अल्ट्रासोनिक आकार में कमी स्याही (जैसे इंकजेट के लिए)

अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्याही पिगमेंट के फैलाव और माइक्रोग्राइंडिंग (गीले मिलिंग) के लिए एक प्रभावी साधन है। अल्ट्रासोनिक फैलाव सफलतापूर्वक अनुसंधान में और साथ ही यूवी-, पानी- या विलायक-आधारित इंकजेट स्याही के औद्योगिक निर्माण में उपयोग किया जाता है।

नैनो-छितरी हुई इंकजेट स्याही

अल्ट्रासाउंड 500μm से लेकर लगभग 10nm तक की सीमा में कणों के आकार में कमी में बहुत प्रभावी है।
जब अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग इंकजेट स्याही में नैनोकणों को फैलाने के लिए किया जाता है, तो स्याही रंग सरगम, स्थायित्व और प्रिंट गुणवत्ता में काफी सुधार किया जा सकता है। इसलिए, जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर का व्यापक रूप से नैनोपार्टिकल युक्त इंकजेट स्याही, विशेषता स्याही (जैसे, प्रवाहकीय स्याही, 3 डी-प्रिंट करने योग्य स्याही, टैटू स्याही) और पेंट के निर्माण में उपयोग किया जाता है।
 

नीचे दिए गए रेखांकन इंकजेट स्याही में गैर-सोनिकेटेड बनाम अल्ट्रासोनिक रूप से फैले काले रंगद्रव्य के लिए एक उदाहरण दिखाते हैं। अल्ट्रासोनिक उपचार अल्ट्रासोनिक जांच UIP1000hdT के साथ किया गया था। अल्ट्रासोनिक उपचार का परिणाम एक स्पष्ट रूप से छोटा कण आकार और एक बहुत ही संकीर्ण कण आकार वितरण है।

अल्ट्रासोनिक फैलाव के परिणामस्वरूप काफी छोटे और अधिक समान स्याही वर्णक होते हैं। (हरा ग्राफ: सोनिकेशन से पहले – लाल ग्राफ: sonication के बाद)

अल्ट्रासोनिक फैलाव इंकजेट इंक गुणवत्ता में सुधार कैसे करता है?

उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिकेटर नैनोकणों के फैलाव, आकार में कमी और समान वितरण के लिए अत्यधिक कुशल हैं।
इसका मतलब यह है कि इंकजेट स्याही में अल्ट्रासोनिक्स के साथ नैनोकणों को फैलाने से इसके प्रदर्शन और स्थायित्व में सुधार हो सकता है। नैनोपार्टिकल्स 1 से 100 नैनोमीटर की सीमा में आकार वाले बहुत छोटे कण होते हैं, और उनके पास अद्वितीय गुण होते हैं जो कई तरीकों से इंकजेट स्याही को बढ़ा सकते हैं।

• सबसे पहले, नैनोकण इंकजेट स्याही के रंग सरगम में सुधार कर सकते हैं, जो उत्पादित किए जा सकने वाले रंगों की श्रेणी को संदर्भित करता है। जब नैनोकणों को एक जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर के साथ समान रूप से फैलाया जाता है, तो स्याही परिणामस्वरूप अधिक उज्ज्वल और संतृप्त रंग प्रदर्शित करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि नैनोकण प्रकाश को उन तरीकों से बिखेर और प्रतिबिंबित कर सकते हैं जो पारंपरिक रंजक और वर्णक नहीं कर सकते हैं, जिससे रंग प्रजनन में सुधार होता है।
• दूसरे, सजातीय रूप से छितरी हुई नैनोकण इंकजेट स्याही के प्रतिरोध को लुप्त होती, पानी और धुंधला करने के लिए बढ़ा सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि नैनोकण कागज या अन्य सब्सट्रेट के साथ अधिक मजबूती से बंध सकते हैं, जिससे अधिक टिकाऊ और लंबे समय तक चलने वाली छवि बन सकती है। इसके अतिरिक्त, नैनोकण स्याही को कागज में रक्तस्राव से रोक सकते हैं, जिससे धुंधला हो सकता है और मुद्रित छवि की तीक्ष्णता कम हो सकती है।
• अंत में, अल्ट्रासोनिक रूप से छितरी हुई नैनोकण इंकजेट स्याही की प्रिंट गुणवत्ता और रिज़ॉल्यूशन में भी सुधार कर सकते हैं। अल्ट्रासोनिक फैलाने वाले असाधारण रूप से कुशल होते हैं जब यह तरल पदार्थों में नैनोकणों को मिलिंग और सम्मिश्रण करने की बात आती है। छोटे कणों का उपयोग करके, स्याही महीन और अधिक सटीक रेखाएँ बना सकती है, जिसके परिणामस्वरूप तेज और स्पष्ट चित्र होते हैं। यह उच्च गुणवत्ता वाले फोटो प्रिंटिंग और फाइन आर्ट प्रिंटिंग जैसे अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

प्रक्रिया मापदंडों और फैलाव परिणामों पर नियंत्रण

कण आकार और स्याही पिगमेंट के कण आकार वितरण कई उत्पाद विशेषताओं को प्रभावित करते हैं, जैसे कि टिनिंग ताकत या मुद्रण गुणवत्ता। जब इंकजेट प्रिंटिंग की बात आती है, तो बड़े कणों की एक छोटी मात्रा फैलाव अस्थिरता, अवसादन या इंकजेट नोजल विफलता का कारण बन सकती है। इस कारण से इंकजेट स्याही की गुणवत्ता के लिए उत्पादन में उपयोग की जाने वाली आकार में कमी की प्रक्रिया पर अच्छा नियंत्रण होना महत्वपूर्ण है।

इंकजेट स्याही के लिए नैनो-फैलाव की इनलाइन प्रसंस्करण

Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों आमतौर पर लाइन में उपयोग किया जाता है। इंकजेट स्याही को रिएक्टर पोत में पंप किया जाता है। वहां यह एक नियंत्रित तीव्रता पर अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के संपर्क में है। एक्सपोज़र समय रिएक्टर वॉल्यूम और सामग्री फ़ीड दर का परिणाम है। इनलाइन सोनिकेशन बाई-पासिंग को समाप्त करता है क्योंकि सभी कण एक परिभाषित पथ का अनुसरण करते हुए रिएक्टर कक्ष से गुजरते हैं। चूंकि सभी कण प्रत्येक चक्र के दौरान एक ही समय के लिए समान सोनीशन मापदंडों के संपर्क में आते हैं, अल्ट्रासोनिकेशन आमतौर पर इसे चौड़ा करने के बजाय वितरण वक्र को संकीर्ण और स्थानांतरित करता है। अल्ट्रासोनिक फैलाव अपेक्षाकृत सममित कण आकार वितरण का उत्पादन करता है। आम तौर पर, सही पूंछ – मोटे पदार्थों में बदलाव के कारण वक्र का एक नकारात्मक तिरछा (दाईं ओर "पूंछ") – सोनिकेटेड नमूनों पर नहीं देखा जा सकता है।

नियंत्रित तापमान के तहत फैलाव: प्रक्रिया शीतलन

तापमान के प्रति संवेदनशील वाहनों के लिए, Hielscher सभी प्रयोगशाला और औद्योगिक उपकरणों के लिए जैकेट वाले फ्लो सेल रिएक्टर प्रदान करता है। आंतरिक रिएक्टर की दीवारों को ठंडा करके, प्रक्रिया गर्मी को प्रभावी ढंग से नष्ट किया जा सकता है।

नीचे दी गई छवियां यूवी स्याही में अल्ट्रासोनिक जांच UIP1000hdT के साथ बिखरे हुए कार्बन ब्लैक वर्णक दिखाती हैं।

अल्ट्रासोनिक फैलाव एक प्रभावी कण आकार में कमी और यूवी स्याही में कार्बन ब्लैक पिगमेंट के समान वितरण को सुनिश्चित करता है।

किसी भी पैमाने पर इंकजेट स्याही का फैलाव और deagglomeration

Hielscher किसी भी मात्रा में स्याही के प्रसंस्करण के लिए अल्ट्रासोनिक dispersing उपकरण बनाता है। अल्ट्रासोनिक लैब होमोजेनाइज़र का उपयोग 1.5 एमएल से लगभग 2 एल तक की मात्रा के लिए किया जाता है और स्याही योगों के आर + डी चरण के साथ-साथ गुणवत्ता परीक्षण के लिए आदर्श होते हैं। इसके अलावा, प्रयोगशाला में व्यवहार्यता परीक्षण वाणिज्यिक उत्पादन के लिए आवश्यक उपकरण आकार का सटीक चयन करने की अनुमति देता है।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक फैलाव का उपयोग 0.5 से लगभग 2000L या प्रवाह दर 0.1L से 20m³ प्रति घंटे के बैचों के उत्पादन में किया जाता है। अन्य फैलाव और मिलिंग प्रौद्योगिकियों से अलग, अल्ट्रासोनिकेशन को आसानी से बढ़ाया जा सकता है क्योंकि सभी महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों को रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।

नीचे दी गई तालिका बैच वॉल्यूम या प्रवाह दर के आधार पर सामान्य अल्ट्रासोनिकेटर सिफारिशों को संसाधित करने के लिए दिखाती है।

 
अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर कैसे काम करता है? – ध्वनिक गुहिकायन का कार्य सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जो तरल में छोटे गैस बुलबुले उत्पन्न करने के लिए उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है। जब बुलबुले उच्च दबाव के अधीन होते हैं, तो वे ऊर्जा का एक विस्फोट जारी करते हुए, ढह सकते हैं, या फट सकते हैं। इस ऊर्जा का उपयोग तरल में कणों को फैलाने के लिए किया जा सकता है, उन्हें छोटे आकार में तोड़ दिया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन में, ध्वनि तरंगें एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न होती हैं, जो आमतौर पर एक जांच या सींग पर लगाई जाती है। ट्रांसड्यूसर विद्युत ऊर्जा को ध्वनि तरंगों के रूप में यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसे बाद में जांच या सींग के माध्यम से तरल में प्रेषित किया जाता है। जब ध्वनि तरंगें तरल तक पहुंचती हैं, तो वे उच्च दबाव वाली तरंगें पैदा करती हैं जो गैस के बुलबुले को फट सकती हैं।
फैलाव प्रक्रियाओं में अल्ट्रासोनिक कैविटेशन के लिए कई संभावित अनुप्रयोग हैं, जिनमें इमल्शन का उत्पादन, पिगमेंट और फिलर्स का फैलाव और कणों का विघटन शामिल है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कणों को फैलाने का एक प्रभावी तरीका हो सकता है क्योंकि यह उच्च कतरनी बलों और ऊर्जा इनपुट के साथ-साथ तापमान और दबाव जैसे अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रिया पैरामीटर को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे प्रक्रिया को विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाना संभव हो जाता है। यह सटीक प्रक्रिया नियंत्रण सोनिकेशन के प्रमुख लाभों में से एक है क्योंकि उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों को विश्वसनीय और प्रजनन योग्य रूप से उत्पादित किया जा सकता है और कणों या तरल के किसी भी अवांछित क्षरण से बचा जाता है।

मजबूत और साफ करने में आसान

एक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में रिएक्टर पोत और अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड होते हैं। यह एकमात्र हिस्सा है, जो पहनने के अधीन है और इसे आसानी से मिनटों में बदला जा सकता है। दोलन-डिकपलिंग फ्लैंगेस किसी भी अभिविन्यास में खुले या बंद दबाव योग्य कंटेनरों या प्रवाह कोशिकाओं में सोनोट्रोड को माउंट करने की अनुमति देते हैं। कोई बीयरिंग की जरूरत नहीं है। फ्लो सेल रिएक्टर आम तौर पर स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं और इसमें सरल ज्यामिति होती है और इसे आसानी से अलग और मिटाया जा सकता है। कोई छोटे छिद्र या छिपे हुए कोने नहीं हैं।

जगह में अल्ट्रासोनिक क्लीनर

अनुप्रयोगों को फैलाने के लिए उपयोग की जाने वाली अल्ट्रासोनिक तीव्रता विशिष्ट अल्ट्रासोनिक सफाई की तुलना में बहुत अधिक है। इसलिए अल्ट्रासोनिक शक्ति का उपयोग फ्लशिंग और रिंसिंग के दौरान सफाई में सहायता के लिए किया जा सकता है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक कैविटेशन सोनोट्रोड और प्रवाह सेल की दीवारों से कणों और तरल अवशेषों को हटा देता है।