Vaahdonpoistoaineen valmistaminen

Vaahdonmuodostus pinnoitekalvoissa voi aiheuttaa pintavikoja, kuten kalansilmiä, kraattereita tai reikiä. Vaahdon muodostumisen estämiseksi formuloijat käyttävät vaahdonesto- ja vaahdonpoistolisäaineita, mutta niiden valinta ja arviointi edellyttävät perusteellista tietoa niiden vaikutusmekanismeista eri pinnoitejärjestelmissä.

Tehokkaan vaahdonestoaineen on liukeneva vaahtoavaan väliaineeseen, tunkeuduttava nopeasti vaahtolamelleihin ja levittävä nopeasti kaasun ja nesteen rajapintaa pitkin.

Polydimetyylisiloksaani (PDMS)

PDMS on edullinen, bioyhteensopiva materiaali, jota käytetään moniin tarkoituksiin mikrofluidiikassa. Sitä voidaan kiinnittää polymeereihin, lasi- ja metallikomponentteihin sulautettujen laitteiden muodostamiseksi, sitä voidaan käyttää elektroosmoottisena pumppukalvona ja jopa kuvioida fotoresistillä mikrofluidisten kanavien muodostamiseksi.

Tätä varten PDMS voidaan hapettaa happiplasman avulla, jolloin sen pinnalle muodostuu hydroksyyliryhmiä, jotka reagoivat silyylikloridihöyryjen kanssa muodostaen päätteellisiä ryhmiä, joiden kanssa vaahdonpoistoaineet voivat reagoida. Tämän seurauksena vaahdonestoaineet, jotka reagoivat tämän pinnan kanssa, vaahtoavat ja estävät vaahtoamista vähemmän kuin perinteiset silikoniset vaahdonestolisäaineet, ja lisäksi ne ovat myrkyttömiä, helposti dispergoituvia ja lämpöstabiileja verrattuna silikonisiin vastineisiinsa.

Silikoniöljyt

Silikoniöljyjen vaahdonpoistomekanismi perustuu vesipitoisen nesteen ja silikoniöljyn välisiin ominaispainoeroihin, sillä vesipitoisen nesteen korkeampi ominaispaino saa sen uppoamaan lasiaisen onteloihin, kun taas silikoniöljyn alhaisempi ominaispaino saa sen kellumaan, jolloin syntyy niin sanottuja kelluntavoimia, jotka nostavat sitä ylöspäin.

Lääketieteelliset silikoniöljyt voivat olla tehokkaita vaahdonpoistoaineita, koska ne ovat vettä kevyempiä ja muuttavat pintajännitystä niin, että vaahtokuplat puhkeavat. Lisäksi ne ovat myrkyttömiä ja liukenevat helposti vesiliuoksiin.

Silikonipohjaiset vaahdonestoaineet vaativat korkeita silikonipitoisuuksia, jotka voivat olla myrkyllisiä ja haitallisia ihmisten terveydelle, kun taas kasviperäisillä öljyillä, kuten jojobaöljyllä, on samanlaiset vaahdonesto-ominaisuudet, mutta niiden tehokkuus on paljon alhaisempi; lisäksi niiden alhainen vesipitoisuus tekee dispergoitumisesta odotettua haastavampaa.

Mineraaliöljyt

Mineraaliöljyt ovat värittömiä ja hajuttomia korkeampien alkaanien seoksia, jotka ovat peräisin mineraalilähteistä ja joita syntyy sivutuotteena jalostettaessa raakaöljyä öljytuotteiksi. Historiallisesti ne tunnettiin myös nimellä valkoinen öljy tai parafiiniöljy, koska niiden nimi oli epätarkka, koska kauppiaat eivät useinkaan halunneet tai tarvinneet tietää tarkalleen kunkin myytävän tai kauppatavarana käytetyn mineraaliöljyn koostumusta (Merriam-Websterin mukaan "mineraaliöljyn" ensimmäinen käyttö on vuodelta 1771!).

Mineraaliöljyä voidaan jatkojalostaa teolliseen käyttöön sellaisten lisäaineiden poistamiseksi, jotka voivat olla mahdollisesti haitallisia ihmisravinnoksi, jolloin saadaan jalostettua mineraalivoiteluainetta, joka soveltuu elintarvikkeisiin ja farmaseuttisiin tuotteisiin, jotka voivat joutua kosketuksiin elintarvikkeiden kanssa, mukaan lukien mahdolliset vahingossa elintarvikkeisiin joutuvat tuotteet.

Elintarvikekäyttöön tarkoitetut mineraaliöljyt ovat yleensä mauttomia ja hajuttomia veteen liukenevia öljyjä, jotka suojaavat erinomaisesti korroosiolta ja ovat siten turvallisia olla suorassa kosketuksessa ihon kanssa. Lisäksi ne auttavat pitämään kuivumisen loitolla toimimalla suojaavana esteenä, joka rajoittaa trans-epidermistä vesihukkaa.

Vesiliukoinen vaahdonestoaine

Vesiliukoinen vaahdonestoaine tarjoaa erinomaiset vaahdonpoisto-ominaisuudet, ja sitä voidaan valmistaa sekoittamalla polyeetterillä muunnettua orgaanista piiyhdistettä alempien alkoholien, pinta-aktiivisten aineiden ja piidioksidin kanssa. Perinteisiin mineraaliöljyihin verrattuna tämä vaahdonestoaine tarjoaa esidispergoitumisen edut ja vaatii vähemmän energiaa pinnoitejärjestelmiin sisällyttämiseen.

Vaahdonpoistoaine toimii pysymällä liukenemattomana vaahtoavaan väliaineeseen ja estämällä molekyylien läheisen liittymisen kalvon pinnalla, mikä estää vaahtoa stabiloivia pinta-aktiivisia aineita palauttamasta kalvon kimmoisuutta Marangoni-ilmiön avulla ja siten estämästä vaahdon muodostumista. Lisäksi vaahdonpoistoaine toimii edistämällä nestemäisen kalvon valumista vaahtokuplista, jolloin ne puhkeavat.