Tintes ultraskaņas izmēra samazināšana (piemēram, tintes strūklai)
Ultraskaņas kavitācija ir efektīvs līdzeklis tintes pigmentu izkliedēšanai un mikroslīpēšanai (mitrai frēzēšanai). Ultraskaņas izkliedētāji tiek veiksmīgi izmantoti pētniecībā, kā arī UV, ūdens vai šķīdinātāja bāzes tintes tintes rūpnieciskajā ražošanā.
Nanodisperģētas tintes tintes
Ultraskaņa ir ļoti efektīva daļiņu lieluma samazināšanā diapazonā no 500 μm līdz aptuveni 10 nm.
Kad ultrasonication tiek izmantots, lai izkliedētu nanodaļiņas tintes tintē, tintes krāsu gammu, izturību un drukas kvalitāti var ievērojami uzlabot. Tāpēc zondes tipa ultrasonikatori tiek plaši izmantoti nanodaļiņu saturošu tintes tintes, speciālo tintes (piemēram, vadošu tintes, 3D drukājamas tintes, tetovēšanas tintes) un krāsu ražošanā.
Zemāk redzamie grafiki parāda piemēru ne-ultraskaņas vs ultrasoniski izkliedētiem melniem pigmentiem tintes tintē. Ultraskaņas apstrāde tika veikta ar ultraskaņas zondi UIP1000hdT. Ultraskaņas apstrādes rezultāts ir redzami mazāks daļiņu izmērs un ļoti šaurs daļiņu izmēra sadalījums.

Ultraskaņas dispersija rada ievērojami mazākus un vienveidīgākus tintes pigmentus. (zaļš grafiks: pirms ultraskaņas apstrādes – sarkans grafiks: pēc ultraskaņas apstrādes)
Kā ultraskaņas dispersija uzlabo tintes tintes kvalitāti?
Augstas intensitātes ultrasonikatori ir ļoti efektīvi nanodaļiņu dispersijai, izmēra samazināšanai un vienmērīgai izplatīšanai.
Tas nozīmē, ka nanodaļiņu izspiešana ar ultrasoniku tintes tintē var uzlabot tā veiktspēju un izturību. Nanodaļiņas ir ļoti mazas daļiņas, kuru izmēri ir no 1 līdz 100 nanometriem, un tām ir unikālas īpašības, kas var uzlabot tintes tinti vairākos veidos.
- Pirmkārt, nanodaļiņas var uzlabot tintes tintes krāsu gammu, kas attiecas uz krāsu gammu, ko var radīt. Kad nanodaļiņas ir vienmērīgi izkliedētas ar zondes tipa ultrasonikatoru, tintei attiecīgi ir spilgtākas un piesātinātākas krāsas. Tas ir tāpēc, ka nanodaļiņas var izkliedēt un atstarot gaismu tādā veidā, kā to nespēj tradicionālās krāsvielas un pigmenti, tādējādi uzlabojot krāsu atveidojumu.
- Otrkārt, viendabīgi izkliedētas nanodaļiņas var palielināt tintes tintes izturību pret izbalēšanu, ūdeni un traipiem. Tas ir tāpēc, ka nanodaļiņas var ciešāk saistīties ar papīru vai citu substrātu, radot izturīgāku un ilgstošāku attēlu. Turklāt nanodaļiņas var novērst tintes nokļūšanu papīrā, kas var izraisīt traipus un samazināt drukātā attēla asumu.
- Visbeidzot, ultrasoniski izkliedētas nanodaļiņas var arī uzlabot tintes tintes drukas kvalitāti un izšķirtspēju. Ultraskaņas izkliedētāji ir ārkārtīgi efektīvi, ja runa ir par nanodaļiņu frēzēšanu un sajaukšanu šķidrumos. Izmantojot mazākas daļiņas, tinte var izveidot smalkākas un precīzākas līnijas, kā rezultātā attēli kļūst asāki un skaidrāki. Tas ir īpaši svarīgi tādos lietojumos kā augstas kvalitātes fotoattēlu drukāšana un tēlotājmākslas druka.
Procesa parametru un dispersijas rezultātu kontrole
Tintes pigmentu daļiņu izmērs un daļiņu izmēra sadalījums ietekmē daudzas produkta īpašības, piemēram, tonēšanas izturību vai drukas kvalitāti. Kad runa ir par tintes drukāšanu, neliels daudzums lielāku daļiņu var izraisīt dispersijas nestabilitāti, sedimentāciju vai tintes sprauslas atteici. Šī iemesla dēļ ir svarīgi, lai tintes tintes kvalitātei būtu laba kontrole pār ražošanā izmantoto izmēru samazināšanas procesu.

Ultraskaņas homogenizators UIP1000hdT nanodispersijām
Tintes tintes nanodispersiju inline apstrāde
Hielscher ultraskaņas reaktori parasti tiek izmantoti tiešsaistē. Tintes tinte tiek iesūknēta reaktora traukā. Tur tas ir pakļauts ultraskaņas kavitācijai kontrolētā intensitātē. Ekspozīcijas laiks ir reaktora tilpuma un materiāla padeves ātruma rezultāts. Inline ultraskaņas apstrāde novērš apvedceļu, jo visas daļiņas šķērso reaktora kameru pa noteiktu ceļu. Tā kā visas daļiņas ir pakļautas identiskiem ultraskaņas parametriem tajā pašā laikā katrā ciklā, ultrasonication parasti sašaurina un pārvieto sadalījuma līkni, nevis paplašina to. Ultraskaņas dispersija rada relatīvi simetriskus daļiņu izmēru sadalījumus. Parasti labā sārņa – negatīvs līknes šķībs, ko izraisa nobīde uz rupjiem materiāliem ("astes" labajā pusē) – nevar novērot ultraskaņas paraugos.
Dispersija kontrolētā temperatūrā: procesa dzesēšana
Temperatūras jutīgiem transportlīdzekļiem Hielscher piedāvā apvalkotus plūsmas šūnu reaktorus visām laboratorijas un rūpnieciskajām ierīcēm. Atdzesējot iekšējās reaktora sienas, procesa siltumu var efektīvi izkliedēt.
Zemāk redzamie attēli parāda oglekļa melno pigmentu, kas izkliedēts ar ultraskaņas zondi UIP1000hdT UV tintē.

Ultraskaņas dispersija nodrošina efektīvu daļiņu izmēra samazināšanu un vienmērīgu oglekļa melno pigmentu sadalījumu UV tintē.
Tintes iespiedkrāsu izkliedēšana un deagglomerācija jebkurā mērogā
Hielscher izgatavo ultraskaņas izkliedēšanas iekārtas tintes apstrādei jebkurā tilpumā. Ultraskaņas laboratorijas homogenizatori tiek izmantoti apjomiem no 1,5 ml līdz aptuveni 2L un ir ideāli piemēroti tintes preparātu R + D posmam, kā arī kvalitātes pārbaudēm. Turklāt priekšizpēte laboratorijā ļauj precīzi izvēlēties nepieciešamo aprīkojuma izmēru komerciālai ražošanai.
Rūpnieciskie ultraskaņas izkliedētāji tiek izmantoti ražošanā partijām no 0,5 līdz aptuveni 2000L vai plūsmas ātrumiem no 0,1L līdz 20m³ stundā. Atšķirībā no citām izkliedēšanas un frēzēšanas tehnoloģijām, ultrasonication var viegli palielināt, jo visus svarīgos procesa parametrus var mērogot lineāri.
Zemāk redzamajā tabulā parādīti vispārīgi ultrasonikatora ieteikumi atkarībā no apstrādājamās partijas apjoma vai plūsmas ātruma.
Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
---|---|---|
10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Kā darbojas ultraskaņas izkliedētāji? – Akustiskās kavitācijas darba princips
Ultraskaņas kavitācija ir process, kas izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai šķidrumā radītu mazus gāzes burbuļus. Kad burbuļi tiek pakļauti augstam spiedienam, tie var sabrukt vai implodēt, atbrīvojot enerģijas pārrāvumu. Šo enerģiju var izmantot, lai izkliedētu daļiņas šķidrumā, sadalot tās mazākos izmēros.
Ultraskaņas kavitācijā skaņas viļņus ģenerē ultraskaņas devējs, kas parasti ir uzstādīts uz zondes vai raga. Devējs pārveido elektrisko enerģiju mehāniskā enerģijā skaņas viļņu veidā, kas pēc tam tiek pārraidīti šķidrumā caur zondi vai ragu. Kad skaņas viļņi sasniedz šķidrumu, tie rada augstspiediena viļņus, kas var izraisīt gāzes burbuļu implodēšanu.
Ir vairāki potenciāli ultraskaņas kavitācijas pielietojumi dispersijas procesos, tostarp emulsiju ražošanā, pigmentu un pildvielu dispersijā un daļiņu deagglomerācijā. Ultraskaņas kavitācija var būt efektīvs veids, kā izkliedēt daļiņas, jo tas var radīt lielus bīdes spēkus un enerģijas ievadi, kā arī citus svarīgus procesa parametrus, piemēram, temperatūru un spiedienu, var precīzi kontrolēt, ļaujot pielāgot procesu īpašajām lietojumprogrammas vajadzībām. Šī precīzā procesa kontrole ir viena no ievērojamākajām ultraskaņas apstrādes priekšrocībām, jo augstas kvalitātes produktus var droši un reproducējami ražot, un tiek novērsta nevēlama daļiņu vai šķidruma noārdīšanās.
Izturīgs un viegli tīrāms
Ultraskaņas reaktors sastāv no reaktora trauka un ultraskaņas sonotrode. Šī ir vienīgā daļa, kas ir pakļauta nodilumam, un to var viegli nomainīt dažu minūšu laikā. Svārstību atdalīšanas atloki ļauj uzstādīt sonotrodu atvērtos vai slēgtos spiedienos vai plūsmas šūnās jebkurā orientācijā. Nav nepieciešami gultņi. Plūsmas šūnu reaktori parasti ir izgatavoti no nerūsējošā tērauda, un tiem ir vienkāršas ģeometrijas, un tos var viegli izjaukt un iznīcināt. Nav mazu atveru vai slēptu stūru.
Ultraskaņas tīrītājs vietā
Ultraskaņas intensitāte, ko izmanto lietojumprogrammu izkliedēšanai, ir daudz augstāka nekā tipiskai ultraskaņas tīrīšanai. Tāpēc ultraskaņas jaudu var izmantot, lai palīdzētu tīrīt skalošanas un skalošanas laikā, jo ultraskaņas kavitācija noņem daļiņas un šķidruma atlikumus no sonotroda un no plūsmas šūnu sienām.
Literatūra / Atsauces
- FactSheet Ultrasonic Inkjet Dispersion – Hielscher Ultrasonics
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.