วิธีทำสารลดฟอง

การเกิดฟองในชั้นเคลือบอาจก่อให้เกิดข้อบกพร่องบนพื้นผิว เช่น รูตาปลา หลุมลึก หรือรูเข็ม เพื่อป้องกันไม่ให้ปัญหานี้เกิดขึ้นซ้ำ ผู้พัฒนาสูตรจึงใช้สารเติมแต่งป้องกันการเกิดฟองและสารลดฟอง – อย่างไรก็ตาม การเลือกและประเมินสารเหล่านี้จำเป็นต้องมีความรู้อย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกลไกการทำงานของสารดังกล่าวในระบบเคลือบต่าง ๆ.

สารลดฟองที่มีประสิทธิภาพต้องละลายได้ในสารก่อฟอง สามารถแทรกซึมเข้าสู่ชั้นฟองได้อย่างรวดเร็ว และกระจายตัวได้อย่างรวดเร็วตามผิวสัมผัสระหว่างก๊าซกับของเหลว.

โพลีไดเมทิลซิลอกเซน (PDMS)

PDMS เป็นวัสดุที่มีราคาประหยัดและเข้ากันได้กับสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลายในด้านไมโครฟลูอิดิกส์ สามารถติดกับโพลิเมอร์ แก้ว และชิ้นส่วนโลหะเพื่อสร้างอุปกรณ์แบบฝังตัว ใช้เป็นเยื่อกรองสำหรับการสูบด้วยแรงออสโมติกไฟฟ้า และยังสามารถใช้ร่วมกับโฟโตเรซิสต์เพื่อสร้างช่องไมโครฟลูอิดิกส์ได้อีกด้วย.

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ PDMS สามารถถูกออกซิไดซ์ด้วยพลาสมาออกซิเจน ซึ่งจะทำให้กลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวเปิดออก และเกิดปฏิกิริยากับไอซิลิลคลอไรด์ เพื่อสร้างกลุ่มปลายที่สารลดฟองสามารถทำปฏิกิริยาได้ ผลที่ได้คือ สารลดฟองที่ปฏิกิริยากับพื้นผิวนี้แสดงให้เห็นถึงการลดการเกิดฟองและการยับยั้งฟองได้ดีกว่าสารลดฟองซิลิโคนแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ สารเหล่านี้ยังไม่เป็นพิษ กระจายตัวได้ง่าย และมีความเสถียรทางความร้อนเมื่อเทียบกับสารลดฟองซิลิโคนแบบดั้งเดิม.

น้ำมันซิลิโคน

น้ำมันซิลิโคนใช้ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างน้ำวุ้นตาและน้ำมันซิลิโคนเป็นกลไกในการลดฟอง โดยความหนาแน่นที่สูงกว่าของน้ำวุ้นตาทำให้น้ำวุ้นตาจมลงภายในช่องว่างของวุ้นตา ในขณะที่ความหนาแน่นที่ต่ำกว่าของน้ำมันซิลิโคนทำให้น้ำมันซิลิโคนลอยอยู่ด้านบน ซึ่งสร้างแรงลอยตัวที่ทำให้มันถูกยกขึ้นด้านบน.

น้ำมันซิลิโคนระดับทางการแพทย์สามารถเป็นสารลดฟองที่มีประสิทธิภาพได้ เนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าน้ำและสามารถปรับแรงตึงผิวเพื่อทำให้ฟองแตกได้ นอกจากนี้ ยังไม่เป็นพิษและละลายได้ง่ายในสารละลายน้ำ.

สารป้องกันการเกิดฟองที่มีส่วนผสมของซิลิโคนต้องการความเข้มข้นของซิลิโคนสูง ซึ่งอาจมีพิษและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ในขณะที่น้ำมันพืช เช่น น้ำมันโจโจบา มีคุณสมบัติป้องกันการเกิดฟองที่คล้ายกัน แต่ประสิทธิภาพต่ำกว่ามาก นอกจากนี้ ปริมาณน้ำที่ต่ำในน้ำมันเหล่านี้ยังทำให้การกระจายตัวเป็นไปได้ยากกว่าที่คาดไว้.

น้ำมันแร่

น้ำมันแร่เป็นสารผสมที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ซึ่งประกอบด้วยแอลคาน์ระดับสูงที่ได้จากแหล่งแร่ และผลิตขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงจากการแปรรูปน้ำมันดิบเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ในอดีต น้ำมันแร่ยังถูกเรียกว่าน้ำมันขาวหรือน้ำมันพาราฟิน เนื่องจากชื่อเรียกที่ไม่ชัดเจน ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าผู้ค้ามักไม่จำเป็นต้องหรือไม่ต้องการทราบองค์ประกอบที่แน่ชัดของน้ำมันแร่แต่ละชนิดที่ถูกขายหรือใช้เป็นสินค้าค้าขาย (Merriam-Webster ระบุว่าคำว่า “mineral oil” ถูกใช้ครั้งแรกตั้งแต่ปี 1771!).

น้ำมันแร่สามารถผ่านกระบวนการกลั่นเพิ่มเติมเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม โดยกำจัดสารเติมแต่งที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพเมื่อบริโภค ซึ่งทำให้ได้น้ำมันหล่อลื่นแร่ที่ผ่านการกลั่นอย่างละเอียด เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารและผลิตภัณฑ์ยาที่อาจสัมผัสกับอาหาร รวมถึงกรณีที่อาจเกิดการสัมผัสกับอาหารโดยไม่ได้ตั้งใจ.

น้ำมันแร่เกรดอาหารโดยทั่วไปเป็นน้ำมันที่ไม่มีรสและไม่มีกลิ่น ซึ่งละลายในน้ำได้ และให้การป้องกันการกัดกร่อนได้อย่างยอดเยี่ยม ทำให้ปลอดภัยเมื่อสัมผัสกับผิวโดยตรง นอกจากนี้ ยังช่วยป้องกันการสูญเสียน้ำในผิวได้โดยทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันที่จำกัดการสูญเสียน้ำผ่านชั้นผิว.

สารลดฟองที่ละลายในน้ำ

สารลดฟองที่ละลายน้ำได้มีคุณสมบัติลดฟองที่ยอดเยี่ยม และสามารถผลิตได้โดยการผสมสารประกอบซิลิคอนอินทรีย์ที่ดัดแปลงด้วยโพลีเอเทอร์ กับแอลกอฮอล์โมเลกุลต่ำ สารลดแรงตึงผิว และซิลิกา เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันแร่แบบดั้งเดิม สารลดฟองชนิดนี้มีข้อดีคือสามารถกระจายตัวล่วงหน้าได้ และใช้พลังงานน้อยลงในการผสมเข้ากับระบบเคลือบ.

สารลดฟองทำงานโดยคงสภาพไม่ละลายในสารก่อฟอง และป้องกันการจับตัวกันอย่างแน่นหนาของโมเลกุลบนผิวของฟิล์ม ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้สารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติรักษาความคงตัวของฟอง ฟื้นฟูความยืดหยุ่นของฟิล์มผ่านปรากฏการณ์มารังโกนี และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันการเกิดฟองได้ นอกจากนี้ สารลดฟองยังทำงานโดยส่งเสริมการไหลออกของฟิล์มของเหลวจากฟองอากาศ ทำให้ฟองแตกออก.