การกระจายตัวและการผสมกับน้ำของCarbopol®
Carbopol®* เป็นโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ ทำให้คงตัว แขวนลอย ทำให้ข้นในหลายอุตสาหกรรมและยังใช้เป็นสารก่อเจลในเจลน้ำยาฆ่าเชื้อที่มือและผลิตภัณฑ์อื่น Carbopol มีให้เลือกหลายเกรดซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องสำอางและอุปกรณ์อาบน้ำ รวมถึงเจล ครีม โลชั่น ผงซักฟอก และน้ำหอมปรับอากาศ ผลของการก่อเจลจะเป็นไปในสองขั้นตอน ขั้นแรกคือการกระจายและการให้ความชุ่มชื้นของ Carbopol และขั้นที่สอง“ การทำให้เป็นกลาง” ของสารละลาย โดยการเติมสารเคมีซึ่งจะเพิ่ม pH สารทำให้เป็นกลาง ได้แก่ ไตรเอทาโนลามีน (TEA) โซเดียมไฮดรอกไซด์ และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์
* Carbopol®เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ The Lubrizol Corporation
กระบวนการ
วิธีการผลิตแตกต่างกันไปตามประเภทของผลิตภัณฑ์ แต่สรุปได้ดังนี้
ปัญหา
- โดยทั่วไปแล้วคาร์โบโพลถูกจัดให้เป็นผงที่มีน้ำหนักเบาและมีความหนาแน่นต่ำ มันมีแนวโน้มที่จะลอยตัวเมื่อเติมลงในน้ำ และต้องใช้พลังแรงมากของเครื่องกวน ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาเรื่องฝุ่น
- เมื่อเติมลงในน้ำ คาร์โบโพลมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเป็นกลุ่มซึ่งไม่สามารถกระจายตัวได้ทันที
- ผงบางชนิดมีคุณสมบัติในการไหลไม่ดี ทำให้การเติมผงควบคุมได้ยาก
- แม้ว่าบางเกรดจะไม่มีความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจนกว่าจะถูกทำให้เป็นกลาง แต่อย่างอื่นก็เริ่มข้นขึ้นทันทีทำให้การเติมผงทำได้ยากขึ้น
- ต้องใช้เวลาผสมนานเพื่อให้การกระจายตัว / การผสมกับน้ำเป็นไปอย่างสมบูรณ์
- การเติมอากาศสามารถสร้างโฟมถาวรซึ่งอาจต้องใช้สารเคมีในการกระจายตัว
- อากาศในท่อระบายออกยากมาก ทำให้เจลใสขุ่น และก่อให้เกิดปัญหาที่บรรจุภัณฑ์เที่เต็มด้วยปริมาตร แทนที่จะเป็นน้ำหนัก
- ผลผลิตเต็มศักยภาพเป็นเรื่องยากที่จะได้รับด้วยวิธีการแบบดั้งเดิม หลายสูตรมี Carbopol ในระดับสูงโดยไม่จำเป็นเพื่อชดเชยสิ่งนี้
- การสัมผัสกับแรงเฉือนสูงที่รุนแรงเป็นเวลานาน สามารถทำลายโพลีเมอร์และลดความหนืดลงได้
การแก้ไขปัญหา
ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้เครื่องผสม Silverson เพื่อกระจาย Carbopol
การกระจายตัว
การกระจายตัวจะเสร็จสิ้นในเวลาเพียงเศษเสี้ยวของวิธีการทั่วไป หลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่โพลิเมอร์จะถูกตัดเฉือนมากเกินไป การดำเนินการอธิบายไว้ด้านล่าง
การทำให้เป็นกลาง
ในบางสถานการณ์สามารถใช้เครื่องผสม Silverson สำหรับขั้นตอนการทำให้เป็นกลางได้ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์และเกรดของ Carbopol สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูงจะใช้ใบพัดกวน / ใบกวาดแรงเฉือนต่ำ
ขั้นที่ 1
ถังผสมถูกป้อนด้วยของเหลวพื้นฐานที่เหมาะสม เครื่องผสมเริ่มทำงานและเพิ่ม Carbopol การหมุนด้วยความเร็วสูงของหัวผสม Ultramix แบบชิ้นเดียวทำให้เกิดกระแสน้ำวนอันทรงพลัง โดยดึงผงและของเหลวลงไปในหัวผสมที่ซึ่งเกิดการผสมกันอย่างรวดเร็ว
ขั้นที่ 2
ส่วนผสมต่างๆจะถูกบังคับผ่านช่องที่ด้านข้างของหัวผสม และถูกวนกลับเข้าไปในเนื้อของส่วนผสม ส่วนที่เป็นก้อนจะถูกทำลายลงเมื่อผ่านช่อง
ขั้นที่ 3
การเคลื่อนไหวที่รุนแรงในถังผสมที่สร้างโดย Ultramix ช่วยให้มั่นใจได้ว่าในรอบการผสมเพียงสั้น ๆ ส่วนผสมทั้งหมดจะผ่านหัวผสมหลายครั้ง โดยลดขนาดอนุภาคลงเรื่อย ๆ และเปิดพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นให้กับของเหลวโดยรอบ สิ่งนี้ทำให้การผสานเข้ากับน้ำสมบูรณ์อย่างรวดเร็ว
-
ขั้นที่ 1
ขั้นที่ 1
ถังผสมถูกป้อนด้วยของเหลวพื้นฐานที่เหมาะสม เครื่องผสมเริ่มทำงานและเพิ่ม Carbopol การหมุนด้วยความเร็วสูงของหัวผสม Ultramix แบบชิ้นเดียวทำให้เกิดกระแสน้ำวนอันทรงพลัง โดยดึงผงและของเหลวลงไปในหัวผสมที่ซึ่งเกิดการผสมกันอย่างรวดเร็ว
-
ขั้นที่ 2
ขั้นที่ 2
ส่วนผสมต่างๆจะถูกบังคับผ่านช่องที่ด้านข้างของหัวผสม และถูกวนกลับเข้าไปในเนื้อของส่วนผสม ส่วนที่เป็นก้อนจะถูกทำลายลงเมื่อผ่านช่อง
-
ขั้นที่ 3
ขั้นที่ 3
การเคลื่อนไหวที่รุนแรงในถังผสมที่สร้างโดย Ultramix ช่วยให้มั่นใจได้ว่าในรอบการผสมเพียงสั้น ๆ ส่วนผสมทั้งหมดจะผ่านหัวผสมหลายครั้ง โดยลดขนาดอนุภาคลงเรื่อย ๆ และเปิดพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นให้กับของเหลวโดยรอบ สิ่งนี้ทำให้การผสานเข้ากับน้ำสมบูรณ์อย่างรวดเร็ว
ข้อดี
- ส่วนผสมที่ไม่จับตัวกันเป็นก้อน
- เพิ่มผลผลิตวัตถุดิบสูงสุดเนื่องจาก Carbopol มีการกระจายตัวอย่างถูกต้อง
- ลดการเติมอากาศ
- อิมัลชันที่เสถียร
- คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอและความสามารถในการทำซ้ำ
- การกระจายด้วยความเร็วสูงช่วยให้เวลาในการผสมน้อยที่สุด หลีกเลี่ยงการตัดเฉือนโพลีเมอร์มากเกินไป
ปริมาณการผสมต่อรอบ เกรดและเปอร์เซ็นต์ของ Carbopol และความหนืดของผลิตภัณฑ์ (ขึ้นอยู่กับ pH ของสารละลายก่อนการทำให้เป็นกลาง) เป็นตัวกำหนดว่าเครื่องผสม Silverson ใดเหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของแต่ละกระบวนการ:
Silverson Ultramix
- การเคลื่อนไหวในถังที่ยอดเยี่ยม
- มีความสามารถในการผสมผงจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว
- เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผสมที่มีความหนืดสูงขึ้น
- การออกแบบ CIP ที่ถูกสุขลักษณะเป็นพิเศษ
- การบำรุงรักษาต่ำ
เครื่องผสมแบบอินไลน์ความเฉือนสูง
- เหมาะสำหรับแบทช์ขนาดใหญ่
- ต้องใช้ร่วมกับเครื่องกวนในถังที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แป้งเปียก
- ปราศจากการเติมอากาศ
- ดัดแปลงให้เข้ากับกระบวนการที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย
- การปั๊มของเหลวด้วยตัวเองขึ้นอยู่กับความหนืดของผลิตภัณฑ์
- มีรุ่นความหนืดสูง
- มีหัวผสมแบบหลายชั้น
- ถูกสุขอนามัยเป็นพิเศษ
Silverson Flashmix
- เหมาะสำหรับแบทช์ขนาดใหญ่
- มีความสามารถในการผสมผงจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว
- มีการเติมอากาศให้น้อยที่สุด
- ลดข้อกำหนดในการทำความสะอาด
- ลดขั้นตอนดำเนินการ
- เหมาะสำหรับการผสมที่มีความหนืดสูง
- เหมาะสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิสูง
- ใช้งานได้อย่างง่ายดาย
- มีถังทรงกรวยเป็นอุปกรณ์เสริม
เครื่องผสมด้านล่างที่มีแรงเฉือนสูง
- เหมาะสำหรับใช้กับครีมที่มีความหนืดสูงร่วมกับใบพัดกวน/ใบกวาด