Biozidfräi Sterilisatioun an Dispergéierung vu Beschichtungen op Waasserbasis

Beschichtungen op Waasserbasis gi vill agesat, well si Formuléierunge mat niddregem VOC-Gehalt, e méi sécheren Ëmgang an eng méi nohalteg Produktioun ënnerstëtzen. Gläichzäiteg mécht hire Waassergehalt si héich ufälleg fir mikrobiell Kontaminatioun. Bakterien, Hiefen a Schimm elpilze kënnen iwwer Réistoffer, Tanken, Réierleitungen, Offëllsystemer oder duerch Kontakt mat der Ëmgéigend wärend der Produktioun an der Lagerung an d’Produkt geroden. Wann eng Kontaminatioun optrëtt, kënne Mikroorganisme sech séier vermehren a souwuel d’Produktqualitéit wéi och d’Haltbarkeet beanträchtegen.
Dofir ass mikrobiell Stabilitéit e kritesche Qualitéitsfaktor bei Faarwen, Beschichtungen, Tënten a Pigmentdispersiounen op Waasserbasis.

Ultraschallbehandlung kombinéiert Pigmentdispergéierung a mikrobiell Kontroll an engem industrielle Prozess

Traditionell setzen Hiersteller op Konservéierungsmëttel a Gebënnbioziden, fir mikrobiell Zersetzung ze kontrolléieren. Den zouhuelende regulatoreschen Drock an déi wuessend Nofro no méi proppere Formuléierungen dreiwen awer d’Sich no Alternativen un. Ultraschallbehandlung mat héijer Intensitéit bitt eng héichwierksam Léisung, andeems si gläichzäiteg Dispergéierung a Sterilisatioun an engem eenzege Prozessschrëtt erméiglecht.
Fir Beschichtungshiersteller bedeit dat, datt d’Ultraschallveraarbechtung net nëmmen eng Dispergéierungstechnologie ass. Si ass och e leeschtungsstaarkt Prozessinstrument, fir d’mikrobiologesch Stabilitéit ze verbesseren a gläichzäiteg Formuléierungsstrategie mat wéineg oder ouni Bioziden ze ënnerstëtzen.

Firwat mikrobiell Stabilitéit bei Faarwen op Waasserbasis fir d’Industrie kritesch ass

Mikrobiell Kontaminatioun beaflosst direkt d’Produktqualitéit an d’Zouverlässegkeet vum Prozess: D’mikrobiell Stabilitéit vu Faarwen ass vun héijer industrieller Bedeitung, well mikrobiellt Wuesstem eng Rei vu Produktdefekter a Produktiounsproblemer ausléise kann. Formuléierungen op Waasserbasis enthalen dacks organesch Bestanddeeler wéi Bindemëttel, Dispergéiermëttel, Benetzungsmëttel, Verdéckungsmëttel an Entschaimer. Dës Komponente kënnen e gënschtegt Ëmfeld fir mikrobiellt Wuesstem schafen, wann et wärend der Veraarbechtung oder der Lagerung zu enger Kontaminatioun kënnt.

An der industrieller Praxis kann eng net genuch wierksam mikrobiell Kontroll zu Follgendem féieren:

• graduell Verännerunge vun der Viskositéit a Verännerunge vum pH-Wäert
• Gasbildung an Opbléie vun de Behälter
• schlechte Geroch a Verfierwung
• reduzéiert Lagerstabilitéit
• Defekter am Beschichtungsfilm an ongläichméissegt Verhale beim Opdroen
• bei Tauchbieder – méi heefegt Botzen a Stillstandszäiten duerch Kontaminatioun

Mikrobiell Zersetzung beschiedegt net nëmmen d’Produkt. Si kann och ëmmer erëm Hygiènesproblemer an Tanken, Réier a Rezirkulatiounskreesleef verursaachen, wat zu Produktiounsverloschter, Nobearbechtung, Clientereklamatiounen an Entsuergungskäschte féiert. Aus dësem Grond ass mikrobiell Stabilitéit keng niewesächlech Eegenschaft. Si ass eng zentral Ufuerderung fir kommerziell erfollegräich Beschichtungen op Waasserbasis.

Wéi Ultraschallbehandlung a Beschichtungen op Waasserbasis funktionéiert

Akustesch Kavitatioun erzeugt eng intensiv Schéierbelaaschtung a bewierkt doduerch d’Zerstéierung vu Mikroorganismen: Héichleeschtungsultraschall wierkt duerch akustesch Kavitatioun. Wann Ultraschallwellen duerch eng Flëssegkeet ginn, bilde sech mikroskopesch Blosen, wuessen an implodéieren. Dës Kavitatiounsvirgäng erzeugen héich lokaliséiert Schéierkräften, Turbulenzen, Drockännerungen a Mikrostralen.
A Beschichtungen op Waasserbasis sinn dës Kavitatiounseffekter wäertvoll, well si gläichzäiteg op Partikelen an op Mikroorganisme wierken. Pigmentagglomerater ginn effizient a méi fein Partikelen zerbrach, wärend mikrobiell Zelle mechanesch beschiedegt an inaktivéiert ginn. Dat mécht d’Ultraschallbehandlung besonnesch attraktiv fir Formuléierungen, bei deenen esouwuel d’Dispergéierungsqualitéit wéi och d’mikrobiell Stabilitéit wesentlech sinn.

Ee Prozessschrëtt erfëllt zwou kritesch Funktiounen

Amplaz d’Pigmentdispergéierung an d’mikrobiell Kontroll als getrennten Aufgaben ze behandelen, kombinéiert d’Ultraschallbehandlung si an engem eenzegen Aarbechtsgang. Dësen duebelen Effekt bitt e kloren industrielle Virdeel.

Déi selwecht Ultraschallenergie, déi Pigmentusammlungen deagglomeréiert a Partikele gläichméisseg dispergéiert, kann och d’Belaaschtung duerch liewensfäeg Mikroorganismen an der Beschichtung reduzéieren. Doduerch ënnerstëtzt d’Ultraschallbehandlung:

• méi fein a méi gläichméisseg Pigmentdispersioun
• verbessert Faarfstäerkt an optesch Konstanz
• reduzéiert mikrobiell Kontaminatioun wärend der Veraarbechtung
• verbessert Lagerstabilitéit vu Produiten op Waasserbasis
• méi kleng Ofhängegkeet vu Konservéierungsmëttelen a Biozide fir d’Konservéierung am Behälter

Doduerch ass d’Ultraschallbehandlung héich relevant fir d’Entwécklung vu méi nohaltege Beschichtungssystemer mat enger méi propperer Deklaratioun.
 

Mat Ultraschall dispergéiert Siliziumdioxid: rout Kéier – onbehandelt; gréng Kéier: no der Ultraschalldispersioun

Virdeeler vun der gläichzäiteger Dispersioun a Sterilisatioun vu Faarfpigmenter

1. Eng besser Dispersiounsqualitéit verbessert d’Leeschtungsfäegkeet vun der Beschichtung
   Pigmenter a Fëllstoffer bilden dacks Agglomerater, déi sech bei net genuch mechanescher Energie nëmme schwéier zerbrieche loossen. D’Ultraschallbehandlung liwwert eng intensiv a geziilt Schéierwierkung, wouduerch si fir d’Deagglomeratioun an d’Reduktioun vun der Partikelgréisst héich effikass ass. Eng méi fein Dispersioun ka verschidde Leeschtungseegenschafte vun der fäerdeger Beschichtung verbesseren, dorënner d’Faarfentwécklung, d’Deckkraaft, de Glanz an d’Laangzäitstabilitéit.
2. Gläichzäiteg Sterilisatioun ënnerstëtzt d’Reduktioun vu Bioziden
   Gläichzäiteg kann d’Ultraschallkavitatioun mikrobiell Zellen, déi an der flësseger Phas virleien, beschiedegen. Dëst reduzéiert d’Kontaminatioun am Produktstroum an hëlleft, d’mikrobiell Stabilitéit ze verbesseren, ouni sech ausschliisslech op cheemesch Konservéierung ze verloossen. Fir Hiersteller, déi Systemer mat wéineg Bioziden oder ouni Bioziden ustriewen, ass dëst e bedeitende Prozessvirdeel.
3. Prozessintensivéierung reduzéiert d’Komplexitéit
   D’Kombinatioun vun zwee zentrale Prozessziler an engem Inline-Schrëtt vereinfacht d’Produktioun. Amplaz separat Behandlungsstufe fir d’Dispersioun an d’mikrobiell Kontroll bäizefügen, kënnen d’Hiersteller vu Beschichtunge béid an ee kontrolléierten Ultraschallprozess integréieren. Dëst reduzéiert den Ëmgang mam Material, ënnerstëtzt eng méi propper Produktioun a verbessert d’Reproduzéierbarkeet.

Firwat d’Veraarbechtung ouni Bioziden u Bedeitung gewënnt

Regulatoresch Ufuerderungen, Ëmweltufuerderungen a Maartufuerderunge gestalten d’Formuléierungsstrategien nei
Den Iwwergank zu Beschichtunge mat wéineg Bioziden an ouni Biozide gëtt vu verschiddenen industrielle Facteure gedriwwen. Déi regulatoresch Kaderbedéngunge gi méi streng, d’Erwaardungen un den Ëmweltschutz klammen, an d’Cliente froe méi sécher, méi nohalteg Produite mat manner bedenkleche Substanzen.
An dësem Kontext gewanne physikalesch Prozesstechnologien u strategescher Relevanz. D’Ultraschallbehandlung ass besonnesch attraktiv, well si net nëmmen een Zousazstoff duerch en aneren ersetzt. Si féiert en net-cheemescht Behandlungsprinzip an, dat duerch mechanesch Energie souwuel d’Dispersioun wéi och d’mikrobiell Stabilitéit verbessert.

Fir d’Entwéckler vu Formuléierungen an d’Produktiounsverantwortlech bitt dëst verschidde Virdeeler:

• Ënnerstëtzung fir méi nohalteg Produktkonzepter
• reduzéiert Ofhängegkeet vu konventionelle Konservéierungsmëttelen
• verbessert Prozesshygiène
• méi staark Positionéierung fir Beschichtungen op Waasserbasis vun der nächster Generatioun

Firwat Hielscher Ultraschallapparater déi bescht Léisung fir d’industriell Produktioun vu Beschichtunge sinn

Präzis Steierung fir reproduzéierbar Veraarbechtungsbedéngungen

Hielscher Ultraschallapparater si fir d’industriell Prozesssteierung entwéckelt. Bei der Produktioun vu Beschichtungen ass eng präzis Steierung vun den Ultraschallparameteren entscheedend, well d’Verhale vun der Formuléierung vum Pigmenttyp, dem Feststoffgehalt, der Viskositéit, der Temperatur, dem Duerchfloss an der Behandlungsintensitéit ofhänkt.

Hielscher Systemer erlaben et, wichteg Prozessparametere präzis anzestellen, wéi zum Beispill:

• Amplitud
• Drock
• Duerchfloss / Verweilzäit
• Temperatur
• Energieandrag

Dës Präzisioun erlaabt den Hiersteller, d’Pigmentdispersioun ze optiméieren, dobäi d’Qualitéit vun der Formuléierung ze verbesseren an eng reproduzéierbar mikrobiell Reduktioun z’erreechen.

SEM-Biller vu vegetativen Zelle vu B. subtilis virun (a) an no enger Ultraschallbestralung vun 30 min (b), (c).
Etüd a Bild: © Hashimoto et al., 2020

Duerchflosszellen, déi ënner Drock gesat kënne ginn, fir eng intensivéiert Ultraschallbehandlung

Erhéichten Drock erhéicht d’Kavitatiounsintensitéit
E wesentleche Virdeel vun der Hielscher-Technologie ass den Asaz vun Duerchflosszellereakteren, déi ënner Drock gesat kënne ginn. Den Drock huet e staarken Afloss op d’Kavitatiounsverhalen. Ënner erhéichtem Drock gëtt d’Kavitatioun méi intensiv a méi wierksam, wat besonnesch wäertvoll fir usprochsvoll Dispersiounen a kontinuéierlech mikrobiell Inaktivéierung ass.

Duerchflosszellen, déi ënner Drock gesat kënne ginn, ënnerstëtzen:

• eng verstäerkt Ultraschallbehandlung
• eng méi wierksam Deagglomeratioun
• eng verbessert Prozesseffizienz

Fir industriell Beschichtungsanlage bedeit dat, datt d’Ultraschallbehandlung net nëmmen op d’Machbarkeet am Labo, mee och op den tatsächleche Produktiounsduerchsaz an d’Produktufuerderungen ofgestëmmt ka ginn.

Inline-Veraarbechtung fir eng kontinuéierlech Produktioun

D’Ultraschallbehandlung kann direkt an d’Produktiounslinn integréiert ginn
Hielscher-Ultraschallgeräter si ganz gutt fir d’Inline-Veraarbechtung gëeegent. Doduerch kënne waasserbaséiert Beschichtunge kontinuéierlech behandelt ginn, wärend se duerch de Produktiounssystem fléissen. D’Inline-Ultraschallbehandlung passt gutt an d’industriell Produktioun, well se onnéideg Handhabung vu Chargë vermeit an an Transferkreesser, Rezirkulatiounssystemer oder speziell dofir virgesi Prozesslinnen integréiert ka ginn.

D’Inline-Veraarbechtung bitt kloer betriblech Virdeeler:

• kontinuéierlech Behandlung ënner definéierte Bedéngungen
• einfach Integratioun a bestoend Anlagen
• manner manuell Handhabung
• verbessert Prozesseffizienz a Gläichméissegkeet

Fir Beschichtungsproduzente mécht dat d’Ultraschallbehandlung zu enger praktescher Produktiounstechnologie.

Sprëtzgedréchenten TiO2 virun an nom Ultraschallmuelen

Linear Skaléierbarkeet vum Labo bis zur industrieller Produktioun

Prozessparameter kënnen zouverlässeg tëscht verschiddene Moossstief iwwerdroe ginn
D’Iwwerdroung op e méi grousse Moossstaf ass eng kritesch Fro bei der Prozessentwécklung. Hielscher-Ultraschallsystemer si fir eng linear Skaléierbarkeet entworf, wat bedeit, datt Prozessbedéngungen, déi am Labo- oder Pilotmoossstaf etabléiert goufen, systematesch op d’industriell Produktioun iwwerdroe kënne ginn.
Dat ass besonnesch wichteg fir Entreprisen, déi innovativ Beschichtunge mat engem niddrege Biozidgehalt entwéckelen, well et de Risiko bei der Ëmsetzung reduzéiert an hëlleft, d’Maartaféierung ze beschleunegen.

D’Virdeeler vun der linearer Skaléierbarkeet ëmfaassen:

• méi einfach Prozessentwécklung
• zouverlässeg Iwwerdroung vun der Fuerschung an Entwécklung an d’Produktioun
• virausseebar Leeschtung bei méi héijem Duerchsaz
• manner Onsécherheet beim Iwwergank op e méi grousse Moossstaf

Einfach Botzen an hygienesche Prozessdesign

D’Botzbarkeet ass wichteg, wann mikrobiell Stabilitéit d’Zil ass
Wann d’mikrobiell Kontroll e wesentlecht Prozesszil ass, gëtt d’Hygiène vun der Ausrüstung nach méi wichteg. Hielscher-Ultraschallgeräter si fir praktescht industriellt Botzen an eng einfach Integratioun an hygienesch Prozessëmfelder entworf.

Einfach Botzen hëlleft den Hiersteller:

• Kontaminatiounsrisiken an der Ausrüstung ze reduzéieren
• de mikrobielle Wuesstem ze stoppen
• den Zäitopwand fir d’Botzen an den Ënnerhalt ze verkierzen
• d’Prozesszouverlässegkeet iwwer widderholl Produktiounszyklen ze verbesseren

Bei waasserbaséierte Beschichtungen, wou Kontaminatioun an Tanken, doudegen Zonen an Transfersystemer bestoe bleiwe kann, dréit Ultraschallausrüstung, déi einfach ze botzen ass, direkt zur Produktstabilitéit an zur betriblecher Robustheet bäi.

Mat Ultraschall behandelt Kräidfaarf um Grindometer weist déi vollkomme gläichméisseg Deagglomeratioun a Partikelgréissteverdeelung vun de Pigmenter

Reproduzéierbar Resultater fir d’industriell Qualitéitssécherung

Gläichméissegkeet ass fir Beschichtungsproduzenten essentiell
D’industriell Faarfproduktioun erfuerdert héich reproduzéierbar Prozessresultater. Optesch Eegenschaften, Rheologie, Haltbarkeet a mikrobiologesch Stabilitéit musse vu Charge zu Charge an iwwer laang Produktiounsperioden gläich bleiwen.

Hielscher-Ultraschallgeräter bidden reproduzéierbar Ultraschallbedéngungen, déi Follgendes ënnerstëtzen:

• gläichméisseg Pigmentdispersioun
• stabil Reduktioun vun der Partikelgréisst
• gläichméisseg mikrobiell Behandlung
• zouverlässeg Produktqualitéit iwwer verschidde Produktiounsleef

Dës Reproduzéierbarkeet ass essentiell fir d’Prozessvalidéierung, d’Qualitéitssécherung an d’industriell Aféierung vun der Ultraschalltechnologie.

Ultraschallbehandlung als strategesch Technologie fir modern waasserbaséiert Beschichtungen

D’Beschichtungsindustrie beweegt sech a Richtung vu Formuléierungen, déi méi nohalteg sinn, manner geféierlech Zousazstoffer enthalen an eng méi robust Leeschtung bidden. D’Ultraschallbehandlung passt aussergewéinlech gutt zu dëser Entwécklung, well si zwou grouss Erausfuerderunge vun der Produktioun gläichzäiteg ugeet: de Besoin un enger effizienter Pigmentdispersioun an de Besoin u mikrobieller Stabilitéit.
Andeems d’Ultraschallbehandlung dës Funktiounen an engem eenzege Prozessschrëtt kombinéiert, hëlleft si den Hiersteller, d’Produktioun ze vereinfachen, d’Qualitéit vun de Beschichtungen ze verbesseren an d’Ofhängegkeet vu konventionelle Konservéierungssystemer ze reduzéieren. Dat mécht d’Ultraschallbehandlung héich attraktiv fir Baufaarwen, industriell Beschichtungen, funktionell Dispersiounen, Tënten an änlech Systemer op Waasserbasis.
D’Ultraschallapparater vun Hielscher bidden déi industriell Plattform, déi néideg ass, fir dës Strategie an der Praxis ëmzesetzen. Hir präzis Steierung, hir Duerchflosszellen, déi ënner Drock gesat kënne ginn, hir Inline-Fäegkeet, hir linear Skaléierbarkeet, hir einfach Botzung an hir reproduzéierbar Resultater maachen si besonnesch gëeegent fir d’Produktioun vu Faarwen a Beschichtungen.

Profitéiert vun der Dispersioun a Sterilisatioun vu Beschichtunge mat Ultraschall

D’biozidfräi Sterilisatioun an Dispersioun vu Beschichtungen op Waasserbasis mat Ultraschall ass eng héich villverspriechend Approche fir déi modern Faarfproduktioun. D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Pigmentdispersioun, reduzéiert d’mikrobiell Belaaschtung an ënnerstëtzt eng méi héich Produktstabilitéit an engem integréierte Prozess. Dës Kombinatioun ass besonnesch wäertvoll an enger Industrie, déi ënner ëmmer méi groussen Drock geréit, Konservéierungsmëttel ze reduzéieren a gläichzäiteg eng héich Produktqualitéit a Prozesseffizienz bäizebehalen.
Fir Hiersteller vu Faarwen a Beschichtungen op Waasserbasis bidden d’Ultraschallapparater vun Hielscher eng praktesch an industriell bewäert Léisung. Hir Prozesssteierbarkeet, hir Inline-Integratioun, hir Konstruktioun mat Duerchflosszelle fir eng intensivéiert Behandlung, hir Skaléierbarkeet, hir hygienesch Botzbarkeet an hir reproduzéierbar Leeschtung maachen si zu enger exzellenter Wiel fir déi gläichzäiteg Dispersioun a Sterilisatioun vu Faarfpigmenter.

Déi follgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:

Entwécklung, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit aus Däitschland

D’Ultraschallapparater vun Hielscher si fir hir héchst Qualitéits- a Konstruktiounsstandarde bekannt. Robustheet an einfach Bedéngung erméiglechen déi problemlos Integratioun vun eisen Ultraschallapparater an industriell Anlagen. D’Ultraschallapparater vun Hielscher gi liicht mat haarde Bedéngungen an usprochsvollen Ëmfeld eens.

Hielscher Ultrasonics ass en ISO-zertifizéiert Betrib a leet besonnesche Wäert op héichleeschtungsfäeg Ultraschallapparater mat modernster Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Selbstverständlech sinn d’Ultraschallapparater vun Hielscher CE-konform an erfëllen d’Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.

Literatur / Referenzen

• Spiteri, D., Chot-Plassot, C., Sclear, J., Karatzas, K. A., Scerri, C., Valdramidis, V. (2017): Ultrasound processing of liquid system(s) and its antimicrobial mechanism of action. Letters in
  Applied Microbiology, 65 (4), 2017.. 313-318.
• N.P. Badgujar Y.E. Bhoge T.D. Deshpande B.A. Bhanvase P.R. Gogate S.H. Sonawane R.D. Kulkarni (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44, Iss. 4. 214 – 223.
• Karekar, Sammit; Bhanvase, Bharat; Sonawane, Shirish; Deosarkar, Manik; Pinjari, Dipak; Pandit, Aniruddha (2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 87, 2014.
• Aydin, Z., Turgut, S. & Akbas, H.Z. (2018): Structural Differences of BaTiO3 Ceramics Modified by Ultrasonic and Mechanochemical Methods. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 57, No. 7-8, November, 2018.