Mürekkebin ultrasonik boyut küçültme (örn. mürekkep püskürtmeli için)

Ultrasonik kavitasyon, mürekkep pigmentlerinin dağıtılması ve mikro öğütülmesi (ıslak frezeleme) için etkili bir araçtır. Ultrasonik dağıtıcılar, UV, su veya solvent bazlı mürekkep püskürtmeli mürekkeplerin endüstriyel üretiminde olduğu kadar araştırmalarda da başarıyla kullanılmaktadır.

Nano Dağınık Mürekkep Püskürtmeli Mürekkepler

Ultrason, 500μm'den yaklaşık 10nm'ye kadar olan partiküllerin boyutunun küçültülmesinde çok etkilidir.
Mürekkep püskürtmeli mürekkepte nanopartikülleri dağıtmak için ultrasonikasyon kullanıldığında, mürekkep renk gamı, dayanıklılık ve baskı kalitesi önemli ölçüde iyileştirilebilir. Bu nedenle, prob tipi ultrasonicators, nanopartikül içeren mürekkep püskürtmeli mürekkepler, özel mürekkepler (örneğin, iletken mürekkepler, 3D yazdırılabilir mürekkepler, dövme mürekkepleri) ve boyaların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
 

Aşağıdaki grafikler, mürekkep püskürtmeli mürekkepte sonikasyonlu olmayan ve ultrasonik olarak dağılmış siyah pigmentler için bir örnek göstermektedir. Ultrasonik tedavi ultrasonik prob UIP1000hdT ile yapıldı. 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 homojen mürekkep pigmentleri ile sonuçlanır. (Yeşil Grafik: Sonikasyondan Önce – Kırmızı Grafik: Sonikasyondan sonra)

Ultrasonik Dispersiyon Mürekkep Püskürtmeli Mürekkep Kalitesini Nasıl İyileştirir?

Yüksek yoğunluklu ultrasonicators, nanopartiküllerin dağılımı, boyut küçültme ve düzgün dağılımı için oldukça verimlidir.
Bu, nanopartiküllerin mürekkep püskürtmeli mürekkepte ultrasonik olarak serpiştirilmesinin 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 yelpazesini ifade eden mürekkep püskürtmeli mürekkebin renk gamını iyileştirebilir. Nanopartiküller prob tipi bir ultrasonicator ile düzgün bir şekilde dağıtıldığında, mürekkep sonuç olarak daha canlı ve doygun renkler sergiler. Bunun nedeni, nanopartiküllerin ışığı geleneksel boyaların ve pigmentlerin yapamayacağı şekilde dağıtabilmesi ve yansıtabilmesidir, bu da gelişmiş renk üretimine yol açar.
• İkinci olarak, homojen olarak dağılmış nanopartiküller, mürekkep püskürtmeli mürekkebin solma, su ve lekelenmeye karşı direncini artırabilir. Bunun nedeni, nanopartiküllerin kağıt veya diğer alt tabaka ile daha güçlü bir şekilde bağlanarak daha dayanıklı ve daha uzun ömürlü bir görüntü oluşturabilmesidir. Ek olarak, nanopartiküller mürekkebin kağıda akmasını önleyebilir, bu da lekelenmeye neden olabilir ve yazdırılan görüntünün keskinliğini azaltabilir.
• Son olarak, ultrasonik olarak dağılmış nanopartiküller, mürekkep püskürtmeli mürekkebin baskı kalitesini ve çözünürlüğünü de artırabilir. Ultrasonik dağıtıcılar, sıvılardaki nanopartiküllerin öğütülmesi ve harmanlanması söz konusu olduğunda son derece verimlidir. Mürekkep, daha küçük parçacıklar kullanarak daha ince ve daha kesin çizgiler oluşturarak daha keskin ve net görüntüler elde edebilir. Bu, özellikle yüksek kaliteli fotoğraf baskısı ve güzel sanatlar baskısı gibi uygulamalarda önemlidir.

Proses parametreleri ve dispersiyon sonuçları üzerinde kontrol

Mürekkep pigmentlerinin partikül boyutu ve partikül boyutu dağılımı, renklendirme gücü veya baskı kalitesi gibi birçok ürün özelliğini etkiler. Mürekkep püskürtmeli baskı söz konusu olduğunda, az miktarda daha büyük parçacıklar dağılma kararsızlığına, sedimantasyona veya mürekkep püskürtmeli püskürtme ucu arızasına neden olabilir. 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 genellikle in-line kullanılır. Mürekkep püskürtmeli mürekkep reaktör kabına pompalanır. Orada kontrollü bir yoğunlukta ultrasonik kavitasyona maruz bırakılır. Maruz kalma süresi, reaktör hacminin ve malzeme besleme hızının bir sonucudur. Satır içi sonikasyon, baypas etmeyi ortadan kaldırır, çünkü tüm parçacıklar tanımlanmış bir yolu izleyerek reaktör odasını geçer. Tüm parçacıklar her döngü sırasında aynı süre boyunca aynı sonikasyon parametrelerine maruz kaldığından, ultrasonikasyon tipik olarak dağılım eğrisini genişletmek yerine daraltır ve kaydırır. Ultrasonik dispersiyon, nispeten simetrik parçacık boyutu dağılımları üretir. Genel olarak, sağ kuyruk – Kaba malzemelere kaymanın neden olduğu eğrinin negatif bir eğriliği (sağda "kuyruk") – sonikasyonlu örneklerde gözlenemez.

Kontrollü Sıcaklıklarda Dispersiyon: Proses Soğutma

Sıcaklığa duyarlı araçlar için Hielscher, tüm laboratuvar ve endüstriyel cihazlar için ceketli akış hücresi reaktörleri sunar. İç reaktör duvarlarını soğutarak proses ısısı etkili bir şekilde dağıtılabilir.

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

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

Mürekkep püskürtmeli mürekkeplerin herhangi bir ölçekte dağıtılması ve topaktan arındırılması

Hielscher, mürekkeplerin herhangi bir hacimde işlenmesi için ultrasonik dispersiyon ekipmanı yapar. Ultrasonik laboratuvar homojenizatörleri, 1,5 mL'den yaklaşık 2L'ye kadar olan hacimler için kullanılır ve mürekkep formülasyonlarının Ar-Ge aşamasının yanı sıra kalite testleri için idealdir. Ayrıca, laboratuvardaki fizibilite testi, ticari üretim için gerekli ekipman boyutunun doğru bir şekilde seçilmesine olanak tanır.
Endüstriyel ultrasonik dağıtıcılar, üretimde 0,5 ila yaklaşık 2000L arasındaki partiler veya saatte 0,1 L ila 20m³ akış hızları için kullanılır. Diğer dispersiyon ve frezeleme teknolojilerinden farklı olarak, tüm önemli işlem parametreleri doğrusal olarak ölçeklendirilebildiğinden, ultrasonikasyon kolayca ölçeklendirilebilir.

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

 
Ultrasonik Dağıtıcılar 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 kaldıklarında, bir enerji patlaması açığa çıkararak çökebilir veya patlayabilirler. 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 bir ultrasonik dönüştürücü tarafından üretilir. Dönüştürücü, elektrik enerjisini ses dalgaları şeklinde mekanik enerjiye dönüştürür ve 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 dispersiyonu ve partiküllerin deagglomerasyonu 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 girişi üretebilir, ayrıca sıcaklık ve basınç gibi diğer önemli proses parametreleri hassas bir şekilde kontrol edilebilir, bu da işlemi uygulamanın özel ihtiyaçlarına göre uyarlamayı mümkün kılar. Bu hassas işlem kontrolü, yüksek kaliteli ürünler güvenilir ve tekrarlanabilir bir şekilde üretilebildiğinden ve parçacıkların veya sıvının istenmeyen herhangi bir şekilde bozulmasından kaçınıldığından, sonikasyonun belirgin avantajlarından biridir.

Sağlam ve temizlemesi kolay

Bir ultrasonik reaktör, reaktör kabı ve ultrasonik sonotrottan oluşur. Bu, aşınmaya maruz kalan tek parçadır ve dakikalar içinde kolayca değiştirilebilir. Salınım-dekuplaj flanşları, sonotrotun herhangi bir yönde açık veya kapalı basınçlandırılabilir kaplara veya akış hücrelerine monte edilmesine izin verir. Rulmana gerek yoktur. Akış hücresi reaktörleri genellikle paslanmaz çelikten yapılır ve basit geometrilere sahiptir ve kolayca sökülüp silinebilir. Küçük delikler veya gizli köşeler yoktur.

Yerinde Ultrasonik Temizleyici

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