V mnoha oblastech, jako je chemická výroba, úprava vody, zpracování potravin a nátěry a inkousty, tvorba pěny často ovlivňuje efektivitu výroby, kvalitu produktů a dokonce i bezpečnost procesu. Odpěňovače, jako jádrové přísady pro řešení problémů s pěnou, jsou již dlouho nepostradatelnou součástí průmyslové výroby. V současné době se odpěňovače na trhu dělí především na dva tábory-silikonové odpěňovače a odpěňovače-bez silikonu. Kvůli rozdílům ve složení a struktuře se výrazně liší ve výkonu, použitelných scénářích a omezeních použití. Nesprávný výběr nejenže nevyřeší problém s pěnou, ale může také vést k defektům produktu, selhání procesu a dalším skrytým nebezpečím.
Základní funkcí odpěňovačů je narušit stabilitu pěny. Snížením povrchového napětí pěny a narušením struktury pěnového filmu dosahují dvojího efektu rozbití a potlačení pěny. Zásadní rozdíl mezi silikonovými a bezsilikonovými-odpěňovači spočívá v jejich rozdílných základních aktivních složkách, což také určuje rozdíly v jejich následném výkonu a použití.
Základní aktivní složkou silikonových odpěňovačů je polysiloxan (také známý jako silikonový olej), který je obvykle smíchán s hydrofobními částicemi (jako je hydrofobní oxid křemičitý ošetřený silikonovým olejem), emulgátory, nosiči a dalšími složkami za účelem vytvoření kompletního systému.
Jeho jádrová struktura se skládá ze střídajících se spirálovitých molekulárních řetězců siloxanů (Si-}O), přičemž každý atom křemíku je typicky vázán na dvě methylové skupiny. Tato jedinečná struktura mu dodává extrémně nízké povrchové napětí (typicky 20{4}}21 dynů/cm, mnohem nižší než 72 dynů/cm ve vodě) a chemickou stabilitu, což mu zabraňuje reagovat s většinou kyselých-zásaditých- solných systémů. Mezi běžné typy silikonových odpěňovačů patří polydimethylsiloxanové odpěňovače a polyether{9}}modifikované silikonové odpěňovače. Produkty modifikované polyetherem zavedením polyetherových segmentů do molekuly siloxanu kombinují vysokou účinnost odpěňování silikonu s kompatibilitou polyetheru, díky čemuž jsou vhodné pro složitější systémy. Tyto modifikované produkty mají také lubrikační, roztíratelnost a emulgační stabilitu, kterou poskytují polyetherové segmenty, což dále rozšiřuje jejich aplikační scénáře.
Odpěňovače -bez silikonu (známé také jako -nesilikonové odpěňovače) jsou odpěňovače, které neobsahují siloxanové složky. Mezi jejich hlavní aktivní složky patří především nesilikonové látky, jako jsou polyethery, minerální oleje, mastné alkoholy, estery mastných kyselin a akrylové polymery. Podobně jako silikonové odpěňovače i odpěňovače bez silikonu- dosahují odpěňovacího účinku snížením povrchového napětí pěny a narušením struktury pěnového filmu. Rozdíl spočívá v tom, že jejich aktivními složkami jsou většinou ve vodě -rozpustné nebo v oleji-rozpustné organické látky, které při uplatnění svých účinků spoléhají na své vlastní povrchové-aktivní vlastnosti.
Mezi nimi jsou polyetherové odpěňovače (jako jsou polyoxypropylen{0}}polyoxyethylenové blokové kopolymery) nejrozšířenějšími odpěňovači bez silikonu-, s dobrou kompatibilitou a reverzní rozpustností (efekt zákalového bodu). Při vysokých teplotách se srážejí a odpěňují a při nízkých teplotách se rozpouštějí ve vodě. Odpěňovače na bázi minerálního oleje používají jako nosič minerální olej a jsou smíchány s hydrofobními částicemi, které mají nižší cenu. Odpěňovače na bázi mastných alkoholů a esterů mají dobrou biologickou odbouratelnost a jsou vhodné pro scénáře s vysokými požadavky na ochranu životního prostředí.
Scénáře aplikací
Silikonové odpěňovače se svými výhodami rychlého odpěňování, dlouhotrvajícího potlačení pěnění, odolnosti vůči vysokým a nízkým teplotám a odolnosti vůči kyselinám a zásadám jsou široce používány v oblastech s vysokými požadavky na účinnost odpěňování a náročných procesních prostředích. Jsou zvláště vhodné pro scénáře s velkým množstvím pěny a kontinuální tvorbou pěny. Konkrétní aplikace jsou následující:
V oblasti chemické výroby jsou silikonové odpěňovače vhodné pro různé chemické reakce, míchání roztoků, destilaci, extrakci a další procesy, jako je výroba syntetických pryskyřic, kaučuku, nátěrových surovin a acid{0}}bazické neutralizační reakce. Protože chemická výroba často zahrnuje drsné podmínky, jako je vysoká teplota, vysoký tlak a silné kyseliny a zásady, chemická stabilita a teplotní odolnost silikonových odpěňovačů tyto požadavky splňují a účinně předchází problémům, jako je snížená účinnost reakce a plýtvání materiálem způsobené pěnou. Například při reakcích syntézy polyuretanu mohou silikonové odpěňovače rychle eliminovat velké množství pěny generované během reakce a zajistit rovnoměrnou molekulovou hmotnost produktu; při výrobě nátěrových surovin mohou potlačit tvorbu pěny během disperze pigmentu a zlepšit čistotu suroviny.
Odpěňovače bez silikonu, s jejich výhodami dobré kompatibility, bez zbytků silikonu a snadné biologické rozložitelnosti, se používají hlavně v situacích, kde jsou vysoké požadavky na čistotu produktu a kvalitu povrchu nebo kde jsou silikonové komponenty zakázány. Konkrétní aplikace jsou následující:
V průmyslu nátěrových hmot, inkoustů a lepidel je to jedna z hlavních oblastí použití odpěňovačů bez silikonu -, zvláště vhodná pro-kvalitní nátěry na dřevo, automobilové barvy, metalické barvy, UV vytvrzovací systémy, plastové nátěry (PP, ABS atd.) a tiskařské barvy na polyolefinové filmy. V těchto aplikacích mohou silikonové odpěňovače snadno způsobit povrchové vady, jako jsou dírky, rybí oka a silikonové skvrny, které ovlivňují vyrovnání povlaku, přilnavost a výsledky tisku. Odpěňovače bez silikonu (jako jsou akrylové polymery a polyethery) mají dobrou kompatibilitu, účinně odpěňují, aniž by ovlivnily vzhled produktu nebo následné zpracování (jako je přetíratelnost a pevnost spoje). Například v lepidlech pro zapouzdření LED a zalévání optických součástí odpěňovače bez silikonu{7}} zajišťují, že zalévané části jsou průhledné, bez dírek- a neovlivňují optický výkon ani přilnavost.
V oblasti elektroniky a přesného obrábění je tento produkt vhodný mimo jiné pro čištění desek plošných spojů, čištění elektronických součástek a přesné zpracování kovů (čištění ocelových plechů, fosfátování, předběžné{0}}pokovování). Silikonové komponenty jsou přísně kontrolované kontaminanty v polovodičovém průmyslu. Zbytkový silikon může vést ke zkratům, špatnému pájení a zhoršení kvality fosfátovacího filmu. Odpěňovače bez silikonu (jako jsou speciální polyethery a fluorované uhlovodíky) nezanechávají žádné zbytky silikonu, zabraňují kontaminaci silikonem a zajišťují přesnost a výkon produktu. Například při čištění desek plošných spojů odpěňovače bez silikonu- eliminují pěnu v čisticím roztoku, aniž by zanechávaly nečistoty, čímž zajišťují izolační výkon desky plošných spojů.
V průmyslu textilního tisku a barvení je vhodný pro barvení, potisk a konečnou úpravu (změkčení) světlých-barevných látek. Zbytky silikonu se obtížně smývají a po zaschnutí mohou tvořit "silikonové skvrny" způsobující barevné odchylky a barevné rozdíly. Může také být v rozporu se silikonovými změkčovadly. Emulze mastného alkoholu a odpěňovače na bázi -silikonu-na polyetheru mohou těmto problémům předejít a zajistit jednotné vybarvení a čistý povrch tkaniny.
Silikonové odpěňovače a odpěňovače-neobsahující silikon nejsou „kvalitou protikladné“, ale spíše mají své vlastní silné stránky a jsou vhodné pro různé scénáře: silikonové odpěňovače jsou vynikající z hlediska vysoké účinnosti,-dlouhotrvajícího účinku a odolnosti vůči drsnému prostředí, takže jsou vhodné pro scénáře s vysokými požadavky na účinnost odpěňování a bez omezení na zbytky silikonu. Odpěňovače bez silikonu -jsou vynikající z hlediska dobré kompatibility, beze zbytků a šetrnosti k životnímu prostředí, takže jsou vhodné pro scénáře s vysokými požadavky na kvalitu produktu a ochranu životního prostředí a tam, kde jsou silikonové komponenty zakázány.
