초음파 캐비테이션은 잉크 안료의 분산 및 미세 분쇄 (습식 밀링)에 효과적인 수단입니다. 초음파 분산기는 UV, 수성 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.
초음파가 잉크젯 잉크에 나노 입자를 분산시키는 데 사용될 때, 잉크 색 영역, 내구성 및 인쇄 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 프로브 형 초음파 는 나노 입자 함유 잉크젯 잉크, 특수 잉크 (예 : 전도성 잉크, 3D 인쇄 잉크, 문신 잉크) 및 페인트의 제조에 널리 사용됩니다.
 

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

초음파 분산은 훨씬 더 작고 균일 한 잉크 안료를 초래합니다. (녹색 그래프 : 초음파 처리 전 – 빨간색 그래프 : 초음파 처리 후)

초음파 분산은 잉크젯 잉크 품질을 어떻게 향상 시키나요?

고강도 초음파 는 나노 입자의 분산, 크기 감소 및 균일 한 분포에 매우 효율적입니다.
이것은 잉크젯 잉크에 초음파로 나노 입자를 분산시키는 것이 성능과 내구성을 향상시킬 수 있음을 의미합니다. 나노 입자는 1 내지 100 나노 미터 범위의 크기를 갖는 매우 작은 입자이며, 여러 가지 방법으로 잉크젯 잉크를 향상시킬 수있는 독특한 특성을 가지고 있습니다.

• 첫째, 나노 입자는 잉크젯 잉크의 색 영역을 향상시킬 수 있으며, 이는 생성 할 수있는 색상의 범위를 나타냅니다. 나노 입자가 프로브 형 초음파 장치로 균일하게 분산되면 잉크는 결과적으로 더 생생하고 포화 된 색상을 나타냅니다. 이는 나노 입자가 기존의 염료와 안료가 할 수 없는 방식으로 빛을 산란시키고 반사하여 색 재현을 향상시킬 수 있기 때문입니다.
• 둘째, 균질하게 분산 된 나노 입자는 잉크젯 잉크의 퇴색, 물 및 얼룩에 대한 내성을 증가시킬 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 방지하여 번짐을 유발하고 인쇄된 이미지의 선명도를 감소시킬 수 있습니다.
• 마지막으로, 초음파 분산 나노 입자는 잉크젯 잉크의 인쇄 품질과 해상도를 향상시킬 수 있습니다. 초음파 분산기는 액체에서 나노 입자를 밀링하고 혼합 할 때 매우 효율적입니다. 더 작은 입자를 사용하면 잉크가 더 미세하고 정확한 선을 만들어 더 선명하고 깨끗한 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 크기 및 입자 크기 분포는 착색력 또는 인쇄 품질과 같은 많은 제품 특성에 영향을 미칩니다. 잉크젯 인쇄의 경우 소량의 큰 입자가 분산 불안정, 침강 또는 잉크젯 노즐 오류를 유발할 수 있습니다. 이러한 이유로 잉크젯 잉크 품질이 생산에 사용되는 크기 축소 프로세스를 잘 제어 할 수 있어야합니다.

잉크젯 잉크용 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 바이 패스를 제거합니다. 모든 입자가 각 사이클 동안 동일한 시간 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 – 거친 재료로의 이동으로 인한 곡선의 음의 기울기(오른쪽의 "꼬리") – 초음파 처리 된 샘플에서는 관찰 할 수 없다.

제어된 온도에서의 분산: 공정 냉각

온도에 민감한 자동차의 경우 Hielscher는 모든 실험실 및 산업용 장치에 재킷 형 플로우 셀 원자로를 제공합니다. 내부 반응기 벽을 냉각시킴으로써 프로세스 열을 효과적으로 소산시킬 수 있습니다.

아래 이미지는 UV 잉크에서 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 규모에서 잉크젯 잉크의 분산 및 분해

Hielscher는 모든 부피의 잉크 처리를위한 초음파 분산 장비를 만듭니다. 초음파 실험실 균질화기는 1.5mL에서 약 2L까지의 용량에 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 시간당 0.5에서 약 2000L의 배치 또는 0.1L에서 20m³의 유속 생산에 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 따라 일반적인 초음파 발생기 권장 사항을 보여줍니다.

 
초음파 분산기는 어떻게 작동합니까? – 음향 캐비테이션의 작동 원리
초음파 캐비테이션은 고주파 음파를 사용하여 액체에 작은 기포를 생성하는 과정입니다. 기포가 고압을 받으면 붕괴되거나 파열되어 에너지가 폭발할 수 있습니다. 이 에너지는 액체에 입자를 분산시켜 더 작은 크기로 분해하는 데 사용할 수 있습니다.
초음파 캐비테이션에서 음파는 일반적으로 프로브 또는 혼에 장착되는 초음파 변환기에 의해 생성됩니다. 변환기는 전기 에너지를 음파 형태의 기계적 에너지로 변환한 다음 프로브 또는 혼을 통해 액체로 전달합니다. 음파가 액체에 도달하면 기포가 파열될 수 있는 고압파를 생성합니다.
에멀젼의 생산, 안료 및 충전제의 분산, 입자의 응집 제거를 포함하여 분산 공정에서 초음파 캐비테이션에 대한 몇 가지 잠재적 인 응용 프로그램이 있습니다. 초음파 캐비테이션은 높은 전단력과 에너지 입력을 생성 할 수있을뿐만 아니라 온도 및 압력과 같은 다른 중요한 공정 매개 변수를 정밀하게 제어 할 수 있기 때문에 입자를 분산시키는 효과적인 방법이 될 수 있으므로 응용 프로그램의 특정 요구에 맞게 공정을 조정할 수 있습니다. 이 정밀한 공정 제어는 고품질 제품이 신뢰할 수 있고 재현 가능하게 생산 될 수 있고 입자 또는 액체의 바람직하지 않은 분해를 피할 수 있기 때문에 초음파 처리의 두드러진 장점 중 하나입니다.

튼튼하고 쉬운 청소

초음파 반응기는 반응기 용기와 초음파 sonotrode로 구성됩니다. 이것은 마모될 수 있는 유일한 부품이며 몇 분 안에 쉽게 교체할 수 있습니다. 진동 디커플링 플랜지는 sonotrode를 모든 방향의 개방 또는 폐쇄 가압 용기 또는 유동 셀에 장착 할 수 있습니다. 베어링이 필요하지 않습니다. 플로우 셀 반응기는 일반적으로 스테인리스 스틸로 만들어지며 형상이 단순하며 쉽게 분해 및 닦아낼 수 있습니다. 작은 구멍이나 숨겨진 모서리가 없습니다.

장소에 초음파 클리너

분산 응용 분야에 사용되는 초음파 강도는 일반적인 초음파 세척보다 훨씬 높습니다. 따라서 초음파 캐비테이션은 sonotrode 및 유동 세포 벽에서 입자와 액체 잔류 물을 제거하므로 초음파 전력은 세척 및 헹굼 중에 세척을 돕는 데 사용할 수 있습니다.