Was ist ein Silikonentschäumer?
Silikonentschäumer sind Entschäumer, die aufgrund ihrer extrem niedrigen Oberflächenspannung und ihrer Unlöslichkeit in anderen Stoffen hervorragende Entschäumungseigenschaften aufweisen.
Hauptbestandteil ist Polysiloxan, das aufgrund seiner Eigenschaften in allen Stoffen und Lösungsmitteln unlöslich bzw. unlöslich ist und aufgrund seiner geringen Grenzflächenspannung mit Wasser in sehr geringen Mengen sowohl in wässrigen als auch in nicht-wässrigen Systemen ein gutes Entschäumungsmittel darstellt.
Anwendungen von Silikonentschäumern
Silikonentschäumer werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Insbesondere entschäumen sie Schaum, der in allen Industriezweigen wie Chemie, Erdöl, Gärung, Druck, Papier, Textil und Abwasseraufbereitung entsteht. Da sie geruchlos, geschmacksneutral und äußerst ungiftig sind, werden sie auch als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet.
Neben der hohen Entschäumungswirkung in kleinen Mengen verfügt es über weitere Eigenschaften, wie z. B., dass es über einen breiten Temperaturbereich hinweg flüssig bleibt und seine physikalischen Eigenschaften mit Ausnahme der Viskosität nicht wesentlich verändert. Daher ist es sehr hitze- und witterungsbeständig und kann auch unter rauen Bedingungen verwendet werden. Außerdem sind sie chemisch und physiologisch inert und geruchsneutral.
Funktionsweise des Silikonentschäumers
Schaum in einer Flüssigkeit entsteht, wenn das in die Flüssigkeit eingemischte Gas von einem dünnen Flüssigkeitsfilm überzogen ist. Dieser Film wird durch das Tensid in der Flüssigkeit gebildet, d.h. das Gas ist in einen Film aus Tensid eingewickelt. Mit anderen Worten: Auf der Oberfläche des Schaums (der Flüssigkeitsschicht, Lamelle genannt) sind die hydrophoben Gruppen des Tensids auf der Luftseite und die hydrophilen Gruppen des Tensids auf der Wasserseite angeordnet, die das Gas umgeben und stabilisieren.
Silikonentschäumer brechen diese molekulare Ordnung des Tensids auf, um seine schaumverhindernde Wirkung zu erzielen. Die Viskosität der Schaumoberfläche ist auf die Pseudo-Brückenstruktur zwischen den Tensid-Adsorbenzien zurückzuführen. Die Oberflächenspannung der Silikonentschäumer ist so gering, dass sie, wenn sie an der Schaumoberfläche haften, die grenzflächenaktiven Adsorbentien auf der Schaumoberfläche anziehen, die Pseudo-Brückenstruktur auf der Schaumoberfläche aufbrechen, den Schaum trennen und die Oberflächenspannung des Schaums deutlich senken, wodurch ihre entschäumende Wirkung zum Tragen kommt.
Tenside haben auch ein Phänomen, das als Marangoni-Effekt bekannt ist und auftritt, wenn ein Gefälle in der Adsorptionsdichte der Oberfläche einen Gradienten in der Oberflächenspannung erzeugt, der bewirkt, dass Tenside in die dünneren Bereiche zurückwandern. Durch dieses Phänomen bleibt die Elastizität der Tensidschicht erhalten und der Schaum bleibt stabil. In Gegenwart von Silikonentschäumer wird die Tensidschicht jedoch durch Silikon mit geringen intermolekularen Kräften ersetzt, wodurch die Schaumoberfläche ihre Elastizität verliert, was zu einer Entschäumung führt.
Das Phänomen, dass kleine Bläschen mit hohem Innendruck in einem Schaum kontinuierlich von größeren Bläschen mit niedrigem Innendruck aufgesogen werden, wird als Gasdiffusion bezeichnet. In Anwesenheit von Tensiden wird die Gasdiffusionsrate in der Lamellenschicht verringert, und der Schaum befindet sich in einem Zustand der Stabilität. Wird jedoch ein Teil der Tensidschicht auf der Schaumoberfläche durch einen Silikonentschäumer ersetzt, kann die Gasdiffusion aufgrund der hohen Gasdurchlässigkeit von Silizium gefördert und der Schaum entschäumt werden.
Arten von Silikonentschäumern
Zu den Silikonentschäumern gehören die Typen Öltyp, Ölverbindungstyp, selbstemulgierend, Emulsionstyp, Lösungstyp, Feststofftyp und Pulvertyp, die je nach dem zu entschäumenden Objekt verwendet werden.
1. Silikonentschäumer auf Ölbasis
Silikonentschäumer auf Ölbasis sind lösungsmittel- und additivfrei. Da sie keine Kieselsäure enthalten, können sie in ölbasierten Schaumlösungen verwendet werden, die nicht zum Mischen mit Wasser oder Lösungsmitteln geeignet sind.
Sie sind preiswert, schnell wirkend und hitzebeständig. Die ölige Komponente ist jedoch stark genug, um Öl zum Aufschwimmen zu bringen. Daher kann es bei der Ableitung in Flüsse usw. problematisch sein und muss mit Vorsicht behandelt werden.
2. Ölgebundener Silikonentschäumer
Silikonentschäumer ist eine Kombination aus Siliconöl und pulverförmigem Siliciumdioxid und wird ausschließlich aus Siliconharz hergestellt, so dass es die typischen Eigenschaften von Silikon aufweist. Es ist sowohl für ölbasierte als auch für wasserbasierte Schaumlösungen geeignet. Da kein Emulgator zugesetzt wird, kann es nicht wie bei Schaumlösungen auf Wasserbasis verwendet werden.
3. Selbstemulgierende Silikonentschäumer
Selbstemulgierende Silikonentschäumer sind sowohl gegen saure als auch gegen alkalische Schäume wirksam. Sie sind außerdem sehr beständig und können in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden. Der Nachteil ist, dass sie teurer sind als andere Entschäumer.
4. Silikonentschäumer in Emulsionsform
Silikonentschäumer vom Emulsionstyp sind universell einsetzbare Entschäumer für wässrige Schaumlösungen. Sie sind einfach zu handhaben, sicher und in vielen Varianten erhältlich. Sie werden daher als Lebensmittelzusatzstoffe und in der Abwasserbehandlung eingesetzt.
Zu den Nachteilen gehören begrenzte Lagerungsbedingungen. Zu den Schwächen gehören die hohe Temperatur der schäumenden Flüssigkeit, die Alkali- und Säurebeständigkeit.
5. Silikonentschäumer vom Lösungstyp
Silikonentschäumer vom Lösungstyp werden durch Auflösen von Silikonflüssigkeit in einem Lösungsmittel hergestellt, wodurch je nach Lösungsmittel verschiedene Funktionalitäten hinzugefügt werden können. Sie werden hauptsächlich zum Entschäumen von Schaumlösungen auf Ölbasis verwendet. Sie eignen sich hervorragend für Schäume auf Ölbasis, haben aber den Nachteil, dass sie für Schaumsysteme auf Wasserbasis weniger wirksam sind.
6. Feste und pulverförmige Silikonentschäumer
Feste und pulverförmige Silikonentschäumer werden durch Adsorption von Silikonflüssigkeit an ein stark ölabsorbierendes Pulver oder einen Feststoff hergestellt. Sie zeichnen sich durch gute Lagerstabilität, einfache Handhabung und Verarbeitbarkeit aus. Sie lassen sich auch in wässrigen Schaumlösungen gut dispergieren, während sie in nichtwässrigen Schaumlösungen nur schwer als Entschäumer zu verwenden sind.