Ultrazvučna kavitacija je efikasno sredstvo za raspršivanje i mikrogrindiranje (mokro mlevenje) pigmenta mastila. Ultrazvučni raspršivači se uspešno koriste u istraživanjima, kao i u industrijskoj proizvodnji mastila na bazi UV-, vode ili rastvarača.

Nano-raspršena inkjet mastila

Ultrazvuk je veoma efikasan u smanjenju veličine čestica u opsegu od 500μm pa sve do oko 10nm.
Kada se ultrazvučnost koristi za rasterivanje nanočestica u mastilu mastila, kvalitet boje mastila, trajnost i kvalitet štampe mogu se znatno poboljšati. Zbog toga se ultrazvučnici tipa sonde široko koriste u proizvodnji mastila koje sadrže nanočestice, mastila specijaliteta (npr. provodna mastila, mastila za 3D štampanje, mastila za tetoviranje) i boja.
 

Grafikoni ispod prikazuju primer za crne pigmente koji nisu sonični naspram ultrasonično raspršenih crnih pigmenata u ink jet mastilu. Ultrazvučni tretman je obavljen ultrazvučnim sondama UIP1000hdT. Rezultat ultrazvučnog tretmana je vidno manja veličina čestica i veoma uska raspodela veličine čestica.

Ultrazvučno raspršivanje rezultira znatno manjim i ujednačenijim pigmentima mastila. (zeleni grafikon: pre sonication – crveni grafikon: posle sonication)

Kako ultrazvučno raspršivanje poboljšava kvalitet inkjet mastila?

Ultrazvučnici visokog intenziteta su veoma efikasni za raspršivanje, smanjenje veličine i ravnomernu raspodelu nanočestica.
To znači da iznajmljivanje nanočestica ultrazvučnim mastilom može poboljšati njegove performanse i trajnost. Nanočestice su veoma male čestice veličine u opsegu od 1 do 100 nanometra, i imaju jedinstvena svojstva koja mogu poboljšati mastilo inkjet mastila na nekoliko načina.

• Prvo, nanočestice mogu da poboljšaju opseg mastila u boji mastila, što se odnosi na opseg boja koje se mogu proizvesti. Kada se nanočestice ravnomerno rasprše ultrazvučnim tipom sonde, mastilo odiše posledičnije živopisnijim i zasićenijim bojama. To je zato što nanočestice mogu da rasipaju i reflektuju svetlost na načine na koje tradicionalne boje i pigmenti ne mogu, što dovodi do poboljšanja reprodukcije boja.
• Drugo, homogeno raspršene nanočestice mogu povećati otpornost mastila na izbledelo, vodu i razmazivanje. To je zato što nanočestice mogu da se snažno zbliže sa papirom ili drugim supstratom, stvarajući izdržljiviju i dugotrajniju sliku. Pored toga, nanočestice mogu da spreče krvarenje mastila u papiru, što može da izazove mrljanje i smanji oštrinu odštampane slike.
• Na kraju, ultrazvučno raspršene nanočestice takođe mogu poboljšati kvalitet štampe i rezoluciju inkjet mastila. Ultrazvučni raspršivači su izuzetno efikasni kada je u pitanju mlevenje i blendanje nanočestica u tečnostima. Korišćenjem manjih čestica, mastilo može da stvori lepše i preciznije linije, što rezultira oštrijim i jasnijim slikama. Ovo je posebno važno u aplikacijama kao što su visokokvalitetna foto štampa i likovna štampa.

Kontrola nad parametrima procesa i rezultati raspršivanja

Veličina čestica i raspodela veličine čestica mastila utiču na mnoge karakteristike proizvoda, kao što su jačina čvrstoća ili kvalitet štampe. Kada je u pitanju Ink Jet štampanje male količine većih čestica mogu dovesti do disperzivne nestabilnosti, taloženja ili Ink Jet greške. Zbog toga je važno da kvalitet Ink Jet mastila ima dobru kontrolu nad procesom smanjenja veličine koji se koristi u proizvodnji.

Umetnuta obrada nano-raspršivanja za inkjet mastila

Hielscher ultrasonic reactors are commonly used in-line. The inkjet ink is pumped into the reactor vessel. There it is exposed to ultrasonic cavitation at a controlled intensity. The exposure time is a result of the reactor volume and the material feed rate. Inline sonication eliminates by-passing because all particles pass the reactor chamber following a defined path. As all particles are exposed to identical sonication parameters for the same time during each cycle, ultrasonication typically narrows and shifts the distribution curve rather than widening it. Ultrasonic dispersion produces relatively symmetrical particle size distributions. Generally, right tailing – negativan iskos krivine izazvan pomeranjem na grube materijale ("rep" sa desne strane) – Ne može se primetiti na sononim uzorcima.

Raspršivanje pod kontrolisanim temperaturama: Procesno hlađenje

Za vozila koja osetljive na temperaturu, Hielscher nudi vam najoštrije reaktore u ćeliji za sve laboratorije i industrijske aparate. Rashladnim zidovima unutrašnjeg reaktora, obrada toplote se može efektivno prebiti.

Na slikama ispod vidi se ugljenično crni pigment raspršen ultrazvučnom sondom UIP1000hdT u UV mastilu.

Ultrazvučno raspršivanje osigurava efikasno smanjenje veličine čestica i ravnomernu distribuciju ugljeničnih crnih pigmenata u UV mastilu.

Raspršivanje i deagglomeration of Inkjet Inks u bilo kom obimu

Hielscher makes ultrasonic dispersing equipment for the processing of inks at any volume. Ultrasonic lab homogenizers are used for volumes from 1.5mL to approx. 2L and are ideal for the R+D stage of ink formulations as well as for quality testings. Furthermore, feasibility test in the laboratory allow to select the required equipment size for commercial production accurately.
Industrijski ultrazvučni raspršivači se koriste u proizvodnji za grupe od 0,5 do oko 2000L ili cene protoka od 0,1L do 20m³ na sat. Različita od ostalih tehnologija raspršivanja i mlevenja, ultrazvučnost se može lako povećati s obzirom da se svi važni parametri procesa mogu linearno podešati.

Sledeća tabela prikazuje opšte preporuke ultrazvuka u zavisnosti od zapremine grupe ili stope protoka koju treba obraditi.

 
Kako funkcionišu ultrazvučni raspršivači? – Radni princip akustične kavitacije
Ultrazvučna kavitacija je proces koji koristi visokofrekventne zvučne talase za generisanje malih gasnih mehurića u tečnosti. Kada su mehurići izloženi visokom pritisku, mogu da se uruše ili implode, oslobađajući izliv energije. Ova energija se može koristiti za rasterivanje čestica u tečnosti, razlaženje na manje veličine.
U ultrazvučnom kavitaciji, zvučne talase generiše ultrazvučni transdukter, koji se obično montira na sondu ili rog. Transduktor pretvara električnu energiju u mehaničku energiju u obliku zvučnih talasa, koji se zatim prenose u tečnost kroz sondu ili rog. Kada zvučni talasi dostignu tečnost, stvaraju talase visokog pritiska koji mogu da izazovu implodaciju gasnih mehurića.
Postoji nekoliko potencijalnih aplikacija za ultrazvučnu kavitaciju u procesima raspršivanja, uključujući proizvodnju emulzija, raspršivanje pigmenata i filera i deagglomeraciju čestica. Ultrazvučna kavitacija može biti efikasan način za rasterivanje čestica jer može da generiše visoke sile i unos energije kao i drugi važni parametri procesa kao što su temperatura i pritisak mogu precizno da se kontrolišu, što omogućava da se proces prilagodi specifičnim potrebama aplikacije. Ova precizna kontrola procesa je jedna od istaknutih prednosti sonikacije jer se visokokvalitetni proizvodi mogu pouzdano i reproduktivno proizvoditi i izbegava se bilo kakva neželjena degradacija čestica ili tečnosti.

Robusno i lako za čišćenje

Ultrazvučni reaktor se sastoji od reaktorskog broda i ultrazvučnog sonotroda. Ovo je jedini deo, koji je podložan habama i može se lako zameniti u roku od nekoliko minuta. Oscillation-decoupling flanges omogućavaju da se sonotrode montiraju u otvorene ili zatvorene kontejnere pod pritiskom ili da protiču ćelije u bilo kom položaju. Nisu potrebni ležajevi. Reaktori ćelija toka su generalno napravljeni od nerđajućeg čelika i imaju jednostavne geometrije i lako se mogu rastati i zbrisati. Nema malih otvora ili skrivenih uglova.

Ultrasonični čistač na mestu

Ultrazvučni intenzitet koji se koristi za raspršivanje aplikacija je mnogo veći nego za tipično ultrazvučno čišćenje. Zbog toga ultrazvučna moć može da se koristi za pomoć u čišćenju tokom ispiranja i ispiranja, jer ultrazvučna kavitacija uklanja čestice i tečne zastupnike iz sonotroda i sa zidova ćelija toka.