Ultrasonik kavitasyon, mürekkep pigmentlerinin dağılması ve mikrotaşlanması (ıslak frezeleme) için etkili bir araçtır. Ultrasonik dağıtıcılar başarıyla araştırma yanı sıra UV-, su veya solvent bazlı mürekkep püskürtmeli mürekkepler endüstriyel üretiminde kullanılır.

Nano Dispers Inkjet Mürekkepler

Ultrason, 500μm'den yaklaşık 10nm'ye kadar olan parçacıkların boyutunun azaltılmasında çok etkilidir.
Ultrasonication mürekkep püskürtmeli mürekkep nanopartikülleri dağıtmak için kullanıldığında, mürekkep renk gamı, dayanıklılık ve baskı kalitesi önemli ölçüde geliştirilebilir. Bu nedenle, prob tipi ultrasonicators yaygın nanopartikül içeren mürekkep püskürtmeli mürekkepler, özel mürekkepler (örneğin, iletken mürekkepler, 3D yazdırılabilir mürekkepler, dövme mürekkepleri) ve boyalar üretiminde kullanılmaktadır.
 

Aşağıdaki grafikler, mürekkep püskürtmeli mürekkepte sonikleştirilmemiş ve ultrasonik olarak dağılmış siyah pigmentler için bir örnek göstermektedir. Ultrasonik tedavi ultrasonik prob UIP1000hdT ile gerçekleştirildi. Ultrasonik tedavinin sonucu gözle görülür şekilde daha küçük bir parçacık boyutu ve çok dar bir parçacık boyutu dağılımıdır.

Ultrasonik dispersiyon önemli ölçüde daha küçük ve daha düzgün mürekkep pigmentleri ile sonuçlanır. (yeşil grafik: sonikasyondan önce – kırmızı grafik: sonikasyondan sonra)

Ultrasonik Dispersiyon Mürekkep Püskürtmeli Mürekkep Kalitesini Nasıl Artırır?

Yüksek yoğunluklu ultrasonicators nanopartiküllerin dağılım, boyut küçültme ve düzgün dağılımı için son derece verimlidir.
Bu, mürekkep püskürtmeli mürekkepte ultrasonik nanopartiküllerin parçalanmasının performansını ve dayanıklılığını artırabileceği anlamına gelir. Nanopartiküller, 1 ila 100 nanometre aralığında boyutlara sahip çok küçük parçacıklardır ve mürekkep püskürtmeli mürekkebi çeşitli şekillerde geliştirebilen benzersiz özelliklere sahiptirler.

• İlk olarak, nanopartiküller, üretilebilecek renk aralığını ifade eden mürekkep püskürtmeli mürekkebin renk gamını geliştirebilir. Nanopartiküller bir prob tipi ultrasonicator ile düzgün bir şekilde dağıldığında, mürekkep sonuç olarak daha canlı ve doygun renkler sergiler. Bunun nedeni, nanopartiküllerin ışığı geleneksel boyaların ve pigmentlerin yapamayacağı şekilde dağıtıp yansıtabilmesi, bu da gelişmiş renk üretimine yol açmasıdır.
• İkincisi, homojen olarak dağılmış nanopartiküller, mürekkep püskürtmeli mürekkebin solmaya, suya ve lekelenmeye karşı direncini artırabilir. Bunun nedeni, nanopartiküllerin kağıt veya diğer substratlarla daha güçlü bir şekilde bağlanabilmesi ve daha dayanıklı ve daha uzun ömürlü bir görüntü oluşturabilmesidir. Ek olarak, nanopartiküller mürekkebin kağıda kanamasını önleyebilir, bu da lekelenmeye neden olabilir ve yazdırılan görüntünün keskinliğini azaltabilir.
• Son olarak, ultrasonik olarak dağılmış nanopartiküller de mürekkep püskürtmeli mürekkebin baskı kalitesini ve çözünürlüğünü artırabilir. Ultrasonik dağıtıcılar, sıvılarda nanopartiküllerin öğütülmesi ve harmanlanması söz konusu olduğunda son derece verimlidir. Daha küçük parçacıklar kullanarak, mürekkep daha ince ve daha hassas çizgiler oluşturabilir, bu da daha keskin ve net görüntüler elde edilmesini sağlar. Bu, özellikle yüksek kaliteli fotoğraf baskısı ve güzel sanatlar baskısı gibi uygulamalarda önemlidir.

Proses Parametreleri ve Dispersiyon Sonuçları Üzerinde Kontrol

Mürekkep pigmentlerinin parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı, renklendirme mukavemeti veya baskı kalitesi gibi birçok ürün özelliğini etkiler. Mürekkep püskürtmeli baskı söz konusu olduğunda, az miktarda büyük parçacıklar dispersiyon dengesizliğine, tortulaşmaya veya mürekkep püskürtme nozulunun bozulmasına yol açabilir. Bu nedenle, mürekkep püskürtmeli mürekkep kalitesinin, üretimde kullanılan boyut küçültme işlemi üzerinde iyi bir kontrole sahip olması önemlidir.

Mürekkep Püskürtmeli Mürekkepler için Nano-Dispersiyonların Hat İçi İşlenmesi

Hielscher ultrasonik reaktörler yaygın olarak in-line kullanılır. Mürekkep püskürtmeli mürekkep reaktör kabına pompalanır. Orada kontrollü bir yoğunlukta ultrasonik kavitasyona maruz kalır. Maruz kalma süresi, reaktör hacminin ve malzeme besleme hızının bir sonucudur. Satır içi sonikasyon, tüm parçacıklar tanımlanmış bir yolu izleyerek reaktör odasından geçtiği için baypası ortadan kaldırır. Tüm parçacıklar her döngü sırasında aynı süre boyunca aynı sonication parametrelerine maruz kaldığından, ultrasonikasyon tipik olarak daralır ve genişlemek yerine dağıtım eğrisini kaydırır. Ultrasonik dispersiyon nispeten simetrik parçacık boyutu dağılımları üretir. Genel olarak, sağ kuyruklama – kaba malzemelere kaymanın neden olduğu eğrinin negatif bir çarpıklığı ("sağdaki kuyruk") – sonike örneklerinde izlenememektedir.

Kontrollü Sıcaklıklar Altında Dağılım: Proses Soğutma

ısıya duyarlı araçlar için, Hielscher tüm laboratuvar ve endüstriyel cihazlar için ceketli akış hücresi reaktörleri sunmaktadır. reaktör iç duvarları soğutma, işlem ısı verimli bir şekilde dağıtılabilir.

Aşağıdaki resimler, UV mürekkebinde ultrasonik prob UIP1000hdT ile dağılmış karbon siyahı pigmenti göstermektedir.

Ultrasonik dispersiyon, UV mürekkebinde etkili bir partikül boyutu küçültme ve karbon siyahı pigmentlerin düzgün dağılımını sağlar.

Inkjet Mürekkeplerin Her Ölçekte Dağıtılması ve Deagglomerasyonunun

Hielscher herhangi bir hacimde mürekkeplerin işlenmesi için ultrasonik dispersiyon ekipmanları yapar. Ultrasonik laboratuar homojenizatörleri 1.5mL'den yaklaşık 2L'ye kadar olan hacimler için kullanılır ve mürekkep formülasyonlarının Ar-Ge aşaması ve kalite testleri için idealdir. Ayrıca, laboratuvardaki fizibilite testi, ticari üretim için gerekli ekipman boyutunun doğru bir şekilde seçilmesini sağlar.
Endüstriyel ultrasonik dağıtıcılar, 0.5 ila yaklaşık 2000L arasındaki partiler veya saatte 0.1L ila 20m³ arasındaki akış hızları için üretimde kullanılır. Diğer dispersiyon ve frezeleme teknolojilerinden farklı olarak, ultrasonication kolayca ölçeklendirilebilir, çünkü tüm önemli işlem parametreleri doğrusal olarak ölçeklendirilebilir.

Aşağıdaki tablo, işlenecek parti hacmine veya akış hızına bağlı olarak genel ultrasonicator önerilerini göstermektedir.

 
Ultrasonik Disperserler Nasıl Çalışır? – Akustik Kavitasyonun Çalışma Prensibi
Ultrasonik kavitasyon, bir sıvıda küçük gaz kabarcıkları oluşturmak için yüksek frekanslı ses dalgaları kullanan bir işlemdir. Kabarcıklar yüksek basınca maruz kaldığında, çökebilir veya patlayabilir ve bir enerji patlaması serbest bırakabilirler. Bu enerji, sıvıdaki parçacıkları dağıtmak ve onları daha küçük boyutlara ayırmak için kullanılabilir.
Ultrasonik kavitasyonda, ses dalgaları tipik olarak bir prob veya korna üzerine monte edilen ultrasonik bir dönüştürücü tarafından üretilir. Dönüştürücü, elektrik enerjisini ses dalgaları şeklinde mekanik enerjiye dönüştürür, bunlar daha sonra prob veya korna yoluyla sıvıya iletilir. Ses dalgaları sıvıya ulaştığında, gaz kabarcıklarının patlamasına neden olabilecek yüksek basınçlı dalgalar oluştururlar.
Emülsiyonların üretimi, pigmentlerin ve dolgu maddelerinin dağılımı ve parçacıkların deagglomerasyonu da dahil olmak üzere dispersiyon işlemlerinde ultrasonik kavitasyon için çeşitli potansiyel uygulamalar vardır. Ultrasonik kavitasyon, parçacıkları dağıtmak için etkili bir yol olabilir, çünkü yüksek kesme kuvvetleri ve enerji girdisinin yanı sıra sıcaklık ve basınç gibi diğer önemli işlem parametrelerini de hassas bir şekilde kontrol edebilir ve bu da işlemi uygulamanın özel ihtiyaçlarına göre uyarlamayı mümkün kılar. Bu hassas proses kontrolü, yüksek kaliteli ürünler güvenilir ve tekrarlanabilir şekilde üretilebildiği ve parçacıkların veya sıvının istenmeyen herhangi bir şekilde bozulması önlenebildiği için sonikasyonun öne çıkan avantajlarından biridir.

Sağlam ve Kolay Temizlik

Bir ultrasonik reaktör, reaktör kabı ve ultrasonik sonotrode oluşur. Bu, aşınmaya maruz kalan ve dakikalar içinde kolayca değiştirilebilen tek parçadır. Salınım-dekuplaj flanşları, sonotrode'un açık veya kapalı basınçlı kaplara veya akış hücrelerine herhangi bir yönde monte edilmesini sağlar. Rulmana gerek yoktur. Akış hücresi reaktörleri genellikle paslanmaz çelikten yapılmıştır ve basit geometrilere sahiptir ve kolayca sökülebilir ve silinebilir. Küçük delikler veya gizli köşeler yoktur.

Place Ultrasonik Temizleyici

Dispersiyon uygulamaları için kullanılan ultrasonik yoğunluk, tipik ultrasonik temizlemeden çok daha yüksektir. Bu nedenle ultrasonik güç, ultrasonik kavitasyon parçacıkları ve sıvı kalıntılarını sonotrode ve akış hücresi duvarlarından uzaklaştırdığı için yıkama ve durulama sırasında temizlemeye yardımcı olmak için kullanılabilir.