Odpěňovače jsou základní přísadou v nátěrových přípravcích. Tváří v tvář široké škále produktů na trhu se však mnoho inženýrů často soustředí pouze na jejich „odpěňovací schopnost“, přičemž zanedbávají základní principy. Pochopení mechanismu účinku odpěňovačů nám pomáhá dělat racionálnější volby v různých systémech.
I. Povaha a stabilizační faktory bublin
Pěna je systém, ve kterém je plyn rozptýlen v kapalině. Do povlaků se bubliny obvykle zavádějí prostřednictvím procesů, jako je míchání a aplikace. Stabilita pěny závisí na síle tekutého filmu. Je nepravděpodobné, že by čisté kapaliny tvořily stabilní pěny, ale povrchově aktivní látky, pryskyřice a další složky v nátěrech se adsorbují na rozhraní plyn-kapalina, snižují mezipovrchové napětí a vytvářejí elastický kapalný film, který brání koalescenci a kolapsu bublin.
II. Základní funkce odpěňovačů: narušení stability tekutého filmu
Funkcí odpěňovačů je narušit stabilitu pěnového tekutého filmu. Jejich základní mechanismus je:
Nízké povrchové napětí a rychlé šíření: Povrchové napětí odpěňovačů je mnohem nižší než u pěnového tekutého filmu, takže se mohou rychle šířit po povrchu tekutého filmu a nahrazovat původní stabilní molekuly. Tvorba slabých míst: Během procesu nanášení odpěňovač unáší z tekutého filmu trochu kapaliny, což způsobuje ztenčení filmu a případně jeho prasknutí. Koalescence a plovoucí: U mikrobublin (200-300nm) mohou některé odpěňovače podporovat jejich srůstání do větších bublin, urychlit jejich stoupání na hladinu kapaliny a následné prasknutí, čímž zcela eliminují pěnu.
III. Charakteristika odpěňovačů s různou chemickou strukturou
Chemická struktura odpěňovače určuje jeho výkonnostní charakteristiky. Mezi běžné typy patří:
Odpěňovače na -polyetherové bázi: jako jsou blokové polymery EO-PO. Tyto odpěňovače mají dobrou kompatibilitu a je méně pravděpodobné, že způsobí dírky, ale jejich odpěňovací schopnost je relativně mírná, takže jsou vhodné pro konvenční systémy. Poměr hydrofilní/hydrofobní v jejich struktuře je nastavitelný a ovlivňuje tak jejich disperzibilitu a rychlost odpěňování ve vodě. Odpěňovače na-silikonové bázi: jako jsou polydimethylsiloxanové emulze. Silikony mají extrémně nízké povrchové napětí, vysokou rychlost odpěňování a vynikající potlačení pěny. Některé silikony však mohou migrovat při vysokých teplotách, což vede k problémům s adhezí mezi vrstvami. Proto je v systémech vypalovacích barev vyžadován pečlivý výběr. Odpěňovače na bázi -silikonových polymerů{11}}: dělíme na ty, které obsahují hydrofobní částice, a ty, které je neobsahují. Nosiče jsou některé hvězdicové-polymery, akryláty nebo uhlovodíkové sloučeniny s rovným{14}}řetězcem atd. Tyto odpěňovače neobsahují-silikony, vyhýbají se riziku migrace silikonu, ale přesto mají dobrou odpěňovací schopnost. U nátěrů na bázi rozpouštědel -polymerové odpěňovače obecně neobsahují hydrofobní částice. U barev na bázi vody- jsou však často vyžadovány hydrofobní částice, protože mohou rozbít pěnu a splňují požadavky na odpěňování většiny systémů. U systémů s extrémně vysokými požadavky na lesk nebo při inkoustovém tisku však mohou částice stále ovlivnit lesk nebo způsobit ucpání tiskové hlavy; v takových případech je nejlepší zvolit model, který neobsahuje hydrofobní částice. Odpěňovače na bázi-minerálních olejů: Jejich struktura je podobná odpěňovačům na bázi -silikonových polymerů-, kromě toho, že nosičem je minerální olej. K odpěnění využívají nekompatibilitu mezi minerálním olejem a vodou a také rozbíjející- efekt částic. Používají se hlavně v architektonických nátěrech a inkoustech; jsou ekonomické, ale jejich kompatibilita{30} a dlouhodobá účinnost jsou omezené.
IV. Vztah ke struktuře-výkonu: Jak to ovlivňuje aplikace
Kompatibilita vs. odpěňovací síla: Obecně platí, že čím lepší je kompatibilita odpěňovače, tím slabší je jeho odpěňovací schopnost. Je to proto, že zcela kompatibilní molekuly se obtížně akumulují na rozhraní. Proto je třeba mezi nimi najít rovnováhu. Molekulová hmotnost: Vysokomolekulární odpěňovače jsou obvykle stabilnější, ale difundují pomaleji; nízkomolekulární odpěňovače difundují rychleji, ale mohou být systémem emulgovány a stát se neúčinnými. Ne-silikonové vs. silikonové: Silikonové odpěňovače jsou účinné při pokojové teplotě, ale mohou mít určitý vliv na přetírání při vysokých teplotách; nesilikonové odpěňovače jsou odolné vůči teplu-a vhodné pro vypalovací nátěrové systémy.
V. Principy výběru v praktických aplikacích
Žádný jednotlivý odpěňovač není vhodný pro všechny systémy. Při výběru zvažte následující:
Viskozita systému: Vysoká viskozita vyžaduje silnou odpěňovací schopnost. Tloušťka filmu: Vysoká tloušťka filmu vyžaduje odpěňovač schopný zvládnout mikrobubliny. Požadavky na lesk: Systémy s vysokým-leskem musí zabránit odpěňovačům ovlivňujícím lesk. Proces aplikace: Vysokorychlostní stříhání může způsobit, že odpěňovače nebudou účinné; musí být vybrány typy odolné proti smyku-.
