Im industriellen Umfeld begegnen uns regelmäßig Entschäumer. Wofür diese benötigt werden und die Wirkweise von Entschäumern schauen wir uns nun genauer an!

Wofür werden Entschäumer benötigt?

Die Schaumbildung in technischen Anlagen ist meistens unerwünscht und führt zu Problemen. So kann die Schaumbildung in Kühlschmierstoffen z.B. zum Überlaufen von Tanks und Austreten des Kühlschmierstoffs führen. Ebenfalls behindert die Schaumbildung die Wärmeableitung und führt häufig zu Problemen bei der Zufuhr der Kühlschmierstoffe. In diesen Fällen, bei denen die Schaumentwicklung unerwünscht oder gar die Funktionalität beeinträchtigt werden Entschäumer eingesetzt.

Wie entsteht der Schaum in Flüssigkeiten?

Schäume begegnen uns täglich im Leben und sind uns oft mehr als willkommen. Denken wir hier z.B. an ein schönes warmes Schaumbad. In vielen industriellen Prozessen führen sie jedoch zu Problemen und sind unerwünscht.
Da es sich beim Schaum um Gasblasen in einer dünnen Hülle handelt kennen wir das Grundrezept für Schaum:
Schaum benötigt ein Gas, welches in eine Flüssigkeit eindringt, die stabile Lamellen (Hüllen), bilden kann. Denn jede Flüssigkeit ist aus energetischen Gründen bestrebt, ihre Oberfläche so klein wie möglich zu halten. Das heißt, ein Schaum stellt gegenüber der flüssigen Phase immer einen Zustand höherer Energie dar und wird erst durch schaumstabilisierende Effekte ermöglicht. Trotz stabilisierender Effekte von grenzflächenaktiven Substanzen bleiben Schäume in Flüssigkeiten thermodynamisch nicht stabil und zerfallen. Die Geschwindigkeit des Zerfalls kann jedoch sehr stark variieren. Während kurzlebige, durch kleine grenzflächenaktive Moleküle stabilisierte Schäume in Sekunden zerfallen können Schäume die durch Tenside stabilisiert werden mehrere Stunden bestehen. Ein gutes Beispiel für eine solche Flüssigkeit ist Rasierschaum. Die Luft wiederum kann entweder durch Umwälzung, durch chemische Vorgänge oder Verdampfung in die Flüssigkeit gelangen. Will man diese Schaumbildung vermeiden setzt man Entschäumer ein.

Wie funktionieren Entschäumer?

Entschäumer besitzen eine niedrige Oberflächenspannung und sind in der Lage in die Schaumlamelle (Hülle) einzudringen. Der Entschäumer darf in der schäumenden Flüssigkeit nicht löslich sein, da er sonst selbst schaumbildend bzw. stabilisierend wirkt. Um dies zu gewährleisten müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

Formeln für Entschäumer

  • Der Entschäumer muss unlöslich in der Flüssigkeit sein
  • Der Entschäumer muss einen positiven Eindringkoeffizienten haben
  • Der Entschäumer sollte einen positiven Spreitungskoeffizienten besitzen

Bei einem positive Eindringkoeffizient, dringt der Entschäumer in die Schaumlamelle ein. Ist zudem der Spreitungskoeffizient positiv, spreitet der Entschäumer an der Grenzfläche der Schaumlamelle, destabilisiert diese und der Schaum zerfällt.

Schaumdestabilisierung mit Entschäumer
Schaumlamellendestabilisierung

Woraus bestehen Entschäumer?

Entschäumer müssen mit dem zu entschäumenden Medium „unverträglich“ sein, d.h. der Entschäumer darf nicht komplett löslich sein.
Hier kommen u.a. folgende Wirkstoffe in Frage:

  • Mineralöl: Mineralölentschäumer enthalten geringen Mengen an Emulgatoren zur Stabilisierung im Medium. Sie gehören zu den günstigsten Wirksubstanzen.
  • Silikone / Siloxane: Silikone haben eine extrem niedrige Oberflächenspannung.
  • hydrophobe Feststoffe (Partikel), z. B. Kieselsäure.

Wo werden Entschäumer eingesetzt?

Entschäumer begegnen uns in vielen Bereichen industrieller Prozesse. Entschäumer werden z.B. in der Papierindustrie und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Ebenfalls finden wir Entschäumer in der Textilindustrie bei Verfahren der Oberflächentechnik sowie der oben genannten Metallbearbeitung.

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