Technologie des ultrasons Hielscher

Cire Emulsions avec Power Ultrasons

  • Lorsque la cire est dispersée sous forme de gouttelettes nanométriques avec une distribution très homogène, on obtient un emulsions de cire stables.
  • homogénéisateurs à ultrasons génèrent des forces de cisaillement élevées et sont des systèmes fiables et robustes pour produire des nano-émulsions de cire stables.
  • Hielscher Ultrasonics’ ultrasonicators haut cisaillement offrent émulsions supérieures pour diverses industries.

 

Cire à ultrasons Emulsions

cisaillement par ultrasons crée des nano-gouttelettesforces de cisaillement élevées générées par ultrasons fournissent l'énergie nécessaire pour produire des émulsions de cire de taille nanométrique, par exemple nanoémulsions de cire de paraffine stables.
Sub-micron et nano émulsions et les dispersions peuvent être formulés en utilisant une combinaison de diverses cires afin d'obtenir un produit de qualité supérieure avec des fonctionnalités très élevées (par exemple lubriaction, résistance à l'eau, résistance aux rayures, etc.).
Les forces de cisaillement élevées de homogénéisateurs à ultrasons permettent de produire des formulations stables de cire prête à l'emploi avec des particules à l'équilibre. Les résultats d'émulsification par ultrasons dans des particules de taille nanométrique et une distribution uniforme.

émulsifiant à ultrasons donnent d'excellents résultats:

  • de très petites tailles de gouttelettes avec moins de 100 nm
  • Emulsions stables
  • longue durée de conservation (stabilité mécanique)
  • une plus grande efficacité
  • le contrôle des processus précis

Cire à ultrasons Paraffine Nanoémulsion

Comment préparer une écurie Emulsion de cire de paraffine
L'émulsion de cire nanométrique est formulée à partir de cire de paraffine fondue (en phase huileuse), d'eau distillée et de SDS anionique comme agent tensioactif. Afin de former un prémélange grossier, la cire, l'eau et le tensioactif sont homogénéisés à l'aide d'un agitateur magnétique à 1000 tr/min. Par conséquent, l'agent de surface (concentration de 10 mg/ml d'émulsion) et l'eau sont mélangés dans un bécher et chauffés à environ 65-70ºC. Ensuite, la paraffine est ajoutée goutte à goutte en maintenant une fraction volumique de 0,2 en phase huileuse sous agitation magnétique.
Après addition complète de la cire de paraffine, l'émulsion grossière pré-mélangée est soniquée avec un homogénéisateur de paillasse à ultrasons UIP1000hdT (1000W, 20kHz) pendant env. 15 min. Le processus d'émulsification par ultrasons se traduit par un nano waxemulsion avec une très grande stabilité.

cellule d'écoulement de verre à ultrasons émulsifiant UIP1000hdT pour la production d'émulsions de cire (Cliquez pour agrandir!)

émulsion de cire dans le réacteur en ligne par ultrasons

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Cette vidéo montre le processeur ultrasonique UP400S de Hielscher préparant une émulsion huile végétale dans l'eau de taille nanométrique.

Émulsification d'huile végétale dans l'eau à l'aide de l'UP400S

Tensioactifs

les émulsions de cire peuvent être stabilisés soit par un mécanisme stérique (en utilisant des émulsifiants non ioniques), ou par un mécanisme électrostatique (en utilisant des émulsifiants ioniques, anioniques le plus souvent). La combinaison d'émulsifiants anioniques et non ioniques fournit l'émulsion la stabilité optimale parce que les particules de cire sont protégées par les deux mécanismes de stabilisation. Ceci est appelé le mécanisme de stabilisation électro-stérique.
Pour l'émulsification des cires, des émulsifiants ou des agents tensio-actifs divers, qui peuvent être anioniques, cationiques ou non ioniques, peuvent être utilisés. Les agents tensio-actifs les plus couramment utilisés sont des éthoxylates d'alcools gras comme tensioactifs non ioniques puisqu'elles offrent une stabilité extraordinaire contre l'eau dure, pH des chocs et des électrolytes. Pour les autres caractéristiques des matériaux spécifiques, divers autres sont utilisés, par exemple, tensio-actifs anioniques pour une meilleure hydrophobie tensioactifs cationiques ou pour une meilleure adhérence.
Note: les gouttelettes plus petites, plus agent tensioactif est nécessaire pour couvrir la surface de la gouttelette depuis le rapport V / S de sphères sont les suivantes: S / V = ​​3 / R. Pour toute augmentation, x * l * r ou x de longueur ou rayon, l'augmentation de la surface spécifique est au carré x (x2) Et l'augmentation du volume x est coupé en cubes (x3).

Avec de la cire Emulsions la formulation et Dispersions

homogénéisateurs à ultrasons ne sont pas seulement utilisés pour former des émulsions de cire / dispersions – ils sont utilisés pour traiter les émulsions de cire dans de nouvelles mesures pour incorporer l'émulsion comme additif dans le produit final (par exemple, les revêtements, les laques, les peintures, les produits cosmétiques, etc.).

Homogénéisateurs à ultrasons de véhicules lourds

Hielscher Ultrasonics est fournisseur mondial renommé de homogénéisateurs à ultrasons haute puissance. Nos ultrasonicators se trouvent dans le monde entier comme fiable et robuste “chevaux de travail” dans l'industrie chimique, pharmaceutique, cosmétique et alimentaire. Hielscher de ultrasonicators de qualité industrielle créer des amplitudes très élevées allant jusqu'à 200 um (et plus sur demande) afin de générer une cavitation intense et fort cisaillement. Comme résultat, les émulsions nano ultra-fines et des dispersions avec des distributions de particules très étroites sont produites. Nos systèmes à ultrasons haute puissance vous aider à obtenir une qualité supérieure de vos formulations de cire.
La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 à usage intensif et dans des environnements exigeants.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
00,5 à 1,5 ml n / a. VialTweeter
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Les ultrasonicators de Hielscher du laboratoire à l'échelle industrielle fournissent la puissance nécessaire pour sonication nanoémulsions. (Cliquez pour agrandir!)

Processeur à ultrasons puissant 1,5kW UIP15000hd

Littérature / Références

  • Behrend, O .; Ax, K .; Schubert, H. (2000): Influence de la viscosité de la phase continue sur une émulsification par ultrasons. Ultrason Sonochem. 7 (2), 2000, 77-85.
  • Hosseini S .; Tarzi B. G .; Gharachorloo M .; Ghavami M .; Bakhoda H. (2015): Optimisation sur la stabilité de l'huile de lin en eau nanoémulsions généré par ultrasons émulsification en utilisant la méthodologie de surface de réponse (RSM). Orient J Chem 31 (2), 2015.
3 étapes pour le traitement par ultrasons avec succès: Feasibility- Optimisation - Mise à l'échelle (Cliquez pour agrandir!)

Traitement par ultrasons: Hielscher vous accompagne de la faisabilité et l'optimisation de la production commerciale!



Qu'il faut savoir

La cire

Les cires sont définies comme une classe diverse de composés organiques qui sont des solides hydrophobes et malléables à des températures proches de la température ambiante. Les cires sont composées de divers composants dont des hydrocarbures (alcanes et alcènes normaux ou ramifiés), des cétones, des dicétones, des alcools primaires et secondaires, des aldéhydes, des esters de stérol, des acides alcanoïques, des terpènes (squalène) et des monoesters (esters de cire). La composition chimique des cires est complexe et variable, mais en général les cires contiennent une proportion relativement élevée d'alcanes et les hydrocarbures ont des chaînes de carbone longues ou très longues (de 12 à environ 38 atomes de carbone). Ils sont solides dans une large gamme de températures (point de fusion entre 60°C et 100°C). Lorsqu'ils sont fondus, ils se transforment en un liquide de faible viscosité.
Ils sont caractérisés par leur insolubilité dans l'eau, mais la solubilité dans les solvants organiques non polaires. Les cires peuvent être distinguées dans la nature (origine végétale, d'origine animale), les cires semi-synthétiques et synthétiques.
Pour la production commerciale de cires, le pétrole brut est la principale source.

Les deux types de cire de pétrole les plus importantes sont les cires de paraffine et microcristallines:
cires de paraffine comporte principalement une blanche, inodore, insipide consistance, solide cireux, ayant un point de fusion typique entre 46 ° C et 68 ° C (115 ° F et 154 ° F), et une densité d'env. 900 kg / m3. Il a une structure macrocristalline et est insoluble dans l'eau mais soluble dans de l'éther, le benzène et certains esters. Les cires de paraffine sont dérivées de pétrole brut et contiennent entre 20 et 40 atomes de carbone.
La cire microcristalline, Également connu sous le pétrolatum, est utilisé pour des applications multiples en raison de son odeur, la couleur, la teneur en huile, la cohérence et la propriété de liaison huile.

les cires d'a-oléfine sont soit dérivées synthétiquement à partir d'éthylène par synthèse de Fischer-Tropsch avec un catalyseur de Ziegler-Natta ou par l'intermédiaire d'oligomérisation de l'éthylène. les cires alpha-oléfine sont généralement utilisés dans les additifs pour huiles lubrifiantes, les lubrifiants PVC, des bougies, des produits chimiques de forage de puits de pétrole et de produits cosmétiques.

Cire en polyéthylène (PE-WAX) est un polyéthylène à très faible masse moléculaire (ULMWPE) constitué de chaînes de monomères d'éthylène. cire de polypropylène (PP-WAX) est un synthétique, une résine de faible poids moléculaire cristallin.
Les deux, les cires de olyéthylène et le polypropylène sont des homopolymères et sont principalement utilisés pour la formulation de colorants pour matières plastiques.

cires Copolymer tels que des dérivés d'acétate de vinyle (EVA) et de l'acide acrylique d'éthylène (EAA) sont largement répandues dans les formulations de revêtements, par exemple des couches de base métalliques.

Cires et des additifs de cire sont largement utilisés pour donner un produit de lubrification / glissement, rhéologie, résistance à l'abrasion, anti-blocage / obstacle, vernis ou des nattes, la résistance anti-oxydation et / ou hydrophobie.
Cires sont un élément largement utilisé dans de nombreux secteurs, comme dans la production de produits chimiques (par exemple bien & chimie de spécialités), les revêtements, les peintures & les encres, les additifs & des modificateurs, des adhésifs, des matières plastiques & PVC, pneus & caoutchoucs, construction & construction, dispositifs de contrôle thermostatique, des emballages, des aliments et des produits cosmétiques.

Cires naturelles:

  • Animaux Cires: cire d'abeille, lanoline, le suif, la gomme laque, spermaceti
  • Cires végétales: carnauba, candelilla, le soja, le ricin, le son de riz, bayberry, etc. Jojoba

cires minérales:

  • Cires fossiles: cérésine, la Montan, l'ozokérite, la cire de tourbe
  • Petroleum Cires: paraffine, les cires microcristallines, par exemple, pétrolatum

Cires Synthétisée:
Les cires synthétiques: par exemple des polymères éthyléniques du polyéthylène & éther-esters de polyols; les cires de polyoléfine; des cires d'amide d'acide gras; naphtalènes chlorés; type hydrocarbure, par exemple, Fischer-Tropsch

Emulsion de cire

Une dispersion émulsion de cire / cire est un mélange stable d'une ou de plusieurs cires dans l'eau. Comme cires et des liquides aqueux sont normalement non miscibles, des agents tensioactifs et un procédé de mélange sophistiqués, par exemple ultrasons de puissance, sont nécessaires pour former une émulsion de cire stable. Pour ce qui est correct, une émulsion de cire doit être appelée une dispersion de cire que les cires sont solides à la température ambiante. Mais puisque les émulsions de cire / dispersions sont préparées avec des cires fondues, les termes “émulsification” et “Emulsion de cire” sont les plus couramment utilisés pour des formulations aqueuses de cire, alors que le terme “dispersion de cire” décrit principalement une formulation de cire à base de solvant.

Émulsion

Une émulsion est un liquide en dispersion liquide de deux ou plusieurs liquides non miscibles.
Une émulsion peut se produire dans divers types: w / o, o / w, w / o / w, o / w / o
Le type d'émulsion (E / H ou H / E) peut être examiné par un essai de dilution. L'émulsion peut être diluée uniquement avec la phase continue / externe. Un autre procédé pour identifier le type d'émulsion est par un test de conductivité. Ionique o / w émulsions ne conduisent pas, tandis que o / w émulsions conduisent le courant électrique.
Pour l'utilisation du CoCl2 filtre test du papier, un papier filtre est imprégné d'CoCl2 et on le sèche (couleur bleue). La couleur de la CoCl2 papier filtre devient rose quand une émulsion huile / eau est ajouté.