Producator de antispumant siliconic | Formule, specificații și dozare

Perspectivă de producție

În interiorul producției de antispumant siliconic: de la uleiul de silicon brut la formularea finită

Fiecare lot de antispumant siliconic produs pe liniile noastre începe ca ulei brut de metil silicon cu mult înainte de a deveni un lichid stabil, gata de utilizare. Calea de la uleiul de bază la antispumantul finit pe bază de silicon implică mai multe etape controlate, fiecare dintre acestea afectând direct cât de repede produsul doboară spuma, cât de mult împiedică spuma să se întoarcă și cât de bine rezistă la diferite temperaturi de lucru și condiții de pH. Înțelegerea acestui proces ajută la explicarea de ce detaliile formulării contează la fel de mult ca ingredientul activ în sine și de ce două produse ambele etichetate ca antispumant siliconic se pot comporta foarte diferit odată dozate într-un lichid de proces real. Secțiunile de mai jos parcurg etapele de producție, gama de specificații pentru diferite grade, date reale de performanță colectate din testarea coloanei de spumă și ghiduri de dozare organizate de industrie, astfel încât o formulare să poată fi adaptată unui anumit proces, mai degrabă decât aleasă numai după aspect.

Selectarea materiei prime

Uleiul de silicon de bază este selectat într-o fereastră de viscozitate de aproximativ 350 până la 1000 centistokes. Uleiul cu vâscozitate mai mică se răspândește mai repede pe o peliculă de spumă, dar își pierde eficacitatea mai devreme, în timp ce uleiul cu vâscozitate mai mare își menține poziția mai mult timp, dar se dispersează mai lent, așa că alegerea depinde de aplicația țintă.

Tratament hidrofob cu silice

Siliciul fumos este tratat la suprafață cu agenți de cuplare silan pentru a-l face hidrofob înainte de a fi amestecat în uleiul de silicon. Acest dioxid de siliciu tratat este ceea ce îi conferă agentului antispumant siliconic finit fereastra extinsă de suprimare a spumei, mai degrabă decât o singură deprimare rapidă.

Emulsificare și omogenizare

Amestecul ulei-silice este dispersat în apă folosind emulgatori neionici sub amestecare cu forfecare mare, producând dimensiuni ale picăturilor de obicei între 1 și 5 microni. Picăturile din afara acestui interval fie se separă în picioare, fie nu se răspândesc suficient de repede odată adăugate la un sistem de spumare.

Finisare de stabilitate

Îngroșatorii și conservanții sunt adăugați într-o trecere finală de amestecare, astfel încât emulsia să reziste la separarea fazelor, stresul îngheț-dezgheț și creșterea microbiană în timpul depozitării, menținând antispumantul siliconic să funcționeze constant de la primul litru de tambur până la ultimul.

De ce se formează spuma în lichidele industriale

Spuma apare ori de câte ori gazul este prins într-un lichid de o peliculă care este suficient de puternică pentru a rezista la prăbușirea de la sine. Agenții tensioactivi, proteinele și anumiți polimeri găsiți în mod obișnuit în lichidul de pulverizare, băile de colorare, acoperirile și bulionul biologic scad tensiunea superficială a lichidului și stabilizează pereții fiecărei bule, motiv pentru care procesele care amestecă, agită, pompează sau aerisesc un lichid tind să genereze cea mai mare spumă. Un antispumant funcționează prin introducerea unui material cu o tensiune superficială și mai mică decât filmul de surfactant, pătrunzând în peretele bulei și rupându-l. Acesta este motivul pentru care un antispumant eficient trebuie să fie suficient de insolubil în lichidul de bază pentru a rămâne concentrat la suprafața bulei, mai degrabă decât să se dizolve în lichidul în vrac, în același timp să fie suficient de dispersabil pentru a se răspândi rapid pe o suprafață mare de spumă. Uleiul siliconic satisface ambele condiții neobișnuit de bine, acesta fiind motivul pentru care antispumantul siliconic funcționează mai rapid și mai constant decât multe chimicale alternative într-o gamă largă de condiții de proces.

Gama de specificații tehnice pentru toate gradele de producție

Deoarece nicio formulă nu funcționează optim în fiecare proces, producția este organizată în mai multe grade de antispumant siliconic, fiecare reglat pentru o combinație diferită de temperatură, sensibilitate la dozare și cerințe de reglementare. Tabelul de mai jos prezintă intervalele de specificații produse în mod obișnuit.

Parametru	Gradul de uz general	Gradul de temperatură ridicată	Gradul de contact cu alimente	Gradul concentrat
Aspectul	Emulsie albă	Emulsie albă lăptoasă	Emulsie albă, low odor	Pastă vâscoasă de culoare albă
Conținut activ	12% – 15%	18% – 22%	10% – 12%	28% – 32%
Vâscozitate (25°C)	200 – 500 mPa·s	400 – 900 mPa·s	150 – 400 mPa·s	1500 – 3000 mPa·s
Valoarea pH-ului	6,0 – 7,5	6,5 – 8,0	6.0 – 7.0	6,5 – 7,5
Tip ionic	Neionică	Neionică	Neionică	Neionică
Temperatura de lucru	Până la 90°C	Până la 200°C	Până la 100°C	Până la 180°C
Raportul de diluție	1:5 până la 1:20	1:10 până la 1:30	1:5 până la 1:15	1:20 până la 1:50
Stabilitate la depozitare	12 luni	12 luni	9 luni	18 luni

Date de performanță pentru suprimarea spumei

Antispumantul siliconic este frecvent comparat cu tipurile de antispumant cu ulei mineral și polieter pe două măsuri: cât de repede doboară spuma existentă și cât timp previne reformarea spumei. Testarea internă într-o soluție de spumă standard la 25°C a produs următoarea comparație a timpului de deprimare.

Timp mediu de eliminare a spumei (secunde, mai mic este mai rapid)

Decalajul devine mai mare în condiții de temperatură mai ridicată. Antispumantul cu ulei mineral tinde să-și piardă vâscozitatea și controlul răspândirii peste 80°C, în timp ce un antispumant pe bază de silicon, formulat corespunzător, își păstrează viteza de deprimare până la 200°C în gradul de temperatură înaltă, motiv pentru care rămâne alegerea preferată pentru băile de proces fierbinte în vopsire, lichior negru de fabricare a hârtiei și tratarea apei din cazan.

Reducerea înălțimii spumei în timp la diferite niveluri de dozare

La o doză de 0,05%, înălțimea spumei în coloana de testare scade cu mai mult de 80% în primele zece minute și rămâne suprimată pentru restul perioadei de observare. La o doză mai mică de 0,02%, reducerea inițială este mai lentă și o oarecare recuperare a spumei este vizibilă după douăzeci de minute, motiv pentru care recomandările de dozare sunt date întotdeauna ca un interval, mai degrabă decât un singur număr fix - punctul corect din acel interval depinde de cât de agresiv spumează lichidul de bază.

Doza recomandată în funcție de industria de aplicare

Dozarea nu este uniformă în toate industriile, deoarece tendința de spumare, vâscozitatea lichidului și temperatura de procesare variază. Următoarele intervale reflectă punctele de pornire tipice utilizate înainte de reglarea fină la o anumită linie de proces. Începerea de la capătul inferior al intervalului și creșterea în trepte mici în timp ce se monitorizează înălțimea spumei este în general mai fiabilă decât începerea de la limita superioară, deoarece supradozajul poate destabiliza ocazional o formulare sau poate lăsa un reziduu vizibil pe suprafața produsului finit.

Industria	Dozaj recomandat	Temperatura de lucru	Metoda de adăugare
Fabricarea hârtiei celuloză și acoperire	0,02% – 0,08%	20°C – 60°C	Adăugarea directă în timpul baterii sau amestecării acoperirii
Vopsirea și imprimarea textilelor	0,03% – 0,10%	Până la 130°C	Dozare măsurată în baia de vopsea sau în jgheab de umplutură
Acoperiri și cerneluri pe bază de apă	0,10% – 0,50%	Temperatura camerei	Se adaugă în timpul etapelor de măcinare și de coborâre
Rezervoare de apă uzată și de aerare	0,01% – 0,05%	Ambient	Furaj prin picurare la punctul de aerare
Procese de fermentare	0,01% – 0,03%	28°C – 40°C	Adăugarea sterilă prin linia de alimentare
Prelucrarea alimentelor	Sub limita de reglementare, de obicei sub 0,01%	Dependent de proces	Contorizare controlată conform ghidului de siguranță alimentară
Producția de adezivi și etanșanți	0,05% – 0,30%	Temperatura camerei	Adăugat în timpul dispersării de mare viteză
Fluide pentru prelucrarea metalelor	0,05% – 0,20%	Până la 60°C	Amestecat în concentrat înainte de diluare

Unde se aplică de fapt fiecare formulare

Fabricarea hârtiei

Spuma generată în timpul pulverizării, dimensionării și acoperirii perturbă formarea foii și lasă defecte de suprafață. Un antispumant din silicon cu deformare rapidă previne găurile și dungile pe suprafața hârtiei finite, rezistând în același timp condițiilor alcaline comune în prelucrarea pastei.

Tratarea apelor uzate

Bazinele de aerare generează spumă persistentă la suprafață care poate revărsa pereții rezervorului. Un agent antispumant siliconic dozat la punctul de aerare controlează înălțimea spumei fără a perturba activitatea biologică a procesului de nămol activat.

Fermentarea

Degajarea gazelor în timpul creșterii microbiene formează spumă care reduce volumul utilizabil al rezervorului. Un agent antispumant siliconic cu doze mici controlează acest strat de spumă, rămânând în același timp compatibil cu sistemul biologic, evitând interferența cu randamentul sau separarea în aval.

Acoperiri și cerneluri

Aerul antrenat în timpul dispersării de mare viteză creează cratere de suprafață și luciu redus. Antispumantul pe bază de silicon adăugat în stadiul corect al procesului de măcinare îndepărtează microbulele înainte ca acestea să devină defecte fixate în filmul uscat.

Prelucrarea textilelor

Agenții tensioactivi utilizați în băile de curățare, vopsire și spălare spumează puternic la temperatura procesului. Un antispumant din silicon termostabil menține suprafața băii curată, astfel încât rolele și ghidajele să funcționeze fără interferențe cu spuma.

Prelucrarea alimentelor

Acolo unde este necesar controlul spumei în procesele de contact cu alimentele, un antispumant siliconic pentru contactul cu alimentele formulat în limitele de dozare permise controlează spuma în timpul etapelor de fierbere, fermentare sau spălare fără a afecta gustul sau aspectul produsului.

Proceduri de control al calității în timpul producției

Consecvența între loturi este menținută printr-o secvență fixă de verificări, mai degrabă decât printr-o singură inspecție finală.

Inspecția materiei prime primite

Vâscozitatea uleiului de silicon, dimensiunea particulelor de silice hidrofobă și puritatea emulgatorului sunt verificate în raport cu fișele de specificații interne înainte ca orice lot să intre în etapa de amestecare.

Monitorizarea vâscozității în proces

Citirile de vâscozitate sunt luate la intervale definite în timpul emulsificării pentru a confirma formarea picăturilor se desfășoară în fereastra de dimensiune a particulei țintă.

Testarea suprimarii spumei

Fiecare lot finit este testat într-o coloană de spumă standardizată utilizând o soluție de surfactant de referință pentru a confirma că timpul de deblocare și durata de suprimare respectă specificațiile de grad.

Testarea stabilității și a duratei de valabilitate

Probele sunt păstrate prin cicluri accelerate de îngheț-dezgheț și depozitare la temperatură ridicată pentru a confirma că emulsia nu se va separa înainte de a ajunge la utilizatorul final.

Performanță în condiții de pH

Lichidele de proces variază foarte mult în pH, de la fluide acide de prelucrare a metalelor până la lichior de pulpă puternic alcalin, iar un antispumant care funcționează bine într-un interval își poate pierde eficacitatea în altul. Antispumantul pe bază de silicon este formulat cu emulgatori neionici, în special pentru că sistemele neionice rămân stabile pe o fereastră largă de pH, spre deosebire de sistemele de emulgatori anionici care se pot descompune în lichide foarte acide sau foarte alcaline.

Eficiență relativă de suprimare a spumei în intervalul de pH

Eficiența de suprimare a antispumantului pe bază de silicon rămâne relativ constantă în intervalul de pH 2 până la pH 12 prezentat mai sus, cu doar o scădere modestă la extreme, în timp ce antispumantul cu ulei mineral prezintă o scădere mai constantă pe măsură ce pH-ul se îndepărtează de neutru. Această stabilitate este unul dintre motivele majore pentru care agentul antispumant siliconic este ales pentru lichidul de pulpare, care este de obicei puternic alcalin, și pentru anumite băi de tratare a metalelor care sunt acide.

Depanarea problemelor comune de control al spumei

Spuma revine la scurt timp după dozare

Acest lucru indică de obicei că doza este sub pragul de suprimare pentru acel lichid, mai degrabă decât o defecțiune a produsului. Creșterea treptată a dozei în intervalul recomandat sau trecerea la un grad mai ridicat de conținut activ rezolvă, de obicei, recurența.

Emulsia se separă în depozit

Separarea este cauzată cel mai adesea de expunerea la îngheț sau de depozitare peste limita de temperatură recomandată. Re-amestecarea blândă poate restabili uneori capacitatea de utilizare, dar recipientele care au înghețat solid ar trebui evaluate înainte de utilizare.

Defecte de suprafață apar în filmul acoperit

Supradozajul antispumant siliconic într-o formulare de acoperire poate provoca cratering în loc să o rezolve. Reducerea ușoară a dozei și confirmarea punctului de adăugare au loc înainte ca etapa finală de măcinare să corecteze de obicei acest lucru.

Eficacitate redusă la temperaturi mai ridicate

Un grad de uz general care își pierde eficacitatea pe măsură ce temperatura băii crește este un semn că procesul a depășit plafonul său de temperatură de lucru, ceea ce necesită trecerea la un grad de temperatură ridicată, mai degrabă decât creșterea dozajului în continuare.

Capacități de personalizare pentru formulări specifice

Deoarece condițiile de proces diferă de la o linie de producție la alta, formulările pot fi ajustate pe mai multe axe, mai degrabă decât să se bazeze pe un singur produs fix. Conținutul activ poate fi crescut sau coborât pentru a se potrivi cu echipamentul de dozare deja instalat pe o linie de proces. Vâscozitatea poate fi ajustată între emulsii subțiri, cu curgere liberă, potrivite pompelor de dozare automate, și paste mai groase, concentrate, potrivite pentru dozarea manuală în rezervoare mai mici. Selecția emulgatorului poate fi mutată către sisteme care rămân stabile în apă dură sau în prezența unor electroliți specifici găsiți într-o baie de proces anume. Acolo unde o formulare trebuie să îndeplinească cerințele de contact cu alimentele, ingredientele active și plafoanele de dozare sunt selectate pentru a rămâne în limita de reglementare aplicabilă pentru acel caz de utilizare. Ambalajul poate fi aranjat în formate de tambur, tote IBC sau găleți mai mici, în funcție de volumul consumat de o unitate pe ciclu de producție, iar etichetarea privată a ambalajului este disponibilă pentru unitățile care preferă propria marcă pe container.

Ghid de ambalare și depozitare

Dimensiunea pachetului	Tip container	Temperatura de depozitare	Perioada de valabilitate
25 kg	găleată de plastic	5°C – 35°C	9 – 12 luni
200 kg	Tambur din oțel sau plastic	5°C – 35°C	9 – 12 luni
1000 kg	Geanta IBC	5°C – 35°C	9 – 12 luni

Înghețarea trebuie evitată, deoarece ciclurile repetate de îngheț-dezgheț pot rupe emulsia și pot provoca separarea ireversibilă. Recipientele trebuie resigilate imediat după utilizare și depozitate departe de lumina directă a soarelui, deoarece expunerea prelungită la UV poate degrada treptat sistemul de emulgator și poate scurta durata de valabilitate efectivă.

Întrebări frecvente despre antispumantul siliconic

Cum să faci antispumant din silicon la scară de producție

La scară de producție, fabricarea antispumantului siliconic începe cu selectarea unui ulei de silicon de bază la vâscozitatea țintă, apoi amestecarea cu silice hidrofobă tratată la suprafață pentru a construi o suprimare de lungă durată a spumei. Acest amestec este dispersat în apă utilizând emulgatori neionici sub amestecare cu forfecare mare pentru a forma o emulsie stabilă cu dimensiuni ale picăturilor în intervalul de la 1 la 5 microni. Îngroșatorii și conservanții sunt adăugați într-o trecere finală pentru a proteja emulsia în timpul depozitării și transportului, urmate de testarea coloanei de spumă înainte ca lotul să fie eliberat pentru ambalare.

Pentru ce se folosește antispumantul siliconic

Antispumantul siliconic este utilizat pentru a controla spuma nedorită în procesele lichide în care agenții tensioactivi, agitația sau generarea de gaze ar crea altfel un strat de spumă. Utilizările obișnuite includ celuloza și acoperirea pentru fabricarea hârtiei, băile de vopsire a textilelor, acoperirile și cernelurile pe bază de apă, rezervoarele de aerare a apelor uzate, procesele de fermentație, producția de adezivi și sistemele fluide pentru prelucrarea metalelor. În fiecare caz, se adaugă la o doză mică în raport cu volumul total de lichid, deoarece este necesară doar o cantitate mică pentru a perturba tensiunea superficială care ține bulele de spumă împreună.

Ce poate fi folosit ca antispumant în afară de silicon

Mai multe materiale pot fi folosite ca antispumant în funcție de proces. Antispumantul pe bază de ulei mineral este o opțiune cu costuri mai mici, potrivită pentru condiții de temperatură moderată. Antispumantul de tip polieter oferă o solubilitate bună în apă și este adesea selectat pentru sistemele pe bază de apă cu cerințe de biodegradabilitate. Antispumantul pe bază de esteri de acizi grași este comun în formulările legate de alimente. Antispumantul pe bază de silice sub formă de pulbere este utilizat acolo unde este nevoie de un purtător solid, mai degrabă decât de o emulsie lichidă. Fiecare tip diferă în ceea ce privește viteza de deprimare, durata de suprimare și toleranța la temperatură, motiv pentru care selecția formulării depinde de sistemul lichid specific care este tratat.

Se poate folosi siliconul ca agent antispumant

Da, siliconul este unul dintre cele mai eficiente materiale disponibile pentru utilizare ca agent antispumant. Tensiunea sa superficială scăzută îi permite să se răspândească rapid pe o peliculă de spumă și să rupă structura bulelor, în timp ce stabilitatea sa chimică îi permite să funcționeze într-un interval larg de pH și temperatură, în comparație cu multe substanțe chimice alternative. Siliconul poate fi folosit singur ca agent antispumant activ sau amestecat cu alte componente, cum ar fi polieter sau esteri ai acizilor grași pentru a ajusta compatibilitatea cu un sistem lichid specific.

Care este cel mai comun agent antispumant folosit industrial

Agenții antispumanți pe bază de silicon și agenții antispumanți pe bază de polieter sunt cele două tipuri cele mai utilizate în procesele industriale. Formulările de silicon sunt, în general, preferate acolo unde sunt necesare deprimare rapidă, dozare scăzută și toleranță mare la temperatură sau pH mare, cum ar fi în fabricarea hârtiei, acoperiri și tratarea apelor uzate. Formulările de polieter sunt adesea selectate acolo unde solubilitatea în apă și biodegradabilitatea sunt priorități, cum ar fi în anumite aplicații de prelucrare a alimentelor și sensibile la mediu. Alegerea dintre ele se reduce de obicei la temperatura, pH-ul și profilul de vâscozitate al lichidului care este tratat.

Care este diferența dintre agentul antispumant pe bază de silicon și agentul antispumant siliconic

Cei doi termeni sunt, în general, folosiți interschimbabil pentru a descrie aceeași clasă de produse, deși „antispumant pe bază de silicon” se referă mai des la produsul emulsie finit gata de dozare, în timp ce „agent antispumant siliconic” poate descrie, de asemenea, componenta activă de silicon într-o formulare mai largă care poate include alți aditivi. În termeni practici, ambele se referă la o formulare construită în jurul uleiului de silicon și silice hidrofobă ca mecanism activ de control al spumei.

Cum ar trebui să fie depozitat și re-amestecat antispumantul siliconic înainte de utilizare

Antispumantul siliconic trebuie depozitat la aproximativ 5°C și 35°C, păstrat sigilat și protejat de lumina directă a soarelui și de temperaturile de îngheț. Deoarece este o emulsie, decantarea minoră poate apărea în mod natural pe perioade lungi de depozitare, așa că agitarea sau rularea ușor a tamburului înainte de dozare este o practică bună chiar și atunci când produsul pare uniform. Dacă un recipient a fost expus la condiții de îngheț și prezintă o separare vizibilă, o încălzire lentă combinată cu amestecarea cu forfecare scăzută poate restabili uneori capacitatea de utilizare, dar lotul trebuie verificat într-un test de spumă la scară mică înainte de a fi dozat într-o serie completă de producție pentru a confirma performanța nu a fost afectată.

Potrivirea unei formulări la o anumită linie de proces

Selectarea gradului potrivit de antispumant siliconic începe cu identificarea temperaturii de lucru a lichidului, a intervalului de pH în care operează și a gradului de agresivitate a spumei soluției de bază în condiții de agitare normală de funcționare. Un proces care rulează sub 90°C cu spumare moderată funcționează de obicei bine pe un grad de uz general, în timp ce funcționarea continuă peste 100°C, cum ar fi băile de vopsea sau sistemele de pastă fierbinte, necesită un grad de temperatură ridicat formulat cu o proporție mai mare de ulei siliconic stabil la căldură. În cazul în care lichidul finit va intra în contact cu alimentele sau cu un produs reglementat, un grad de contact cu alimentele menține conținutul activ și dozajul în limitele permise, oferind totuși o reducere eficientă. Testarea de compatibilitate pe un eșantion mic din lichidul de proces real înainte de dozarea la scară completă este modalitatea cea mai fiabilă de a confirma rata de dozare și punctul de adăugare, deoarece două lichide cu aspect similar pot spuma foarte diferit în funcție de încărcătura lor de surfactant și conținutul de minerale.

Manipulare și considerații de mediu

Emulsiile de antispumant siliconic sunt, în general, tratate ca materiale cu risc redus, dar câteva măsuri de precauție practice mențin atât produsul, cât și mediul de lucru în stare bună. Containerele trebuie ținute sigilate atunci când nu sunt utilizate pentru a preveni formarea pielii pe suprafața emulsiei și pentru a împiedica contaminanții care ar putea însămânța creșterea microbiană. Echipamentele de dozare, cum ar fi pompele, dispozitivele de alimentare prin picurare și supapele de dozare, trebuie clătite periodic, deoarece reziduurile uscate dintr-o emulsie de silicon pot îngusta treptat liniile de alimentare și pot încetini precizia dozării în timp. Deoarece antispumantul siliconic este eficient la concentrații foarte scăzute, doar un volum mic este descărcat în mod obișnuit în raport cu debitul total de lichid al unei linii de proces, iar formulările pentru contactul cu alimentele sunt special concepute pentru a rămâne în limitele reziduale permise pentru utilizarea lor. Scurgerile pe podea tare pot crea un pericol de alunecare din cauza tensiunii superficiale scăzute a materialului, astfel încât procedurile standard de izolare și curățare utilizate pentru alți auxiliari de proces lichid se aplică în mod egal aici.