Biotsiidivaba steriliseerimine ja veepõhiste katete hajutamine

Veepõhiseid pinnakatteid kasutatakse laialdaselt, sest need toetavad madala LOÜ sisaldusega koostisosi, ohutumat käitlemist ja säästvamat tootmist. Samal ajal muudab nende veesisaldus need väga vastuvõtlikuks mikroobse saastumise suhtes. Bakterid, pärmid ja hallitusseened võivad sattuda tootesse tooraine, mahutite, torustike, täitmissüsteemide või tootmise ja ladustamise ajal ümbritseva keskkonna kaudu. Saastumise korral võivad mikroorganismid kiiresti paljuneda ja kahjustada nii toote kvaliteeti kui ka säilivusaega.
Seetõttu on mikroobide stabiilsus kriitiline kvaliteedifaktor veepõhiste värvide, pinnakatete, trükivärvide ja pigmendidispersioonide puhul.

Sonikatsioon ühendab pigmendi hajutamise ja mikroobide kontrolli ühes tööstuslikus protsessis

Traditsiooniliselt kasutavad tootjad riknemise kontrollimiseks säilitusaineid ja konservikarpides sisalduvaid biotsiide. Kuid kasvav regulatiivne surve ja kasvav nõudlus puhtamate preparaatide järele sunnib otsima alternatiive. Kõrge intensiivsusega sonikatsioon pakub väga tõhusat lahendust, võimaldades samaaegset dispergeerimist ja steriliseerimist ühes protsessietapis.
See tähendab, et kattematerjalide tootjate jaoks ei ole ultrahelitöötlus ainult hajutamistehnoloogia. See on ka võimas protsessivahend mikrobioloogilise stabiilsuse parandamiseks, toetades samal ajal madala biotsiidisisaldusega või biotsiidivabu koostamisstrateegiaid.

Miks mikroobide stabiilsus on vesialuseliste värvide puhul tööstuslikult kriitiline

Mikroobne saastumine mõjutab otseselt toote kvaliteeti ja protsessi usaldusväärsust: Värvide mikroobne stabiilsus on väga oluline tööstuslik aspekt, sest mikroobide kasv võib põhjustada mitmesuguseid tootedefekte ja tootmisprobleeme. Veepõhised koostised sisaldavad sageli orgaanilisi koostisosi, nagu sideained, dispergendid, niisutajad, paksendajad ja vahtmisvastased ained. Need komponendid võivad luua soodsa keskkonna mikroobide kasvuks, kui töötlemisel või ladustamisel satub saaste.

Tööstuspraktikas võib ebapiisav mikroobikontroll põhjustada:

• viskoossuse triiv ja pH muutumine
• gaasi moodustumine ja mahuti paisumine
• ebameeldiv lõhn ja värvimuutus
• vähenenud ladustamisstabiilsus
• kiledefektid ja ebajärjekindel käitumine
• suurenenud puhastussagedus ja saastumisega seotud seisakud

Mikroobide põhjustatud riknemine ei kahjusta mitte ainult toodet. See võib tekitada ka korduvaid hügieeniprobleeme mahutites, torudes ja ringlusahelates, mis põhjustab tootmiskadusid, järeltöötlust, klientide kaebusi ja kõrvaldamiskulusid. Seetõttu ei ole mikroobide stabiilsus teisejärguline omadus. See on kaubanduslikult edukate veepõhiste pinnakatete põhinõue.

Kuidas sonikatsioon töötab veepõhistes pinnakatetes

Akustiline kavitatsioon tekitab intensiivse nihke ja mikroobide häirimise: Suure võimsusega ultraheli toimib akustilise kavitatsiooni kaudu. Kui ultrahelilained läbivad vedelikku, tekivad mikroskoopilised mullid, kasvavad ja implodeeruvad. Need kavitatsiooni sündmused tekitavad väga lokaalseid nihkejõude, turbulentsi, rõhumuutusi ja mikrojette.
Veepõhiste pinnakatete puhul on need mõjud väärtuslikud, sest need toimivad korraga nii osakestele kui ka mikroorganismidele. Pigmendi aglomeerid lagunevad tõhusalt peenemateks osakesteks, samal ajal kui mikroobirakud kahjustuvad mehaaniliselt ja inaktiveeritakse. See muudab sonikatsiooni eriti atraktiivseks preparaatide puhul, kus on oluline nii dispersiooni kvaliteet kui ka mikroobide stabiilsus.

Üks protsessietapp täidab kaks kriitilist funktsiooni

Selle asemel, et käsitleda pigmendi hajutamist ja mikroobide kontrolli eraldi ülesannetena, ühendab sonikatsioon need üheks toiminguks. See kahekordne efekt annab selge tööstusliku eelise.

Sama ultraheli energia, mis deaglomeerib pigmendiklastrid ja hajutab osakesed ühtlaselt, võib vähendada ka elujõulist mikroobikoormust kattes. Selle tulemusena toetab sonikatsioon:

• peenem ja ühtlasem pigmendi hajutamine
• parandatud värvi tugevus ja optiline konsistentsus
• vähenenud mikrobioloogiline saastumine töötlemise ajal
• veepõhiste toodete parem ladustamisstabiilsus
• väiksem sõltuvus säilitusainetest ja purgis olevatest biotsiididest

See muudab sonikatsiooni väga oluliseks jätkusuutlikumate ja puhtama märgistusega pinnakattesüsteemide väljatöötamisel.
 

Ultraheliga dispergeeritud ränidioksiid: punane kõver. – töötlemata; roheline kõver: pärast ultrahelidispersiooni.

Värvipigmentide samaaegse dispergeerimise ja steriliseerimise eelised

1. Parem dispersioonikvaliteet parandab katte jõudlust
   Pigmendid ja täiteained moodustavad sageli aglomeere, mida on raske purustada ebapiisava mehaanilise energia abil. Sonikatsioon tagab intensiivse ja sihipärase lõikuse, mis muudab selle väga tõhusaks deaglomeerimise ja osakeste suuruse vähendamiseks. Peenem dispersioon võib parandada mitmeid lõpliku pinnakatte omadusi, sealhulgas värvi arengut, läbipaistmatust, läiget ja pikaajalist stabiilsust.
2. Samaaegne steriliseerimine toetab biotsiidide vähendamist
   Samal ajal võib ultraheli-kavitatsioon kahjustada vedelas faasis olevaid mikroobirakke. See vähendab saastumist tootevoos ja aitab parandada mikroobide stabiilsust, ilma et tugineks ainult keemilisele säilitamisele. Tootjate jaoks, kes taotlevad madala biotsiidi- või biotsiidivaba süsteemi, on see oluline protsessieelis.
3. Protsessi intensiivistamine vähendab keerukust
   Kahe peamise protsessi eesmärgi ühendamine ühes tootmisliinis lihtsustab tootmist. Selle asemel, et lisada eraldiseisvad töötlemisfaasid dispersiooniks ja mikroobide kontrollimiseks, saavad pinnakatte tootjad integreerida mõlemad ühte kontrollitud sonikatsiooniprotsessi. See vähendab käitlemist, toetab puhtamat tootmist ja parandab reprodutseeritavust.

Miks biotsiidivaba töötlemine muutub üha olulisemaks

Regulatiivsed, keskkonna- ja turunõuded kujundavad ümber formuleerimisstrateegiaid.
Üleminek madala biotsiidisisaldusega ja biotsiidivabade pinnakatete suunas on tingitud mitmetest tööstuslikest teguritest. Regulatiivsed raamistikud muutuvad rangemaks, keskkonnaalased ootused kasvavad ning kliendid nõuavad ohutumaid ja säästvamaid tooteid, milles on vähem probleemseid aineid.
Selles kontekstis omandavad füüsikalised protsessitehnoloogiad strateegilise tähtsuse. Soniseerimine on eriti atraktiivne, sest sellega ei asendata lihtsalt üht lisaainet teise lisaainega. Sellega võetakse kasutusele mittekeemilise töötlemise põhimõte, mis parandab mehaanilise energia abil nii dispersiooni kui ka mikroobide stabiilsust.

Koostajatele ja tootmisjuhtidele pakub see mitmeid eeliseid:

• toetus säästvamatele tootekontseptsioonidele
• vähendada sõltuvust tavapärastest säilitusainetest
• täiustatud protsessihügieen
• tugevam positsioon järgmise põlvkonna veepõhiste pinnakatete jaoks

Miks Hielscheri sonikaatorid on parim lahendus tööstusliku pinnakatte tootmiseks

Täpne kontroll korratavate töötlemistingimuste tagamiseks

Hielscheri sonikaatorid on mõeldud tööstusliku protsessi kontrollimiseks. Pinnakatte tootmisel on oluline sonikatsiooni parameetrite täpne kontroll, sest koostisainete käitumine sõltub pigmendi tüübist, tahkete ainete sisaldusest, viskoossusest, temperatuurist, voolukiirusest ja töötlemisintensiivsusest.

Hielscheri süsteemid võimaldavad täpselt reguleerida olulisi protsessiparameetreid, näiteks:

• Amplituud
• rõhk
• voolukiirus / viibeaeg
• temperatuur
• Energia sisend

Selline täpsus võimaldab tootjatel optimeerida pigmendi dispersiooni, parandades koostise kvaliteeti ja saavutades mikroobide reprodutseeritava vähenemise.

SEM-kujutised B. subtilise vegetatiivsetest rakkudest enne (a) ja pärast 30-minutilist ultraheliikiirgust (b), (c).
Uuring ja pilt: © Hashimoto et al., 2020

Survestatavad vooluküvetid intensiivseks sonikatsiooniks

Kõrgenenud rõhk suurendab kavitatsiooni intensiivsust
Hielscheri tehnoloogia peamine eelis on rõhu all olevate voolukambrite reaktorite kasutamine. Rõhk mõjutab oluliselt kavitatsiooni käitumist. Kõrgenenud rõhu all muutub kavitatsioon intensiivsemaks ja tõhusamaks, mis on eriti väärtuslik nõudlike dispersioonide ja pideva mikroobide inaktiveerimise puhul.

Surveeritavad vooluelemendid toetavad:

• tõhustatud ultraheliravi
• tõhusam deaglomeratsioon
• protsesside tõhususe parandamine
• tugevam jõudlus pidevas töös

Tööstuslike pinnakatmisseadmete jaoks tähendab see, et ultrahelitöötlust saab häälestada mitte ainult laboratoorse teostatavuse, vaid ka tegeliku tootmisvõimsuse ja tootenõuete järgi.

Inline töötlemine pidevaks tootmiseks

Sonikatsiooni saab integreerida otse tootmisliini
Hielscheri sonikaatorid sobivad väga hästi inline töötlemiseks. See võimaldab veepõhiseid katteid pidevalt töödelda, kui need läbivad tootmissüsteemi. In-line sonikatsioon sobib hästi tööstuslikusse tootmisse, sest sellega välditakse tarbetut partiide käitlemist ja seda saab integreerida ülekandekontuuridesse, ringlussevõtusüsteemidesse või spetsiaalsetesse protsessiliinidesse.

Inline töötlemine pakub selgeid tööalaseid eeliseid:

• pidev ravi kindlaksmääratud tingimustel
• lihtsam integreerimine olemasolevatesse tehastesse
• vähendatud käsitsi töötlemine
• protsesside tõhususe ja järjepidevuse parandamine

See muudab pinnakatte tootjate jaoks sonikatsiooni praktiliseks tootmistehnoloogiaks, mitte ainult laboratoorseks meetodiks.

Pihustuskuivatatud TiO2 enne ja pärast ultraheli freesimist

Lineaarne skaleeritavus laborist tööstuslikule tootmisele

Protsessi parameetrid on võimalik usaldusväärselt üle kanda eri skaalade vahel.
Suurendamine on protsessi arendamisel kriitiline küsimus. Hielscheri ultrahelisüsteemid on kavandatud lineaarseks skaleeritavuseks, mis tähendab, et laboratooriumis või pilootmõõdus kehtestatud protsessitingimusi saab süstemaatiliselt üle kanda tööstuslikule tootmisele.
See on eriti oluline uuenduslikke madala biotsiidisisaldusega katteid arendavate ettevõtete jaoks, sest see vähendab riski rakendamise ajal ja aitab kiirendada turustamist.

Lineaarse skaleeritavuse eelised on järgmised:

• lihtsam protsesside arendamine
• usaldusväärne ülekanne R&D tootmisele
• prognoositav jõudlus suurema läbilaskevõime juures
• madalam mastaabisuurendamise ebakindlus

Lihtne puhastamine ja hügieeniline protsessi disain

Puhastatavus on oluline, kui eesmärk on mikroobide stabiilsus
Kui mikroobide kontroll on peamine protsessieesmärk, muutub seadmete hügieen veelgi olulisemaks. Hielscheri sonikaatorid on mõeldud praktiliseks tööstuslikuks puhastamiseks ja lihtsaks integreerimiseks hügieenilistesse protsessikeskkondadesse.

Lihtne puhastamine aitab tootjaid:

• vähendada seadmete saastumisohtu
• toetada järjepidevat mikroobikontrolli
• lühendada puhastus- ja hooldustöid
• parandada protsessi usaldusväärsust korduvate tootmistsüklite jooksul

Veepõhiste pinnakatete puhul, kus saastumine võib püsida mahutites, surnud tsoonides ja ülekandesüsteemides, aitavad kergesti puhastatavad ultraheliseadmed otseselt kaasa toote stabiilsusele ja töökindlusele.

Grindomeetril olev ultrahelitöötlusega kriitvärv näitab pigmentide täiesti ühtlast deagglomeratsiooni ja osakeste suuruse jaotust

Tööstusliku kvaliteedi tagamise korratavad tulemused

Järjepidevus on kattematerjalide tootjate jaoks oluline
Tööstuslik värvide tootmine nõuab väga hästi korratavaid töötlustulemusi. Optilised omadused, reoloogia, säilivusaeg ja mikrobioloogiline stabiilsus peavad jääma partiist partiini ja pika tootmisperioodi vältel püsivaks.

Hielscheri sonikaatorid tagavad reprodutseeritavad ultraheli tingimused, mis toetavad:

• ühtlane pigmendi dispersioon
• stabiilne osakeste suuruse vähendamine
• järjepidev mikroobne töötlemine
• usaldusväärne tootekvaliteet kogu tootmises

Selline reprodutseeritavus on oluline protsessi valideerimiseks, kvaliteedi tagamiseks ja ultrahelitehnoloogia tööstuslikuks kasutuselevõtuks.

Sonikatsioon kui strateegiline tehnoloogia kaasaegsete veepõhiste pinnakatete jaoks

Pinnakattevaldkonnas liigutakse koostisainete suunas, mis on säästvamad, sisaldavad vähem ohtlikke lisandeid ja on vastupidavamad. Sonikatsioon sobib sellesse suunda erakordselt hästi, sest sellega lahendatakse korraga kaks peamist tootmisprobleemi: vajadus tõhusa pigmendi dispersiooni ja mikroobide stabiilsuse järele.
Kombineerides need funktsioonid ühes protsessietapis, aitab sonikatsioon tootjatel lihtsustada tootmist, parandada pinnakatte kvaliteeti ja vähendada sõltuvust tavapärastest konserveerimissüsteemidest. See muudab ultrahelitöötluse väga atraktiivseks arhitektuurivärvide, tööstuslike pinnakatete, funktsionaalsete dispersioonide, trükivärvide ja nendega seotud veepõhiste süsteemide puhul.
Hielscheri sonikaatorid pakuvad selle strateegia praktiliseks rakendamiseks vajalikku tööstuslikku platvormi. Nende täpne juhtimine, rõhu all olevad voolukambrid, inline-võimekus, lineaarne skaleeritavus, lihtne puhastamine ja korratavad tulemused muudavad need eriti sobivaks nõudlike pinnakatmisrakenduste jaoks.

Kasutage ära ultraheli pinnakatte hajutamist ja steriliseerimist

Biotsiidivaba steriliseerimine ja veepõhiste pinnakatete dispergeerimine sonikatsiooni abil on väga paljulubav lähenemisviis kaasaegses värvide tootmises. Sonikatsioon parandab pigmendi dispersiooni, vähendab mikroobikoormust ja toetab toote tugevamat stabiilsust ühes integreeritud protsessis. See kombinatsioon on eriti väärtuslik tööstuses, mis on üha suurema surve all, et vähendada säilitusaineid, säilitades samal ajal kõrge tootekvaliteedi ja protsessi tõhususe.
Hielscheri sonikaatorid pakuvad veepõhiste värvide ja pinnakatete tootjatele praktilist ja tööstuslikult tõestatud lahendust. Protsessi kontrollitavus, inline-integratsioon, intensiivne voolukambri disain, skaleeritavus, hügieeniline puhastatavus ja korratav jõudlus teevad neist suurepärase valiku värvipigmentide samaaegseks dispergeerimiseks ja steriliseerimiseks.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Kirjandus / Viited