Dispersión e hidratación de Carbopol®
Carbopol®* es un polímero soluble en agua, utilizado como emulsionante, estabilizante, de suspensión, espesante en muchas industrias y también se utiliza como agente gelificante en geles desinfectantes para manos y otros productos. Carbopol está disponible en varios grados diferentes, que se utilizan ampliamente en la fabricación de cosméticos y artículos de tocador, incluidos geles, cremas y lociones, detergentes y ambientadores. El efecto gelificante se activa en dos etapas, en primer lugar la dispersión e hidratación del Carbopol, y en segundo lugar, “neutralización” de la solución mediante la adición de productos químicos que aumentan el pH. Los agentes neutralizantes incluyen trietanolamina (TEA), hidróxido de sodio e hidróxido de potasio.
*Carbopol® es una marca registrada de The Lubrizol Corporation.
El Proceso
Los métodos de fabricación varían según el tipo de producto, pero se pueden resumir de la siguiente manera:
El Problema
- Carbopol se suministra generalmente como un polvo muy ligero y de baja densidad. Tiende a flotar cuando se agrega al agua, lo que requiere una agitación vigorosa para incorporarse. Esto puede causar problemas de polvos en suspension.
- Cuando se añade al agua; Carbopol tiende a formar aglomerados que no se dispersan fácilmente.
- Algunos polvos tienen malas propiedades para fluir, lo que dificulta la adición controlada de polvo.
- Mientras que algunos grados no muestran un aumento significativo de la viscosidad hasta que se neutralizan, otros comienzan a espesar de inmediato, lo que hace que la adición de polvo sea cada vez más difícil.
- Se requieren largos tiempos de mezclado para completar la dispersión/hidratación.
- La aireación puede crear una espuma persistente que puede requerir aditivos químicos para dispersar.
- El aire atrapado es muy difícil de eliminar, lo que nubla los geles transparentes y causa problemas donde el empaque se llena por volumen en lugar de peso.
- El rendimiento total potencial es difícil de obtener con los métodos tradicionales; muchas formulaciones contienen niveles innecesariamente altos de Carbopol para compensar esto.
- La exposición prolongada a un intenso mezclado con alto cizallamiento puede dañar el polímero, reduciendo la viscosidad.
La Solución
Estos problemas se pueden superar utilizando un mezclador Silverson para dispersar el Carbopol.
Dispersión
La dispersión se completa en una fracción del tiempo empleado por los medios convencionales, evitando el riesgo de que el polímero se sobre mezcle. La operación se describe a continuación.
Neutralización
En ciertas circunstancias, los mezcladores Silverson pueden usarse para la etapa de neutralización, según el porcentaje y el grado de Carbopol. Para productos de alta viscosidad, se usaría un agitador/raspador de bajo cizallamiento.
Etapa 1
El tanque se carga con un fluido base apropiado. Se arranca el mezclador y se agrega el carbopol. La rotación a alta velocidad del cabezal de trabajo Ultramix de una sola pieza crea un vórtice potente, arrastrando el polvo y el líquido hacia el cabezal de trabajo donde se mezclan rápidamente.
Etapa 2
Luego, los materiales se introducen a través de las ranuras en el lado del cabezal de trabajo y se proyectan de nuevo en el cuerpo de la mezcla. Cualquier aglomerado se descompone a medida que pasan a través de las ranuras.
Etapa 3
El vigoroso movimiento en el tanque recipiente creado por el Ultramix garantiza que, en un ciclo de mezcla corto, todo el material pase muchas veces por el cabezal de trabajo, reduciendo progresivamente el tamaño de partícula y exponiendo un área de superficie creciente al líquido circundante. Esto completa rápidamente la hidratación.
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Etapa 1
Etapa 1
El tanque se carga con un fluido base apropiado. Se arranca el mezclador y se agrega el carbopol. La rotación a alta velocidad del cabezal de trabajo Ultramix de una sola pieza crea un vórtice potente, arrastrando el polvo y el líquido hacia el cabezal de trabajo donde se mezclan rápidamente.
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Etapa 2
Etapa 2
Luego, los materiales se introducen a través de las ranuras en el lado del cabezal de trabajo y se proyectan de nuevo en el cuerpo de la mezcla. Cualquier aglomerado se descompone a medida que pasan a través de las ranuras.
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Etapa 3
Etapa 3
El vigoroso movimiento en el tanque recipiente creado por el Ultramix garantiza que, en un ciclo de mezcla corto, todo el material pase muchas veces por el cabezal de trabajo, reduciendo progresivamente el tamaño de partícula y exponiendo un área de superficie creciente al líquido circundante. Esto completa rápidamente la hidratación.
Las Ventajas
- Mezcla libre de aglomerados.
- Maximiza el rendimiento de la materia prima ya que Carbopol se dispersa correctamente.
- Aireación minimizada.
- Emulsión estable.
- Calidad consistente del producto y repetitividad.
- La dispersión a alta velocidad mantiene los tiempos de mezcla al mínimo, evitando el excesivo cizallamiento del polímero.
El tamaño del lote, el grado y el porcentaje de Carbopol, y la viscosidad del producto (dependiendo del pH de la solución antes de la neutralización) determinan qué mezclador Silverson es el más adecuado para los requisitos específicos del proceso:
Silverson Ultramix
- Excelente movimiento dentro del tanque
- Capaz de incorporar rápidamente grandes volúmenes de polvo
- Ideal para mezclas de mayor viscosidad
- Diseño CIP ultra higiénico
- Bajo mantenimiento
Mezcladores en línea de alto cizallamiento
- Ideal para lotes más grandes
- Debe usarse junto con un eficiente agitador de inmersión para humectar el polvo
- Libre de aireación
- Se adapta fácilmente a los procesos existentes
- Autobombeo, dependiendo de la viscosidad del producto
- Modelos para alta viscosidad disponibles
- Unidades multietapa disponibles
- Modelos Ultra higiénicos disponibles
Silverson Flashmix
- Ideal para lotes más grandes
- Capaz de incorporar rápidamente grandes volúmenes de polvo
- Aireación minimizada
- Mínimos requisitos de limpieza
- Intervención mínima requerida del operador
- Adecuado para mezclas de mayor viscosidad
- Adecuado para operar a temperaturas más altas
- Fácilmente automatizable
- Tolvas opcionales para ayudar a la fluidez de los polvos
Mezcladores de entrada inferior de alto cizallamiento
- Adecuado para uso en cremas de alta viscosidad junto con un agitador/raspador de ancla