Leistungsultraschall für eine verbesserte mikrobielle Stabilität von Farben
- Mikrobieller Abbau kann sowohl wasserbasierte als auch lösemittelbasierte Farbrezepturen schädigen.
- Umweltvorschriften schränken den Einsatz von Bioziden ein. Die Ultraschallbehandlung ist eine umweltfreundliche, wirksame Methode zur Konservierung von Farben.
- Leistungsultraschall ermöglicht sogar die Wiederaufbereitung mikrobiell verdorbener Farben und Beschichtungsstoffe.
Konservierung von Farben mit Ultraschall
Die Konservierung von Farben umfasst die Verhinderung des Wachstums von Bakterien und anderen Mikroorganismen. Üblicherweise werden der Farbrezeptur Biozide zugesetzt, um die Mikroorganismen abzutöten. Mit der steigenden Nachfrage nach nachhaltigen, ungiftigen und umweltfreundlichen Farben werden Farbrezepturen heute mit einem geringeren Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) hergestellt und weisen häufig einen höheren Wassergehalt auf. Ein Nachteil dieser nachhaltigen Rezepturen ist ihre deutlich höhere Anfälligkeit für mikrobiellen Verderb und Abbau.
Leistungsultraschall ist eine umweltfreundliche Konservierungsmethode für Farben und Beschichtungsstoffe. Die wirksame Zellzerstörung und Lyse der Mikroorganismen trägt dazu bei, Farben mit niedrigem VOC- und Biozidgehalt herzustellen – bei gleichzeitig langer Haltbarkeit und guter Produktstabilität.
Mikrobieller Abbau von Farben
Wasserbasierte und lösemittelbasierte Farben werden aufgrund ihrer dekorativen und schützenden Eigenschaften eingesetzt. Besonders wasserbasierte Systeme sind anfällig für mikrobiellen Abbau.
Da die Umweltvorschriften stetig strenger werden, muss die Menge an Bioziden in Farben reduziert werden, denn diese Biozide können die Umwelt und die menschliche Gesundheit schädigen. Daher haben Umweltvorschriften den Einsatz von Bioziden erheblich eingeschränkt. Biozide werden eingesetzt, um den mikrobiellen Verderb von Farben und Beschichtungsstoffen zu verhindern und zu verringern. Sie ermöglichen eine deutlich längere Haltbarkeit und Lagerfähigkeit des Farbprodukts. Aufgrund des reduzierten Biozideinsatzes ist eine alternative Konservierungsmethode erforderlich.
Leistungsultraschall ist eine etablierte Technik zum Zellaufschluss und zur Konservierung, mit der sich der Einsatz aggressiver antimikrobieller Chemikalien nachweislich reduzieren oder ersetzen lässt.
Folgen mikrobiellen Verderbs
Eine Kontamination von Farben entsteht durch das Wachstum und/oder den Eintrag unerwünschter mikrobieller Zellen in die Rezeptur und kann zu folgenden Beeinträchtigungen führen:
- Verfärbung
- Gasbildung
- unangenehmer Geruch
- Viskositätsverlust
- Fadenziehen, Schimmel, Schleim
- Phasentrennung
Die mikrobielle Stabilität von Farben ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal, da ein solches Wachstum im abgefüllten Produkt bekanntermaßen dessen Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigt. Leistungsultraschall hilft Ihnen, die mikrobielle und kinetische Stabilität Ihrer Farbrezeptur zu verbessern!
Wiederaufbereitung mikrobiell geschädigter Farben mit Ultraschall
Sind Farben aufgrund unzureichender Konservierung bereits verdorben, bietet Ihnen die Ultraschallbehandlung die Möglichkeit, Farben und Beschichtungsstoffe im flüssigen Zustand wiederaufzubereiten. Wenn Farben und Beschichtungsstoffe ihre Haltbarkeitsdauer überschritten haben, kann die Rezeptur durch Ultraschallbehandlung wiederaufbereitet werden. Instabilität und Verderb der Rezeptur lassen sich rückgängig machen: Eine intensive Ultraschallbehandlung schließt die mikrobiellen Zellen auf, konserviert und stabilisiert die Rezeptur, sodass die Farbe wieder zu einem verkaufsfähigen Produkt wird. Das wiederaufbereitete Produkt kann erneut in den Rezepturstrom eingespeist und für den Verkauf abgefüllt werden.
Mit diesem einfachen Verfahren können Sie verdorbene Farbrezepturen wiederaufbereiten und wirtschaftliche Verluste durch Verderb einschließlich der Entsorgungskosten vermeiden.
Vorteile von Leistungsultraschall:
Ein Schritt – vielfältige Wirkungen
- Leistungsultraschall konserviert Ihre Farbrezeptur durch den Aufschluss von Mikroorganismen, Pilzen und Algen
- Ultraschall vermahlt, dispergiert und deagglomeriert Partikel bis in den Mikro- und Nanometerbereich
- Die Ultraschallbehandlung unterstützt die Entgasung der Rezeptur
- Wiederaufbereitung verdorbener Produkte, deren Haltbarkeitsdauer überschritten ist
Erhalten Sie eine homogene und stabile Farbrezeptur mit Leistungsultraschall!
Ein Gerät für 3 Prozessschritte
Die Ultraschallbehandlung ist eine sehr vielseitige Verfahrenstechnik. Ein einziger installierter Ultraschallhomogenisator kann drei Prozessschritte ausführen:
- Mahlen, Deagglomeration und Dispergierung
- mikrobielle Stabilisierung und Konservierung
- Entgasung der Rezeptur
Industrieller Leistungsultraschall
Hielscher’s industrielle Ultraschallgeräte lassen sich einfach installieren und in bestehende Produktionsanlagen nachrüsten. Für hohe Durchsätze werden unsere robusten Ultraschallgeräte überwiegend als Inline-Systeme eingesetzt. Die Farbrezeptur kann entweder im einmaligen Durchlauf oder im Kreislauf durch die Anlage geführt werden. Die Anzahl der Durchläufe durch die Zone intensiver Kavitation im Ultraschallreaktor lässt sich an das Produkt und die spezifischen Anforderungen anpassen.
Die Ultraschallsysteme von Hielscher wie UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 oder UIP16000 lassen sich zu Gruppen zusammenschalten, sodass die Produktionskapazität praktisch unbegrenzt ist.
Alle Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt und benötigen nur sehr wenig Wartung. Die Reaktorkammern lassen sich dank ihrer einfachen Geometrie und des vor Ort installierten Ultraschallreinigers (CIP) leicht reinigen.
Hochleistungs-Ultraschallgerät UIP16000 (16kW)
Leistungsultraschall zur Konservierung von Farben: UIP1500hd
Literatur/Quellen
- Downey, A. (2012): The use of biocides in paint preservation. In: H.W. Rossmoore: Handbook of Biocide and Preservative Use. Springer Sci 2012.
- Ishfaq, S.; Ali, N., Tauseef, I., Khan Khattak, M.N.; Khan Shinwari, Z.; Ali; I.M. (2015): Analysis of paint degradation by fungal and bacterial species. Pak. J. of Bot., 47/2, 2015. 753–760.
- Obidi, O.F.; Aboaba, O.O.; Makanjuola, M.S.; Nwachukwu, S.C.U. (2009): Microbial evaluation and deterioration of paints and paint-products. J. Environ. Biol. 30(5), 835–840 (2009).
- Ravikumar, H.R.; Rao, S.S.; Karigar, C.S. (2012): Biodegradation of paints: a current status. Indian J. Sci. Technol. 5/1, 2012. 1977–1987.
Wissenswertes
Pigmentdispergierung
- Benetzung: Das trockene Pigmentpulver muss benetzt werden. Bei der Benetzung werden die Oberflächen der Pigmentpartikel und Agglomerate mit der Flüssigkeit überzogen.
- Deagglomeration / Trennung: Aggregate und Agglomerate müssen aufgebrochen werden, sodass die Oberfläche jedes einzelnen Partikels mit der Flüssigkeit bedeckt ist. Leistungsultraschall ist ein sehr wirksames Werkzeug, um Partikel zu vermahlen, dispergieren und deagglomerieren und so eine homogene Rezeptur zu erhalten. Darüber hinaus fördert die Ultraschallbehandlung die Entgasung der Rezeptur.
- Stabilisierung: Die Rezeptur wird stabilisiert, um die Partikelgröße beizubehalten. Ein wirksames Verfahren zum Mahlen und Dispergieren unterstützt eine stabile Partikelgrößenverteilung und die Stabilisierung während der Lagerung.
Mikrobieller Verderb
Zu den gramnegativen Organismen, die häufig in kontaminierten wasserbasierten Farben vorkommen, gehören Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Micrococcus sp. und Aerobacter sp.
Auch grampositive Organismen der Gattung Bacillus sp. können in kontaminierten Farben vorkommen. Die häufigsten Pilzarten auf kontaminierten trockenen Farbfilmen sind Aureobasidium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium und Penicillium.
Mit der steigenden Nachfrage nach nachhaltigen, ungiftigen und umweltfreundlichen Farben werden Farben mit einem geringeren VOC-Gehalt formuliert und weisen häufig einen höheren Wassergehalt auf.
Weniger toxische, umweltverträgliche Farben haben tendenziell eine kürzere Haltbarkeit und sind häufiger von mikrobiellem Befall betroffen.
Der mikrobiologische Verderb wasserbasierter Beschichtungsstoffe kann für den Hersteller erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen.
Die Folgen bakterieller Aktivität und Pilzaktivität sind Viskositätsverlust, Gasbildung, unangenehmer Geruch und sichtbarer Abbau. Darüber hinaus können Verfärbungen durch mikrobiell produzierte Enzyme noch lange nach dem Formulierungsprozess zu Veränderungen am Produkt führen. Ein Viskositätsverlust der Farbrezeptur ist häufig infolge des Abbaus von Verdickungsmitteln auf Cellulosebasis zu beobachten.
Farbrezepturen
Wasserbasierte und lösemittelbasierte Farben werden z.B. auf Außen- oder Innenwänden von Wohnanlagen eingesetzt. Diese Farben haben zwei grundlegende Funktionen: Schutz und Dekoration. Eine mikrobielle Kontamination der Farbe im flüssigen Zustand und der getrockneten Filme kann diese Funktionen zerstören, was zu Abbau, Funktionsbeeinträchtigungen und optischen / ästhetischen Mängeln führt. Konservierungsmittel für Farben bieten eine chemische Möglichkeit, mikrobiellen Verderb zu verhindern oder auf ein geringes Maß zu begrenzen. Zu den gängigen Topfkonservierungsmitteln (Biozide / Fungizide / Mikrobizide) für Farben und Beschichtungsstoffe gehören O-formals, N-formals, 5-chloro-N-methylisothiazolin-3-one (CIT), benzisothiazoline (BIT) und chloroallyl-3,5,7-azoniaadamantane chloride (adamantine). Aus Umwelt- und Gesundheitsgründen ist es vorteilhaft, den Einsatz dieser Chemikalien zu reduzieren oder zu vermeiden.
Leistungsultraschall ist eine umweltfreundliche Alternative, die den Einsatz von Bioziden ersetzen oder die zur Konservierung der flüssigen Farbe erforderliche Biozidmenge reduzieren kann.