Wuessemulsioune mat Leeschtungsultraschall
Wann de Wuess als Nanodrëpse mat enger ganz homogener Verdeelung dispergéiert gëtt, entsteet eng stabil Wuessemulsioun. Ultraschallhomogenisatore generéieren héich Schéierkräften a sinn zouverlässeg a robust Systemer fir stabil Wuessnanoemulsiounen hierzestellen. D’Homogenisatore vun Hielscher Ultrasonics mat héije Schéierkräfte liwweren iwwerleeën Emulsioune fir verschidden Industrien.
Wuessemulsioune mat Ultraschall
Héich Schéierkräften, déi duerch Ultraschall generéiert ginn, liwweren déi néideg Energie fir Wuessemulsiounen an Nanogréisst hierzestellen, z. B. stabil Paraffinwuessnanoemulsiounen.
Submikron- an Nanoemulsiounen an -dispersioune kënne mat enger Kombinatioun vu verschiddene Wuessen formuléiert ginn, fir en iwwerleeënt Produkt mat ganz héijer Funktionalitéit ze kréien (z. B. Schmierwierkung, Waasserbeständegkeet, Krazbeständegkeet asw.).
Déi héich Schéierkräfte vun Ultraschallhomogenisatoren erméiglechen et, stabil, asazbereet Wuessformuléierunge mat Partikelen am Gläichgewiicht hierzestellen. D’Ultraschallemulgéierung féiert zu Partikelen an Nanogréisst an enger gläichméisseger Verdeelung.
Industriellen Ultraschallduerchflosssystem fir d’Produktioun vu Wuessemulsiounen.
- ganz kleng Drëpsegréisste vu manner wéi 100nm
- stabil Emulsiounen
- verlängert Haltbarkeet (mechanesch Stabilitéit)
- méi héich Wierksamkeet
- präzis Prozesskontroll
Paraffinwuessnanoemulsioun mat Ultraschall
Wéi een eng stabil Paraffinwuessemulsioun hierstellt
D’Wuessemulsioun an Nanogréisst gëtt aus geschmoltenem Paraffinwuess (als Uelegphas), destilléiertem Waasser an anioneschem SDS als Tensid formuléiert. Fir eng graff Virmëschung ze bilden, gi Wuess, Waasser an Tensid mat engem Magnéitréierer bei 1000 rpm homogeniséiert. Dofir ginn den Tensid (Konzentratioun 10 mg/ml Emulsioun) an d’Waasser an engem Becherglas gemëscht an op ongeféier 65–70ºC erhëtzt. Duerno gëtt de Paraffinwuess drëpseweis ënner magnéiteschem Réieren derbäigesat, woubäi e Volumenundeel vun der Uelegphas vun 0,2 bäibehale gëtt.
Nodeems de Paraffinwuess komplett derbäigesat gouf, gëtt déi graff virgemëscht Emulsioun mat engem Ultraschallhomogenisator fir den Dësch UIP1000hdT (1000W, 20kHz) beschallt an dat fir ongeféier 15 min. Den Ultraschallemulgéierungsprozess féiert zu enger Wuessnanoemulsioun mat enger ganz héijer Stabilitéit.
Liest méi iwwer Paraffinwuessemulsioune mat Ultraschallbeschallung!
Ultraschallnanoemulsiounen, déi mam Hielscher UP400St hiergestallt goufen
Tensiden
Wuessemulsioune kënnen entweder duerch e steresche Mechanismus (mat netioneschen Emulgatoren) oder duerch en elektrostatesche Mechanismus (mat ioneschen Emulgatoren, meeschtens anioneschen) stabiliséiert ginn. D’Kombinatioun vun anioneschen an netioneschen Emulgatore gëtt der Emulsioun déi optimal Stabilitéit, well d’Wuespartikelen duerch béid Stabiliséierungsmechanisme geschützt ginn. Dëst gëtt als elektrosteresche Stabiliséierungsmechanismus bezeechent.
Fir d’Emulgéierung vu Wuesse kënne verschidden Emulgatoren oder Tenside benotzt ginn, déi anionesch, kationesch oder netionesch kënne sinn. Déi am heefegste benotzt Tenside si Fettalkoholethoxylater als netionesch Tensiden, well si eng aussergewéinlech Stabilitéit géintiwwer haardem Waasser, pH-Schocken an Elektrolyte bidden. Fir aner spezifesch Materialeegenschafte gi verschidden aner Tenside benotzt, z. B. anionesch Tenside fir eng besser Hydrophobizitéit oder kationesch Tenside fir eng besser Haftung.
Hiweis: Wat d’Drëpse méi kleng sinn, wat méi Tensid gebraucht gëtt, fir d’Drëpsenuewerfläch ze bedecken, well d’V/S-Verhältnis vu Kugele follgendermoossen ass: S/V = 3/R. Bei all Vergréisserung, x*l oder x*r, vun der Längt oder vum Radius ass d’Zounam vun der Uewerfläch x am Quadrat (x2) an d’Zounam vum Volume ass x héich dräi (x3).
Formuléiere mat Wuessemulsiounen an -dispersiounen
Ultraschallhomogenisatore ginn net nëmme benotzt, fir Wuessemulsiounen / -dispersiounen ze bilden – si ginn och benotzt, fir d’Wuessemulsiounen a weidere Schrëtt ze verschaffen, fir d’Emulsioun als Zousazstoff an d’Endprodukt anzebauen (z. B. Beschichtungen, Lacker, Ustréch, Kosmetik asw.).
Ultraschallhomogenisatore fir héich Belaaschtunge fir stabil Wuessemulsiounen
Hielscher Ultrasonics ass e weltwäit renomméierte Fournisseur vun Ultraschallhomogenisateure mat héijer Leeschtung. Eis Ultraschallapparater gi weltwäit als zouverlässeg a robust „Aarbechtspäerd“ an der cheemescher, pharmazeutescher, kosmetescher a Liewensmëttelindustrie agesat. D’Ultraschallapparater vun Hielscher fir den industriellen Asaz kënne kontinuéierlech ganz héich Amplitudë vu bis zu 200µm (an op Ufro nach méi héich) liwweren, fir intensiv Kavitatioun an eng héich Schéierwierkung ze generéieren. Doduerch entstinn ultrafein Nanoemulsiounen an Dispersioune mat ganz enke Partikelgréissteverdeelungen. Eis Ultraschallsystemer mat héijer Leeschtung hëllefen Iech, eng iwwerleeë Qualitéit vun Äre Wuessformuléierungen ze erreechen.
D’Robustheet vun den Hielscher Ultraschallapparater erméiglecht e 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.
Ultraschallapparat UP400St mat Sond fir d’Hierstellung vu stabile Wuessemulsiounen.
| Chargevolumen | Duerchfloss | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | méi héich | Verbund vun UIP16000hdT |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Leeschtungsstaarken 1,5kW-Ultraschallhomogenisator UIP15000hdT mat Duerchflosszell fir d’Inline-Emulgéierung.
Literatur / Referenzen
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Wëssenswäert Fakten
Wat ass Wuess? Fir wat gi Wuessen agesat?
Wuessen ginn als eng villfälteg Klass vun organesche Verbindungen definéiert, déi bei Temperaturen no bei der Ëmgéigungstemperatur hydrophob, verformbar Feststoffer sinn. Wuessen setzen sech aus verschiddene Komponenten zesummen, dorënner Kuelewaasserstoffer (normal oder verzweigt Alkanen an Alkenen), Ketonen, Diketonen, primär a sekundär Alkoholen, Aldehyden, Sterolester, Alkansäieren, Terpenen (Squalen) a Monoester (Wuessester). Déi cheemesch Zesummesetzung vu Wuessen ass komplex a variéiert, mee am Allgemengen enthalen d’Wuessen e relativ héijen Undeel un Alkanen, an d’Kuelewaasserstoffer hu laang oder ganz laang Kuelestoffketten (vun 12 bis zu ongeféier 38 Kuelestoffatomer). Si sinn iwwer e breeden Temperaturberäich fest (Schmëlzpunkt tëscht 60°C an 100°C). Wa se geschmolt sinn, gi se zu enger Flëssegkeet mat niddreger Viskositéit.
Si zeechne sech doduerch aus, datt se am Waasser net léislech sinn, awer an organeschen, onpolare Léisungsmëttel léislech sinn. Et kann een tëscht natierlechen (vu Planzen oder Déiere stamen), hallefsyntheeteschen a syntheetesche Wuessen ënnerscheeden.
Fir déi kommerziell Produktioun vu Wuessen ass Réiueleg d’Haaptquell.
Déi zwou wichtegst Aarte vun Äerduelegwuess si Paraffinwuessen a mikrokristallin Wuessen:
Paraffinwuessen hu meeschtens eng wäiss, gerochlos, geschmaachlos, wuessaarteg fest Konsistenz, mat engem typesche Schmëlzpunkt tëscht 46°C an 68°C (115°F an 154°F) an enger Dicht vun ongeféier 900 kg/m3. Si hunn eng makrokristallin Struktur a sinn am Waasser net léislech, awer an Ether, Benzen a bestëmmten Estere léislech. Paraffinwuessen ginn aus Réiueleg gewonnen an enthalen tëscht 20 a 40 Kuelestoffatomer.
Mikrokristalline Wuess, och als Petrolatum bekannt, gëtt wéinst sengem Geroch, senger Faarf, sengem Ueleggehalt, senger Konsistenz a senger Eegenschaft, Ueleg ze bannen, fir villfälteg Uwendungen agesat.
α-Olefinwuessen ginn entweeder syntheetesch aus Ethylen iwwer d’Fischer-Tropsch-Synthees mat engem Ziegler-Natta-Katalysator oder iwwer d’Oligomeriséierung vun Ethylen hiergestallt. Alpha-Olefinwuessen ginn am heefegsten a Schmieruelegadditiven, PVC-Schmiermëttelen, Käerzen, Chemikalie fir Äerduelegbuerungen a Kosmetik agesat.
Polyethylenwuess (PE-WAX) ass e Polyethylen mat enger extrem niddreger Moleküllmass (ULMWPE), dat aus Kette vun Ethylenmonomere besteet. Polypropylenwuess (PP-WAX) ass e syntheetescht, kristallint Harz mat niddreger Moleküllmass.
Souwuel Polyethylen- wéi och Polypropylenwuessen sinn Homopolymeren a ginn haaptsächlech fir d’Formuléierung vu Faarfmëttele fir Konschtstoffer agesat.
Copolymerwuessen wéi Derivater vun Ethylenvinylacetat (EVA) an Ethylenacrylsäure (EAA) si wäit verbreet a Beschichtungsformuléierungen, z. B. a metallesche Basislacken.
Wuessen a Wuessadditive gi vill benotzt, fir engem Produkt Schmierwierkung/Gleitfäegkeet, rheologesch Eegenschaften, Ofreiwungsbeständegkeet, Anti-Blockéierungs-/Barriäreegenschaften, Glanz oder Mattéierung, Oxidatiounsbeständegkeet an/oder Waasserofweisung ze ginn.
Wuessen sinn e wäit verbreete Bestanddeel a ville Branchen, wéi bei der Produktioun vu Chemikalien (z. B. Fein- a Spezialchemikalien), Beschichtungen, Faarwen an Tënten, Additiven a Modifikatoren, Pechstoffer, Konschtstoffer a PVC, Pneuen a Gummi, am Bau, souwéi bei thermostatesche Reegelapparater, Verpackungen, Liewensmëttel a Kosmetik.
Natierlech Wuessen:
- Déieresch Wuessen: Beiewuess, Lanolin, Talg, Schellack, Walrat
- Planzlech Wuessen: Carnauba, Candelilla, Soja, Rizinus, Räisklie, Wuesstmirte, Jojoba asw.
Mineralesch Wuessen:
- Fossil Wuessen: Ceresin, Montanwuess, Ozokerit, Torfwuess
- Pëtrolswuessen: Paraffin, mikrokristallin Wuessen, z. B. Petrolatum
Syntheetesch hiergestallt Wuessen:
Syntheetesch Wuessen: Ethylenpolymeren, z. B. Polyethylen a Polyoletherester; Polyolefinwuessen; Fettsaieramidwuessen; chloréiert Naphthaliner; Kuelewaasserstofftyp, z. B. Fischer-Tropsch.
Wat ass eng Wuessemulsioun?
Eng Wuessemulsioun / Wuessdispersioun ass eng stabil Mëschung aus engem oder méi Wuessen a Waasser. Well Wuessen a waasserhalteg Flëssegkeeten normalerweis net matenee mëschbar sinn, sinn Tensiden an e sophistikéierte Mëschprozess, z. B. Héichleeschtungsultraschall, néideg, fir eng stabil Wuessemulsioun ze bilden. Fachlech korrekt muss eng Wuessemulsioun als Wuessdispersioun bezeechent ginn, well Wuessen bei Raumtemperatur fest sinn. Well Wuessemulsiounen / Wuessdispersiounen awer mat geschmoltene Wuesse preparéiert ginn, ginn d’Begrëffer “Emulgéierung” a “Wuessemulsioun” am heefegste fir waasserhalteg Wuessformuléierunge benotzt, wärend de Begrëff “Wuessdispersioun” meeschtens eng Wuessformuléierung op Léisungsmëttelbasis beschreift.
Wat ass eng Emulsioun
Eng Emulsioun ass eng Flëssegkeet-a-Flëssegkeet-Dispersioun aus zwou oder méi Flëssegkeeten, déi net matenee mëschbar sinn.
Eng Emulsioun kann a verschiddenen Typpe virkommen: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Den Emulsiounstyp (w/o oder o/w) kann duerch e Verdënnungstest ënnersicht ginn. D’Emulsioun kann nëmme mat der kontinuéierlecher / externer Phas verdënnt ginn. Eng aner Method, fir den Emulsiounstyp ze bestëmmen, ass e Leetfäegkeetstest. Ionesch o/w-Emulsioune leede kee Stroum, wärend o/w-Emulsiounen elektresche Stroum leeden.
Fir de Filterpabeiertest mat CoCl2 gëtt e Filterpabeier mat CoCl2 imprägnéiert a gedréchent (blo Faarf). D’Faarf vum Filterpabeier mat CoCl2 gëtt rosa, wann eng o/w-Emulsioun derbäigesat gëtt.
Hielscher Ultrasonics stellt héichleeschtungsfäeg Ultraschallhomogenisateure vum Labomaassstaf bis zum Industriemaassstaf hier.