消泡剤の作り方

塗膜に泡が発生すると、フィッシュアイ、クレーター、ピンホールなどの表面欠陥が発生する可能性があります。これを防ぐために、配合者は消泡剤や消泡添加剤を使用しますが、その選択と評価には、さまざまなコーティングシステムにおける作用メカニズムに関する深い知識が必要です。

効果的な消泡剤は、発泡媒体に溶け、泡のラメラに素早く浸透し、気液界面に沿って素早く広がるものでなければならない。

ポリジメチルシロキサン（PDMS）

PDMSは経済的で生体適合性に優れた材料であり、マイクロ流体工学において多くの用途がある。ポリマー、ガラス、金属部品に接着して埋め込みデバイスを形成したり、電気浸透圧ポンピング膜として使用したり、さらにはフォトレジストでパターン化してマイクロ流路を形成することもできる。

この問題を解決するために、PDMSは酸素プラズマで酸化させることができ、表面の水酸基がシリルクロライドの蒸気と反応して、消泡剤が反応するための末端基を形成する。その結果、この表面と反応した消泡剤は、従来のシリコーン系消泡添加剤よりも発泡や抑制が抑えられ、さらにシリコーン系と比較して無毒で、分散しやすく、熱的に安定している。

シリコーンオイル

シリコーンオイルの消泡機構は、水性体液とシリコーンオイルの比重差に依存しており、水性体液の比重が大きいと硝子体腔内に沈むが、シリコーンオイルの比重が小さいと浮くため、浮力と呼ばれる力が発生し、上昇する。

医療グレードのシリコーンオイルは、水よりも軽く、表面張力を変化させて泡を破裂させるため、効果的な消泡剤となる。さらに、毒性がなく、水溶液への溶解も容易です。

一方、ホホバ油のような植物油は、同様の消泡能力を持つが、効率はかなり低い。さらに、水分が少ないため、分散が予想以上に難しい。

ミネラルオイル

鉱油は、無色・無臭の鉱物由来の高級アルカンの混合物で、原油を石油製品に加工する際に副産物として生産される。歴史的には、商人が商用品として販売または使用される各鉱物油の組成を正確に知る必要がなかったり、知りたがらなかったりしたことを反映して、その名称が不正確であったため、白色油またはパラフィン油とも呼ばれていた（Merriam-Websterでは、「鉱物油」の最初の使用は1771年までさかのぼる！）。

鉱油は、工業用途のためにさらに精製して、人体に有害な可能性のある添加物を除去することができ、食品と接触する可能性のある食品や医薬品に適した精製鉱油を製造することができる。

食品グレードのミネラルオイルは、一般的に無味無臭で水に溶けるオイルであり、優れた腐食防止効果を発揮するため、皮膚に直接触れても安全である。さらに、経表皮水分喪失を制限する保護バリアとして作用することで、脱水症状を抑えるのに役立つ。

水溶性消泡剤

水溶性消泡剤は優れた消泡特性を持ち、ポリエーテル変性有機ケイ素化合物と低級アルコール、界面活性剤、シリカを混合することで製造できる。従来の鉱物油と比較すると、この消泡剤は予備分散の利点を持ち、コーティング・システムに組み込む際のエネルギーが少なくて済む。

消泡剤は、発泡媒体に不溶性のまま残り、フィルム表面での分子間の密接な結合を防ぐことによって、泡安定化作用を持つ界面活性剤がマランゴニ効果によってフィルムの弾力性を回復するのを防ぎ、泡の形成を防ぐ。さらに、消泡剤は、泡から液膜の排出を促し、泡が破裂するように働く。