Giảm kích thước siêu âm của mực (ví dụ: đối với máy in phun)
Siêu âm cavitation là một phương tiện hiệu quả cho việc phân tán và microgrinding (phay ướt) của sắc tố mực. Máy phân tán siêu âm được sử dụng thành công trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất công nghiệp mực in phun dựa trên UV, nước hoặc dung môi.
Mực in phun phân tán nano
Siêu âm rất hiệu quả trong việc giảm kích thước của các hạt trong phạm vi từ 500μm xuống xấp xỉ 10nm.
Khi ultrasonication được sử dụng để phân tán các hạt nano trong mực in phun, gam màu mực, độ bền và chất lượng in có thể được cải thiện đáng kể. Do đó, ultrasonicators loại thăm dò được sử dụng rộng rãi trong sản xuất mực in phun hạt nano, mực đặc biệt (ví dụ, mực dẫn điện, mực in 3D, mực xăm) và sơn.
Các biểu đồ dưới đây cho thấy một ví dụ cho các sắc tố đen không sonicated so với ultrasonically dispersed trong mực in phun. Điều trị siêu âm được thực hiện với đầu dò siêu âm UIP1000hdT. Kết quả của việc xử lý siêu âm là kích thước hạt nhỏ hơn rõ rệt và phân bố kích thước hạt rất hẹp.

Sự phân tán siêu âm dẫn đến các sắc tố mực nhỏ hơn và đồng đều hơn đáng kể. (đồ thị màu xanh lá cây: trước khi sonication – Đồ thị màu đỏ: sau khi sonication)
Làm thế nào để phân tán siêu âm cải thiện chất lượng mực in?
Ultrasonicators cường độ cao có hiệu quả cao cho sự phân tán, giảm kích thước và phân phối đồng đều của các hạt nano.
Điều này có nghĩa là ispersing hạt nano với siêu âm trong mực in phun có thể cải thiện hiệu suất và độ bền của nó. Hạt nano là các hạt rất nhỏ với kích thước trong khoảng từ 1 đến 100 nanomet và chúng có các đặc tính độc đáo có thể tăng cường mực in phun theo nhiều cách.
- Thứ nhất, các hạt nano có thể cải thiện gam màu của mực in phun, đề cập đến phạm vi màu sắc có thể được tạo ra. Khi các hạt nano được phân tán đồng đều với một ultrasonicator loại đầu dò, mực thể hiện do đó màu sắc sống động và bão hòa hơn. Điều này là do các hạt nano có thể tán xạ và phản xạ ánh sáng theo những cách mà thuốc nhuộm và sắc tố truyền thống không thể, dẫn đến cải thiện khả năng tái tạo màu sắc.
- Thứ hai, các hạt nano phân tán đồng nhất có thể làm tăng khả năng chống phai màu, tưới nước và nhòe của mực in phun. Điều này là do các hạt nano có thể liên kết mạnh hơn với giấy hoặc chất nền khác, tạo ra hình ảnh bền hơn và lâu dài hơn. Ngoài ra, các hạt nano có thể ngăn mực chảy vào giấy, có thể gây nhòe và giảm độ sắc nét của hình ảnh in.
- Cuối cùng, các hạt nano phân tán siêu âm cũng có thể cải thiện chất lượng in và độ phân giải của mực in phun. Máy phân tán siêu âm đặc biệt hiệu quả khi nói đến phay và pha trộn các hạt nano trong chất lỏng. Bằng cách sử dụng các hạt nhỏ hơn, mực có thể tạo ra các đường mịn hơn và chính xác hơn, dẫn đến hình ảnh sắc nét và rõ ràng hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như in ảnh chất lượng cao và in mỹ thuật.
Kiểm soát các thông số quá trình và kết quả phân tán
Kích thước hạt và sự phân bố kích thước hạt của bột màu mực ảnh hưởng đến nhiều đặc tính của sản phẩm, chẳng hạn như độ bền pha màu hoặc chất lượng in. Khi nói đến in phun, một lượng nhỏ các hạt lớn hơn có thể dẫn đến mất ổn định phân tán, lắng đọng hoặc hỏng vòi phun. Vì lý do này, điều quan trọng là chất lượng mực in phun phải kiểm soát tốt quá trình giảm kích thước được sử dụng trong sản xuất.

Máy đồng nhất siêu âm UIP1000hdT cho phân tán nano
Xử lý phân tán nano trong dây chuyền cho mực in phun
Lò phản ứng siêu âm Hielscher thường được sử dụng trong dòng. Mực in phun được bơm vào bình chứa lò phản ứng. Ở đó nó được tiếp xúc với cavitation siêu âm ở cường độ được kiểm soát. Thời gian phơi nhiễm là kết quả của khối lượng lò phản ứng và tốc độ nạp vật liệu. Sonication nội tuyến giúp loại bỏ việc đi qua vì tất cả các hạt đi qua buồng lò phản ứng theo một con đường xác định. Vì tất cả các hạt được tiếp xúc với các thông số sonication giống hệt nhau trong cùng một thời gian trong mỗi chu kỳ, siêu âm thường thu hẹp và thay đổi đường cong phân phối thay vì mở rộng nó. Phân tán siêu âm tạo ra sự phân bố kích thước hạt tương đối đối xứng. Nói chung, đuôi phải – độ lệch âm của đường cong gây ra bởi sự dịch chuyển sang các vật liệu thô ("đuôi" bên phải) – không thể được quan sát tại các mẫu sonicated.
Phân tán dưới nhiệt độ được kiểm soát: Làm mát quá trình
Đối với các phương tiện nhạy cảm với nhiệt độ, Hielscher cung cấp các lò phản ứng tế bào dòng chảy có vỏ bọc cho tất cả các thiết bị phòng thí nghiệm và công nghiệp. Bằng cách làm mát các bức tường lò phản ứng bên trong, nhiệt quá trình có thể được tiêu tan hiệu quả.
Những hình ảnh dưới đây cho thấy sắc tố đen carbon phân tán với đầu dò siêu âm UIP1000hdT trong mực UV.

Phân tán siêu âm đảm bảo giảm kích thước hạt hiệu quả và phân phối đồng đều các sắc tố đen carbon trong mực UV.
Phân tán và khử kết tụ mực in phun ở mọi quy mô
Hielscher làm cho thiết bị phân tán siêu âm để xử lý mực ở bất kỳ khối lượng nào. Máy đồng nhất phòng thí nghiệm siêu âm được sử dụng cho khối lượng từ 1,5mL đến xấp xỉ 2L và lý tưởng cho giai đoạn R + D của công thức mực cũng như cho các thử nghiệm chất lượng. Hơn nữa, thử nghiệm khả thi trong phòng thí nghiệm cho phép chọn kích thước thiết bị cần thiết cho sản xuất thương mại một cách chính xác.
Máy phân tán siêu âm công nghiệp được sử dụng trong sản xuất cho các lô từ 0,5 đến khoảng 2000L hoặc tốc độ dòng chảy từ 0,1L đến 20m³ mỗi giờ. Khác với các công nghệ phân tán và phay khác, ultrasonication có thể được mở rộng dễ dàng vì tất cả các thông số quá trình quan trọng có thể được thu nhỏ tuyến tính.
Bảng dưới đây cho thấy các khuyến nghị ultrasonicator chung tùy thuộc vào khối lượng lô hoặc tốc độ dòng chảy được xử lý.
Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
---|---|---|
10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
15 đến 150L | 3 đến 15L / phút | UIP6000hdT |
N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Máy phân tán siêu âm hoạt động như thế nào? – Nguyên lý làm việc của hang động âm thanh
Siêu âm cavitation là một quá trình sử dụng sóng âm thanh tần số cao để tạo ra bong bóng khí nhỏ trong chất lỏng. Khi các bong bóng chịu áp suất cao, chúng có thể sụp đổ hoặc nổ tung, giải phóng một vụ nổ năng lượng. Năng lượng này có thể được sử dụng để phân tán các hạt trong chất lỏng, phá vỡ chúng thành các kích thước nhỏ hơn.
Trong cavitation siêu âm, sóng âm thanh được tạo ra bởi một đầu dò siêu âm, thường được gắn trên một đầu dò hoặc sừng. Đầu dò chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học dưới dạng sóng âm thanh, sau đó được truyền vào chất lỏng thông qua đầu dò hoặc sừng. Khi sóng âm thanh đến chất lỏng, chúng tạo ra sóng áp suất cao có thể khiến bong bóng khí nổ tung.
Có một số ứng dụng tiềm năng cho cavitation siêu âm trong quá trình phân tán, bao gồm sản xuất nhũ tương, sự phân tán của sắc tố và chất độn, và deagglomeration của các hạt. Siêu âm cavitation có thể là một cách hiệu quả để phân tán các hạt bởi vì nó có thể tạo ra lực cắt cao và năng lượng đầu vào cũng như các thông số quá trình quan trọng khác như nhiệt độ và áp suất có thể được kiểm soát chính xác, làm cho nó có thể điều chỉnh quá trình theo nhu cầu cụ thể của ứng dụng. Kiểm soát quá trình chính xác này là một trong những lợi thế nổi bật của sonication vì các sản phẩm chất lượng cao có thể đáng tin cậy và tái sản xuất và tránh được sự xuống cấp không mong muốn của các hạt hoặc chất lỏng.
Mạnh mẽ và dễ dàng để làm sạch
Một lò phản ứng siêu âm bao gồm các bình lò phản ứng và sonotrode siêu âm. Đây là bộ phận duy nhất, có thể bị mài mòn và nó có thể dễ dàng thay thế trong vòng vài phút. Mặt bích tách dao động cho phép gắn sonotrode vào các thùng chứa điều áp mở hoặc đóng hoặc các tế bào dòng chảy theo bất kỳ hướng nào. Không cần vòng bi. Lò phản ứng tế bào dòng chảy thường được làm bằng thép không gỉ và có hình dạng đơn giản và có thể dễ dàng tháo rời và xóa sổ. Không có lỗ nhỏ hoặc góc khuất.
Siêu âm Cleaner tại chỗ
Cường độ siêu âm được sử dụng cho các ứng dụng phân tán cao hơn nhiều so với làm sạch siêu âm điển hình. Do đó, sức mạnh siêu âm có thể được sử dụng để hỗ trợ làm sạch trong quá trình xả và rửa, vì cavitation siêu âm loại bỏ các hạt và dư lượng chất lỏng từ sonotrode và từ thành tế bào dòng chảy.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- FactSheet Ultrasonic Inkjet Dispersion – Hielscher Ultrasonics
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.