אולטרסאונד רב־עוצמה ליציבות מיקרוביאלית מתקדמת של צבעים
- התדרדרות מיקרוביאלית עלולה לפגוע בפורמולציות צבע הן על בסיס מים והן על בסיס ממס.
- תקנות סביבתיות מגבילות את השימוש בביוצידים. סוניקציה היא שיטה יעילה וידידותית לסביבה לשימור צבעים.
- אולטרסאונד רב־עוצמה מאפשר אפילו למחזר צבעים וציפויים שהתקלקלו עקב פעילות מיקרוביאלית.
שימור צבעים באמצעות אולטרסאונד
שימור צבעים כולל מניעת צמיחה של חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים. בדרך כלל מוסיפים ביוצידים לפורמולציית הצבע כדי להרוג את המיקרואורגניזמים. לנוכח הביקוש הגובר לצבעים בני־קיימא, לא רעילים וידידותיים לסביבה, פורמולציות צבע מיוצרות כיום עם רמות נמוכות יותר של תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs), ולעיתים קרובות עם תכולת מים גבוהה יותר. החיסרון הוא שפורמולציות בנות־קיימא אלה רגישות במידה משמעותית יותר לקלקול ולהתדרדרות עקב פעילות מיקרוביאלית.
אולטרסאונד רב־עוצמה הוא שיטת שימור ירוקה לצבעים ולציפויים. ההרס והליזיס היעילים של תאי המיקרואורגניזמים מסייעים לייצר צבעים בעלי תכולה נמוכה של תרכובות אורגניות נדיפות (VOC) וביוצידים – ועם זאת בעלי חיי מדף ארוכים ויציבות מוצר טובה.
התדרדרות מיקרוביאלית של צבע
צבעים על בסיס מים ועל בסיס ממס משמשים בזכות תכונותיהם הדקורטיביות והמגינות. מערכות על בסיס מים רגישות במיוחד להתדרדרות ביולוגית עקב פעילות מיקרוביאלית.
מכיוון שהתקנות הסביבתיות הולכות ומחמירות בהתמדה, יש להפחית את כמות הביוצידים בצבעים, שכן ביוצידים אלה עלולים להזיק לסביבה ולבריאות האדם. לכן, תקנות סביבתיות הגבילו במידה ניכרת את השימוש בביוצידים. ביוצידים משמשים למניעה ולהפחתה של קלקול מיקרוביאלי בצבעים ובציפויים. הם מאפשרים חיי מדף ארוכים משמעותית ויכולת אחסון ממושכת משמעותית של מוצר הצבע. עקב צמצום השימוש בביוצידים, נדרשת שיטת שימור חלופית.
אולטרסאונד רב־עוצמה הוא טכניקה מוכרת היטב לפירוק תאים ולשימור, והוכח כי הוא מפחית את השימוש בכימיקלים אנטימיקרוביאליים חריפים / מחליף אותם.
השלכות של קלקול מיקרוביאלי
זיהום צבע נגרם מצמיחה ו/או מהחדרה של תאים מיקרוביאליים לא רצויים לפורמולציה, ועלול לגרום לתופעות ההתדרדרות הבאות:
- שינוי צבע
- היווצרות גזים
- ריח רע
- ירידה בצמיגות
- היווצרות חוטים, עובש, ריר
- הפרדת פאזות
היציבות המיקרוביאלית של צבעים היא מאפיין איכות חשוב, שכן ידוע שכל צמיחה כזו במוצר שבמכל פוגעת בתפקודו בשימוש. אולטרסאונד רב־עוצמה מסייע לכם לשפר את היציבות המיקרוביאלית והקינטית של פורמולציית הצבע שלכם!
מיחזור באמצעות אולטרסאונד של צבעים שהתדרדרו עקב פעילות מיקרוביאלית
אם צבעים כבר התקלקלו עקב שימור בלתי מספק, סוניקציה מאפשרת לכם למחזר צבעים וציפויים במצבם הרטוב. כאשר צבעים וציפויים עברו את תקופת חיי המדף שלהם, ניתן לחדש את הפורמולציה באמצעות סוניקציה. ניתן להפוך את חוסר היציבות ואת הקלקול של הפורמולציה: סוניקציה אינטנסיבית מפרקת את המיקרואורגניזמים, משמרת ומייצבת את הפורמולציה, כך שהצבע חוזר להיות מוצר שניתן למכור. ניתן להזין את המוצר הממוחזר לזרם הפורמולציה ולארוז אותו שוב במכלים למכירה.
תהליך פשוט זה מאפשר לכם למחזר פורמולציות צבע שהתדרדרו ולמנוע הפסדים כלכליים עקב קלקול (כולל עלויות סילוק הפסולת).
יתרונות האולטרסאונד רב־העוצמה:
שלב אחד – השפעות רבות
- אולטרסאונד רב־עוצמה משמר את פורמולציית הצבע שלכם באמצעות פירוק מיקרואורגניזמים, פטריות ואצות
- אולטרסאונד טוחן ומפזר חלקיקים ומפרק את האגלומרטים שלהם לגדלים מיקרוניים וננומטריים
- סוניקציה מסייעת לסלק גזים מהפורמולציה
- מיחזור מוצרים מקולקלים שעברו את תקופת חיי המדף שלהם
קבלו פורמולציית צבע הומוגנית וגם יציבה באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה!
מכשיר אחד לביצוע 3 שלבי תהליך
סוניקציה היא טכניקת עיבוד רב־תכליתית מאוד. הומוגנייזר אולטרסוני מותקן אחד יכול לבצע שלושה שלבי תהליך:
- טחינה, פירוק אגלומרטים ופיזור
- ייצוב מיקרוביאלי ושימור
- סילוק גזים מהפורמולציה
אולטרסאונד רב־עוצמה לתעשייה
Hielscher – את המכשירים האולטרסוניים התעשייתיים שלה ניתן להתקין בקלות ולשלב במתקני ייצור קיימים. לתפוקות גבוהות, היחידות האולטרסוניות העמידות שלנו משמשות בעיקר כמערכות בקו הייצור. ניתן להזין את פורמולציית הצבע דרך מערך של מעבר יחיד או דרך מערך סחרור חוזר. ניתן להתאים למוצר ולדרישות הספציפיות את מספר המעברים דרך מוקד הקוויטציה בכור האולטרסוני.
ניתן לשלב את המערכות האולטרסוניות של Hielscher כגון UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 או UIP16000 באשכולות, כך שלמעשה אין מגבלה על כושר הייצור.
כל מכשירי הסוניקציה בנויים לפעולה 24/7 ודורשים תחזוקה מועטה מאוד. קל לנקות את תאי הכור הודות לגאומטריה פשוטה ולמכשיר הניקוי האולטרסוני המותקן במקום (CIP).
ספרות ומקורות
- Downey, A. (2012): השימוש בביוצידים בשימור צבעים. בתוך: H.W. Rossmoore: מדריך לשימוש בביוצידים ובחומרים משמרים. Springer Sci 2012.
- Ishfaq, S.; Ali, N., Tauseef, I., Khan Khattak, M.N.; Khan Shinwari, Z.; Ali; I.M. (2015): ניתוח התדרדרות צבע עקב מיני פטריות וחיידקים. Pak. J. of Bot., 47/2, 2015. 753-760.
- Obidi, O.F.; Aboaba, O.O.; Makanjuola, M.S.; Nwachukwu, S.C.U. (2009): הערכה מיקרוביאלית והתדרדרות של צבעים ומוצרי צבע. J. Environ. Biol. 30(5), 835-840 (2009).
- Ravikumar, H.R.; Rao, S.S.; Karigar, C.S. (2012): פירוק ביולוגי של צבעים: תמונת מצב עדכנית. Indian J. Sci. Technol. 5/1, 2012. 1977-1987.
עובדות שכדאי לדעת
פיזור פיגמנטים
- הרטבה: יש להרטיב את אבקת הפיגמנט היבשה. במהלך ההרטבה, פני השטח של חלקיקי הפיגמנט והאגלומרטים מצופים בנוזל.
- פירוק אגלומרטים / הפרדה: יש לפרק אגרגטים ואגלומרטים, כך שפני השטח של כל חלקיק בנפרד יהיו מכוסים בנוזל. אולטרסאונד רב־עוצמה הוא כלי יעיל מאוד לביצוע טחינה, פיזור וכן פירוק אגלומרטים של חלקיקים ליצירת פורמולציה הומוגנית. נוסף על כך, סוניקציה מקדמת את סילוק הגזים מהפורמולציה.
- ייצוב: הפורמולציה מיוצבת כדי לשמור על גודל החלקיקים. שיטה יעילה של טחינה ושל פיזור מסייעת לשמור על התפלגות יציבה של גודל החלקיקים ועל הייצוב במהלך האחסון.
קלקול מיקרוביאלי
אורגניזמים גראם־שליליים הנמצאים בדרך כלל בצבע מזוהם על בסיס מים כוללים את Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Micrococcus sp. ואת Aerobacter sp.
אורגניזמים גראם־חיוביים מסוג Bacillus sp. עשויים להימצא גם הם בצבע מזוהם. מיני הפטריות הנפוצים ביותר הנמצאים על שכבת צבע יבשה ומזוהמת הם Aureobasidium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium ו־Penicillium.
לנוכח הביקוש הגובר לצבעים בני־קיימא, לא רעילים וידידותיים לסביבה, צבעים מיוצרים בפורמולציות עם רמות נמוכות יותר של תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs), ולעיתים קרובות עם תכולת מים גבוהה יותר.
צבעים רעילים פחות ומקובלים מבחינה סביבתית נוטים להיות בעלי חיי מדף קצרים יותר ולהראות שכיחות מוגברת של זיהום מיקרוביאלי.
קלקול מיקרוביולוגי של ציפויי משטחים על בסיס מים עלול לגרום להפסד כלכלי חמור ליצרן.
השפעות הפעילות של חיידקים ופטריות הן ירידה בצמיגות, היווצרות גזים, ריח רע והתדרדרות נראית לעין. נוסף על כך, שינוי צבע הנגרם מאנזימים המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים עלול להוביל לשינויים במוצר זמן רב לאחר תהליך הכנת הפורמולציה. לעיתים קרובות ניתן להבחין בירידה בצמיגות של פורמולציית הצבע כתוצאה מפירוק חומרי הסמכה המבוססים על תאית.
פורמולציות צבע
צבעים על בסיס מים ועל בסיס ממס משמשים, למשל, על קירות חיצוניים או פנימיים של מתחמי מגורים. לצבעים אלה שני תפקידים בסיסיים: הגנה וקישוט. זיהום מיקרוביאלי בצבע במצבו הרטוב ועל שכבות צבע שהתייבשו עלול להרוס תפקודים אלה, וכתוצאה מכך לגרום להתדרדרות, לליקויים בתפקוד ולפגמים חזותיים / אסתטיים. חומרים משמרים לצבע הם אפשרות כימית למניעת קלקול מיקרוביאלי או להגבלתו לרמה נמוכה. חומרים משמרים נפוצים להגנה בתוך המכל (ביוצידים / קוטלי פטריות / קוטלי מיקרואורגניזמים) לצבעים ולציפויים כוללים O-formals, N-formals, 5-chloro-N-methylisothiazolin-3-one (CIT), benzisothiazoline (BIT) וכן chloroallyl-3,5,7-azoniaadamantane chloride (adamantine). מסיבות סביבתיות ובריאותיות, רצוי להפחית את השימוש בכימיקלים אלה או להימנע ממנו.
אולטרסאונד רב־עוצמה הוא חלופה ירוקה שיכולה להחליף את השימוש בביוצידים או להפחית את כמות הביוצידים הנדרשת לשימור הצבע במצבו הרטוב.