치약 제조용 고전단 혼합기

치약 제조는 점성 페이스트, 고농도 고형분 및 연마 입자를 처리할 수 있는 혼합 장비가 필요한 까다로운 공정입니다. 초음파 고전단 혼합기는 강력한 전단력을 제공하여 분말을 충분히 습윤시키고, 콜로이드 슬러리를 균일하게 균질화하며, 균일한 입도 분포를 구현합니다. 산업 규모로 제공되며 대용량 유체 흐름을 처리할 수 있는 초음파 고전단 혼합기는 치약 제조에서 믿고 사용할 수 있는 든든한 장비입니다!

치약 제조

치약, 치아 세정제 및 젤은 물, 연마제, 불화물 및 세정제라는 네 가지 주요 성분으로 구성됩니다. 수분 함량은 대부분 20–45%인 반면, 연마제는 치약 조성의 최소 50%를 차지하는 주요 성분입니다. 널리 사용되는 연마제로는 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산나트륨, 다양한 인산수소칼슘, 수화 실리카, 제올라이트, 운모 및 하이드록시아파타이트(Ca₅(PO₄)3OH) 입자가 있습니다.
일반적인 치약 및 치아 세정제 제형은 대체로 다음 단계에 따라 제조됩니다.
먼저 물, 습윤제(예: 소르비톨, 글리세린, 프로필렌글리콜) 및 기타 액상 성분을 함께 혼합하여 액상 베이스를 만듭니다.
최종 치약에 특정 유변학적 특성과 질감을 부여하기 위해 액상 베이스에 유변 조절제와 결합제를 첨가합니다. 유변 조절제와 결합제는 치약에 점도와 질감을 부여합니다. 일반적으로 사용되는 결합제로는 카라야검, 벤토나이트, 알긴산나트륨, 메틸셀룰로스, 카라기난 및 규산알루미늄마그네슘이 있습니다. 일부 유변 조절제는 글리세린이나 향미용 에센셜 오일과 같은 비수성 액상 성분과 미리 혼합해야 합니다. 또는 콜로이드 분산을 용이하게 하기 위해 유변 조절제를 다른 분말 성분과 혼합할 수 있습니다.
다음 단계에서는 활성 성분(예: 불화칼슘, 염화아연, 하이드록시아파타이트), 단맛을 내는 향미 첨가제 및 보존제를 혼합물에 섞습니다.
그런 다음 연마 입자 및/또는 충전제가 포함된 슬러리를 치약 혼합물에 넣습니다. 연마제는 높은 고형분 함량으로 첨가되는 주성분이므로, 이 까다로운 작업을 수행하려면 강력하고 신뢰할 수 있는 고전단 혼합이 필요합니다.
이후 향미 첨가제와 착색 첨가제를 넣습니다.
마지막 혼합 단계에서는 안정제 역할을 하며 칫솔질 중 치약이 균일하게 퍼지도록 돕는 세정제 또는 기포제(발포제)를 제형에 첨가합니다. 거품 발생을 최소화하기 위해 세정제와 기포제를 낮은 강도로 치약 혼합물에 섞습니다. 일반적인 기포제로는 라우릴황산나트륨, 라우릴설포아세트산나트륨, 디옥틸설포숙신산나트륨, 설포라우레이트, 라우릴사르코신산나트륨, 스테아릴푸마르산나트륨 및 스테아릴젖산나트륨이 있습니다.

일반적인 기본 치약 제형은 다음 성분으로 구성됩니다.

• 물
• 연마 입자
• 습윤제 (예: 소르비톨, 글리세린)
• 안정화 계면활성제
• 유변 조절제(증점제)
• 착색제
• 향미제
• 보존제(예: p-hydrozybenzoate)
• 세정제

치약 제품의 종류에 따라 살균제, 미백제, 불화물 등의 다른 활성 성분을 첨가합니다.

천연 클린 라벨 치약

유기농 천연 치약 제조업체는 유기농 인증을 받은 성분 및 / 또는 천연 성분만을 사용하여 제품을 배합합니다. 천연 치약 브랜드는 일반 치약에 흔히 들어 있는 인공 성분을 피하고자 하는 건강에 관심이 높은 소비자의 수요에 부응합니다. 클린 라벨 제품에 대한 소비자 수요가 증가함에 따라 소규모 브랜드뿐만 아니라 널리 알려진 대형 브랜드에서도 클린 라벨 치약을 점점 더 많이 선보이고 있습니다. 초음파 믹서는 중소규모 생산에도 이상적입니다. 초음파 처리는 비열적이며 순수하게 기계적인 혼합 방식이므로 천연 및 유기농 배합물을 변형시키지 않습니다. 초음파 혼합은 베이킹 소다, 알로에 베라, 유칼립투스 오일, 몰약, 식물 추출물(예: 세이지, 민트, 딸기 추출물), 에센셜 오일(예: 민트, 스피어민트, 계피)과 같은 천연 성분에 사용할 수 있습니다.
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초음파 처리를 통한 고전단 혼합은 어떻게 작동할까요?

초음파 고전단 믹서는 고전단 블레이드 믹서, 다축 믹서, 콜로이드 밀, 고압 균질기, 블레이드 교반기 등 일반적으로 사용되는 다른 산업용 혼합 시스템과 동일한 기계적 원리를 사용합니다. 초음파 고전단 믹서는 입자의 분산 및 분쇄, 유상과 수상의 유화, 고체 물질의 습윤 및 가용화뿐만 아니라 모든 종류의 액체와 슬러리로 균질한 혼합물을 만드는 데 자주 사용됩니다. 초음파 믹서는 초음파 프로브를 통해 배치 탱크나 플로우 셀과 같은 혼합 용기 내부로 고전단력을 전달합니다. 초음파 믹서의 프로브는 액체 내에서 매우 높은 주파수와 진폭으로 진동하여 매질에 강력한 초음파 캐비테이션 기포를 생성합니다. 캐비테이션 기포가 붕괴하면서 강력한 전단력이 발생하여 액적, 응집체, 집합체는 물론 일차 입자까지 파괴하고 분쇄합니다. 초음파 캐비테이션은 최대 1000km/h의 고속 캐비테이션 유동을 생성하므로 캐비테이션 액체 제트가 입자를 가속합니다. 가속된 입자들이 서로 충돌하면 분쇄 매체로 작용합니다. 그 결과 충돌하는 입자들이 부서져 마이크로미터 또는 나노미터 크기로 작아집니다. 초음파 캐비테이션 영역에서는 압력이 진공과 최대 1000bar 사이에서 빠르고 반복적으로 교대로 변합니다. 믹서 블레이드가 4개인 회전식 믹서가 이와 동일한 압력 교대 주기를 달성하려면 무려 300,000 RPM으로 작동해야 합니다. 기존 회전식 믹서와 로터–스테이터 믹서는 속도 제한으로 인해 상당한 양의 캐비테이션을 생성하지 못합니다.

초음파 처리 전후: 녹색 곡선은 초음파 처리 전 입자 크기를 나타내며, 빨간색 곡선은 초음파로 분산한 실리카의 입도 분포를 나타냅니다.

초음파 치약 혼합

초음파 고전단 믹서는 배치 및 연속 인라인 처리기로 사용할 수 있습니다. 점도가 높은 물질과 대용량 처리에는 가압 가능한 플로우 셀 반응기를 사용하는 것이 권장됩니다. 이를 통해 강화된 초음파 처리 조건에서 운전할 수 있기 때문입니다(즉, 압력이 캐비테이션을 강화합니다). 또한 통과식 또는 개별 공정 구성과 같은 정교한 유동 구성을 사용하면 치약 혼합물 전체가 플로우 셀 내의 초음파 캐비테이션 구역을 반드시 통과하게 됩니다. 이를 통해 각 입자가 동일한 처리를 받도록 하여 매우 균일한 분산과 혼합을 달성합니다.

통과식 초음파 처리

새로운 성분 혼합물을 액상 베이스에 첨가하는 각 공정 단계마다 페이스트 혼합물은 한 탱크에서 초음파 반응기를 통과해 두 번째 탱크로 이동합니다. 이러한 통과 공정은 신뢰성이 매우 높고 균일한 혼합 결과를 보장합니다. 기존의 고전단 배치 혼합 공정에서는 모든 입자가 분산되도록 과도한 혼합을 수행해야 하지만, 초음파 플로우 셀 구성에서는 처리 시간이 입자당 필요한 최소 처리 시간으로 단축되므로 시간과 에너지가 절약됩니다.
기존의 고전단 배치 혼합에서는 일부 입자가 과도하게 처리되는 반면, 일부 입자는 활성 혼합 영역에 전혀 들어가지 못합니다. 초음파 플로우 셀 반응기를 사용하면 각 입자가 동일한 고전단 처리를 받도록 보장할 수 있습니다. 통과 공정 덕분에 모든 입자는 동일한 주파수와 강도로 처리됩니다.

공정 팁: 가압 조건에서의 초음파 혼합

초음파 반응기나 플로우 셀에 압력을 가하면 음향 캐비테이션이 강화됩니다. Hielscher Ultrasonics는 최대 5 barg까지 손쉽게 가압할 수 있는 다양한 유형의 플로우 셀과 반응기를 공급합니다. 맞춤형 초음파 반응기는 이보다 더 높은 최대 300barg의 압력까지 견딜 수 있습니다.

초음파 탈기 효과

블레이드 교반기와 기존의 고전단 혼합기는 혼합물에 다량의 기포를 유입시키며, 이는 주요 단점입니다. 최종 치약 혼합물의 공기를 제거하려면 시간과 에너지가 소모되는 추가 공정 단계가 필요합니다. 초음파 혼합 중 공기 기포의 혼입은 기존 탱크 교반기 및 고전단 혼합기와 비교할 때 일반적으로 매우 적습니다. 초음파 플로우 셀 반응기를 사용하면 혼합물이 밀폐 시스템 내에서 저장 탱크로부터 일정한 흐름으로 공급되므로 원치 않는 기포가 불필요하게 유입되는 것을 방지할 수 있습니다. 초음파 플로우 셀 구성에서는 페이스트 혼합물이 일정한 압력으로 초음파 캐비테이션 영역에 공급됩니다. 초음파 연속 유동 구성은 혼합 공정 중 원치 않는 기체 혼입을 방지합니다. 또한 초음파 처리는 공기 제거 및 탈기에 널리 확립된 기술이며, 공기 기포의 합체를 촉진하여 기포가 위로 떠올라 휘발할 수 있도록 합니다.
초음파 공기 제거 및 탈기에 대해 자세히 알아보세요!

고성능 초음파 혼합기의 장점

초음파 고전단 혼합기는 강력한 전단력을 생성하며, 이 전단력은 고체, 액적, 결정 및 섬유와 같은 입자에 필요한 충격을 가하여 마이크로 또는 나노 범위일 수 있는 목표 크기로 분쇄합니다. 높은 점도와 높은 고형분 함량을 손쉽게 처리하는 초음파 고전단 인라인 혼합기는 치약, 치아 세정제 및 겔과 같은 페이스트 제품을 처리하는 데 이상적입니다. 음향 전단력은 분말 성분을 충분히 습윤시키고 고르게 혼합하여 균질한 페이스트를 만듭니다.
입자의 경도와 취성에 따라 초음파 공정 매개변수를 정밀하게 조정하여 원하는 혼합 결과를 얻을 수 있습니다. 고전단 블레이드 교반기, 고압 균질기, 콜로이드 밀 / 비드 밀, 샤프트 혼합기 등의 다른 혼합 방식과 비교할 때, 초음파 고전단 혼합기는 연마재와 높은 고형분 함량을 문제없이 처리할 수 있고, 작동이 쉽고 안전하며, 유지보수 부담이 적고 견고하다는 등의 주요 장점을 제공합니다.

배치 및 인라인

Hielscher Ultrasonics의 고성능 믹서는 배치 및 인라인 처리에 사용할 수 있습니다. 공정 부피와 시간당 처리량에 따라 인라인 처리가 권장될 수 있습니다. 배치 처리는 시간과 노동력이 더 많이 소요되는 반면, 연속 인라인 혼합 공정은 더 효율적이고 빠르며 훨씬 적은 노동력이 필요합니다.

모든 생산 용량에 적합한 초음파 믹서

Hielscher Ultrasonics의 제품군은 소형 실험실용 초음파 장치부터 탁상형 및 파일럿 시스템을 거쳐 시간당 트럭 여러 대 분량을 처리할 수 있는 완전한 산업용 초음파 처리 장치까지 전 범위를 포괄합니다. 이러한 전체 제품군을 통해 고객의 공정 처리 용량과 목표에 가장 적합한 초음파 전단 믹서를 제공할 수 있습니다.
초음파 혼합 공정은 기존에 확립된 공정 매개변수를 바탕으로 완전히 선형적으로 확장할 수 있으므로, 소형 초음파 믹서에서 더 높은 처리 용량으로 규모를 확대하는 작업은 매우 간단합니다. 더 강력한 초음파 믹서 장치를 설치하거나 여러 초음파 장치를 병렬로 연결하여 클러스터를 구성하는 방식으로 규모를 확대할 수 있습니다.

높은 혼합 효율을 위한 높은 진폭

Hielscher Ultrasonics의 산업용 초음파 처리 장치는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로도 주 7일, 하루 24시간 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 이보다 더 높은 진폭을 위해서는 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함은 고부하 및 까다로운 환경에서도 주 7일, 하루 24시간 운전을 가능하게 합니다.

간편하고 위험 부담 없는 시험

초음파 공정은 완전히 선형적으로 확장할 수 있습니다. 이는 실험실용 또는 탁상형 초음파 장치로 얻은 모든 결과를 정확히 동일한 공정 매개변수를 사용하여 규모를 확대한 뒤에도 정확히 동일한 산출 결과로 구현할 수 있음을 의미합니다. 따라서 초음파 처리는 제품 개발과 이후 상업적 제조에 적용하기에 이상적입니다.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족이 소유하고 운영하는 기업인 Hielscher는 초음파 처리 장치에 최고 수준의 품질 기준을 최우선으로 적용합니다. 모든 초음파 장치는 독일 베를린 인근 텔토에 있는 본사에서 설계, 제조되고 철저한 시험을 거칩니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함과 신뢰성은 생산 현장에서 든든한 일꾼 역할을 하도록 해줍니다. 최대 부하와 까다로운 환경에서 주 7일, 하루 24시간 운전하는 것은 Hielscher 고성능 믹서의 기본적인 특성입니다.

Hielscher 초음파 고전단 믹서는 다양한 크기로 구매할 수 있으며, 고객의 공정 요구 사항에 정확히 맞춰 구성할 수 있습니다. 작은 실험실 비커의 유체 처리부터 산업 규모의 슬러리 및 페이스트 연속 유동 혼합까지, Hielscher Ultrasonics는 고객에게 적합한 고전단 믹서를 제공합니다! 문의해 주시면 이상적인 초음파 믹서 구성을 기꺼이 추천해 드리겠습니다!

아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.