ในหลายสาขา เช่น การผลิตทางเคมี การบำบัดน้ำ การแปรรูปอาหาร และการเคลือบและหมึก การสร้างโฟมมักส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต คุณภาพของผลิตภัณฑ์ และแม้แต่ความปลอดภัยของกระบวนการ สารลดฟองซึ่งเป็นสารเติมแต่งหลักในการแก้ปัญหาโฟม ถือเป็นส่วนสำคัญในการผลิตทางอุตสาหกรรมมาอย่างยาวนาน ปัจจุบัน สารลดฟองในท้องตลาดส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองกลุ่มคือ-สารลดฟองแบบซิลิโคนและ-สารลดฟองแบบไม่มีซิลิโคน เนื่องจากความแตกต่างในองค์ประกอบและโครงสร้าง จึงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในด้านประสิทธิภาพ สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง และข้อจำกัดการใช้งาน การเลือกที่ไม่เหมาะสมไม่เพียงแต่ล้มเหลวในการแก้ปัญหาโฟมเท่านั้น แต่ยังอาจนำไปสู่ข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ ความล้มเหลวของกระบวนการ และอันตรายที่ซ่อนอยู่อื่น ๆ
หน้าที่หลักของสารลดฟองคือการรบกวนความเสถียรของโฟม ด้วยการลดแรงตึงผิวของโฟมและรบกวนโครงสร้างฟิล์มโฟม ทำให้เกิดผลกระทบสองประการจากการแตกและระงับโฟม ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสารลดโฟมที่ปราศจากซิลิโคนและซิลิโคน-อยู่ที่ส่วนผสมออกฤทธิ์หลักที่แตกต่างกัน ซึ่งยังเป็นตัวกำหนดความแตกต่างในประสิทธิภาพและการใช้งานในภายหลังด้วย
ส่วนผสมออกฤทธิ์หลักของสารลดโฟมแบบซิลิโคนคือโพลีไซลอกเซน (หรือที่เรียกว่าน้ำมันซิลิโคน) ซึ่งโดยปกติจะผสมกับอนุภาคที่ไม่ชอบน้ำ (เช่น ซิลิกาที่ไม่ชอบน้ำที่เคลือบด้วยน้ำมันซิลิโคน) อิมัลซิไฟเออร์ ตัวพา และส่วนประกอบอื่นๆ เพื่อสร้างระบบที่สมบูรณ์
โครงสร้างหลักประกอบด้วยสายโซ่โมเลกุลแบบขดลวดสลับของไซลอกเซน (Si-O) โดยที่ซิลิคอนแต่ละอะตอมมักจะถูกพันธะกับกลุ่มเมทิลสองกลุ่ม โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้ให้แรงตึงผิวที่ต่ำมาก (โดยทั่วไปคือ 20-21 ไดน์/ซม. ซึ่งต่ำกว่าน้ำที่ 72 ไดน์/ซม.) และมีความคงตัวทางเคมี ป้องกันไม่ให้ทำปฏิกิริยากับระบบเกลือที่เป็นกรด-เบส-ส่วนใหญ่ สารลดโฟมชนิดซิลิโคนทั่วไป ได้แก่ สารลดฟองชนิดโพลีไดเมทิลไซลอกเซน และสารลดฟองของซิลิโคนโพลีอีเทอร์- ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงโพลีอีเทอร์โดยการแนะนำส่วนของโพลีอีเทอร์เข้าไปในโมเลกุลไซลอกเซน ผสมผสานประสิทธิภาพการสลายฟองในระดับสูงของซิลิโคนเข้ากับความเข้ากันได้ของโพลีอีเทอร์ ทำให้เหมาะสำหรับระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ดัดแปลงเหล่านี้ยังมีความเสถียรในการหล่อลื่น ความสามารถในการกระจายตัว และอิมัลซิฟิเคชั่นจากกลุ่มโพลีอีเทอร์ ซึ่งขยายขอบเขตการใช้งานให้มากขึ้น
สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน- (หรือเรียกอีกอย่างว่าสารลดฟองที่ไม่ใช่-ของซิลิโคน) หมายถึงสารลดฟองที่ไม่มีส่วนประกอบของไซลอกเซน ส่วนผสมออกฤทธิ์หลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารที่ไม่ใช่-ซิลิโคน เช่น โพลีอีเทอร์ น้ำมันแร่ แฟตตี้แอลกอฮอล์ เอสเทอร์ของกรดไขมัน และอะคริลิกโพลีเมอร์ เช่นเดียวกับสารลดฟองแบบซิลิโคน สารลดฟองแบบไม่มีซิลิโคน-ยังให้ผลการลดฟองด้วยการลดแรงตึงผิวของโฟมและรบกวนโครงสร้างของฟิล์มโฟม ความแตกต่างอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนผสมออกฤทธิ์ส่วนใหญ่เป็น-สารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้หรือน้ำมัน- โดยอาศัยคุณสมบัติออกฤทธิ์ที่พื้นผิวของตัวมันเอง-เพื่อให้เกิดผล
ในบรรดาสารเหล่านี้ สารลดฟองที่เป็นโพลีอีเทอร์ (เช่น โพลีออกซีโพรพิลีน-โพลีออกซีเอทิลีนบล็อกโคโพลีเมอร์) เป็นสารลดฟองแบบไม่มีซิลิโคนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด- โดยมีความเข้ากันได้ดีและความสามารถในการละลายแบบย้อนกลับ (เอฟเฟกต์จุดขุ่นมัว) พวกมันตกตะกอนและทำให้เกิดโฟมที่อุณหภูมิสูงและละลายในน้ำที่อุณหภูมิต่ำ สารลดฟองของน้ำมันแร่ใช้น้ำมันแร่เป็นตัวพาและประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่ชอบน้ำซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่า สารลดโฟมแฟตตี้แอลกอฮอล์และเอสเทอร์มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ดี และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดการปกป้องสิ่งแวดล้อมในระดับสูง
สถานการณ์การใช้งาน
สารลดฟองแบบซิลิโคนมีข้อได้เปรียบในการสลายฟองอย่างรวดเร็ว -การยับยั้งโฟมที่ยาวนาน ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ และความต้านทานต่อกรดและด่าง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านที่ต้องการประสิทธิภาพในการสลายฟองสูงและสภาพแวดล้อมกระบวนการที่รุนแรง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์ที่มีโฟมจำนวนมากและเกิดฟองอย่างต่อเนื่อง การใช้งานเฉพาะมีดังนี้:
ในด้านการผลิตสารเคมี สารลดฟองแบบซิลิโคนเหมาะสำหรับปฏิกิริยาเคมีต่างๆ การกวนสารละลาย การกลั่น การสกัด และกระบวนการอื่นๆ เช่น การผลิตเรซินสังเคราะห์ ยาง วัตถุดิบในการเคลือบ และปฏิกิริยา-การทำให้เบสเป็นกลาง เนื่องจากการผลิตสารเคมีมักเกี่ยวข้องกับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น อุณหภูมิสูง ความดันสูง และกรดและด่างแก่ ความคงตัวทางเคมีและการทนต่ออุณหภูมิของสารลดฟองแบบซิลิโคนจึงเป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ ช่วยป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพปฏิกิริยาลดลงและการสูญเสียวัสดุที่เกิดจากโฟมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์โพลียูรีเทน สารลดฟองแบบซิลิโคนสามารถกำจัดโฟมจำนวนมากที่เกิดขึ้นระหว่างการทำปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว ทำให้มั่นใจได้ว่าน้ำหนักโมเลกุลที่สม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ ในการเคลือบวัตถุดิบ พวกเขาสามารถยับยั้งการสร้างโฟมในระหว่างการกระจายตัวของเม็ดสี ช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ
สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน-ซึ่งมีข้อดีคือเข้ากันได้ดี ไม่มีสารตกค้างของซิลิโคน และความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่าย ส่วนใหญ่จะใช้ในสถานการณ์ที่ข้อกำหนดความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์และคุณภาพพื้นผิวสูง หรือในกรณีที่ส่วนประกอบของซิลิโคนไม่ได้รับอนุญาต การใช้งานเฉพาะมีดังนี้:
ในอุตสาหกรรมการเคลือบ หมึก และกาว นี่เป็นหนึ่งในพื้นที่การใช้งานหลักสำหรับสารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน- เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสารเคลือบไม้เกรดสูง- สีทารถยนต์ สีเมทัลลิก ระบบการบ่มด้วยรังสียูวี การเคลือบพลาสติก (PP, ABS ฯลฯ) และหมึกพิมพ์ฟิล์มโพลีโอเลฟิน ในการใช้งานเหล่านี้ สารลดโฟมแบบซิลิโคนสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิวได้อย่างง่ายดาย เช่น รูเข็ม ฟิชอาย และจุดซิลิโคน ซึ่งส่งผลต่อการปรับระดับการเคลือบ การยึดเกาะ และผลลัพธ์การพิมพ์ สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน- (เช่น อะคริลิกโพลีเมอร์และโพลีอีเทอร์) มีความเข้ากันได้ดี สามารถสลายฟองได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์หรือประสิทธิภาพการประมวลผลในภายหลัง (เช่น ความสามารถในการเคลือบซ้ำและความแข็งแรงของพันธะ) ตัวอย่างเช่น ในกาวแบบห่อหุ้ม LED และการเติมส่วนประกอบเชิงแสง สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน-ช่วยให้มั่นใจได้ว่าส่วนที่บรรจุในกระถางมีความโปร่งใส ไม่มีรูเข็ม- และไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการมองเห็นหรือการยึดเกาะ
ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ ผลิตภัณฑ์นี้เหมาะสำหรับการทำความสะอาด PCB การทำความสะอาดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และการแปรรูปโลหะที่มีความแม่นยำ (การทำความสะอาดแผ่นเหล็ก ฟอสเฟต การเตรียม-การชุบ) ท่ามกลางสถานการณ์อื่นๆ ส่วนประกอบของซิลิโคนเป็นสารปนเปื้อนที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซิลิโคนที่ตกค้างสามารถนำไปสู่การลัดวงจร การบัดกรีที่ไม่ดี และการเสื่อมสภาพของฟิล์มฟอสเฟต สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน- (เช่น โพลีอีเทอร์พิเศษและฟลูออโรคาร์บอน) ไม่ทิ้งคราบซิลิโคน หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของซิลิคอน และรับประกันความแม่นยำและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น ในการทำความสะอาด PCB สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน-จะกำจัดโฟมในน้ำยาทำความสะอาดโดยไม่ทิ้งสิ่งเจือปน ทำให้มั่นใจในประสิทธิภาพของฉนวนของแผงวงจร
ในอุตสาหกรรมการพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ เหมาะสำหรับการย้อม การพิมพ์ และการตกแต่ง (การทำให้อ่อนตัว) ของผ้าสีอ่อน- สารตกค้างของซิลิโคนล้างออกยากและอาจก่อให้เกิด "จุดซิลิโคน" หลังจากการอบแห้ง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีและความแตกต่างของสี นอกจากนี้ยังอาจขัดแย้งกับน้ำยาปรับผ้านุ่มซิลิโคน อิมัลชันแฟตตี้แอลกอฮอล์และสารลดฟอง-ซิลิโคนที่เป็นโพลีเอเทอร์-สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ได้ โดยรับประกันว่าสีย้อมจะสม่ำเสมอและพื้นผิวผ้าที่สะอาด
สารลดฟองของซิลิโคนและสารลดฟองของซิลิโคน-ไม่ได้ "ตรงกันข้ามกับคุณภาพ" แต่ทั้งสองอย่างมีจุดแข็งของตัวเองและเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน สารลดฟองของซิลิโคนนั้นเหนือกว่าในแง่ของประสิทธิภาพสูง -ผลกระทบที่คงทนยาวนาน และความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการสูงสำหรับประสิทธิภาพในการสลายฟองและไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับสารตกค้างของซิลิโคน สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคน-มีความเหนือกว่าในแง่ของความเข้ากันได้ดี ไม่มีสารตกค้าง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดสูงในด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์และการปกป้องสิ่งแวดล้อม และในพื้นที่ที่ห้ามใช้ส่วนประกอบของซิลิโคน
