Ultrazvučna kavitacija je učinkovito sredstvo za raspršivanje i mikrogrinding (mokro mljevenje) pigmenata tinte. Ultrazvučni raspršivači uspješno se koriste u istraživanjima, kao iu industrijskoj proizvodnji tintnih tinti na bazi UV-a, vode ili otapala.

Nano-raspršene tintne tinte

Ultrazvuk je vrlo učinkovit u smanjenju veličine čestica u rasponu od 500μm do približno 10nm.
Kada ultrazvuka se koristi za raspršivanje nanočestica u tintnoj tinti, raspon boja tinte, trajnost i kvaliteta ispisa mogu se značajno poboljšati. Stoga, sonda tipa ultrasonicators su naširoko koristi u proizvodnji nanočestica-sadrže tinte, posebne tinte (npr Vodljive tinte, 3D ispis tinte, tetovaža tinte) i boje.
 

Grafikoni u nastavku prikazuju primjer za ne-sonicated vs ultrazvučno raspršene crne pigmente u tintnoj tinti. Ultrazvučni tretman je proveden s ultrazvučnom sondom UIP1000hdT. Rezultat ultrazvučnog tretmana je vidljivo manja veličina čestica i vrlo uska raspodjela veličine čestica.

Ultrazvučna disperzija rezultira znatno manjim i ujednačenijim pigmentima tinte. (Zeleni grafikon: Prije ultrazvukom – crveni grafikon: nakon ultrazvukom)

Kako ultrazvučna disperzija poboljšava kvalitetu tinte tinte?

Ultrasonicators visokog intenziteta su vrlo učinkoviti za disperziju, smanjenje veličine i ravnomjernu raspodjelu nanočestica.
To znači da ispering nanočestice s ultrazvukom u tintnoj tinti može poboljšati njegove performanse i trajnost. Nanočestice su vrlo male čestice veličine u rasponu od 1 do 100 nanometara, a imaju jedinstvena svojstva koja mogu poboljšati tintnu tintu na nekoliko načina.

• Prvo, nanočestice mogu poboljšati raspon boja tintne tinte, što se odnosi na raspon boja koje se mogu proizvesti. Kada su nanočestice ravnomjerno raspršene sondom tipa ultrasonicator, tinta pokazuje posljedično živopisnije i zasićenije boje. To je zato što nanočestice mogu raspršiti i reflektirati svjetlost na načine na koje tradicionalne boje i pigmenti ne mogu, što dovodi do poboljšane reprodukcije boja.
• Drugo, homogeno raspršene nanočestice mogu povećati otpornost tintne tinte na blijeđenje, vodu i razmazivanje. To je zato što se nanočestice mogu jače povezati s papirom ili drugim supstratom, stvarajući trajniju i dugotrajniju sliku. Osim toga, nanočestice mogu spriječiti krvarenje tinte u papir, što može uzrokovati mrlje i smanjiti oštrinu ispisane slike.
• Na kraju, ultrazvučno raspršene nanočestice također mogu poboljšati kvalitetu ispisa i razlučivost tinte. Ultrazvučni raspršivači su iznimno učinkoviti kada je u pitanju mljevenje i miješanje nanočestica u tekućinama. Korištenjem manjih čestica tinta može stvoriti finije i preciznije linije, što rezultira oštrijim i jasnijim slikama. To je osobito važno u aplikacijama kao što su visokokvalitetni ispis fotografija i tiskanje likovnih umjetnosti.

Kontrola parametara procesa i rezultata disperzije

Veličina čestica i raspodjela veličine čestica pigmenata tinte utječu na mnoge karakteristike proizvoda, kao što su snaga nijansi ili kvaliteta ispisa. Kada je riječ o tintnim ispisima, mala količina većih čestica može dovesti do nestabilnosti disperzije, sedimentacije ili neispravnosti inkjet mlaznica. Zbog toga je važno da kvaliteta tintne tinte ima dobru kontrolu nad procesom smanjenja veličine koji se koristi u proizvodnji.

Umetnuta obrada nano-disperzija za tintne tinte

Hielscher ultrazvučni reaktori se obično koriste u liniji. Tintna tinta se pumpa u reaktorsku posudu. Tamo je izložen ultrazvučnoj kavitaciji kontroliranim intenzitetom. Vrijeme izlaganja rezultat je volumena reaktora i brzine dovoda materijala. Inline ultrazvukom eliminira prolazak jer sve čestice prolaze reaktorsku komoru slijedeći definirani put. Kako su sve čestice izložene identičnim parametrima ultrazvukom za isto vrijeme tijekom svakog ciklusa, ultrazvuka obično sužava i pomiče krivulju distribucije umjesto da je proširuje. Ultrazvučna disperzija proizvodi relativno simetrične raspodjele veličine čestica. Općenito, desno praćenje – negativno iskrivljenje krivulje uzrokovano pomakom na grube materijale ("rep" s desne strane) – Ne može se promatrati na tretiranih ultrazvukom uzoraka.

Disperzija pod kontroliranim temperaturama: procesno hlađenje

Za osjetljive na temperaturu vozila, Hielscher nudi mantilu stanica toka reaktora za sve laboratorijske i industrijske uređaje. Hlađenjem unutarnje stijenke reaktora, postupak toplinske može rasipati na učinkovit način.

Slike u nastavku prikazuju ugljični crni pigment raspršen ultrazvučnom sondom UIP1000hdT u UV tinti.

Ultrazvučna disperzija osigurava učinkovito smanjenje veličine čestica i ravnomjernu raspodjelu ugljičnih crnih pigmenata u UV tinti.

Raspršivanje i deaglomeracija tintnih tinti u bilo kojoj mjeri

Hielscher čini ultrazvučnu opremu za raspršivanje za obradu tinte u bilo kojem volumenu. Ultrazvučni laboratorijski homogenizatori koriste se za volumene od 1,5 ml do približno 2L i idealni su za R + D fazu formulacija tinte, kao i za ispitivanja kvalitete. Nadalje, ispitivanje izvedivosti u laboratoriju omogućuje točan odabir potrebne veličine opreme za komercijalnu proizvodnju.
Industrijski ultrazvučni raspršivači koriste se u proizvodnji za serije od 0,5 do približno 2000L ili brzine protoka od 0,1L do 20m³ na sat. Za razliku od ostalih tehnologija raspršivanja i glodanja, ultrazvuka se može lako povećati jer se svi važni parametri procesa mogu linearno skalirati.

Tablica u nastavku prikazuje opće preporuke ultrasonicatora ovisno o volumenu serije ili brzini protoka koju treba obraditi.

 
Kako djeluju ultrazvučni raspršivači? – Radno načelo akustične karitacije
Ultrazvučna kavitacija je proces koji koristi visokofrekventne zvučne valove za stvaranje malih mjehurića plina u tekućini. Kada su mjehurići izloženi visokom tlaku, mogu se srušiti ili implodirati, oslobađajući nalet energije. Ta se energija može koristiti za raspršivanje čestica u tekućini, razgrađujući ih na manje veličine.
U ultrazvučnoj kavitaciji, zvučni valovi generiraju ultrazvučni pretvarač, koji se obično montira na sondu ili rog. Sonda pretvara električnu energiju u mehaničku energiju u obliku zvučnih valova, koji se zatim prenose u tekućinu kroz sondu ili rog. Kada zvučni valovi dođu do tekućine, stvaraju valove visokog tlaka koji mogu uzrokovati implodiranje mjehurića plina.
Postoji nekoliko potencijalnih primjena za ultrazvučnu kavitaciju u disperzijskim procesima, uključujući proizvodnju emulzija, disperziju pigmenata i punila i deaglomeraciju čestica. Ultrazvučna kavitacija može biti učinkovit način raspršivanja čestica jer može generirati visoke sile smicanja i unos energije, kao i druge važne parametre procesa kao što su temperatura i tlak mogu se precizno kontrolirati, što omogućuje prilagodbu procesa specifičnim potrebama aplikacije. Ova precizna kontrola procesa jedna je od istaknutih prednosti ultrazvukom jer visokokvalitetni proizvodi mogu biti pouzdani i ponovljivo proizvedeni i izbjegava se svaka neželjena razgradnja čestica ili tekućine.

Robustan i jednostavan za čišćenje

Ultrazvučni reaktor sastoji se od reaktorske posude i ultrazvučnog sonotrode. To je jedini dio, koji je podložan trošenju i može se lako zamijeniti u roku od nekoliko minuta. Prirubnice koje odvajaju oscilacije omogućuju montiranje sonotrode u otvorene ili zatvorene spremnike pod tlakom ili stanice protoka u bilo kojoj orijentaciji. Nisu potrebni ležajevi. Reaktori stanica protoka općenito su izrađeni od nehrđajućeg čelika i imaju jednostavne geometrije i lako se mogu rastaviti i izbrisati. Nema malih otvora ili skrivenih kutova.

Ultrazvučno čišćenje u Place

Ultrazvučni intenzitet koji se koristi za raspršivanje aplikacija mnogo je veći nego za tipično ultrazvučno čišćenje. Stoga ultrazvučna snaga može se koristiti za pomoć u čišćenju tijekom ispiranja i ispiranja, jer ultrazvučna kavitacija uklanja čestice i tekuće ostatke iz sonotrode i iz stijenki stanica protoka.