روش ساخت عامل ضدکف

تشکیل کف در فیلم‌های پوشش‌دهی می‌تواند باعث ایجاد نقص‌های سطحی مانند چشم‌ماهی، دهانهٔ آتش یا سوراخ‌های ریز شود. برای جلوگیری از تکرار این مشکل، فرمول‌سازان از افزودنی‌های ضدکف و کف‌زدای استفاده می‌کنند؛ اما انتخاب و ارزیابی آن‌ها نیازمند دانش عمیق از مکانیسم عمل آن‌ها در سیستم‌های پوشش‌دهی مختلف است.

یک ضدافزن مؤثر باید در محیط کف‌زا محلول باشد، به‌سرعت به لایه‌های کف نفوذ کند و به‌سرعت در امتداد سطح تماس گاز-مایع پخش شود.

پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (پی‌دی‌ام‌اس)

پی‌دی‌ام‌اس یک ماده اقتصادی و زیست‌سازگار با کاربردهای فراوان در میکروفلوئیدیک است. می‌توان آن را به پلیمرها، شیشه و قطعات فلزی متصل کرد تا دستگاه‌های توکار تشکیل دهد؛ به‌عنوان غشای پمپاژ الکتروآسموتیک استفاده کرد و حتی با استفاده از فوتورزیست الگوهایی برای ایجاد کانال‌های میکروفلوئیدیک ایجاد نمود.

برای رفع این مشکل، می‌توان PDMS را با استفاده از پلاسما اکسیژن اکسید کرد تا گروه‌های هیدروکسیل بر روی سطح آن باز شوند که با بخار کلرید سیلیک واکنش داده و گروه‌های انتهایی را برای واکنش با عوامل ضدکف‌زا فراهم می‌کنند. در نتیجه، عوامل ضدکف‌زایی که با این سطح واکنش می‌دهند، نسبت به افزودنی‌های سنتی سیلیکونی کاهش کف‌زایی و مهار بیشتری را نشان می‌دهند و علاوه بر این، غیرسمی، آسان در پخش و از نظر حرارتی پایدارتر از همتایان سیلیکونی خود هستند.

روغن‌های سیلیکونی

روغن‌های سیلیکونی برای مکانیزم کف‌زدایی خود بر تفاوت چگالی بین مایع زلالاله‌ای و روغن سیلیکونی تکیه دارند؛ چگالی بالاتر مایع زلالاله‌ای باعث می‌شود که در حفره‌های شیشه‌ای فرو رود، در حالی که چگالی کمتر روغن سیلیکونی باعث شناوری آن می‌شود و نیرویی به نام نیروی شناوری ایجاد می‌کند که آن را به سمت بالا می‌راند.

روغن‌های سیلیکونی با درجهٔ پزشکی می‌توانند به‌عنوان عامل ضدکف مؤثر عمل کنند، زیرا سبک‌تر از آب هستند و با تغییر تنش سطحی باعث ترکیدن حباب‌های کف می‌شوند. علاوه بر این، غیرسمی بوده و به‌راحتی در محلول‌های آبی حل می‌شوند.

مواد ضدکف‌کننده مبتنی بر سیلیکون به غلظت‌های بالایی از سیلیکون‌ها نیاز دارند که ممکن است سمی و مضر برای سلامت انسان باشند، در حالی که روغن‌های گیاهی مانند روغن جوجوبا دارای قابلیت‌های مشابهی در ضدکف‌کنندگی هستند اما با کارایی بسیار کمتر؛ علاوه بر این، محتوای آب پایین آن‌ها پراکندگی را دشوارتر از حد انتظار می‌سازد.

روغن‌های معدنی

روغن‌های معدنی مخلوط‌هایی بی‌رنگ و بی‌بو از هیدروکربن‌های آلکان بالاتر هستند که از منابع معدنی مشتق شده و به‌عنوان محصولات جانبی در فرآیند تصفیه نفت خام به فرآورده‌های نفتی تولید می‌شوند. تاریخچه نشان می‌دهد که آن‌ها به‌دلیل نامشخص بودن ترکیب‌شان، اغلب به‌عنوان “روغن سفید” یا «پارافین» شناخته می‌شدند؛ زیرا بازرگانان معمولاً نیازی به دانستن ترکیب دقیق هر نمونه روغن معدنی که به‌عنوان کالاهای تجاری عرضه یا استفاده می‌شد، نداشتند یا نمی‌خواستند (فرهنگ لغت مریام-وبستر نخستین استفاده از واژه «روغن معدنی» را به سال ۱۷۷۱ میلادی نسبت می‌دهد!).

روغن معدنی را می‌توان برای مصارف صنعتی بیشتر تصفیه کرد تا افزودنی‌هایی را که ممکن است برای مصرف انسانی مضر باشند، حذف کرده و روان‌کننده معدنی تصفیه‌شده‌ای تولید شود که برای محصولات غذایی و دارویی که ممکن است با غذا تماس پیدا کنند، از جمله هرگونه تماس تصادفی احتمالی با غذا، مناسب باشد.

روغن‌های معدنی خوراکی معمولاً روغن‌هایی بی‌طعم و بی‌بو هستند که در آب محلول‌اند و محافظت عالی در برابر خوردگی فراهم می‌کنند، بنابراین تماس مستقیم آن‌ها با پوست بی‌خطر است. علاوه بر این، آن‌ها با ایجاد یک لایه محافظ که از دست رفتن آب از طریق اپیدرم جلوگیری می‌کند، به پیشگیری از کم‌آبی کمک می‌کنند.

جوش‌برنده‌ی محلول در آب

ضدکف‌کننده محلول در آب دارای خواص ضدکف‌کنندگی عالی است و می‌توان آن را با مخلوط کردن یک ترکیب سیلیکونی آلی اصلاح‌شده با پلی‌اتر، الکل‌های سبک، سورفکتانت‌ها و سیلیکا تهیه کرد. در مقایسه با روغن‌های معدنی سنتی، این ضدکف‌کننده مزیت پیش‌پخش‌شدگی را ارائه می‌دهد و برای وارد کردن آن به سیستم‌های پوشش‌دهی انرژی کمتری لازم است.

عامل ضدکف‌زا با باقی ماندن در حالت نامحلول در محیط کف‌زا و جلوگیری از ارتباط نزدیک مولکول‌ها در سطح فیلم عمل می‌کند؛ بدین ترتیب مانع از بازگرداندن کشسانی فیلم توسط سورفکتانت‌های تثبیت‌کننده کف از طریق اثرات مارانگونی شده و از تشکیل کف جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، عامل ضدکف‌زا با تشویق زهکشی فیلم مایع از حباب‌های کف باعث ترکیدن آن‌ها می‌شود.