โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสําหรับการกระจายตัวและ microgrinding (การกัดแบบเปียก) ของเม็ดสีหมึก เครื่องกระจายอัลตราโซนิกถูกนํามาใช้อย่างประสบความสําเร็จในการวิจัยเช่นเดียวกับในการผลิตหมึกอิงค์เจ็ทที่ใช้รังสียูวีน้ําหรือตัวทําละลายในอุตสาหกรรม

หมึกอิงค์เจ็ท Nano-Dispersed

อัลตร้าซาวด์มีประสิทธิภาพมากในการลดขนาดของอนุภาคในช่วงตั้งแต่ 500μm ลงไปประมาณ 10 นาโนเมตร
เมื่อใช้ ultrasonication เพื่อกระจายอนุภาคนาโนในหมึกอิงค์เจ็ทช่วงสีหมึกความทนทานและคุณภาพการพิมพ์สามารถปรับปรุงได้อย่างมาก ดังนั้น ultrasonicators ชนิดโพรบจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตหมึกอิงค์เจ็ทที่มีอนุภาคนาโนหมึกพิเศษ (เช่นหมึกนําไฟฟ้าหมึกพิมพ์ 3 มิติหมึกสัก) และสี
 

กราฟด้านล่างแสดงตัวอย่างสําหรับเม็ดสีดําที่ไม่กระจายตัวและกระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่ในหมึกอิงค์เจ็ท การรักษาด้วยอัลตราโซนิกดําเนินการด้วยโพรบอัลตราโซนิก UIP1000hdT ผลของการรักษาอัลตราโซนิกคือขนาดอนุภาคที่เล็กลงอย่างเห็นได้ชัดและการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบมาก

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกส่งผลให้เม็ดสีหมึกมีขนาดเล็กลงและสม่ําเสมอมากขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ (กราฟสีเขียว: ก่อน sonication – กราฟสีแดง: หลังจาก sonication)

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงคุณภาพหมึกอิงค์เจ็ทได้อย่างไร?

เครื่องอัลตราโซนิกความเข้มสูงมีประสิทธิภาพสูงสําหรับการกระจายตัวการลดขนาดและการกระจายอนุภาคนาโนที่สม่ําเสมอ
ซึ่งหมายความว่าอนุภาคนาโนที่มีอัลตราโซนิกในหมึกอิงค์เจ็ทสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทานได้ อนุภาคนาโนเป็นอนุภาคขนาดเล็กมากที่มีขนาดอยู่ในช่วง 1 ถึง 100 นาโนเมตรและมีคุณสมบัติเฉพาะที่สามารถเพิ่มหมึกอิงค์เจ็ทได้หลายวิธี

• ประการแรกอนุภาคนาโนสามารถปรับปรุงช่วงสีของหมึกอิงค์เจ็ทซึ่งหมายถึงช่วงของสีที่สามารถผลิตได้ เมื่ออนุภาคนาโนกระจายตัวอย่างสม่ําเสมอด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบหมึกจะแสดงสีที่สดใสและอิ่มตัวมากขึ้น นี่เป็นเพราะอนุภาคนาโนสามารถกระจายและสะท้อนแสงในแบบที่สีย้อมและเม็ดสีแบบดั้งเดิมไม่สามารถทําได้ซึ่งนําไปสู่การสร้างสีที่ดีขึ้น
• ประการที่สองอนุภาคนาโนที่กระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันสามารถเพิ่มความต้านทานของหมึกอิงค์เจ็ทต่อการซีดจางน้ําและรอยเปื้อน นี่เป็นเพราะอนุภาคนาโนสามารถยึดเกาะกับกระดาษหรือพื้นผิวอื่น ๆ ได้แข็งแกร่งขึ้นทําให้ภาพมีความทนทานและยาวนานขึ้น นอกจากนี้อนุภาคนาโนยังสามารถป้องกันไม่ให้หมึกไหลเข้าไปในกระดาษซึ่งอาจทําให้เกิดรอยเปื้อนและลดความคมชัดของภาพที่พิมพ์
• สุดท้ายอนุภาคนาโนที่กระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงยังสามารถปรับปรุงคุณภาพการพิมพ์และความละเอียดของหมึกอิงค์เจ็ทได้อีกด้วย เครื่องกระจายอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษเมื่อพูดถึงการกัดและการผสมอนุภาคนาโนในของเหลว ด้วยการใช้อนุภาคขนาดเล็กหมึกสามารถสร้างเส้นที่ละเอียดและแม่นยํายิ่งขึ้นส่งผลให้ได้ภาพที่คมชัดและชัดเจนขึ้น นี่เป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งในการใช้งานเช่นการพิมพ์ภาพถ่ายคุณภาพสูงและการพิมพ์วิจิตรศิลป์

ควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการและผลการกระจายตัว

ขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาคของเม็ดสีหมึกส่งผลกระทบต่อลักษณะของผลิตภัณฑ์มากมายเช่นความแข็งแรงหรือคุณภาพการพิมพ์ เมื่อมันมาถึงการพิมพ์อิงค์เจ็ทจำนวนเล็กๆของอนุภาคขนาดใหญ่สามารถนำไปสู่การกระจายตัวไม่มีเสถียรภาพการตกตะกอนหรือความล้มเหลวของหัวฉีดอิงค์เจ็ท ด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณภาพหมึกอิงค์เจ็ทที่จะมีการควบคุมที่ดีกว่ากระบวนการลดขนาดที่ใช้ในการผลิต

การประมวลผลแบบอินไลน์ของการกระจายตัวของนาโนสําหรับหมึกอิงค์เจ็ท

เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher มักใช้ในบรรทัด หมึกอิงค์เจ็ทถูกสูบเข้าไปในภาชนะเครื่องปฏิกรณ์ ที่นั่นมันสัมผัสกับโพรงอากาศอัลตราโซนิกที่ความเข้มที่ควบคุมได้ เวลาเปิดรับแสงเป็นผลมาจากปริมาณเครื่องปฏิกรณ์และอัตราการป้อนวัสดุ การ sonication แบบอินไลน์กําจัดการผ่านเนื่องจากอนุภาคทั้งหมดผ่านห้องเครื่องปฏิกรณ์ตามเส้นทางที่กําหนด เนื่องจากอนุภาคทั้งหมดสัมผัสกับพารามิเตอร์ sonication ที่เหมือนกันในเวลาเดียวกันในแต่ละรอบ ultrasonication มักจะแคบลงและเปลี่ยนเส้นโค้งการกระจายแทนที่จะขยายให้กว้างขึ้น การกระจายตัวของอัลตราโซนิกทําให้เกิดการกระจายขนาดอนุภาคที่ค่อนข้างสมมาตร โดยทั่วไปการหางขวา – ความเอียงเชิงลบของเส้นโค้งที่เกิดจากการเปลี่ยนไปใช้วัสดุหยาบ ("หาง" ทางด้านขวา) – ไม่สามารถสังเกตเห็นในตัวอย่าง sonicated

การกระจายตัวภายใต้อุณหภูมิควบคุม: กระบวนการทําความเย็น

สำหรับรถยนต์ที่ไวต่ออุณหภูมิ Hielscher มีเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลเสื้อสำหรับห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมอุปกรณ์ทั้งหมด โดยการระบายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ผนังภายในกระบวนการความร้อนสามารถกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ภาพด้านล่างแสดงเม็ดสีคาร์บอนแบล็คที่กระจายตัวด้วยโพรบอัลตราโซนิก UIP1000hdT ในหมึก UV

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกช่วยให้ลดขนาดอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพและการกระจายเม็ดสีคาร์บอนแบล็คในหมึก UV อย่างสม่ําเสมอ

การกระจายและการแยกตัวของหมึกอิงค์เจ็ทในทุกขนาด

Hielscher ทําอุปกรณ์กระจายอัลตราโซนิกสําหรับการประมวลผลของหมึกที่ปริมาตรใด ๆ homogenizers ห้องปฏิบัติการอัลตราโซนิกใช้สําหรับปริมาตรตั้งแต่ 1.5 มล. ถึงประมาณ 2 ลิตรและเหมาะสําหรับขั้นตอน R + D ของสูตรหมึกเช่นเดียวกับการทดสอบคุณภาพ นอกจากนี้การทดสอบความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการยังช่วยให้สามารถเลือกขนาดอุปกรณ์ที่ต้องการสําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ได้อย่างแม่นยํา
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมใช้ในการผลิตสําหรับแบทช์ตั้งแต่ 0.5 ถึงประมาณ 2000L หรืออัตราการไหลตั้งแต่ 0.1L ถึง 20m³ ต่อชั่วโมง แตกต่างจากเทคโนโลยีการกระจายและการกัดอื่น ๆ ultrasonication สามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายเนื่องจากพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมดสามารถปรับขนาดเป็นเส้นตรงได้

ตารางด้านล่างแสดงคําแนะนําทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับปริมาณแบทช์หรืออัตราการไหลที่จะประมวลผล

 
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกทํางานอย่างไร? – หลักการทํางานของโพรงอากาศอะคูสติก
โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อสร้างฟองก๊าซขนาดเล็กในของเหลว เมื่อฟองอากาศอยู่ภายใต้แรงดันสูงพวกเขาสามารถยุบหรือระเบิดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานนี้สามารถใช้ในการกระจายอนุภาคในของเหลวโดยแบ่งออกเป็นขนาดที่เล็กลง
ในโพรงอากาศอัลตราโซนิกคลื่นเสียงจะถูกสร้างขึ้นโดยตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งบนโพรบหรือแตร ตัวแปลงสัญญาณแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในรูปของคลื่นเสียงซึ่งจะถูกส่งไปยังของเหลวผ่านโพรบหรือแตร เมื่อคลื่นเสียงไปถึงของเหลวจะสร้างคลื่นแรงดันสูงที่อาจทําให้ฟองก๊าซระเบิดได้
มีการใช้งานที่เป็นไปได้หลายอย่างสําหรับการเกิดโพรงอากาศอัลตราโซนิกในกระบวนการกระจายตัวรวมถึงการผลิตอิมัลชันการกระจายตัวของเม็ดสีและสารตัวเติมและการสลายตัวของอนุภาค โพรงอากาศอัลตราโซนิกสามารถเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจายอนุภาคเนื่องจากสามารถสร้างแรงเฉือนสูงและการป้อนพลังงานรวมถึงพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิและความดันสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําทําให้สามารถปรับแต่งกระบวนการตามความต้องการเฉพาะของแอปพลิเคชันได้ การควบคุมกระบวนการที่แม่นยํานี้เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ sonication เนื่องจากผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงสามารถเชื่อถือได้และผลิตซ้ําได้และหลีกเลี่ยงการย่อยสลายของอนุภาคหรือของเหลวที่ไม่พึงประสงค์

ที่มีประสิทธิภาพและง่ายต่อการทำความสะอาด

เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกประกอบด้วยเรือเครื่องปฏิกรณ์และโซโนโทรดอัลตราโซนิก นี่เป็นส่วนเดียวที่อาจมีการสึกหรอและสามารถเปลี่ยนได้ง่ายภายในไม่กี่นาที หน้าแปลนแยกการสั่นช่วยให้สามารถติดตั้ง sonotrode ลงในภาชนะที่มีแรงดันเปิดหรือปิดได้หรือเซลล์การไหลในทิศทางใด ๆ ไม่จําเป็นต้องใช้ตลับลูกปืน เครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลโดยทั่วไปทําจากสแตนเลสและมีรูปทรงที่เรียบง่ายและสามารถถอดประกอบและเช็ดออกได้อย่างง่ายดาย ไม่มีปากเล็ก ๆ หรือมุมที่ซ่อนอยู่

ทำความสะอาดอัลตราโซนิกในสถานที่

ความเข้มของอัลตราโซนิกที่ใช้สําหรับการกระจายการใช้งานนั้นสูงกว่าการทําความสะอาดอัลตราโซนิกทั่วไป ดังนั้นพลังงานอัลตราโซนิกสามารถใช้เพื่อช่วยทําความสะอาดในระหว่างการล้างและล้างเนื่องจากโพรงอากาศอัลตราโซนิกจะกําจัดอนุภาคและของเหลวตกค้างจาก sonotrode และจากผนังเซลล์ไหล