Γαλακτώματα κηρού με υπερήχους ισχύος
Όταν ο κηρός διασπείρεται ως νανοσταγονίδια με πολύ ομοιογενή κατανομή, προκύπτει ένα σταθερό γαλάκτωμα κηρού. Οι ομογενοποιητές υπερήχων παράγουν υψηλές δυνάμεις διάτμησης και αποτελούν αξιόπιστα και ανθεκτικά συστήματα για την παραγωγή σταθερών νανογαλακτωμάτων κηρού. Οι ομογενοποιητές υψηλής διάτμησης της Hielscher Ultrasonics προσφέρουν γαλακτώματα ανώτερης ποιότητας για διάφορους βιομηχανικούς κλάδους.
Γαλακτώματα κηρού με υπερήχους
Οι υψηλές δυνάμεις διάτμησης που παράγονται με υπερήχους παρέχουν την απαιτούμενη ενέργεια για την παραγωγή γαλακτωμάτων κηρού νανομετρικού μεγέθους, π.χ. σταθερών νανογαλακτωμάτων παραφίνης.
Γαλακτώματα και διασπορές υπομικρονικού και νανομετρικού μεγέθους μπορούν να παρασκευαστούν με συνδυασμό διαφόρων κηρών, ώστε να προκύψει ένα προϊόν ανώτερης ποιότητας με λειτουργικές ιδιότητες πολύ υψηλού επιπέδου (π.χ. λίπανση, αντοχή στο νερό, αντοχή στις γρατζουνιές κ.λπ.).
Οι υψηλές δυνάμεις διάτμησης των ομογενοποιητών υπερήχων επιτρέπουν την παραγωγή σταθερών, έτοιμων προς χρήση σκευασμάτων κηρού με σωματίδια σε ισορροπία. Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους οδηγεί σε σωματίδια νανομετρικού μεγέθους και ομοιόμορφη κατανομή.
Βιομηχανικό σύστημα υπερήχων συνεχούς ροής για την παραγωγή γαλακτωμάτων κηρού.
- πολύ μικρά μεγέθη σταγονιδίων, κάτω από 100nm
- σταθερά γαλακτώματα
- παρατεταμένη διάρκεια ζωής κατά την αποθήκευση (μηχανική σταθερότητα)
- υψηλότερη αποτελεσματικότητα
- ακριβής έλεγχος της διεργασίας
Νανογαλάκτωμα παραφίνης με υπερήχους
Πώς να παρασκευάσετε ένα σταθερό γαλάκτωμα παραφίνης
Το γαλάκτωμα κηρού νανομετρικού μεγέθους παρασκευάζεται από τηγμένη παραφίνη (ως ελαιώδη φάση), απεσταγμένο νερό και ανιονικό SDS ως επιφανειοδραστική ουσία. Για τον σχηματισμό ενός αδρού προμείγματος, ο κηρός, το νερό και η επιφανειοδραστική ουσία ομογενοποιούνται με μαγνητικό αναδευτήρα στις 1000 rpm. Για τον σκοπό αυτό, η επιφανειοδραστική ουσία (σε συγκέντρωση 10 mg/ml γαλακτώματος) και το νερό αναμειγνύονται σε ποτήρι ζέσεως και θερμαίνονται στους 65–70ºC περίπου. Στη συνέχεια, η παραφίνη προστίθεται στάγδην υπό μαγνητική ανάδευση, διατηρώντας κλάσμα όγκου της ελαιώδους φάσης 0,2.
Μετά την πλήρη προσθήκη της παραφίνης, το αδρά προαναμεμειγμένο γαλάκτωμα υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους με επιτραπέζιο ομογενοποιητή υπερήχων UIP1000hdT (1000W, 20kHz) για περίπου 15 min. Η διεργασία γαλακτωματοποίησης με υπερήχους οδηγεί σε νανογαλάκτωμα κηρού με πολύ υψηλή σταθερότητα.
Διαβάστε περισσότερα για το γαλάκτωμα παραφίνης με κατεργασία με υπερήχους!
Νανογαλακτώματα που παρασκευάζονται με υπερήχους με το Hielscher UP400St
Επιφανειοδραστικές ουσίες
Τα γαλακτώματα κηρού μπορούν να σταθεροποιηθούν είτε με στερικό μηχανισμό (με χρήση μη ιονικών γαλακτωματοποιητών) είτε με ηλεκτροστατικό μηχανισμό (με χρήση ιονικών γαλακτωματοποιητών, συχνότερα ανιονικών). Ο συνδυασμός ανιονικών και μη ιονικών γαλακτωματοποιητών προσφέρει στο γαλάκτωμα τη βέλτιστη σταθερότητα, επειδή τα σωματίδια κηρού προστατεύονται μέσω και των δύο μηχανισμών σταθεροποίησης. Αυτό ονομάζεται μηχανισμός ηλεκτροστερικής σταθεροποίησης.
Για τη γαλακτωματοποίηση κηρών μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι γαλακτωματοποιητές ή επιφανειοδραστικές ουσίες, που μπορεί να είναι ανιονικές, κατιονικές ή μη ιονικές. Οι συχνότερα χρησιμοποιούμενες επιφανειοδραστικές ουσίες είναι οι αιθοξυλιωμένες λιπαρές αλκοόλες ως μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες, καθώς προσφέρουν εξαιρετική σταθερότητα έναντι του σκληρού νερού, των απότομων μεταβολών του pH και των ηλεκτρολυτών. Για άλλα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του υλικού χρησιμοποιούνται διάφορες άλλες επιφανειοδραστικές ουσίες, π.χ. ανιονικές για καλύτερη υδροφοβικότητα ή κατιονικές για καλύτερη πρόσφυση.
Σημείωση: Όσο μικρότερα είναι τα σταγονίδια, τόσο περισσότερη επιφανειοδραστική ουσία απαιτείται για την κάλυψη της επιφάνειάς τους, καθώς ο λόγος V/S των σφαιρών είναι ο εξής: S/V = 3/R. Για οποιαδήποτε αύξηση, x*l ή x*r, στο μήκος ή στην ακτίνα, η αύξηση της επιφάνειας είναι το τετράγωνο του x (x2) και η αύξηση του όγκου είναι ο κύβος του x (x3).
Παρασκευή σκευασμάτων με γαλακτώματα και διασπορές κηρού
Οι ομογενοποιητές υπερήχων δεν χρησιμοποιούνται μόνο για τον σχηματισμό γαλακτωμάτων / διασπορών κηρού – χρησιμοποιούνται και για την επεξεργασία των γαλακτωμάτων κηρού σε περαιτέρω στάδια, ώστε το γαλάκτωμα να ενσωματωθεί ως πρόσθετο στο τελικό προϊόν (π.χ. επιστρώσεις, βερνίκια, χρώματα, καλλυντικά κ.λπ.).
Ομογενοποιητές υπερήχων βαρέος τύπου για σταθερά γαλακτώματα κηρού
Η Hielscher Ultrasonics είναι παγκοσμίως αναγνωρισμένος προμηθευτής ομογενοποιητών υπερήχων υψηλής ισχύος. Οι συσκευές υπερήχων μας χρησιμοποιούνται παγκοσμίως ως αξιόπιστοι και ανθεκτικοί «ακούραστοι εργάτες» στη χημική, φαρμακευτική και καλλυντική βιομηχανία, καθώς και στη βιομηχανία τροφίμων. Οι συσκευές υπερήχων βιομηχανικού τύπου της Hielscher μπορούν να παρέχουν συνεχώς πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm (και υψηλότερα κατόπιν αιτήματος), ώστε να δημιουργούν έντονη σπηλαίωση και υψηλή διάτμηση. Ως αποτέλεσμα, παράγονται εξαιρετικά λεπτά νανογαλακτώματα και διασπορές με πολύ στενές κατανομές μεγέθους σωματιδίων. Τα συστήματα υπερήχων υψηλής ισχύος μας σας βοηθούν να επιτύχετε ανώτερη ποιότητα στα σκευάσματα κηρών σας.
Η ανθεκτικότητα των συσκευών υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό βαριά καταπόνηση και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Συσκευή υπερήχων τύπου καθετήρα UP400St για την παρασκευή σταθερών γαλακτωμάτων κηρών.
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000hdT |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ισχυρός ομογενοποιητής υπερήχων 1,5kW UIP15000hdT με κυψελίδα ροής για γαλακτωματοποίηση εντός γραμμής.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Χρήσιμες πληροφορίες
Τι είναι ο κηρός; Σε τι χρησιμοποιούνται οι κηροί;
Οι κηροί ορίζονται ως μια ποικιλόμορφη κατηγορία οργανικών ενώσεων που είναι υδρόφοβα, εύπλαστα στερεά σε θερμοκρασίες κοντά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Οι κηροί αποτελούνται από διάφορα συστατικά, όπως υδρογονάνθρακες (ευθύγραμμα ή διακλαδισμένα αλκάνια και αλκένια), κετόνες, δικετόνες, πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες, αλδεΰδες, εστέρες στερολών, αλκανοϊκά οξέα, τερπένια (σκουαλένιο) και μονοεστέρες (εστέρες κηρών). Η χημική σύσταση των κηρών είναι σύνθετη και ποικίλλει, αλλά γενικά οι κηροί περιέχουν σχετικά υψηλό ποσοστό αλκανίων και οι υδρογονάνθρακες έχουν μακριές ή πολύ μακριές ανθρακικές αλυσίδες (από 12 έως περίπου 38 άτομα άνθρακα). Είναι στερεοί σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών (σημείο τήξης μεταξύ 60°C και 100°C). Όταν τήκονται, μετατρέπονται σε υγρό χαμηλού ιξώδους.
Χαρακτηρίζονται από την αδιαλυτότητά τους στο νερό, αλλά και από τη διαλυτότητά τους σε οργανικούς, μη πολικούς διαλύτες. Οι κηροί διακρίνονται σε φυσικούς (φυτικής ή ζωικής προέλευσης), ημισυνθετικούς και συνθετικούς.
Για την εμπορική παραγωγή κηρών, το αργό πετρέλαιο αποτελεί την κύρια πηγή.
Οι δύο σημαντικότεροι τύποι πετρελαϊκών κηρών είναι οι κηροί παραφίνης και οι μικροκρυσταλλικοί κηροί:
Οι κηροί παραφίνης έχουν ως επί το πλείστον λευκή, άοσμη, άγευστη, κηρώδη στερεή υφή, με τυπικό σημείο τήξης μεταξύ 46°C και 68°C (115°F και 154°F) και πυκνότητα περίπου 900 kg/m3. Έχουν μακροκρυσταλλική δομή και είναι αδιάλυτοι στο νερό, αλλά διαλυτοί στον αιθέρα, στο βενζόλιο και σε ορισμένους εστέρες. Οι κηροί παραφίνης προέρχονται από αργό πετρέλαιο και περιέχουν μεταξύ 20 και 40 ατόμων άνθρακα.
Ο μικροκρυσταλλικός κηρός, γνωστός και ως βαζελίνη, χρησιμοποιείται σε πολυάριθμες εφαρμογές λόγω της οσμής, του χρώματος, της περιεκτικότητάς του σε έλαιο, της σύστασής του και της ικανότητάς του να δεσμεύει έλαιο.
Οι κηροί α-ολεφινών παράγονται συνθετικά από αιθυλένιο είτε μέσω σύνθεσης Fischer-Tropsch με καταλύτη Ziegler-Natta είτε μέσω ολιγομερισμού του αιθυλενίου. Οι κηροί α-ολεφινών χρησιμοποιούνται συνηθέστερα σε πρόσθετα λιπαντικών ελαίων, λιπαντικά PVC, κεριά, χημικά γεωτρήσεων πετρελαίου και καλλυντικά.
Ο κηρός πολυαιθυλενίου (PE-WAX) είναι πολυαιθυλένιο εξαιρετικά χαμηλού μοριακού βάρους (ULMWPE), το οποίο αποτελείται από αλυσίδες μονομερών αιθυλενίου. Ο κηρός πολυπροπυλενίου (PP-WAX) είναι μια συνθετική, κρυσταλλική ρητίνη χαμηλού μοριακού βάρους.
Τόσο οι κηροί πολυαιθυλενίου όσο και οι κηροί πολυπροπυλενίου είναι ομοπολυμερή και χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρασκευή χρωστικών σκευασμάτων για πλαστικά.
Κηροί συμπολυμερών όπως τα παράγωγα αιθυλενίου-οξικού βινυλίου (EVA) και αιθυλενίου-ακρυλικού οξέος (EAA), χρησιμοποιούνται ευρέως σε συνθέσεις επιστρώσεων, π.χ. μεταλλικών βασικών στρώσεων.
Οι κηροί και τα πρόσθετα κηρών χρησιμοποιούνται ευρέως για να προσδώσουν σε ένα προϊόν λίπανση/ολίσθηση, ρεολογικές ιδιότητες, αντοχή στην τριβή, ιδιότητες αποτροπής συγκόλλησης/φραγμού, στιλπνότητα ή ματ όψη, αντοχή στην οξείδωση και/ή υδατοαπωθητικότητα.
Οι κηροί αποτελούν συστατικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς κλάδους, όπως στην παραγωγή χημικών προϊόντων (π.χ. λεπτών και ειδικών χημικών), επιστρώσεων, χρωμάτων και μελανιών, προσθέτων και τροποποιητών, συγκολλητικών, πλαστικών και PVC, ελαστικών επίσωτρων και καουτσούκ, στις κατασκευές και την οικοδομή, καθώς και στην παραγωγή συσκευών θερμοστατικού ελέγχου, συσκευασιών, τροφίμων και καλλυντικών.
Φυσικοί κηροί:
- Ζωικοί κηροί: κερί μέλισσας, λανολίνη, στέαρ, σελλάκ, σπερματσέτο
- Φυτικοί κηροί: καρναούμπα, καντελίλα, σόγια, καστορέλαιο, πίτουρο ρυζιού, μυρίκη, τζοτζόμπα κ.λπ.
Ορυκτοί κηροί:
- Ορυκτοί κηροί απολιθωμένης προέλευσης: κηρησίνη, κηρός μοντάν, οζοκηρίτης, κηρός τύρφης
- Πετρελαϊκοί κηροί: παραφίνη, μικροκρυσταλλικοί κηροί, π.χ. βαζελίνη
Κηροί που παράγονται με σύνθεση:
Συνθετικοί κηροί: αιθυλενικά πολυμερή, π.χ. πολυαιθυλένιο και αιθεροεστέρες πολυολών· κηροί πολυολεφινών· κηροί αμιδίων λιπαρών οξέων· χλωριωμένα ναφθαλίνια· κηροί υδρογονανθρακικού τύπου, π.χ. Fischer-Tropsch.
Τι είναι ένα γαλάκτωμα κηρού;
Ένα γαλάκτωμα κηρού / μια διασπορά κηρού είναι ένα σταθερό μείγμα ενός ή περισσότερων κηρών σε νερό. Καθώς οι κηροί και τα υδατικά υγρά συνήθως δεν αναμειγνύονται, απαιτούνται επιφανειοδραστικές ουσίες και μια προηγμένη διαδικασία ανάμειξης, π.χ. υπέρηχοι ισχύος, για τον σχηματισμό ενός σταθερού γαλακτώματος κηρού. Με αυστηρά ορθή ορολογία, ένα γαλάκτωμα κηρού πρέπει να ονομάζεται διασπορά κηρού, καθώς οι κηροί είναι στερεοί σε θερμοκρασία δωματίου. Επειδή όμως τα γαλακτώματα / οι διασπορές κηρού παρασκευάζονται με τηγμένους κηρούς, οι όροι «γαλακτωματοποίηση» και «γαλάκτωμα κηρού» χρησιμοποιούνται συχνότερα για υδατικές συνθέσεις κηρού, ενώ ο όρος «διασπορά κηρού» περιγράφει κυρίως μια σύνθεση κηρού με βάση διαλύτη.
Τι είναι ένα γαλάκτωμα
Ένα γαλάκτωμα είναι μια διασπορά υγρού σε υγρό που αποτελείται από δύο ή περισσότερα μη αναμείξιμα υγρά.
Ένα γαλάκτωμα μπορεί να εμφανίζεται σε διάφορους τύπους: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Ο τύπος του γαλακτώματος (w/o ή o/w) μπορεί να εξεταστεί με δοκιμή αραίωσης. Το γαλάκτωμα μπορεί να αραιωθεί μόνο με τη συνεχή / εξωτερική φάση. Μια άλλη μέθοδος προσδιορισμού του τύπου του γαλακτώματος είναι η δοκιμή αγωγιμότητας. Τα ιοντικά γαλακτώματα o/w δεν άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ τα γαλακτώματα o/w άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα.
Για τη χρήση της δοκιμής με διηθητικό χαρτί CoCl2 , ένα διηθητικό χαρτί εμποτίζεται με CoCl2 και ξηραίνεται (μπλε χρώμα). Το χρώμα του διηθητικού χαρτιού CoCl2 γίνεται ροζ όταν προστίθεται ένα γαλάκτωμα o/w.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων σε μεγέθη από εργαστηριακά έως βιομηχανικά.