Das Prinzip und die Lösung der Schaumbildung

Schaum ist ein häufiges Phänomen. Im Allgemeinen bilden reine Flüssigkeiten keinen Schaum. Aufgrund der Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsoberfläche und des Flüssigkeitsinneren ist die Bildung eines elastischen Films nicht möglich. In reinen Flüssigkeiten entstehende Blasen platzen sofort, wenn sie miteinander in Kontakt kommen oder aus der Flüssigkeit entweichen. Die Grenzflächenspannung zwischen Luft und Flüssigkeit ist zu hoch, was dazu führt, dass die Blasen nicht stabil existieren können.

Wenn jedoch unlösliche Gase unter Einwirkung äußerer Kräfte in eine Flüssigkeit mit geringer Oberflächenspannung gelangen, werden sie von der Flüssigkeit isoliert und bilden stabile Blasen. Tenside sind oft die Hauptursache für Schaum. Dies liegt daran, dass Tensidmoleküle hydrophile und hydrophobe Endgruppen haben, die eine Tensidschicht um die Blasen bilden können, wobei das hydrophobe Ende den Blasen und das hydrophile Ende dem Wasser zugewandt ist. Dadurch wird die Grenzflächenspannung zwischen den Blasen und der Flüssigkeit verringert und die Existenz der Blasen stabilisiert. Wenn die Blasen an die Oberfläche der Flüssigkeit steigen, bildet sich eine stabile Doppelschicht aus der Tensidschicht auf den Blasen und dem flüssigen Tensid, da sich zwischen den Grenzflächen zwischen Luft und Flüssigkeit auch Tensidmoleküle befinden. Diese stabilen Doppelschichten bestehen aus einer Tensid-Monoschicht an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche bzw. einer Tensid-Monoschicht an der Flüssigkeit-Luft-Grenzfläche.

Gemäß dem Schaumbildungsmechanismus bilden die Blasenmonomere einen dichten sphärischen Ring. Entsprechend dem Wasserdurchsickerungsprozess des Drainageeffekts zwischen den Blasen wird das Wasser zwischen den Blasengrenzflächen verdrängt und in den Lücken zwischen den Blasen konzentriert. Durch diese Entwässerung wird aufgrund der geringen Abstände zwischen den Blasen die Bildung oktaedrischer Schäume gefördert, bei denen es sich um sogenannte Schaumaggregate handelt, die aus dicht gepackten hexagonalen Schäumen bestehen.

Metallbearbeitungsflüssigkeiten wie emulgierten Schneidflüssigkeiten, halbsynthetischen Schneidflüssigkeiten, Walzflüssigkeiten, industriellen Reinigungsmitteln usw. werden verschiedene Arten von Tensiden zugesetzt, die viel Schaum verursachen und vielen Herstellern Kopfschmerzen bereiten. Dies beeinträchtigt nicht nur den Produktionsfortschritt, sondern auch die Produktqualität. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Erwärmung und Abkühlung während der Verarbeitung führen, was zu einer ungenauen Verarbeitungspräzision führt. Übermäßiger Schaum kann dazu führen, dass die Verarbeitungsflüssigkeit nicht in den Verarbeitungsbereich gelangt. Manche Schäume können sogar korrosiv wirken und zu Schäden am Werkstück und sogar an Produktionsanlagen und -teilen führen.

Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden, um das Schaumproblem zu lösen. Eine Möglichkeit besteht in der Zugabe von Entschäumern, die zwar eine hohe Entschäumungsgeschwindigkeit aufweisen, aber Verbrauchsmaterialien sind und nachgekauft und manuell überwacht werden müssen. Die andere Möglichkeit besteht in der Verwendung mechanischer Entschäumungsgeräte, die physikalisch und mechanisch arbeiten und ohne manuelle Überwachung kontinuierlich und ununterbrochen entschäumen können. Allerdings ist die Anfangsinvestition hoch. Darüber hinaus können Hersteller von Metallbearbeitungsflüssigkeiten auch schaumarme Tenside als Rohstoffe für die Produktentwicklung wählen, um das Schaumproblem an der Quelle zu lösen.