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高壓微射流在墨水上的應(yīng)用
檢測樣品：墨水
檢測項目：制備墨水
方案概述：隨著墨水行業(yè)的發(fā)展，使得原先多用于醫(yī)藥,、材料行業(yè)的高壓均質(zhì)機(jī)，現(xiàn)已被廣泛用于染料,、顏料和噴墨打印墨水等工業(yè)生產(chǎn)中,。部分取代了砂磨類型的設(shè)備，實現(xiàn)了“超細(xì)粉碎”工藝的重大變革,。數(shù)碼噴墨和噴墨打印墨水中著色劑的顆粒細(xì)度對其有十分重要的影響,。若顆粒稍大,，必會堵塞打印機(jī)的噴頭，也會使顏料著色劑易于沉淀,，影響圖像的形成和穩(wěn)定性,。一定程度上，顏料著色劑分子顆粒越小,，墨水的穩(wěn)定性相對越好,。
高壓微射流在墨水上的應(yīng)用
摘要：隨著墨水行業(yè)的發(fā)展，,，使得原先多用于醫(yī)藥,、材料行業(yè)的高壓均質(zhì)機(jī)，現(xiàn)已被廣泛用于染料,、顏料和噴墨打印墨水等工業(yè)生產(chǎn)中,。部分取代了砂磨類型的設(shè)備，實現(xiàn)了“超細(xì)粉碎”工藝的重大變革,。數(shù)碼噴墨和噴墨打印墨水中著色劑的顆粒細(xì)度對其有十分重要的影響,。若顆粒稍大，必會堵塞打印機(jī)的噴頭,，也會使顏料著色劑易于沉淀,，影響圖像的形成和穩(wěn)定性。一定程度上,，顏料著色劑分子顆粒越小,，墨水的穩(wěn)定性相對越好。
目的：使用微射流技術(shù)制備墨水,，實現(xiàn)顆粒超細(xì)粉碎并對其進(jìn)行表征,。
方法：使用意大利PSI微射流均質(zhì)機(jī)進(jìn)行制備、采用粒徑分析設(shè)備,、穩(wěn)定性分析設(shè)備進(jìn)行表征,。
關(guān)鍵詞：墨水、粒度,、高壓均質(zhì),、微射流
一、基本概述
1.1 墨水的介紹
墨水是一種含有色素或染料的液體,，墨水被用于書寫或繪畫,。最早的墨水有使用金屬、胡桃殼或種子制作的染料或使用魚,、章魚等水生動物的墨汁,。
目前國家對墨水的顆粒大小并未明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，只有企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn),。顆粒大小對于墨水本身的呈色性能以及穩(wěn)定性能起著至關(guān)重要的作用,，另外如果墨水本身顆粒過大也易造成墨水噴頭發(fā)生堵塞,。
1.2 墨水的傳統(tǒng)制作工藝
常規(guī)墨水的制作工藝主要分為四個部分，分別是溶膠,、拌料,、軋碾、摻和,。
①溶膠：將骨膠,、純堿、石碳酸等按比例混合放入攪拌容器中,，按定量加入清水,，用蒸汽（100℃-120℃）加壓進(jìn)行攪拌催化，約4小時即可溶為膠液,。
②拌料：將膠液移入槳式攪拌器中,，按定量加入墨灰，再按比例將熱水兌入膠液中,，經(jīng)過充分?jǐn)嚢?，使其成為均勻的墨膏?/span>
③軋碾：將墨膏放入磨機(jī)磨細(xì)軋勻，以增加墨汁的穩(wěn)定性,，研磨得越細(xì),，墨汁的光度和色澤就越好，淀性也越小,。
④摻和：在軋碾好的墨膏內(nèi)分次加入50℃熱水經(jīng)充分?jǐn)嚢枋蛊涑蔀榱髻|(zhì),，再加入樟腦油和太古油，緩緩加入溫水,，把墨汁調(diào)節(jié)到適當(dāng)濃度,，攪拌均勻，靜置到一定時間后,，用60目的銅紗鑼篩過濾,，經(jīng)檢驗質(zhì)量合格，即可灌裝,。
整個墨水的制備流程大體上遵循配料,、預(yù)分散、研磨,、分散攪拌,、過濾充填包裝5個流程。
二,、制備技術(shù)
2.1 常見墨水制備設(shè)備
分散,、研磨步驟是墨水制備過程中至關(guān)重要的。常規(guī)墨水的分散研磨設(shè)備有三輥機(jī)、球磨機(jī)和捏合機(jī),。
| 名稱 | 三輥機(jī) | 砂磨機(jī) | 捏合機(jī) |
| 圖片 |
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| 原理 | 三輥研磨機(jī)通過水平的三根輥筒的表面相互擠壓及不同速度的摩擦而達(dá)到研磨效果。 三輥研磨機(jī)是高粘度物料比較有效的研磨,、分散設(shè)備,。 | 在攪拌軸偏心盤高速運轉(zhuǎn)中，物料和研磨介質(zhì)的混合物發(fā)生高效相對運動,，其結(jié)果,，物料固體顆粒被有效分散、剪切研磨,，經(jīng)動態(tài)大流量轉(zhuǎn)子縫隙分離過濾器后,，得到最終產(chǎn)品。 | 捏合機(jī)是由一對互相配合和旋轉(zhuǎn)的Σ槳葉所產(chǎn)生強(qiáng)烈剪切作用,，從而使半干狀態(tài)或橡膠狀粘稠塑料材料迅速反應(yīng)從而獲得均勻的混合攪拌,。 |
表一 常見分散研磨設(shè)備
2.2 PSI微射流制備墨水
常規(guī)墨水分散、研磨設(shè)備為以上所述三種,，微射流作為一種新式制備設(shè)備越來越受到墨水行業(yè)的關(guān)注,。
PSI-20小試型微射流高壓均質(zhì)機(jī)是一款全數(shù)字控制的高壓均質(zhì)機(jī)，設(shè)計用于乳化,、解聚,、分散和粒度減小。
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圖一 PSI-20高壓微射流均質(zhì)機(jī)
該系統(tǒng)基于固定幾何形狀的處理室,，能夠承受超過2000bar的壓力,，每小時的生產(chǎn)量為20升。這提供了精細(xì)和均勻的粒度分布,。PSI-20可在60 ml至連續(xù)進(jìn)料范圍內(nèi)的閉環(huán)和開環(huán)配置中運行,。
我們使用1400Bar的壓力均質(zhì)4次，并采用美國PSS粒度儀公司制造,、生產(chǎn)的納米粒度分析儀Nicomp Z3000進(jìn)行PSD粒度分析,，結(jié)果如下：
圖二 Gussian粒徑分布圖
上圖四條曲線分別表示均質(zhì)1~4次的PSD檢測結(jié)果譜圖，紫,、藍(lán),、紅、綠分別代表1400Bar壓力下均質(zhì)1,、2,、3、4次,，未均質(zhì)前,，原料粒度分析平均粒徑檢測結(jié)果為1957nm，當(dāng)均質(zhì)1次后，粒徑檢測結(jié)果為291.4nm,，均質(zhì)2次后粒徑減小為135.8nm,，隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，粒徑所減小的幅度越來越小,，最終處理4次后該墨水粒徑檢測結(jié)果為67.5nm,。
2.3 PSI微射流的優(yōu)勢
目前市面上的微射流生產(chǎn)廠家眾多，所使用的基本原理也都一樣,，但意大利PSI高壓微射流均質(zhì)機(jī)憑借自身優(yōu)勢更加受到廣大用戶歡迎,。
表二 意大利PSI高壓微射流均質(zhì)機(jī)優(yōu)勢介紹
| 真實高處理量 |
| 發(fā)動機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)確保連續(xù)高壓運行超8小時，無需頻繁停機(jī)冷卻,。 確保實際產(chǎn)量與設(shè)備參數(shù)相符 |
| 超高剪切力 |
| 金剛石交互容腔 可選孔徑： Y型：75μm Z型：87μm,、100μm、200μm 配有不同的固定孔徑的腔體,，提供穩(wěn)定,、可靠的壓力。 |
| 多種進(jìn)料方式 |
| 配有靜態(tài)杯,、熱交換控溫杯,、 循環(huán)進(jìn)料杯等多種規(guī)格進(jìn)料杯，實現(xiàn)不同的進(jìn)料需求,，且符合ASME BPE 衛(wèi)生級管件標(biāo)準(zhǔn),。 |
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| 全機(jī)身、配件采用電拋光316不銹鋼,，符合GMP標(biāo)準(zhǔn),。 | |
| 舒適工作環(huán)境 |
| 儀器工作產(chǎn)生噪音較小，減輕對操作員的不良影響 |
| 數(shù)字屏顯 |
| 數(shù)顯壓力,，不接觸物料,、無污染，增強(qiáng)可視化,； 全面控制權(quán)限,、數(shù)據(jù)法規(guī)溯源。 |
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| 可定制化生產(chǎn),，滿足工藝線性放大生產(chǎn)需求 |
三,、結(jié)論與總結(jié)
據(jù)不*統(tǒng)計，截止到2020年,，全球墨水市場規(guī)模已達(dá)到200億美元,。我國油墨行業(yè)整體產(chǎn)銷量也呈逐步增長趨勢，我國墨水年產(chǎn)量已從 1995 年的 10 萬噸左右,，發(fā)展到 2015 年的 69.7 萬噸,，年均增長率保持在 10%以上,。為了使我國墨水產(chǎn)品在激烈的國際市場競爭中有著更大的競爭力，制備環(huán)節(jié)則至關(guān)重要,，采用非傳統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)備則有著舉足輕重的地位,，而意大利PSI公司生產(chǎn)的高壓微射流均質(zhì)機(jī)可為墨水用戶提供較好的制備方案。
[1] QB/T 2063—2007,，中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-碳素墨水[S]．
[2] QB/T 2730.1-2013,，中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-噴墨打印機(jī)用墨水[S]．
相關(guān)產(chǎn)品清單
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