ضدکف سیلیکونی نه تنها می‌تواند فرآیند تولید کف مایع بر روی سطح را حذف کند، بلکه می‌تواند فیلتراسیون، شستشو، استخراج، تقطیر، تبخیر، دهیدراته شدن، خشک شدن و جداسازی را نیز بهبود ببخشد. این محصول اختصاصی بر پایه سیلیکون به طور گسترده در طیف وسیعی از برنامه‌های پردازش صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضدکف سیلیکونی در صنایعی که کف ایجاد شده مشکلات جدی ایجاد می‌کند، بسیار کاربردی است. افزودن این ضدکف، از تشکیل کف در دستگاه‌های تولید کننده محصول جلوگیری می‌کند و در صورت ایجاد کف، آن را در عرض چند ثانیه از بین می‌برد.
ضد کف (آنتی فوم و دیفومر)
آنتی فوم‌ها دارای ویژگی‌های شیمیایی مشابهی با دفومرها هستند. به عنوان مثال، آنها معمولاً از یک جزء مایع و یک جامد آبگریز ساخته می‌شوند، اگرچه برخی از آنها کاملاً مایع هستند. علاوه بر این، ضدکف ها برای تعادل بین حلالیت و عدم حلالیت با محیط فرموله شده‌اند تا عملکرد کنترل موثر کف را تضمین کنند. محصولات کنترل کننده فوم در انواع مختلفی وجود دارند که یکی از آنها ضد کف بر پایه روغن است. ضد کف‌های حاوی روغن معمولاً از نوع «غیرسیلیکونی» هستند، اما ترکیب آنها می‌تواند بسیار متغیر باشد و شامل گونه‌های شیمیایی از جامدات آبگریز، استرها تا سیلیکون‌ها باشد. این ضد کف‌ها در دوزهای پایین اثربخشی بالایی را ارائه می‌دهند.
دیفومرها، آنتی فوم‌ها و عوامل رهاسازی هوا از جمله ابزارهای شیمیایی برای پردازش هستند که برای به حداقل رساندن یا از بین بردن کف در عملیات صنعتی استفاده می‌شوند. در حالی که این اصطلاحات اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند، از مکانیسم‌های متفاوتی استفاده می‌کنند، بنابراین بهتر است بین آنها تمایز قائل شویم. دفومرها عوامل کنترل کننده فوم هستند که پس از تشکیل فوم به سیستم اضافه می‌شوند تا کف را کاهش داده یا از بین ببرند. آنتی فوم‌ها، عوامل کنترل کننده کف هستند که به سیستم یا فرمولاسیون اضافه می‌شوند تا از ظهور یا ایجاد کف جلوگیری کنند. عوامل رهاسازی هوا به حذف گازهای حبابی از محلول و بالا بردن آنها به سطح کمک می‌کنند.
مزایا و کاربردهای ضدکف سیلیکونی
ضدکف‌ها معمولاً مواد شیمیایی بی‌اثر یا خنثی هستند. آنها از یک جزء مایع (مانند سورفاکتانت غیر یونی، روغن معدنی یا سیلیکون) و یک جامد آبگریز (مانند موم، اسید چرب، الکل یا سیلیس آبگریز) تشکیل شده‌اند. این ترکیبات باید به اندازه کافی ناسازگار باشند تا در محیط مورد کاربرد نامحلول باقی بمانند؛ در غیر این صورت، کاهش کف به‌طور موثر انجام نمی‌شود. با این حال، آنها همچنین باید به اندازه کافی سازگار باشند تا مشکلات رسوب ایجاد نکنند.
بازار جهانی ضدکف سیلیکونی بر اساس کاربردها و جغرافیا متغیر است. بر اساس برنامه‌های کاربردی، بازار جهانی ضدکف سیلیکونی به موارد زیر تقسیم می‌شود:
کاغذ و خمیر
تصفیه آب
رنگ و روکش
غذا و نوشیدنی
بخش رنگ و روکش بیشترین سهم را در بازار جهانی ضدکف سیلیکونی در سال ۲۰۱۶ به خود اختصاص داده است و پس از آن بخش غذا و نوشیدنی قرار گرفته است. رشد بالا در بخش رنگ و روکش عمدتاً به بخش پررونق خودرو در سراسر جهان و صنعت رو به رشد ساختمان‌سازی نسبت داده می‌شود. افزایش روزافزون جمعیت جهان و تغییر الگوی مصرف غذای مردم عمدتاً عامل افزایش استفاده از ضدکف‌های سیلیکونی در صنایع غذایی و آشامیدنی بوده است.
دلیل استفاده از سیلیکون در ساخت ضدکف
سیلیکون به خانواده‌ای از مواد پلیمری مبتنی بر پایه سیلوکسان معدنی اشاره دارد که از واحدهای مکرر Si-O تشکیل شده‌اند. روغن‌های سیلیکونی مورد استفاده در آنتی فوم‌ها دارای خواص آبگریزی بالا و کشش سطحی بسیار پایین هستند که خواص ایده‌آلی برای تولید ضدکف‌ها ارائه می‌دهند. هنگامی که پلی دی‌متیل سیلوکسان (PDMS) با ذرات آبگریز مانند سیلیس ترکیب می‌شود، عامل ضدکف موثرتری تشکیل می‌دهد. آنتی فوم‌های بر پایه سیلیکون در فرآیند شستشوی خمیر در دهه ۱۹۸۰ معرفی شدند. انعطاف‌پذیری آنها در برابر pH و درجه حرارت بالا باعث محبوبیت این ترکیبات شده است و تقریباً یک شبه جایگزین محصولات قبلی شدند.
انواع ضدکف
ضدکف‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
ضدکف سیلیکونی
ضدکف‌های سیلیکونی از سیلیس آبگریز تشکیل شده‌اند که به خوبی در یک سیال سیلیکونی پراکنده شده است. سپس ترکیب حاصل به یک امولسیون بر پایه آب یا روغن تثبیت کننده، اضافه می‌شود. این ضدکف‌ها به دلیل خنثی بودن از نظر شیمیایی حتی در غلظت‌های کم توانایی پخش شدن روی یک فیلم حاوی فوم را دارند. در صورت لزوم، می‌توان آنها را با سایر جامدات و مایعات آبگریز ترکیب کرد تا خاصیت کف‌زدایی آنها بهبود یابد.
ضدکف غیرسیلیکونی
آنتی‌فوم‌های غیرسیلیکونی عموماً حاوی سورفکتانت‌ها هستند که قابلیت پراکندگی و اثربخشی آنها را در ساخت یک ضدکف افزایش می‌دهد. این ترکیبات می‌توانند بر پایه آب، روغن یا سورفاکتانت باشند. از این آنتی‌فوم‌ها می‌توان برای طیف وسیعی از صنایع استفاده کرد. این ترکیبات در مقایسه با ضدکف‌های سیلیکونی، گاهی اوقات به راحتی زیست تخریب‌پذیر هستند و کمتر مستعد ایجاد مشکلات خاص مانند تغییر رنگ، ایجاد لکه و اثرات منفی غشایی هستند.
فوم یا کف چیست؟
فوم یا کف زمانی ایجاد می‌شود که گاز به داخل محلول وارد شده و تثبیت شود. در مایعات خالص (به عنوان مثال آب)، کف از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است و هرگونه حباب به سرعت به سطح بالا آمده و می‌ترکد. تثبیت تنها در محلول‌های حاوی اجزای فعال سطحی اضافی که کشش سطحی را در سطح مشترک مایع-گاز افزایش می‌دهند، امکان‌پذیر خواهد بود. در نتیجه با ورود هوا به محلول، ثبات فوم یا کف بسیار بیشتر می‌شود. جاذبه ذاتاً مایع را از کف خارج می‌کند که منجر به تشکیل یک کف چند وجهی بر روی مایع می‌شود. اندازه حباب‌ها و فشار مویرگی درون فوم‌ها متفاوت است، بنابراین گاز به طور طبیعی از حباب‌های کوچک‌تر با فشار بیشتر به حباب‌های بزرگ‌تر منتشر می‌شود.
مزایا و کاربرد ضدکف سیلیکونی
ضدکف‌ها معمولاً مواد شیمیایی بی‌اثر یا خنثی هستند. آنها از یک جزء مایع (مانند سورفاکتانت غیر یونی، روغن معدنی یا سیلیکون) و یک جامد آبگریز (مانند موم، اسید چرب، الکل یا سیلیس آبگریز) تشکیل شده‌اند. این ترکیبات باید به اندازه کافی ناسازگار باشند تا در محیط مورد کاربرد نامحلول باقی بمانند؛ در غیر این صورت، کاهش کف به‌طور موثر انجام نمی‌شود. با این حال، آنها همچنین باید به اندازه کافی سازگار باشند تا مشکلات رسوب ایجاد نکنند.
بازار جهانی ضدکف سیلیکونی بر اساس کاربردها و جغرافیا متغیر است. بر اساس برنامه‌های کاربردی، بازار جهانی ضدکف سیلیکونی به موارد زیر تقسیم می‌شود:
کاغذ و خمیر
تصفیه آب
رنگ و روکش
غذا و نوشیدنی
بخش رنگ و روکش بیشترین سهم را در بازار جهانی ضدکف سیلیکونی در سال ۲۰۱۶ به خود اختصاص داده است و پس از آن بخش غذا و نوشیدنی قرار گرفته است. رشد بالا در بخش رنگ و روکش عمدتاً به بخش پررونق خودرو در سراسر جهان و صنعت رو به رشد ساختمان‌سازی نسبت داده می‌شود. افزایش روزافزون جمعیت جهان و تغییر الگوی مصرف غذای مردم عمدتاً عامل افزایش استفاده از ضدکف‌های سیلیکونی در صنایع غذایی و آشامیدنی بوده است.
دلیل استفاده از سیلیکون در ساخت ضدکف
سیلیکون به خانواده‌ای از مواد پلیمری مبتنی بر پایه سیلوکسان معدنی اشاره دارد که از واحدهای مکرر Si-O تشکیل شده‌اند. روغن‌های سیلیکونی مورد استفاده در آنتی فوم‌ها دارای خواص آبگریزی بالا و کشش سطحی بسیار پایین هستند که خواص ایده‌آلی برای تولید ضدکف‌ها ارائه می‌دهند. هنگامی که پلی دی‌متیل سیلوکسان (PDMS) با ذرات آبگریز مانند سیلیس ترکیب می‌شود، عامل ضدکف موثرتری تشکیل می‌دهد. آنتی فوم‌های بر پایه سیلیکون در فرآیند شستشوی خمیر در دهه ۱۹۸۰ معرفی شدند. انعطاف‌پذیری آنها در برابر pH و درجه حرارت بالا باعث محبوبیت این ترکیبات شده است و تقریباً یک شبه جایگزین محصولات قبلی شدند.
مکانیزم‌های دقیق عملکرد ضدکف‌های سیلیکونی
ضدکف‌های سیلیکونی به طور کلی از سیلیس آبگریز تشکیل شده‌اند که در یک سیال سیلیکونی پراکنده شده است. این ترکیب سپس به یک امولسیون بر پایه آب یا روغن تثبیت کننده اضافه می‌شود. مکانیزم‌های دقیق عملکرد این ترکیبات به شرح زیر است:
پراکندگی و پخش: ضدکف‌های سیلیکونی به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی خود، به راحتی در سطح گاز-مایع پخش می‌شوند.
جابجایی اجزای فعال سطح: این ترکیبات می‌توانند اجزای فعال سطح که تثبیت کننده کف هستند را جابجا کرده و جایگزین کنند.
نفوذ به لایه‌های کف: ضدکف‌های سیلیکونی با نفوذ به لایه‌های کف، باعث آزاد شدن گاز به دام افتاده می‌شوند که منجر به کاهش و حذف کف می‌شود.
این مکانیزم‌ها باعث می‌شوند که ضدکف‌های سیلیکونی به عنوان یک راه حل مؤثر برای کنترل و کاهش کف در فرآیندهای صنعتی مختلف شناخته شوند.
مزایا و فواید ضدکف سیلیکونی
استفاده از ضدکف‌های سیلیکونی نسبت به سایر محلول‌های ترکیبی مزایای متعددی دارد. در ادامه به برخی از مزایای اصلی آنها پرداخته می‌شود:
1. سهولت استفاده
ضدکف‌های سیلیکونی در ویسکوزیته و غلظت‌های مختلف در دسترس هستند و می‌توان آنها را برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار داد. این ترکیبات به راحتی قابل رقیق شدن با آب هستند و می‌توان آنها را با آب و صابون از سطوح پاک کرد.
2. سازگاری با محیط زیست
ضدکف‌های سیلیکونی نسبت به سیستم‌های مبتنی بر حلال، تاثیرات منفی کمتری بر محیط زیست دارند و معمولاً در محیط زیست غیرفعال هستند. علاوه بر این، مواد سیلیکونی قابلیت بازیافت دارند و در صورت بازیابی، می‌توان آنها را مجدداً مورد استفاده قرار داد.
3. مقرون به صرفه بودن
ضدکف‌های سیلیکونی می‌توانند اجسام را در برابر سایش، اصطکاک، قالب‌گیری و آب محافظت کرده و باعث افزایش عمر دستگاه‌ها و سیستم‌ها شوند. به همین دلیل، این ترکیبات اغلب توسط شرکت‌های تولیدکننده برای کاهش هزینه‌های تعمیر یا تعویض استفاده می‌شوند.
4. ایمنی برای مصارف غذایی
ضدکف‌های سیلیکونی از نظر غذایی بی‌خطر هستند و معمولاً آب به عنوان ترکیب فرار اصلی در فرمولاسیون آنها حضور دارد. این ویژگی آنها را برای استفاده در محصولات غذایی و نوشیدنی‌ها ایده‌آل می‌کند و خطر انتقال طعم‌های ناخواسته یا تاثیر بر کیفیت را به حداقل می‌رساند.
5. افزایش کارایی تجهیزات
ضدکف‌های سیلیکونی قادر به افزایش کارایی تجهیزات هستند و می‌توان آنها را در تجهیزات داخلی مورد استفاده قرار داد. این ترکیبات می‌توانند کارایی دستگاه‌های فتوولتائیک (مانند صفحات خورشیدی) را نیز افزایش دهند.
خلاصه مزایا
سهولت استفاده: امکان استفاده در ویسکوزیته‌ها و غلظت‌های مختلف و قابلیت پاک‌سازی آسان.
سازگاری با محیط زیست: تاثیرات منفی کمتر و قابلیت بازیافت.
مقرون به صرفه بودن: محافظت از تجهیزات و افزایش عمر مفید آنها.
ایمنی برای مصارف غذایی: بی‌خطر بودن و جلوگیری از انتقال طعم‌های ناخواسته.
افزایش کارایی تجهیزات: بهبود عملکرد دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی و فتوولتائیک.