در بسیاری از زمینهها مانند تولید مواد شیمیایی، تصفیه آب، فرآوری مواد غذایی و پوششها و جوهرها، تولید فوم اغلب بر راندمان تولید، کیفیت محصول و حتی ایمنی فرآیند تأثیر میگذارد. کف زداها به عنوان مواد افزودنی اصلی برای حل مشکلات کف، از دیرباز بخشی ضروری از تولیدات صنعتی بوده اند. در حال حاضر، کفزداهای موجود در بازار عمدتاً به دو دسته-کفزدای سیلیکونی و{3}}کفزدای سیلیکونی رایگان تقسیم میشوند. به دلیل تفاوت در ترکیب و ساختار، آنها به طور قابل توجهی در عملکرد، سناریوهای قابل اجرا و محدودیت های استفاده متفاوت هستند. انتخاب نادرست نه تنها مشکل کف را حل نمی کند، بلکه ممکن است منجر به نقص محصول، خرابی فرآیند و سایر خطرات پنهان شود.
عملکرد اصلی کف زداها برهم زدن پایداری کف است. با کاهش کشش سطحی فوم و برهم زدن ساختار فیلم فوم، به اثرات دوگانه شکستن و سرکوب فوم دست می یابند. تفاوت اساسی بین سیلیکون و{2}}کف زدای آزاد سیلیکون در ترکیبات مختلف اصلی آنها نهفته است، که تفاوت در عملکرد و کاربردهای بعدی آنها را نیز تعیین می کند.
ماده اصلی فعال کفزدای سیلیکون پلی سیلوکسان (همچنین به عنوان روغن سیلیکون شناخته میشود) است که معمولاً با ذرات آبگریز (مانند سیلیس آبگریز تیمار شده با روغن سیلیکون)، امولسیفایرها، حاملها و سایر اجزاء ترکیب میشود تا یک سیستم کامل را تشکیل دهد.
ساختار هسته آن متشکل از زنجیرههای مولکولی مارپیچ متناوب سیلوکسانها (Si{0}}O) است که هر اتم سیلیکون معمولاً به دو گروه متیل پیوند دارد. این ساختار منحصربهفرد به آن کشش سطحی بسیار کم (معمولاً 20-21 dynes/cm، بسیار کمتر از 72 dynes/cm آب) و پایداری شیمیایی میدهد و از واکنش آن با اکثر سیستمهای اسید-باز-نمک جلوگیری میکند. انواع متداول کفزدای سیلیکونی عبارتند از کفزدای پلیدیمتیل سیلوکسان و کفزدای سیلیکونی اصلاحشده با پلیاتر{9}. محصولات اصلاح شده با پلی اتر، با وارد کردن بخش های پلی اتر به مولکول سیلوکسان، راندمان کف زدایی بالای سیلیکون را با سازگاری پلی اتر ترکیب کرده و آنها را برای سیستم های پیچیده تر مناسب می کند. این محصولات اصلاحشده همچنین دارای پایداری روانکاری، پخشپذیری و امولسیونسازی ارائهشده توسط بخشهای پلیاتر هستند و سناریوهای کاربردی خود را بیشتر گسترش میدهند.
کفزدای{0}رایگان سیلیکونی (همچنین به عنوان کفزدای غیر سیلیکونی شناخته میشود) به مواد کفزدایی اطلاق میشود که حاوی اجزای سیلوکسان نیستند. مواد فعال اصلی آنها عمدتاً شامل مواد غیر سیلیکونی مانند پلیاترها، روغنهای معدنی، الکلهای چرب، استرهای اسید چرب و پلیمرهای اکریلیک است. مشابه کفزدای سیلیکونی، دستگاههای بدون سیلیکون{5}}همچنین با کاهش کشش سطحی فوم و ایجاد اختلال در ساختار لایه فوم، به اثر کفزدایی خود دست مییابند. تفاوت در این واقعیت نهفته است که مواد فعال آنها عمدتاً-مواد آلی محلول در آب یا روغن{8}}مواد آلی محلول هستند که برای اعمال اثرات خود به سطح-خواص فعال خود متکی هستند.
در میان آنها، کف زداهای پلی اتر (مانند پلی اکسی پروپیلن-کوپلیمرهای بلوک پلی اکسی اتیلن) پرکاربردترین مواد ضد کف سیلیکونی-، با سازگاری خوب و حلالیت معکوس (اثر نقطه ابری) هستند. آنها در دماهای بالا رسوب می کنند و کف می کنند و در دمای پایین در آب حل می شوند. کف زدای روغن های معدنی از روغن معدنی به عنوان حامل استفاده می کنند و با ذرات آبگریز ترکیب می شوند که هزینه کمتری دارند. کف زدا الکل چرب و استر قابلیت تجزیه زیستی خوبی دارند و برای سناریوهایی با الزامات حفاظت از محیط زیست بالا مناسب هستند.
سناریوهای کاربردی
کف زدای سیلیکونی، با مزایایی که در فوم زدایی سریع،-سقوط طولانی مدت کف، مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین، و مقاومت در برابر اسیدها و قلیاها دارند، به طور گسترده در زمینه هایی با راندمان کف زدایی بالا و محیط های فرآیند سخت استفاده می شوند. آنها به ویژه برای سناریوهایی با مقادیر زیاد فوم و تولید فوم مداوم مناسب هستند. کاربردهای خاص به شرح زیر است:
در زمینه تولید مواد شیمیایی، کفزدای سیلیکونی برای واکنشهای شیمیایی مختلف، هم زدن محلول، تقطیر، استخراج و سایر فرآیندها مانند تولید رزینهای مصنوعی، لاستیک، مواد خام پوششدهنده و واکنشهای خنثیسازی اسید-باز مناسب هستند. از آنجایی که تولید مواد شیمیایی اغلب شامل شرایط سختی مانند دمای بالا، فشار بالا و اسیدها و قلیاهای قوی است، پایداری شیمیایی و مقاومت دمایی کفزدای سیلیکونی این الزامات را برآورده میکند و به طور موثر از مشکلاتی مانند کاهش راندمان واکنش و ضایعات مواد ناشی از فوم جلوگیری میکند. به عنوان مثال، در واکنشهای سنتز پلیاورتان، کفزدای سیلیکونی میتواند به سرعت مقدار زیادی کف تولید شده در طول واکنش را از بین ببرد و وزن مولکولی یکنواخت محصول را تضمین کند. در پوشش تولید مواد خام، آنها می توانند تولید فوم را در طول پراکندگی رنگدانه سرکوب کنند و خلوص مواد خام را بهبود بخشند.
کف زداهای بدون سیلیکون، با مزایای سازگاری خوب، نداشتن باقیمانده سیلیکون، و زیست تخریب پذیری آسان، عمدتاً در شرایطی استفاده می شود که خلوص محصول و الزامات کیفیت سطح بالا است، یا اجزای سیلیکونی ممنوع هستند. کاربردهای خاص به شرح زیر است:
در صنعت پوششها، جوهرها و چسبها، این یکی از زمینههای اصلی کاربرد برای کفزدای سیلیکونی-رایگان است، بهویژه برای پوششهای چوبی با کیفیت بالا، رنگهای خودرو، رنگهای فلزی، سیستمهای پخت UV، پوششهای پلاستیکی (PP، ABS، و غیره) و چاپ فیلم پلی اولفین مناسب است. در این کاربردها، کفزدای سیلیکونی به راحتی میتوانند باعث ایجاد عیوب سطحی مانند سوراخها، چشم ماهی و لکههای سیلیکونی شوند که بر سطح پوشش، چسبندگی و نتایج چاپ تأثیر میگذارد. کف زداهای بدون سیلیکون (مانند پلیمرهای اکریلیک و پلی اترها) سازگاری خوبی دارند و به طور موثر بدون تأثیر بر ظاهر محصول یا عملکرد پردازش بعدی (مانند قابلیت پوشش مجدد و استحکام پیوند) کف زدایی می کنند. برای مثال، در چسبهای محصورکننده الایدی و گلدانسازی اجزای نوری، دستگاههای کفزدای آزاد سیلیکونی تضمین میکنند که قطعات گلدانی شفاف، بدون سوراخ- هستند و عملکرد نوری یا چسبندگی را تحت تأثیر قرار نمیدهند.
در زمینههای الکترونیک و ماشینکاری دقیق، این محصول برای تمیز کردن PCB، تمیز کردن قطعات الکترونیکی، و پردازش دقیق فلزات (تمیز کردن صفحات فولادی، فسفاتهسازی، قبل از{0}آبکاری) از جمله دیگر سناریوها مناسب است. اجزای سیلیکونی آلاینده های کنترل شده در صنعت نیمه هادی هستند. سیلیکون باقیمانده می تواند منجر به اتصال کوتاه، لحیم کاری ضعیف و بدتر شدن کیفیت فیلم فسفاته شود. کفزدای بدون سیلیکون (مانند پلیاترها و فلوئوروکربنهای ویژه) هیچ اثر سیلیکونی باقی نمیگذارد و از آلودگی سیلیکونی جلوگیری میکند و دقت و عملکرد محصول را تضمین میکند. برای مثال، در تمیز کردن PCB، کفزدایهای بدون سیلیکون- فوم موجود در محلول تمیزکننده را بدون باقی ماندن ناخالصی از بین میبرند و از عملکرد عایق صفحه مدار اطمینان میدهند.
در صنعت چاپ و رنگرزی نساجی، برای رنگرزی، چاپ و تکمیل (نرم کردن) پارچههای{0} رنگ روشن مناسب است. بقایای سیلیکون به سختی شسته می شوند و می توانند پس از خشک شدن "لکه های سیلیکونی" ایجاد کنند که باعث تنوع رنگ و تفاوت رنگ می شود. همچنین ممکن است با نرم کننده های سیلیکونی تضاد داشته باشد. امولسیون های الکل چرب و مواد ضد کف بدون سیلیکون-بر پایه پلی اتر- می توانند از این مشکلات جلوگیری کنند و از رنگرزی یکنواخت و سطح پارچه تمیز اطمینان حاصل کنند.
کفزدای سیلیکونی و کفزدای سیلیکونی-رایگان «از نظر کیفیت متضاد» نیستند، بلکه هرکدام نقاط قوت خود را دارند و برای سناریوهای مختلف مناسب هستند: کفزدای سیلیکونی از نظر کارایی بالا، اثر طولانی-و مقاومت در برابر محیطهای خشن، آنها را برای سناریوهای بدون محدودیت و بدون نیاز به عملکرد بالا مناسب میکند. باقی مانده؛ کف زدای سیلیکونی-رایگان از نظر سازگاری خوب، بدون باقی ماندن و سازگاری با محیط زیست برتر هستند، و آنها را برای سناریوهایی با نیازهای بالا برای کیفیت محصول و حفاظت از محیط زیست، و در مواردی که اجزای سیلیکونی ممنوع هستند، مناسب میسازند.
