消泡剤は界面でどのように泡を制御するのか

消泡剤は、液体がそれを完全に受け入れない場合にのみ効果を発揮します。完成した缶の中身ではなく、泡の膜を実際に見てみなければ、この説明は逆説的に聞こえるかもしれません。 私はこれらの製品を、2つの気泡の間に存在する薄い壁という一点から評価しています。添加剤が液体に溶けたままの状態だと、その壁に到達することはありません。激しく拒絶されると、液滴となってクレーターを残します。有用なグレードは、これら2つの失敗の間の狭い範囲に存在します。.

泡が持続するのは、界面活性剤が気水界面に集積し、膜の弾力性を維持しているためです。溶解ディスク、ポンプ、スプレーガン、あるいは通気槽から、常に空気が供給され続けています。消泡剤の液滴は、その膜に入り込み、膜全体に広がり、弱い橋を架けて液体が流れ出し、気泡が崩壊するようにしなければなりません。 浸透と拡散には、発泡液よりも低い表面張力と、その液体への溶解度の低さが必要です。これこそが、その仕組みのすべてです。ポリジメチルシロキサンの水に対する表面張力は約20 mN/mであるのに対し、水の表面張力は72 mN/mであるため、ポリジメチルシロキサンは表面に広がりづらくなります。 多くのエマルジョンに含まれる疎水性シリカは、ピンのような役割を果たし、泡の破裂を完了させます。疎水性粒子を含む鉱物油系消泡剤は、同じ役割をより緩やかに果たします。ポリエーテル系消泡剤は、多くの場合、温度に依存します。低温では泡立ちが抑えられ、曇点付近で溶解性が失われ、その時点で初めて界面に吸着します。.

実験用カップではこの現象が見えにくくなります。振とう試験では、速やかに消える泡が評価されます。循環ラインでは、せん断、加熱、そして1日間の送液を経てもなお残存する液滴が評価されます。乳化剤を過剰に添加すると、配合上では消泡剤が「良好」に見えても、実際の気泡に対しては効果がありません。 量が少なすぎたり、不適切なシリコーンを使用したりすると、乾燥したコーティングにフィッシュアイや油っぽい曇りが生じたり、再塗布時に濡れが悪くなったりする。私は同じ週に、同じ樹脂系でこれら両方の欠陥に対処したことがある。添加量はほとんど変わらなかったが、相性に違いがあったのだ。.

だからこそ、私は水性塗料における添加剤の添加を分けています。一部は粉砕工程に投入します。これは、粉砕機が空気を発生させるためであり、また、粗い液滴を塗膜が許容できる程度まで微細化するためです。残りの一部は、粘度が上昇し始めたときにのみ発生するマイクロフォームを捕捉するために、希釈工程に投入します。 紙面上では、後工程での添加が効率的のように見えます。しかし、それだと微細な気泡が硬化中の塗膜内に閉じ込められてしまいます。プロセス水についても、単位は異なりますが同じ考え方が当てはまります。通常、数十ppmの安定した添加量を維持する方が、泡立ちタンクへのパニック的な排出よりも効果的です。.

循環開始から1時間経っても持続性が失われた場合、私はまず投与量を増やしたりはしません。 その原因が、疎水性成分がせん断によって相溶性になったのか、pHによってエマルジョンが崩壊したのか、あるいはそのグレードが表面の泡のみを除去するように設計されており、バルク中に存在するマイクロフォームには効果がないのか、といった点を検討します。すでに溶解してしまったグレードで投与量を増やすことは、表面の欠陥を招きつつも泡を残してしまう結果となります。.

つまり、技術的な問題は「どの消泡剤が最も強力か」ということではありません。問題は、液滴が、膜を見つけ続けられるだけの十分な時間、わずかに「居心地の悪い」状態を維持できるかどうかです。その許容範囲は狭く、どちらか一方でも外れてしまうと、タンク内は再び泡だらけになるか、あるいは膜が途切れて見えてしまうことになります。.