Antischaummittel sind Substanzen mit chemischer und grenzflächenchemischer Entschäumungswirkung. Zu den Entschäumern zählen niedere Alkohole, Mineralöle, organische polare Verbindungen und Silikonharze. Alle Entschäumer zeichnen sich durch starke Entschäumungskraft, stabile chemische Eigenschaften, physiologische Inertheit, Hitzebeständigkeit, Sauerstoffbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Luftlöslichkeit, Luftdurchlässigkeit, gute Diffusionsfähigkeit, gute Penetrationsfähigkeit, Unlöslichkeit im Entschäumungssystem und das Fehlen physikalischer und chemischer Nebenwirkungen aus. Sie sind außerdem verbrauchsarm und hocheffizient. Es gibt viele verschiedene Entschäumer, die weit verbreitet sind und uns im Alltag häufig begegnen. Aber kennen Sie die Wirkungsweise und die Anwendung von Entschäumern?
Bei der industriellen Produktion kann eine starke Schaumbildung zahlreiche Probleme verursachen, wie z. B. eine erhebliche Einschränkung der Produktionskapazität, Material- und Produktverschwendung, Beeinträchtigung der Produktqualität und Umweltverschmutzung. Wird das Problem nicht adäquat gelöst, kann der Schaum zum Hindernis und zum Flaschenhals bestimmter Prozesse werden. Daher ist die effektive Schaumkontrolle im Produktionsprozess in den Fokus der Forschung gerückt. Tatsächlich lassen sich viele Schäume durch Entschäumer beseitigen.
Entschäumer beseitigen Schaum im Allgemeinen durch folgende zwei Methoden.
1. Der Entschäumer diffundiert im Schaum und bildet während der Diffusion einen Doppelschichtfilm an der Schaumwand. Im Verlauf dieses Diffusionsprozesses wird das stabilisierende Tensid freigesetzt, um die lokale Oberflächenspannung des Schaums zu reduzieren und dessen Selbstheilung zu unterbinden. Dies führt zum Platzen der Blase.
2. Das Entschäumungsmittel kann zwar in die Schaumwand eindringen, breitet sich aber nur sehr begrenzt aus und bildet zusammen mit dem Treibmittel eine Mischschicht. Ist der Zusammenhalt dieser Mischschicht unzureichend, platzt der Schaum.
Die in der Industrie üblicherweise verwendeten Entschäumer lassen sich im Allgemeinen in drei Kategorien einteilen: organische, silikonbasierte und polyetherbasierte Entschäumer. Organische silikonbasierte Entschäumer erfreuen sich aufgrund ihrer starken Entschäumwirkung, ihrer geringen Konzentration und ihrer weitgehenden Ungiftigkeit für Mensch und Umwelt zunehmender Beliebtheit.
Organosilicium-Entschäumer werden aus Dimethylsilikonöl und SiO₂ in einem bestimmten Verhältnis hergestellt. Der so hergestellte Entschäumer ist wasserunlöslich, schwer emulgierbar, weist eine niedrige Oberflächenviskosität und eine geringere Oberflächenspannung als einige Tenside auf und kann die Oberflächenelastizität des Schaumfilms, insbesondere bei öllöslichen Lösungen, positiv beeinflussen. Die Diffusionsfähigkeit, das Entschäumvermögen und die Gesamtleistung der modifizierten Komposit-Silikon-Entschäumeremulsion sind besser. Die meisten der derzeit im In- und Ausland weit verbreiteten Entschäumer gehören zu dieser Kategorie.
Dosierung und Anwendung von Entschäumer:
Silikonentschäumer Emulsionen mit einem 100%igen Entschäumungsmittelgehalt werden im Produktionsprozess seltener direkt eingesetzt. Dies liegt nicht nur an den hohen Kosten, sondern auch an der schwierigen Handhabung bei geringen Mengen und den damit verbundenen Umweltproblemen bei größeren Mengen. Daher werden die meisten Antischaumemulsionen mit einem Massenanteil von 1 % bis 2 % in Silikon formuliert. Die Menge wird je nach Prozessbedingungen angepasst.
Die Anwendung ist einfach. Idealerweise wird der Entschäumer sofort nach dem Entschäumen der Lösung zugegeben, um die Schaumbildung während des gesamten Prozesses zu kontrollieren. Dies funktioniert jedoch nicht immer optimal. Der Grund dafür ist, dass der Entschäumer den Schaumstabilisator an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft verdrängen muss, um zu entschäumen. Dabei können verschiedene Faktoren den Entschäumer von der Oberfläche entfernen, d. h. er löst sich mit der Zeit langsam in der Flüssigkeit auf oder emulgiert und verliert dadurch seine entschäumende Wirkung (abhängig von der Auflösungs- bzw. Emulgiergeschwindigkeit des Entschäumers und folgenden Faktoren: Scherkraft, Art und Konzentration des Tensids, Temperatur, pH-Wert, Art und Menge des Lösungsmittels sowie eventuell vorhandene Sonderstoffe).
Die sicherste und effektivste Methode zur Verwendung von Entschäumern ist daher die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Zugabe niedrig konzentrierter, verdünnter Emulsionen während des Produktionsprozesses. Dadurch lassen sich sowohl Schaumbildung als auch Ölverunreinigungen des Silikons verhindern. Sollte zu Beginn des Prozesses ausreichend Silikonentschäumer zugegeben werden müssen, ist eine Überdosierung unbedingt zu vermeiden.
Bei der Wahl des Entschäumers sollten folgende Kriterien erfüllt sein:
1. Unlöslich oder unlöslich in schäumender Flüssigkeit
Um Schaum zu beseitigen, muss der Entschäumer konzentriert und auf den Schaumfilm aufgebracht werden. Bei schaumzerstörenden Mitteln muss die Konzentration sofort erfolgen, während sie bei der Schaumunterdrückung kontinuierlich aufrechterhalten werden muss. Daher muss der Entschäumer in der schäumenden Flüssigkeit übersättigt sein. Nur unlösliche oder schwerlösliche Stoffe erreichen diesen Zustand leicht. Unlösliche oder schwerlösliche Stoffe sammeln sich leicht an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche, konzentrieren sich auf den Schaumfilm und wirken bereits in geringerer Konzentration. Für Entschäumer in Wassersystemen müssen die Moleküle der Wirkstoffe stark hydrophob und schwach hydrophil sein, mit einem HLB-Wert zwischen 1.5 und 3 für optimale Wirkung.
2. Die Oberflächenspannung ist geringer als die der schäumenden Flüssigkeit.
Nur wenn das Entschäumungsmittel geringe intermolekulare Kräfte aufweist und seine Oberflächenspannung niedriger ist als die der Schäumflüssigkeit, können die Entschäumungsmittelpartikel in den Schaumfilm eindringen und sich darauf ausdehnen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Oberflächenspannung der Schäumflüssigkeit nicht der Oberflächenspannung der Lösung, sondern der Oberflächenspannung der Schäumlösung entspricht.
3. Es besitzt eine gewisse Affinität zur schäumenden Flüssigkeit.
Da der Entschäumungsprozess ein Wechselspiel zwischen Schaumzerfallsgeschwindigkeit und Schaumbildungsgeschwindigkeit darstellt, muss sich der Entschäumer schnell in der schäumenden Flüssigkeit verteilen, um möglichst flächendeckend wirken zu können. Für eine schnellere Verteilung muss der Wirkstoff des Entschäumers eine gewisse Affinität zur schäumenden Flüssigkeit aufweisen. Ist er zu nah an der Flüssigkeit, löst er sich auf; ist er zu dünnflüssig, lässt er sich nur schwer verteilen. Nur bei einer optimalen Affinität ist eine gute Wirksamkeit gewährleistet.
4. Keine chemische Reaktion mit der schäumenden Flüssigkeit.
Der Entschäumer reagiert mit der schäumenden Flüssigkeit. Einerseits verliert der Entschäumer seine Wirkung, andererseits können schädliche Substanzen entstehen, die das Wachstum von Mikroorganismen beeinträchtigen.
5. Geringe Volatilität und lange Aktionszeit.
Zunächst muss geklärt werden, ob es sich bei dem System, das den Entschäumer benötigt, um ein wässriges oder ein öliges System handelt. In der Fermentationsindustrie werden beispielsweise ölige Entschäumer wie Polyether-modifiziertes Silikon oder Polyether benötigt. Die wasserbasierte Lackindustrie hingegen benötigt wasserbasierte oder Silikon-Entschäumer. Wählen Sie einen Entschäumer aus, vergleichen Sie die Dosierung und finden Sie das geeignetste und wirtschaftlichste Produkt zum angegebenen Preis.
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