Antiespumante y antiespumante: la diferencia en una sola línea
Un antiespumante evita que se forme espuma. Un antiespumante destruye la espuma que ya existe. Todo lo demás en este tema se deriva de esa única frase: el punto de adición, la dosis, la química, el requisito de persistencia y el precio por kilogramo de material activo.
Ambas palabras describen la misma familia de materiales que realizan el mismo trabajo físico en dos momentos diferentes de un proceso. Una emulsión de silicona dosificada en el tanque de bajada de un recubrimiento a base de agua antes de que el lote se bombee a un cabezal de llenado realiza un trabajo preventivo. Su trabajo es mantener la superficie tranquila mientras la bomba arrastra aire hacia el líquido. La misma emulsión vertida en un tanque que ya lleva una espuma de 40 cm está realizando trabajos de derribo. Su trabajo es entrar en una pared de burbujas que ya existe y romperla antes de que el lote pase al siguiente paso.
En la planta los dos términos se usan indistintamente y ahí es donde comienzan los errores de especificación. Un formulador compra un "antiespumante" esperando que mantenga la espuma durante una hora de circulación, luego descubre que el producto fue diseñado para un solo evento de eliminación. Otro compra un "antiespumante" esperando que la cabeza de espuma se derrumbe en treinta segundos después de un paso de dispersión, y observa cómo el tanque permanece quieto. El tambor no es el problema. El deber es.
| Parámetro | Antiespumante (deber preventivo) | Antiespumante (función de derribo) |
|---|---|---|
| Deber primario | Evita que se formen burbujas o se estabilicen | Colapsa la espuma que ya existe. |
| Cuando se dosifica | Antes o durante la etapa de generación de espuma. | Después de que se haya formado espuma |
| Forma típica | Emulsión, frecuentemente del 10 al 40 por ciento activa. | Líquido compuesto o muy activo, a menudo cerca del 100 por ciento activo |
| Estilo de dosis | Alimentación continua o reserva mantenida dentro del lote. | Dosis de choque en uno o dos puntos de suma. |
| Requisito de velocidad | Moderado; La perseverancia importa más que la acción instantánea. | Alto; la caída se mide en segundos a minutos |
| Fracaso en caso de sobredosis | Pérdida de adherencia entre capas, cráteres, defectos de impresión. | Cráteres, ojos de pez, repintado y fallos de laminación. |
| donde suele aparecer | Circulación, llenado, bombeo, transferencia por pulverización. | Molienda, mezcla, bajada de alto cizallamiento, transferencia |
La forma práctica de decidir qué tarea necesita es hacerse dos preguntas: ¿dónde aparece primero la espuma y cuánto tiempo dura?
Si aparece espuma durante el bombeo, el llenado, la pulverización, la impresión o los circuitos de circulación largos, y se reconstruye a los pocos minutos de ser derribado, el sistema genera espuma continuamente. Eso exige un control preventivo: un antiespumante con suficiente persistencia para permanecer activo en la formulación en lugar de consumirse en los primeros diez minutos. Si aparece espuma después de un evento discreto, como un paso de dispersión, una transferencia, una reacción o una etapa de desgasificación, y puede colapsarse rápidamente, lo que importa es el rendimiento de derribo.
Hay una segunda diferencia, más discreta: un antiespumante tiene que sobrevivir. El tiempo de residencia en un circuito de circulación o en un tanque de retención le da tiempo a la emulsión para que se convierta en crema, para que se absorba en las superficies de los pigmentos o para que los tensioactivos la solubilicen, y cada uno de esos caminos elimina el material activo de la interfaz aire-líquido donde es necesario. Un antiespumante sólo tiene que ganar una vez.
De dónde proviene realmente la espuma en recubrimientos, tintas y adhesivos
La espuma es un gas disperso en un líquido y estabilizado mediante un material tensioactivo. En un recubrimiento, una tinta o un adhesivo, ese material estabilizador ya está en la fórmula por diseño. Los agentes humectantes, dispersantes, emulsionantes y aditivos humectantes del sustrato migran a la interfaz aire-líquido y forman películas elásticas allí. La espuma no es un accidente de formulación. Es el efecto secundario predecible de una buena humectación.
El aire entra al líquido por varios lugares y cada uno deja una firma ligeramente diferente:
- Mezclado y dispersión mecánicos, especialmente cuando la cuchilla rompe la superficie e introduce aire en el lote.
- Bombeo, transferencia y filtración, donde una caída de presión libera aire disuelto en forma de burbujas visibles.
- Aplicación por pulverización, donde la atomización atrapa el aire dentro de las gotas que luego forman la película.
- Impresión a gran velocidad, sobre todo con tintas flexográficas y de huecograbado al agua.
- Llenado y dosificación, donde una corriente que cae arrastra aire hacia el interior del recipiente.
- Reacción química, como la humedad que reacciona con un isocianato en un sistema de dos componentes o la descomposición del peróxido en una etapa de curado.
Una vez que el aire entra, se forma una estructura de espuma: burbujas separadas por finas películas líquidas llamadas laminillas, conectadas por canales llamados bordes de meseta. El líquido drena de las laminillas por gravedad, las películas se adelgazan y las capas de surfactante resisten un mayor adelgazamiento a través del efecto Gibbs y Marangoni, que devuelve el líquido a una película estirada y restaura su espesor. Las burbujas más grandes crecen entonces a expensas de las más pequeñas. Si se deja sola, esta estructura puede permanecer estable durante horas.
La macroespuma y la microespuma son dos problemas diferentes
La macroespuma es visible, sube a la superficie y responde bien a la química de derribo. La microespuma queda atrapada en la masa con burbujas lo suficientemente pequeñas como para permanecer suspendidas y, a menudo, se vuelve visible solo después de que la película se seca, como poros, ampollas, neblina o una gota de brillo. Un producto que fija la espuma visible y deja la microespuma intacta no ha resuelto el problema, y la evidencia aparecerá en la línea del cliente y no en la suya.
La viscosidad reescribe las reglas
En un sistema de baja viscosidad, las burbujas suben y escapan rápidamente, y una dosis modesta de control de espuma es suficiente. En un sistema de alta viscosidad, ya sea un adhesivo espeso, una capa transparente con alto contenido de sólidos o una pasta pigmentada, las burbujas no pueden surgir en absoluto. El agente de control de espuma tiene entonces que actuar dentro de la masa, en la interfaz de una burbuja que nunca llegará a la superficie. Es por eso que el mismo antiespumante funciona bien en un producto y falla en otro de la misma familia.
¿Qué sucede dentro de la pared de burbujas cuando funciona un agente de control de espuma?
Un agente de control de espuma funciona en cuatro pasos, y los cuatro deben realizarse con la suficiente rapidez para vencer el sistema tensioactivo que está reconstruyendo la película.
- Entrada. La gota tiene que entrar en la interfaz aire-líquido en lugar de flotar encima de ella. Esto requiere un coeficiente de entrada positivo y una tensión superficial menor que la del líquido espumante. El agua se encuentra a aproximadamente 72 mN/m, un recubrimiento a base de agua con agentes humectantes a 30 a 40 mN/m y un aceite de silicona a 20 a 21 mN/m. Esa brecha es la razón por la cual la química de la silicona puede derribar la espuma que otros materiales no pueden tocar.
- Extensión. Después de entrar, la gota se extiende por la superficie de la laminilla. El coeficiente de dispersión, calculado como la tensión superficial del líquido menos la tensión superficial del antiespumante menos la tensión interfacial entre ellos, tiene que ser positivo. La extensión arrastra el líquido fuera de la película y la diluye localmente.
- Puente. Las partículas hidrofóbicas, generalmente sílice pirógena tratada con silicona, se extienden a horcajadas sobre las dos superficies de la película adelgazada. Con un ángulo de contacto superior a 90 grados, la partícula no puede volver a humedecerse en la película, por lo que la película se moja a su alrededor y se rompe.
- Drenaje y colapso. Las burbujas adyacentes se fusionan, la estructura de la espuma se rompe desde arriba y desde adentro hacia afuera, y el gas liberado escapa al espacio de cabeza.
De esta secuencia se desprenden tres requisitos que explican la mayoría de los errores de selección:
- Insolubilidad. El material activo debe ser rechazado por el líquido espumante en lugar de disolverse en él.
- Baja tensión superficial. Lo suficientemente bajo como para ingresar a la interfaz y extenderse por ella.
- Velocidad. Lo suficientemente rápido como para actuar antes de que las capas de surfactante reconstruyan y estabilicen la película nuevamente.
La razón más común por la que un antiespumante parece dejar de funcionar después de unas horas es que ha sido solubilizado por el sistema tensioactivo o absorbido por las superficies pigmentadas. Medido únicamente por la tensión superficial, debería seguir siendo efectivo, pero ya no está presente como una fase separada, por lo que no queda nada para unir la película. La mecánica de entrada, propagación y puente. Explique por qué la dosis por sí sola rara vez resuelve un problema de espuma persistente.
La química basada en silicona es el punto de referencia para la entrada y la propagación porque una cadena principal de polidimetilsiloxano combina una tensión superficial muy baja con una solubilidad en agua muy baja y una buena estabilidad térmica. Se suministra como un compuesto, que es esencialmente cien por ciento activo, y como una emulsión a base de agua para sistemas donde un portador solvente no es aceptable. Un antiespumante de silicona a base de agua, como el DH-2270S, normalmente se dosifica en recubrimientos y tintas a base de agua donde se requiere una eliminación rápida y ya se han evaluado los riesgos de repintado e impresión de la química de la silicona.
Antiespumante de silicona y poliéter a base de agua DH-2270S Antiespumante de poliéter-silicona a base de agua para recubrimientos y tintas a base de agua que requieren una rápida eliminación de la espuma cuando ya se han evaluado los riesgos de impresión y repintado de silicona. Ver producto → Lo que no hace la silicona es discriminar. Derribará la espuma en una imprimación industrial repintable con la misma eficacia que en una capa transparente que se sobreimprimirá y, en el segundo caso, el residuo que sobrevive en la superficie puede costar más que la espuma. Esa compensación está detrás de casi todas las decisiones entre silicona y sin silicona.
Un mapa de las químicas antiespumantes y antiespumantes
No existe un agente universal para el control de la espuma porque los requisitos entran en conflicto. Un material que es fuertemente incompatible con la formulación y, por lo tanto, bueno para romper películas, es también el material con mayor probabilidad de producir cráteres, una mala aplicación de capas y defectos de impresión. Por lo tanto, la selección comienza con la familia química y el sistema en el que debe funcionar.
| familia | Composición típica | Donde se gana su lugar | donde lucha |
|---|---|---|---|
| Emulsión de silicona | Polidimetilsiloxano más sílice tratada, emulsionada en agua | Recubrimientos y tintas a base de agua; dosis baja, eliminación rápida, amplia tolerancia al pH | Cráteres, defectos de repintado y laminación, moteado de impresión |
| Compuesto de silicona | Silicona activa y sílice sin portador de agua. | Sistemas a base de solventes y con alto contenido de sólidos; la caída más fuerte por kilogramo | Necesita un portador o buena dispersión; mismo riesgo de repintado |
| Orgánico sin silicona | Aceite mineral o aceite vegetal con partículas hidrófobas, ésteres de ácidos grasos. | Sistemas en los que no se puede poner en riesgo la adhesión de nuevas capas, sobreimpresión o laminación | Eliminación más lenta, ventana de temperatura más estrecha, dosis más alta |
| A base de poliéter y glicol. | Copolímeros en bloque de óxido de etileno y óxido de propileno | Sistemas acuosos con alto contenido de electrolitos y carga tensioactiva moderada. | Efecto limitado en recubrimientos y tintas fuertemente estabilizados con tensioactivos |
| poliacrilato de alquilo | Soluciones de polímeros de acrilato. | Liberación de aire en sistemas con alto contenido de sólidos a base de solventes; no silicona por naturaleza | Derribo modesto; no es la primera opción para la espuma a base de agua |
| Tipos en polvo y secos. | Sílice, ceras, ceras de amida sobre un soporte. | Recubrimientos en polvo, productos cementosos y de mezcla seca. | No utilizable en bajada de líquidos; opciones de compatibilidad limitadas |
La vía sin silicona ha mejorado considerablemente. Los antiespumantes orgánicos modernos combinan un aceite portador con una partícula hidrofóbica cuidadosamente controlada, y el resultado elimina la espuma en tintas a base de agua y capas transparentes sin dejar la huella de energía superficial que deja la silicona. Por lo general, necesitan una dosis más alta y son más sensibles a la temperatura del proceso, pero eliminan toda una clase de quejas posteriores.
Cuando un sistema a base de agua debe ser seguro para la aplicación de nuevas capas y para la impresión, un grado sin silicona como el DH2020 suele ser la primera prueba y no el último recurso, porque permite al formulador aumentar la dosis sin poner en riesgo la adhesión entre capas.
DH-2020 Antiespumante sin silicona para recubrimientos y tintas Antiespumante sin silicona para recubrimientos y tintas con alto contenido de sólidos y sin solventes, que ofrece supresión de espuma y desaireación para sistemas seguros para volver a aplicar capas y para imprimir, incluida la serigrafía. Ver producto → Una disciplina útil es decidir la familia química antes de mirar el precio. Elegir primero el precio por kilogramo generalmente significa elegir silicona para una aplicación donde los residuos de silicona son el riesgo real y el costo de retrabajo resultante no es visible en ninguna cotización.
Los sistemas a base de agua y a base de solventes no se comportan de la misma manera
La variable más importante en el control de la espuma es la fase continua. El agua tiene una tensión superficial cercana a 72 mN/m y necesita tensioactivo para mojar el sustrato; El disolvente se asienta entre 25 y 30 mN/m y moja la mayoría de las superficies por sí solo. Esa diferencia da forma a todo lo que ocurre aguas abajo.
Sistemas a base de agua
La alta tensión superficial más una fuerte carga de surfactante hacen que la espuma sea el estado predeterminado, no la excepción. El corte producido por el bombeo y la impresión pliega el aire y la película tensioactiva lo retiene allí. La espuma tiende a ser fina y persistente, con un fuerte componente de microespuma que solo aparece como poros o neblina después del secado. Las emulsiones de silicona funcionan en dosis bajas pero conllevan el riesgo de que se vuelva a aplicar una capa, por lo que los grados sin silicona suelen ser el punto de partida más seguro. El rango de dosis típico es del 0,1 al 0,5 por ciento de la formulación total, mayor en tintas pigmentadas.
Sistemas a base de disolventes
La baja tensión superficial permite que muchas burbujas se rompan por sí solas, por lo que la macroespuma visible suele durar poco. El problema persistente es el atrapamiento de aire durante la dispersión y en películas con alto contenido de sólidos o alta viscosidad, donde las burbujas no pueden elevarse y terminan como poros o huecos que debilitan la unión adhesiva. La química de derribo aquí suele ser un compuesto de silicona o un aditivo de liberación de aire de acrilato, en dosis bajas, a menudo entre 0,05 y 0,3 por ciento.
Un sistema a base de agua también trae variables que los formuladores a base de solventes nunca tienen que manejar: oscilación del pH durante la bajada, agua dura utilizada para la dilución, adición de biocida y el comportamiento de la emulsión antiespumante cuando se encuentra con un paquete de surfactante diferente. Una emulsión puede ser perfectamente estable en el tambor y aún así formar crema en un día una vez que se encuentra con el agente humectante de un competidor en el mismo tanque.
Para recubrimientos y tintas a base de agua donde se prefiere una ruta sin silicona, un antiespumante a base de agua como el DH2104E está diseñado para eliminar sin introducir residuos de silicona en la película, lo que mantiene abiertas las opciones de repintado y sobreimpresión.
DH-2104E Antiespumante a base de agua sin silicona para recubrimientos y tintas a base de agua Antiespumante a base de agua sin silicona para recubrimientos y tintas a base de agua, que preserva las opciones de repintado y sobreimpresión; evaluar la viscosidad final en lugar de muestras diluidas. Ver producto → Un hábito útil: probar el antiespumante en la viscosidad final, no en una muestra diluida. Los antiespumantes en emulsión se distribuyen de manera diferente en un lote de 500 mPa·s que en uno de 40 mPa·s, y un producto que luce excelente en una muestra delgada puede comportarse de manera muy diferente en la viscosidad de producción.
Donde Foam Control gana su lugar: recubrimientos, tintas y adhesivos
La tarea cambia con el producto, incluso cuando la química y el equipo siguen siendo los mismos.
Recubrimientos
Se forma espuma durante la dispersión del pigmento y nuevamente durante el descenso. Si no se elimina, se forman poros en películas delgadas, ampollas durante el horneado y pérdida de brillo en sistemas transparentes. En aplicaciones de película gruesa, como revestimientos de pisos epóxicos y sistemas de protección, el aire atrapado produce defectos visibles sólo después de que la película se ha curado, cuando el retrabajo es costoso. En los recubrimientos metálicos y de bobinas, los defectos de la espuma aparecen como interrupciones en la superficie que luego se convierten en puntos de inicio de la corrosión.
Tintas de impresión
Las tintas flexográficas y de huecograbado a base de agua se encuentran entre los entornos de control de espuma más difíciles, porque la tinta está deliberadamente llena de tensioactivos y se bombea, circula y retoca a alta velocidad. La espuma se manifiesta como una mala transferencia, impresión moteada, poros en la capa de tinta y una débil fuerza de unión de la laminación. La química de la silicona aquí supone un riesgo para la sobreimpresión del barniz y la adhesión de la laminación, razón por la cual los antiespumantes sin silicona dominan esta aplicación.
Adhesivos y selladores
En el caso de los adhesivos, la espuma no es principalmente un problema cosmético. Las burbujas atrapadas en la línea de unión reducen el área de contacto y se convierten en el punto de inicio de la falla de cohesión. Los sistemas de alta viscosidad no permiten que se eleven las burbujas, por lo que el agente tiene que actuar a granel. La compatibilidad importa más que la velocidad de eliminación, porque un antiespumante que migra a la interfaz puede reducir la adhesión exactamente donde más se necesita.
En las tres familias de productos se aplica el mismo principio: decida cuánto cuesta el defecto de la espuma y luego decida cuánta incompatibilidad está dispuesto a aceptar para eliminarlo. Esa única compensación impulsa la elección química de manera más confiable que cualquier recomendación general.
Punto de suma, dosis y corte
El lugar donde se agrega el agente es tan importante como el agente que se elige. Un antiespumante agregado en el lugar equivocado se corta hasta quedar inservible o se queda en un lugar donde nunca llega la espuma.
| Punto adicional | Efecto sobre el control de la espuma. | Riesgo principal |
|---|---|---|
| Durante la molienda o premezcla | El largo tiempo de residencia proporciona una buena distribución en todo el lote. | Un alto cizallamiento puede destruir la estructura de las gotas de emulsión; El activo puede absorberse en superficies de pigmentos frescos. |
| En descenso, bajo cizallamiento moderado | La posición estándar; buena distribución sin destruir la gota | Un tiempo de mezclado insuficiente deja bolsas concentradas |
| Post-adición en el tanque de retención | Eliminación rápida de un cabezal de espuma existente | La sobredosis local produce cráteres y ojos de pez. |
| Prediluido, alimentado continuamente | Control preventivo constante a través de un largo proceso | La emulsión diluida puede separarse si no se mantiene en movimiento. |
La forma de esa curva es la razón por la que la optimización de la dosis no es opcional. En el lado izquierdo, una cantidad insuficiente de antiespumante deja defectos y poros en la espuma. En el lado derecho, el exceso de antiespumante produce cráteres, ojos de pez y problemas de adhesión que no se parecen en nada a la espuma pero que provienen exactamente del mismo aditivo. Aumentar la dosis no es un margen de seguridad; es un intercambio de un defecto por otro.
Siguen dos reglas prácticas. En primer lugar, ejecute siempre una escala de dosis de al menos cuatro puntos en lugar de una única dosis de prueba, y evalúe tanto la calidad de la espuma como la de la superficie en cada punto. En segundo lugar, verifique la compatibilidad del antiespumante con el paquete completo de eliminación de espuma, no solo con la resina, porque los agentes humectantes y espesantes pueden cambiar la forma en que se distribuye el antiespumante.
Cuando el control de la espuma sale mal: lectura del defecto
La mayoría de los problemas de control de la espuma se presentan como un defecto que no parece espuma en absoluto. Una secuencia de diagnóstico rápida ahorra muchas conjeturas.
La espuma vuelve después de una hora de circulación.
El agente se ha agotado, solubilizado o cizallado. Observe la estabilidad de la emulsión y el historial de cizallamiento en lugar de la dosis.
Después de la adición aparecen cráteres y ojos de pez.
Incompatibilidad o sobredosis local. Verifique el punto de adición y el tiempo de mezcla antes de cambiar la química.
Poros y microespuma, sin espuma en la superficie visible
El agente actúa sobre la macroespuma pero no sobre el aire arrastrado. Generalmente se necesita un tamaño de partícula más fino o una familia química diferente.
Ampollas después de hornear
El aire o la humedad se liberan demasiado tarde en el curado. El control de la espuma interactúa con el equilibrio del disolvente y el perfil de horneado, no sólo con el aditivo.
Pérdida de adherencia al repintado o laminación
Residuos tensioactivos en la interfaz. Fuertemente asociado con la sobredosis de silicona y con siliconas modificadas orgánicamente.
El antiespumante se separa durante el almacenamiento
Batido o separación de fases de la emulsión. Verifique la temperatura de almacenamiento y el pH del producto terminado.
| Síntoma | causa probable | Primera acción |
|---|---|---|
| Espuma reconstruida después de varias horas. | Materia activa consumida, absorbida o solubilizada. | Cambie a un antiespumante más persistente; comprobar la absorción de pigmentos |
| Cráteres en la película húmeda. | Sobredosis local o química incompatible. | Mover el punto de adición, ampliar la mezcla, reducir la dosis, probar sin silicona |
| Poros después del secado | Microespuma no abordada por el grado actual | Pruebe una emulsión más fina o una química portadora diferente |
| Pérdida de adherencia entre capas. | Residuos de silicona en la película seca. | Reemplácelo con un antiespumante sin silicona y vuelva a realizar la prueba de la cinta. |
| El antiespumante se separa en el tambor. | Daño por congelación, envejecimiento o dilución incompatible | Verifique el historial de almacenamiento y la calidad del agua de dilución. |
Un caso contrario a la intuición merece su propia línea: agregar más antiespumante puede empeorar la espuma , porque el exceso de emulsionante del propio antiespumante estabiliza la película líquida. Cuando un ensayo muestra que duplicar la dosis aumenta la espuma, el problema suele ser el paquete de emulsionante dentro del antiespumante, no la cantidad de material activo.
Compatibilidad, nueva capa y adhesión de capas intermedias
El fallo más costoso en el control de la espuma no es la espuma. Es una película que luce perfecta, pasa la prueba inicial y luego falla en la etapa de repintado, sobreimpresión o laminación.
Los antiespumantes de silicona funcionan porque son fuertemente incompatibles con el recubrimiento. Esa misma incompatibilidad significa que no abandonan completamente la superficie cuando se seca la película. Encima se deposita un fino residuo de material de baja energía superficial, y la siguiente capa tiene que adherirse a él en lugar de al revestimiento. El resultado es una mala humectación de la segunda capa, fallas en la adhesión de la cinta o una débil resistencia a la laminación.
- Verifique la repintación antes de que finalice la prueba, no después. Aplique la capa superior sobre una capa base curada, envejezca y realice una prueba de cinta de rayado cruzado más un rayado de moneda.
- Esté atento a cambios sutiles en la energía superficial incluso cuando pase la prueba de la cinta. Un flujo deficiente, un marco de cuadros o una línea de humectación visible pueden indicar un problema de residuos antes de que falle la adhesión.
- Considere la carga total de silicona en el sistema, incluidos los agentes niveladores y los agentes humectantes del sustrato. Un recubrimiento que ya contiene un agente nivelador de silicona tiene mucha menos tolerancia al antiespumante de silicona.
- En la impresión, pruebe el barniz de sobreimpresión y la adhesión de la laminación en la misma muestra impresa que se utilizó para la prueba de espuma.
- En adhesivos, pruebe la fuerza de unión después del envejecimiento y la exposición al calor, no sólo después de veinticuatro horas.
Este es el punto en el que la química sin silicona deja de parecer un compromiso. Un antiespumante sin silicona que necesita una dosis ligeramente mayor pero deja la superficie limpia puede ser más barato que una silicona en dosis bajas que obliga a un cambio de capa superior o hace que se descarte un lote de laminaciones.
La misma lógica se aplica al almacenamiento. Un antiespumante que se separa en el producto terminado coloca una capa concentrada en la parte superior del tambor o tanque, y los primeros tambores llenos se comportarán de manera muy diferente a los últimos. Verifique siempre la estabilidad del producto terminado, no solo la estabilidad del aditivo de forma aislada.
Las pruebas antes de la prueba se convierten en un problema de producción
El control de la espuma debe medirse, no juzgarse a simple vista. Un pequeño conjunto de pruebas, ejecutadas de manera consistente, separarán una mejora real de una muestra afortunada.
| prueba | lo que revela | Limitación |
|---|---|---|
| Prueba de agitación en una probeta graduada | Altura de la espuma y vida media de la espuma con agitación suave. | Muy bajo cizallamiento; pasa por alto por completo la espuma impulsada por cizallamiento |
| Prueba de mezclador o dispersor de alto cizallamiento | Generación de espuma bajo energía de dispersión realista. | Difícil de reproducir entre operadores. |
| Prueba de rociado con un medidor de flujo de gas | Tasa de acumulación de espuma y tasa de colapso con un flujo de aire fijo | Necesita un control de temperatura constante |
| Plataforma de circulación de una a cuatro horas. | Persistencia del antiespumante bajo cizallamiento continuo. | Requiere una bomba y un volumen de circuito representativos |
| Reducción y pulverización para defectos superficiales. | Cráteres, ojos de pez, poros, pérdida de brillo. | Necesita espesor de película controlado y sustrato limpio |
| Prueba de adhesión de repintado o sobreimpresión | Residuos de silicona y unión entre capas. | Requiere envejecimiento antes de la evaluación. |
La curva de arriba muestra la diferencia de carácter entre las dos químicas en lugar de un resultado garantizado. Ambos parten de la misma altura de espuma. El producto de silicona deja caer la espuma rápidamente y la mantiene presionada. El producto sin silicona tarda más y se estabiliza a un nivel más alto, pero lo hace sin poner en riesgo la adhesión de la nueva capa. Qué curva es aceptable depende enteramente de lo que la película tenga que hacer a continuación.
Los resultados de la prueba sólo significan algo si la prueba se parece al proceso. Una prueba de agitación que muestra un claro ganador y una prueba de planta que no muestra diferencias generalmente significa que la planta está generando espuma de una manera que la prueba de agitación nunca reprodujo, generalmente a través del arrastre de la bomba o a través de la caída de presión a través de un filtro.
Costo por kilogramo de activo, no por kilogramo de tambor
Los productos para el control de espuma se compran por peso pero funcionan según el contenido activo. Comparar el precio por kilogramo de un compuesto cien por ciento activo con una emulsión al treinta por ciento es una comparación de dos cosas diferentes.
| tipo de producto | Contenido activo | Precio ilustrativo por kilogramo de producto. | Costo ilustrativo por kilogramo de activo. | Dosis típica |
|---|---|---|---|---|
| Compuesto de silicona | 100 por ciento | Índice 100 | Índice 100 | 0,05 a 0,2 por ciento |
| Emulsión de silicona | 30 por ciento | Índice 45 | Índice 150 | 0,1 a 0,4 por ciento |
| Sin silicona emulsion | 35 por ciento | Índice 40 | Índice 114 | 0,2 a 0,6 por ciento |
| Tipo poliéter | 100 por ciento | Índice 70 | Índice 70 | 0,2 a 1,0 por ciento |
Rara vez aparecen dos líneas de costos adicionales en una cotización, pero generalmente deciden el resultado. El primero es el costo de un defecto: un lote de paneles revestidos con cráteres, una tirada con moteados o una laminación que falla después de envejecer cuestan mucho más que la diferencia entre dos antiespumantes. El segundo es el costo del segundo aditivo que se debe agregar para solucionar un problema causado por el primero, que es un patrón común cuando un antiespumante de silicona crea un defecto de humectación que luego requiere un agente humectante del sustrato.
Una breve evaluación del costo por kilogramo de activo, combinada con una prueba de adhesión y una prueba de defectos superficiales, normalmente identificará la opción más barata que realmente funciona, que rara vez es el tambor más barato.
Escribir la especificación: una lista de verificación práctica
La mayoría de los ensayos fallidos con antiespumantes fracasan porque la solicitud no describía el proceso. Un proveedor que recibe sólo un tipo de resina y un precio objetivo no tiene forma de saber si la adhesión de la nueva capa importa más que la velocidad de eliminación. La siguiente información convierte una solicitud de muestra en una especificación.
- Tipo de sistema: a base de agua, a base de solvente, sin solvente, de curado UV o con alto contenido de sólidos, con el contenido de sólidos aproximado.
- Carácter de la espuma: espuma de superficie visible, microespuma arrastrada o ambas, con una descripción de cuándo aparece.
- Condiciones del proceso: rango de temperatura, rango de pH, nivel de cizallamiento y tiempo de residencia en el circuito de circulación.
- Punto de adición: molienda, bajada, postadición o alimentación continua, incluida la energía de mezcla esperada en cada punto.
- Ventana de dosis ya probada, con resultados en cada nivel de dosis en lugar de una sola cifra.
- Restricciones de compatibilidad: requisitos de repintado, sobreimpresión, laminación o unión adhesiva.
- Restricciones regulatorias: límites de compuestos orgánicos volátiles, estado de contacto con alimentos o listas de sustancias restringidas que se aplican al artículo terminado.
- Condiciones de almacenamiento del producto terminado, incluida la temperatura mínima y máxima y la vida útil esperada.
- Métodos de prueba ya en uso, de modo que los resultados puedan compararse directamente en lugar de traducirse.
- Cantidad de muestra y número de lotes de producción planificados, para que el proveedor pueda planificar una conversación de ampliación realista.
Un proveedor que recibe los diez puntos normalmente puede preseleccionar a dos candidatos en lugar de enviar cinco muestras. Esto ahorra una ronda completa de pruebas, que a menudo vale más que una reducción del precio del aditivo en sí.
Ampliación, almacenamiento y los hábitos que impiden un buen resultado
Un antiespumante que funciona bien en un lote de laboratorio de dos litros puede comportarse de manera diferente en un lote de producción de dos toneladas, y la razón casi nunca es la química.
- Mezclando energía. Los dispersores de laboratorio y los dispersores de producción no ofrecen el mismo corte. Una emulsión que sobrevive a una mezcladora de laboratorio puede destruirse si una paleta de producción funciona a la misma velocidad nominal.
- Orden de suma. Agregar el antiespumante antes y después del espesante puede producir dos productos terminados diferentes, porque la viscosidad en el momento de la adición determina cómo se distribuyen las gotas.
- Temperatura. Muchos antiespumantes orgánicos pierden eficacia por encima de los sesenta grados centígrados y las emulsiones de silicona pueden invertirse si se añaden a un lote caliente sin dilución previa.
- Tipo de bomba. Las bombas peristálticas manejan las emulsiones con suavidad; las bombas de diafragma y de engranajes pueden cortarlos. La dilución en línea es útil sólo cuando el agua de dilución es compatible y la mezcla se utiliza en un corto período de tiempo.
- Estabilidad de almacenamiento. La formación de crema, la sedimentación y la separación de fases son procesos lentos. Un producto que luce perfecto después de una semana puede mostrar una capa concentrada después de tres meses, y el tanque que aspira desde abajo se comportará de manera diferente que el que aspira desde arriba.
- Congelar y descongelar. Es posible que las emulsiones a base de agua que se congelan nunca se recuperen por completo, incluso después de que vuelvan a verse uniformes.
- Contaminación entre lotes. Un tanque que anteriormente contenía un producto de silicona puede contener suficientes residuos como para afectar el siguiente lote de una formulación sin silicona.
El patrón más seguro para la ampliación es mantener el punto de adición, la proporción de dilución y el tiempo de mezcla idénticos al procedimiento de laboratorio, cambiar solo el tamaño del lote y probar el primer lote de producción con los mismos métodos utilizados en el laboratorio. Cuando aparece una discrepancia, la primera pregunta debería ser qué cambió en el proceso y no qué cambió en el aditivo.
Preguntas frecuentes
¿Un antiespumante es simplemente un antiespumante que se utiliza anteriormente en el proceso?
En muchas formulaciones, sí. La misma emulsión de silicona puede actuar como antiespumante cuando se dosifica antes de que se forme la espuma y como antiespumante cuando se dosifica después. La diferencia es el deber, el momento y la perseverancia requeridos, no necesariamente la identidad del material. Sin embargo, los proveedores a menudo optimizan un grado para una tarea determinada: un grado preventivo tiende a formularse para un tiempo de residencia prolongado y un bajo riesgo de defectos en la superficie, mientras que un grado de derribo se formula para lograr velocidad y un alto contenido activo.
¿Puede un producto realizar ambos trabajos en el mismo proceso?
Sí, y esto es común en procesos continuos donde el producto circula durante horas. El producto se dosifica una vez en un punto en el que pueda evitar que se estabilice nueva espuma y derribar la espuma ya formada. El riesgo es que una sola dosis no puede ser óptima para ambas funciones, por lo que una planta suele terminar con una dosis comprometida y defectos ocasionales en un extremo o en el otro.
¿Una dosis más alta siempre controla mejor la espuma?
No. Más allá de cierto punto, los emulsionantes dentro del antiespumante comienzan a estabilizar la espuma, los defectos de la superficie aumentan y la adherencia de la nueva capa disminuye. La curva dosis-respuesta tiene un mínimo y la tarea práctica es encontrarla en lugar de añadir margen. Una escalera de dosis de cuatro puntos sobre la formulación real la localizará más rápido que cualquier recomendación general.
¿Cuál es la diferencia entre un compuesto antiespumante y una emulsión antiespumante?
Un compuesto es esencialmente el material activo con poco o ningún líquido portador, típicamente cerca del cien por ciento activo. Una emulsión dispersa el material activo en agua u otro vehículo, generalmente entre un diez y un cuarenta por ciento de actividad. Los compuestos dan más derribo por kilogramo y son más fáciles de usar en sistemas a base de solventes. Las emulsiones son más fáciles de bombear y dispersar en sistemas a base de agua y reducen el riesgo de choque de solventes cuando se agregan a un lote a base de agua.
Silicona o sin silicona: ¿cuál debería probarse primero?
Comience con la restricción, no con la química. Si la película se volverá a recubrir, sobreimprimir o laminar, o si el artículo terminado se adherirá, pruebe primero la opción sin silicona, ya que elimina un modo de falla completo. Si la velocidad de derribo y la dosis baja son los requisitos dominantes y ninguna capa posterior tiene que adherirse a la superficie, un grado de silicona generalmente ofrecerá un mejor rendimiento para el material menos activo.
¿Por qué vuelve la espuma después de unas horas de circulación?
Porque el material activo ha sido eliminado de la interfaz. Es posible que haya sido solubilizado por el sistema tensioactivo, absorbido en superficies de pigmento o relleno, cortado en gotas demasiado pequeñas para formar una película o simplemente llevado a cabo con la espuma que colapsó. Esta es la razón por la que la persistencia, no la velocidad de eliminación inicial, es la propiedad clave de un antiespumante preventivo en un circuito de circulación largo.
¿Se puede utilizar el mismo antiespumante en sistemas a base de agua y a base de disolventes?
Rara vez con buenos resultados. Una emulsión a base de agua agregada a un sistema a base de solvente puede romperse, invertirse o producir defectos superficiales graves, y un compuesto a base de solvente agregado a un sistema a base de agua a menudo se dispersa mal y produce cráteres. El soporte es una parte integral del producto y hacer coincidir el soporte con la fase continua es la primera comprobación de compatibilidad que se debe realizar.
¿Cómo se debe probar la seguridad de un antiespumante para volver a aplicar una capa?
Aplique la capa base al espesor de la película de producción, cúrela exactamente como lo hace la línea, luego aplique la siguiente capa y envejezca el panel antes de realizar la prueba. La combinación más informativa es una prueba de cinta cruzada, una prueba de raspado o moneda y una verificación visual para detectar defectos de humedad, como marcos de cuadros o flujo deficiente. Una prueba de cinta realizada treinta minutos después de la aplicación generalmente pasará incluso cuando la formulación tenga un problema real.
English
русский
Español
Français