Mürəkkəb hissəciklərinin ölçüsünün ultrasəslə kiçildilməsi (məs., mürəkkəb püskürtməli çap üçün)

Ultrasəs kavitasiyası mürəkkəb piqmentlərinin dispersləşdirilməsi və mikroüyüdülməsi (yaş üyütmə) üçün effektiv vasitədir. Ultrasəs dispersləşdiriciləri həm tədqiqatlarda, həm də UV, su və ya həlledici əsaslı mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəblərinin sənaye istehsalında uğurla istifadə olunur.

Nanodispersləşdirilmiş mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbləri

Ultrasəs hissəciklərin ölçüsünü 500µm-dən təqribən 10nm-ə qədər kiçiltmək üçün çox effektivdir.
Mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbində nanohissəcikləri dispersləşdirmək üçün ultrasəs emalı istifadə edildikdə mürəkkəbin rəng qamması, davamlılığı və çap keyfiyyəti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər. Buna görə də zond tipli ultrasəs cihazları tərkibində nanohissəciklər olan mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəblərinin, xüsusi təyinatlı mürəkkəblərin (məs., elektrik keçirici mürəkkəblər, 3D çap üçün yararlı mürəkkəblər, tatu mürəkkəbləri) və boyaların istehsalında geniş istifadə olunur.
 

Aşağıdakı qrafiklər mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbində ultrasəslə emal edilməmiş və ultrasəslə dispersləşdirilmiş qara piqmentlərin müqayisəsinə nümunə göstərir. Ultrasəs emalı UIP1000hdT ultrasəs zondu ilə aparılmışdır. Ultrasəs emalının nəticəsi nəzərəçarpacaq dərəcədə daha kiçik hissəcik ölçüsü və hissəcik ölçülərinin çox dar paylanmasıdır.

Ultrasəslə dispersləşdirmə əhəmiyyətli dərəcədə daha kiçik və daha bərabər ölçülü mürəkkəb piqmentləri ilə nəticələnir. (yaşıl qrafik: ultrasəs emalından əvvəl – qırmızı qrafik: ultrasəs emalından sonra)

Ultrasəslə dispersləşdirmə mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbinin keyfiyyətini necə yaxşılaşdırır?

Yüksək intensivlikli ultrasəs cihazları nanohissəciklərin dispersləşdirilməsi, ölçülərinin kiçildilməsi və bərabər paylanması üçün yüksək səmərəliliyə malikdir.
Bu o deməkdir ki, mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbində nanohissəciklərin ultrasəslə dispersləşdirilməsi onun iş göstəricilərini və davamlılığını yaxşılaşdıra bilər. Nanohissəciklər ölçüləri 1 ilə 100 nanometr arasında olan çox kiçik hissəciklərdir və mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbini bir neçə cəhətdən yaxşılaşdıra bilən unikal xüsusiyyətlərə malikdir.

• Birincisi, nanohissəciklər mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbinin rəng qammasını, yəni əldə edilə bilən rənglərin diapazonunu yaxşılaşdıra bilər. Nanohissəciklər zond tipli ultrasəs cihazı ilə bərabər dispersləşdirildikdə mürəkkəb nəticədə daha parlaq və doymuş rənglər verir. Bunun səbəbi nanohissəciklərin işığı ənənəvi rəngləyicilərin və piqmentlərin edə bilmədiyi üsullarla səpə və əks etdirə bilməsidir ki, bu da rənglərin daha yaxşı reproduksiyasına gətirib çıxarır.
• İkincisi, homogen dispersləşdirilmiş nanohissəciklər mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbinin solmaya, suya və bulaşmaya qarşı davamlılığını artıra bilər. Bunun səbəbi nanohissəciklərin kağız və ya digər altlıqla daha möhkəm birləşərək daha davamlı və daha uzunömürlü təsvir yaratmasıdır. Bundan əlavə, nanohissəciklər mürəkkəbin kağıza hoparaq yayılmasının qarşısını ala bilər; bu yayılma bulaşmaya səbəb ola və çap edilmiş təsvirin kəskinliyini azalda bilər.
• Nəhayət, ultrasəslə dispersləşdirilmiş nanohissəciklər mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbinin çap keyfiyyətini və ayırdetmə qabiliyyətini də yaxşılaşdıra bilər. Ultrasəs dispersləşdiriciləri mayelərdə nanohissəciklərin üyüdülməsi və qarışdırılmasında müstəsna səmərəliliyə malikdir. Daha kiçik hissəciklərdən istifadə edildikdə mürəkkəb daha incə və daha dəqiq xətlər yarada bilər, nəticədə daha kəskin və daha aydın təsvirlər alınır. Bu, yüksək keyfiyyətli foto çapı və təsviri sənət əsərlərinin çapı kimi tətbiqlərdə xüsusilə vacibdir.

Proses parametrlərinə və dispersləşdirmə nəticələrinə nəzarət

Mürəkkəb piqmentlərinin hissəcik ölçüsü və hissəcik ölçülərinin paylanması rəngvermə gücü və ya çap keyfiyyəti kimi bir çox məhsul xüsusiyyətinə təsir edir. Mürəkkəb püskürtməli çapda az miqdarda iri hissəcik dispersiyanın qeyri-sabitliyinə, çökməyə və ya mürəkkəb püskürtmə ucluğunun sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Buna görə də mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbinin keyfiyyəti üçün istehsalda istifadə olunan ölçü kiçiltmə prosesinə yaxşı nəzarət etmək vacibdir.

Mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbləri üçün nanodispersiyaların axın xəttində emalı

Hielscher ultrasəs reaktorları adətən axın xəttində istifadə olunur. Mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəbi nasosla reaktor qabına vurulur. Orada o, nəzarət olunan intensivlikdə ultrasəs kavitasiyasına məruz qalır. Təsir müddəti reaktorun həcmindən və materialın verilmə sürətindən asılıdır. Axın xəttində ultrasəs emalı yan keçməni aradan qaldırır, çünki bütün hissəciklər müəyyən edilmiş yol üzrə reaktor kamerasından keçir. Hər dövr ərzində bütün hissəciklər eyni müddət ərzində eyni ultrasəs emalı parametrlərinə məruz qaldığından ultrasəs emalı adətən paylanma əyrisini genişləndirmək əvəzinə daraldır və yerini dəyişir. Ultrasəslə dispersləşdirmə hissəcik ölçülərinin nisbətən simmetrik paylanmasını yaradır. Ümumiyyətlə, sağa uzanan quyruq – iri hissəcikli materiallara doğru sürüşmə nəticəsində yaranan əyrinin mənfi asimmetriyası (sağdakı “quyruq”) – ultrasəslə emal edilmiş nümunələrdə müşahidə edilə bilməz.

Nəzarət olunan temperaturlarda dispersləşdirmə: prosesin soyudulması

Temperatura həssas daşıyıcı mühitlər üçün Hielscher bütün laboratoriya və sənaye cihazlarına uyğun soyutma köynəkli axın hüceyrəsi reaktorları təklif edir. Reaktorun daxili divarlarını soyutmaqla proses istiliyini effektiv şəkildə uzaqlaşdırmaq mümkündür.

Aşağıdakı şəkillər UV mürəkkəbində UIP1000hdT ultrasəs zondu ilə dispersləşdirilmiş karbon qarası piqmentini göstərir.

Ultrasəslə dispersləşdirmə UV mürəkkəbində karbon qarası piqmentlərinin hissəcik ölçülərinin effektiv kiçildilməsini və bərabər paylanmasını təmin edir.

İstənilən miqyasda mürəkkəb püskürtməli çap mürəkkəblərinin dispersləşdirilməsi və deaqqlomerasiyası

Hielscher istənilən həcmdə mürəkkəblərin emalı üçün ultrasəs dispersləşdirmə avadanlığı istehsal edir. Laboratoriya ultrasəs homogenizatorları 1,5mL-dən təqribən 2L-ə qədər həcmlər üçün istifadə olunur və həm mürəkkəb resepturalarının R+D mərhələsi, həm də keyfiyyət sınaqları üçün idealdır. Bundan əlavə, laboratoriyada aparılan mümkünlük sınaqları kommersiya istehsalı üçün tələb olunan avadanlığın ölçüsünü dəqiq seçməyə imkan verir.
Sənaye ultrasəs dispersləşdiriciləri istehsalda 0,5-dən təqribən 2000L-ə qədər partiyalar və ya saatda 0,1L-dən 20m³-ə qədər axın sərfləri üçün istifadə olunur. Digər dispersləşdirmə və üyütmə texnologiyalarından fərqli olaraq, ultrasəs emalının miqyasını asanlıqla artırmaq mümkündür, çünki bütün vacib proses parametrləri xətti şəkildə miqyaslandırıla bilər.

Aşağıdakı cədvəldə emal ediləcək partiyanın həcmindən və ya axın sərfindən asılı olaraq ultrasəs cihazlarına dair ümumi tövsiyələr göstərilir.

 
Ultrasəs dispersləşdiriciləri necə işləyir? – Akustik kavitasiyanın iş prinsipi
Ultrasəs kavitasiyası mayedə kiçik qaz qabarcıqları yaratmaq üçün yüksək tezlikli səs dalğalarından istifadə edən prosesdir. Qabarcıqlar yüksək təzyiqə məruz qaldıqda çökə və ya daxilə doğru partlaya, bununla da ani enerji buraxılışı yarada bilər. Bu enerji mayedəki hissəcikləri daha kiçik ölçülərə parçalayaraq dispersləşdirmək üçün istifadə oluna bilər.
Ultrasəs kavitasiyasında səs dalğaları adətən zond və ya ultrasəs buynuzu üzərində quraşdırılan ultrasəs çeviricisi tərəfindən yaradılır. Çevirici elektrik enerjisini səs dalğaları şəklində mexaniki enerjiyə çevirir; bu dalğalar daha sonra zond və ya ultrasəs buynuzu vasitəsilə mayeyə ötürülür. Səs dalğaları mayeyə çatdıqda qaz qabarcıqlarının daxilə doğru partlamasına səbəb ola bilən yüksək təzyiq dalğaları yaradır.
Dispersləşdirmə proseslərində ultrasəs kavitasiyasının bir neçə potensial tətbiqi var; bunlara emulsiyaların istehsalı, piqmentlərin və doldurucuların dispersləşdirilməsi və hissəciklərin deaqqlomerasiyası daxildir. Ultrasəs kavitasiyası hissəcikləri dispersləşdirmək üçün effektiv üsul ola bilər, çünki o, yüksək kəsilmə qüvvələri yarada və enerji daxil edə bilir; həmçinin temperatur və təzyiq kimi digər vacib proses parametrlərinə dəqiq nəzarət etmək mümkündür, bu da prosesi tətbiqin xüsusi ehtiyaclarına uyğunlaşdırmağa imkan verir. Prosesə bu dəqiq nəzarət ultrasəs emalının mühüm üstünlüklərindən biridir, çünki yüksək keyfiyyətli məhsullar etibarlı və təkrarlana bilən şəkildə istehsal oluna bilər və hissəciklərin və ya mayenin hər hansı arzuolunmaz deqradasiyasının qarşısı alınır.

Möhkəm və asan təmizlənən

Ultrasəs reaktoru reaktor qabından və ultrasəs sonotrodundan ibarətdir. Sonotrod aşınmaya məruz qalan yeganə hissədir və bir neçə dəqiqə ərzində asanlıqla dəyişdirilə bilər. Rəqslərin ötürülməsini ayıran flanşlar sonotrodu istənilən istiqamətdə açıq və ya qapalı, təzyiq altında işləyə bilən qablara və ya axın hüceyrələrinə quraşdırmağa imkan verir. Heç bir yastığa ehtiyac yoxdur. Axın hüceyrəsi reaktorları ümumiyyətlə paslanmayan poladdan hazırlanır, sadə həndəsi formaya malikdir və asanlıqla sökülüb silinərək təmizlənə bilər. Kiçik dəliklər və ya gizli künclər yoxdur.

Yerində ultrasəslə təmizləmə

Dispersləşdirmə tətbiqlərində istifadə olunan ultrasəs intensivliyi tipik ultrasəslə təmizləmədəki intensivlikdən xeyli yüksəkdir. Buna görə də yuyulma və yaxalama zamanı təmizləməyə kömək etmək üçün ultrasəs gücündən istifadə oluna bilər, çünki ultrasəs kavitasiyası sonotroddan və axın hüceyrəsinin divarlarından hissəcikləri və maye qalıqlarını uzaqlaşdırır.