तरीकों से सामग्री काफी कठोर हो जाती है, इसलिए निर्माताओं को प्रसंस्करण के दौरान सामग्री को कार्ययोग्य बनाए रखने और प्रदर्शन को नुकसान पहुँचाए बिना स्टॉइकियोमेट्री को ठीक से समायोजित करना चाहिए।

सुधरी हुई अंतरापृष्ठीय स्थिरता के लिए सिलेन कपलिंग एजेंट्स को शामिल करना

आर्द्रता युक्त परिस्थितियों में सिलेन-संशोधित PVA सहसंयोजक बंधन बनाकर हाइड्रॉक्सिल-समृद्ध सतहों के साथ टिकाऊपन में महत्वपूर्ण सुधार करते हैं। उदाहरण के लिए, γ-ग्लाइसिडॉक्सीप्रोपाइलट्राइमेथॉक्सीसिलेन (GPTMS) आण्विक सेतु के रूप में कार्य करता है, जो कांच, धातुओं और उपचारित लकड़ी के प्रति चिपकाव में सुधार करता है। 85% आपेक्षिक आर्द्रता के तहत सिलेन युक्त संकर प्रणालियाँ 8 MPa से अधिक अंतरापृष्ठीय अपरूपण शक्ति प्राप्त करती हैं।

रासायनिक संशोधन के बाद लचीलेपन और जल प्रतिरोध के बीच समझौता

संपत्ति	असंशोधित PVA	रासायनिक रूप से संशोधित PVA
जल अवशोषण (%)	25–35	8–12
छीलन शक्ति (N/mm)	1.2–1.8	0.9–1.3
कांच संक्रमण (°C)	30–35	45–55
जबकि क्रॉसलिंकिंग नमी प्रतिरोध में सुधार करती है, यह कठोरता में 15–20% की वृद्धि करती है और प्रभाव प्रदर्शन को कम कर देती है। इष्टतम सूत्रीकरण कॉपॉलिमरीकरण के माध्यम से इलास्टोमेरिक मोनोमर्स शामिल करते हैं ताकि जल प्रतिरोध के नुकसान के बिना 70–80% खोई हुई लचीलापन वापस प्राप्त की जा सके।

उच्च-प्रदर्शन PVA चिपकने वाले पदार्थों के लिए क्रॉसलिंकिंग और कॉपॉलिमरीकरण तकनीक

एल्डिहाइड-आधारित और धातु आयन क्रॉसलिंकर: आर्द्र वातावरण में संसक्त शक्ति में वृद्धि करना

रासायनिक क्रॉसलिंकिंग PVA को एक 3D जाल में परिवर्तित करता है जो नमी के प्रति प्रतिरोधी होता है। फॉर्मेल्डिहाइड-आधारित प्रणालियाँ अपरिष्कृत PVA की तुलना में गीली अवस्था में अपरूपण शक्ति में 35–45% की वृद्धि करती हैं (जर्नल ऑफ एडहेशन साइंस, 2023), जबकि एल्युमीनियम-आयन क्रॉसलिंकर आर्द्र वातावरण में जलअपघटन प्रतिरोध में सुधार करते हैं। प्रीमैच्योर जेलेशन को रोकने के लिए सटीक pH नियंत्रण (4.5–5.5) के साथ प्रभावी उपचार आवश्यक है।

आइसोसायनेट और बोरेट क्रॉसलिंकर: टिकाऊपन और विषाक्तता के बीच संतुलन स्थापित करना

जब आइसोसाइनेट्स का उपयोग PVA मैट्रिक्स में किया जाता है, तो वे नमी से उत्पन्न यूरेथेन बंधन बनाते हैं जो जल प्रतिरोधकता को काफी हद तक बढ़ा देते हैं—वास्तव में लगभग 50%। लेकिन एक समस्या है—ये सामग्री वायु में VOCs मुक्त करती हैं, इसलिए आवेदन के दौरान उचित वेंटिलेशन आवश्यक हो जाता है। जो लोग कुछ सुरक्षित विकल्प ढूंढ रहे हैं, उनके लिए बोरेट क्रॉसलिंकर पर विचार करने योग्य हो सकते हैं। ये PVA में हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ काफी स्थिर संबंध बनाते हैं और विषाक्तता की समस्याओं से मुक्त होते हैं। 2023 के हालिया अनुसंधान में कुछ दिलचस्प परिणाम भी दिखाए गए। बोरेट से संशोधित चिपचिपे पदार्थ एक पूरे महीने तक डूबे रहने के बाद भी अपनी बंधन शक्ति का लगभग 82% बरकरार रख पाए। पारंपरिक आइसोसाइनेट प्रणालियों की तुलना में यह बिल्कुल भी बुरा नहीं है, जिन्होंने समान परिस्थितियों में लगभग 94% ताकत बनाए रखी।

अधिकतम क्रॉसलिंक घनत्व के लिए इष्टतम खुराक और उपचार की स्थिति

पैरामीटर	एल्डिहाइड प्रणाली	धातु आयन प्रणाली	आइसोसाइनेट प्रणाली
क्रॉसलिंकर की मात्रा	3–5%	2–4%	5–8%
उपचार तापमान	60–80°C	25–40°C	20–35°C
पूर्ण उपचार समय	24–48 घंटे	12–24 घंटे	8–16 घंटे

8% से अधिक क्रॉसलिंकर सामग्री का होना भंगुरता को बढ़ाता है, जिससे छीलने की ताकत में 25–30% की कमी आती है (पॉलिमर इंजीनियरिंग रिपोर्ट्स, 2023)।

उत्कृष्ट नमी प्रतिरोध के लिए विनाइल एसीटेट-एथिलीन (VAE) सह-बहुलक

VAE सह-बहुलक 500 आर्द्रता चक्रों (0–100% RH) के बाद 92% बंधन शक्ति संधारण दर्शाते हैं, जो मानक PVA की तुलना में तीन गुना बेहतर प्रदर्शन करते हैं। एथिलीन खंड जलरोधी क्षेत्र बनाते हैं जो जल प्लास्टिकीकरण का प्रतिरोध करते हैं, जबकि 300% से अधिक तन्यता सीमा बनाए रखते हैं—यह बाहरी अनुप्रयोगों में तापीय प्रसार के प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है।

फिल्म निर्माण और जल प्रतिक्षेपण में सुधार के लिए एक्रिलिक मोनोमर्स को शामिल करना

एक्रिलिक एस्टर्स (उदाहरणार्थ, ब्यूटिल एक्रिलेट, मिथाइल मेथाक्रिलेट) को 15–20% तक जोड़ने से तीन तंत्रों के माध्यम से जल अवशोषण में 40% की कमी आती है:

जलरोधी पार्श्व श्रृंखलाओं का निर्माण
उपस्तर की गीलापन में सुधार (संपर्क कोण 75° से घटकर 52° हो जाता है)
10°C से नीचे फिल्म संगलन में सुधार
ये प्रणालियाँ 15 मिनट से अधिक के खुले समय को बनाए रखते हुए 20 मिनट के लिए जल प्रतिरोध के लिए EN 204 D3 मानक को पूरा करती हैं।

तुलनात्मक प्रदर्शन: संशोधित PVA बनाम पॉलीयूरेथेन (PUR) चिपकने वाले पदार्थ

जल प्रतिरोध मापदंड: संशोधित PVA बनाम PUR चिपकने वाले पदार्थ

उन्नत रसायन विज्ञान वाले PVA सूत्रीकरण क्रॉसलिंकिंग तकनीक के लिए धन्यवाद, अच्छा जल प्रतिरोध दिखाते हैं। इन उत्पादों में आमतौर पर लगातार तीन दिनों तक डूबे रहने के बाद भी उनकी मूल ताकत का 85% से अधिक बनाए रखने की क्षमता होती है। हालांकि पॉलीयूरेथेन की बात करें, तो वे नमी से उत्पन्न जाल के विशेष नेटवर्क बनाते हैं जो बहुत अच्छी तरह से टिकते हैं। ASTM मानकों के अनुसार परीक्षणों में दिखाया गया है कि लगभग 500 घंटे तक नम परिस्थितियों में रहने के बाद भी PUR चिपकने वाले पदार्थ लगभग 85% से अधिक ताकत बनाए रखते हैं। निश्चित रूप से, समय के साथ पानी के नुकसान के खिलाफ लंबे समय तक सुरक्षा के मामले में पॉलीयूरेथेन बेहतर होते हैं। लेकिन दिलचस्प बात यह है कि वास्तविक निर्माण कार्य के लिए बाहर जल्दी चक्र परीक्षणों में नए संस्करणों वाले PVA भी अपना स्थान बनाए हुए हैं।

उच्च-प्रदर्शन PVA और PUR प्रणालियों के लागत-लाभ विश्लेषण

पॉलीयूरेथेन (PUR) चिपकने वाले आमतौर पर प्रति लीटर संशोधित PVA विकल्पों की तुलना में 2.5 से 3 गुना अधिक महंगे होते हैं, और इनके ठीक से जमने के लिए आमतौर पर विशेष डिस्पेंसिंग उपकरण और नियंत्रित वातावरण की आवश्यकता होती है। पिछले वर्ष के कुछ हालिया शोध के अनुसार, बाहरी फर्नीचर बनाते समय संशोधित PVA वास्तव में कुल लागत में लगभग 18 से 22 प्रतिशत तक की कमी करता है, क्योंकि वहाँ पूर्ण जलरोधकता की हमेशा आवश्यकता नहीं होती। फिर भी, नाव निर्माण और अन्य समुद्री अनुप्रयोगों के लिए PUR का उपयोग उचित रहता है क्योंकि ये चिपकने वाले PVA उत्पादों के मुकाबले 8 से 12 वर्ष तक चलते हैं, जबकि PVA उत्पाद केवल 4 से 7 वर्ष तक चलते हैं। कठोर लवणीय जल परिस्थितियों में जहाँ टिकाऊपन सबसे महत्वपूर्ण होता है, वहाँ अतिरिक्त प्रारंभिक खर्च अंततः फायदेमंद साबित होता है।

अपेक्षाकृत कम निरपेक्ष प्रतिरोध के बावजूद कई बाहरी अनुप्रयोगों में संशोधित PVA को पसंद क्यों किया जाता है

संशोधित PVA लगभग 63 प्रतिशत बाहरी लकड़ी सम्मिश्रण बंधन अनुप्रयोगों में अग्रणी है क्योंकि इससे कम VOCs उत्सर्जित होते हैं, सफाई करना बहुत आसान है, और यह घटते 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर 90 डिग्री तक के तापमान में भी अच्छी तरह काम करता है। नियमित PUR बॉन्ड तापीय गति के समय सब्सट्रेट्स को विभाजित कर देते हैं, लेकिन PVA के लचीले गुण डेकिंग बोर्ड और फेंस पैनल जैसी चीजों में बिना किसी समस्या के विस्तार और संकुचन को संभालते हैं। उद्योग अनुसंधान के अनुसार अधिकांश संतुलित क्षेत्रों में ठेकेदारों को पूर्ण जलरोधकता प्राप्त करने की तुलना में क्षति रोकने के बारे में अधिक चिंता होती है, जहाँ लगभग तीन में से चार पेशेवर अपने परियोजनाओं के लिए अधिकतम जल प्रतिरोध की तुलना में तापमान परिवर्तन के खिलाफ टिकाऊपन को उच्चतर स्थान देते हैं।

बाहरी और निर्माण सामग्री में जल प्रतिरोधी PVA चिपकने वाले पदार्थों के वास्तविक अनुप्रयोग

चक्रीय आर्द्रता के तहत थर्मल इन्सुलेशन बोर्ड में संशोधित PVA: प्रदर्शन

नमी प्रतिरोधी PVA चिपकने वाले पदार्थ उन थर्मल इंसुलेशन सिस्टम में काफी अच्छा काम करते हैं जहाँ आर्द्रता के स्तर में काफी अधिक उतार-चढ़ाव होता है। कुछ त्वरित बुढ़ापा परीक्षण, जो बाहरी वातावरण में लगभग पाँच वर्षों के बाद क्या होता है, इसका अनुकरण करते हैं, उन्होंने दिलचस्प परिणाम दिखाए हैं। संशोधित PVA से जुड़े एक्सपेंडेड पॉलीस्टाइरीन या EPS बोर्ड्स ने समय के साथ अपनी मूल बंधन शक्ति का लगभग 92 प्रतिशत बनाए रखा, जबकि नियमित PVA केवल लगभग 67% तक सीमित रहा, जैसा कि बिल्डिंग मटीरियल्स ड्यूरेबिलिटी रिपोर्ट 2023 में बताया गया है। इसे संभव बनाने वाले विशेष जल-विरोधी क्रॉस लिंक्स हैं जो संशोधित संस्करणों में पाए जाते हैं। ये नमी के कारण होने वाले प्लास्टिसाइजेशन संबंधी समस्याओं से लड़ने में मदद करते हैं, जिसका अर्थ है कि ये सामग्री उच्च आर्द्रता जैसी स्थितियों में लंबे समय तक 85% आपेक्षिक आर्द्रता के संपर्क में रहने के बाद भी अपनी संरचनात्मक बनावट बनाए रख सकते हैं।

बाहरी कागज उत्पादों और पैकेजिंग में उपयोग: नमी प्रतिरोधी PVA के साथ दृढ़ता में वृद्धि

पैकेजिंग उद्योग रासायनिक रूप से संशोधित PVA चिपचिपा पदार्थों का उपयोग मौसम-प्रतिरोधी गत्ते के बोर्ड और लेबल बनाने के लिए करता है। 2024 के एक जीवन चक्र विश्लेषण में पाया गया कि पारंपरिक स्टार्च-आधारित चिपचिपा पदार्थों की तुलना में इन सूत्रों से रीसाइकिल पैकेजिंग में परतों के अलग होने की विफलताओं में 41% की कमी आती है। प्रमुख नवाचार इस प्रकार हैं:

72 घंटे के पानी में डुबोए जाने का सामना करने वाला सिलेन-संशोधित PVA
18 फ्रीज-थॉ चक्रों को सहने वाले एक्रिलिक-सहपॉलिमर संवर्धित संस्करण
यूवी-स्थिर संस्करण जो छह महीने तक बाहरी उजागर होने के बाद भी 1.5 N/mm² से अधिक पील सामर्थ्य बनाए रखते हैं

निर्माण और औद्योगिक मामलों के अध्ययनों से दीर्घकालिक क्षेत्र प्रदर्शन डेटा

संशोधित PVA चिपचिपा पदार्थों का उपयोग करने वाले 84% से अधिक वाणिज्यिक निर्माण परियोजनाओं में बाह्य अनुप्रयोगों में सात वर्षों से अधिक समय तक संतोषजनक प्रदर्शन की रिपोर्ट की गई है। उल्लेखनीय कार्यान्वयन में शामिल हैं:

अनुप्रयोग	प्रदर्शन मीट्रिक	परिणाम
कंक्रीट फॉर्मवर्क	क्यूरिंग के बाद बॉन्ड धारण	12 महीने में 98%
बाहरी इन्सुलेशन	हवा उत्थान प्रतिरोध	120 मील प्रति घंटा प्रमाणित
छत झिल्लियाँ	थर्मल साइकिलिंग सहनशीलता	-30°C से 80°C तक स्थिर

12 यूरोपीय बुनियादी ढांचा परियोजनाओं (2018–2023) के क्षेत्र डेटा की पुष्टि करते हैं कि संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थ पॉलियूरेथेन प्रणालियों के समतुल्य मौसम प्रतिरोध प्रदान करते हैं, जबकि सामग्री लागत में 34% कमी होती है, जिससे वे स्थायी भवन प्रमाणन के लिए आदर्श बन जाते हैं।

सामान्य प्रश्न

1. रासायनिक रूप से संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थों के उपयोग के क्या लाभ हैं?

रासायनिक रूप से संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थ बाहरी और अधिक आर्द्रता वाले वातावरण में बेहतर पानी प्रतिरोध, टिकाऊपन और बंधन शक्ति संधारण प्रदान करते हैं। इनमें VOCs का उत्सर्जन भी कम होता है, जिससे ये पर्यावरण के अनुकूल होते हैं।

2. प्रदर्शन और लागत के मामले में PVA चिपकने वाले पदार्थ पॉलियूरेथेन (PUR) चिपकने वाले पदार्थों के मुकाबले कैसे हैं?

हालांकि PUR चिपकने वाले पदार्थ लंबे समय तक पानी प्रतिरोध प्रदान करते हैं, संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थ अधिक लागत प्रभावी हैं और उन कई बाहरी अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त हैं जहां पूर्ण जलरोधकता आवश्यक नहीं है।

3. संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थों में लचीलेपन और पानी प्रतिरोध के बीच कोई व्यापार-ऑफ हैं?

हां, जब रासायनिक संशोधन पानी के प्रति प्रतिरोधकता बढ़ाते हैं, तो वे लचीलेपन में कमी कर सकते हैं। निर्माता इसे सह-बहुलीकरण के माध्यम से इलास्टोमेरिक मोनोमर्स को शामिल करके संबोधित करते हैं।

4. संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थों के कुछ सामान्य अनुप्रयोग क्या हैं?

संशोधित PVA चिपकने वाले पदार्थों का उपयोग थर्मल इन्सुलेशन बोर्ड, आउटडोर कागज उत्पादों, पैकेजिंग और विभिन्न निर्माण अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से किया जाता है जहां आर्द्रता और तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिरोधकता की आवश्यकता होती है।

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विषय सूची

मानक PVA चिपकने वाले पदार्थों की जल-आकर्षी प्रकृति और सीमाओं की समझ
PVA चिपचिपे पदार्थों की जल प्रतिरोधकता में सुधार के लिए रासायनिक संशोधन रणनीतियाँ
उच्च-प्रदर्शन PVA चिपकने वाले पदार्थों के लिए क्रॉसलिंकिंग और कॉपॉलिमरीकरण तकनीक
तुलनात्मक प्रदर्शन: संशोधित PVA बनाम पॉलीयूरेथेन (PUR) चिपकने वाले पदार्थ
बाहरी और निर्माण सामग्री में जल प्रतिरोधी PVA चिपकने वाले पदार्थों के वास्तविक अनुप्रयोग
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