Ultradźwięki dużej mocy dla zwiększonej stabilności mikrobiologicznej farb
- Degradacja mikrobiologiczna może uszkadzać zarówno wodne, jak i rozpuszczalnikowe formulacje farb.
- Przepisy dotyczące ochrony środowiska ograniczają stosowanie biocydów. Sonikacja jest przyjazną dla środowiska, skuteczną metodą konserwacji farb.
- Ultradźwięki dużej mocy umożliwiają nawet recykling farb i powłok zepsutych wskutek działania drobnoustrojów.
Ultradźwiękowa konserwacja farb
Konserwacja farb polega na zapobieganiu wzrostowi bakterii i innych drobnoustrojów. Zazwyczaj do formulacji farby dodaje się biocydy w celu zabicia drobnoustrojów. W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na zrównoważone, nietoksyczne i przyjazne dla środowiska farby współczesne formulacje farb wytwarza się z niższą zawartością lotnych związków organicznych (LZO), a często także z wyższą zawartością wody. Wadą tych zrównoważonych formulacji jest znacznie większa podatność na psucie i degradację wskutek działania drobnoustrojów.
Ultradźwięki dużej mocy są ekologiczną metodą konserwacji farb i powłok. Skuteczne niszczenie komórek i liza drobnoustrojów pomagają wytwarzać farby o niskiej zawartości LZO i biocydów – a mimo to o długim okresie przydatności do użycia i dobrej stabilności produktu.
Degradacja mikrobiologiczna farby
Farby wodne i rozpuszczalnikowe stosuje się ze względu na ich właściwości dekoracyjne i ochronne. Szczególnie układy wodne są podatne na biodegradację wskutek działania drobnoustrojów.
Ponieważ przepisy dotyczące ochrony środowiska stają się coraz bardziej rygorystyczne, ilość biocydów w farbach musi być ograniczana, gdyż biocydy te mogą być szkodliwe dla środowiska i zdrowia ludzi. Dlatego przepisy dotyczące ochrony środowiska znacznie ograniczyły stosowanie biocydów. Biocydy stosuje się w celu zapobiegania psuciu farb i powłok wskutek działania drobnoustrojów oraz ograniczania tego zjawiska. Zapewniają one znacznie dłuższy okres przydatności do użycia i możliwość przechowywania produktu farbiarskiego. Ze względu na ograniczone stosowanie biocydów potrzebna jest alternatywna metoda konserwacji.
Ultradźwięki dużej mocy są dobrze znaną techniką rozbijania komórek i konserwacji, a ich skuteczność w ograniczaniu / zastępowaniu stosowania agresywnych chemicznych środków przeciwdrobnoustrojowych została wykazana.
Skutki psucia wskutek działania drobnoustrojów
Zanieczyszczenie farby jest spowodowane wzrostem i/lub wprowadzeniem do formulacji niepożądanych komórek drobnoustrojów i może prowadzić do następujących objawów degradacji:
- zmiana barwy
- wydzielanie gazów
- nieprzyjemny zapach
- spadek lepkości
- ciągliwość, pleśń, śluz
- rozdzielenie faz
Stabilność mikrobiologiczna farb jest ważną cechą jakościową, ponieważ wiadomo, że każdy taki wzrost drobnoustrojów w produkcie zamkniętym w puszce pogarsza jego właściwości użytkowe. Ultradźwięki dużej mocy pomagają poprawić stabilność mikrobiologiczną i kinetyczną formulacji farby!
Ultradźwiękowy recykling farb zdegradowanych wskutek działania drobnoustrojów
Jeśli farby uległy już zepsuciu z powodu niedostatecznej konserwacji, sonikacja umożliwia recykling farb i powłok w stanie mokrym. Gdy farby i powłoki przekroczyły okres przydatności do użycia, formulację można odnowić za pomocą sonikacji. Niestabilność i zepsucie formulacji można odwrócić: intensywna sonikacja rozbija drobnoustroje, konserwuje i stabilizuje formulację, dzięki czemu farba ponownie staje się produktem nadającym się do sprzedaży. Produkt poddany recyklingowi można wprowadzić do strumienia formulacji i ponownie zapakować w puszki do sprzedaży.
Ten prosty proces umożliwia recykling zdegradowanych formulacji farb, zapobiegając stratom ekonomicznym wynikającym z ich zepsucia (w tym kosztom utylizacji odpadów).
Zalety ultradźwięków dużej mocy:
Jeden etap – wiele efektów
- Ultradźwięki dużej mocy konserwują formulację farby poprzez rozbijanie drobnoustrojów, grzybów i glonów
- Ultradźwięki mielą, dyspergują i deaglomerują cząstki do rozmiarów mikrometrowych i nanometrowych
- Sonikacja pomaga odgazować formulację
- Recykling zepsutych produktów, które przekroczyły okres przydatności do użycia
Uzyskaj jednorodną i stabilną formulację farby dzięki ultradźwiękom dużej mocy!
Jedno urządzenie do realizacji 3 etapów procesu
Sonikacja jest bardzo wszechstronną techniką przetwarzania. Jeden zainstalowany homogenizator ultradźwiękowy może realizować trzy etapy procesu:
- mielenie, deagglomeracja i dyspergowanie
- stabilizacja mikrobiologiczna i konserwacja
- odgazowanie formulacji
Przemysłowe ultradźwięki dużej mocy
Oferowane przez Hielscher przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe można łatwo instalować i wdrażać w istniejących zakładach produkcyjnych. Przy dużej wydajności przetwarzania nasze wytrzymałe urządzenia ultradźwiękowe stosuje się głównie jako systemy pracujące w linii technologicznej. Formulację farby można przepuszczać przez układ jednoprzejściowy lub recyrkulacyjny. Liczbę przejść przez strefę intensywnej kawitacji w reaktorze ultradźwiękowym można dostosować do produktu i konkretnych wymagań.
Systemy ultradźwiękowe Hielscher, takie jak UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 lub UIP16000 można łączyć w zespoły, dzięki czemu zdolność produkcyjna praktycznie nie ma ograniczeń.
Wszystkie sonikatory są przystosowane do pracy 24/7 i wymagają bardzo niewielkiej konserwacji. Komory reaktorów są łatwe do czyszczenia dzięki prostej geometrii i zainstalowanemu urządzeniu do czyszczenia ultradźwiękowego (CIP).
Sonikator do pracy w trudnych warunkach UIP16000 (16kW)
Ultradźwięki dużej mocy do konserwacji farb: UIP1500hd
Literatura / źródła
- Downey, A. (2012): Zastosowanie biocydów w konserwacji farb. W: H.W. Rossmoore: Podręcznik stosowania biocydów i środków konserwujących. Springer Sci 2012.
- Ishfaq, S.; Ali, N., Tauseef, I., Khan Khattak, M.N.; Khan Shinwari, Z.; Ali; I.M. (2015): Analiza degradacji farb przez gatunki grzybów i bakterii. Pak. J. of Bot., 47/2, 2015. 753–760.
- Obidi, O.F.; Aboaba, O.O.; Makanjuola, M.S.; Nwachukwu, S.C.U. (2009): Ocena mikrobiologiczna i degradacja farb oraz produktów farbiarskich. J. Environ. Biol. 30(5), 835–840 (2009).
- Ravikumar, H.R.; Rao, S.S.; Karigar, C.S. (2012): Biodegradacja farb: aktualny stan wiedzy. Indian J. Sci. Technol. 5/1, 2012. 1977–1987.
Warto wiedzieć
Dyspergowanie pigmentów
- Zwilżanie: Suchy proszek pigmentowy musi zostać zwilżony. Podczas zwilżania powierzchnia cząstek pigmentu i aglomeratów zostaje pokryta cieczą.
- Deaglomeracja / Rozdzielanie: Agregaty i aglomeraty muszą zostać rozbite, aby powierzchnia każdej pojedynczej cząstki została pokryta cieczą. Ultradźwięki dużej mocy są bardzo skutecznym narzędziem do mielenia, dyspergowania i deaglomeracji cząstek w celu uzyskania jednorodnej formulacji. Ponadto sonikacja wspomaga odgazowanie formulacji.
- Stabilizacja: Formulację stabilizuje się w celu utrzymania rozmiaru cząstek. Skuteczna metoda mielenia i dyspergowania sprzyja utrzymaniu stabilnego rozkładu wielkości cząstek i stabilizacji podczas przechowywania.
Psucie wskutek działania drobnoustrojów
Do organizmów Gram-ujemnych powszechnie występujących w zanieczyszczonych farbach wodnych należą Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Micrococcus sp. i Aerobacter sp.
W zanieczyszczonej farbie mogą również występować organizmy Gram-dodatnie z rodzaju Bacillus sp. Najczęściej występującymi gatunkami grzybów na zanieczyszczonej, suchej powłoce farby są Aureobasidium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium i Penicillium.
W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na zrównoważone, nietoksyczne i przyjazne dla środowiska farby opracowuje się formulacje o niższej zawartości lotnych związków organicznych (LZO), a często także o wyższej zawartości wody.
Mniej toksyczne, akceptowalne środowiskowo farby mają zwykle krótszy okres przydatności do użycia i częściej ulegają zakażeniu drobnoustrojami.
Psucie mikrobiologiczne wodnych powłok powierzchniowych może powodować poważne straty ekonomiczne dla producenta.
Skutkami aktywności bakterii i grzybów są spadek lepkości, wydzielanie gazów, nieprzyjemny zapach i widoczna degradacja. Ponadto zmiany barwy spowodowane przez enzymy wytwarzane przez drobnoustroje mogą prowadzić do zmian w produkcie długo po procesie sporządzania formulacji. Spadek lepkości formulacji farby można często obserwować jako skutek rozkładu celulozowych środków zagęszczających.
Formulacje farb
Farby wodne i rozpuszczalnikowe stosuje się np. na zewnętrznych lub wewnętrznych ścianach kompleksów mieszkalnych. Farby te pełnią dwie podstawowe funkcje: ochronną i dekoracyjną. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne farby w stanie mokrym i wyschniętych powłok może zniweczyć te funkcje, prowadząc do degradacji, utraty właściwości użytkowych i wad wizualnych / estetycznych. Środki konserwujące do farb stanowią chemiczną opcję zapobiegania psuciu wskutek działania drobnoustrojów lub utrzymywania go na niskim poziomie. Do powszechnie stosowanych środków konserwujących farby i powłoki w opakowaniach (biocydów / fungicydów / środków drobnoustrojobójczych) należą O-formals, N-formals, 5-chloro-N-methylisothiazolin-3-one (CIT), benzisothiazoline (BIT) i chloroallyl-3,5,7-azoniaadamantane chloride (adamantine). Ze względów środowiskowych i zdrowotnych korzystne jest ograniczenie lub unikanie stosowania tych substancji chemicznych.
Ultradźwięki dużej mocy są ekologiczną alternatywą, która może zastąpić stosowanie biocydów lub zmniejszyć ilość biocydów potrzebnych do konserwacji farby w stanie mokrym.