Hoe ontschuimingsmiddel maken

Schuimvorming in coatingfilms kan leiden tot oppervlaktedefecten zoals fisheyes, kraters of gaatjes. Om dit te voorkomen gebruiken formuleerders schuimwerende en ontschuimende additieven, maar de selectie en evaluatie ervan vereisen diepgaande kennis van hun werkingsmechanisme in verschillende coatingsystemen.

Een effectieve antischuimmiddel moet oplosbaar zijn in het schuimmedium, snel doordringen in de schuimlamellen en zich snel verspreiden langs het grensvlak tussen gas en vloeistof.

Polydimethylsiloxaan (PDMS)

PDMS is een economisch, biocompatibel materiaal met veel toepassingen in de microfluïdica. Het kan worden vastgemaakt aan polymeren, glas en metalen onderdelen om ingebedde apparaten te vormen; het kan worden gebruikt als een elektroosmotisch pompmembraan en zelfs met behulp van fotoresist een patroon worden gemaakt om microfluïdische kanalen te vormen.

Om dit te verhelpen kan PDMS worden geoxideerd met behulp van zuurstofplasma, waardoor hydroxylgroepen op het oppervlak ontstaan die reageren met silylchloridedampen om eindgroepen te vormen waarmee antischuimmiddelen kunnen reageren. Het resultaat is dat antischuimmiddelen die met dit oppervlak reageren minder schuimen en minder remmend werken dan traditionele antischuimadditieven op basis van siliconen. Bovendien zijn ze niet giftig, gemakkelijk te dispergeren en thermisch stabieler dan hun siliconen tegenhangers.

Siliconenoliën

Siliconenoliën vertrouwen op verschillen in soortelijk gewicht tussen waterig humeur en siliconenolie voor hun ontschuimingsmechanisme, waarbij het hogere soortelijk gewicht van waterig humeur ervoor zorgt dat het in de glasvochtholtes zinkt, terwijl het lagere soortelijk gewicht van siliconenolie ervoor zorgt dat het blijft drijven, waardoor zogenaamde opwaartse krachten ontstaan die het naar boven drijven.

Siliconenoliën van medische kwaliteit kunnen een effectief ontschuimingsmiddel zijn omdat ze lichter zijn dan water en de oppervlaktespanning veranderen, waardoor schuimbellen barsten. Bovendien zijn ze niet giftig en gemakkelijk op te lossen in waterige oplossingen.

Antischuimmiddelen op siliconenbasis vereisen hoge concentraties siliconen die giftig en schadelijk voor de menselijke gezondheid kunnen zijn, terwijl plantaardige oliën zoals jojobaolie vergelijkbare antischuimcapaciteiten hebben, maar met een veel lagere efficiëntie; bovendien maakt hun lage watergehalte dispersie moeilijker dan verwacht.

Minerale oliën

Minerale oliën zijn kleurloze, reukloze mengsels van hogere alkanen uit minerale bronnen die worden geproduceerd als bijproducten van de verwerking van ruwe olie tot aardolieproducten. Historisch stonden ze ook bekend als witte olie of paraffineolie vanwege de onnauwkeurigheid van hun naam, die aangeeft dat handelaren vaak niet precies hoefden of wilden weten wat de samenstelling was van elke minerale olie die werd verkocht of gebruikt als handelswaar (Merriam-Webster dateert het eerste gebruik van "minerale olie" uit 1771!)

Minerale olie kan verder worden geraffineerd voor industrieel gebruik om additieven te verwijderen die mogelijk schadelijk zijn voor menselijke consumptie, waardoor geraffineerd mineraal smeermiddel wordt geproduceerd dat geschikt is voor voedingsmiddelen en farmaceutische producten die in contact kunnen komen met voedingsmiddelen, met inbegrip van mogelijk onbedoeld contact met voedingsmiddelen.

Voedselveilige minerale oliën zijn over het algemeen smaak- en geurloze oliën die oplosbaar zijn in water en uitstekende bescherming bieden tegen corrosie, waardoor ze veilig in direct contact kunnen komen met de huid. Bovendien helpen ze uitdroging tegen te gaan door als beschermende barrière te fungeren die het trans-epidermaal vochtverlies beperkt.

In water oplosbare antischuimmiddel

In water oplosbare antischuimmiddelen bieden uitstekende antischuim-eigenschappen en kunnen worden gemaakt door een polyether gemodificeerde organische siliciumverbinding te mengen met lagere alcoholen, oppervlakteactieve stoffen en silica. In vergelijking met traditionele minerale oliën biedt deze antischuimmiddel de voordelen van predispersie en is er minder energie nodig voor opname in coatingsystemen.

Antischuimmiddelen werken door onoplosbaar te blijven in het schuimmedium en nauwe associatie tussen moleculen aan het oppervlak van de film te voorkomen, waardoor oppervlakteactieve stoffen met schuimstabilisatie de elasticiteit van de film niet kunnen herstellen via Marangoni effecten en zo schuimvorming voorkomen. Bovendien werken antischuimmiddelen door de afvoer van de vloeibare film uit de schuimbellen te stimuleren, zodat ze barsten.