स्याही के कणों का अल्ट्रासोनिक आकार न्यूनीकरण (जैसे इंकजेट के लिए)
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्याही के वर्णकों के परिक्षेपण और सूक्ष्म पिसाई (गीली पिसाई) का एक प्रभावी साधन है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का उपयोग अनुसंधान के साथ-साथ UV-, जल- या विलायक-आधारित इंकजेट स्याहियों के औद्योगिक निर्माण में सफलतापूर्वक किया जाता है।
नैनो-परिक्षेपित इंकजेट स्याहियाँ
500µm से लेकर लगभग 10nm तक कणों का आकार घटाने में अल्ट्रासाउंड अत्यंत प्रभावी है।
जब इंकजेट स्याही में नैनोकणों को परिक्षेपित करने के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग किया जाता है, तो स्याही की रंग सीमा, टिकाऊपन और मुद्रण गुणवत्ता में पर्याप्त सुधार किया जा सकता है। इसलिए, नैनोकण युक्त इंकजेट स्याहियों, विशेष स्याहियों (जैसे विद्युत-चालक स्याहियाँ, 3D मुद्रण योग्य स्याहियाँ, टैटू स्याहियाँ) और पेंट के निर्माण में प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
नैनोपरिक्षेपणों के लिए पर्ज किए जा सकने वाले कैबिनेट में 2x 1000 वाट के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक।
नीचे दिए गए ग्राफ़ इंकजेट स्याही में बिना सोनिकेशन वाले और अल्ट्रासोनिक रूप से परिक्षेपित काले वर्णकों की तुलना का एक उदाहरण दिखाते हैं। अल्ट्रासोनिक उपचार अल्ट्रासोनिक प्रोब UIP1000hdT से किया गया था। अल्ट्रासोनिक उपचार के परिणामस्वरूप कणों का आकार स्पष्ट रूप से छोटा होता है और कण आकार वितरण बहुत संकीर्ण होता है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से स्याही के वर्णक काफी छोटे और अधिक एकसमान हो जाते हैं। (हरा ग्राफ़: सोनिकेशन से पहले – लाल ग्राफ़: सोनिकेशन के बाद)
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण इंकजेट स्याही की गुणवत्ता में कैसे सुधार करता है?
उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिकेटर नैनोकणों के परिक्षेपण, आकार न्यूनीकरण और एकसमान वितरण के लिए अत्यधिक दक्ष होते हैं।
इसका अर्थ है कि इंकजेट स्याही में अल्ट्रासोनिक्स से नैनोकणों को परिक्षेपित करने से उसके प्रदर्शन और टिकाऊपन में सुधार हो सकता है। नैनोकण बहुत छोटे कण होते हैं, जिनका आकार 1 से 100 नैनोमीटर के बीच होता है, और उनमें ऐसे विशिष्ट गुण होते हैं जो इंकजेट स्याही को कई तरह से बेहतर बना सकते हैं।
- पहला, नैनोकण इंकजेट स्याही की रंग सीमा में सुधार कर सकते हैं, जिसका अर्थ उन रंगों की सीमा से है जिन्हें उत्पन्न किया जा सकता है। जब नैनोकणों को प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर से समान रूप से परिक्षेपित किया जाता है, तो परिणामस्वरूप स्याही अधिक जीवंत और संतृप्त रंग प्रदर्शित करती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि नैनोकण प्रकाश को ऐसे तरीकों से प्रकीर्णित और परावर्तित कर सकते हैं जो पारंपरिक रंजक और वर्णक नहीं कर सकते, जिससे रंगों का बेहतर पुनरुत्पादन होता है।
- दूसरा, समांगी रूप से परिक्षेपित नैनोकण इंकजेट स्याही की रंग फीका पड़ने, पानी और धब्बे पड़ने के प्रति प्रतिरोधकता बढ़ा सकते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि नैनोकण कागज़ या अन्य आधार सतह से अधिक मज़बूती से बंध सकते हैं, जिससे अधिक टिकाऊ और लंबे समय तक बनी रहने वाली छवि बनती है। इसके अतिरिक्त, नैनोकण स्याही को कागज़ में फैलने से रोक सकते हैं, जिससे धब्बे पड़ सकते हैं और मुद्रित छवि का तीखापन कम हो सकता है।
- अंत में, अल्ट्रासोनिक रूप से परिक्षेपित नैनोकण इंकजेट स्याही की मुद्रण गुणवत्ता और रिज़ॉल्यूशन में भी सुधार कर सकते हैं। तरल पदार्थों में नैनोकणों की पिसाई और मिश्रण करने में अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक असाधारण रूप से दक्ष होते हैं। छोटे कणों के उपयोग से स्याही अधिक महीन और अधिक सटीक रेखाएँ बना सकती है, जिससे अधिक तीखी और स्पष्ट छवियाँ बनती हैं। यह उच्च गुणवत्ता वाली फ़ोटो प्रिंटिंग और ललित कला मुद्रण जैसे अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
प्रक्रिया मापदंडों और परिक्षेपण परिणामों पर नियंत्रण
स्याही के वर्णकों का कण आकार और कण आकार वितरण उत्पाद की कई विशेषताओं को प्रभावित करते हैं, जैसे रंग प्रदान करने की क्षमता या मुद्रण गुणवत्ता। इंकजेट मुद्रण में बड़े कणों की थोड़ी-सी मात्रा भी परिक्षेपण की अस्थिरता, अवसादन या इंकजेट नोज़ल की विफलता का कारण बन सकती है। इस कारण इंकजेट स्याही की गुणवत्ता के लिए उत्पादन में प्रयुक्त आकार न्यूनीकरण प्रक्रिया पर अच्छा नियंत्रण होना महत्वपूर्ण है।
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र UIP1000hdT नैनोपरिक्षेपणों के लिए
इंकजेट स्याहियों के लिए नैनोपरिक्षेपणों का इनलाइन प्रसंस्करण
Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों का उपयोग आमतौर पर इनलाइन किया जाता है। इंकजेट स्याही को पंप करके रिएक्टर पात्र में भेजा जाता है। वहाँ इसे नियंत्रित तीव्रता पर अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के संपर्क में लाया जाता है। संपर्क अवधि रिएक्टर के आयतन और सामग्री की आपूर्ति दर पर निर्भर करती है। इनलाइन सोनिकेशन बाइपास को समाप्त करता है, क्योंकि सभी कण एक निर्धारित मार्ग से रिएक्टर कक्ष से होकर गुजरते हैं। चूँकि प्रत्येक चक्र के दौरान सभी कण समान समय तक एक जैसे सोनिकेशन मापदंडों के संपर्क में आते हैं, इसलिए अल्ट्रासोनिकेशन सामान्यतः वितरण वक्र को चौड़ा करने के बजाय उसे संकरा करता है और खिसकाता है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण अपेक्षाकृत सममित कण आकार वितरण उत्पन्न करता है। सामान्यतः, दाईं ओर पूँछ बनना – मोटे पदार्थों की ओर खिसकाव के कारण वक्र में उत्पन्न ऋणात्मक विषमता (दाईं ओर “पूँछ”) – सोनिकेशन किए गए नमूनों में नहीं देखा जा सकता।
नियंत्रित तापमान पर परिक्षेपण: प्रक्रिया का शीतलन
तापमान के प्रति संवेदनशील वाहक माध्यमों के लिए, Hielscher सभी प्रयोगशाला और औद्योगिक उपकरणों के लिए जैकेटयुक्त प्रवाह सेल रिएक्टर प्रदान करता है। रिएक्टर की भीतरी दीवारों को ठंडा करके प्रक्रिया की ऊष्मा को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है।
नीचे दिए गए चित्र UV स्याही में अल्ट्रासोनिक प्रोब UIP1000hdT से परिक्षेपित कार्बन ब्लैक वर्णक दिखाते हैं।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण UV स्याही में कार्बन ब्लैक वर्णकों के कण आकार में प्रभावी कमी और एकसमान वितरण सुनिश्चित करता है।
किसी भी पैमाने पर इंकजेट स्याही का परिक्षेपण और कण पुंजों का विघटन
Hielscher किसी भी आयतन में स्याही के प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण उपकरण बनाता है। अल्ट्रासोनिक प्रयोगशाला होमोजेनाइज़र का उपयोग 1.5mL से लगभग 2L तक के आयतन के लिए किया जाता है और ये स्याही फॉर्मूलेशन के अनुसंधान एवं विकास चरण तथा गुणवत्ता परीक्षणों के लिए आदर्श हैं। इसके अतिरिक्त, प्रयोगशाला में व्यवहार्यता परीक्षण वाणिज्यिक उत्पादन के लिए आवश्यक उपकरण के आकार का सटीक चयन करने में सहायता करते हैं।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का उपयोग उत्पादन में 0.5 से लगभग 2000L तक के बैचों या प्रति घंटे 0.1L से 20m³ तक की प्रवाह दरों के लिए किया जाता है। अन्य परिक्षेपण और मिलिंग तकनीकों की तुलना में, अल्ट्रासोनिकेशन का पैमाना आसानी से बढ़ाया जा सकता है, क्योंकि सभी महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों को रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।
नीचे दी गई तालिका प्रसंस्करण किए जाने वाले बैच के आयतन या प्रवाह दर के आधार पर अल्ट्रासोनिकेटर के चयन के लिए सामान्य अनुशंसाएँ दिखाती है।
| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 से 150L | 3 से 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | समूहबद्ध UIP16000 |
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अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक कैसे काम करते हैं? – ध्वनिक कैविटेशन का कार्य सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें द्रव में गैस के छोटे बुलबुले उत्पन्न करने के लिए उच्च आवृत्ति की ध्वनि तरंगों का उपयोग किया जाता है। जब बुलबुले उच्च दाब के अधीन होते हैं, तो वे ढह सकते हैं या अंतःस्फोट कर सकते हैं, जिससे अचानक ऊर्जा मुक्त होती है। इस ऊर्जा का उपयोग द्रव में कणों को परिक्षेपित करने और उन्हें तोड़कर उनका आकार छोटा करने के लिए किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन में, ध्वनि तरंगें एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न की जाती हैं, जो आमतौर पर एक प्रोब या हॉर्न पर लगा होता है। ट्रांसड्यूसर विद्युत ऊर्जा को ध्वनि तरंगों के रूप में यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसे फिर प्रोब या हॉर्न के माध्यम से द्रव में संचारित किया जाता है। जब ध्वनि तरंगें द्रव तक पहुँचती हैं, तो वे उच्च दाब की तरंगें उत्पन्न करती हैं, जिनसे गैस के बुलबुलों का अंतःस्फोट हो सकता है।
परिक्षेपण प्रक्रियाओं में अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के कई संभावित अनुप्रयोग हैं, जिनमें इमल्शन का उत्पादन, वर्णकों और भराव पदार्थों का परिक्षेपण तथा कण पुंजों का विघटन शामिल हैं। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कणों को परिक्षेपित करने का एक प्रभावी तरीका हो सकता है, क्योंकि यह उच्च अपरूपण बल उत्पन्न कर सकता है और ऊर्जा प्रदान कर सकता है। साथ ही, तापमान और दाब जैसे अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे प्रक्रिया को अनुप्रयोग की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप ढालना संभव होता है। प्रक्रिया का यह सटीक नियंत्रण सोनिकेशन के प्रमुख लाभों में से एक है, क्योंकि उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों का उत्पादन विश्वसनीय रूप से और पुनरुत्पादकता के साथ किया जा सकता है तथा कणों या द्रव के किसी भी अवांछित क्षरण से बचा जाता है।
मज़बूत और साफ करने में आसान
एक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में रिएक्टर पात्र और अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड होते हैं। सोनोट्रोड ही एकमात्र ऐसा भाग है जो घिसता है, और इसे कुछ ही मिनटों में आसानी से बदला जा सकता है। दोलन को पृथक करने वाले फ्लैंज सोनोट्रोड को खुले या बंद, दाबित किए जा सकने वाले पात्रों या प्रवाह सेलों में किसी भी अभिविन्यास में लगाने की सुविधा देते हैं। किसी बेयरिंग की आवश्यकता नहीं होती। प्रवाह सेल रिएक्टर आमतौर पर स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं, उनकी ज्यामिति सरल होती है और उन्हें आसानी से खोलकर पोंछकर साफ किया जा सकता है। इनमें कोई छोटे छिद्र या छिपे हुए कोने नहीं होते।
स्थापित अवस्था में अल्ट्रासोनिक सफाई
परिक्षेपण अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली अल्ट्रासोनिक तीव्रता सामान्य अल्ट्रासोनिक सफाई की तुलना में बहुत अधिक होती है। इसलिए फ्लशिंग और खंगालने के दौरान सफाई में सहायता के लिए अल्ट्रासोनिक शक्ति का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक कैविटेशन सोनोट्रोड और प्रवाह सेल की दीवारों से कणों और द्रव के अवशेषों को हटा देता है।
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
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Hielscher Ultrasonics उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र प्रयोगशाला से लेकर औद्योगिक आकार तक बनाता है।