Wie man Entschäumer herstellt

Schaumbildung in Beschichtungsfilmen kann zur Bildung von Oberflächenfehlern wie Fischaugen, Kratern oder Nadellöchern führen. Um dies zu verhindern, verwenden Formulierer Antischaum- und Entschäumeradditive - ihre Auswahl und Bewertung erfordert jedoch eine genaue Kenntnis ihrer Wirkungsweise in verschiedenen Beschichtungssystemen.

Ein wirksamer Entschäumer muss im schäumenden Medium löslich sein, schnell in die Schaumlamellen eindringen und sich schnell an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche ausbreiten.

Polydimethylsiloxan (PDMS)

PDMS ist ein wirtschaftliches, biokompatibles Material mit vielen Einsatzmöglichkeiten in der Mikrofluidik. Es kann an Polymeren, Glas- und Metallkomponenten befestigt werden, um eingebettete Geräte zu bilden; es kann als elektroosmotische Pumpmembran verwendet werden und sogar mit Fotolack strukturiert werden, um mikrofluidische Kanäle zu bilden.

Um dieses Problem zu lösen, kann PDMS mit Hilfe von Sauerstoffplasma oxidiert werden, wodurch Hydroxylgruppen auf der Oberfläche entstehen, die mit Silylchloriddämpfen reagieren und endständige Gruppen bilden, mit denen Entschäumer reagieren können. Infolgedessen zeigen Entschäumer, die mit dieser Oberfläche reagieren, eine geringere Schaumbildung und Inhibierung als herkömmliche Silikonentschäumer. Außerdem sind sie ungiftig, leicht zu dispergieren und thermisch stabiler als ihre Gegenstücke aus Silikon.

Silikonöle

Silikonöle nutzen die Unterschiede im spezifischen Gewicht von wässrigem Humor und Silikonöl für ihren Entschäumungsmechanismus, wobei ein höheres spezifisches Gewicht des wässrigen Humors dazu führt, dass es in den Glashohlräumen sinkt, während ein geringeres spezifisches Gewicht des Silikonöls dazu führt, dass es schwimmt, was als Auftriebskräfte bezeichnet wird, die es nach oben heben.

Silikonöle in medizinischer Qualität können wirksame Entschäumer sein, da sie leichter als Wasser sind und die Oberflächenspannung so verändern, dass Schaumblasen zerplatzen. Außerdem sind sie ungiftig und lassen sich leicht in wässrigen Lösungen auflösen.

Entschäumer auf Silikonbasis erfordern hohe Konzentrationen von Silikonen, die giftig und gesundheitsschädlich sein können, während pflanzliche Öle wie Jojobaöl zwar ähnliche Entschäumungseigenschaften haben, aber viel weniger effizient sind; außerdem ist die Dispersion aufgrund ihres geringen Wassergehalts schwieriger als erwartet.

Mineralöle

Mineralöle sind farblose, geruchlose Mischungen höherer Alkane aus mineralischen Quellen, die als Nebenprodukte bei der Verarbeitung von Rohöl zu Erdölprodukten anfallen. In der Vergangenheit wurden sie auch als Weiß- oder Paraffinöl bezeichnet, da die Händler oft nicht genau wissen wollten oder mussten, wie jedes Mineralöl, das als Handelsware verkauft oder verwendet wurde, zusammengesetzt war (Merriam-Webster datiert die erste Verwendung von "Mineralöl" auf das Jahr 1771 zurück!)

Mineralöl kann für industrielle Zwecke weiter raffiniert werden, um Zusatzstoffe zu entfernen, die möglicherweise für den menschlichen Verzehr schädlich sein könnten. So entsteht ein raffinierter Mineralschmierstoff, der für Lebensmittel und pharmazeutische Produkte geeignet ist, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen könnten, einschließlich möglicher Probleme durch unbeabsichtigten Lebensmittelkontakt.

Lebensmittelgeeignete Mineralöle sind in der Regel geschmacks- und geruchsneutrale, wasserlösliche Öle, die einen ausgezeichneten Korrosionsschutz bieten, so dass sie unbedenklich in direktem Kontakt mit der Haut verwendet werden können. Darüber hinaus tragen sie dazu bei, die Dehydrierung in Schach zu halten, indem sie als Schutzbarriere wirken, die den trans-epidermalen Wasserverlust begrenzt.

Wasserlöslicher Entschäumer

Wasserlösliche Entschäumer bieten hervorragende Entschäumungseigenschaften und können durch Mischen einer polyethermodifizierten organischen Siliziumverbindung mit niederen Alkoholen, Tensiden und Kieselsäure hergestellt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Mineralölen bietet dieser Entschäumer die Vorteile der Vordispergierung und erfordert weniger Energie für die Einarbeitung in Beschichtungssysteme.

Entschäumer wirken, indem sie im schäumenden Medium unlöslich bleiben und eine enge Verbindung zwischen den Molekülen an der Filmoberfläche verhindern, wodurch Tenside mit Schaumstabilisierung daran gehindert werden, die Elastizität des Films durch Marangoni-Effekte wiederherzustellen und so die Schaumbildung zu verhindern. Darüber hinaus fördern Entschäumer den Abfluss des Flüssigkeitsfilms aus den Schaumblasen, so dass diese platzen.