استریل سازی و پراکندگی بدون بیوساید پوشش های پایه آب

پوشش های پایه آب به دلیل پشتیبانی از فرمولاسیون های کم VOC، مدیریت ایمن تر و تولید پایدارتر به طور گسترده ای استفاده می شوند. در عین حال، میزان آب آن ها آن ها را بسیار حساس به آلودگی میکروبی می کند. باکتری ها، مخمرها و کپک ها می توانند از طریق مواد اولیه، مخازن، خطوط لوله، سیستم های پر کردن یا مواجهه با محیط در حین تولید و ذخیره سازی وارد محصول شوند. پس از وقوع آلودگی، میکروارگانیسم ها می توانند به سرعت تکثیر شوند و هم کیفیت محصول و هم عمر مفید را به خطر بیندازند.
به همین دلیل پایداری میکروبی عامل کیفی حیاتی در رنگ ها، پوشش ها، جوهرها و پراکندگی رنگدانه های پایه آب است.

سونیکاسیون پراکندگی رنگدانه و کنترل میکروبی را در یک فرآیند صنعتی ترکیب می کند

به طور سنتی، تولیدکنندگان برای کنترل فساد به نگهدارنده ها و بیوسایدهای داخل قوطی متکی هستند. با این حال، فشار نظارتی فزاینده و افزایش تقاضا برای فرمولاسیون های پاک تر، جستجوی جایگزین ها را تحریک کرده است. سونیکاسیون با شدت بالا راه حلی بسیار مؤثر ارائه می دهد که امکان پراکندگی و استریل سازی همزمان را در یک مرحله فرآیندی فراهم می کند.
برای تولیدکنندگان پوشش، این بدان معناست که پردازش اولتراسونیک تنها یک فناوری پراکندگی نیست. همچنین این ابزار فرآیندی قدرتمندی برای بهبود پایداری میکروبیولوژیکی و پشتیبانی از استراتژی های فرمولاسیون کم بیوساید یا بدون بیوساید است.

چرا پایداری میکروبی در رنگ های پایه آب از نظر صنعتی حیاتی است

آلودگی میکروبی مستقیما بر کیفیت محصول و قابلیت اطمینان فرآیند تأثیر می گذارد: پایداری میکروبی رنگ ها اهمیت صنعتی زیادی دارد زیرا رشد میکروبی می تواند مجموعه ای از نقص ها و مشکلات تولید محصول را ایجاد کند. فرمولاسیون های مبتنی بر آب اغلب حاوی مواد آلی مانند چسبنده ها، پخش کننده ها، عوامل ترکننده، غلیظ کننده ها و کف زدا هستند. این اجزا می توانند در صورت ایجاد آلودگی در حین فرآوری یا نگهداری، محیط مناسبی برای رشد میکروبی ایجاد کنند.

در عمل صنعتی، کنترل ناکافی میکروبی می تواند منجر به موارد زیر شود:

• انحراف ویسکوزیته و تغییرات pH
• تشکیل گاز و تورم محفظه
• بوی بد و تغییر رنگ
• کاهش پایداری ذخیره سازی
• نقص های فیلم و رفتار ناسازگار در کاربرد
• افزایش دفعات تمیزکاری و زمان توقف مرتبط با آلودگی

فساد میکروبی تنها به محصول آسیب نمی رساند. همچنین می تواند مشکلات بهداشتی مکرر در مخازن ها، لوله ها و حلقه های گردش مجدد ایجاد کند که منجر به کاهش تولید، بازکاری، شکایات مشتریان و هزینه های دفع می شود. به همین دلیل، پایداری میکروبی یک ویژگی ثانویه نیست. این یک نیاز اساسی برای پوشش های مبتنی بر آب تجاری موفق است.

چگونه سونیکاسیون در پوشش های پایه آب کار می کند

کاویتاسیون صوتی باعث اختلال شدید برشی و میکروبی می شود: سونوگرافی پرقدرت از طریق کاویتاسیون صوتی عمل می کند. وقتی امواج فراصوت از مایع عبور می کنند، حباب های میکروسکوپی تشکیل می شوند، رشد می کنند و منفجر می شوند. این رویدادهای کاویتاسیون نیروهای برشی بسیار موضعی، آشفتگی، تغییرات فشار و میکروجت ها را تولید می کنند.
در پوشش های مبتنی بر آب، این اثرات ارزشمند هستند زیرا همزمان بر ذرات و میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارند. آگلومراهای رنگدانه به طور مؤثر به ذرات ریزتر تجزیه می شوند، در حالی که سلول های میکروبی به طور مکانیکی آسیب دیده و غیرفعال می شوند. این موضوع سونیک را به ویژه برای فرمولاسیون هایی که هم کیفیت پراکندگی و هم پایداری میکروبی ضروری است، جذاب می کند.

یک مرحله فرآیندی دو عملکرد حیاتی را ارائه می دهد

به جای در نظر گرفتن پراکندگی رنگدانه و کنترل میکروبی به عنوان وظایف جداگانه، سونیکاسیون آن ها را در یک عملیات واحد ترکیب می کند. این اثر دوگانه مزیت صنعتی واضحی ارائه می دهد.

همان انرژی فراصوت که خوشه های رنگدانه را دگلومرا می کند و ذرات را به طور یکنواخت پراکنده می کند، می تواند بار میکروبی قابل دوام در پوشش را نیز کاهش دهد. در نتیجه، سونیکیشن از موارد زیر پشتیبانی می کند:

• پراکندگی رنگدانه ریزتر و یکنواخت تر
• بهبود قدرت رنگ و یکنواختی نوری
• کاهش آلودگی میکروبی در حین فرآوری
• بهبود پایداری ذخیره سازی محصولات مبتنی بر آب
• وابستگی کمتر به نگهدارنده ها و زیست کش های داخل قوطی

این موضوع سونیکیشن را برای توسعه سیستم های پوشش پایدارتر و با برچسب تمیزتر بسیار مهم می کند.
 

دی اکسید سیلیسیم پراکنده فراصوت: منحنی قرمز – درمان نشده؛ منحنی سبز: پس از پراکندگی اولتراسونیک

مزایای پراکندگی و استریل سازی همزمان رنگدانه های رنگ

1. کیفیت پراکندگی بهتر عملکرد پوشش را بهبود می بخشد
   رنگدانه ها و پرکننده ها اغلب آگلومراهایی تشکیل می دهند که با انرژی مکانیکی ناکافی به سختی می توان آن ها را شکست. سونیکاسیون برش شدید و هدفمند فراهم می کند که آن را برای کاهش تجمعات و کاهش اندازه ذرات بسیار مؤثر می سازد. پراکندگی ریزتر می تواند چندین ویژگی عملکردی پوشش نهایی از جمله توسعه رنگ، کدری، درخشندگی و پایداری بلندمدت را بهبود بخشد.
2. عقیم سازی همزمان از کاهش بیوساید حمایت می کند
   در عین حال، کاویتاسیون اولتراسونیک می تواند به سلول های میکروبی موجود در فاز مایع آسیب برساند. این امر آلودگی در جریان محصول را کاهش داده و به بهبود پایداری میکروبی کمک می کند بدون اینکه صرفا به حفظ مواد شیمیایی تکیه کند. برای تولیدکنندگانی که به دنبال سیستم های کم زیست کش یا بدون زیست کش هستند، این یک مزیت فرایندی قابل توجه است.
3. تقویت فرآیند پیچیدگی را کاهش می دهد
   ترکیب دو هدف کلیدی فرآیند در یک مرحله خطی، تولید را ساده تر می کند. به جای افزودن مراحل جداگانه برای پراکندگی و کنترل میکروبی، تولیدکنندگان پوشش می توانند هر دو را در یک فرآیند سونیک کنترل شده ادغام کنند. این کار باعث کاهش جابجایی، حمایت از تولید پاک تر و افزایش قابلیت تکرارپذیری می شود.

چرا فرآوری بدون بیوساید اهمیت پیدا کرده است

تقاضای مقرراتی، زیست محیطی و بازار، استراتژی های فرمولاسیون را دگرگون می کند
گرایش به سمت پوشش های کم زیست کش و بدون بیوساید ناشی از عوامل صنعتی متعددی است. چارچوب های نظارتی سخت گیرانه تر می شوند، انتظارات زیست محیطی افزایش یافته و مشتریان خواهان محصولات ایمن تر و پایدارتر با مواد کمتر هستند.
در این زمینه، فناوری های فرآیند فیزیکی اهمیت استراتژیک پیدا می کنند. سونیکیشن به ویژه جذاب است چون صرفا یک افزودنی را با افزودنی دیگر جایگزین نمی کند. این روش یک اصل تصفیه غیرشیمیایی را معرفی می کند که هم پراکندگی و هم پایداری میکروبی را از طریق انرژی مکانیکی بهبود می بخشد.

برای فرمول سازان و مدیران تولید، این روش چندین مزیت دارد:

• حمایت از مفاهیم محصولات پایدارتر
• کاهش وابستگی به نگهدارنده های متداول
• بهبود بهداشت فرآیند
• موقعیت یابی قوی تر برای پوشش های پایه آب نسل بعدی

چرا سونیکاتورهای هیلشر بهترین راه حل برای تولید پوشش صنعتی هستند

کنترل دقیق شرایط پردازش قابل تکرارپذیر

سونیکاتورهای هیلشر برای کنترل فرآیند صنعتی طراحی شده اند. در تولید پوشش، کنترل دقیق پارامترهای صوتی ضروری است زیرا رفتار فرمولاسیون به نوع رنگدانه، محتوای جامدات، ویسکوزیته، دما، نرخ جریان و شدت درمان بستگی دارد.

سیستم های هیلشر امکان تنظیم دقیق پارامترهای مهم فرآیند مانند:

• دامنه
• فشار
• نرخ جریان / زمان اقامت
• دما
• ورودی انرژی

این دقت به تولیدکنندگان اجازه می دهد پراکندگی رنگدانه را بهینه کنند، کیفیت فرمولاسیون را بهبود بخشیده و کاهش میکروبی قابل تکرارپذیری را به دست آورند.

تصاویر SEM سلول های نباتی B. subtilis قبل از (الف) و بعد از تابش سونوگرافی به مدت ۳۰ دقیقه (ب)، (ج).
مطالعه و تصویر: © هاشیموتو و همکاران، ۲۰۲۰

سلول های جریان قابل فشار برای سونیکاسیون تشدید شده

فشار بالا شدت کاویتاسیون را افزایش می دهد
یکی از مزایای کلیدی فناوری هیلشر، استفاده از راکتورهای سلول جریان قابل فشار است. فشار تأثیر قوی بر رفتار کاویتاسیون دارد. تحت فشار بالا، کاویتاسیون شدیدتر و مؤثرتر می شود که به ویژه برای پراکندگی های شدید و غیرفعال سازی مداوم میکروبی ها ارزشمند است.

سلول های جریان تحت فشار از موارد زیر پشتیبانی می کنند:

• درمان اولتراسونیک تشدید شده
• تجمع زدایی مؤثرتر
• بهبود بهره وری فرآیند
• عملکرد قوی تر در عملیات پیوسته

برای کارخانه های پوشش صنعتی، این بدان معناست که درمان اولتراسونیک نه تنها برای امکان سنجی آزمایشگاهی، بلکه برای توان تولید واقعی و نیازهای محصول نیز قابل تنظیم است.

فرآوری خطی برای تولید پیوسته

سونیکاسیون می تواند مستقیما در خط تولید ادغام شود
سونیکاتورهای هیلشر برای پردازش خطی بسیار مناسب هستند. این امکان را فراهم می کند که پوشش های مبتنی بر آب به طور پیوسته در حین عبور از سیستم تولید پردازش شوند. سونیک خطی به خوبی در تولید صنعتی جای می گیرد زیرا از جابجایی دسته ای غیرضروری جلوگیری می کند و می تواند در حلقه های انتقال، سیستم های گردش مجدد یا خطوط فرآیند اختصاصی ادغام شود.

پردازش درون خطی مزایای عملیاتی واضحی ارائه می دهد:

• درمان پیوسته تحت شرایط تعریف شده
• ادغام آسان تر در کارخانه های موجود
• کاهش هندلینگ دستی
• بهبود کارایی و ثبات فرآیند

برای تولیدکنندگان پوشش، این موضوع سونیکاسیون را به یک فناوری تولیدی عملی تبدیل می کند نه روشی صرفا آزمایشگاهی.

TiO2 خشک شده قبل و بعد از فرز اولتراسونیک

مقیاس پذیری خطی از آزمایشگاه تا تولید صنعتی

پارامترهای فرآیند می توانند به طور قابل اعتماد بین مقیاس ها منتقل شوند
مقیاس پذیری یک مسئله حیاتی در توسعه فرآیند است. سیستم های اولتراسونیک هیلشر برای مقیاس پذیری خطی طراحی شده اند، به این معنا که شرایط فرآیندی که در مقیاس آزمایشگاهی یا پایلوت ایجاد شده اند، می توانند به طور سیستماتیک به تولید صنعتی ترجمه شوند.
این موضوع به ویژه برای شرکت هایی که پوشش های نوآورانه با بیوسم کش کم توسعه می دهند اهمیت دارد، زیرا ریسک را در هنگام پیاده سازی کاهش داده و به تسریع تجاری سازی کمک می کند.

مزایای مقیاس پذیری خطی شامل موارد زیر است:

• توسعه فرآیند آسان تر
• انتقال قابل اعتماد از R&D به تولید
• عملکرد قابل پیش بینی در توان عملیاتی بالاتر
• عدم قطعیت مقیاس پذیری پایین تر

تمیزکاری آسان و طراحی فرآیند بهداشتی

تمیزکاری زمانی اهمیت دارد که پایداری میکروبی هدف باشد
اگر کنترل میکروبی یکی از اهداف کلیدی فرآیند باشد، بهداشت تجهیزات اهمیت بیشتری پیدا می کند. سونیکاتورهای هیلشر برای پاک سازی صنعتی عملی و ادغام ساده در محیط های فرآیند بهداشتی طراحی شده اند.

تمیزکاری آسان به تولیدکنندگان کمک می کند:

• کاهش ریسک آلودگی در تجهیزات
• از کنترل یکنواخت میکروبی پشتیبانی می کند
• تلاش های تمیزکاری و نگهداری را کوتاه کنید
• بهبود قابلیت اطمینان فرآیند در طول چرخه های تولید تکراری

در پوشش های مبتنی بر آب، جایی که آلودگی می تواند در مخازن، مناطق مرده و سیستم های انتقال باقی بماند، تجهیزات اولتراسونیک آسان برای تمیز کردن مستقیما به پایداری محصول و استحکام عملیاتی کمک می کنند.

رنگ گچ سونیک شده روی سنگ سنج نشان می دهد deagglomeration کاملا یکنواخت و توزیع اندازه ذرات رنگدانه ها

نتایج قابل تکرار برای تضمین کیفیت صنعتی

یکنواختی برای تولیدکنندگان پوشش ضروری است
تولید رنگ صنعتی نیازمند نتایج فرآیندی بسیار قابل تکرار است. خواص نوری، رئولوژی، ماندگاری و پایداری میکروبیولوژیکی باید از دسته ای به دسته دیگر و در دوره های تولید طولانی ثابت بمانند.

سونیکاتورهای هیلشر شرایط اولتراسونیک قابل تکرارپذیری را فراهم می کنند که از موارد زیر پشتیبانی می کند:

• پراکندگی یکنواخت رنگدانه
• کاهش پایدار اندازه ذرات
• درمان میکروبی یکنواخت
• کیفیت قابل اعتماد محصول در طول دوره های تولید

این قابلیت تکرارپذیری برای اعتبارسنجی فرآیند، تضمین کیفیت و پذیرش صنعتی فناوری اولتراسونیک ضروری است.

سونیکیشن به عنوان یک فناوری استراتژیک برای پوشش های مدرن مبتنی بر آب

صنعت پوشش ها به سمت فرمولاسیون هایی حرکت می کند که پایدارتر، با افزودنی های خطرناک کمتر و عملکرد مقاوم تر هستند. Sonication این مسیر را بسیار خوب برآورده می کند زیرا دو چالش عمده تولید را همزمان برطرف می کند: نیاز به پراکندگی مؤثر رنگدانه ها و نیاز به پایداری میکروبی.
با ترکیب این عملکردها در یک مرحله فرآیندی، سونیکاسیون به تولیدکنندگان کمک می کند تا تولید را ساده کنند، کیفیت پوشش را بهبود بخشند و وابستگی به سیستم های نگهداری سنتی را کاهش دهند. این موضوع درمان اولتراسونیک را برای رنگ های معماری، پوشش های صنعتی، پراکندگی های عملکردی، جوهرها و سیستم های مبتنی بر آب مرتبط بسیار جذاب می کند.
سونیکاتورهای هیلشر بستر صنعتی لازم برای اجرای عملی این استراتژی را فراهم می کنند. کنترل دقیق، سلول های جریان قابل فشار، قابلیت خطی، مقیاس پذیری خطی، تمیزکاری آسان و نتایج قابل بازتولید، آن ها را به ویژه برای کاربردهای پوششی دشوار مناسب می کند.

از پراکندگی و استریل سازی پوشش اولتراسونیک بهره ببرید

استریل سازی بدون بیوساید و پراکندگی پوشش های مبتنی بر آب با استفاده از سونیکاسیون رویکردی بسیار امیدوارکننده برای تولید رنگ مدرن است. سونیکاسیون پراکندگی رنگدانه را بهبود می بخشد، بار میکروبی را کاهش می دهد و پایداری محصول را در یک فرآیند یکپارچه تقویت می کند. این ترکیب به ویژه در صنعتی که تحت فشار فزاینده ای برای کاهش نگهدارنده ها و حفظ کیفیت بالای محصول و کارایی فرآیند است، ارزشمند است.
برای تولیدکنندگان رنگ ها و پوشش های پایه آب، سونیکاتورهای هیلشر راه حلی عملی و صنعتی اثبات شده ارائه می دهند. قابلیت کنترل فرآیند، یکپارچگی خطی، طراحی سلول جریان تقویت شده، مقیاس پذیری، پاکسازی بهداشتی و عملکرد قابل بازتولید، آن ها را به انتخابی عالی برای پراکندگی و استریل سازی همزمان رنگدانه های رنگ تبدیل کرده است.

جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان

مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.

Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.

ادبیات / منابع