فوم ها (کف) در فرآیند تولید بسیاری از صنایع مانند تولید صابون، تهیه قند و تصفیه پسماند نشاسته تولید می شوند. در فرآیندهای صنعتی، به طور معمول فوم ها منجر به ایجاد مشکلات بسیاری می شوند. وجودشان باعث نقص در پوشش دهی سطوح می شوند و از پر شدن مناسب سطوح و ظروف و رشد باکتری ها جلوگیری می کنند. همچنین وجود کف میزان بازدهی تولید محصولات را به شدت کاهش می دهد. بنابراین صنعتگران به دنبال روش هایی برای از بین بردن این فوم ها هستند. یکی از این روش ها استفاده از آنتی فوم ها (ضد کف) است. در ادامه با این مواد بیشتر آشنا می شویم.
ضد کف (آنتی فوم) چیست؟
عوامل شیمیایی هستند که برای کنترل بی رویه تشکیل کف در طی فرآیندهای صنعتی طراحی شده اند. اصطلاحات کف گیر (دیفومر) و ضد کف معمولا به جای یکدیگر استفاده می شوند. اما اگر بخواهیم به طور دقیق تر این دو عبارت را تعریف کنیم باید بگوییم که کف گیرها معمولا کف موجود را از بین می برند درحالیکه ضد کف ها از تشکیل کف جلوگیری می کنند. از جمله ضدکف های طبیعی می توان به پودر شیرین بیان اشاره کرد که به طور معمول در صنایع غذایی استفاده می شوند. نوع دیگر ضدکف مصنوعی است که این مواد به طور معمول از ترکیب روغن های نامحلول، پلی دی متیل سیلوکسان ها و دیگر انواع سیلیکون ها، الکل های معین، استئارات ها و گلیکول ها تهیه می شوند.
ویژگی های ضدکف
به طور کلی، یک آنتی فوم (ضد کف) در فرآیند کف سازی نامحلول است. دارای خواص فعال سطحی است. کشش سطحی آن از محیط کف کمتر است. از ویژگی های اساسی این محصول، ویسکوزیته کم و امکان پخش سریع روی سطح کف است. علاوه بر این ویژگی های اساسی، این ترکیبات باید صرفه اقتصادی نیز داشته باشند. به این صورت که قیمت مناسب داشته باشند. گران بودن آن ها صرفه اقتصادی کمی خواهد داشت. همچنین در مقادیر کم بتوانند راندمان بالایی داشته باشند. بر کبفبت محصول تاثیر نگذارند و از همه مهم تر بر محیط زیست اثرات مخرب نداشته باشند.
تاریخچه آنتی فوم (ضد کف)
اولین کف گیرها برای شکستن کف قابل مشاهده در سطح بود. از نفت سفید، روغن مازوت و سایر فرآورده های روغن سبک برای تجزیه کف استفاده شد. در ادامه روغن های گیاهی نیز کاربردهای خاصی پیدا کردند. الکل های بلند زنجیر (7 تا 22 کربنه) ضد کف های موثر اما گران قیمتی بودند. آنها برای افزایش کارایی به محصولات نفتی اضافه شدند.
در طول دهه 1950، آزمایش های ضد کف سازی سیلیکونی آغاز شد. این مواد بر پایه پلی دی متیل سیلوکسان (روغن سیلیکون) پراکنده شده در آب یا روغن سبک بودند. روغن های سیلیکون به خوبی کار می کنند، اما در بسیاری از کاربردها مانند رنگ و کاغذ سازی باعث اختلال در سطح می شوند. در سال 1963 اولین آنتی فوم های حاوی ذرات آبگریز سیلیس بر پایه روغن های سبک تولید شدند. در اوایل دهه 1970، موم های آبگریز مانند اتیلن بیس استئارآمید پراکنده در روغن ها تولید شدند. این نوع کف گیرها بسیار کارآمد بودند، اما بحران نفت در سال 1973 این قیمت ها را بسیار گران کرد و منجر به کاهش محتوای روغن شد.
راه حل اضافه کردن آب بود. بنابراین کف کننده های بر پایه آب (امولسیون روغن در آب و امولسیون آب در روغن) گسترش یافتند. با استفاده از امولسیون کننده های مختلف و روغن های اصلاح شده سیلیکون، تولید مواد کف کننده بر پایه سیلیکون ادامه یافت. در اوایل دهه 1990، آنتی فوم های امولسیون سیلیکون که باعث ایجاد اختلالات سطحی کمتری می شود، در صنعت خمیر چوب با موفقیت زیادی مورد استفاده قرار گرفت. این مواد باعث شستشوی بهتر، کاهش اکسیژن بیولوژیکی (BOD) در پساب و کاهش رسوبات شدند.
بیشتر بخوانید: خواص کولیگاتیو چیست؟
انواع آنتی فوم
آنتی فوم های برپایه روغن
این محصولات حامل روغن هستند. روغن موجود در آن ها می توانند شامل انواع روغن معدنی، گیاهی، سفید یا هر نوع دیگری (به جز روغن سیلیکون) که در محیط فوم محلول نیستند، باشند. یک ضدکف بر پایه روغن، جهت افزایش عملکرد خود حاوی موم و یا سیلیکای آبگریز نیز می باشد. موم های معمولی شامل اتیلن بیس استئارآمید (EBS)، موم های پارافینی، موم های استری و موم های الکل های چرب هستند. این محصولات همچنین ممکن است سورفکتانت هایی برای بهبود امولسیون و پخش شدن در محیط فوم داشته باشند. این آنتی فوم ها سنگین هستند و به طور معمول در از بین بردن کف سطحی بهترین هستند.
آنتی فوم های پودری
ضد کف های پودری در اصل ترکیباتی با حامل ویژه مانند سیلیس هستند. این مواد به محصولات پودری مانند سیمان، گچ و مواد شوینده اضافه می شوند.
آنتی فوم های برپایه آب
این نوع محصولات حاوی انواع مختلف روغن و موم هستند که در یک محلول بر پایه آب پخش می شوند. روغن ها اغلب معدنی یا گیاهی هستند و موم ها الکل چرب بلند زنجیر، صابون های اسید چرب یا استرها هستند. این ترکیبات یکی از بهترین انواع ضد حباب و ضد کف هستند.
آنتی فوم های سیلیکونی
ضد کف های سیلیکونی پلیمرهایی با ساختار سیلیکون هستند. این ترکیبات ممکن است برپایه امولسیون های برپایه روغن یا آب باشند. ترکیبات سیلیکونی شامل یک سیلیکا آبگریز پراکنده در روغن سیلیکونی است. امولسیون کننده ها برای اطمینان از پراکندگی سریع و خوب سیلیکون در محیط فوم اضافه می شوند. ترکیبات سیلیکونی همچنین ممکن است حاوی سیلیکون گلیکول و دیگر مواد سیلیکونی اصلاح شده باشند. این ترکیبات نیز ضد کف های سنگینی هستند که منجر به کاهش کف سطح و همچنین آزاد کردن هوای درون حباب ها می شوند. ضدکف های بر پایه سیلیکون همچنین در سیستم های کف غیر آبی مانند روغن خام و تصفیه روغن مناسب هستند. برای کاربردهای بسیار مشکل، فلوروسیلیکون ها ممکن است مناسب باشند.
آنتی فوم های برپایه EO/PO
ضد کف های EO/PO شامل کوپلیمرهای پلی اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول هستند. می توانند امولسیون هایی برپایه روغن، آب و یا محلول آبی باشند. کوپلیمرهای EO/PO به طور معمول خواص پراکندگی خوبی دارند و در صورت بروز مشکل رسوب، مناسب هستند.
آنتی فوم های آلکیل پلی آکریلات
پلی آکریلات های آلکیل برای استفاده به عنوان ضد کف در سیستم های غیر آبی که انتشار هوا مهم تر از تخریب کف سطح است، مناسب است. این محصولات غالباً در یک حامل حلال مانند ستون تقطیرهای نفتی قرار می گیرند.
بیشتر بخوانید: مواد شیمیایی آزمایشگاهی
کاربردها
- برای ساخت مواد شوینده برای کنترل میزان کف تولید شده مانند مایع ظرفشویی
- در تهیه بتن ها با استفاده از ترکیبات لیگنو سولفونات میزان روان کنندگی، کاهش نفوذپذیری و بتن ریزی صورت می گیرد.
- در صنایع غذایی از پودر شیرین بیان به عنوان ضد کف استفاده می شود. همچنین برای جلوگیری از کف کردن زیاد نوشابه و نوشیذنی های گازدار استفاده می شوند. در مواد غذایی مک دونالد از پلی دی متیل سیلوکسان در روغن های سرخ کردنی برای کاهش پاشندگی روغن استفاده می کنند.
- جهت تهیه چسب های پایه آب و پلی وینیل الکل
- در شیرین سازی آب آشامیدنی
- جهت روغن های روانکاری، صنعتی و کارکرده
- در صنایع نفتی و حفاری چاه های نفتی
- در صنابع نساجی
- چاپ جوهر
- رنگ و رزین
- تقطیر و رفلاکس
- فیلتراسیون
- رقیق سازی
- در صنایع داروسازی و تولید داروهای ضد نفخ مانند مالوکس، میلانتا
جمع بندی
همانطور که گفته شد فوم ها مشکلات بسیاری در صنایع ایجاد می کنند. وجود کف منجر به اختلال در پوشش وکاهش راندمان می شود. برای حل این مشکل از ضد کف ها استفاده می شود. ضد کف ها (آنتی فوم) انواع مختلفی دارند که به طور کلی به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. از این مواد در صنایع غذایی، دارویی، صنعت نفت و تولید انواع مواد صنعتی استفاده می شود.
