Иногда пена просто снижает эффективность производства. В более серьезных случаях она приводит к переливу, ложным показаниям объема, точечным отверстиям, плохому выравниванию, агломерации пигмента, высокой вязкости системы, дефектам покрытия и нестабильному качеству продукции².
Вот тут-то и пригодятся пеногасители.
Пеногаситель — это не просто химическое вещество, уничтожающее пузырьки. Верно. выбор пеногасителя Это может повысить стабильность процесса, уменьшить количество дефектов поверхности и помочь производителям получать более гладкий, чистый и надежный конечный продукт.
Однако универсального пеногасителя не существует. Продукт, хорошо работающий в одном покрытии на водной основе, может вызывать образование кратеров или помутнение в другой системе. Пеногаситель с высокой пеногасящей способностью может не обеспечивать эффективного подавления пены в течение длительного времени. Поэтому классификация и выбор должны быть правильными.
Почему в промышленных системах образуется пена?
Пена образуется в результате диспергирования газа в жидкости и его стабилизации поверхностно-активными веществами.
Обычно пена нестабильна в чистой воде. Проблема возникает в присутствии поверхностно-активных веществ, смачивающих агентов, эмульгаторов, смол, белков, диспергаторов или других поверхностно-активных веществ. Эти молекулы легко диффундируют к границе раздела газ-жидкость и образуют эластичную пленку вокруг воздушного пузырька.
Поверхностная вязкость, вязкость жидкости и эффект самовосстанавливающегося поверхностного натяжения пленки делают ее устойчивой к разрыву. Это стабилизирует пузырьки и предотвращает их схлопывание.
Пена часто образуется при высокоскоростном диспергировании, измельчении пигментов или при нанесении смол в покрытия и чернила. Пена может быть получена из водорастворимых полимеров, а также путем механического перемешивания в клеях и бумагоделательной промышленности. Пена обычно образуется при использовании поверхностно-активных веществ, органических веществ и постоянной подаче воздуха в системах очистки сточных вод и промышленной уборке.
В итоге все просто. Везде, где встречаются воздух, перемешивание и поверхностно-активные вещества, высока вероятность возникновения проблем с пенообразованием.
Рисунок 1: Структура пены и эволюция жидкостной пленки.
Как работают пеногасители?
Основная функция пеногасителя заключается в разрушении или ослаблении устойчивой пенной пленки.
Пеногаситель обычно совместим только с системами пенообразования ограниченного действия. Таким образом, он может проникать в пузырьковую пленку, а не полностью растворяться в жидкости. При контакте с поверхностью пены он нарушает локальное поверхностное натяжение, ослабляет эластичность пленки, истончает жидкую пленку или добавляет гидрофобные частицы, которые помогают лопнуть пузырь.
На практике пеногасящие добавки могут действовать тремя способами.
Пеногаситель (средство для снижения пенообразования)
Пеногасители добавляются после образования пены. Их основная цель — быстрое схлопывание пузырьков. Они полезны в условиях высокой пенообразования, например, при нанесении покрытий, в резервуарах для сточных вод, промышленной очистке и высокоскоростном перемешивании.
Пеногаситель (противопенный агент)
Пеногасители добавляются до или во время производства, чтобы предотвратить повторное образование пены. Они важны для систем, работающих длительное время, таких как производство бумаги, клеев, циркуляционных резервуаров для очистки и очистка сточных вод.
Деаэраторы (деаэрирующие агенты)
Деаэраторы заставляют мелкие пузырьки в жидкости сливаться в более крупные. Более крупные пузырьки обладают большей плавучестью и покидают систему. Это полезно, когда микропена вызывает образование микропор, плохую прозрачность, низкий блеск или дефекты покрытия.
Во многих промышленных составах наилучшее решение заключается не в выполнении одной функции, а в балансе быстрого пеногашения, долговременного подавления пенообразования и хорошей совместимости.
Рисунок 2: Механизм действия пеногасителя
Основные типы пеногасителей
Большинство коммерческих пеногасителей представляют собой смеси различных составов. Они могут включать активные пеногасящие вещества, носители, гидрофобные частицы, эмульгаторы и стабилизаторы. В промышленных системах широко используются следующие типы.
Силиконовые пеногасители
Пеногасители на основе силикона Как правило, они основаны на силиконовых маслах, часто с добавлением гидрофобных частиц диоксида кремния или других примесей. Они обладают низким поверхностным натяжением, высокой пеногасящей способностью, сильным пеногасящим эффектом и хорошей термостойкостью.
Они широко используются в покрытиях, чернилах, текстильной промышленности, смазочно-охлаждающих жидкостях для металлообработки, промышленной водоочистке и других системах, где необходим быстрый контроль пенообразования.
Ограничением является совместимость. В покрытиях и чернилах передозировка или плохая совместимость могут привести к образованию кратеров, «рыбьих глаз», потере блеска или дефектам поверхности. Поэтому всегда следует проверять наличие силиконовых пеногасителей в окончательной рецептуре.
Полиэфирные пеногасители
Полиэфирные пеногасители обычно изготавливаются на основе блок-сополимеров этиленоксида и пропиленоксида. Они известны своим долговременным подавлением пенообразования, хорошей совместимостью и стабильной работой во многих системах на водной или щелочной основе.
Возможно, они не разрушают пену так быстро, как силиконовые пеногасители. Их преимущество заключается в долговременном пеногасящем эффекте.
Они используются в производстве бумаги, ферментации, промышленной очистке, моющих средствах, очистке сточных вод и в щелочных системах, где пена постоянно используется повторно.
Пеногасители на основе минерального масла
Минеральные пеногасители обычно изготавливаются на основе белого масла или жидкого парафина и содержат гидрофобные частицы, жирные амиды или другие активные вещества.
Экономическая эффективность является для них большим преимуществом. Они широко используются в различных промышленных целях, в качестве добавок к цементу, в недорогих покрытиях, сельскохозяйственных составах и системах с низким сдвиговым усилием.
Недостатки: низкий пеногасящий эффект, более короткое время подавления пены, возможность образования мутности и низкая пригодность для прозрачных или глянцевых систем.
Полиэфирмодифицированные силиконовые пеногасители
Модифицированные полиэфиром силиконовые пеногасители сочетают в себе быстрое разрушение пены, характерное для силикона, с совместимостью и долговременным подавлением пенообразования, присущими полиэфирной химии.
Этот тип часто используется в высокоэффективных системах, поскольку обеспечивает лучший баланс эффективности и совместимости. Он полезен для покрытий на водной основе, высококачественных чернил, отделки текстиля, электронных химикатов и других систем, требующих хорошего пеногашения и низкого риска образования поверхностных дефектов.
Главный недостаток — более высокая стоимость, но общую ценность состава можно повысить за счет уменьшения количества микропор, кратеров и необходимости доработки.
Пеногасители на основе полимеров и композитных материалов без силикона
Некоторые системы несовместимы с силиконом из-за проблем с повторным нанесением покрытия, проблем с печатью, проблем с адгезией или загрязнения поверхности. В таких случаях полимерные пеногасители, не содержащие силикона, часто оказываются более эффективными.
Составные пеногасители сочетают в себе различные химические свойства, обеспечивая баланс между быстрым подавлением пены, долговременным снижением пенообразования, совместимостью и экономичностью. Они часто применяются там, где один тип пеногасителя не может удовлетворить всем требованиям к его эффективности.
Рисунок 3: Типы пеногасителей и сравнение их характеристик.
Как выбрать подходящий пеногаситель
Выбор пеногасителя следует начинать с системы, а не с названия продукта. Один и тот же пеногаситель может вести себя совершенно по-разному в различных рецептурах.
1. Определите тип системы.
Для систем на водной основе пеногаситель должен хорошо диспергироваться, не расслаивать масло и не влиять на внешний вид или прозрачность пленки. Попробуйте полиэфир-модифицированный силикон, полиэфир, полимер без силикона или пеногасители на основе выбранного минерального масла.
Для систем на основе растворителей пеногаситель должен быть совместим со смолой и растворителем; он не должен вызывать помутнение, всплывание, потерю блеска или дефекты поверхности. Обычно в качестве исходных материалов используются силиконовые, модифицированные силиконовые и специальные полимерные пеногасители.
Термостойкость важна в системах, работающих при высоких температурах. Силиконовые, полиэфирные и полиэфирмодифицированные силиконовые продукты, как правило, превосходят системы на основе базовых минеральных масел.
Для прозрачных или глянцевых систем совместимость важнее, чем максимальная прочность на разрыв пены.
2. Серьезная проблема с пеной.
В случае внезапного образования и быстрого разрушения пены используйте быстродействующий пеногаситель.
Если пена образуется медленно и в течение длительного периода обработки, используйте пеногаситель длительного действия.
Если в жидкости все еще остаются мелкие пузырьки, вызывающие образование микропор или нарушение выравнивания уровня, используйте деаэратор или пеногаситель с хорошими свойствами по удалению микропены.
Правильный вопрос не в том, "Какой пеногаситель самый сильный?", а в том, "Какую проблему с пеной нужно решить в первую очередь?".
3. Сопоставьте этапы процесса.
На разных этапах производства покрытий и чернил могут потребоваться различные стратегии контроля пенообразования.
Данная формула обладает высокой вязкостью и сильным сдвиговым напряжением при измельчении или высокоскоростном диспергировании. Может потребоваться более мощный пеногаситель или деаэратор.
Данная формула более чувствительна к образованию кратеров, «рыбьих глаз» и потере блеска при разбавлении или окончательной корректировке. Зачастую более эффективный пеногаситель лучше подходит для этой цели.
Микропоры особенно критичны для чернил и покрытий на водной основе, наносимых на древесину. Для покрытий на основе растворителей и напольных покрытий необходимо обеспечить эффективное пеногашение в сочетании с гладкой поверхностью.
4. Проведите тестирование перед широким применением.
Не стоит полагаться исключительно на технические характеристики.
Для экспресс-проверки можно использовать тест с встряхиванием бутылки. Добавьте фиксированное количество пеногасителя. Встряхивайте в одинаковых условиях. Сравните высоту пены и время её оседания.
Для оценки долговременного подавления пенообразования лучше использовать тест с циркуляцией воздуха или образованием пузырьков.
Для покрытий и красок заключительный тест следует проводить на образцах, на которые наносится покрытие. Проверяйте наличие микропор, кратеров, изменение блеска, помутнение, выравнивание, внешний вид цвета. Пеногаситель эффективен только в том случае, если он предотвращает образование пены, не повреждая готовое покрытие.
5. Оптимизация дозировки и способа добавления.
Большее количество пеногасителя не всегда означает лучшую производительность.
Передозировка может привести к образованию кратеров, плохому выравниванию, потере блеска, всплыванию или помутнению. Для многих жидких систем тестирование можно начинать с 0,1%, а затем постепенно корректировать концентрацию в зависимости от контроля пенообразования и внешнего вида поверхности.
Зачастую хуже добавлять всё сразу, чем делать это поэтапно. Например, часть пеногасителя можно добавить во время помола, а часть — во время снижения температуры.
Пеногаситель можно использовать или добавлять во время работы циркуляционных систем, таких как очистные резервуары, смазочно-охлаждающие жидкости и системы очистки сточных вод. Регулярная доливка с помощью простого полевого теста на пенообразование обычно более надежна.
Рисунок 4: Блок-схема выбора пеногасителя
Руководство по выбору пеногасителей в зависимости от области применения
| Система приложений | Типичная проблема с пеной | Рекомендуемое направление |
|---|
| покрытия на водной основе | Пена, микроскопические отверстия, микропузырьки | Полиэфир-модифицированный силикон, полимер без силикона, отборная силиконовая эмульсия |
| Покрытия на основе растворителей | Пена в процессе производства, дефекты поверхности. | Силикон, модифицированный силикон, совместимый полимерный пеногаситель |
| Печатные краски | Пена, плохая передача, точечные отверстия | Полимер без силикона, полиэфир-модифицированный силикон |
| Клеи | Долгосрочное образование пены | Полиэфирный, полимерный пеногаситель, экологически чистый пеногаситель на водной основе |
| Производство бумаги | Постоянное образование пены и проблемы с дренажем. | Полиэфир, минеральное масло, пеногаситель |
| Промышленная уборка | Быстрое образование пены | Полиэфирный, силиконовый, пеногаситель |
| Системы с высоким блеском | Риск образования дымки, кратеров, потери блеска. | Высокосовместимый полимерный или модифицированный силиконовый пеногаситель |
iSuoChem®: Ваш партнер в выборе пеногасителей
Выбор пеногасителя включает в себя не только химический состав. Необходимо понимать особенности смоляной системы, растворителя или водной фазы, содержание пигмента, условия сдвига, способ нанесения, стабильность при хранении и требования к конечной поверхности.
Компания iSuoChem® предлагает пеногасители для систем на водной и масляной основе (пеногасители на масляной и водной основе). В ассортименте представлены продукты на основе силиконов, полимеров без силикона, минерального масла и блок-сополимеров. Эти пеногасители используются в лакокрасочных материалах, чернилах, клеях, бумагоделательной промышленности, промышленной очистке и смежных областях.
Для контроля пенообразования производители лакокрасочных материалов и красок обычно используют другие добавки, например, диспергаторы, смачивающие агенты, выравнивающие агенты, восковые добавки и загустители. Комплексное решение с использованием добавок может сократить количество проб и ошибок и повысить стабильность рецептуры.
Профессиональный поставщик может помочь клиентам выбрать подходящие типы пеногасителей по конкурентоспособной цене. цена пеногасителянеобходимо сбалансировать скорость пеногашения и совместимость, предотвратить дефекты поверхности и адаптировать продукт к реальным производственным условиям.
Резюме
Пеногасители — это добавки в низкой дозировке, но они оказывают существенное влияние на эффективность производства и качество конечного продукта.
Практический метод выбора: понять систему, определить проблему пенообразования, подобрать тип пеногасителя, протестировать в реальной рецептуре и тщательно оптимизировать дозировку.
Правильно подобранный пеногаситель должен не только быстро удалять пену. Он также должен обеспечивать стабильный контроль пенообразования, совместимость, уменьшение дефектов поверхности и стабильное промышленное производство.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем разница между пеногасителем и антипенным средством?
Пеногаситель разрушает уже имеющуюся пену, а пеногаситель предотвращает образование или повторное образование пены. Существует множество коммерческих продуктов, которые выполняют обе эти функции.
Какой пеногаситель лучше всего подходит для покрытий на водной основе?
Единого оптимального способа не существует. Обычно используются полиэфирный модифицированный силикон, полимеры без силикона и отдельные пеногасители на основе силиконовой эмульсии, однако окончательный выбор будет зависеть от типа смолы, содержания пигмента, блеска, метода нанесения и чувствительности к дефектам.
Как пеногаситель может вызывать образование кратеров?
Для проникновения в пенополиуретановую пленку и ее разрушения пеногаситель должен быть частично несовместим с ней. Если он слишком несовместим с составом, он может мигрировать на поверхность и создавать кратеры, «рыбьи глаза» или плохое выравнивание.
Какую дозу попробовать в первую очередь?
Во многих системах начальная концентрация может составлять около 0,1%, а затем постепенно увеличиваться. Если пена не исчезает, увеличивайте концентрацию медленно. Если появляются кратеры, помутнение или потеря блеска, уменьшите дозировку или используйте более подходящую концентрацию.
— iSuoChem: Ваш надежный партнер в области пеногасителей для покрытий, чернил, клеев и промышленных систем.
