歯磨き粉製造用ハイシアミキサー

歯磨き粉の製造は、粘性の高いペースト、高濃度の固形分、研磨性の粒子を扱うことができるミキシング装置を必要とする厳しいプロセスです。超音波ハイシアミキサーは高強度のせん断力により、粉体の完全な湿潤、コロイドスラリーの均一な均質化、均一な粒度分布を実現します。超音波ハイシアミキサーは工業的な規模で使用でき、大量の流れを処理することができるため、歯磨き粉の製造において信頼できる作業台となります！

歯磨き粉製造

歯磨き粉、歯磨剤、ジェルは、水、研磨剤、フッ化物、洗浄剤の4つの主成分で構成されている。水の含有量は20～45%であることが多いが、研磨剤は少なくとも50%を占める主要成分である。広く使用されている研磨剤には、水酸化アルミニウムの粒子（Al(OH)₃)、炭酸カルシウム(CaCO₃)、炭酸ナトリウム、各種リン酸水素カルシウム、水和シリカ、ゼオライト、雲母、ハイドロキシアパタイト(Ca₅(ピーオー₄)3OH)である。
一般的な歯磨き粉や歯磨剤の製剤は、一般的に以下のような手順で製造される：
まず、水、保湿剤（ソルビトール、グリセリン、プロピレングリコールなど）、その他の液体成分をブレンドし、液体ベースを得る。
最終的な練り歯磨きに一定のレオロジーとテクスチャーを得るために、レオロジー改良剤と結合剤が液体ベースに添加される。レオロジー調整剤と結合剤は、練り歯磨きに厚みと質感を与える。一般的に使用される結合剤には、カラヤガム、ベントナイト、アルギン酸ナトリウム、メチルセルロース、カラギーナン、ケイ酸アルミニウムマグネシウムなどがある。レオロジー調整剤の中には、グリセリンや香料エッセンシャルオイルのような非水性液体成分と事前にブレンドする必要があるものもある。あるいは、コロイド分散を促進するために、レオロジー調整剤を他の粉末成分と混合することもできる。
次のステップでは、有効成分（フッ化カルシウム、塩化亜鉛、ヒドロキシアパタイトなど）、甘味フレーバー添加物、保存料をブレンドする。
その後、研磨粒子と充填材を含むスラリーが歯磨き粉に配合されます。研磨剤は主成分であり、高い固形分負荷に添加されるため、この要求の高いタスクを遂行するには、強力で信頼性の高い高剪断混合が必要です。
その後、風味と着色料が加えられる。
最後の混合工程では、安定剤として作用し、歯磨き中の歯磨き粉の均一な分配を改善する洗浄剤、または、水和剤(発泡剤)を配合物に加える。洗浄剤と沈殿剤は、発泡を最小限にするため、穏やかな強さで歯磨き粉に混合される。一般的な洗浄剤は、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、スルホラウリン酸ナトリウム、ラウリルサルコシン酸ナトリウム、フマル酸ステアリルナトリウム、乳酸ステアリルナトリウムなどである。

一般的な歯磨き粉の基本的な配合は以下の通りである：

• 水
• 研磨粒子
• 保湿剤（ソルビトール、グリセリンなど）
• 安定化界面活性剤
• レオロジー調整剤（増粘剤）
• 着色料
• 香料
• 防腐剤（p-ヒドロジ安息香酸エステルなど）
• 洗剤

歯磨き粉の種類によっては、殺菌剤、ホワイトニング剤、フッ素などの有効成分が添加される。

ナチュラルでクリーンな歯磨き粉

オーガニック・ナチュラル・トゥースペーストのメーカーは、オーガニック認証と天然成分のみを使用して製品を製造している。自然派歯磨き粉ブランドは、一般的な歯磨き粉に含まれる人工成分を避けたいという健康志向の消費者の需要に応えている。消費者のクリーンラベル製品に対する需要の高まりから、より多くの中小ブランドや有名ブランドがクリーンラベルの歯磨き粉を提供している。超音波ミキサーは、中小規模の製造にも理想的です。非加熱で純粋に機械的なミキシング方法である超音波ミキサーは、天然の有機配合物を変質させることはありません。超音波ミキシングは、重曹、アロエベラ、ユーカリオイル、ミルラ、植物エキス（セージ、ミント、イチゴエキスなど）、エッセンシャルオイル（ミント、スペアミント、シナモンなど）などの天然成分と相性がよい。
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ソニケーションによる高剪断混合はどのように機能するのか？

超音波ハイシアミキサーは、一般的に使用されている他の工業用混合システム、例えばハイシアブレードミキサー、マルチシャフトミキサー、コロイドミル、高圧ホモジナイザー、ブレードアジテーターなどと同じ機械原理を使用しています。超音波ハイシアミキサーは、粒子の分散や粉砕、油相と水相の乳化、固体物質の湿潤や可溶化、あらゆる種類の液体やスラリーの均一混合物の製造に頻繁に使用されます。超音波ミキサーは、超音波プローブを介して高剪断力をバッチタンクやフローセルなどの混合容器に伝達する。超音波ミキサーのプローブは、液体中で非常に高い周波数と振幅で振動し、それによって媒体中に強烈な超音波キャビテーション気泡を発生させる。キャビテーション気泡の崩壊により強力なせん断力が発生し、液滴、凝集塊、凝集体、さらには一次粒子を破壊・破砕します。超音波キャビテーションは最高時速1000kmの高速キャビテーション流を発生させるため、キャビテーション液噴流は粒子を加速させる。加速された粒子が互いに衝突すると、粉砕媒体として作用します。その結果、衝突した粒子は粉砕され、ミクロンまたはナノサイズに縮小されます。超音波キャビテーション分野では、圧力は真空から最大1000barの間で素早く繰り返し交互に変化する。4枚のミキサーブレードを持つロータリーミキサーが、同じ周波数の交互圧力サイクルを達成するためには、驚異的な300,000 RPMで運転する必要がある。従来のロータリー・ミキサーやローター・ステーター・ミキサーでは、回転数に限界があるため、キャビテーションの発生量はそれほど多くありません。

超音波処理前と処理後：緑色の曲線は超音波処理前の粒子径、赤色の曲線は超音波分散シリカの粒子径分布。

超音波歯磨き粉ミキシング

超音波ハイシアミキサーは、バッチ式および連続式のインラインプロセッサーとして使用することができます。高粘度材料や大量処理には、加圧可能なフローセルリアクターを使用することが望ましい。さらに、通路や離散プロセスセットアップのような高度なフローセットアップを使用することで、歯磨き粉混合物全体がフローセル内の超音波キャビテーションゾーンを強制的に通過します。これにより、各粒子が同じ処理を受け、非常に均一な分散と混合が得られます。

超音波通過処理

各工程（液体ベースに新たな原料を加える工程）では、ペースト状混合物が1つのタンクから超音波リアクターを通って2つ目のタンクに送られる。この通過プロセスにより、高い信頼性と均一な混合結果が保証される。従来の高剪断バッチ混合プロセスでは、すべての粒子を確実に分散させるために過剰な混合を行わなければなりませんが、超音波フローセルのセットアップでは、処理時間が粒子あたりの最小処理に短縮されるため、時間とエネルギーの節約になります。
従来の高剪断バッチ混合では、一部の粒子は過剰処理され、一部の粒子は活性混合ゾーンに入りません。超音波フローセルリアクターを使用することで、各粒子が同じ高剪断処理を受けることができます。通過プロセスにより、すべての粒子が同じ周波数と強度で処理されます。

加工のヒント圧力下での超音波ミキシング

超音波リアクターまたはフローセルに圧力を加えると、音響キャビテーションが強化されます。Hielscher Ultrasonics社は、5bargまで容易に加圧できる様々なタイプのフローセルとリアクターを提供しています。カスタマイズされた超音波リアクターは300bargまでの高圧に対応できます。

超音波による脱泡効果

ブレード攪拌機や従来の高剪断ミキサーは、混合物に大量の気泡を導入するため、これが大きな欠点となる。最終的な歯磨き粉ブレンドの脱泡は、時間とエネルギーを消費する追加の処理工程を必要とする。超音波混合中、従来のタンク撹拌機や高剪断ミキサーと比較すると、気泡の巻き込みは一般的に非常に少ない。超音波フローセルリアクターを使用すると、混合物が閉鎖系で安定した流れの中で保持タンクから供給されるため、不要な気泡の混入を防ぐことができる。超音波フローセルのセットアップでは、ペースト混合物は連続圧力で超音波キャビテーションゾーンに供給される。超音波フロースルーのセットアップは、混合プロセス中のガスの不要な巻き込みを防ぎます。さらに、超音波は脱気・脱泡の確立された技術であり、気泡の合体を促進するため、気泡は上部に上昇し揮発する。
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高性能超音波ミキサーの利点

超音波ハイシアミキサーは、固形物、液滴、結晶、繊維などの粒子に強いせん断力を発生させ、ミクロンからナノレベルの粒子にまで粉砕します。高粘度や高固形分負荷に容易に対応できる超音波ハイシアー インラインミキサーは、歯磨き粉、歯磨剤、ジェルなどのペースト状製品の処理に理想的です。音響剪断力により、粉体原料は完全に濡れ、均一なペースト状に混合されます。
粒子の硬度や脆さに応じて、超音波プロセスパラメータを正確に調整することで、目的の混合結果を得ることができます。高剪断翼攪拌機、高圧ホモジナイザー、コロイド／ビーズミル、シャフトミキサーなどの代替混合方法と比較した場合、超音波ハイシアミキサーは、研磨材や高固形分負荷の問題ない取り扱い、簡単で安全な操作、低メンテナンス性、堅牢性などの大きな利点を提供します。

バッチとインライン

Hielscher Ultrasonics社の高性能ミキサーは、バッチ処理にもインライン処理にも使用できます。処理量や時間当たりの処理量によってはインライン処理をお勧めします。バッチ処理は時間と労力がかかりますが、連続インラインミキシングは効率的で、より速く、より少ない労力で処理できます。

超音波ミキサー

Hielscher Ultrasonicsの製品レンジは、コンパクトなラボ用超音波処理装置から、ベンチトップやパイロットシステム、そしてトラック1台分の処理能力を持つ産業用超音波処理装置まで、あらゆる超音波処理装置をカバーしています。このような幅広い製品群により、お客様の処理能力や目標に最適な超音波シャーミキサーを提供することができます。
超音波ミキシングプロセスは、確立されたプロセスパラメーターから完全にリニアにスケールアップできるため、小型の超音波ミキサーから高い処理能力へのスケールアップは非常に簡単です。スケールアップは、より強力な超音波ミキサーユニットを設置するか、複数の超音波ミキサーを並列にクラスター化することで可能です。

高いミキシング効率を実現する高振幅

Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続稼働が容易です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷や過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。

簡単でリスクのないテスト

超音波プロセスは、完全にリニアなスケーリングが可能です。つまり、実験室やベンチトップの超音波発生装置を使用して達成したすべての結果は、まったく同じプロセス・パラメーターを使用して、まったく同じ出力にスケールアップすることができます。このため、超音波処理は、製品開発やその後の商業生産への導入に理想的です。

最高品質 – ドイツで設計・製造

家族経営の企業として、Hielscher社は超音波プロセッサーの最高品質基準を優先しています。すべての超音波処理装置は、ドイツ・ベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的なテストが行われています。Hielscherの超音波装置は、頑丈で信頼性が高いため、お客様の生産現場で活躍します。全負荷、過酷な環境下での24時間365日の稼働は、Hielscherの高性能ミキサーの当然の特徴です。

Hielscher 社の超音波ハイシアミキサーは、お客様のプロセス要件に合わせて、様々なサイズや構成でお求めいただけます。実験用の小さなビーカー内の流体処理から、工業レベルでのスラリーやペーストの連続フロースルー混合まで、ヒールシャー超音波ハイシアミキサーはお客様に最適なハイシアミキサーを提供します！お問い合わせ – 理想的な超音波ミキサーのセットアップをご提案いたします！

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：