Sådan laver du skumdæmpende middel

Skumdannelse i coatingfilm kan forårsage overfladefejl som f.eks. fiskeøjne, kratere eller nålehuller. For at forhindre, at det sker igen, bruger formulatorer antiskum- og skumdæmpende additiver - men udvælgelse og evaluering af dem kræver indgående kendskab til deres virkningsmekanisme i forskellige coatingsystemer.

En effektiv skumdæmper skal være opløselig i det skummende medium, trænge hurtigt ind i skumlamellerne og sprede sig hurtigt langs gas-væske-grænsefladen.

Polydimethylsiloxan (PDMS)

PDMS er et økonomisk, biokompatibelt materiale med mange anvendelsesmuligheder inden for mikrofluidik. Det kan fastgøres til polymerer, glas- og metalkomponenter for at danne indlejrede enheder; bruges som en elektroosmotisk pumpemembran og endda mønstre ved hjælp af fotoresist for at danne mikrofluidiske kanaler.

For at løse dette kan PDMS oxideres ved hjælp af iltplasma, hvilket åbner op for hydroxylgrupper på overfladen, som reagerer med silylchloriddampe og danner terminale grupper, som skumdæmpende midler kan reagere med. Resultatet er, at skumdæmpere, der reagerer med denne overflade, udviser mindre skumdannelse og hæmning end traditionelle skumdæmpere af silikone, og de er desuden ugiftige, lette at sprede og termisk stabile sammenlignet med deres modstykker af silikone.

Silikoneolier

Silikoneolier er afhængige af forskelle i vægtfylde mellem vandig humor og silikoneolie til deres skumdæmpningsmekanisme, hvor højere vægtfylde af vandig humor får det til at synke inde i glaslegemets hulrum, mens lavere vægtfylde af silikoneolie får det til at flyde, hvilket skaber det, der kaldes opdriftskræfter, som løfter det opad.

Silikoneolier af medicinsk kvalitet kan være effektive skumdæmpere, fordi de er lettere end vand og ændrer overfladespændingen, så skumboblerne brister. Desuden er de ugiftige og nemme at opløse i vandige opløsninger.

Silikonebaserede skumdæmpere kræver høje koncentrationer af silikoner, der kan være giftige og skadelige for menneskers sundhed, mens vegetabilske olier som jojobaolie har lignende skumdæmpende egenskaber, men med meget lavere effektivitet; desuden gør deres lave vandindhold spredning mere udfordrende end forventet.

Mineralske olier

Mineralske olier er farveløse, lugtfri blandinger af højere alkaner fra mineralske kilder, der produceres som biprodukter fra forarbejdning af råolie til olieprodukter. Historisk set var de også kendt som hvid olie eller paraffinolie på grund af navnets upræcise karakter, der afspejlede, at købmænd ofte ikke havde brug for eller ønskede at kende den nøjagtige sammensætning af hver enkelt mineralolie, der blev solgt eller brugt som handelsvare (Merriam-Webster daterer den første brug af "mineralolie" tilbage til 1771!)

Mineralolie kan raffineres yderligere til industriel brug for at fjerne tilsætningsstoffer, der potentielt kan være skadelige for mennesker, hvilket giver et raffineret mineralsk smøremiddel, der er egnet til fødevareprodukter og farmaceutiske produkter, der kan komme i kontakt med fødevarer, herunder eventuelle problemer med utilsigtet kontakt med fødevarer.

Fødevaregodkendte mineralolier er generelt smagsløse og lugtfri olier, der er opløselige i vand, og som giver fremragende korrosionsbeskyttelse, hvilket gør dem sikre at have i direkte kontakt med huden. Desuden hjælper de med at holde dehydrering i skak ved at fungere som en beskyttende barriere, der begrænser det transepidermale vandtab.

Vandopløselig skumdæmper

Vandopløselige skumdæmpere har fremragende skumdæmpende egenskaber og kan fremstilles ved at blande en polyethermodificeret organisk siliciumforbindelse med lavere alkoholer, overfladeaktive stoffer og silica. Sammenlignet med traditionelle mineralolier giver denne skumdæmper fordelene ved prædispersion og kræver mindre energi til inkorporering i coating-systemer.

Skumdæmpende midler virker ved at forblive uopløselige i det skummende medium og forhindre tæt forbindelse mellem molekyler på filmens overflade, hvorved overfladeaktive stoffer med skumstabilisering forhindres i at genoprette filmens elasticitet via Marangoni-effekter og dermed forhindre skumdannelse. Desuden virker skumdæmpere ved at fremme dræning af flydende film fra skumbobler, så de brister.