Пеногасительные растворы для производства PSA на водной основе 

Клеи на водной основе, чувствительные к давлению, набирают популярность благодаря своей экологичности и универсальности. Однако образование пены при их производстве остается постоянной проблемой. Пена состоит из пузырьков воздуха или газа, находящихся внутри жидкости или твердого вещества. При производстве PSA на водной основе из-за перемешивания компонентов клея обычно образуется пена, что приводит к задержке воздуха. Хотя на первый взгляд это может показаться незначительным, чрезмерное количество пены может привести к ряду осложнений:

1. Снижение эффективности производства

Пена вытесняет полезный объем из смесительных емкостей, эффективно снижая производительность. Это часто приводит к увеличению времени обработки, снижению производительности и увеличению износа оборудования. На некоторых операциях, которые я наблюдал, само по себе накопление пены приводило к увеличению времени цикла более чем на 15%.

2.Неравномерное нанесение покрытия и ламинирования

Пена может вызвать неровности поверхности клеевого слоя, что приводит к неравномерному нанесению. Это становится особенно проблематичным при изготовлении упаковочных материалов или лент, где даже небольшие неровности могут привести к расслаиванию или образованию складок во время использования.

3.Непрочность клея и плохая адгезия

Скопившийся воздух ослабляет внутреннюю адгезию клея и может нарушить сцепление с основой. Конечные пользователи часто сообщают о снижении прочности при склеивании и сдвиге, что влияет на надежность продукции в таких сложных областях применения, как автомобильные этикетки или медицинские ленты.

Эффективное пеногашение начинается с определения основных факторов, способствующих образованию пены в производственных условиях. К числу наиболее распространенных причин относятся:

1. Перемешивание с высокой скоростью сдвига

Хотя перемешивание с высокой скоростью необходимо для гомогенизации эмульсий и дисперсий, турбулентность, которую оно создает, может привести к втягиванию значительного количества воздуха. По моему опыту, переход на поэтапное перемешивание с низкой скоростью, особенно на начальном этапе смачивания, может значительно снизить пенообразование.

2.Наличие поверхностно-активных веществ

Поверхностно-активные вещества, диспергаторы и другие поверхностно-активные вещества часто стабилизируют пену, снижая поверхностное натяжение. Эти ингредиенты имеют решающее значение для достижения стабильности эмульсии и увлажнения основы, но их необходимо тщательно подбирать, чтобы избежать избыточного вспенивания.

3. Захват воздуха во время переноса материала

Такие операции, как перекачивание и заливка, особенно через узкие шланги или форсунки, могут привести к попаданию воздуха, если их тщательно не контролировать. Например, мы видели, как предприятия снижают пенообразование за счет изменения конфигурации линий подачи, обеспечивая более плавные переходы и меньшую скорость подачи.

Правильный выбор пеногасителя для PSA на водной основе

Пеногасители, или антипенные агенты, разрушают пузырьки пены на поверхности или полностью предотвращают их образование. Выбор подходящего пеногасителя для конкретной системы PSA зависит от множества факторов:

1.Пеногасители на основе силикона

Высокоэффективные и быстродействующие силиконовые пеногасители эффективны при низком уровне использования и обеспечивают длительный контроль пены. Однако их гидрофобная природа иногда может вызывать дефекты поверхности или препятствовать впитыванию клея, особенно в тех областях применения, где прозрачность или поверхностная энергия играют решающую роль.

2.Пеногасители на масляной основе

Эти пеногасители, изготовленные на основе минеральных или растительных масел, как правило, хорошо сочетаются с большинством систем на водной основе. При производстве, требующем высоких затрат, они часто являются наиболее предпочтительными. При этом, как правило, они требуют более высоких доз и могут оставлять осадок, если их состав не будет тщательно подобран.

3.Пеногасители, не содержащие силикона

В эту категорию входит широкий спектр химических средств, таких как сополимеры EO/PO и сложные эфиры жирных кислот. По результатам моих испытаний упаковочных клеев, эти пеногасители часто обеспечивают хороший баланс между подавлением пенообразования и совместимостью с рецептурой, особенно там, где необходимо избегать попадания силикона.

Оптимизация производственного процесса для минимизации образования пены

Даже самый лучший пеногаситель не может компенсировать чрезмерно агрессивное перемешивание или некачественную конструкцию оборудования. Оптимизация процесса играет ключевую роль в снижении количества пены до того, как это станет проблематичным:

1.Регулировка скорости и времени перемешивания

Точная настройка скорости перемешивания, циклов перемешивания и геометрии крыльчатки помогает свести к минимуму попадание воздуха. Например, использование крыльчатки с осевым потоком на умеренных оборотах может значительно снизить образование вихрей и поверхностную турбулентность.

2.Контроль температуры

Стабильность пены и активность пеногасителя чувствительны к температуре. Поддержание производства клея в оптимальном температурном диапазоне — обычно 25-40°C для многих ПП на водной основе – может улучшить текучесть и эффективность пеногасителя.

3.Применение надлежащих методов дегазации

Непрерывная вакуумная дегазация или даже простой перерыв могут позволить удалиться скопившемуся воздуху перед дальнейшей обработкой. В нескольких системах с высокой вязкостью, с которыми я работал, 15-минутная выдержка в умеренном вакууме перед нанесением покрытия сокращала дефекты пены более чем наполовину.