泡の形成は、界面活性剤が広く使用されている多くの工業用配合物、特ににおいて共通の課題です 水性塗料。界面活性剤は、エマルジョンの安定化、顔料の分散、表面張力の調整において重要な役割を果たしますが、特に高濃度で使用した場合、意図せずに 泡の生成と安定化を促進することもあります。この記事では、界面活性剤の濃度が泡の形成と安定性にどのような影響を与えるのか、また、 これらのシステムではなぜ 消泡がより困難になるのかについて考察します。
混合や撹拌中などにと、 空気が液体システムに入る水への溶解度が低い ため、空気は小さな泡に分割されます。これらの気泡は 不均一系を形成し、気液界面と系の 自由エネルギーを増加させます。.
界面活性剤の濃度が増加する と、表面張力は最初は急速に減少します。しかし、ある濃度を超えると表面張力は頭打ちになります。この臨界点は 臨界ミセル濃度 (CMC)として知られており、界面活性剤科学の重要な概念です。 CMC では、界面活性剤分子が 表面に 密に詰まった単層を形成し、表面張力を最小限に抑え、泡形成のエネルギー障壁を下げます。
CMC を超える と、過剰な界面活性剤分子が界面を飽和させるだけでなく、気泡を取り囲み、 弾性のある液体膜を形成します。これにより泡がつぶれにくくなり、 泡の安定性が高まります。.
水性コーティングは複雑なシステムです。これらには、水と界面活性剤 (など) だけでなく 乳化剤、分散剤、湿潤剤、 増粘剤 やその他の添加剤も含まれています。これらのコンポーネントは連携して次のことを行うことができます。
泡の形成を促進する
発泡フィルムの壁を強化する
気泡の崩壊を抑制する
界面活性剤は、に吸着します。 親水基が液体に面し、 疎水基が 空気に向かって内側を向いた状態これにより、 で、 泡壁 破裂を防ぐ 構造化された弾性フィルムが形成されます。
気泡が排出されて薄くなると、2 つの重要な 自己修復メカニズム によって安定性が維持されます。
ギブス弾性: フィルムが伸びると表面張力が増加し、破断に抵抗する収縮が生じます。
マランゴニ効果: 界面活性剤分子が低張力領域から高張力領域に移動し、バランスを回復して膜を強化します。
これらの効果により、泡が 長持ちし、弾力性のあるものになります。.
イオン性界面活性剤は フォームフィルムににより 電荷を 与えます。同様に帯電した気泡間の 静電反発力 、気泡の融合（合体）が妨げられ、 気泡の破壊が抑制されます。その結果、小さな泡が残り、 泡が除去されにくくなります。.
乳化剤のが長い場合、 分子鎖強い分子間力が 発生し、 泡の壁のこれらの強化されたフィルム特性により、 機械的強度と弾性が増加します。 気泡の破裂が防止され、泡がさらに安定します。
性能を向上させるために、 水性塗料にただし、粘度が高くなると、 増粘剤が添加されることがよくあります。
気泡膜内の 液体の排出を制限します
膜減りを防止
バブル崩壊を遅らせる
したがって、粘度の増加はに直接寄与し 泡の安定性 、 消泡効率を低下させます。.
界面活性剤やその他の添加剤はの性能に不可欠ですが、 水性塗料特に高濃度で使用した場合、ギブス 泡の形成と安定性も促進します。 弾性, マランゴニ効果、, 静電反発力、, 長鎖乳化剤、および 粘度の増加はすべて、 取り除くのが難しい 持続性のある泡の原因となります。.
これらのメカニズムを理解することは、にとって重要です。 消泡性能を犠牲にすることなく 製品の安定性を最適化したいと考えている 配合者や製造業者.
