Mit Ultraschall zu einer besseren mikrobiellen Farbstabilität
- Mikrobielle Schädigung kann sowohl lösungsmittel- als auch wasser-basierte Farbformulierungen beeinträchtigen.
- Umweltvorschriften schränken die Verwendung von Bioaiden ein. Ultraschall ist eine umweltfreundliche, effektive Methode, um Farben zu konservieren.
- Hochleistungsultraschall ermöglicht zudem auch die Aufbereitung von mikrobakteriell verdorbenen Farben und Lacken.
Ultraschall-gestützte Farbkonservierung
Durch die Konservierung wird das Wachstum von Bakterien und anderen Mikroorganismen in den Farbformulierungen verhindert. Im Allgemeinen werden der Formulierung Biozide zugesetzt, um die Mikroben abzutöten. Mit der zunehmenden Nachfrage nach nachhaltigen, ungiftigen und umweltfreundlichen Farben, werden heutzutage vor allem Farben mit niedrigem VOC-Gehalt produziert. Diese haben meist einen höheren Wassergehalt. Der Nachteil dieser nachhaltigen Formulierungen ist eine deutlich höhere Anfälligkeit für mikrobiellen Verderb.
Hochleistungsultraschall ist eine umweltfreundliche Konservierungsmethode für Farben und Lacke. Die effektive Zerstörung der Bakterienzellen und die Lyse der Mikroben ermöglicht es, Farben mit einem niedrigem VOC- und Biozidgehalt herzustellen – mit längerer Haltbarkeit und sehr guter Produktstabilität.
Mikrobieller Befall von Farben
Wasser-basierte und lösemittelhaltige Lacke werden als ihre dekorative und schützende Beschichtung verwendet. Vor allem wässrige Systeme sind anfällig für den mikrobiellen Befall.
Infolge immer strenger werdender Umweltauflagen muss der Biozidgehalt in Farben reduziert werden, da diese Biozide für die Umwelt und menschliche Gesundheit schädlich sein können. Umweltvorschriften haben daher die Verwendung von Bioziden erheblich begrenzt. Biozide werden zur Vermeidung und Verringerung der mikrobiellen Verderb von Farben und Lacken verwendet und verleihen dem Farbprodukt eine deutlich längere Haltbarkeit und Lagerfähigkeit. Durch den reduzierten Einsatz von Bioziden ist eine alternative Konservierungsmethode erforderlich.
Hochleistungsultraschall ist eine bekannte Technologie des Zellaufschlusses, der Konservierung und Stabilisierung, durch welche die Verwendung von aggressiven antimikrobiellen Chemikalien nachweislich reduziert werden kann.
Folgen des mikrobiellen Verderbs
Die Verunreinigung von Farben entsteht durch das Wachstum und/oder den Eintrag von unerwünschten Mikroben in der Formulierung. Folgende unerwünschte Effekte könne bei einem mikrobiellen Verderb von Farbe auftreten:
- Verfärbung
- Gaseintrag
- schlechter Geruch
- Viskositätsverlust
- Schimmel, Schleimbildung
- Phasentrennung
Die mikrobielle Stabilität ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal von Farbprodukten, da mikrobielles Wachstum in Farbdosen und -eimern die Funktionalität und Qualität deutlich verschlechtern. Hochleistungsultraschall hilft Ihnen, die mikrobielle und kinetische Stabilität Ihrer Farbdispersion zu verbessern!
Ultraschall-gestützte Aufbereitung von mikrobiell belasteten Farben
Wenn Farben bereits aufgrund unzureichender Konservierung mikrobiell befallen sind, ermöglicht es der Einsatz von Hochleistungsultraschall, die Farbe wiederaufzubereiten. Wenn Farben und Lacke ihre Haltbarkeit überschritten haben, kann die Farbpartikel durch Beschallung aufgearbeitet werden. Der verlorene Stabilität und der einsetzende Verderb können rückgängig gemacht werden: Die Beschallung mit intensivem Ultraschall zerstört die Mikroben und konserviert und stabilisiert die Farbformulierung, so dass die Farbe wieder in ein verkäufliches Produkt verwandelt wird. Die aufbereitete Farbe kann dem Produktionsstrom beigemischt und für den Verkauf abgefüllt werden.
Dieser einfache Prozess gibt Ihnen die Möglichkeit verdorbene Formulierungen wiederaufzubereiten und dadurch wirtschaftliche Verluste durch Verderb (einschließlich Entsorgungskosten) zu vermeiden.
Vorteile des Hochleistungsultraschalls:
Ein Schritt – zahlreiche Effekte
- Hochleistungsultraschall schützt Ihre Farbformulierung vor Mikroben-, Pilz- und Algenbefall
- Ultraschall vermahlt, dispergiert & deagglomeriert Partikel auf Mikro- und Nanogröße
- Beschallung unterstützt die Entgasung
- Mit Ultraschall können verdorbene Farbprodukte wiederaufbereitet werden
Hochleistungsultraschall: Vermahlen und dispergieren Sie Ihre Farbdispersion in ein homogen und stabiles Farbprodukt!
Ein einzelnes Ultraschallsystem für 3 Prozesse
Hochleistungsultraschall ist eine sehr vielseitige Prozesstechnologie. Mit einem einzelnen Ultraschallhomogenisatoren können Sie alle drei Prozessschritte abdecken:
- Mahlen, Desagglomeration & Dispersion
- mikrobielle Stabilisierung & Konservierung
- Entgasen der Formulierung
Industrieller Ultraschall
Hielscher's Industrielle Ultraschallgeräte sind einfach und schnell zu installieren und auch bestehende Produktionsanlagen können problemlos nachgerüstet werden. Für hohe Durchsätze werden unsere robusten Ultraschallsysteme meist als Inline-Anlage verwendet. Die Farbformulierung kann entweder in einem einzelnen Durchlauf oder in einer Rezirkulation beschallt werden. Die Anzahl der Durchläufe durch den Ultraschallkavitations-Hotspot im Reaktor kann auf das Produkt und die spezifischen Anforderungen angepasst werden.
Hielscher Ultraschallsysteme wie z.B. der UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 oder UIP16000 können als Cluster gruppiert werden, so dass die Ultraschallanlage einfach an die Produktionskapazität anpassen lässt.
Alle Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Bertieb gebaut und benötigen kaum Wartung. Die Reaktorkammern sind durch ihre simple Geometrie und den vorhandenen Ultraschallreiniger (clean-in-place / CIP) leicht zu reinigen.
Hochleistung-Ultraschallsystem UIP16000 (16kW)
Power-Ultraschall für die Farbkonservierung: UIP1500hd
Literatur
- 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): Mikrobielle Bewertung und Verschlechterung von Farben und Farbprodukten. 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
Pigmentdispersionen
- Benetzung: Das trockene Pigmentpulver muss für die Vermahlung und Formulierung benetzt werden. Durch der Benetzung wird die Oberfläche der Pigmentpartikel und der Agglomerate mit Flüssigkeit umgeben.
- Desagglomeration / Trennung: Aggregate und Agglomerate müssen aufgebrochen werden, so dass die komplette Oberfläche jedes einzelnen Partikels mit Flüssigkeit bedeckt wird. Hochleistungsultraschall ist eine sehr effektive Methode, um Partikel zu einer homogenen Dispersion zu vermahlen, dispergieren und desagglomerieren . Darüber hinaus hilft Ultraschall beim Entgasen der Formulierung.
- Stabilisierung: Die Formulierung muss stabilisiert werden, um eine Reagglomerierung der Partikel zu verhindern. Eine effektive Methode zum Mahlen und Dispergieren unterstützt die gleichmäßige Patrtikelgrößenverteilung sowie die langfristige Stabilisierung für ein lagerfähiges Produkt.
Mikrobieller Verderb
Zu den gram-negative Bakterien, die oftmals in kontaminierter wasserbasierter Farbe nachgewiesen werden können, gehören Pseudomonas sp., Enterobacter SP., Proteus SP., Micrococcus SP. und Aerobacter sp.
Auch gram-positive Organismen wie das Bacillus sp. können in kontaminierten Farbe gefunden werden. Die häufigste Pilzarten, die in kontaminierten trockenen Farbschichten gefunden werden, sind Alternaria, Aspergillus, Cladosporium und Penicillium.
Infolge der zunehmenden Nachfrage nach nachhaltigen, ungiftigen und umweltfreundlichen Farben werden Dispersionsfarben mit geringerem VOC formuliert und weisen oftmals einen höheren Wassergehalt auf.
Umweltfreundliche Farben haben tendenziell eine kürzere Haltbarkeit und zeigen eine erhöhte Anfälligkeit für mikrobielle Verderb.
Der mikrobiologische Verderb von wasser-basierten Farben und Lacken bedeutet für den Hersteller einen wirtschaftlichen Verlust, da ein mikrobiell verdorbenes Produkt entsorgt werden muss.
Bakterien und Pilze verursachen Viskositätsverlust, Gaseintrag, üblen Geruch sowie Verfärbungen. Darüber hinaus können Verfärbungen, welche durch mikrobakteriell produzierte Enzyme hervorgerufen werden, das Produkt auch lange nach dessen Verarbeitung auftreten. Der Viskositätsverlust der Farbformulierung ist auf mikrobielle Zersetzung der Verdickungsmittel zurückzuführen.
Farbformulierungen
Sowohl wasserbasierte als auch lösungsmittelbasierte Farben werden z.B. auf Außen- oder Innenwänden in Wohnanlagen verwendet. Diese Farben haben zwei grundlegende Funktionen: Schutz und Dekoration. Eine mikrobieller Kontaminierung kann die Farbe sowohl im nassen Zustand als auch als getrocknete Beschichtung beeinträchtigen, so dass eine Zersetzung, Fehlfunktionen und optische bzw. ästhetische Mängel sichtbar werden. Konservierungsmittel sind eine chemische Möglichkeit, um den mikrobiellen Verderb zu verhindern. zu den herkömmlichen Konservierungsmitteln (Biozide / Fungizide / Mikrobizide) für Farben und Lacke gehören O-Formale, N-Formale, 5-Chloro-N-Methylisothiazolin-3-one (CIT), Benzisothiazoline (BIT) und Chloroallyl-3,5,7-Azoniaadamantane-Chlorid (Adamantine). Aus Umwelt- und Gesundheitsgründe wird die Verwendung dieser Chemikalien zunehmend reduziert bzw. vermieden.
Hochleistungsultraschall ist eine umweltfreundliche, grüne Alternative, mit der die Verwendung von Bioziden ersetzt oder reduziert werden kann, um die Farbe im Nasszustand zu konservieren und stabilisieren.