歯磨き粉製造用の高せん断ミキサー

歯磨き粉の製造は、粘性のあるペースト、高濃度の固体、研磨粒子を処理できる混合装置を必要とする要求の厳しいプロセスです。超音波高せん断ミキサーは、粉末の徹底的な湿潤、コロイド状スラリーの均一な均質化、さらには粒度分布を提供する高強度のせん断力を提供します。工業規模で入手可能で、大量のストリームを処理できる超音波高せん断ミキサーは、歯磨き粉製造における信頼できる働き者です。

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、洗剤の4つの主成分で構成されています。水分含有量は主に20〜45%の間で変動しますが、研磨剤は歯磨き粉の配合に少なくとも50%寄与する主成分です。広く使用されている研磨剤には、水酸化アルミニウム(Al(OH))の粒子が含まれます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、マイカ、ハイドロキシアパタイト(Ca₅(PO₄)3OH)。
一般的な歯磨き粉と歯磨き剤の処方は、通常、以下の手順に従って製造されます。
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)およびその他の液体成分をブレンドして、液体ベースが得られます。
最終的な歯磨き粉の特定のレオロジーとテクスチャーを得るために、レオロジー調整剤とバインダーを液体ベースに添加します。レオロジー調整剤とバインダーは、歯磨き粉にその厚さと質感を与えます。一般的に使用されるバインダーには、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、およびケイ酸マグネシウムアルミニウムが含まれます。一部のレオロジー調整剤は、グリセリンや香料エッセンシャルオイルなどの非水性液体成分と事前にブレンドする必要があります。あるいは、レオロジー調整剤を他の粉末成分に混合して、コロイド分散を促進することもできます。
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)、甘味料添加物、防腐剤をブレンドに混合します。
次いで、研磨粒子および/または充填剤を含むスラリーが歯磨き粉ブレンドに組み込まれる。研磨剤は主成分であり、高固体荷重に添加されるため、この要求の厳しいタスクを達成するためには、強力で信頼性の高い高せん断混合が必要です。
その後、香料と着色料の添加物が加えられます。
最終混合工程では、安定剤として作用し、歯磨き時の歯磨き粉の均一分布を改善する洗剤または泡立ち剤(発泡剤)が製剤に添加されます。洗剤と泡立ちは、泡立ちを最小限に抑えるために、歯磨き粉のブレンドに穏やかな強度で混合されます。一般的なサドサーは、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、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、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、およびステアリル乳酸ナトリウムです。

典型的な基本的な歯磨き粉の配合は、次のもので構成されています。

• 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)
• 着色剤
• 香料
• 防腐剤(例:p-ヒドロザイベンゾエート)
• 洗剤

歯磨き粉製品の種類によっては、殺菌剤、ホワイトナー、フッ化物などの他の有効成分が追加されます。

ナチュラル、クリーンラベル歯磨き粉

有機天然歯磨き粉の製造業者は、有機認証および/または天然成分のみを使用して製品を処方しています。天然歯磨き粉のブランドは、通常の歯磨き粉によく見られる人工成分を避けたい健康志向の消費者の要求に応えます。クリーンラベル製品に対する消費者の需要が高まっているため、ますます小さな有名ブランドから大きな有名ブランドまで、クリーンラベルの歯磨き粉を提供しています。超音波ミキサーは、中小規模の製造規模にも最適です。非熱的で純粋に機械的な混合方法として、超音波処理は天然の有機製剤を変更しません。超音波混合は、重曹、アロエベラ、ユーカリ油、ミルラ、植物抽出物(セージ、ミント、イチゴ抽出物など)、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)などの天然成分と互換性があります。
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超音波処理による高せん断混合はどのように機能しますか?

超音波高剪断ミキサーは、高剪断ブレードミキサー、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、ブレード攪拌機など、他の一般的に使用される産業用混合システムと同じ機械的原理を使用します。超音波高剪断ミキサーは、粒子を分散させ、粉砕するために、油相と水相を乳化するために、固体を湿らせて可溶化するために、そしてあらゆる種類の液体とスラリーの均質な混合物を生成するため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します。超音波ミキサーのプローブは、非常に高い周波数と振幅で液体中で振動し、それにより媒体中に激しい超音波キャビテーション気泡を発生させます。キャビテーション気泡の崩壊は、強力なせん断力をもたらし、液滴、凝集体、凝集体、さらには一次粒子を混乱させ、破壊します。超音波キャビテーションが最大1000km / hの高速キャビテーションストリームを生成すると、キャビテーション液体ジェットは粒子を加速します。加速された粒子が互いに衝突すると、は粉砕媒体として機能します。その結果、衝突した粒子は粉々になり、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、圧力は真空と最大1000barの間で迅速かつ繰り返し交互に変化します。4つのミキサーブレードを備えたロータリーミキサーは、同じ周波数の交互圧力サイクルを達成するために、驚異的な300,000RPMで動作する必要があります。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は、速度に制限があるため、キャビテーションを大きく発生させません。

超音波処理の前後:緑色の曲線は超音波処理前の粒子サイズを示し、赤色の曲線は超音波分散シリカの粒度分布です。

超音波歯磨き粉ミキシング

超音波高せん断ミキサーは、バッチおよび連続インラインプロセッサとして使用できます。高粘度材料および大量処理の場合、加圧可能なフローセル反応器の使用が好まれます これにより、強化された超音波処理条件下で実行することができます(すなわち、圧力はキャビテーションを強化します)。さらに、パッセージまたは離散プロセス設定などの洗練されたフロー設定を使用することにより、完全な歯磨き粉混合物は、フローセル内の超音波キャビテーションゾーンを通過するように強制されます。これにより、各粒子が同じ処理を受けることが保証され、非常に均一な分散とブレンドが得られます。

超音波継代処理

新しい成分ブレンドが液体ベースに追加される各プロセスステップでは、ペースト混合物は1つのタンクから超音波反応器を通って2番目のタンクに送られます。この継代プロセスにより、信頼性が高く均一な混合結果が得られます。従来の高剪断バッチ混合プロセスでは、すべての粒子が分散するように過剰な混合を適用する必要がありますが、超音波フローセルのセットアップは、処理時間が粒子あたりの処理を最小限に抑えるために短縮されるため、時間とエネルギーを節約できます。
従来の高剪断バッチ混合では、一部の粒子は過剰に処理されますが、一部の粒子は活性混合ゾーンにまったく入りません。超音波フローセルリアクターを使用すると、各粒子が同じ高せん断処理を受けることが保証されます。継代プロセスにより、すべての粒子は同じ周波数と強度で処理されます。

加工のヒント:圧力下での超音波混合

超音波反応器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まります。ヒールシャー超音波は、容易に5 bargまで加圧することができる様々なフローセルと反応器タイプを供給しています。カスタマイズされた超音波反応器は、最大300bargのさらに高い圧力を処理できます。

超音波脱気効果

ブレード攪拌機や従来の高せん断ミキサーは、混合物に大量の気泡を導入しますが、これは大きな欠点です。最終的な歯磨き粉ブレンドの脱気には、追加の処理ステップが必要であり、時間とエネルギーがかかります。超音波混合中、気泡の閉じ込めは、従来のタンク攪拌機および高剪断ミキサーと比較すると、一般に非常に低い。超音波フローセルリアクターを使用すると、混合物が閉鎖系で定常的な流れで保持タンクから供給されるため、不要なガス気泡が不必要に取り込まれるのを防ぎます。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ます。超音波フロースルーセットアップは、混合プロセス中のガスの不要な閉じ込めを防ぎます。さらに、超音波処理は、脱気および脱気の確立された技術であり、気泡の合体を促進して、気泡が上部に上昇して揮発できるようにします。
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高性能超音波ミキサーの利点

超音波高せん断ミキサーは、固体、液滴、結晶、繊維などの粒子に必要な影響を与える激しいせん断力を発生させ、ミクロンまたはナノの範囲の目標サイズに分解します。高粘度と高固形物負荷を簡単に処理できる超音波高せん断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製品の処理に最適です。音響せん断力により、粉末成分が完全に濡れ、均一にブレンドされて均質なペーストになります。
粒子の硬度と脆性に応じて、超音波プロセスパラメータを正確に調整して、吸引された混合結果を得ることができます。高せん断ブレード攪拌機、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すると、超音波高せん断ミキサーは、研磨剤の問題のない取り扱いや高い固体負荷、簡単で安全な操作、低メンテナンス、堅牢性などの大きな利点を提供します。

バッチおよびインライン

ヒールシャー超音波高性能ミキサーは、バッチおよびインライン処理に使用できます。プロセス量と時間単位のスループットによっては、インライン処理が推奨される場合があります。バッチ処理はより時間と労力を要しますが、連続的なインライン混合プロセスはより効率的で迅速で、必要な労力が大幅に削減されます。

あらゆる製品容量に対応する超音波ミキサー

ヒールシャー超音波製品群は、ベンチトップおよびパイロットシステム上のコンパクトなラボ用超音波装置から、1時間あたりのトラック負荷を処理する能力を持つ完全産業用超音波プロセッサまで、超音波プロセッサの全範囲をカバーしています。全製品範囲により、お客様のプロセス容量と目標に最適な超音波せん断ミキサーを提供できます。
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、超音波混合プロセスを確立されたプロセスパラメータから完全に線形にスケーリングできるため、非常に簡単です。アップスケーリングは、より強力な超音波ミキサーユニットを設置するか、または複数の超音波装置を並行してクラスター化することによって行うことができます。

高い混合効率のための高振幅

Hielscher Ultrasonics’ 産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供できます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。さらに高い振幅のために、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。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。

簡単でリスクのない検査

超音波プロセスは完全に線形スケーリングすることができます。これは、実験室またはベンチトップ超音波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を使用してまったく同じ出力にスケーリングできることを意味します。これにより、超音波処理は製品開発およびその後の商業製造への実装に理想的です。

最高品質 – ドイツで設計および製造

家族経営の企業として、ヒールシャーは、その超音波プロセッサのための最高の品質基準を優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的にテストされています。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性と信頼性は、それをあなたの生産の働き者にします。全負荷下で、要求の厳しい環境での24 / 7操作は、ヒールシャーの高性能ミキサーの自然な特性です。

あなたは、任意の異なるサイズでヒールシャー超音波高せん断ミキサーを購入し、正確にあなたのプロセス要件に構成することができます。小さな実験室のビーカーで流体を処理することから、工業レベルでのスラリーと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はあなたに適切な高せん断ミキサーを提供します!お問い合わせください – 私たちはあなたに理想的な超音波ミキサーのセットアップをお勧めしてうれしいです!

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。