Antifoam
สารกันการเกิดฟอง และสารลดฟอง
( Antifoam , Defoamer )
สารลดฟอง หรือสารป้องกันการเกิดฟอง คือสารเคมีปรุงแต่งชนิดหนึ่งที่สามารถลดหรือขัดขวางการเกิดฟอง ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่มีของเหลวมาเกี่ยวข้อง นิยามของคำว่าสารป้องกันฟอง (Antifoam) หรือสารลดฟอง (Defoamer) นั้น ในบางครั้งมีการใช้สลับไปมาอยู่บ่อย ๆ
สารลดฟองนั้นปรกติถูกใช้ในขั้นตอนของอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อเพิ่มความเร็วในการผลิตและลดปัญหาในด้านต่าง ๆ สารลดฟองนั้นสามารถกำจัดปัญหาของฟอง ที่พื้นผิวของของเหลวนั้น ๆ หรือ กำจัดฟองอากาศที่ถูกอัดหรือเก็บอยู่ ภายในมวลของเหลว นั้นเอง มีสารเคมีหลายตำรับมากมายที่สามารถนำมาใช้ในการกำจัดฟองนี้ได้
โดยปรกติ สารลดฟองนั้นไม่ละลายในตัวกลางที่ก่อให้เกิดฟอง แต่ตัวมันเองจะมีคุณสมบัติที่ผิวสัมผัสนั้น ๆ ได้เป็นอย่างดี คุณสมบัติที่สำคัญของสารลดฟองที่ดีคือต้องมีความหนืดต่ำ และสามารถกระจายตัวได้อย่างรวดเร็ว บนพื้นผิวของสารที่เกิดฟองอยู่ สารลดฟองนั้นต้องมีความสามารถในการจัดที่พื้นผิวระหว่างของเหลว และอากาศ ได้อย่างดีและในขณะเดียวกัน พอจับที่ผิวสัมผัสแล้วตัวมันเองต้องไปทำลายความคงตัวของชั้นผิวของฟองนั้น ๆ ด้วย ซึ่งด้วยปัจจัยตรงนี้ส่งผลให้ฟองอากาศเกิดการแตกตัวขึ้นและทำลายพื้นผิวของฟองส่วนใหญ่ได้ ในขณะเดียวกันสารลดฟองจะไปเร่งให้ฟองอากาศที่ถูกกักเก็บไว้ในสื่อนั้น ๆ รวมตัวกันได้ดีขึ้นและเร็วขึ้น ทำให้เกิดเป็นฟองอากาศขนาดใหญ่ และสามารถเคลื่อนตัวมาสู่ผิวหน้าของของเหลวนั้น ๆ ได้อย่างรวดเร็ว
การแบ่งประเภทสารลดฟองทางเคมี
- สารลดฟองจำพวกน้ำมัน เป็นสารลดฟองประเภทที่มีพาหะคือสารในกลุ่มน้ำมัน น้ำมันดังกล่าวได้แก่ น้ำมันแร่ น้ำมันพืช น้ำมันขาว หรือน้ำมันอื่น ๆ ที่ไม่ละลายในตัวนำที่เกิดฟอง (ยกเว้น น้ำมันซิลิโคน) สารลดฟองในกลุ่มน้ำมันนี้ มีส่วนประกอบจากพวกไขมัน และอาจมีหรือไม่มีผงซิลิกาที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการลดฟอง ปรกติไขมัน ในกลุ่มนี้มักจะเป็นพวกสารในกลุ่ม เอธิลีนสเตียราไมด์ ไขมันพาราฟิน ไขมันเอสเธอร์ และไขจากไขมันแอลกอฮอล์ สารลดฟองในกลุ่มนี้อาจมีสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบอยู่ด้วยเพื่อช่วยปรับปรุงความสามารถในการเกิดอิมัลชั่น และเพิ่มความสามารถในการกระจายตัวบนผิวของสารที่เกิดฟอง สารลดฟองกลุ่มนี้ เป็นสารลดฟองใน อุตสาหกรรมหนัก และใช้ได้ผลดีในการลดฟองบนผิวของเหลวนั้น ๆ
- สารลดฟองชนิดผง สารลดฟองชนิดผงนั้นหลัก ๆ แล้วเป็นสารลดฟองในกลุ่มน้ำมันหรือไขมันบนพาหะที่เป็นผงซิลิกา สารลดฟองในกลุ่ม ผงนี้มักจะใช้ใน ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผง เช่น ซีเมนท์ ปูน หรือ ผงซักฟอก
- สารลดฟองที่เป็นน้ำ สารลดฟองที่เป็นน้ำนั้นมีอยู่หลาย ๆ ชนิด ทั้งที่เป็น น้ำมัน และไขมัน ที่กระจายตัวอยู่ในน้ำ น้ำมันในสารลดฟองกลุ่มนี้ มักจะเป็นพวก น้ำมันขาว น้ำมันพืช หรือไขมันที่เป็น ไขมันแอลกอฮอล์แบบโมเลกุลยาว หรือสบู่กรดไขมัน หรือ เอสเธอร์ เป็นต้น สารลดฟองในกลุ่มนี้เหมาะสำหรับการช่วยเร่ง ขับให้อากาศที่โดนกักเก็บไว้ในชั้นน้ำ ลอยตัวขึ้นมาเหนือชั้นน้ำ นั้น ๆ ได้ดี
- สารลดฟองที่มีพื้นฐานมาจากซิลิโคน สารลดฟองในกลุ่มซิลิโคนนั้น จะมีสารประกอบพวกซิลิโคนเป็นส่วนประกอบสำคัญในการออกฤทธิ์ พวกนี้มักจะอยู่ใน รูปน้ำมัน หรือ รูปแบบน้ำ สารประกอบซิลิโคนนั้นประกอบไปด้วยผงซิลิกากระจายตัวอยู่ในน้ำมันซิลิโคน การใส่สาร ทำอิมัลชั่นเข้าไปจะช่วยทำให้ซิลิโคนกระจายตัวได้รวดเร็วบนผิวสัมผัสของสารที่เกิดฟองนั้น ๆ สารประกอบซิลิโคน มักจะประกอบไปด้วย ซิลิโคนไกลคอล และ ซิลิโคนเหลวชนิด อืน ๆ สารลดฟองในกลุ่มซิลิโคนนี้เป็นสารลดฟองที ่ประสิทธิภาพสูง เหมาะสมกับการใช้งานหนักได้มีความสามารถในการลดฟอง ทั้งบนพื้นผิวของของเหลว และ ช่วย ดันอากาศที่ถูกกักภายใต้ของเหลวขึ้นมาสู่พื้นผิวได้อีกด้วย สารลดฟองในกลุ่มนี้เหมาะสาำหรับลดฟองในระบบที่ไม่มี น้ำ เช่น การสกัดน้ำมันดิบ หรือการกลั่นน้ำมัน ในบางกรณีที่ ซับซ้อน สามารถใช้ ฟลูออโรซิลิโคน ในการลดฟองได้ ด้วย
- สารลดฟองในกลุ่ม เอทธิลีนออกไซด์ และ โพรพิลีนออกไซด์ สารลดฟองในกลุ่มนี้ประกอบไปด้วย สารพวก โพลีเอทธีลีนไกลคอล และ โพลีโพรพิลีนไกลคอล โคโพลีเมอร์ สารพวกนี้อยู่ในรูปน้ำมัน สารละลาย หรือ อิมัลชั่นละลายน้ำ สารประกอบพวกเอทธิลีนออกไซด์ และโพรพีลีนออกไซด์ นั้น มันมีคุณสมบัติในการกระจายตัวได้ดี และเหมาะสมที่จะใช้ในกรณีที่ ป้องกันการสะสม
- สารลดฟองในกลุ่มแอลคิว โพลีอคริเลต สารลดฟองในกลุ่มแอลคิว โพลีอคริเลต เหมาะสำหรับการลดฟองใน ระบบที่ไม่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ และเหมาะสำหรับ ลดฟองในระบบที่มีฟองอากาศกักเก็บไว้ใต้ของเหลวเยอะ มากกว่าที่จะลดฟองบนพื้นผิวของ ฟองอากาศ สารลดฟองในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่มักมี ตัวทำละลายเป็นพาหะ เช่น สารในกลุ่มปิโตรเลียมกลั่น
ปัญหาเกี่ยวกับฟองในระบบอุตสาหกรรม
ปัญหาของฟองส่วนใหญ่ที่เห็นได้ชัดเจนคือ การที่ฟองลอยอยู่บนพื้นผิวของสื่อนั้น ๆ เป้นเรื่องไม่ยากที่จะเฝ้าระวังและ ที่จะควบคุมฟองถ้ามีการใช้สารลดฟอง ฟองบนพื้นผิวสามารถทำให้เกิดปัญหาต่อระดับของเหลวและ ทำให้เกิดการล้นได้ ปัญหานี้อาจก่อให้การล่าช้าต่อการผลิต
ปัจจัยของปัญหาฟองต่อเครื่องจักร
ปัจจัยต่าง ๆ ของเครื่องจักรที่ทำให้เกิดฟอง และทำให้อากาศถูกกับเก็บไว้ภายในสื่อของเหลว ได้แก่
- ซีลของปั๊มรั่ว
- ปั๊มมีแรงดันสูง
- การออกแบบระบบที่ไม่ดี เกี่ยวกับ แท๊งคื ปั๊มดูด ปั๊มคาย และอื่น ๆ
- การปลดปล่อยความดันของปั๊ม
- อากาศมีหลายรุปแบบที่ทำให้เกิดปัญหาต่อเครื่องจักร เช่น
- อากาศละลายตัวอยู่ในรูปของเหลวและออกมาในรูปฟองอากาศเล็ก ๆ
- ฟองอากาศเล้ก ๆ ที่ถูกเก็บอยู่บนพื้นผิวของ ของเหลว
- ฟองอากาศขนาดใหญ่ที่มีความสามารถในการลอยตัวขึ้นมาบนพื้นผิวและเห็นเป็นฟองชัดเจน
ฟองอากาศในขั้นตอนของน้ำยาปรับความเย็น
ฟองที่กระจายตัว และละลายตัว อยู่ในระบบนำยาปรับความเย็นสามารถก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ ได้เช่น
- ลดประสิทธิภาพของปั๊ม
- ลดความจุของปั๊มและแท๊งค์
- ทำให้เชื้อแบคทีเีรียเจริญเติบโต
- ทำให้ฝุ่นลอยตัวและจับตััวกัน
- ลดประสิทธิภาพของน้ำยาปรับความเย็น
- ทำให้ถังทำความสะอาดหยุดทำงาน
- ทำให้เกิดปัญหาการตันในระบบระบายน้ำของตัวกรอง
- มีปัญหาในการฟอร์มตัว เช่น ในอุตสาหกรรมผลิตกระดาษ การมีฟองอากาศจะไปรบกวนการเรียงตัว ของไฟเบอร์ ทำให้ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน
- เพิ่มต้นทุนในการเติมน้ำยา
- ต้นทุนที่อาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากการ reject ของสินค้าเพราะ มีความชำรุดในการผลิตเนื่องจากฟอง
การประยุกต์ใช้งาน
- สารซักฟอก สารลดฟองนั้นจะถูกเติมลงในสารซักฟอกบางชนิดเพื่อ ทำการลดฟองที่อาจก่อให้เกิด ผลในการซักล้างที่ลดลง ยกตัวอย่างเช่น สารที่ใช้ล้างจานนั้น ต้องมีฟองน้อยสำหรับเครื่องล้างจาน เพื่อที่จะให้มันทำงานอย่างเหมาะสม
- อาหาร เมื่อใช้สารลดฟองเป็นองค์ประกอบในอาหารนั้น สารลดฟองจะถูกใช้เพื่อลดปริมาณน้ำหรือฟองในขั้นตอนการเตรียม หรือการเสิร์ฟ สารลดฟองต่าง ๆ นั้นถูกใส่ลงในอาหารหลาย ๆ ชนิดด้วยกัน เช่น ไดเอทเป็ปซี่ ไดเอทโค๊ก สไปรท์ หรือไก่ทอด สารลดฟองในอาหารมักจะอยู่ในกลุ่มของโพลีได้เมทธิลไซลอกเซน (ซิลิโคน) การใส่น้ำมันซิลิโคนลงใน น้ำมันปรุงอาหาร เพื่อใช้ในการป้องการการเกิดฟอง จากการทอดอาหาร
- อุตสาหกรรมทั่ว ๆ ไป สารลดฟองถูกใช้ในอุตสาหกรรมทั่ว ๆ ไป และผลิตภัณฑ์หลากหลาย เช่น เยื่อไม้ กระดาษ สี การบำบัดน้ำเสีย การผลิตอาหาร การขุดเจาะน้ำมัน เครื่องมือเครื่องจักร เครื่องจักรที่ใช้ตัดน้ำมัน หรือเครื่องไฮโดรลิกซ์
- อุตสาหกรรมยา สารลดฟองในอุตสาหกรรมยาส่วนใหญ่ถูกใช้กันเพื่อการรักษาอาการท้องอืด สารลดฟองในอุตสาหกรรมยา เรียกอีกชื่อว่า ไซเมทิโคน ซึ่งเป็น สารออกฤทธิ์หลักในยา เช่น มาล็อกซ์ ไมแลนต้า แก๊ซเอ็กซ์
