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紙引未來網訊 本文介紹了國內外對泡沫的研究歷史，闡述了泡沫產生的機理以及在涂布工藝中的泡沫對產品外觀和性能造成的影響，總結歸納了產生泡沫的主要原因、涂布液消泡方法以及涂布過程中的消泡方法。在實際應用中選擇合適的消泡工藝，可以有效提高涂布產品的質量。
泡沫（氣泡）是日常生活與生產中常見的現象，泡沫滅火器、建筑或車用的固體泡沫塑料、礦物的泡沫浮選等都是泡沫在日常生活及工業生產中的應用實例[1]。在印染、涂料、造紙、發酵、油田等行業工業生產中，由于攪拌、振動、沸騰等操作經常會產生大量泡沫。若無法很好的控制，泡沫會給生產帶來許多麻煩，如原材料浪費、影響生產的正常進行、減少設備有效負載量、造成產品質量及生產能力下降等，給企業造成巨大的經濟損失[2]。
在涂布過程中，泡沫的產生會對涂布產品的外觀和性能造成一定的影響。外觀方面：泡沫會使涂布產品表面出現不均勻的凹凸不平的現象，影響產品的美觀程度和品質。這種不均勻的表面會影響產品的質量，同時也會影響產品的銷售。性能方面：泡沫會降低涂層的密度，使其在使用過程中容易磨損和腐蝕。涂層的密度不均勻還會導致涂布產品的耐久性和抗腐蝕性能下降，從而影響產品的使用壽命。
泡沫的研究最早可以追溯到柏拉圖時代，但千百年來人們對泡沫的定義一直沒有形成統一認識。美國膠體化學家L.I.Osipow提出了泡沫的密度定義，即泡沫的密度是泡沫體積與泡沫質量之比。道康寧公司的R.F.Smith 從泡沫的密度方面對泡沫進行了定義，即泡沫是一種由氣體包裹在液體或固體中形成的多孔材料。泡沫的密度是指單位體積內的質量，通常用千克每立方米（kg/m³）來表示。日本的伊藤光一從泡沫結構角度對泡沫進行了定義，他指出，泡沫是一種由氣體包裹在液體或固體內部所形成的結構。這種結構具有許多小孔和薄壁，使它具有低密度和高比表面積的特點，但忽略了氣泡間的相互聯系。我國著名的表面物理學家趙國璽教授對泡沫的定義為：泡沫是氣體分散于液體中的分散體系，氣體是分散相（不連續相），液體是分散介質（連續相），液體中的氣泡上升至液面，形成少量液體構成的以液膜隔開氣體的氣泡聚集物。目前國內外學者一致認為：泡沫本身是一種熱力學不穩定體系，當氣體進入含有表面活性劑的溶液中時，便會形成長時間穩定的泡沫體系[3]。
溶劑揮發過程中，在表面張力的作用下，液體表面會形成一個薄膜，其內部的壓力低于外部，導致薄膜內部的氣體溶解度下降，從而形成氣泡。
表面活性劑含量過高會降低液體表面的張力，加速液體分子間的相互作用，從而形成泡沫。
涂布過程中水分被擠壓出來，形成氣泡。當氣泡卡在涂層中時，會影響涂層的外觀和性能。
攪拌速度過快或者攪拌時間過長，液體的表面張力被破壞，從而使空氣進入到液體中形成氣泡。
①添加的助劑不穩定，容易分解、揮發或與其他物質發生反應，從而產生氣體。例如，一些表面活性劑在過高的溫度下會分解，產生氣體，導致涂布液起泡。
②助劑使用量過大，使涂布液粘度變高，在涂布過程中產生氣泡。
①涂布速度過快或涂布量過大，導致涂層表面快速凝固，而底部的涂層仍然在流動，從而在涂層中形成氣泡。
②涂布過程中混入油脂或其他污染物，這些污染物會在涂布時被封閉在涂層中，從而形成氣泡。
溫度、濕度、氣壓等因素都會影響涂布過程中氣泡的產生，導致表面涂層的缺陷，如空氣囊泡、涂層不光滑和不均勻等問題。例如，在高溫、高濕的環境中進行涂布，會造成涂布液表面的水分蒸發不及時，從而產生氣泡。又比如，當涂布液的溫度低于其玻璃轉移溫度（Tg，玻璃態物質在玻璃態和高彈態之間相互轉化的溫度）時，它的粘度會急劇增加，從而導致較高的表面張力和不良的潤濕性能產生氣泡。
泡沫會導致產品的機械性能、耐候性等方面下降。在汽車、航空航天、電子等領域，消泡問題更為突出。
泡沫會使涂布液的粘度增加，使得涂布難度加大，影響噴涂、輥涂等涂布方式的使用，導致涂布不均勻，影響涂布質量和生產效率。
（圖片來源：天行健機電）
機械消泡法是最常用的消泡方法之一，通過利用攪拌器或振蕩器等機械設備對涂布液進行攪拌或振蕩，使氣泡在涂布液中破裂并消除。這種方法可以適用于大多數涂布液，但是僅靠機械消泡法無法完全消除涂布液中的氣泡，需要與其他消泡方法相結合。機械消泡裝置在涂布工藝中應用廣泛，特別是在高粘度涂布液的涂布過程中，能夠有效地控制氣泡的產生和擴散。
在實際涂布過程中，消泡裝置的設計和使用對于涂布質量的影響非常大。只有合理的選擇和使用消泡裝置，才能保證涂布質量的穩定和可靠。
消泡器是消泡裝置的核心部分，其作用是將氣泡從涂布液中排出。消泡器通常由消泡輪和消泡網組成，消泡輪通過高速旋轉將氣泡拋出涂布液，消泡網則起到過濾作用，將氣泡攔截。
消泡槽是消泡裝置的容器，用于接收經過消泡器處理的涂布液。消泡槽通常是一個封閉的結構，可以通過管道與涂布機相連，實現涂布過程的連續化。
消泡裝置的液位控制系統用于控制消泡槽中涂布液的液位。當涂布液液位過低時，涂布機會停止工作，避免因涂布液不足而造成的涂布質量問題。
（圖片來源：神祺股份有限公司—消泡裝置機Bubble Extinguisher）
真空消泡法是一種快速有效的消泡方法，需要將涂布液放入真空罐中，利用真空泵將罐內空氣抽出，使涂布液中的氣泡破裂并消除。真空消泡法需要特殊的儀器設備，并且成本較高，但是在需要高質量涂布膜的情況下，這種方法是非常有效的。
（圖片來源：淘寶-脫氧消泡桶）
溶劑消泡法是一種快速有效的消泡方法，適用于一些特殊的涂布液。通過向涂布液中添加適量的溶劑，使溶劑分子滲入氣泡內部，破壞氣泡表面張力，使氣泡破裂并消除。但是，過量的溶劑會影響涂層的性能。
（圖片來源：ikb2b）
能夠減少涂布液在涂布機行進過程中停留的時間，減少氣體的困留，從而減少泡沫的產生。
適當增加涂布壓力可以使涂布液更加均勻地分布在基材上，減少泡沫的產生。
控制涂布工藝中的濕度和溫度，使涂布液流動性更好，氣泡更容易排出。
在涂布完成后，可以采用加熱、真空、振動等方式，來去除涂層表面的泡沫。
在實際應用中，選擇合適的消泡方法可以提高涂布產品的質量。因此，我們需要考慮涂布液的特性和生產需求，選擇合適的消泡方法進行消泡處理。例如，如果需要高質量的涂層，可以選擇真空消泡法；如果需要簡單易行的消泡方法，可以選擇表面活性劑消泡法。在選擇消泡方法時，還需要注意不同的消泡方法可能會相互影響，需要進行適當的組合使用。
[1]胡楠,胡明明,李志鑫等.消泡劑的研究進展與展望[J].鹽科學與化工,2021,50(03):10-16.DOI:10.16570/j.cnki.issn1673-6850.2021.03.003.
[2]朱永闖.新型聚醚改性有機硅消泡劑制備及應用研究[J].廣州化工,2022,50(23):102-103+119.
[3]張利國.消泡劑消泡機理、應用及評價方法介紹[J].日用化學品科學,2018,41(02):40-44.DOI:10.13222/j.cnki.dc.2018.02.013.
來源：中國涂布技術研究
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