Dispersão e hidratação de Carbopol®
O Carbopol®* é um polímero solúvel em água, usado como emulsificante, estabilizador, espessante e agente suspensor em muitas indústrias e também é usado como agente gelificante em géis higienizadores para as mãos e outros produtos. O Carbopol está disponível em diferentes tipos (grades), e são amplamente utilizados na fabricação de cosméticos e produtos de higiene pessoal, incluindo géis, cremes e loções, detergentes e desodorizantes de ambiente. O efeito de gelificação é ativado em duas etapas, a primeira é a dispersão e hidratação do Carbopol e a segunda se faz “neutralizando” a solução pela adição de produtos químicos que aumentam o pH. Os agentes neutralizantes incluem trietanolamina (TEA), hidróxido de sódio e hidróxido de potássio.
* Carbopol® é uma marca registrada da Lubrizol.
O Processo
Os métodos de fabricação variam de acordo com o tipo de produto, mas podem ser resumidos da seguinte forma:
O Problema
- O Carbopol é geralmente fornecido como um pó muito leve e de baixa densidade. Ele tende a flutuar quando adicionado à água, exigindo agitação vigorosa para ser incorporado. Isso pode causar problemas de poeira.
- Quando adicionado à água, O Carbopol tende a formar aglomerados que não são facilmente dispersos.
- Alguns pós têm dificuldade de fluidez, dificultando a adição controlada de pó.
- Enquanto alguns tipos (grades) de Carbopol não apresentam aumento significativo na viscosidade até serem neutralizados, outros começam a engrossar imediatamente, tornando a adição do pó cada vez mais difícil.
- Longos tempos de mistura são necessários para completar a dispersão/hidratação.
- A aeração pode criar uma espuma persistente que pode exigir aditivos químicos para se dispersar.
- O ar retido é muito difícil de remover, turvando os géis transparentes e causando problemas onde a embalagem é preenchida por volume e não por peso.
- O rendimento total potencial é difícil de obter com os métodos tradicionais; muitas formulações contêm níveis desnecessariamente altos de Carbopol para compensar isso.
- A exposição prolongada a alto cisalhamento intenso pode danificar o polímero, reduzindo a viscosidade.
A Solução
Esses problemas podem ser superados usando um misturador Silverson para dispersar o Carbopol.
Dispersão
A dispersão é concluída em uma fração do tempo levado pelos meios convencionais, evitando assim o risco de dano ao polímero por excesso de cisalhamento. A operação é descrita conforme abaixo.
Neutralização
Em certas circunstâncias, os misturadores Silverson podem ser usados para a etapa de neutralização, dependendo da porcentagem e do tipo (grade) do Carbopol. Para produtos de alta viscosidade, um agitador/raspador de baixo cisalhamento seria usado.
Estágio 1
O tanque é carregado com o fluido de base apropriado. O misturador é acionado e o Carbopol é adicionado. A rotação de alta velocidade da cabeça de trabalho do Ultramix cria um vórtice vigoroso, puxando o pó e o líquido para dentro da cabeça de trabalho, onde são rapidamente misturados.
Estágio 2
Os materiais são então forçados a passar através das ranhuras na lateral da cabeça de trabalho e projetados de volta para o corpo da mistura. Quaisquer aglomerados são quebrados à medida que passam pelas ranhuras.
Estágio 3
O movimento vigoroso no tanque criado pelo Ultramix garante que em um curto ciclo de mistura todo o material passe muitas vezes pela cabeça de trabalho, reduzindo progressivamente o tamanho da partícula e expondo uma área de superfície crescente ao líquido circundante. Isso completa rapidamente a hidratação.
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Estágio 1
Estágio 1
O tanque é carregado com o fluido de base apropriado. O misturador é acionado e o Carbopol é adicionado. A rotação de alta velocidade da cabeça de trabalho do Ultramix cria um vórtice vigoroso, puxando o pó e o líquido para dentro da cabeça de trabalho, onde são rapidamente misturados.
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Estágio 2
Estágio 2
Os materiais são então forçados a passar através das ranhuras na lateral da cabeça de trabalho e projetados de volta para o corpo da mistura. Quaisquer aglomerados são quebrados à medida que passam pelas ranhuras.
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Estágio 3
Estágio 3
O movimento vigoroso no tanque criado pelo Ultramix garante que em um curto ciclo de mistura todo o material passe muitas vezes pela cabeça de trabalho, reduzindo progressivamente o tamanho da partícula e expondo uma área de superfície crescente ao líquido circundante. Isso completa rapidamente a hidratação.
As vantagens
- Mistura sem aglomerados.
- Rendimento maximizado da matéria-prima, pois o Carbopol é corretamente dispersado.
- Aeração minimizada.
- Emulsão estável.
- Qualidade consistente do produto e repetibilidade.
- A dispersão em alta velocidade proporciona tempos de mistura mais curtos, evitando que o polímero seja danificado por excesso de cisalhamento.
O tamanho da batelada, tipo (grade) e porcentagem do Carbopol e a viscosidade do produto (dependendo do pH da solução antes da neutralização) ditam qual misturador Silverson é mais adequado para os requisitos individuais do processo:
Silverson Ultramix
- Excelente movimento dentro do tanque
- Capaz de incorporar rapidamente grandes volumes de pós
- Ideal para misturas de alta viscosidade
- Design CIP Ultra-Higiênico
- Baixa manutenção
Misturadores Em Linha de Alto Cisalhamento
- Ideal para grandes bateladas
- Deve ser usado em conjunto com um eficiente agitador interno do tanque de processo, capaz de fazer a umectação do pó
- Livre de aeração
- Facilmente adaptado ao processo existente
- Auto-bombeamento, dependendo da viscosidade do produto
- Modelos de alta viscosidade disponíveis
- Unidades multi-estágios disponíveis
- Modelos Ultra-Higiênicos disponíveis
Silverson Flashmix
- Ideal para grandes bateladas
- Capaz de incorporar rapidamente grandes volumes de pó
- Aeração minimizada
- Requisitos de limpeza minimizados
- Requerida apenas uma intervenção mínima do operador
- Adequado para misturas de alta viscosidade
- Adequado para operação em temperaturas mais altas
- Facilmente automatizado
- Opcionais de Funil disponíveis
Misturadores de alto cisalhamento de fundo de tanque
- Adequado para uso em cremes de alta viscosidade trabalhando em conjunto com um agitador/raspador do tipo âncora