בתחומים רבים כגון ייצור כימי, טיפול במים, עיבוד מזון וציפויים ודיו, יצירת קצף משפיעה לרוב על יעילות הייצור, איכות המוצר ואפילו בטיחות התהליך. מסירי קצף, כתוספי ליבה לפתרון בעיות קצף, הם כבר מזמן חלק הכרחי בייצור תעשייתי. נכון לעכשיו, מסירי קצף בשוק מחולקים בעיקר לשני מחנות-מסירי קצף סיליקון ומסירי קצף-ללא סיליקון. בשל הבדלים בהרכב ובמבנה, הם שונים באופן משמעותי בביצועים, בתרחישים ישימים ובמגבלות שימוש. בחירה לא נכונה לא רק לא מצליחה לפתור את בעיית הקצף אלא עלולה גם להוביל לפגמים במוצר, כשלים בתהליך וסכנות נסתרות אחרות.
תפקיד הליבה של מסירי קצף הוא לשבש את יציבות הקצף. על ידי הפחתת מתח הפנים של הקצף ושיבוש מבנה סרט הקצף, הם משיגים את ההשפעות הכפולות של שבירה ודיכוי קצף. ההבדל המהותי בין מסיליקון לסיליקון-ללא קצף טמון במרכיבי הליבה הפעילים השונים שלהם, אשר קובעים גם את ההבדלים בביצועים ובשימושים הבאים שלהם.
המרכיב הפעיל הליבה של מסירי סיליקון הוא פוליסילוקסן (הידוע גם בשם שמן סיליקון), אשר לרוב מורכב עם חלקיקים הידרופוביים (כגון סיליקה הידרופוביה שטופלה בשמן סיליקון), חומרים מתחלבים, נשאים ורכיבים אחרים ליצירת מערכת שלמה.
מבנה הליבה שלו מורכב משרשרות מולקולריות סליליות מתחלפות של סילוקסאנים (Si-O), כאשר כל אטום סיליקון קשור בדרך כלל לשתי קבוצות מתיל. המבנה הייחודי הזה מעניק לו מתח פנים נמוך במיוחד (בדרך כלל 20-21 דין/ס"מ, נמוך בהרבה מ-72 דיין/ס"מ של המים) ויציבות כימית, ומונעים ממנו להגיב עם רוב מערכות המלח-בסיס- חומצי. סוגים נפוצים של מסירי סיליקון כוללים מסירי קצף של פולידימתיל סילוקסן ומסירי קצף מפוליאתרים-מתוונים. מוצרים שעברו שינוי בפוליאתר, על ידי החדרת מקטעי פוליאתר למולקולת הסילוקסן, משלבים את יעילות הסרת הקצף הגבוהה של סיליקון עם התאימות של פוליאתר, מה שהופך אותם למתאימים למערכות מורכבות יותר. למוצרים שהשתנו אלה יש גם את יציבות הסיכה, יכולת ההמרחה ויציבות האמולסיה שמספקים מקטעי הפוליאתרים, מה שמרחיב עוד יותר את תרחישי היישום שלהם.
מסירי קצף-ללא סיליקון (הידועים גם בתור מסירי קצף שאינם-סיליקון) מתייחסים למסירי קצף שאינם מכילים רכיבי סילוקסן. מרכיבי הליבה הפעילים שלהם כוללים בעיקר חומרים שאינם-סיליקונים כגון פוליאתרים, שמנים מינרליים, אלכוהולים שומניים, אסטרים של חומצות שומן ופולימרים אקריליים. בדומה למסירי קצף מסיליקון, מסיליקונים ללא-הקצף משיגים גם את אפקט מסיר הקצף שלהם על ידי הפחתת מתח הפנים של הקצף ושיבוש מבנה סרט הקצף. ההבדל טמון בעובדה שהמרכיבים הפעילים שלהם הם בעיקר חומרים אורגניים מסיסים- במים או-בשמן, המסתמכים על המאפיינים הפעילים של פני השטח שלהם- כדי להפעיל את השפעתם.
ביניהם, מסירי קצף מפוליאתרים (כגון פוליאוקסיפרופילן-קופולימרים בלוק פוליאוקסיאתילן) הם המסירים הנפוצים ביותר מסיליקון-ללא קצף, עם תאימות טובה ומסיסות הפוכה (אפקט נקודת ענן). הם משקעים ומסירים קצף בטמפרטורות גבוהות ומתמוססים במים בטמפרטורות נמוכות. מסירי קצף של שמן מינרלי משתמשים בשמן מינרלי כנשא והם מורכבים עם חלקיקים הידרופוביים, שעלותם נמוכה יותר. אלכוהול שומני ואסטר מפחית קצף הם בעלי התכלות ביולוגית טובה ומתאימים לתרחישים עם דרישות גבוהות להגנת הסביבה.
תרחישי יישום
מסירי סיליקון, עם היתרונות שלהם של הסרת קצף מהירה, דיכוי קצף- לאורך זמן, עמידות לטמפרטורות גבוהות ונמוכות ועמידות בפני חומצות ואלקליות, נמצאים בשימוש נרחב בתחומים עם דרישות גבוהות של יעילות הסרת קצף וסביבות תהליך קשות. הם מתאימים במיוחד לתרחישים עם כמויות גדולות של קצף ויצירת קצף מתמשכת. יישומים ספציפיים הם כדלקמן:
בתחום הייצור הכימי, מסירי סיליקון מתאימים לתגובות כימיות שונות, ערבוב תמיסות, זיקוק, מיצוי ותהליכים נוספים, כגון ייצור שרפים סינתטיים, גומי, חומרי גלם לציפוי ותגובות נטרול-בסיס חומצה. מכיוון שייצור כימי כרוך לעתים קרובות בתנאים קשים כגון טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה וחומצות ואלקליות חזקות, היציבות הכימית ועמידות הטמפרטורה של מסירי סיליקון עומדים בדרישות אלו, ובכך מונעות ביעילות בעיות כמו ירידה ביעילות התגובה ובזבוז חומר הנגרמת על ידי קצף. לדוגמה, בתגובות סינתזת פוליאוריטן, מסירי קצף סיליקון יכולים לחסל במהירות את הכמות הגדולה של קצף שנוצר במהלך התגובה, תוך הבטחת משקל מולקולרי אחיד של המוצר; בייצור חומרי גלם לציפוי, הם יכולים לדכא יצירת קצף במהלך פיזור פיגמנטים, ולשפר את טוהר חומרי הגלם.
מסירי קצף ללא-סיליקון, עם היתרונות שלהם של תאימות טובה, ללא שאריות סיליקון והתכלות ביולוגית קלה, משמשים בעיקר בתרחישים שבהם דרישות טוהר המוצר ואיכות פני השטח גבוהות, או שבהם רכיבי סיליקון אסורים. יישומים ספציפיים הם כדלקמן:
בתעשיית הציפויים, הדיו והדבקים, זהו אחד מאזורי היישום העיקריים של מסירי קצף-לסיליקון, מתאים במיוחד לציפויי עץ בדרגה גבוהה-, צבעי רכב, צבעים מתכתיים, מערכות ריפוי UV, ציפויים פלסטיים (PP, ABS וכו'), ודיו להדפסת סרטי פוליאולפין. ביישומים אלה, מסירי סיליקון יכולים לגרום בקלות לפגמים על פני השטח כגון חורים, עיני דג וכתמי סיליקון, ומשפיעים על פילוס הציפוי, ההדבקה ותוצאות ההדפסה. למסירי קצף נטולי-סיליקון (כגון פולימרים אקריליים ופוליאתרים) יש תאימות טובה, למעשה מסיר קצף מבלי להשפיע על מראה המוצר או ביצועי העיבוד שלאחר מכן (כגון יכולת ציפוי מחדש וחוזק הקשר). לדוגמה, בדבקים למעטפת LED ובהטמעת רכיבים אופטיים, מסירי קצף-ללא סיליקון מבטיחים שהחלקים בעציצים שקופים, ללא חרירים- ואינם משפיעים על הביצועים האופטיים או ההדבקה.
בתחומי האלקטרוניקה ועיבוד שבבי מדויק, מוצר זה מתאים לניקוי PCB, ניקוי רכיבים אלקטרוניים ועיבוד מתכת מדויק (ניקוי לוחות פלדה, פוספטציה, טיפול טרום-ציפוי), בין תרחישים נוספים. רכיבי סיליקון הם מזהמים בפיקוח קפדני בתעשיית המוליכים למחצה. שאריות סיליקון עלולות להוביל לקצר חשמלי, להלחמה לקויה ולהידרדרות באיכות סרט הפוספט. מסירי קצף ללא-סיליקון (כגון פוליאתרים מיוחדים ופלואורקרבונים) אינם משאירים שאריות סיליקון, מונעים זיהום סיליקון ומבטיחים דיוק וביצועים של המוצר. לדוגמה, בניקוי PCB, מסירי קצף ללא-סיליקון מסירים קצף בתמיסת הניקוי מבלי להשאיר זיהומים, מה שמבטיח את ביצועי הבידוד של המעגל.
בתעשיית ההדפסה והצביעה של טקסטיל, הוא מתאים לצביעה, הדפסה וגימור (ריכוך) של בדים בהירים-. שאריות סיליקון קשות לשטיפה ועלולות ליצור "כתמי סיליקון" לאחר הייבוש, ולגרום לשינויי צבע והבדלי צבע. זה עלול גם להתנגש עם מרככי סיליקון. תחליבים של אלכוהול שומני ומסירי קצף ללא-פוליאתרים-יכולים למנוע בעיות אלו, ולהבטיח צביעה אחידה ומשטח בד נקי.
מסירי קצף מסיליקון ומסירי קצף-ללא סיליקון אינם "מנוגדים באיכותם", אלא לכל אחד יש חוזקות משלו והוא מתאים לתרחישים שונים: מסירי סיליקון הם עדיפים מבחינת יעילות גבוהה, אפקט- ארוך טווח ועמידות בסביבות קשות, מה שהופך אותם מתאימים לתרחישים עם דרישות גבוהות ליעילות מסיר קצף וללא שאריות של סיליקון; מסירי קצף ללא-סיליקון הם עדיפים מבחינת תאימות טובה, ללא שאריות וידידותיות לסביבה, מה שהופך אותם למתאימים לתרחישים עם דרישות גבוהות לאיכות המוצר והגנה על הסביבה, ובהם רכיבי סיליקון אסורים.
