Výkonový ultrazvuk na zlepšenie mikrobiálnej stability farieb
- Mikrobiálna degradácia môže poškodiť zmesi farieb na vodnej aj rozpúšťadlovej báze.
- Environmentálne predpisy obmedzujú používanie biocídov. Sonikácia je účinná metóda konzervácie farieb šetrná k životnému prostrediu.
- Výkonový ultrazvuk umožňuje dokonca aj recykláciu mikrobiálne znehodnotených farieb a náterov.
Ultrazvuková konzervácia farieb
Konzervácia farieb zahŕňa zabránenie rastu baktérií a iných mikroorganizmov. Do náterovej zmesi sa zvyčajne pridávajú biocídy na usmrtenie mikroorganizmov. S rastúcim dopytom po udržateľných, netoxických farbách šetrných k životnému prostrediu sa dnes náterové zmesi vyrábajú s nižším obsahom prchavých organických zlúčenín (VOC) a často majú vyšší obsah vody. Nevýhodou týchto udržateľných zmesí je výrazne vyššia náchylnosť na mikrobiálne znehodnotenie a degradáciu.
Výkonový ultrazvuk je ekologická metóda konzervácie farieb a náterov. Účinná deštrukcia buniek a lýza mikroorganizmov pomáhajú vyrábať farby s nízkym obsahom VOC a biocídov – avšak s dlhou skladovateľnosťou a dobrou stabilitou výrobku.
Mikrobiálna degradácia farieb
Farby na vodnej a rozpúšťadlovej báze sa používajú pre svoje dekoratívne a ochranné vlastnosti. Na mikrobiálnu biodegradáciu sú náchylné najmä systémy na vodnej báze.
Keďže sa environmentálne predpisy neustále sprísňujú, množstvo biocídov vo farbách sa musí znižovať, pretože tieto biocídy môžu byť škodlivé pre životné prostredie a ľudské zdravie. Environmentálne predpisy preto výrazne obmedzili používanie biocídov. Biocídy sa používajú na prevenciu a obmedzenie mikrobiálneho znehodnotenia farieb a náterov. Umožňujú výrazne predĺžiť skladovateľnosť a zlepšiť možnosť skladovania farby. Vzhľadom na obmedzené používanie biocídov je potrebná alternatívna metóda konzervácie.
Výkonový ultrazvuk je dobre známa technika rozrušovania buniek a konzervácie a preukázalo sa, že znižuje potrebu používania agresívnych antimikrobiálnych chemikálií alebo ich nahrádza.
Dôsledky mikrobiálneho znehodnotenia
Kontaminácia farby je spôsobená rastom nežiaducich mikrobiálnych buniek v zmesi a/alebo ich vnesením do zmesi a môže viesť k nasledujúcim prejavom degradácie:
- zmena sfarbenia
- tvorba plynov
- nepríjemný zápach
- pokles viskozity
- ťahavosť, pleseň, sliz
- separácia fáz
Mikrobiálna stabilita farieb je dôležitým znakom kvality, pretože je známe, že akýkoľvek takýto rast v zabalenom výrobku zhoršuje jeho funkčnú použiteľnosť. Výkonový ultrazvuk vám pomáha zlepšiť mikrobiálnu a kinetickú stabilitu náterovej zmesi!
Ultrazvuková recyklácia mikrobiálne degradovaných farieb
Ak sa farby už znehodnotili v dôsledku nedostatočnej konzervácie, sonikácia vám umožňuje recyklovať farby a náterové hmoty v mokrom stave. Keď farby a náterové hmoty prekročia dobu skladovateľnosti, zmes možno obnoviť sonikáciou. Nestabilitu a znehodnotenie zmesi možno zvrátiť: intenzívna sonikácia rozrušuje mikroorganizmy, konzervuje a stabilizuje zmes, takže sa farba opäť stáva predajným výrobkom. Recyklovaný výrobok možno privádzať do prúdu náterovej zmesi a opäť plniť do obalov na predaj.
Tento jednoduchý proces vám umožňuje recyklovať degradované náterové zmesi a predchádzať tak ekonomickým stratám spôsobeným znehodnotením (vrátane nákladov na likvidáciu odpadu).
Výhody výkonového ultrazvuku:
Jeden krok – mnohoraké účinky
- Výkonový ultrazvuk konzervuje náterovú zmes rozrušovaním mikroorganizmov, húb a rias
- Ultrazvuk melie, disperguje a deaglomeruje častice na mikrometrové a nanometrové rozmery
- Sonikácia pomáha odplyniť zmes
- Recyklácia znehodnotených výrobkov, ktoré prekročili dobu skladovateľnosti
Získajte homogénnu a stabilnú náterovú zmes pomocou výkonového ultrazvuku!
Jedno zariadenie na vykonanie 3 procesných krokov
Sonikácia je veľmi všestranná technika spracovania. Jeden nainštalovaný ultrazvukový homogenizátor dokáže vykonávať tri procesné kroky:
- mletie, deaglomerácia a dispergovanie
- mikrobiálna stabilizácia a konzervácia
- odplyňovanie zmesi
Priemyselný výkonový ultrazvuk
Priemyselné ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher možno jednoducho nainštalovať a dodatočne integrovať do existujúcich výrobných prevádzok. Pri vysokých objemoch spracovania sa naše robustné ultrazvukové jednotky používajú prevažne ako inline systémy. Náterovú zmes možno privádzať buď cez jednopriechodové, alebo recirkulačné usporiadanie. Počet priechodov cez oblasť intenzívnej kavitácie v ultrazvukovom reaktore možno prispôsobiť výrobku a konkrétnym požiadavkám.
Ultrazvukové systémy spoločnosti Hielscher, ako sú UIP2000hdT, UIP4000, UIP10000 alebo UIP16000 možno spájať do zostáv, takže výrobná kapacita prakticky nemá žiadny limit.
Všetky sonikátory sú skonštruované na prevádzku 24/7 a vyžadujú len minimálnu údržbu. Reaktorové komory sa ľahko čistia vďaka jednoduchej geometrii a ultrazvukovému čistiacemu zariadeniu zabudovanému na mieste (CIP).
Ultrazvukový prístroj pre náročnú prevádzku UIP16000 (16kW)
Výkonový ultrazvuk na konzerváciu farieb: UIP1500hd
Literatúra / referencie
- Downey, A. (2012): Používanie biocídov pri konzervácii farieb. In: H.W. Rossmoore: Príručka používania biocídov a konzervačných látok. Springer Sci 2012.
- Ishfaq, S.; Ali, N., Tauseef, I., Khan Khattak, M.N.; Khan Shinwari, Z.; Ali; I.M. (2015): Analýza degradácie farieb pôsobením druhov húb a baktérií. Pak. J. of Bot., 47/2, 2015. 753–760.
- Obidi, O.F.; Aboaba, O.O.; Makanjuola, M.S.; Nwachukwu, S.C.U. (2009): Mikrobiálne hodnotenie a degradácia farieb a náterových výrobkov. J. Environ. Biol. 30(5), 835–840 (2009).
- Ravikumar, H.R.; Rao, S.S.; Karigar, C.S. (2012): Biodegradácia farieb: súčasný stav. Indian J. Sci. Technol. 5/1, 2012. 1977–1987.
Užitočné informácie
Dispergovanie pigmentov
- Zmáčanie: Suchý pigmentový prášok sa musí zmáčať. Počas zmáčania sa povrch pigmentových častíc a aglomerátov pokrýva kvapalinou.
- Deaglomerácia / separácia: Agregáty a aglomeráty sa musia rozrušiť, aby sa povrch každej jednotlivej častice pokryl kvapalinou. Výkonový ultrazvuk je veľmi účinný nástroj na mletie, dispergovanie a deaglomeráciu častíc do homogénnej zmesi. Sonikácia navyše podporuje odplyňovanie zmesi.
- Stabilizácia: Zmes sa stabilizuje, aby sa zachovala veľkosť častíc. Účinná metóda mletia a dispergovania podporuje stabilnú distribúciu veľkosti častíc a stabilizáciu počas skladovania.
Mikrobiálne znehodnotenie
Medzi gramnegatívne organizmy, ktoré sa bežne nachádzajú v kontaminovaných farbách na vodnej báze, patria Pseudomonas sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Micrococcus sp. a Aerobacter sp.
V kontaminovanej farbe sa môžu nachádzať aj grampozitívne organizmy Bacillus sp. Najbežnejšími druhmi húb nachádzajúcimi sa na kontaminovanom suchom náterovom filme sú Aureobasidium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium a Penicillium.
S rastúcim dopytom po udržateľných, netoxických farbách šetrných k životnému prostrediu sa farby formulujú s nižším obsahom VOC a často majú vyšší obsah vody.
Menej toxické, environmentálne prijateľné farby mávajú kratšiu dobu skladovateľnosti a vykazujú zvýšený výskyt mikrobiálnej kontaminácie.
Mikrobiologické znehodnotenie povrchových náterov na vodnej báze môže výrobcovi spôsobiť vážne ekonomické straty.
Účinkami bakteriálnej a hubovej aktivity sú pokles viskozity, tvorba plynov, nepríjemný zápach a viditeľná degradácia. Okrem toho môže zmena sfarbenia spôsobená enzýmami produkovanými mikroorganizmami viesť k zmenám výrobku aj dlho po procese formulácie. Pokles viskozity náterovej zmesi možno často pozorovať v dôsledku rozkladu celulózových zahusťovadiel.
Náterové zmesi
Farby na vodnej a rozpúšťadlovej báze sa používajú napr. na vonkajších alebo vnútorných stenách obytných komplexov. Tieto farby majú dve základné funkcie: ochrannú a dekoratívnu. Mikrobiálna kontaminácia farby v mokrom stave a zaschnutých filmov môže tieto funkcie zničiť, čo vedie k degradácii, poruchám funkčnosti a optickým / estetickým nedostatkom. Konzervačné látky do farieb predstavujú chemickú možnosť, ako zabrániť mikrobiálnemu znehodnoteniu alebo ho udržať na nízkej úrovni. Medzi bežné konzervačné látky na ochranu farieb a náterov v obaloch (biocídy / fungicídy / mikrobicídy) patria O-formály, N-formály, 5-chlór-N-metylizotiazolín-3-ón (CIT), benzizotiazolín (BIT) a chlórallyl-3,5,7-azóniadamantánchlorid (adamantín). Z environmentálnych a zdravotných dôvodov je vhodné obmedziť používanie týchto chemikálií alebo sa mu vyhnúť.
Výkonový ultrazvuk je ekologická alternatíva, ktorá môže nahradiť používanie biocídov alebo znížiť množstvo biocídov potrebných na konzerváciu farby v mokrom stave.