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Applicazioni di miscelazione

Dispersione e idratazione di Carbopol®

Carbopol®* è un polimero di vinile solubile in acqua, usato in molti settori merceologici come agente emulsionante, stabilizzante, addensante, gelificante o per sospensioni.  Carbopol®, è disponibile in diversi tipi e viene ampiamente usato nella produzione di cosmetici e prodotti da toilette tra i quali: gel, creme e lozioni, detergenti e deodoranti per ambiente. L’effetto “gel” viene attivato in due fasi, dapprima la dispersione e l’idratazione del Carbopol®, seguite dalla “neutralizzazione” della soluzione con l’aggiunta di componenti chimici che elevano il valore di pH. Tra gli agenti neutralizzanti ci sono la trietanolammina (TEA) , l’idrossido di sodio e l’idrossido di potassio.

 

*Marchi registrati di The Lubrizol Corporation.

Il Processo

I metodi di produzione variano a seconda del tipo di prodotto, ma si possono sintetizzare come segue:

Il Problema

  • Carbopol® sono generalmente delle polveri molto leggere, a bassa densità. Tendono a galleggiare quando vengono aggiunti all’acqua e richiedono una forte agitazione per essere incorporati e dispersi. Ciò può causare problemi per la formazione di grumi.
  • Quando vengono aggiunti all’acqua, i Carbopol® tendono a formare degli agglomerati che non vengono dispersi rapidamente.
  • Alcune polveri hanno un potere di bagnabilità molto basso, rendendo difficile l’aggiunta delle polveri.
  • Mentre alcuni tipi non mostrano un aumento significativo della viscosità fino alla neutralizzazione, altri iniziano immediatamente ad addensare, rendendo sempre più difficile l’aggiunta delle polveri.
  • Per completare il processo di dispersione/idratazione sono necessari lunghi tempi di miscelazione.
  • L’aerazione può creare una schiuma persistente che può richiedere degli additivi chimici per disperderla.
  • Risulta praticamente impossibile eliminare l’aria in sospensione, che crea anche intorbidamento dei gel e può causare dei problemi al confezionamento, poiché questo avviene in funzione del volume invece che del peso.
  • Con gli agitatori convenzionali è difficile ottenere un prodotto potenzialmente concentrato; molte formulazioni contengono elevati quantitativi di Carbopol® non necessari per risolvere questo problema.
  • Una esposizione prolungata alla intensa azione di taglio può danneggiare il polimero, riducendone la viscosità.

La Soluzione

Questi problemi si possono risolvere usando un mixer Silverson ad alta azione di taglio per disperdere i Carbopol®.

Dispersione

La dispersione viene effettuata in una frazione di tempo rispetto ai sistemi convenzionali, evitando così il rischio di una eccessiva riduzione di taglio del polimero.  Il procedimento viene descritto in seguito.

Neutralizzazione

I miscelatori Silverson possono essere usati per la fase di neutralizzazione, a seconda della percentuale e della qualità del Carbopol®. Per prodotti altamente viscosi, sarebbe bene usare un lento agitatore/raschiatore.

Stadio 1

Il recipiente viene caricato con liquido e il miscelatore viene avviato e la Carbopol® viene aggiunta. La rotazione ad alta velocità della testa di lavoro Serie U a pezzo unico crea un potente vortice, aspirando la polvere e il liquido nella testa di lavoro.

Stadio 2

I materiali vengono quindi forzati attraverso le fessure sul lato della testa di lavoro e riportati nella miscela. Tutti gli agglomerati vengono frantumati mentre passano attraverso le fessure.

Stadio 3

Il movimento vigoroso nel recipiente creato da Serie U assicura che in un breve ciclo di miscelazione tutto il materiale passi molte volte attraverso la testa di lavoro, riducendo progressivamente la dimensione delle particelle ed esponendo una superficie crescente al liquido circostante. Questo completa rapidamente l’idratazione.

  • Stadio 1

    Stadio 1

    Il recipiente viene caricato con liquido e il miscelatore viene avviato e la Carbopol® viene aggiunta. La rotazione ad alta velocità della testa di lavoro Serie U a pezzo unico crea un potente vortice, aspirando la polvere e il liquido nella testa di lavoro.

  • Stadio 2

    I materiali vengono quindi forzati attraverso le fessure sul lato della testa di lavoro e riportati nella miscela. Tutti gli agglomerati vengono frantumati mentre passano attraverso le fessure.

  • Stadio 3

    Il movimento vigoroso nel recipiente creato da Serie U assicura che in un breve ciclo di miscelazione tutto il materiale passi molte volte attraverso la testa di lavoro, riducendo progressivamente la dimensione delle particelle ed esponendo una superficie crescente al liquido circostante. Questo completa rapidamente l’idratazione.


I Vantaggi

  • Una miscela priva di grumi.
  • Massima corretta dispersione di prodotto grezzo come il Carbopol®.
  • Riduzione dell’aerazione.
  • Emulsioni stabili.
  • Alta qualità del prodotto e ripetibilità.
  • La elevata velocità di dispersione riduce i tempi di miscelazione al minimo, evitando un’eccessiva riduzione del polimero.

 

La grandezza del serbatoio, il grado e la percentuale di Carbopol®, la viscosità del prodotto (che dipendono dal pH della soluzione prima della neutralizzazione) sono elementi determinanti per decidere quale miscelatore Silverson va scelto sulla base delle esigenze individuali di applicazione:

Silverson Serie U

  • Eccellente movimento nel serbatoio
  • In grado di incorporare rapidamente grandi volumi di polveri
  • Adatto per miscele ad alta viscosità
  • Testa di miscelazione unica progettata per il CIP
  • Bassa manutenzione
Maggiori informazioni su questo mixer

Miscelatori In-Line con alto potere di taglio

  • Ideale per grandi lotti
  • Devono essere usati unitamente ad un efficace agitatore all’interno del serbatoio per inumidire completamente la polvere
  • Privo di aerazione
  • Facile da adattare ai processi produttivi esistenti
  • Auto pompante, a seconda della viscosità del prodotto
  • Disponibili modelli per alta viscosità
  • Sono disponibili macchine a più stadi
  • Sono disponibili macchine “Ultra Hygienic” di tipo sanitario
Maggiori informazioni su questo mixer

Silverson Flashmix

  • Ideale per grandi lotti
  • In grado di incorporare rapidamente grandi volumi di polveri
  • Minima aerazione
  • Minima necessità di pulizia
  • Minimo intervento dell’operatore
  • Adatto per miscele ad alta viscosità
  • Adatto per il funzionamento a temperature più elevate
  • Facilmente automatizzabile
  • In opzione una tramoggia per una facile alimentazione
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Miscelatori ad alto potere di taglio Bottom Entry

  • Idonei per prodotti ad alta viscosità ma combinati con un agitatore/raschiatore ad ancora

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