Fabricante de antiespumante de silicone | Fórmulas, especificações e dosagem

Visão de fabricação

Por dentro da produção de antiespumante de silicone: do óleo de silicone bruto à formulação acabada

Cada lote de antiespumante de silicone produzido em nossas linhas começa como óleo de metil silicone bruto muito antes de se tornar um líquido estável e pronto para uso. O caminho do óleo base até o antiespumante à base de silicone acabado envolve vários estágios controlados, cada um dos quais afeta diretamente a rapidez com que o produto derruba a espuma, por quanto tempo ele impede o retorno da espuma e quão bem ele se mantém em diferentes temperaturas de trabalho e condições de pH. A compreensão desse processo ajuda a explicar por que os detalhes da formulação são tão importantes quanto o próprio ingrediente ativo e por que dois produtos rotulados como antiespumantes de silicone podem se comportar de maneira muito diferente quando dosados em um líquido de processo real. As seções abaixo abordam os estágios de produção, a faixa de especificações em diferentes graus, dados reais de desempenho coletados em testes de colunas de espuma e orientações de dosagem organizadas pela indústria, para que uma formulação possa ser adaptada a um processo específico, em vez de ser escolhida apenas pela aparência.

Seleção de matéria-prima

O óleo de silicone base é selecionado dentro de uma janela de viscosidade de aproximadamente 350 a 1.000 centistokes. O óleo de viscosidade mais baixa espalha-se mais rapidamente através de uma película de espuma, mas perde eficácia mais rapidamente, enquanto o óleo de viscosidade mais elevada mantém a sua posição durante mais tempo, mas dispersa-se mais lentamente, pelo que a escolha depende da aplicação alvo.

Tratamento de sílica hidrofóbica

A sílica pirogênica é tratada superficialmente com agentes de acoplamento de silano para torná-la hidrofóbica antes de ser misturada ao óleo de silicone. Essa sílica tratada é o que dá ao agente antiespumante de silicone acabado sua janela estendida de supressão de espuma, em vez de uma única derrubada rápida.

Emulsificação e Homogeneização

A mistura óleo-sílica é dispersa em água usando emulsificantes não iônicos sob mistura de alto cisalhamento, produzindo tamanhos de gotículas normalmente entre 1 e 5 mícrons. Gotas fora desta faixa se separam quando estão em repouso ou não se espalham com rapidez suficiente quando adicionadas a um sistema de formação de espuma.

Acabamento de Estabilidade

Espessantes e conservantes são adicionados em uma passagem final de mistura para que a emulsão resista à separação de fases, ao estresse de congelamento-descongelamento e ao crescimento microbiano durante o armazenamento, mantendo o desempenho consistente do antiespumante de silicone do primeiro ao último litro de um tambor.

Por que a espuma se forma em líquidos industriais

A espuma aparece sempre que o gás fica preso dentro de um líquido por uma película que é forte o suficiente para resistir ao colapso por si só. Surfactantes, proteínas e certos polímeros comumente encontrados em licor de polpação, banhos de corantes, revestimentos e caldos biológicos diminuem a tensão superficial do líquido e estabilizam as paredes de cada bolha, razão pela qual os processos que misturam, agitam, bombeiam ou arejam um líquido tendem a gerar mais espuma. Um antiespumante funciona introduzindo um material com tensão superficial ainda menor que o filme surfactante, entrando na parede da bolha e rompendo-a. É por isso que um antiespumante eficaz precisa ser insolúvel o suficiente no líquido base para permanecer concentrado na superfície da bolha, em vez de se dissolver no líquido a granel, e ainda ser dispersível o suficiente para se espalhar rapidamente por uma grande superfície de espuma. O óleo de silicone satisfaz ambas as condições excepcionalmente bem, o que é a razão subjacente pela qual o antiespumante de silicone tem um desempenho mais rápido e consistente do que muitos produtos químicos alternativos em uma ampla gama de condições de processo.

Faixa de especificações técnicas em todos os níveis de produção

Como nenhuma formulação única apresenta desempenho ideal em todos os processos, a produção é organizada em vários graus de antiespumante de silicone, cada um ajustado para uma combinação diferente de temperatura, sensibilidade à dosagem e requisitos regulatórios. A tabela abaixo lista as faixas de especificações normalmente produzidas.

Parâmetro	Grau de uso geral	Grau de alta temperatura	Grau de contato com alimentos	Grau Concentrado
Aparência	Emulsão branca	Emulsão branca leitosa	Emulsão branca, low odor	Pasta viscosa esbranquiçada
Conteúdo Ativo	12% – 15%	18% – 22%	10% – 12%	28% – 32%
Viscosidade (25°C)	200 – 500 mPa·s	400 – 900 mPa·s	150 – 400 mPa·s	1500 – 3000 mPa·s
Valor de pH	6,0 – 7,5	6,5 – 8,0	6,0 – 7,0	6,5 – 7,5
Tipo Iônico	Não iônico	Não iônico	Não iônico	Não iônico
Temperatura de trabalho	Até 90°C	Até 200ºC	Até 100°C	Até 180°C
Razão de diluição	1:5 a 1:20	13h10 às 13h30	1:5 a 1:15	13h20 às 13h50
Estabilidade de armazenamento	12 meses	12 meses	9 meses	18 meses

Dados de desempenho de supressão de espuma

O antiespumante de silicone é frequentemente comparado aos tipos de óleo mineral e antiespumante de poliéter em duas medidas: a rapidez com que derruba a espuma existente e por quanto tempo evita a formação da espuma. Testes internos em uma solução espumante padrão a 25°C produziram a seguinte comparação do tempo de knockdown.

Tempo médio de derrubada da espuma (segundos, quanto menor, mais rápido)

A lacuna torna-se maior sob condições de temperatura mais elevada. O antiespumante de óleo mineral tende a perder a viscosidade e o controle de espalhamento acima de 80°C, enquanto um antiespumante à base de silicone adequadamente formulado mantém sua velocidade de eliminação de até 200°C no grau de alta temperatura, razão pela qual continua sendo a escolha preferida para banhos de processos quentes em tingimento, licor negro de fabricação de papel e tratamento de água de caldeira.

Redução da altura da espuma ao longo do tempo em diferentes níveis de dosagem

A uma dosagem de 0,05%, a altura da espuma na coluna de teste cai mais de 80% nos primeiros dez minutos e permanece suprimida durante o restante do período de observação. Na dosagem mais baixa de 0,02%, o knockdown inicial é mais lento e alguma recuperação de espuma é visível após vinte minutos, razão pela qual as recomendações de dosagem são sempre fornecidas como uma faixa em vez de um único número fixo - o ponto correto dentro dessa faixa depende de quão agressivamente o líquido base espuma.

Dosagem recomendada por indústria de aplicação

A dosagem não é uniforme entre as indústrias porque a tendência à formação de espuma, a viscosidade do líquido e a temperatura de processamento variam. As faixas a seguir refletem pontos iniciais típicos usados antes do ajuste fino para uma linha de processo específica. Começar no limite inferior de uma faixa e aumentar em pequenos incrementos enquanto monitora a altura da espuma é geralmente mais confiável do que começar no limite superior, uma vez que a sobredosagem pode ocasionalmente desestabilizar uma formulação ou deixar um resíduo visível na superfície do produto acabado.

Indústria	Dosagem recomendada	Temperatura de trabalho	Método de adição
Celulose e revestimento para fabricação de papel	0,02% – 0,08%	20°C – 60°C	Adição direta durante a batida ou mistura do revestimento
Tingimento e Impressão Têxtil	0,03% – 0,10%	Até 130°C	Dosagem medida em banho de tintura ou calha de preenchimento
Revestimentos e tintas à base de água	0,10% – 0,50%	Temperatura ambiente	Adicionado durante os estágios de moagem e descida
Tanques de Águas Residuais e Aeração	0,01% – 0,05%	Ambiente	Alimentação por gotejamento no ponto de aeração
Processos de Fermentação	0,01% – 0,03%	28°C – 40°C	Adição estéril através da linha de alimentação
Processamento de Alimentos	Abaixo do limite regulatório, normalmente abaixo de 0,01%	Dependente do processo	Medição controlada de acordo com as diretrizes de segurança alimentar
Produção de adesivos e selantes	0,05% – 0,30%	Temperatura ambiente	Adicionado durante a dispersão em alta velocidade
Fluidos Metalúrgicos	0,05% – 0,20%	Até 60°C	Misturado em concentrado antes da diluição

Onde cada formulação é realmente aplicada

Fabricação de papel

A espuma gerada durante a polpação, colagem e revestimento interrompe a formação da folha e deixa defeitos superficiais. Um antiespumante de silicone com remoção rápida evita furos e listras na superfície do papel acabado, ao mesmo tempo que resiste às condições alcalinas comuns no processamento de celulose.

Tratamento de Águas Residuais

As bacias de aeração geram espuma superficial persistente que pode transbordar as paredes do tanque. Um agente antiespumante de silicone dosado no ponto de aeração controla a altura da espuma sem interromper a atividade biológica do processo de lodo ativado.

Fermentação

A evolução do gás durante o crescimento microbiano cria espuma que reduz o volume utilizável do tanque. Um agente antiespumante de silicone de baixa dosagem controla essa camada de espuma enquanto permanece compatível com o sistema biológico, evitando interferência no rendimento ou na separação a jusante.

Revestimentos e Tintas

O ar arrastado durante a dispersão em alta velocidade cria crateras superficiais e reduz o brilho. O antiespumante à base de silicone adicionado no estágio correto do processo de moagem remove as microbolhas antes que se tornem defeitos fixos no filme seco.

Processamento Têxtil

Os surfactantes usados em banhos de lavagem, tingimento e lavagem formam muita espuma na temperatura do processo. Um antiespumante de silicone estável ao calor mantém a superfície do banho limpa para que os rolos e guias funcionem sem interferência da espuma.

Processamento de Alimentos

Quando o controle de espuma é necessário em processos de contato com alimentos, um antiespumante de silicone para contato com alimentos, formulado dentro dos limites de dosagem permitidos, controla a espuma durante as etapas de fervura, fermentação ou lavagem, sem afetar o sabor ou a aparência do produto.

Procedimentos de controle de qualidade durante a produção

A consistência entre lotes é mantida através de uma sequência fixa de verificações, em vez de uma única inspeção final.

Inspeção de entrada de matéria-prima

A viscosidade do óleo de silicone, o tamanho das partículas de sílica hidrofóbica e a pureza do emulsificante são verificados em relação às especificações internas antes de qualquer lote entrar na fase de mistura.

Monitoramento de viscosidade em processo

As leituras de viscosidade são feitas em intervalos definidos durante a emulsificação para confirmar que a formação de gotículas está ocorrendo dentro da janela de tamanho de partícula alvo.

Teste de supressão de espuma

Cada lote finalizado é testado em uma coluna de espuma padronizada usando uma solução de surfactante de referência para confirmar que o tempo de knockdown e a duração da supressão atendem à especificação do grau.

Teste de estabilidade e prazo de validade

As amostras são mantidas através de ciclos acelerados de congelamento e descongelamento e armazenamento em temperatura elevada para confirmar que a emulsão não se separará antes de chegar ao usuário final.

Desempenho em todas as condições de pH

Os líquidos de processo variam amplamente em pH, desde fluidos de usinagem ácidos até licores de polpação fortemente alcalinos, e um antiespumante que funciona bem em uma faixa pode perder eficácia em outra. O antiespumante à base de silicone é formulado com emulsificantes não iônicos especificamente porque os sistemas não iônicos permanecem estáveis em uma ampla janela de pH, ao contrário dos sistemas emulsificantes aniônicos que podem se decompor em líquidos altamente ácidos ou altamente alcalinos.

Eficiência relativa de supressão de espuma em toda a faixa de pH

A eficiência de supressão do antiespumante à base de silicone permanece relativamente estável na faixa de pH 2 a pH 12 mostrada acima, com apenas um declínio modesto nas extremidades, enquanto o antiespumante de óleo mineral mostra um declínio mais constante à medida que o pH se afasta do neutro. Essa estabilidade é a principal razão pela qual o agente antiespumante de silicone é escolhido para o licor de polpação, que normalmente é fortemente alcalino, e para certos banhos de tratamento de metal que funcionam com ácido.

Solução de problemas comuns de controle de espuma

A espuma retorna logo após a dosagem

Isto geralmente indica que a dosagem está abaixo do limite de supressão para aquele líquido, e não uma falha do produto. Aumentar a dosagem gradativamente dentro da faixa recomendada ou mudar para um teor de conteúdo ativo mais alto normalmente resolve a recorrência.

Separações de emulsão no armazenamento

A separação é mais frequentemente causada pela exposição ao congelamento ou armazenamento acima da temperatura máxima recomendada. A remistura suave às vezes pode restaurar a usabilidade, mas os recipientes que estão congelados devem ser avaliados antes do uso.

Defeitos superficiais aparecem no filme revestido

A overdose de antiespumante de silicone em uma formulação de revestimento pode causar crateras em vez de resolvê-las. Reduzir ligeiramente a dosagem e confirmar o ponto de adição ocorre antes do estágio final de moagem geralmente corrige isso.

Eficácia reduzida em temperaturas mais altas

Um grau de uso geral que perde eficácia à medida que a temperatura do banho aumenta é um sinal de que o processo ultrapassou seu teto de temperatura de trabalho, o que exige a intensificação para um grau de alta temperatura em vez de aumentar ainda mais a dosagem.

Capacidades de personalização para formulações específicas

Como as condições do processo diferem de uma linha de produção para outra, as formulações podem ser ajustadas em vários eixos, em vez de depender de um único produto fixo. O conteúdo ativo pode ser aumentado ou diminuído para corresponder ao equipamento de dosagem já instalado em uma linha de processo. A viscosidade pode ser ajustada entre emulsões finas e de fluxo livre adequadas para bombas dosadoras automatizadas e pastas concentradas mais espessas adequadas para dosagem manual em tanques de lote menores. A seleção do emulsificante pode ser alterada para sistemas que permaneçam estáveis em água dura ou na presença de eletrólitos específicos encontrados em um banho de processo específico. Quando uma formulação precisa atender aos requisitos de contato com alimentos, os ingredientes ativos e os limites máximos de dosagem são selecionados para permanecer dentro do limite regulatório aplicável para esse caso de uso. As embalagens podem ser organizadas em formatos de tambor, IBC ou baldes menores, dependendo do volume que uma instalação consome por ciclo de produção, e a rotulagem privada das embalagens está disponível para instalações que preferem sua própria marca no contêiner.

Diretrizes de embalagem e armazenamento

Tamanho do pacote	Tipo de contêiner	Temperatura de armazenamento	Prazo de validade
25kg	Balde de plástico	5°C – 35°C	9 – 12 meses
200kg	Tambor de aço ou plástico	5°C – 35°C	9 – 12 meses
1000kg	Bolsa IBC	5°C – 35°C	9 – 12 meses

O congelamento deve ser evitado, uma vez que ciclos repetidos de congelamento e descongelamento podem quebrar a emulsão e causar separação irreversível. Os recipientes devem ser selados novamente imediatamente após o uso e armazenados longe da luz solar direta, uma vez que a exposição prolongada aos raios UV pode degradar gradualmente o sistema emulsificante e reduzir a vida útil efetiva.

Perguntas frequentes sobre antiespumante de silicone

Como fazer antiespumante de silicone em escala de produção

Em escala de produção, a fabricação do antiespumante de silicone começa com a seleção de um óleo de silicone base na viscosidade desejada e, em seguida, mistura com sílica hidrofóbica com superfície tratada para criar uma supressão de espuma duradoura. Esta mistura é dispersa em água usando emulsificantes não iônicos sob mistura de alto cisalhamento para formar uma emulsão estável com tamanhos de gotículas na faixa de 1 a 5 mícrons. Espessantes e conservantes são adicionados em uma passagem final para proteger a emulsão durante o armazenamento e transporte, seguido de testes em coluna de espuma antes do lote ser liberado para embalagem.

Para que é usado o antiespumante de silicone

O antiespumante de silicone é usado para controlar espuma indesejada em processos líquidos onde surfactantes, agitação ou geração de gás criariam uma camada de espuma. Os usos comuns incluem polpa e revestimento para fabricação de papel, banhos de tingimento têxtil, revestimentos e tintas à base de água, tanques de aeração de águas residuais, processos de fermentação, produção de adesivos e sistemas de fluidos para usinagem de metais. Em cada caso, é adicionado em uma dosagem baixa em relação ao volume total do líquido, uma vez que apenas uma pequena quantidade é necessária para romper a tensão superficial que mantém as bolhas de espuma unidas.

O que pode ser usado como antiespumante além do silicone

Vários materiais podem ser usados como antiespumante dependendo do processo. O antiespumante à base de óleo mineral é uma opção de baixo custo adequada para condições de temperatura moderada. O antiespumante do tipo poliéter oferece boa solubilidade em água e é frequentemente selecionado para sistemas à base de água com requisitos de biodegradabilidade. O antiespumante à base de ésteres de ácidos graxos é comum em formulações relacionadas a alimentos. O antiespumante à base de sílica em pó é usado quando é necessário um transportador sólido em vez de uma emulsão líquida. Cada tipo difere em velocidade de knockdown, duração de supressão e tolerância à temperatura, razão pela qual a seleção da formulação depende do sistema líquido específico que está sendo tratado.

O silicone pode ser usado como agente antiespumante

Sim, o silicone é um dos materiais mais eficazes disponíveis para uso como agente antiespumante. Sua baixa tensão superficial permite que ele se espalhe rapidamente através de um filme de espuma e rompa a estrutura da bolha, enquanto sua estabilidade química permite que ele atue em uma ampla faixa de pH e temperatura, em comparação com muitos produtos químicos alternativos. O silicone pode ser usado sozinho como agente antiespumante ativo ou misturado com outros componentes, como poliéter ou ésteres de ácidos graxos, para ajustar a compatibilidade com um sistema líquido específico.

Qual é o agente antiespumante mais comum usado industrialmente

Agentes antiespumantes à base de silicone e agentes antiespumantes à base de poliéter são os dois tipos mais utilizados em processos industriais. As formulações de silicone são geralmente preferidas onde são necessárias desmontagem rápida, baixa dosagem e alta temperatura ou ampla tolerância a pH, como na fabricação de papel, revestimentos e tratamento de águas residuais. As formulações de poliéter são frequentemente selecionadas onde a solubilidade em água e a biodegradabilidade são prioridades, como em certos processamentos de alimentos e aplicações ambientalmente sensíveis. A escolha entre eles normalmente se resume à temperatura, pH e perfil de viscosidade do líquido a ser tratado.

Qual é a diferença entre antiespumante à base de silicone e agente antiespumante de silicone

Os dois termos são geralmente usados indistintamente para descrever a mesma classe de produto, embora "antiespumante à base de silicone" se refira mais frequentemente ao produto de emulsão acabado pronto para dosagem, enquanto "agente antiespumante de silicone" também pode descrever o componente ativo de silicone dentro de uma formulação mais ampla que pode incluir outros aditivos. Em termos práticos, ambos se referem a uma formulação construída em torno de óleo de silicone e sílica hidrofóbica como mecanismo ativo de controle de espuma.

Como o antiespumante de silicone deve ser armazenado e misturado novamente antes do uso

O antiespumante de silicone deve ser armazenado entre aproximadamente 5°C e 35°C, mantido lacrado e protegido da luz solar direta e de temperaturas congelantes. Por ser uma emulsão, pequenas sedimentações podem ocorrer naturalmente durante longos períodos de armazenamento, portanto, agitar suavemente ou rolar um tambor antes da dosagem é uma boa prática, mesmo quando o produto parece uniforme. Se um recipiente tiver sido exposto a condições de congelamento e apresentar separação visível, um aquecimento lento combinado com uma mistura de baixo cisalhamento pode, às vezes, restaurar a usabilidade, mas o lote deve ser verificado em um teste de espuma em pequena escala antes de ser dosado em uma produção completa para confirmar que o desempenho não foi afetado.

Combinando uma formulação com uma linha de processo específica

A seleção do tipo correto de antiespumante de silicone começa com a identificação da temperatura de trabalho do líquido, a faixa de pH em que ele opera e a agressividade com que a solução base forma espuma sob agitação operacional normal. Um processo executado abaixo de 90°C com formação de espuma moderada normalmente funciona bem em uma classe de uso geral, enquanto a operação contínua acima de 100°C, como banhos de tingimento ou sistemas de polpa quente, exige uma classe de alta temperatura formulada com uma proporção mais alta de óleo de silicone termoestável. Quando o líquido acabado entrar em contato com alimentos ou com um produto regulamentado, um grau de contato com alimentos mantém o conteúdo ativo e a dosagem dentro dos limites permitidos, ao mesmo tempo em que proporciona um knockdown eficaz. O teste de compatibilidade em uma pequena amostra do líquido real do processo antes da dosagem em grande escala é a maneira mais confiável de confirmar a taxa de dosagem e o ponto de adição, uma vez que dois líquidos com aparência semelhante podem formar espuma de maneira muito diferente, dependendo da carga de surfactante e do conteúdo mineral.

Manuseio e considerações ambientais

As emulsões antiespumantes de silicone são geralmente manuseadas como materiais de baixo risco, mas algumas precauções práticas mantêm o produto e o ambiente de trabalho em boas condições. Os recipientes devem ser mantidos selados quando não estiverem em uso para evitar a formação de película na superfície da emulsão e para impedir a entrada de contaminantes que possam semear o crescimento microbiano. Equipamentos de dosagem, como bombas, alimentadores de gotejamento e válvulas de dosagem, devem ser enxaguados periodicamente, pois os resíduos secos de uma emulsão de silicone podem estreitar gradualmente as linhas de alimentação e diminuir a precisão da dosagem ao longo do tempo. Como o antiespumante de silicone é eficaz em concentrações muito baixas, apenas um pequeno volume é normalmente descarregado em relação ao rendimento total de líquido de uma linha de processo, e as formulações de grau de contato com alimentos são projetadas especificamente para permanecer dentro dos limites residuais permitidos para o uso pretendido. Derramamentos em pisos duros podem criar risco de escorregamento devido à baixa tensão superficial do material, portanto, os procedimentos padrão de contenção e limpeza usados para outros auxiliares de processo líquidos se aplicam igualmente aqui.