Apa Itu Defoamer dan Mengapa Sangat Penting dalam Produksi Coating?

Sebuah pabrik cat menerima pesanan besar untuk topcoat industri berbasis air dan langsung menaikkan skala formulanya dari dispersor kecil di laboratorium ke tangki dispersi kecepatan tinggi di lantai produksi. Saat batch pertama didispersikan, busa naik sampai ke bibir tangki, operator terpaksa menurunkan kecepatan, dan waktu dispersi jadi lebih panjang; setelah pengisian, permukaan cat di dalam ember terus turun, dan uji petik isi bersih tidak lolos. Menjelang akhir tahap letdown, pabrik menambahkan defoamer silikon yang kebetulan tersedia, busanya berhasil ditekan, dan barang dikirim tepat waktu. Dua bulan kemudian keluhan berdatangan: permukaan cat hasil semprot penuh lubang jarum dan kawah, makin lama ember disimpan di gudang, makin parah busanya saat diaplikasikan dengan rol, dan pelanggan meminta seluruh batch ditukar. Jenis defoamer yang dipilih salah, ditambahkan pada tahap yang salah, dan setelah penyimpanan tidak ada yang mengujinya ulang.

Apa itu defoamer dan mengapa sangat penting dalam produksi coating? Defoamer adalah aditif yang menghancurkan dan menekan busa, menghilangkan gelembung yang muncul pada cat selama produksi, pengisian kemasan dan aplikasi, serta mencegah lubang jarum, kawah dan hilangnya kilap. Defoamer harus menjaga tingkat ketidakcocokan yang tepat dengan sistem, dan jenis, tahap penambahan serta dosisnya harus ditentukan melalui pengujian.

Setiap langkah produksi cat berbasis air memasukkan udara ke dalam cat. Busa adalah masalah paling umum dalam produksi coating, sekaligus yang paling mudah diremehkan. Pusaran yang ditarik impeler saat dispersi kecepatan tinggi, turbulensi dan benturan saat pemompaan dan pengisian, serta rol, kuas dan spray gun saat aplikasi, semuanya membawa udara ke dalam cat; saat pigmen dan filler dibasahi, udara di celah antarpartikel juga terdesak keluar dan membentuk banyak gelembung halus. Surfaktan membuat gelembung tetap stabil. Cat berbasis air mengandung pengemulsi, wetting and dispersing agent, pengental dan coalescent, dan banyak komponennya bersifat aktif permukaan sehingga berbaris membentuk lapisan molekul di permukaan gelembung. Ketika dinding gelembung tertarik menipis, tegangan permukaan setempat naik, cairan di sekitarnya tertarik untuk mengisi, dan dinding gelembung kembali tebal, sehingga busa bisa bertahan lama. Setelah pengental menaikkan viskositas, naiknya gelembung dan pengaliran cairan dari lapisan film sama-sama melambat, sehingga busa makin sulit hilang dengan sendirinya. Sebagian leveling agent silikon termodifikasi polieter juga cenderung menstabilkan busa, seperti yang pernah kami sebutkan saat membahas leveling agent. Busa makro dan busa mikro menimbulkan masalah yang berbeda. Gelembung besar yang mengapung di permukaan cairan disebut busa makro dan terutama memengaruhi produksi dan pengisian; gelembung halus yang tersebar di dalam cat disebut busa mikro, naiknya sangat lambat dan setelah aplikasi terperangkap di dalam film basah. Setelah kering, busa mikro tertinggal di dalam film dan menjadi sumber utama lubang jarum dan hilangnya kilap.

Kerugian akibat busa merentang dari lantai produksi sampai ke lokasi pelanggan. Pada tahap produksi, efisiensi dispersi turun dan takaran pengisian meleset. Ketika tangki dispersi penuh busa, gaya geser impeler teredam oleh gelembung, kehalusan sulit tercapai, waktu dispersi harus diperpanjang, dan sebagian kapasitas tangki terpakai oleh busa. Cat yang mengandung udara memiliki densitas lebih rendah, sehingga pengisian berdasarkan volume membuat isi bersih kurang, sedangkan pengisian berdasarkan berat mudah membuat ember meluap; setelah busa hilang, permukaan cat turun, dan pelanggan membuka kemasan yang tidak penuh. Pada tahap aplikasi dan pembentukan film, muncul lubang jarum, kawah dan perlindungan yang melemah. Jika gelembung yang terbawa saat aplikasi tidak lepas sebelum film basah mengering, gelembung itu meninggalkan lubang jarum, cekungan berbentuk kawah gunung berapi dan permukaan yang kasar; busa mikro yang terperangkap di dalam film menurunkan kilap dan DOI. Pada cat antikorosi, gelembung dan lubang jarum memperpendek jalur air, oksigen dan media korosif menuju substrat, sehingga umur perlindungannya ikut berkurang. Cacat seperti ini baru terlihat setelah barang dikirim, dan biaya pengerjaan ulang serta klaimnya jauh lebih tinggi daripada biaya penanganan di tahap produksi.

Cara defoamer memecahkan gelembung dapat diringkas dalam tiga langkah: masuk, menyebar dan memecah film. Pertama, tetesan bertegangan permukaan rendah masuk ke dinding gelembung. Defoamer tersebar di dalam cat dalam bentuk tetesan halus yang tegangan permukaannya lebih rendah daripada cat dan tidak larut di dalamnya. Begitu tetesan menyentuh dinding gelembung, tetesan itu masuk ke lapisan cairan dan menyebar dengan cepat, menyingkirkan lapisan molekul surfaktan yang semula stabil dan membawa pergi cairan dari lapisan tersebut; dinding gelembung menipis di titik itu, kehilangan kemampuan memulihkan diri, lalu pecah. Banyak defoamer juga mengandung partikel silika hidrofobik yang mempercepat pecahnya film dengan menjembatani kedua sisi lapisan cairan. Berdasarkan tahap kerjanya, fungsi defoamer terbagi menjadi penghancuran busa, penekanan busa dan deaerasi, yang masing-masing berarti memecah busa yang sudah ada, mencegah busa menjadi stabil, dan mengeluarkan busa mikro dari dalam cat. Sistem berbasis air lebih memperhatikan dua fungsi pertama, sedangkan sistem berviskositas tinggi, bebas pelarut dan UV curing lebih membutuhkan deaerasi. Sebelum memilih produk, pastikan dulu jenis busa apa yang ingin diatasi.

Makin kuat daya penghancur busanya, makin tinggi risiko kawah. Defoamer baru bekerja jika menjaga tingkat ketidakcocokan tertentu dengan sistem, dan begitu ketidakcocokan itu berlebihan, cacat akan muncul pada film. Jika kompatibilitasnya terlalu baik, defoamer larut ke dalam cat dan kehilangan kemampuan menghancurkan busa; jika terlalu buruk, tetesannya terlalu besar dan tersebar tidak merata, film menunjukkan kawah, fisheye dan kabut, dan daya rekat pelapisan ulang juga terganggu. Inti pemilihan adalah menemukan titik keseimbangan antara efisiensi penghancuran busa dan penampilan film. Defoamer terbagi menjadi tiga kelompok: minyak mineral, silikon dan polimer. Defoamer minyak mineral berbiaya rendah dengan daya penghancur busa sedang, banyak dipakai pada cat arsitektur berbasis air doff dan semi-gloss, dan pada sistem high gloss cenderung menurunkan kilap. Defoamer silikon memiliki tegangan permukaan sangat rendah, dosisnya kecil dan kerjanya cepat, tetapi bila grade atau dosisnya tidak tepat, jenis inilah yang paling mudah menimbulkan kawah dan masalah pelapisan ulang, persis seperti yang dialami pabrik cat di awal artikel. Defoamer polimer mencakup polimer nonsilikon seperti kopolimer akrilat dan vinil eter; pengaruhnya terhadap penampilan dan kemampuan pelapisan ulang kecil, kemampuan deaerasinya baik, dan banyak dipakai pada cat high gloss, clear coat dan sistem multi-lapis. Defoamer Chemtech kami, seri 30xx dan 3100, mencakup polisiloksan termodifikasi serta polimer nonsilikon seperti kopolimer akrilat dan vinil eter, dengan kadar bahan aktif mulai dari 3% hingga 100%, dan setiap grade mencantumkan sistem yang sesuai. Sistem berbasis air, berbasis pelarut dan UV berperilaku berbeda. Sistem berbasis air mengandung banyak surfaktan dan kemampuan menstabilkan busanya kuat, sehingga menuntut defoamer yang efeknya tahan lama. Sistem berbasis pelarut pada dasarnya tidak mudah berbusa; masalahnya lebih banyak berasal dari formula berpadatan tinggi dan busa mikro yang terbawa saat penyemprotan, sehingga deaerasi lebih diutamakan. Sistem UV curing berviskositas tinggi dan cepat mengeras, busa mikro hampir tidak punya waktu untuk lepas, sehingga dibutuhkan jenis dengan efisiensi deaerasi tinggi yang tidak mengganggu proses curing. Grade yang sama bisa memberi hasil yang sama sekali berbeda ketika dipindahkan ke sistem lain.

Salah tahap penambahan atau mengabaikan penyimpanan, defoamer yang baik pun bisa gagal. Tambahkan secara terpisah pada tahap grinding dan tahap letdown. Praktik yang umum adalah menambahkannya dalam dua bagian: sebagian pada tahap grinding untuk mengendalikan busa selama dispersi kecepatan tinggi, dan sisanya pada tahap letdown, didispersikan merata dengan pengadukan kecepatan sedang hingga rendah, untuk menyisakan kemampuan penghancur busa bagi pengisian, penyimpanan dan aplikasi. Pada tahap grinding gaya gesernya kuat, defoamer mudah teremulsi berlebihan, tetesannya menjadi terlalu halus dan efeknya melemah; jika pengadukan pada tahap letdown kurang, tetesannya terlalu besar dan malah menimbulkan kawah. Pabrik cat di awal artikel menambahkannya secara mendadak di akhir tahap letdown, tepat di sisi yang paling rawan kawah. Efek defoamer menurun selama penyimpanan, jadi sampel segar dan sampel penyimpanan panas sama-sama harus diuji. Seiring waktu, defoamer di dalam cat teremulsi atau teradsorpsi oleh surfaktan, atau bisa juga naik ke atas dan memisah, dan sering kali inilah sebabnya cat yang normal saat keluar pabrik baru berbusa hebat setelah sampai di tangan pelanggan. Karena itu evaluasi memerlukan tiga pengujian. Metode densitas: ukur densitas cat segera setelah pengadukan kecepatan tinggi dan bandingkan dengan sampel yang tidak diaduk; makin kecil selisihnya, makin sedikit udara yang terbawa. Metode tinggi busa: kocok atau aduk cat di dalam gelas ukur, lalu catat tinggi busa dan waktu hilangnya. Panel aplikasi: aplikasikan dengan rol, semprot atau kuas sesuai cara aplikasi pelanggan yang sebenarnya, amati lubang jarum, kawah, fisheye dan kilap, lalu periksa daya rekat pelapisan ulang dengan uji cross-cut. Lakukan ketiga pengujian ini masing-masing sekali pada sampel segar dan sekali pada sampel penyimpanan panas, dengan dosis yang dinaikkan bertahap dari rendah ke tinggi, untuk menemukan rentang ketika penghancuran busa memenuhi target dan penampilan tidak terganggu.

Busa di permukaan sudah hilang, mengapa film masih berlubang jarum? Hilangnya busa di permukaan menandakan busa makro sudah terkendali, tetapi busa mikro mungkin masih ada di dalam cat, terperangkap di film basah setelah aplikasi, dan membentuk lubang jarum setelah kering. Dalam kasus ini, periksa kemampuan deaerasi defoamer, sekaligus perhatikan viskositas formula, ketebalan film basah dan cara aplikasinya. Apa akibatnya jika defoamer ditambahkan terlalu banyak? Defoamer yang berlebihan menimbulkan kawah, fisheye dan kabut, sistem high gloss kehilangan kilap, dan jenis silikon juga bisa memengaruhi daya rekat pelapisan ulang. Dosisnya harus ditentukan melalui pengujian bertahap untuk menemukan dosis terendah yang memenuhi kebutuhan penghancuran busa. Setelah mengganti emulsi atau dispersan, apakah defoamer lama masih bisa dipakai? Perlu divalidasi ulang. Pengemulsi serta wetting and dispersing agent menentukan kemampuan sistem menstabilkan busa dan juga memengaruhi kompatibilitas defoamer, jadi begitu bahan baku berganti, titik keseimbangan yang lama bisa bergeser.

Hongda Group memproduksi dan mengekspor bahan kimia dari Ningbo sejak 1992, dengan produk yang dijual ke lebih dari tiga puluh negara. Aditif coating Chemtech kami mencakup dispersan, leveling agent, defoamer, aditif reologi, substrate wetting agent dan pengubah sifat film untuk sistem berbasis air, berbasis pelarut dan UV. Jika lini produksi Anda sedang direpotkan oleh busa, lubang jarum atau kawah, sampaikan kepada kami sistem, cara aplikasi dan grade yang Anda pakai saat ini, dan kita tentukan bersama jenis defoamer, tahap penambahan dan dosis ujinya. Untuk mengetahui lebih lanjut cara bekerja sama dengan kami, kunjungi hongda-chem.com dan klik "Become a strategic partner".