잉크의 초음파 크기 감소(예: 잉크젯의 경우)

초음파 캐비테이션은 잉크 안료의 분산 및 미세 연삭(습식 밀링)을 위한 효과적인 수단입니다. 초음파 분산기는 UV, 물 또는 솔벤트 기반 잉크젯 잉크의 산업 제조뿐만 아니라 연구에도 성공적으로 사용됩니다.

나노 분산 잉크젯 잉크

초음파는 500μm에서 약 10nm 범위의 입자 크기 감소에 매우 효과적입니다.
초음파를 사용하여 잉크젯 잉크에 나노 입자를 분산시키는 경우, 잉크 색 영역, 내구성 및 인쇄 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 프로브 형 초음파기는 나노 입자 함유 잉크젯 잉크, 특수 잉크 (예 : 전도성 잉크, 3D 인쇄 가능한 잉크, 문신 잉크) 및 페인트의 제조에 널리 사용됩니다.
 

아래 그래프는 잉크젯 잉크에서 초음파 처리되지 않은 것과 초음파로 분산 된 검은 색 안료의 예를 보여줍니다. 초음파 치료는 초음파 프로브 UIP1000hdT로 수행하였다. 초음파 처리의 결과는 눈에 띄게 작은 입자 크기와 매우 좁은 입자 크기 분포입니다.

초음파 분산은 훨씬 더 작고 균일한 잉크 안료를 생성합니다. (녹색 그래프 : 초음파 처리 전 – 빨간색 그래프 : 초음파 처리 후)

초음파 분산은 어떻게 잉크젯 잉크 품질을 개선합니까?

고강도 초음파는 나노 입자의 분산, 크기 감소 및 균일 한 분포에 매우 효율적입니다.
이는 잉크젯 잉크에 초음파로 나노 입자를 배치하면 성능과 내구성을 향상시킬 수 있음을 의미합니다. 나노 입자는 1에서 100 나노미터 범위의 크기를 가진 매우 작은 입자이며 여러 가지 방법으로 잉크젯 잉크를 향상시킬 수 있는 고유한 특성을 가지고 있습니다.

• 첫째, 나노 입자는 생산할 수 있는 색상 범위를 나타내는 잉크젯 잉크의 색 영역을 향상시킬 수 있습니다. 나노 입자가 프로브 형 초음파기로 균일하게 분산되면 잉크는 결과적으로 더 선명하고 채도가 높은 색상을 나타냅니다. 이는 나노 입자가 기존 염료 및 안료가 할 수 없는 방식으로 빛을 산란시키고 반사할 수 있어 색상 재현성을 향상시킬 수 있기 때문입니다.
• 둘째, 균일하게 분산된 나노 입자는 잉크젯 잉크의 퇴색, 수분 및 번짐에 대한 저항력을 높일 수 있습니다. 이는 나노 입자가 종이나 다른 기판과 더 강하게 결합하여 더 내구성 있고 오래 지속되는 이미지를 만들 수 있기 때문입니다. 또한 나노 입자는 잉크가 종이로 번지는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 번짐이 발생하고 인쇄된 이미지의 선명도가 저하될 수 있습니다.
• 마지막으로, 초음파로 분산된 나노 입자는 잉크젯 잉크의 인쇄 품질과 해상도를 향상시킬 수도 있습니다. 초음파 분산기는 액체에서 나노 입자를 밀링하고 혼합할 때 매우 효율적입니다. 잉크는 더 작은 입자를 사용하여 더 미세하고 정밀한 선을 만들어 더 선명하고 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 이는 고품질 사진 인쇄 및 미술 인쇄와 같은 응용 분야에서 특히 중요합니다.

공정 파라미터 및 분산 결과에 대한 제어

잉크 안료의 입자 크기와 입자 크기 분포는 착색 강도 또는 인쇄 품질과 같은 많은 제품 특성에 영향을 미칩니다. 잉크젯 인쇄의 경우 소량의 큰 입자는 분산 불안정, 침전 또는 잉크젯 노즐 고장으로 이어질 수 있습니다. 이러한 이유로 잉크젯 잉크 품질은 생산에 사용되는 크기 감소 프로세스를 잘 제어하는 것이 중요합니다.

잉크젯 잉크를 위한 나노 분산액의 인라인 처리

Hielscher 초음파 반응기는 일반적으로 인라인으로 사용됩니다. 잉크젯 잉크는 반응기 용기로 펌핑됩니다. 거기에서 제어된 강도로 초음파 캐비테이션에 노출됩니다. 노출 시간은 반응기 부피와 재료 공급 속도의 결과입니다. 인라인 초음파 처리는 모든 입자가 정의 된 경로를 따라 반응기 챔버를 통과하기 때문에 우회를 제거합니다. 모든 입자가 각 사이클 동안 동일한 초음파 처리 매개 변수에 노출되기 때문에 초음파는 일반적으로 분포 곡선을 넓히기보다는 좁히고 이동합니다. 초음파 분산은 상대적으로 대칭적인 입자 크기 분포를 생성합니다. 일반적으로 오른쪽 테일링 – 굵은 재료로의 이동으로 인한 곡선의 음의 기울이기(오른쪽의 "꼬리") – 초음파 처리 된 샘플에서는 관찰 할 수 없습니다.

제어된 온도에서의 분산: 공정 냉각

온도에 민감한 차량을 위해 Hielscher는 모든 실험실 및 산업 장치를위한 재킷 플로우 셀 반응기를 제공합니다. 내부 반응기 벽을 냉각시킴으로써 공정 열을 효과적으로 발산할 수 있습니다.

아래 이미지는 UV 잉크에 초음파 프로브 UIP1000hdT로 분산 된 카본 블랙 안료를 보여줍니다.

초음파 분산은 UV 잉크에서 카본 블랙 안료의 효과적인 입자 크기 감소 및 균일 한 분포를 보장합니다.

모든 규모의 잉크젯 잉크의 분산 및 응집 해제

Hielscher는 모든 부피의 잉크 처리를위한 초음파 분산 장비를 만듭니다. 초음파 실험실 균질화기는 1.5mL에서 약 2L까지의 부피에 사용되며 잉크 제형의 R+D 단계 및 품질 테스트에 이상적입니다. 또한 실험실에서의 타당성 테스트를 통해 상업 생산에 필요한 장비 크기를 정확하게 선택할 수 있습니다.
산업용 초음파 분산기는 0.5에서 약 2000L의 배치 또는 시간당 0.1L에서 20m³의 유량을 생산하는 데 사용됩니다. 다른 분산 및 밀링 기술과 달리 초음파는 모든 중요한 공정 매개 변수를 선형으로 확장 할 수 있기 때문에 쉽게 확장 할 수 있습니다.

아래 표는 처리 할 배치 부피 또는 유속에 따른 일반적인 초음파기 권장 사항을 보여줍니다.

 
초음파 분산기는 어떻게 작동합니까? – Acoustic Cavitation의 작동 원리
초음파 캐비테이션은 고주파 음파를 사용하여 액체에 작은 가스 기포를 생성하는 과정입니다. 기포에 고압이 가해지면 붕괴되거나 내파되어 에너지가 폭발할 수 있습니다. 이 에너지는 액체의 입자를 분산시켜 더 작은 크기로 분해하는 데 사용할 수 있습니다.
초음파 캐비테이션에서 음파는 일반적으로 프로브 또는 혼에 장착 된 초음파 변환기에 의해 생성됩니다. 변환기는 전기 에너지를 음파 형태의 기계적 에너지로 변환한 다음 프로브 또는 혼을 통해 액체로 전달합니다. 음파가 액체에 도달하면 가스 기포가 파열될 수 있는 고압파를 생성합니다.
분산 공정에서 초음파 캐비테이션에 대한 몇 가지 잠재적 응용 분야가 있습니다., 에멀젼 생산, 안료 및 필러의 분산, 입자의 응집 제거를 포함하여. 초음파 캐비테이션은 높은 전단력과 에너지 입력을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 온도 및 압력과 같은 기타 중요한 공정 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 입자를 분산시키는 효과적인 방법이 될 수 있으므로 응용 분야의 특정 요구 사항에 맞게 프로세스를 조정할 수 있습니다. 이 정밀한 공정 제어는 고품질 제품이 신뢰할 수 있고 재현 가능하게 생산될 수 있고 입자 또는 액체의 원치 않는 분해를 피할 수 있기 때문에 초음파 처리의 두드러진 장점 중 하나입니다.

견고하고 청소하기 쉬움

초음파 반응기는 반응기 용기와 초음파 sonotrode로 구성됩니다. 이것은 마모될 수 있는 유일한 부품이며 몇 분 안에 쉽게 교체할 수 있습니다. 진동 디커플링 플랜지를 사용하면 sonotrode를 모든 방향의 개방형 또는 폐쇄형 가압 용기 또는 플로우 셀에 장착할 수 있습니다. 베어링이 필요하지 않습니다. 플로우 셀 반응기는 일반적으로 스테인리스강으로 만들어지며 단순한 형상을 가지고 있으며 쉽게 분해하고 제거할 수 있습니다. 작은 구멍이나 숨겨진 모서리가 없습니다.

초음파 세척기가 제자리에 있습니다.

분산 응용 분야에 사용되는 초음파 강도는 일반적인 초음파 세척보다 훨씬 높습니다. 따라서 초음파 캐비테이션이 sonotrode와 유동 세포벽에서 입자와 액체 잔류 물을 제거하기 때문에 초음파 전력은 세척 및 헹굼 중에 세척을 돕는 데 사용할 수 있습니다.