Производство чернил и порошков

This content was provided by Hielscher Ultrasonics GmbH

Ультразвуковая кавитация является эффективным средством для диспергирования и микроизмельчения (мокрый размол) красящих пигментов. Такая технология может быть использована для распыления красящих пигментов с применением ультрафиолета, воды или растворителей.

Inject ink cyan – «чернильный» циан для струйного распылителя, size reduction by sonification – сокращение размеров ультразвуковой обработкой, after – после обработки, before – до обработки Ультразвук очень эффективен для сокращения размеров частиц в диапазоне от 500 мкм до 10 нм.

График слева показывает пример ультразвуковой обработки красящих пигментов для распылителей чернил (кликните на картинку для её увеличения, кривая справа: до ультразвуковой обработки; кривая слева: после ультразвуковой обработки).

Контроль над технологическими параметрами и результатами

Размер частиц и гранулометрический состав красящих пигментов влияют на многие характеристики изделия, например, на красящую способность или качество печати. Когда дело доходит до распечатки на струйном принтере, небольшое количество более крупных частиц может привести к нестабильности в диспергировании, образованию осадка и повреждению сопла распылителя. По этой причине для получения красящих пигментов хорошего качества важно обеспечить контроль над применяемым в производстве процессом сокращения размеров частиц.

Поточная обработка

Ультразвуковая обработка при импульсной рециркуляции: оultrasonic transducer – ультразвуковой преобразователь, ultrasonic generator – ультразвуковой генератор, tank – бак, cooling (optional) – охлаждение (опция), P-gauge – манометр, flow cell – проточная кювета, powermeter – измеритель мощности, electrical outlet – электрическая розетка, open valve… - открыть клапан, когда уровень в баке низкий Ультразвуковые реакторы компании Hielscher повсеместно используются в поточном режиме. Чернила закачиваются в сосуд реактора. Там они подвергаются ультразвуковой кавитации при контролируемой интенсивности. Время выдержки зависит от объёма реактора и скорости подачи материала. Поточная ультразвуковая обработка исключает какие-либо байпасы, т.к. все частицы проходят через камеру реактора, следуя определённому пути. Поскольку все частицы подвергаются одинаковым параметрам ультразвуковой обработки за одинаковое время в течение каждого цикла, ультразвуковая обработка скорее сдвигает кривую гранулометрического состава, а не расширяет её. Вообще, «правый хвост» невозможно увидеть на пробах, обработанных ультразвуком.

Технологическое охлаждение

Для транспортных средств, чувствительных к температуре, компания Hielscher предлагает реакторы с проточными кюветами, заключённые в кожухи. Данные реакторы выпускаются как для лабораторных, так и для промышленных устройств. При охлаждении внутренних стенок реактора технологическое тепло может быть эффективно рассеяно. Фотографии ниже показывают пигмент угольной сажи, диспергированный в краситель, выдержанный под ультрафиолетом. Кликните на изображения, чтобы увеличить их.

до ультразвуковой обработки	после ультразвуковой обработки

Диспергирование и деагломерация в любом масштабе

Компания Hielscher предлагает ультразвуковые устройства для обработки красящих пигментов в любых объёмах. Лабораторные ультразвуковые устройства используются для объёмов от 1.5 мл до 2 л приблизительно. Промышленные ультразвуковые устройства используются для технологических разработок и производства порций от 0.5 до 2000 л или для величины расхода от 0.1 л до 20 м³ в час. В отличие от прочих технологий диспергирования и измельчения ультразвуковую обработку можно легко воспроизвести в большем масштабе. Лабораторные испытания позволят точно выбрать нужный размер оборудования. В таблице ниже приводятся общие рекомендации по устройствам в зависимости от объёма порции или потока материала, подлежащего обработке.

Объём порции	Расход	Рекомендуемые устройства
0.5 - 1.5 мл	-	VialTweeter
1 – 500мл	10-200 мл/мин	UP100H
10 - 2000 мл	20-400 мл/мин	UP200Ht, UP400S
0.1 – 20 л	0.2-4 л/мин	UIP1000hd, UIP2000
10 - 100 л	2-10 л/мин	UIP4000
-	10-100 л/мин	UIP16000
-	больше	группа из UIP16000

Прочность и лёгкость в чистке

Ультразвуковой реактор состоит из сосуда и ультразвукового волновода. Это единственная часть, которая подвергается износу; причём она может быть легко заменена в течение нескольких минут. Колебательно-расцепляемые фланцы обеспечивают монтаж волновода в открытых или закрытых контейнерах, находящихся под давлением, или в проточных кюветах в любом положении. Никаких подшипников не требуется. Реакторы с проточными кюветами обычно изготавливаются из нержавеющей стали и имеют простую геометрическую форму. Их можно легко демонтировать и протирать. Никаких отверстий или скрытых углов в них нет.

Ультразвуковой очиститель

Ультразвуковая интенсивность, используемая для диспергирования, намного превышает интенсивность, применяемую для обычной ультразвуковой очистки. Поэтому, ультразвуковая мощность может способствовать очистке во время процедур промывки и споласкивания, т.к. ультразвуковая кавитация удаляет частицы и осадки жидкости с волновода и со стенок проточной кюветы.