Chất khử bọt silicone được sử dụng để làm gì và nó được sản xuất như thế nào

Cái nhìn sâu sắc về sản xuất

Bên trong quá trình sản xuất chất khử bọt silicone: Từ dầu silicon thô đến công thức thành phẩm

Mỗi lô chất khử bọt silicon được sản xuất trên dây chuyền của chúng tôi bắt đầu ở dạng dầu silicon metyl thô từ rất lâu trước khi trở thành chất lỏng ổn định, sẵn sàng sử dụng. Quá trình từ dầu gốc đến chất khử bọt gốc silicone thành phẩm bao gồm một số giai đoạn được kiểm soát, mỗi giai đoạn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sản phẩm đánh bật bọt, thời gian giữ bọt quay trở lại và khả năng giữ bọt ở các nhiệt độ làm việc và điều kiện pH khác nhau. Hiểu được quy trình này giúp giải thích tại sao các chi tiết trong công thức lại quan trọng như chính thành phần hoạt chất và tại sao hai sản phẩm đều được dán nhãn là chất khử bọt silicone lại có thể hoạt động rất khác nhau khi được đưa vào chất lỏng quy trình thực tế. Các phần dưới đây trình bày về các giai đoạn sản xuất, phạm vi thông số kỹ thuật giữa các loại khác nhau, dữ liệu hiệu suất thực được thu thập từ thử nghiệm cột bọt và hướng dẫn về liều lượng do ngành tổ chức để công thức có thể phù hợp với một quy trình cụ thể thay vì chỉ được chọn dựa trên hình thức bên ngoài.

Tại sao tạo bọt trong chất lỏng công nghiệp

Bọt xuất hiện bất cứ khi nào khí bị mắc kẹt bên trong chất lỏng bởi một lớp màng đủ mạnh để tự chống lại sự sụp đổ. Chất hoạt động bề mặt, protein và một số polyme thường thấy trong dung dịch bột giấy, dung dịch nhuộm, chất phủ và nước canh sinh học làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng và ổn định thành của mỗi bong bóng, đó là lý do tại sao các quá trình trộn, khuấy, bơm hoặc sục khí chất lỏng có xu hướng tạo ra nhiều bọt nhất. Chất khử bọt hoạt động bằng cách đưa một vật liệu có sức căng bề mặt thậm chí còn thấp hơn màng chất hoạt động bề mặt, đi vào thành bong bóng và làm vỡ nó. Đây là lý do tại sao chất khử bọt hiệu quả cần phải đủ không hòa tan trong chất lỏng cơ bản để duy trì nồng độ ở bề mặt bong bóng thay vì hòa tan vào chất lỏng khối, trong khi vẫn đủ phân tán để lan nhanh trên bề mặt bọt lớn. Dầu silicon đáp ứng tốt cả hai điều kiện một cách bất thường, đó là lý do cơ bản khiến chất khử bọt silicon hoạt động nhanh hơn và ổn định hơn nhiều loại hóa chất thay thế trong nhiều điều kiện quy trình.

Phạm vi thông số kỹ thuật giữa các cấp sản xuất

Bởi vì không có công thức đơn lẻ nào thực hiện tối ưu trong mọi quy trình nên việc sản xuất được tổ chức thành nhiều loại chất khử bọt silicone, mỗi loại được điều chỉnh cho sự kết hợp khác nhau giữa nhiệt độ, độ nhạy liều lượng và yêu cầu quy định. Bảng dưới đây liệt kê các phạm vi thông số kỹ thuật thường được sản xuất.

Dữ liệu hiệu suất ngăn chặn bọt

Chất khử bọt silicone thường được so sánh với các loại chất khử bọt dầu khoáng và polyether dựa trên hai thước đo: tốc độ phá hủy bọt hiện có và thời gian ngăn chặn bọt tái hình thành. Thử nghiệm nội bộ trên dung dịch tạo bọt tiêu chuẩn ở 25°C đã đưa ra so sánh về thời gian phân hủy sau đây.

Khoảng cách trở nên rộng hơn trong điều kiện nhiệt độ cao hơn. Chất khử bọt bằng dầu khoáng có xu hướng mất độ nhớt và khả năng kiểm soát sự lan rộng ở nhiệt độ trên 80°C, trong khi chất khử bọt gốc silicon có công thức phù hợp vẫn duy trì tốc độ phân hủy lên tới 200°C ở nhiệt độ cao, đó là lý do tại sao nó vẫn là lựa chọn ưu tiên cho các bể xử lý nóng trong nhuộm, làm giấy, rượu đen và xử lý nước nồi hơi.

Với liều lượng 0,05%, chiều cao bọt trong cột thử nghiệm giảm hơn 80% trong vòng 10 phút đầu tiên và duy trì ở mức thấp trong thời gian còn lại của thời gian quan sát. Ở liều lượng thấp hơn 0,02%, quá trình phân hủy ban đầu sẽ chậm hơn và có thể thấy một số bọt phục hồi sau 20 phút, đó là lý do tại sao các khuyến nghị về liều lượng luôn được đưa ra dưới dạng một phạm vi thay vì một con số cố định duy nhất — điểm chính xác trong phạm vi đó phụ thuộc vào mức độ mạnh mẽ của chất lỏng cơ bản tạo bọt.

Liều lượng khuyến nghị theo ngành ứng dụng

Liều lượng không đồng nhất giữa các ngành vì xu hướng tạo bọt, độ nhớt của chất lỏng và nhiệt độ xử lý đều khác nhau. Các phạm vi sau đây phản ánh các điểm bắt đầu điển hình được sử dụng trước khi tinh chỉnh một dòng quy trình cụ thể. Bắt đầu từ giới hạn dưới của phạm vi và tăng dần dần trong khi theo dõi chiều cao bọt thường đáng tin cậy hơn so với bắt đầu ở giới hạn trên, vì quá liều đôi khi có thể làm mất ổn định công thức hoặc để lại cặn có thể nhìn thấy trên bề mặt thành phẩm.

Nơi mỗi công thức thực sự được áp dụng

Quy trình kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất

Tính nhất quán giữa các lô được duy trì thông qua một trình tự kiểm tra cố định thay vì một lần kiểm tra cuối cùng duy nhất.

Hiệu suất trên các điều kiện pH

Chất lỏng xử lý có độ pH rất khác nhau, từ chất lỏng gia công kim loại có tính axit đến dung dịch bột giấy có tính kiềm mạnh và chất khử bọt hoạt động tốt ở phạm vi này có thể mất hiệu quả ở phạm vi khác. Chất khử bọt gốc silicone được pha chế với chất nhũ hóa không ion đặc biệt vì hệ thống không ion vẫn ổn định trong khoảng pH rộng, không giống như hệ thống chất nhũ hóa anion có thể phân hủy trong chất lỏng có tính axit cao hoặc kiềm cao.

Hiệu suất ức chế của chất khử bọt gốc silicone vẫn tương đối ổn định trong phạm vi pH từ 2 đến pH 12 được trình bày ở trên, chỉ giảm khiêm tốn ở các đầu cực, trong khi chất khử bọt dầu khoáng cho thấy mức giảm ổn định hơn khi pH di chuyển ra khỏi mức trung tính. Tính ổn định này là lý do chính khiến chất khử bọt silicon được chọn để nghiền dung dịch, thường có tính kiềm mạnh và cho một số bể xử lý kim loại có tính axit.

Khắc phục sự cố kiểm soát bọt thường gặp

Khả năng tùy chỉnh cho các công thức cụ thể

Do các điều kiện của quy trình khác nhau giữa các dây chuyền sản xuất nên các công thức có thể được điều chỉnh trên nhiều trục thay vì dựa vào một sản phẩm cố định duy nhất. Nội dung hoạt động có thể được nâng lên hoặc hạ xuống để phù hợp với thiết bị định lượng đã được lắp đặt trên dây chuyền xử lý. Độ nhớt có thể được điều chỉnh giữa các loại nhũ tương mỏng, chảy tự do phù hợp với máy bơm định lượng tự động và các loại bột nhão đậm đặc, dày hơn phù hợp với việc định lượng thủ công trong các thùng trộn nhỏ hơn. Việc lựa chọn chất nhũ hóa có thể được chuyển sang các hệ thống duy trì ổn định trong nước cứng hoặc với sự có mặt của các chất điện phân cụ thể được tìm thấy trong bể xử lý cụ thể. Khi một công thức cần đáp ứng các yêu cầu về tiếp xúc với thực phẩm, các thành phần hoạt chất và mức trần liều lượng sẽ được chọn để duy trì trong giới hạn quy định hiện hành cho trường hợp sử dụng đó. Bao bì có thể được sắp xếp theo dạng trống, túi IBC hoặc thùng nhỏ hơn tùy thuộc vào khối lượng mà cơ sở tiêu thụ trong mỗi chu kỳ sản xuất và có sẵn nhãn mác riêng cho bao bì đối với các cơ sở muốn có nhãn hiệu riêng của họ trên thùng chứa.

Hướng dẫn đóng gói và bảo quản

Nên tránh đông lạnh vì chu trình đóng băng-tan băng lặp đi lặp lại có thể phá vỡ nhũ tương và gây ra sự phân tách không thể đảo ngược. Các thùng chứa phải được đóng lại ngay sau khi sử dụng và bảo quản tránh ánh nắng trực tiếp, vì việc tiếp xúc với tia cực tím kéo dài có thể làm suy giảm dần hệ thống chất nhũ hóa và rút ngắn thời hạn sử dụng hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp về chất khử bọt silicone

Kết hợp công thức với một dây chuyền quy trình cụ thể

Việc chọn loại chất khử bọt silicone phù hợp bắt đầu bằng việc xác định nhiệt độ làm việc của chất lỏng, phạm vi pH mà nó hoạt động trong đó và mức độ tạo bọt của dung dịch bazơ khi khuấy hoạt động bình thường. Một quy trình chạy ở nhiệt độ dưới 90°C với khả năng tạo bọt vừa phải thường hoạt động tốt ở cấp độ mục đích chung, trong khi hoạt động liên tục trên 100°C, chẳng hạn như bể nhuộm hoặc hệ thống bột giấy nóng, đòi hỏi cấp độ nhiệt độ cao được pha chế với tỷ lệ dầu silicon ổn định nhiệt cao hơn. Trong trường hợp chất lỏng thành phẩm sẽ tiếp xúc với thực phẩm hoặc sản phẩm được quản lý, cấp tiếp xúc với thực phẩm sẽ giữ hàm lượng hoạt chất và liều lượng trong giới hạn cho phép trong khi vẫn mang lại hiệu quả hạ gục. Thử nghiệm khả năng tương thích trên một mẫu nhỏ chất lỏng quy trình thực tế trước khi định lượng toàn diện là cách đáng tin cậy nhất để xác nhận tỷ lệ liều lượng và điểm bổ sung, vì hai chất lỏng có bề ngoài giống nhau có thể tạo bọt rất khác nhau tùy thuộc vào lượng chất hoạt động bề mặt và hàm lượng khoáng chất của chúng.

Xử lý và cân nhắc về môi trường

Nhũ tương chất khử bọt silicon thường được xử lý như vật liệu ít nguy hiểm, nhưng một số biện pháp phòng ngừa thực tế sẽ giữ cho cả sản phẩm và môi trường làm việc ở tình trạng tốt. Các thùng chứa phải được đậy kín khi không sử dụng để ngăn ngừa sự hình thành lớp vỏ trên bề mặt nhũ tương và để tránh các chất gây ô nhiễm có thể tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Các thiết bị định lượng như máy bơm, máy cấp liệu nhỏ giọt và van định lượng phải được rửa định kỳ, vì cặn khô từ nhũ tương silicon có thể dần dần thu hẹp đường cấp liệu và làm chậm độ chính xác của việc định lượng theo thời gian. Bởi vì chất khử bọt silicone có hiệu quả ở nồng độ rất thấp nên chỉ một lượng nhỏ thường được thải ra so với tổng lượng chất lỏng của dây chuyền xử lý và các công thức cấp tiếp xúc với thực phẩm được thiết kế đặc biệt để duy trì trong giới hạn dư lượng cho phép cho mục đích sử dụng của chúng. Sự đổ tràn trên sàn cứng có thể tạo ra nguy cơ trượt do sức căng bề mặt thấp của vật liệu, do đó, các quy trình ngăn chặn và làm sạch tiêu chuẩn được sử dụng cho các chất hỗ trợ xử lý chất lỏng khác cũng được áp dụng ở đây.