การลดขนาดอัลตราโซนิกของหมึก (เช่น สําหรับอิงค์เจ็ท)

โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสําหรับการกระจายตัวและการบดละเอียด (การกัดแบบเปียก) ของเม็ดสีหมึก เครื่องกระจายอัลตราโซนิกประสบความสําเร็จในการวิจัยเช่นเดียวกับในการผลิตอุตสาหกรรมของหมึกอิงค์เจ็ทที่ใช้ UV, น้ํา หรือตัวทําละลาย

หมึกอิงค์เจ็ทนาโนกระจายตัว

อัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพมากในการลดขนาดของอนุภาคในช่วงตั้งแต่ 500μm ถึงประมาณ 10 นาโนเมตร
เมื่อใช้อัลตราโซนิกเพื่อกระจายอนุภาคนาโนในหมึกอิงค์เจ็ทช่วงสีหมึกความทนทานและคุณภาพการพิมพ์สามารถปรับปรุงได้อย่างมาก ดังนั้นเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตหมึกอิงค์เจ็ทที่มีอนุภาคนาโนหมึกพิเศษ (เช่นหมึกนําไฟฟ้าหมึกพิมพ์ 3 มิติหมึกสัก) และสี
 

กราฟด้านล่างแสดงตัวอย่างสําหรับเม็ดสีสีดําที่ไม่โซนิคกับอัลตราโซนิกที่กระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกในหมึกอิงค์เจ็ท การรักษาด้วยอัลตราโซนิกดําเนินการด้วยโพรบอัลตราโซนิก UIP1000hdT ผลของการรักษาด้วยอัลตราโซนิกคือขนาดอนุภาคที่เล็กลงอย่างเห็นได้ชัดและการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบมาก

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

การกระจายอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงคุณภาพหมึกอิงค์เจ็ทได้อย่างไร?

เครื่องอัลตราโซนิกความเข้มสูงมีประสิทธิภาพสูงสําหรับการกระจายตัวการลดขนาดและการกระจายอนุภาคนาโนอย่างสม่ําเสมอ
ซึ่งหมายความว่าการปล่อยอนุภาคนาโนด้วยอัลตราโซนิกในหมึกอิงค์เจ็ทสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทานได้ อนุภาคนาโนเป็นอนุภาคขนาดเล็กมากที่มีขนาดอยู่ในช่วง 1 ถึง 100 นาโนเมตร และมีคุณสมบัติเฉพาะที่สามารถเพิ่มหมึกอิงค์เจ็ทได้หลายวิธี

• ประการแรกอนุภาคนาโนสามารถปรับปรุงขอบเขตสีของหมึกอิงค์เจ็ทซึ่งหมายถึงช่วงของสีที่สามารถผลิตได้ เมื่ออนุภาคนาโนกระจายอย่างสม่ําเสมอด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบหมึกจะแสดงสีที่สดใสและอิ่มตัวมากขึ้น เนื่องจากอนุภาคนาโนสามารถกระจายและสะท้อนแสงในแบบที่สีย้อมและเม็ดสีแบบดั้งเดิมไม่สามารถทําได้ ซึ่งนําไปสู่การสร้างสีที่ดีขึ้น
• ประการที่สองอนุภาคนาโนที่กระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันสามารถเพิ่มความต้านทานของหมึกอิงค์เจ็ทต่อการซีดจางน้ําและรอยเปื้อน เนื่องจากอนุภาคนาโนสามารถยึดติดกับกระดาษหรือพื้นผิวอื่นๆ ได้แน่นขึ้น นอกจากนี้ อนุภาคนาโนยังสามารถป้องกันไม่ให้หมึกไหลลงสู่กระดาษ ซึ่งอาจทําให้เกิดรอยเปื้อนและลดความคมชัดของภาพที่พิมพ์ได้
• สุดท้ายนี้ อนุภาคนาโนที่กระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกยังสามารถปรับปรุงคุณภาพการพิมพ์และความละเอียดของหมึกอิงค์เจ็ทได้อีกด้วย เครื่องกระจายอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษเมื่อพูดถึงการกัดและผสมอนุภาคนาโนในของเหลว ด้วยการใช้อนุภาคขนาดเล็กหมึกสามารถสร้างเส้นที่ละเอียดและแม่นยํายิ่งขึ้นส่งผลให้ภาพคมชัดขึ้น นี่เป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งในการใช้งาน เช่น การพิมพ์ภาพถ่ายคุณภาพสูงและการพิมพ์วิจิตรศิลป์

การควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการและผลลัพธ์การกระจายตัว

ขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาคของเม็ดสีหมึกส่งผลต่อลักษณะของผลิตภัณฑ์หลายอย่างเช่นความแข็งแรงในการย้อมสีหรือคุณภาพการพิมพ์ เมื่อพูดถึงการพิมพ์อิงค์เจ็ทอนุภาคขนาดใหญ่จํานวนเล็กน้อยอาจนําไปสู่ความไม่เสถียรของการกระจายตัวการตกตะกอนหรือความล้มเหลวของหัวฉีดอิงค์เจ็ท ด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งสําคัญสําหรับคุณภาพของหมึกอิงค์เจ็ทที่จะต้องควบคุมกระบวนการลดขนาดที่ใช้ในการผลิตได้ดี

การประมวลผลแบบอินไลน์ของนาโนกระจายตัวสําหรับหมึกอิงค์เจ็ท

เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher มักใช้ในบรรทัด หมึกอิงค์เจ็ทจะถูกสูบเข้าไปในภาชนะเครื่องปฏิกรณ์ ที่นั่นจะสัมผัสกับโพรงอากาศอัลตราโซนิกที่ความเข้มที่ควบคุมได้ เวลาเปิดรับแสงเป็นผลมาจากปริมาตรของเครื่องปฏิกรณ์และอัตราการป้อนวัสดุ Inline sonication ช่วยขจัดการบายพาสเนื่องจากอนุภาคทั้งหมดผ่านห้องเครื่องปฏิกรณ์ตามเส้นทางที่กําหนด เนื่องจากอนุภาคทั้งหมดสัมผัสกับพารามิเตอร์ sonication ที่เหมือนกันในเวลาเดียวกันในแต่ละรอบ ultrasonication มักจะแคบลงและเปลี่ยนเส้นโค้งการกระจายแทนที่จะขยายให้กว้างขึ้น การกระจายตัวของอัลตราโซนิกทําให้เกิดการกระจายขนาดอนุภาคที่ค่อนข้างสมมาตร โดยทั่วไปหางขวา – ความเบ้เชิงลบของเส้นโค้งที่เกิดจากการเปลี่ยนไปใช้วัสดุหยาบ ("หาง" ทางด้านขวา) – ไม่สามารถสังเกตได้ที่ตัวอย่างที่โซนิก

การกระจายตัวภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุม: กระบวนการทําความเย็น

สําหรับยานพาหนะที่ไวต่ออุณหภูมิ Hielscher มีเครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์แบบแจ็คเก็ตสําหรับอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมทั้งหมด การทําให้ผนังเครื่องปฏิกรณ์ภายในเย็นลงจะทําให้ความร้อนในกระบวนการสามารถกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ภาพด้านล่างแสดงเม็ดสีคาร์บอนแบล็คที่กระจายตัวด้วยโพรบอัลตราโซนิก UIP1000hdT ในหมึก UV

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการลดขนาดอนุภาคที่มีประสิทธิภาพและการกระจายเม็ดสีคาร์บอนแบล็คในหมึก UV อย่างสม่ําเสมอ

การกระจายตัวและการแยกตัวของหมึกอิงค์เจ็ทในทุกขนาด

Hielscher ผลิตอุปกรณ์กระจายอัลตราโซนิกสําหรับการแปรรูปหมึกในปริมาณใดก็ได้ โฮโมจีไนเซอร์ในห้องปฏิบัติการอัลตราโซนิกใช้สําหรับปริมาตรตั้งแต่ 1.5 มล. ถึงประมาณ 2 ลิตร และเหมาะสําหรับขั้นตอน R + D ของสูตรหมึก ตลอดจนการทดสอบคุณภาพ นอกจากนี้ การทดสอบความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการยังช่วยให้สามารถเลือกขนาดอุปกรณ์ที่ต้องการสําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ได้อย่างแม่นยํา
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมใช้ในการผลิตสําหรับแบทช์ตั้งแต่ 0.5 ถึงประมาณ 2000 ลิตรหรืออัตราการไหลตั้งแต่ 0.1 ลิตรถึง 20 ลบ.ม. ต่อชั่วโมง แตกต่างจากเทคโนโลยีการกระจายและกัดอื่น ๆ อัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายดายเนื่องจากพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมดสามารถปรับขนาดเป็นเส้นตรงได้

ตารางด้านล่างแสดงคําแนะนําเครื่องอัลตราโซนิกทั่วไปขึ้นอยู่กับปริมาตรแบทช์หรืออัตราการไหลที่จะประมวลผล

 
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกทํางานอย่างไร? – หลักการทํางานของโพรงอากาศอะคูสติก
โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อสร้างฟองอากาศขนาดเล็กในของเหลว เมื่อฟองอากาศอยู่ภายใต้แรงดันสูงพวกมันสามารถยุบตัวหรือระเบิดปล่อยพลังงานออกมาได้ พลังงานนี้สามารถใช้เพื่อกระจายอนุภาคในของเหลว โดยแบ่งออกเป็นขนาดเล็กลง
ในการโพรงอากาศอัลตราโซนิกคลื่นเสียงจะถูกสร้างขึ้นโดยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งบนโพรบหรือแตร ทรานสดิวเซอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในรูปของคลื่นเสียง ซึ่งจะถูกส่งไปยังของเหลวผ่านโพรบหรือแตร เมื่อคลื่นเสียงไปถึงของเหลว จะสร้างคลื่นแรงดันสูงที่อาจทําให้ฟองก๊าซระเบิดได้
มีการใช้งานที่เป็นไปได้หลายอย่างสําหรับการเกิดโพรงอากาศอัลตราโซนิกในกระบวนการกระจายตัวรวมถึงการผลิตอิมัลชันการกระจายตัวของเม็ดสีและสารตัวเติมและการแยกตัวของอนุภาค โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจายอนุภาคเนื่องจากสามารถสร้างแรงเฉือนสูงและพลังงานเข้าตลอดจนพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิและความดันสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําทําให้สามารถปรับแต่งกระบวนการให้เข้ากับความต้องการเฉพาะของการใช้งานได้ การควบคุมกระบวนการที่แม่นยํานี้เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ sonication เนื่องจากผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงสามารถเชื่อถือได้และผลิตซ้ําได้และหลีกเลี่ยงการย่อยสลายอนุภาคหรือของเหลวที่ไม่พึงประสงค์

ทนทานและทําความสะอาดง่าย

เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกประกอบด้วยภาชนะเครื่องปฏิกรณ์และโซโลโนทรอดอัลตราโซนิก นี่เป็นชิ้นส่วนเดียวที่อาจสึกหรอและสามารถเปลี่ยนได้ง่ายภายในไม่กี่นาที หน้าแปลนแบบสั่น-แยกส่วนช่วยให้สามารถติดตั้ง sonotrode ลงในภาชนะที่มีแรงดันแบบเปิดหรือปิดหรือเซลล์การไหลในทิศทางใดก็ได้ ไม่จําเป็นต้องใช้ตลับลูกปืน เครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลโดยทั่วไปทําจากสแตนเลสและมีรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายและสามารถถอดประกอบและเช็ดออกได้ง่าย ไม่มีปากเล็ก ๆ หรือมุมที่ซ่อนอยู่

เครื่องทําความสะอาดอัลตราโซนิกในสถานที่

ความเข้มของอัลตราโซนิกที่ใช้สําหรับการใช้งานการกระจายตัวนั้นสูงกว่าการทําความสะอาดอัลตราโซนิกทั่วไปมาก ดังนั้นพลังงานอัลตราโซนิกจึงสามารถใช้เพื่อช่วยในการทําความสะอาดระหว่างการล้างและล้างเนื่องจากโพรงอากาศอัลตราโซนิกจะขจัดอนุภาคและของเหลวตกค้างออกจาก sonotrode และจากผนังเซลล์การไหล