Zvogëlimi me ultratinguj i madhësisë së grimcave të bojës (p.sh. për printim inkjet)

Kavitacioni ultrasonik është një mjet efektiv për dispergimin dhe mikrobluarjen (bluarjen e lagësht) e pigmenteve të bojës. Disperguesit ultrasonikë përdoren me sukses si në kërkim, ashtu edhe në prodhimin industrial të bojërave inkjet me bazë UV, uji ose tretësish.

Bojëra inkjet të nanodisperguara

Ultratingujt janë shumë efektivë në zvogëlimin e madhësisë së grimcave në intervalin nga 500µm deri në afërsisht 10nm.
Kur trajtimi me ultratinguj përdoret për të disperguar nanogrimcat në bojën inkjet, gama e ngjyrave të bojës, qëndrueshmëria dhe cilësia e printimit mund të përmirësohen ndjeshëm. Prandaj, pajisjet ultrasonike me sondë përdoren gjerësisht në prodhimin e bojërave inkjet që përmbajnë nanogrimca, të bojërave për përdorime të veçanta (p.sh., bojëra përçuese, bojëra të printueshme në 3D, bojëra për tatuazhe) dhe të bojërave për lyerje.
 

Grafikët më poshtë tregojnë një shembull të krahasimit të pigmenteve të zeza të patrajtuara me ultratinguj me ato të disperguara me ultratinguj në bojën inkjet. Trajtimi me ultratinguj u krye me sondën ultrasonike UIP1000hdT. Rezultati i trajtimit me ultratinguj është një madhësi dukshëm më e vogël e grimcave dhe një shpërndarje shumë e ngushtë e madhësisë së tyre.

Dispergimi me ultratinguj jep pigmente boje dukshëm më të vogla dhe më të njëtrajtshme. (grafiku i gjelbër: para trajtimit me ultratinguj – grafiku i kuq: pas trajtimit me ultratinguj)

Si e përmirëson dispergimi me ultratinguj cilësinë e bojës inkjet?

Pajisjet ultrasonike me intensitet të lartë janë shumë efikase për dispergimin, zvogëlimin e madhësisë dhe shpërndarjen e njëtrajtshme të nanogrimcave.
Kjo do të thotë se dispergimi i nanogrimcave me ultratinguj në bojën inkjet mund të përmirësojë performancën dhe qëndrueshmërinë e saj. Nanogrimcat janë grimca shumë të vogla me madhësi në intervalin nga 1 deri në 100 nanometra dhe kanë veti unike që mund ta përmirësojnë bojën inkjet në disa mënyra.

• Së pari, nanogrimcat mund të përmirësojnë gamën e ngjyrave të bojës inkjet, e cila i referohet tërësisë së ngjyrave që mund të prodhohen. Kur nanogrimcat dispergohen në mënyrë të njëtrajtshme me një pajisje ultrasonike me sondë, boja shfaq si rrjedhojë ngjyra më të gjalla dhe më të ngopura. Kjo ndodh sepse nanogrimcat mund ta shpërndajnë dhe ta pasqyrojnë dritën në mënyra që ngjyruesit dhe pigmentet tradicionale nuk munden, duke sjellë riprodhim më të mirë të ngjyrave.
• Së dyti, nanogrimcat e disperguara në mënyrë homogjene mund të rrisin rezistencën e bojës inkjet ndaj zbehjes, ujit dhe njollosjes. Kjo ndodh sepse nanogrimcat mund të lidhen më fort me letrën ose me një substrat tjetër, duke krijuar një imazh më të qëndrueshëm dhe më jetëgjatë. Për më tepër, nanogrimcat mund të parandalojnë përhapjen e bojës brenda letrës, e cila mund të shkaktojë njollosje dhe të zvogëlojë mprehtësinë e imazhit të printuar.
• Së fundi, nanogrimcat e disperguara me ultratinguj mund të përmirësojnë edhe cilësinë dhe rezolucionin e printimit me bojë inkjet. Disperguesit ultrasonikë janë jashtëzakonisht efikasë për bluarjen dhe përzierjen e nanogrimcave në lëngje. Duke përdorur grimca më të vogla, boja mund të krijojë vija më të holla dhe më të sakta, duke dhënë imazhe më të mprehta dhe më të qarta. Kjo është veçanërisht e rëndësishme në zbatime si printimi i fotografive me cilësi të lartë dhe printimi i veprave të artit figurativ.

Kontrolli i parametrave të procesit dhe i rezultateve të dispergimit

Madhësia e grimcave dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave të pigmenteve të bojës ndikojnë në shumë karakteristika të produktit, si fuqia ngjyruese ose cilësia e printimit. Në printimin inkjet, një sasi e vogël grimcash më të mëdha mund të çojë në paqëndrueshmëri të dispersionit, sedimentim ose mosfunksionim të grykës inkjet. Për këtë arsye, për cilësinë e bojës inkjet është e rëndësishme që procesi i zvogëlimit të madhësisë, i përdorur në prodhim, të kontrollohet mirë.

Përpunimi në linjë i nanodispersioneve për bojëra inkjet

Reaktorët ultrasonikë Hielscher përdoren zakonisht në linjë. Boja për printim inkjet pompohet në enën e reaktorit. Aty ajo i nënshtrohet kavitacionit ultrasonik me intensitet të kontrolluar. Koha e ekspozimit varet nga vëllimi i reaktorit dhe prurja e furnizimit me material. Trajtimi me ultratinguj në linjë eliminon anashkalimin, sepse të gjitha grimcat kalojnë nëpër dhomën e reaktorit duke ndjekur një rrugë të përcaktuar. Meqë të gjitha grimcat u nënshtrohen parametrave identikë të trajtimit me ultratinguj për të njëjtën kohë gjatë çdo cikli, trajtimi me ultratinguj zakonisht e ngushton dhe e zhvendos kurbën e shpërndarjes në vend që ta zgjerojë atë. Dispergimi ultrasonik prodhon shpërndarje relativisht simetrike të madhësisë së grimcave. Në përgjithësi, zgjatja e bishtit djathtas – një asimetri negative e kurbës e shkaktuar nga një zhvendosje drejt materialeve më të trasha (“bishti” në të djathtë) – nuk mund të vërehet në mostrat e trajtuara me ultratinguj.

Dispergimi në temperatura të kontrolluara: ftohja e procesit

Për mjediset bartëse të ndjeshme ndaj temperaturës, Hielscher ofron reaktorë me qeliza rrjedhjeje me këmishë ftohëse për të gjitha pajisjet laboratorike dhe industriale. Duke ftohur muret e brendshme të reaktorit, nxehtësia e procesit mund të largohet në mënyrë efektive.

Imazhet më poshtë tregojnë pigmentin e të zezës së karbonit të disperguar me sondën ultrasonike UIP1000hdT në bojë UV.

Dispergimi ultrasonik siguron një zvogëlim efektiv të madhësisë së grimcave dhe shpërndarje uniforme të pigmenteve të të zezës së karbonit në bojë UV.

Dispergimi dhe deaglomerimi i bojërave për printim inkjet në çdo shkallë

Hielscher prodhon pajisje dispergimi ultrasonik për përpunimin e bojërave në çdo vëllim. Homogjenizuesit ultrasonikë laboratorikë përdoren për vëllime nga 1,5mL deri në afërsisht 2L dhe janë idealë për fazën e kërkimit dhe zhvillimit të formulimeve të bojërave, si dhe për testet e cilësisë. Për më tepër, testet e fizibilitetit në laborator mundësojnë përzgjedhjen e saktë të madhësisë së nevojshme të pajisjeve për prodhim tregtar.
Disperguesit ultrasonikë industrialë përdoren në prodhim për lote nga 0,5 deri në afërsisht 2000L ose për prurje nga 0,1L deri në 20m³ në orë. Ndryshe nga teknologjitë e tjera të dispergimit dhe bluarjes, trajtimi me ultratinguj mund të kalojë lehtësisht në shkallë më të madhe, pasi të gjithë parametrat e rëndësishëm të procesit mund të shkallëzohen në mënyrë lineare.

Tabela më poshtë paraqet rekomandime të përgjithshme për pajisjet ultrasonike në varësi të vëllimit të lotit ose prurjes që do të përpunohet.

 
Si funksionojnë disperguesit ultrasonikë? – Parimi i punës së kavitacionit akustik
Kavitacioni ultrasonik është një proces që përdor valë zanore me frekuencë të lartë për të krijuar flluska të vogla gazi në një lëng. Kur flluskat i nënshtrohen presionit të lartë, ato mund të shemben ose të pësojnë implozion, duke çliruar vrullshëm energji. Kjo energji mund të përdoret për të disperguar grimcat në lëng, duke i copëtuar në madhësi më të vogla.
Në kavitacionin ultrasonik, valët zanore krijohen nga një transduktor ultrasonik, i cili zakonisht montohet në një sondë ose në një sonotrodë. Transduktori e shndërron energjinë elektrike në energji mekanike në formën e valëve zanore, të cilat më pas transmetohen në lëng përmes sondës ose sonotrodës. Kur valët zanore arrijnë në lëng, ato krijojnë valë me presion të lartë që mund të shkaktojnë implozionin e flluskave të gazit.
Kavitacioni ultrasonik ka disa zbatime të mundshme në proceset e dispergimit, përfshirë prodhimin e emulsioneve, dispergimin e pigmenteve dhe mbushësve, si dhe deaglomerimin e grimcave. Kavitacioni ultrasonik mund të jetë një mënyrë efektive për të disperguar grimcat, sepse mund të krijojë forca të larta prerëse, ndërsa energjia e futur, si dhe parametra të tjerë të rëndësishëm të procesit, si temperatura dhe presioni, mund të kontrollohen me saktësi, duke bërë të mundur përshtatjen e procesit sipas nevojave specifike të zbatimit. Ky kontroll i saktë i procesit është një nga përparësitë kryesore të trajtimit me ultratinguj, pasi produktet me cilësi të lartë mund të prodhohen në mënyrë të besueshme dhe të riprodhueshme dhe shmanget çdo degradim i padëshiruar i grimcave ose i lëngut.

Të qëndrueshëm dhe të lehtë për t’u pastruar

Një reaktor me ultratinguj përbëhet nga ena e reaktorit dhe sonotroda ultrasonike. Kjo është e vetmja pjesë që i nënshtrohet konsumimit dhe mund të zëvendësohet lehtësisht brenda pak minutash. Flanxhat për shkëputjen e lëkundjeve mundësojnë montimin e sonotrodës në çdo orientim në enë të hapura ose të mbyllura që mund të vihen nën presion, ose në qeliza rrjedhjeje. Nuk nevojiten kushineta. Reaktorët me qelizë rrjedhjeje zakonisht janë prej çeliku të pandryshkshëm, kanë gjeometri të thjeshta dhe mund të çmontohen e të pastrohen lehtësisht me fshirje. Nuk ka vrima të vogla ose qoshe të fshehura.

Pastrim me ultratinguj në vend

Intensiteti i ultratingujve që përdoret për aplikimet e dispergimit është shumë më i lartë se ai për pastrimin tipik me ultratinguj. Prandaj, fuqia e ultratingujve mund të përdoret për të ndihmuar pastrimin gjatë shpëlarjes me rrjedhje dhe shpëlarjes përfundimtare, pasi kavitacioni ultrasonik largon grimcat dhe mbetjet e lëngjeve nga sonotroda dhe nga muret e qelizës së rrjedhjes.