მელნის ნაწილაკების ზომის ულტრაბგერითი შემცირება (მაგ. ჭავლური ბეჭდვისთვის)

ულტრაბგერითი კავიტაცია მელნის პიგმენტების დისპერგირებისა და მიკროდაფქვის (სველი დაფქვის) ეფექტური საშუალებაა. ულტრაბგერითი დისპერგატორები წარმატებით გამოიყენება როგორც კვლევაში, ისე UV-, წყალზე ან გამხსნელზე დაფუძნებული ინკჯეტის მელნების სამრეწველო წარმოებაში.

ნანოდისპერსიული ინკჯეტის მელნები

ულტრაბგერა ძალიან ეფექტურია ნაწილაკების ზომის შემცირებისთვის 500µm-დან დაახლოებით 10nm-მდე დიაპაზონში.
როდესაც ულტრაბგერითი დამუშავება გამოიყენება ნანონაწილაკების ინკჯეტის მელანში დისპერგირებისთვის, მელნის ფერთა სპექტრი, გამძლეობა და ბეჭდვის ხარისხი შესაძლოა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს. ამიტომ, ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება ნანონაწილაკების შემცველი ინკჯეტის მელნების, სპეციალური მელნების (მაგ., გამტარი მელნების, 3D-ბეჭდვისთვის განკუთვნილი მელნების, ტატუირების მელნების) და საღებავების წარმოებაში.

ქვემოთ მოცემული გრაფიკები აჩვენებს ინკჯეტის მელანში ულტრაბგერით დაუმუშავებელი და ულტრაბგერით დისპერგირებული შავი პიგმენტების შედარების მაგალითს. ულტრაბგერითი დამუშავება განხორციელდა ულტრაბგერითი ზონდის UIP1000hdT-ის გამოყენებით. ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგია შესამჩნევად უფრო მცირე ზომის ნაწილაკები და ნაწილაკების ზომის ძალიან ვიწრო განაწილება.

ულტრაბგერითი დისპერსია იწვევს მელნის პიგმენტების მნიშვნელოვნად უფრო მცირე და ერთგვაროვან ზომებს. (მწვანე გრაფიკი: ულტრაბგერითი დამუშავებამდე – წითელი გრაფიკი: ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ)

როგორ აუმჯობესებს ულტრაბგერითი დისპერსია ინკჯეტის მელნის ხარისხს?

მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი მოწყობილობები ძალიან ეფექტურია ნანონაწილაკების დისპერგირებისთვის, მათი ზომის შემცირებისა და ერთგვაროვანი განაწილებისთვის.
ეს ნიშნავს, რომ ინკჯეტის მელანში ნანონაწილაკების ულტრაბგერით დისპერგირებას შეუძლია გააუმჯობესოს მელნის საექსპლუატაციო მახასიათებლები და გამძლეობა. ნანონაწილაკები ძალიან მცირე ნაწილაკებია, რომელთა ზომა 1-დან 100 ნანომეტრამდე დიაპაზონშია, და მათ აქვთ უნიკალური თვისებები, რომლებსაც ინკჯეტის მელნის გაუმჯობესება რამდენიმე გზით შეუძლიათ.

• პირველ რიგში, ნანონაწილაკებს შეუძლიათ გააფართოონ ინკჯეტის მელნის ფერთა სპექტრი, რაც მიღებადი ფერების დიაპაზონს გულისხმობს. როდესაც ნანონაწილაკები ერთგვაროვნად არის დისპერგირებული ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობით, მელანი უფრო ცოცხალ და გაჯერებულ ფერებს იძლევა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ნანონაწილაკებს შეუძლიათ სინათლის გაბნევა და არეკვლა ისეთი გზებით, რომლებიც ტრადიციული საღებავებისა და პიგმენტებისთვის შეუძლებელია, რაც ფერთა რეპროდუქციას აუმჯობესებს.
• მეორეც, ჰომოგენურად დისპერგირებულ ნანონაწილაკებს შეუძლიათ გაზარდონ ინკჯეტის მელნის მედეგობა გახუნების, წყლისა და გადღაბნის მიმართ. ეს იმიტომ ხდება, რომ ნანონაწილაკებს შეუძლიათ უფრო მტკიცედ დაუკავშირდნენ ქაღალდს ან სხვა სუბსტრატს და შექმნან უფრო გამძლე და ხანგრძლივად შენარჩუნებადი გამოსახულება. გარდა ამისა, ნანონაწილაკებს შეუძლიათ ხელი შეუშალონ მელნის ქაღალდში გავრცელებას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გადღაბნა და შეამციროს დაბეჭდილი გამოსახულების სიმკვეთრე.
• ბოლოს, ულტრაბგერით დისპერგირებულ ნანონაწილაკებს ასევე შეუძლიათ გააუმჯობესონ ინკჯეტის მელნის ბეჭდვის ხარისხი და გარჩევადობა. ულტრაბგერითი დისპერგატორები განსაკუთრებით ეფექტურია სითხეებში ნანონაწილაკების დაფქვისა და შერევისას. უფრო მცირე ნაწილაკების გამოყენებით მელანს შეუძლია შექმნას უფრო წვრილი და ზუსტი ხაზები, რაც უფრო მკვეთრ და მკაფიო გამოსახულებებს იძლევა. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ისეთი გამოყენებებისთვის, როგორიცაა მაღალი ხარისხის ფოტობეჭდვა და ხელოვნების ნაწარმოებების ბეჭდვა.

პროცესის პარამეტრებისა და დისპერსიის შედეგების კონტროლი

მელნის პიგმენტების ნაწილაკების ზომა და ნაწილაკების ზომის განაწილება გავლენას ახდენს პროდუქტის მრავალ მახასიათებელზე, როგორიცაა შეღებვის უნარი ან ბეჭდვის ხარისხი. ინკჯეტ ბეჭდვაში უფრო დიდი ნაწილაკების მცირე რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს დისპერსიის არასტაბილურობა, სედიმენტაცია ან ინკჯეტის საქშენის გაუმართაობა. ამ მიზეზით, ინკჯეტის მელნის ხარისხისთვის მნიშვნელოვანია წარმოებაში გამოყენებული ნაწილაკების ზომის შემცირების პროცესის სათანადო კონტროლი.

ინკჯეტის მელნებისთვის ნანოდისპერსიების ინლაინ დამუშავება

Hielscher-ის ულტრაბგერითი რეაქტორები ხშირად გამოიყენება ინლაინ რეჟიმში. ინკჯეტის მელანი ტუმბოს საშუალებით მიეწოდება რეაქტორის ჭურჭელს. იქ ის ექვემდებარება ულტრაბგერით კავიტაციას კონტროლირებადი ინტენსივობით. ზემოქმედების ხანგრძლივობა განისაზღვრება რეაქტორის მოცულობითა და მასალის მიწოდების სიჩქარით. ინლაინ ულტრაბგერითი დამუშავება გამორიცხავს დამუშავების ზონის გვერდის ავლას, რადგან ყველა ნაწილაკი რეაქტორის კამერას გადის განსაზღვრული გზით. რადგან ყველა ნაწილაკი თითოეული ციკლის განმავლობაში ერთნაირი პარამეტრებითა და ერთნაირი ხანგრძლივობით ექვემდებარება ულტრაბგერით დამუშავებას, ულტრაბგერითი დამუშავება, როგორც წესი, ავიწროებს და გადაადგილებს განაწილების მრუდს, ნაცვლად მისი გაფართოებისა. ულტრაბგერითი დისპერგირება ქმნის ნაწილაკების ზომის შედარებით სიმეტრიულ განაწილებას. ზოგადად, ულტრაბგერით დამუშავებულ ნიმუშებში არ შეინიშნება მარჯვენა კუდი – მრუდის უარყოფითი ასიმეტრია, რომელიც გამოწვეულია მსხვილი ნაწილაკებისკენ წანაცვლებით („კუდი“ მარჯვნივ).

დისპერსია კონტროლირებად ტემპერატურაზე: პროცესის გაგრილება

ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე თხევადი გარემოსთვის Hielscher-ი ყველა ლაბორატორიული და სამრეწველო მოწყობილობისთვის გთავაზობთ გამაგრილებელი პერანგით აღჭურვილ გამდინარე უჯრედის რეაქტორებს. რეაქტორის შიდა კედლების გაგრილებით შესაძლებელია პროცესში წარმოქმნილი სითბოს ეფექტურად მოცილება.

ქვემოთ მოცემული სურათები აჩვენებს UV მელანში ულტრაბგერითი ზონდის UIP1000hdT-ის გამოყენებით დისპერგირებულ ტექნიკური ნახშირბადის პიგმენტს.

ულტრაბგერითი დისპერგირება უზრუნველყოფს ტექნიკური ნახშირბადის პიგმენტების ნაწილაკების ზომის ეფექტურ შემცირებას და თანაბარ განაწილებას UV მელანში.

ინკჯეტის მელნების დისპერგირება და დეაგლომერაცია ნებისმიერ მასშტაბში

Hielscher-ი ამზადებს ულტრაბგერით დისპერსიის მოწყობილობებს მელნის დამუშავებისთვის ნებისმიერი მოცულობით. ულტრაბგერითი ლაბორატორიული ჰომოგენიზატორები გამოიყენება 1,5mL-დან დაახლოებით 2L-მდე მოცულობებისთვის და იდეალურია მელნის ფორმულირების R+D ეტაპისთვის, ასევე ხარისხის ტესტირებისთვის. გარდა ამისა, ლაბორატორიაში შესაძლებლობის ტესტები საშუალებას იძლევა ზუსტად შეირჩეს კომერციული წარმოებისთვის საჭირო მოწყობილობის ზომა.
სამრეწველო ულტრაბგერითი დისპერგატორები გამოიყენება წარმოებაში 0,5-დან დაახლოებით 2000L-მდე პარტიებისთვის ან 0,1L-დან 20m³-მდე მოცულობითი ხარჯისთვის საათში. სხვა დისპერსიისა და დაფქვის ტექნოლოგიებისგან განსხვავებით, ულტრაბგერითი დამუშავება მარტივად იზრდება მასშტაბში, რადგან ყველა მნიშვნელოვანი პროცესის პარამეტრი შეიძლება ლინეარულად გაიზარდოს მასშტაბში.

ქვემოთ მოცემული ცხრილი აჩვენებს ულტრაბგერითი მოწყობილობების ზოგად რეკომენდაციებს დამუშავებადი პარტიის მოცულობის ან მოცულობითი ხარჯის მიხედვით.

 
როგორ მუშაობენ ულტრაბგერითი დისპერგატორები? – აკუსტიკური კავიტაციის მუშაობის პრინციპი
ულტრაბგერითი კავიტაცია არის პროცესი, რომელიც იყენებს მაღალი სიხშირის ბგერით ტალღებს სითხეში აირის მცირე ბუშტების წარმოქმნისთვის. მაღალი წნევის ზემოქმედებისას ბუშტები შეიძლება ჩაიკეცოს, ანუ განიცადოს იმპლოზია, რასაც ენერგიის უეცარი გამოყოფა ახლავს. ეს ენერგია შეიძლება გამოყენებულ იქნეს სითხეში ნაწილაკების დისპერგირებისა და მათი უფრო მცირე ნაწილაკებად დაშლისთვის.
ულტრაბგერითი კავიტაციისას ბგერითი ტალღები წარმოიქმნება ულტრაბგერითი გარდამქმნელით, რომელიც, როგორც წესი, დამაგრებულია ზონდზე ან სონოტროდზე. გარდამქმნელი ელექტრულ ენერგიას გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიად ბგერითი ტალღების სახით, რომლებიც შემდეგ სითხეს გადაეცემა ზონდის ან სონოტროდის მეშვეობით. როდესაც ბგერითი ტალღები სითხეს აღწევს, ისინი ქმნიან მაღალი წნევის ტალღებს, რომლებმაც შეიძლება აირის ბუშტების იმპლოზია გამოიწვიოს.
დისპერგირების პროცესებში ულტრაბგერით კავიტაციას რამდენიმე პოტენციური გამოყენება აქვს, მათ შორის ემულსიების წარმოება, პიგმენტებისა და შემავსებლების დისპერგირება და ნაწილაკების დეაგლომერაცია. ულტრაბგერითი კავიტაცია შეიძლება იყოს ნაწილაკების დისპერგირების ეფექტური გზა, რადგან მას შეუძლია წარმოქმნას ძლიერი ძვრის ძალები და უზრუნველყოს ენერგიის მიწოდება; ამასთან, პროცესის სხვა მნიშვნელოვანი პარამეტრები, როგორიცაა ტემპერატურა და წნევა, ზუსტად კონტროლდება, რაც პროცესის კონკრეტული გამოყენების მოთხოვნებზე მორგების საშუალებას იძლევა. პროცესის ასეთი ზუსტი კონტროლი ულტრაბგერითი დამუშავების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა, რადგან შესაძლებელია მაღალი ხარისხის პროდუქტების საიმედოდ და განმეორებადი შედეგებით წარმოება და ნაწილაკების ან სითხის არასასურველი დეგრადაციის თავიდან აცილება.

მდგრადი და მარტივად გასაწმენდი

ულტრაბგერითი რეაქტორი შედგება რეაქტორის ჭურჭლისა და ულტრაბგერითი სონოტროდისგან. სონოტროდი ერთადერთი ნაწილია, რომელიც ცვეთას განიცდის, და მისი შეცვლა რამდენიმე წუთში მარტივად არის შესაძლებელი. რხევების იზოლაციის ფლანგები საშუალებას იძლევა სონოტროდი ნებისმიერი ორიენტაციით დამაგრდეს ღია ან დახურულ, წნევის ქვეშ მუშაობისთვის განკუთვნილ ჭურჭელში ან გამდინარე უჯრედებში. საკისრები საჭირო არ არის. გამდინარე უჯრედის რეაქტორები, როგორც წესი, დამზადებულია უჟანგავი ფოლადისგან, აქვთ მარტივი გეომეტრია და მათი დაშლა და შიგნიდან გაწმენდა მარტივია. მათ არ აქვთ მცირე ხვრელები ან მიუწვდომელი კუთხეები.

ულტრაბგერითი გაწმენდა დაშლის გარეშე

ულტრაბგერითი ინტენსივობა, რომელიც გამოიყენება დისპერსიული დამუშავებისთვის, ბევრად მაღალია ვიდრე ტიპური ულტრაბგერითი გაწმენდისთვის. ამიტომ, ულტრაბგერითი სიმძლავრე შეიძლება გამოიყენებოდეს გაწმენდის დასახმარებლად გადარეცხვისა და ჩამორეცხვის დროს, რადგან ულტრაბგერითი კავიტაცია აცილებს ნაწილაკებს და სითხის ნაშთებს სონოტროდიდან და ნაკადის უჯრედის კედლებიდან.