도료의 미생물 안정성 향상을 위한 고출력 초음파
- 미생물에 의한 열화는 수성 및 용제형 도료 배합물 모두를 손상시킬 수 있습니다.
- 환경 규제는 살생물제의 사용을 제한합니다. 초음파 처리는 환경친화적이고 효과적인 도료 보존 방법입니다.
- 고출력 초음파를 사용하면 미생물에 의해 부패한 도료와 코팅제까지 재활용할 수 있습니다.
초음파를 이용한 도료 보존
도료 보존에는 세균과 기타 미생물의 성장을 방지하는 것이 포함됩니다. 일반적으로 미생물을 사멸시키기 위해 도료 배합물에 살생물제를 첨가합니다. 지속 가능하고 무독성이며 환경친화적인 도료에 대한 수요가 증가함에 따라, 오늘날 도료 배합물은 VOC 함량을 낮춰 제조되며 수분 함량이 더 높은 경우가 많습니다. 이러한 지속 가능한 배합물은 미생물에 의한 부패와 열화에 훨씬 더 취약하다는 단점이 있습니다.
고출력 초음파는 도료와 코팅제를 위한 친환경 보존 방법입니다. 미생물 세포를 효과적으로 파괴하고 세포 용해를 유도하면 VOC 및 살생물제 함량이 낮으면서도 보존 기간이 길고 제품 안정성이 우수한 도료를 생산하는 데 도움이 됩니다.
미생물에 의한 도료 열화
수성 및 용제형 도료는 장식 및 보호 기능을 위해 사용됩니다. 특히 수성 시스템은 미생물에 의한 생물학적 열화에 취약합니다.
환경 규제가 지속적으로 엄격해지고 있고 살생물제는 환경과 인체 건강에 유해할 수 있으므로, 도료 내 살생물제의 양을 줄여야 합니다. 이에 따라 환경 규제는 살생물제 사용을 상당히 제한해 왔습니다. 살생물제는 도료와 코팅제의 미생물 부패를 방지하고 줄이는 데 사용됩니다. 이를 통해 도료 제품의 보존 기간과 저장 가능 기간을 크게 늘릴 수 있습니다. 살생물제 사용이 감소함에 따라 대체 보존 방법이 필요합니다.
고출력 초음파는 세포 파쇄 및 보존을 위한 잘 알려진 기술이며, 강력한 항미생물 화학물질의 사용을 줄이거나 대체하는 것으로 입증되었습니다.
미생물 부패의 결과
도료 오염은 배합물 내에서 원치 않는 미생물 세포가 성장하거나 배합물에 유입되어 발생하며, 다음과 같은 품질 저하를 초래할 수 있습니다:
- 변색
- 가스 발생
- 악취
- 점도 저하
- 실처럼 늘어지는 현상, 곰팡이, 점액
- 상분리
용기에 담긴 제품 내에서 이러한 미생물이 성장하면 도료의 기능적 사용성이 저하되는 것으로 알려져 있으므로, 도료의 미생물 안정성은 중요한 품질 특성입니다. 고출력 초음파는 도료 배합물의 미생물 안정성과 동역학적 안정성을 개선하는 데 도움이 됩니다!
미생물에 의해 열화된 도료의 초음파 재활용
보존이 충분하지 않아 도료가 이미 변질된 경우, 초음파 처리를 통해 습윤 상태의 도료와 코팅제를 재활용할 수 있습니다. 도료와 코팅제의 보존 기간이 지난 경우에도 초음파 처리로 배합물을 재생할 수 있습니다. 배합물의 불안정성과 부패를 되돌릴 수 있습니다. 강력한 초음파 처리는 미생물을 파쇄하고 배합물을 보존 및 안정화하여 도료를 다시 판매 가능한 제품으로 만듭니다. 재활용한 제품은 배합 공정 흐름에 투입하여 다시 용기에 담아 판매할 수 있습니다.
이 간단한 공정을 통해 열화된 도료 배합물을 재활용하여 부패로 인한 경제적 손실(폐기물 처리 비용 포함)을 방지할 수 있습니다.
고출력 초음파의 이점:
한 단계 – 다양한 효과
- 고출력 초음파는 미생물, 진균 및 조류를 파쇄하여 도료 배합물을 보존합니다
- 초음파는 입자를 마이크로 및 나노 크기로 분쇄, 분산 및 해응집합니다
- 초음파 처리는 배합물의 탈기에 도움이 됩니다
- 보존 기간이 지나 부패한 제품의 재활용
고출력 초음파로 균질한 동시에 안정적인 도료 배합물을 얻으세요!
장치 하나로 3단계 공정 완료
초음파 처리는 매우 다용도로 활용할 수 있는 가공 기술입니다. 초음파 균질기 한 대를 설치하면 세 가지 공정 단계를 수행할 수 있습니다:
산업용 고출력 초음파
Hielscher의 산업용 초음파 장치는 기존 생산 시설에 쉽게 설치하고 추가 장착할 수 있습니다. 높은 처리량을 위해 당사의 견고한 초음파 장치는 주로 인라인 시스템으로 사용됩니다. 도료 배합물은 단일 통과 구성이나 재순환 구성을 통해 공급할 수 있습니다. 초음파 반응기 내 캐비테이션 집중 영역을 통과하는 횟수는 제품과 특정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.
Hielscher의 초음파 시스템인 UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 또는 UIP16000 등을 여러 대 연결하면 생산 용량에 사실상 제한이 없습니다.
모든 초음파 처리기는 24/7 가동하도록 제작되었으며 유지보수가 거의 필요하지 않습니다. 반응기 챔버는 구조가 단순하고 제자리 세정(CIP)을 위한 초음파 세정기가 설치되어 있어 세척하기 쉽습니다.
문헌 및 참고자료
- Downey, A. (2012): 도료 보존에서의 살생물제 사용. 수록 문헌: H.W. Rossmoore: 살생물제 및 보존제 사용 편람. Springer Sci 2012.
- Ishfaq, S.; Ali, N., Tauseef, I., Khan Khattak, M.N.; Khan Shinwari, Z.; Ali; I.M. (2015): 진균 및 세균 종에 의한 도료 열화 분석. Pak. J. of Bot., 47/2, 2015. 753-760.
- Obidi, O.F.; Aboaba, O.O.; Makanjuola, M.S.; Nwachukwu, S.C.U. (2009): 도료 및 도료 제품의 미생물학적 평가와 열화. J. Environ. Biol. 30(5), 835-840 (2009).
- Ravikumar, H.R.; Rao, S.S.; Karigar, C.S. (2012): 도료의 생분해: 현황. Indian J. Sci. Technol. 5/1, 2012. 1977-1987.
알아두면 좋은 사실
안료 분산
- 습윤: 건조한 안료 분말을 적셔야 합니다. 습윤 과정에서 안료 입자와 응집체의 표면이 액체로 덮입니다.
- 해응집 / 분리: 각 개별 입자의 표면이 액체로 덮이도록 집합체와 응집체를 분해해야 합니다. 고출력 초음파는 입자를 분쇄, 분산 및 해응집하여 균질한 배합물을 만드는 데 매우 효과적인 도구입니다. 또한 초음파 처리는 배합물의 탈기를 촉진합니다.
- 안정화: 입자 크기를 유지하도록 배합물을 안정화합니다. 효과적인 분쇄 및 분산 방법은 안정적인 입도 분포와 저장 중 안정화에 도움이 됩니다.
미생물 부패
오염된 수성 도료에서 흔히 발견되는 그람 음성 미생물에는 Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Micrococcus sp. 및 Aerobacter sp.가 포함됩니다.
오염된 도료에서는 Bacillus sp.에 속하는 그람 양성 미생물도 발견될 수 있습니다. 오염된 건조 도막에서 가장 흔히 발견되는 진균 종은 Aureobasidium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium 및 Penicillium입니다.
지속 가능하고 무독성이며 환경친화적인 도료에 대한 수요가 증가함에 따라, 도료는 VOC 함량을 낮춰 배합되며 수분 함량이 더 높은 경우가 많습니다.
독성이 더 낮고 환경적으로 허용 가능한 도료는 보존 기간이 더 짧은 경향이 있으며 미생물 감염 발생률이 증가합니다.
수성 표면 코팅제의 미생물학적 부패는 제조업체에 심각한 경제적 손실을 초래할 수 있습니다.
세균과 진균의 활동은 점도 저하, 가스 발생, 악취 및 눈에 보이는 열화를 일으킵니다. 또한 미생물이 생성한 효소로 인한 변색은 배합 공정이 끝난 지 오래된 후에도 제품에 변화를 일으킬 수 있습니다. 도료 배합물의 점도 저하는 셀룰로오스계 증점제의 분해로 인해 흔히 관찰될 수 있습니다.
도료 배합물
수성 및 용제형 도료는 예를 들어 주거 단지의 외벽이나 내벽에 사용됩니다. 이러한 도료에는 보호와 장식이라는 두 가지 기본 기능이 있습니다. 습윤 상태의 도료와 건조 도막의 미생물 오염은 이러한 기능을 파괴하여 열화, 기능 장애 및 시각적 / 미적 결함을 초래할 수 있습니다. 도료 보존제는 미생물 부패를 방지하거나 낮은 수준으로 억제하기 위한 화학적 수단입니다. 도료와 코팅제에 일반적으로 사용되는 용기 내 보존제(살생물제 / 살진균제 / 살미생물제)에는 O-포르말류, N-포르말류, 5-클로로-N-메틸이소티아졸린-3-온(CIT), 벤즈이소티아졸린(BIT) 및 클로로알릴-3,5,7-아조니아아다만탄 클로라이드(아다만틴)가 포함됩니다. 환경과 건강을 위해 이러한 화학물질의 사용을 줄이거나 피하는 것이 바람직합니다.
고출력 초음파는 살생물제 사용을 대체하거나 습윤 상태의 도료를 보존하는 데 필요한 살생물제의 양을 줄일 수 있는 친환경 대안입니다.