فرمولاسیون عامل های کنترل کفFoam Control Agent (FCA) 

جهت مشاهده لیست قیمت مواد شیمیایی انواع ضد کف ها (اینجا) کلیک کنید.

عاملهای کنترل کف به صورت مایع و یا پودر تهیه می شوند که به وسیله جذب شدن مایع به حاملهای پودری ساخته می شود. فرمول FCA  از چند گروه عمده استخراج میشود:

الف- مایعات غیر قابل استخراج با آب:

-روغنهای معدنی

*پارافین

*نفتنیک (Naphtenic)

*آروماتیک

*آلیاژ

ب- روغنهای سیلیکونی (PDMS،پلی دی متیل سیلوکسان)

ج- اسیدهای چرب

د- روغنهای نباتی

ه- الکلهای چرب

و- عاملهای مناسب فعال کننده سطحی(اکسید پلی آلکین،PDMS اصلاح شده)

ز- گلیکول های پلی پروپیلن

این مایعات به طور طبیعی 80-75% مجموع اجزاء فعال FCA  را تشکیل میدهند. (بعضی اوقات یک FCA به صورت یک امولسیون تهیه می شود)

عملکرد ضد کف

از نظر تئوری رایج تشکیل حباب باید، بین ضد کف ها و ضد هواها تفاوتی قائل شد. کار ضد کف ها خراب کردن مستقیم کف های بزرگ در سطح می باشد و با اجتناب از تله هوای اصلی کار می کند. عمل ضد هواها در طی ساخت و بعد از کاربرد فیلم و تبدیل سریع هوای توزیع شده نهایی به سطح (حبابهای کوچک) می باشد. در عمل تفاوت این دو معمولا ً قابل تشخیص نیست. بنابراین ضد کف ها در مقابل حبابهاب بزرگ تا یک درجه مشخصی فعال هستند. کف، ساختار خود راهمواره تغییر می دهد. اندکی بعد از شکل گیری، کف مقدار نسبتا ً زیادی از حجم مایع را اشغال میکند که در این حالت کف تر یا کف کروی نامیده می شوند که در آن حبابها به وسیله مقدار نسبتا ض زیادی مایع از هم جدا شده اند و روی هم اثر متقابل ندارند. در طول فرآیند خشک شدن فیلم رنگ، کف، کف خشک یا کف پلی هیدرال (Polyhedral foam) نامیده می شود.

نظر به اینکه ورقه های کف، نازک و نازکتر می شوند آنها اثر ناپایدار کنندگی دارند و در نهایت اگر ضامت ورقه ها کمتر از 100 ^o A شود کف شکسته می شود. اما قبل از شکسته شدن کف ها، چندین فاکتور پایدار کننده، بر روی سیستم تأثیر می گذارند. یکی از آنها به ساختار یونی مولکولهای فعال سطحی بستگی دارد. تا وقتی که ضخامت ورقه ها کافی است مولکولهای فعال سطحی در دو طرف ورقه روی هم اثرات متقابل نمی گذارند. با ایجاد سد خارجی در سطح مشترک، یک ورقه بسته تر میشود (به خاطر خاصیت یونی مولکول های فعال) و هنگامی که بارهای الکتریکی روی مولکولهلی فعال سطحی باشند نیروی الکترواستاتیکی دفع می شوند و بدین وسیله جلو خشک شدن زیاد و گسیختن احتمالی ورقه ها گرفته می شود.

کشیدگی ورقه ها باعث کاهش مولکولهای فعال سطحی در فصل مشترک می شود. این اتفاق بخاطر آن است که بعد از کشیدگی، همان مقدار مولکول فعال سطحی، باید سطح بزرگتری را بپوشانند. این مسأله به کاهش کشش سطحی منجر میشود. بنابراین فیلم چروک می خورد.

با قرار گرفتن ضد کف در فصل مشترک مولکولهای فعال سطحی پایدار کننده کف، جابجا میشوند و فیلم پابدار الاستیک به یک فیلم ناپایدار با کشش سطحی پایین و قدرت چسبندگی کم تبدیل می شود. ضد کف های کنترل کننده باید با سیستم رنگ ناسازگاری داشته تا در سیستم خوب عمل کنند. اگر یک ضد کف با سیستم رنگ سازگار باشد اثر آن مثبت نخواهد بود و اگر زیاد نا سازگا باشد عیوب فیلم رنگ بوجود می آید (مانند کاهش براقیت، تشکیل حفره روی فیلم و....).

ضد کف برای پوششهای پایه آبی

برای پوششهای پایه آبی دو گروه اصلی ضد کف مورد استفاده قرار می گیرن ضد کف های بر پایه هیدروکربنهای نفتی (روغنهای معدنی) و ضد ک های سیلیکونی.

مواد نفتی آروماتیک و آلیفاتیک بطور متناوب به عنوان مواد سطح فعال در فرمولاسیون ضد کف استفاده می شوند. قبلا ً روغنهای آروماتیک به طور گسترده ای استفاده می شد، اما آنها برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر هستند. روغنهای آلیفاتیک غیر سمی هستند اما فقدان سازگاری آنها در مواد معدنی آبی، سبب کاهش شدید براقیت در رنگهای با براقیت بالا می گردد.

در ضد کف های نفتی، نفت حدود 95-80 درصد ضد کف را تشکیل میدهد. هرچند نفت خود مقداری خاصیت ضد کف را دارد، اما اساسا ً برای انتقال سایر مواد هیدروفوبیک ضد کف به داخل کف بکار برده می شود. این ذرات هیدروفوبیک عموما ً نمک های اتری متا اسید استئاریک مانند مشتقات اسید چرب، سیلیکاهای آب گریز یا ترکیبات پلی اوره هستند. این ذرات جامد روی سطوح هیدروفوبیک مولکولهای فعال سطحی کف، جمع می شوند و حبابهای کف را ناپایدار می کنند. برای بهبود فعالیت کف زدایی روغنهای معدنی، مقدار کمی سیلیکون به آنها اضافه می شود.

یک دسته از ضد کف های مؤثر، به وسیله پلی سیلوکسان ها، با گروههای هیدروفوبیک و پلی اترها هیدروفوبیک تغییر یافته، بدست می آیند. این مواد در ضد کف ها با عوامل فعال و آنهایی که قابلیت کبربرد در پوششهای پایه آبی را دارند و در سیستمهای جوهر چاپ، مورد استفاده قرار می گیرد. اینها به براقیت آسیب نمی رسانند و با سیستم بسیار سازگار هستند. سیلوکسانهای پلی اتری سنتز شده دارای پیوند Si-o-c یا اتصال Si-o بین پلی اتر و بلوک های سیلوکسان می باشند.

توضیح بین ساختمان ضد کف و محدوده تأثیر آنها بطور واضح مشکل است. زیرا فرمولاسیون ها عموما ً و فرمولاسیون های پایه آبی خصوصا ً پیچیده می باشند. ضدکف های عاری از مواد جامد، در سیستمهای هیبریدی و محلولهای رزین حتی در طی ذخیره و نگهداری جوهر یا پوشش، بسیار مؤثر هستند.ضد کف های سیلیکونی، روغنهای سیلیکونی آب گریز مانند پلی دی متیل سیلوکسان یا پلی دی متیل سیلوکسان های اصلاح شده با پلی اکسی پروپیلن هستند.

این ضد کف ها همچنین می توانند مقداری ذرات آب گریز مانند سیلیکون یا نمکهای اتری متا اسید استئاریک را به همراه داشته باشند، این ذرات می توانند دیسپرس شدن روغنهای سیلیکونی و در نتیجه فعالیت کف زدایی آنها را افزایش دهند.

برای دست یابی به یک پیوستگی آسان تر در درون مواد رنگی، سیلیکونها اغلب به صورت امولسیون بکار برده میشوند.

تأثیر ضد کف ها

محدوده مورد استفاده و تأثیر ضد کف به فرمولاسیون پوشش یا جوهر، به نوع پلیمر، محدوده PH، نوع رنگدانه، محمل و ساختمان شیمیایی مواد افزودنی مورد استفاده بستگی دارد. همچنین فرآیند ساخت و کاربرد بر روی نوع و مقدار ضد کف، تأثیر می گذارد.

هنگامی که بحث ترکیب پیش می آید، باید بین ضد کف های امولسیونی، محلولی و ضد کف صد درصد مؤثر تفاوت قائل شد. ضد کف امولسیونی ممکن است به هنگام آسیاب کردن اضافه شود و براحتی، یک مخلوط هموژن در پوشش یا جوهر ایجاد کند. ضد کف ها با غلظت صد درصد، تأثیر بهتری دارند، زیرا در این مرحله توزیع اندازه ذرات که مؤثر هستند بهتر انجام می شود. تأکید بر تأثیر ضد کف در مرحله آسیاب کردن است. ضد کف به هنگام استفاده در نیروهای برشی بالا استفاده می گردد. نیروهای برشی اضافی ممکن است به تأثیر ضد کف صدمه بزند. دیسپرس ضعیف ضد کف می تواند همانند دیسپرس زیاد، زیان آور باشد. تنش کم ممکن است در حین اضافه کردن ضد کف نتایج خوبی به بار آورد، اما تأثیر ضد کف در مدت انبارداری ممکن است کاهش یابد.

ضد کف برای پوششهای حلالی

برای سیستمها پوششی بر پایه حلالهای آلی، پلی سیلوکسان ها به عنوان ماده اولیه ضد کف در سطح وسیعی مورد استفاده قرار میگیرند، همچنین ساختار پلی سیلوکسان ها اهمیت زیادی دارد. پلی سیلوکسانهای با وزن  مولکولی با وزن مولکولی پایین، که به عنوان لغزشی (slip) بکار میروند مانند پایدار کننده های کف عمل می کنند. اعم از اینکه یک سیلوکسان، ضد کف یا پایدار کننده کف باشد، به سازگاری با پوشش میانی بستگی دارد. نا سازگاری می تواند به طرق مختلف حاصل شود، از پلی دی متیل سیلوکسان های خالص، فقط آنهایی که ویسکوزیته ای در حدود mpa.s5000تا 50000 داند مورد استفاده قرار می گیرند (آنهایی که نسبت مستقیم با وزن مولکولی را دارند خاصیت ضد کف را دارا می باشند و مواد با وزن های مولکولی پایین نقش پایدار کننده کف را بازی می کنند). وزن های مولکولی خیلی بالا بسیار ناسازگارند و سطح فیلم رنگ را ته سنجاقی می کنند. روش دیگر برای بهبود سازگاری پلی سیلوکسان ها این است که اصلاح کننده های آلی مانند زنجیر های پلی اتر را وارد مولکول پلی سیلوکسان ها می کنند.

پلی سیلوکسان ها همراه با اصلاح کننده ها آبگریز می شوند، بنابراین هنگامی که زنجیر های پلی اتر اضافه می شوند در سیستم های قطبی سازگاریبیشتری پیدا می کنند.

روش سوم این است که به جای پلی دی متیل سیلوکسان از پلی متیل الکیل سیلوکسان ها استفاده شود. علاوه بر سیلوکسان ها، سایر پلیمر ها نیز به شرطی که ساختاری مغایر با کف داشته باشند، می توانند به عنوان ضد کف استفاده شوند. آنها باید قدرت نفوذ به داخل کف را داشته باشند. ضد کف های غیر سیلوکسانی متعددی به صورت تجاری دردسترس هستند. ناسازگاری با کف، لازمه اصلی برای یک ضد کف در مورد مؤثر بودن آن است، واضح است که ضد کف ها نمی توانند عمومی باشند. برای هر سیستم رنگ ضد کف مناسب و به مقدار مناسب باید انتخاب شود، که ناسازگاری بهینه برای کف زدایی داشته باشند تا پوشش های پایه حلالی با پایه آبی کامللا ً متفاوت می باشند.

معیار انتخاب و تستهای ضد کف

خواص و تأثیر ضد کف ابتدا باید در آزمایشگاه اندازه گیری شود. این مسئله بدون انجام آزمایشهای مختلف اولیه غیر ممکن است. نتایج آزمایشگاهی بعدا ً در تولید مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به روش اعمال پوشش (قلم مو-اسپری- فروبری یا چاپ) آزمایشهای متفاوت با تغییراتی که لازم است انتخاب می شوند. درجه کف زدایی اولین معیار برای خواص ضد کف ها می باشد. روش های متععدی برای بررسی درجه کف زدایی ضد کف ها وجود دارد. آسان ترین و سریع ترین روش آن است که ضد کف در یک رزین خالص تست شود. اما، این آزمایش می تواند فقط یک پیش تست به حساب آید، زیرا محتویات فرمولاسیون رنگ با سایر اجزاء ممکن است روی پایداری کف تأثیر بگذارد. بتابراین ضروری است که نه تنها ضد کف در رزین بلکه در فرمولاسیون کامل ست رنگ هم تست شود. به علاوه، زمینه ای که باید پوشش داداه شود، به اندازه روش های اعمال مهم است.  به منظور مشاهده تأثیر و تفاوت های بین نمونه کنترل شده با مقادیر و انواع مختلف ضد کف، هوا باید با روشی که قابل اجرا می باشد، وارد سیستم رنگ شود. این عمل ممکن است به یکی از روشهای زیر انجام گیرد:

الف) تکان دادن سریع

ب) تکان دادن با یک حلال

ج) ورود هوا به کمک یک پمپ

د) ورود هوا به وسیله یک غلتک خلل و فرج

اینکه حبابها با چه سرعتی شکسته شده و با چه سرعتی کاهش حجم پیدا می کنند باید مورد بررسی قرار گیرند. روش دیگر این است که پوشش حاوی ضد کف را روی سطح اعمال کرده و نقایص سطح را کنترل نمایند.

یکی از متداول ترین روشهای تعیین تأثیر ضد کف، رود هوای تحت کنترل به داخل رنگ می باشد. با استفاده از یک تیغه توربین مواد بلافاصل بعد از چرخیدن، بداخل بالن اندازه گیری،که دارای علامت نشانه است ریخته می شود. سپس آنها را تکان داده که با مقدار هوای وارد شده، ظهور کف مشخص شود. این آزمایش همچنین نشان می دهد که چگونه ورود هوای بیشتر به داخل سیستم در تشکیل حبابهای کروی نقش دارد.

علاوه بر آزمایش خواص کف زدایی، بلافاصله بعد از تأثیر ضد کف، انجام آزمایش بر روی پوشش تهیه شده ضروری است تا روشن گردد که آیا ضد کف هنوز فعال است یا نه؟ بسیاری از ضد کفها طی فرآیند جذب ذرات هیدروفوبیک، بعد از مدت معینی خاصیت خود را از دست می دهند. بعد از انبار کردن رنگ دردمای 50 ⁰C به مدت چهار هفته، ممکن است اشکالاتی مشاهده گردد. پایداری ضد کف هم از اهمیت فوق العاده بر خوردار بوده و باید آزمایش شود. ضد کف هاییکه ذرات هیدروفوبیک دارند ممکن است در طول مدت انبارداری دچار جدایی ذرات شوند. ضد کف ها تنها زمانی مفید هستند که غیر محلول در فاز مایع باشند. آنها باید خاصیت مقابله با کف را داشته باشند. این مسئله ممکن است باعث اثرات جانبی مانند کاهش جلاء، اختلال در شفافیت لاک، ته سنجاقی شدن یا از دست دادن چسبندگی بین دو پوشش شود. انتخاب یک ضد کف مناسب به معنای جلوگیری از این اثرات جانبی منفی می باشد.