Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall-gestützte Vermahlung in der Lippenstiftherstellung

Bei der Lippenstiftherstellung werden Wachse und Farbpigmente auf eine genau kontrollierbare Größe und Homogenität vermahlen und gemischt, um ein bestimmtes Farb- und Texturprofil des Lippenstiftes zu gewährleisten. Das Mahlen und Mischen mit Ultraschall ist ein zuverlässiges, effizientes und genau kontrollierbares Verfahren, um eine äußerst homogene Wachs-/Pigment-Slurry für die Herstellung hochwertiger Lippenstifte zu erzeugen.

Mischen und Mahlen mit Ultraschall in der Lippenstiftproduktion

Lippenstiftpigmente werden durch Ultraschall gleichmäßig vermahlen und vermischt.Im Allgemeinen erfolgt die Herstellung von Lippenstiften in kleinen bis mittelgroßen Chargen, da die Zusammensetzung der einzelnen Lippenstiftvarianten in Farbe / Farbnuancen, Glanz, Inhaltsstoffen (pflegende Zusätze) usw. variiert.
Zur Herstellung von Lippenstiften werden verschiedene Rohstoffe wie Wachse (Bienenwachs, Candelillawachs, Camauba), Pigmente (z.B. organische und anorganische, Pigmente, Karmin; Pigmente pflanzlichen Ursprungs, mineralische Pigmente wie Mica, Oxide, Ultramarin), Alkohol (Lösungsmittel), Öle (Mineral-, Rizinus-, Lanolin- oder Pflanzenöle) und Zusatzstoffe (Konservierungsmittel, Antioxidantien, pflegende Inhaltsstoffe, Duftstoffe) verwendet. Im Allgemeinen beträgt das Verhältnis von Öl:Wachs:Pigment ca. 50-70 : 20-30 : 5-15.
Diese Inhaltsstoffe werden in getrennten Batches geschmolzen und gerührt: ein Batch enthält die Lösungsmittel, der zweite Batch enthält die Lipide / Öle, und der dritte Batch enthält die Fette und wachsartigen Stoffe.
Zur Einarbeitung der Farbpigmente werden die Lösemittellösung und erhitzten flüssigen Öle (ca. 180°F bzw. 85°C) mit den Farbpigmenten unter Rühren zu einer groben Vormischung vermischt. Die Vormischung wird in einen Ultraschall-Durchflussreaktor geleitet, in dem die Pigment-Slurry mit intensiver Ultraschall-Kavitation behandelt wird. Die Ultraschallkavitation ist eine rein mechanische Behandlung, die auf extremen Scherkräften und interpartikulärer Kollision beruht. Das Vermahlen und und Feinmahlen mit Ultraschall ermöglicht eine präzise Prozesssteuerung und damit eine gleichbleibend hohe Qualität des Outputs.

Hielscher Ultrasonics liefert leistungsstarke Ultraschalldispergatoren zur Herstellung homogener Nanopartikel-Suspensionen, z.B. für die Lithium-Batterie-Produktion

Ultraschalldispersion erzeugt gleichmäßige, nano-skalige Suspensionen: grüne Kurve – vor der Beschallung / rote Kurve nach der Beschallung

Ultraschall ist eine hochwirksame Technologie, um Pigmente in Lippenstiftformulierungen zu vermahlen.

UIP2000hdT Ultraschallgerät zur Produktion von Kosmetikprodukten in einem Reaktor aus Edelstahl

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Durch das Mahlen und Zerkleinern mit Ultraschall wird die Teilchengröße der Pigmente gleichmäßig reduziert, so dass eine gleichmäßige, glatte Textur erzielt wird. Dies ist ein wichtiger Schritt, da die Textur eines Lippenstiftes ein wesentliches Qualitätsmerkmal ist und ein körniges Gefühl unerwünscht ist. Darüber hinaus ist die gleichmäßige Partikelgrößenverteilung entscheidend, um eine gewisse Farbstärke und Farbtiefe des Lippenstiftes zu erzielen.
Während herkömmliche Hochscher-Mischer, Walzen- und Perlmühlen Luft in die Öl-/Pigment-Slurry eintragen, vermeidet die Inline-Ultraschallbeschallung den Einschluss von Gasblasen. Die Ultraschall-Beschallung hat sogar Entlüftungs-/Entgasungseffekte, was den nachfolgenden Schritt der Entlüftung durch Vakuum überflüsssig macht. Durch die Vermeidung des Entlüftungsschritts werden Prozesskosten und -zeit reduziert.
In einem zweiten Mischschritt wird die Pigment-/Öl-Slurry mit dem heißen Wachs kombiniert. Das Mischen von Pigment/Öl und dem heissen Wachs kann auch mittels eines Ultraschallmischers erfolgen. Danach wird die Lippenstiftmischung in Formen gegossen, in denen der Lippenstift abkühlt und aushärtet und dabei seine typische Stiftform erhält. Sobald das Wachs/Pigmentgemisch fest geworden ist, kann es in eine Kunststoff- oder Metallverpackung eingelegt werden und ist verkaufsfertig.
Ultraschallprozessor UIP4000hdT, ein 4kW starker Ultraschall-Reaktor

UIP4000hdTein 4000 Watt starker Ultraschallprozessor

Vorteile des Ultraschall-Mahlens und -Dispergierens

  • gleichmäßige Mischergebnisse
  • kein Problem mit abrasiven Partikeln
  • entgasende Effekte
  • schnelle und effiziente Verarbeitung
  • leicht zu reinigen / schneller Chargenwechsel zwischen den Farben
  • einfach und sicher zu bedienen
  • lineares Scale-up
  • Hochleistungs-Ultraschallmischer für die Lippenstiftherstellung

    Hielscher Ultrasonics liefert Hochleistungs-Ultraschallgeräte an Kosmetikhersteller weltweit. Das Vermahlen, Feinmahlen und Dispergieren mit Ultraschall ist eine zuverlässige und effektive Technologie zur Herstellung homogener Mischungen, die aus Wachsen, Lipiden, O/W- oder W/O-Emulsionen, Pigmenten und pflegenden Zusätzen bestehen. Ultraschallmischer können problemlos hochviskose Slurries wie geschmolzene Wachse, Slurries mit hohen Partikelladungen und Pasten verarbeiten. Selbst die Handhabung von sehr abrasiven Partikeln ist für Ultraschallmisch- und Mahlsysteme kein Problem.
    Ultraschallprozesse können sowohl im Batch- als auch im kontinuierlichen Inline-Betrieb durchgeführt werden. Besonders bei größeren Chargen bietet die Ultraschall-Inline-Bearbeitung mit einem Ultraschall-Durchflussreaktor verschiedene Vorteile, wie z.B. eine höhere Produktgleichmäßigkeit, da die Verweilzeit im Beschallungsbereich und die Bearbeitungstemperatur präzise gesteuert werden können. Der Einsatz eines Ultraschall-Inline-Systems mit Durchflusszelle verhindert den Eintrag von Luftblasen und sorgt für gleichmäßige Entlüftungs-/Entgasungseffekte.
    Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von Hochleistungs-Ultraschallgeräten für die Herstellung von Kosmetikprodukten. Wir begleiten unsere Kunden von der ersten Machbarkeitsprüfung über die Prozessoptimierung bis hin zur Installation und dem Betrieb von vollindustriellen Ultraschall-Dispergieranlagen.
    Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7 Betrieb kontinuierlich gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschall-Sonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
    In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

    Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
    1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
    10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
    0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
    10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
    n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
    n.a. größere Cluster aus UIP16000

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    Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

    Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.



    Wissenswertes

    Lippenstift, Lipgloss, Lippenbalsam

    Lippenstifte sind eines der beliebtesten und am weitesten verbreiteten kosmetischen Produkte. Andere kosmetische Lippenprodukte sind Lippenglosse, Lippenbalsame und Lippenstifte.
    Im Allgemeinen haben Lippenstifte eine länge Haftbarkeit und eine höhere Deckkraft als Lipglosse, Lippenbalms und Lippencremes.
    Die Palette der Farben und Nuacen von Lippenstiften ist nahezu grenzenlos: Lippenstifte sind in nahezu allen Farben, Mattierungen und Ausführungen erhältlich – von hochglänzend bis schimmernd/glitzernd über satiniert bis matt. Dies macht Lippenstifte zu einem sehr vielseitigen Make-up-Produkt und gibt dem Anwender vielfältige Möglichkeiten, einen individuellen Look zu kreieren.
    Während die optischen Effekte und der Look die Hauptmerkmale sind, welche durch einen Lippenstift erzielt werden, haben Lippenstifte häufig noch Zusätze wie Pflegestoffe, Lip Boosting Substanzen, Sonnenschutz und anderen Additive. Um bestimmte Lippenstiftqualitäten und -eigenschaften zu erhalten, können Lippenstift äußerst unterschiedlich formuliert und recht komplex sein. Die Grundrohstoffe in Lippenstiften sind Pigmente, Öle, Wachse und Emolliens, welche dem Lippenstift seine Farbe sowie feuchtigkeitsspendende und schützende Wirkung verleihen.

    Die Basis aus Wachsen, Polymeren, (Sub-)Mikronpartikeln und Fasern geben dem Lippenstift seine Form und Struktur. Daher ist es wichtig, kristalline und amorphe Wachse zu kombinieren, welche nach dem Abkühlen kleine Kristallgrößen haben und aushärten. Dadurch erhält der Lippenstift eine gute Stabilität, eine ausreichende Öl-/Pigmentbindung sowie die gewünschte Festigkeit. Häufig verwendete Kombinationen sind z.B. Ozokerit + mikrokristallines Wachs; Polyethylen + mikrokristallines Wachs; Polyethylen + Ozokerit; oder Bienenwachs + Candellila + Carnauba.

    Die Art und Menge der Emolliens in einer Lippenstiftformulierung sind wichtige Faktoren, welche die Anwendungseigenschaften, die Farbstärke, die Verteilung, die Haltbarkeit und das Finish des Lippenstifts stark beeinflussen. Häufig verwendete Emolliens sind Rizinusöl, Lanolin, Sheabutter, Kakaobutter, synthetisches Lanolin (Bis-diglycerylpolyacyladipat-2), Polybuten, hydriertes Polyisobuten und Triisostearylcitrat.

    Eine typische Lippenstiftformulierung kann beispielsweise folgendermaßen aussehen:

    • Emolliens: 41-79 %
    • Wachs / Polymere: 15-28 % (als Mischung von 2-5 Rohstoffen)
    • Pigmente: 3-10%
    • Perlglanzpigmente: 0-10%
    • Mattierungsmittel: 0-5%
    • Hilfsstoffe, die das Auftragen erleichtern: 0-5%
    • Parfüm: 0-0.3%
    • Konservierungsmittel / Antioxidantien: 0.2-0.5%