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Silikonentschäumer

Silikonentschäumer sind Entschäumerflüssigkeiten mit besonders niedriger Oberflächenspannung, die als Hauptwirksubstanz Polysiloxane enthalten. Bei der Auswahl eines Polysiloxans kommt es jedoch entscheidend auf dessen Struktur an. So wirken zum Beispiel die relativ kurzkettigen Polysiloxane, die als Silikonoberflächenadditive Verwendung finden, schaumstabilisierend, aber nicht entschäumend. Ob ein Polysiloxan entschäumend oder schaumstabilisierend wirkt, hängt von seiner Verträglichkeit und Löslichkeit im Medium ab: Nur unverträgliche und unlösliche Polysiloxane wirken entschäumend.

Polydimethylsiloxane

In dieser Abbildung ist dieser Sachverhalt für die reinen (nicht modifizierten) Polydimethylsiloxane dargestellt. Parameter ist hier das Molekulargewicht oder die Kettenlänge der Silikone. Niedrigere Molekulargewichte wirken schaumstabilisierend, höhere Molekulargewichte sind bereits so unverträglich, dass sie Krater verursachen, bis hin zu den völlig unverträglichen Hammerschlagsilikonen. Die für Silikonentschäumer erforderliche „gezielte Unverträglichkeit“ lässt sich aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten, welche die Silikonchemie bietet, auf verschiedene Weise realisieren. 

Durch Modifizierung der Silikon-Grundkette mit unterschiedlichen organischen Seitenketten kann die Verträglichkeit gesteuert werden. So werden Polysiloxane durch das Einbringen von Polyetherketten (R1) auf Basis von Ethylenoxid hydrophiler und damit in der Regel verträglicher in polaren Systemen. Auf Propylenoxid basierende Polyether führen zu hydrophoberen Strukturen. Anstelle der Dimethylpolysiloxane lassen sich auch Methylalkylpolysiloxane verwenden. Der Austausch der zweiten Methylgruppe gegen eine längere Alkylkette (R2) führt zu höheren Werten in der Oberflächenspannung des Silikons. Das bedeutet im Allgemeinen eine Verringerung der schaumstabilisierenden Wirkung.

Modifizierte Polysiloxane

Die Einführung perfluorierter organischer Modifizierungen führte zu den so genannten Fluorsilikonentschäumern. Diese Produkte zeichnen sich durch eine sehr niedrige Oberflächenspannung und eine hohe entschäumende Wirkung aus.

Silikonentschäumer für wässrige Systeme

Bei den Silikonentschäumern für wässrige Systeme handelt es sich meist um Emulsionen stark hydrophober Silikonöle. Sie sind aufgrund des Silikonanteils teurer als Mineralölentschäumer und deshalb für höherwertige Lackformulierungen vorgesehen. Auch Silikonentschäumer lassen sich mit hydrophoben Feststoffen kombinieren, um die entschäumende Wirkung zu steigern. Der Hauptvorteil der Silikonentschäumer gegenüber den Mineralölentschäumern liegt darin, dass sie in hochglänzenden Systemen keine Glanzreduzierung verursachen und dass sie bei Verwendung von Farbpasten keinen Einfluss auf die Farbpastenaufnahmen haben.

%
Silikonöl5-90
Hydrophobe Partikel1-3
Emulgator3-6
Polyglykol und/oder Wasser0-85

Um kraterfreie Beschichtungen zu erhalten, ist auf genügend hohe Scherkräfte bei der Einarbeitung der Entschäumer zu achten. Sehr unverträgliche Entschäumer müssen bereits dem Mahlgut zugegeben werden, für verträglichere Produkte wie z. B. den Standard-Entschäumer BYK-024 reichen die Scherkräfte während der Auflackphase aus. Der sehr verträgliche Entschäumer BYK-025 zeichnet sich durch eine besonders leichte Einarbeitung aus; er lässt sich problemlos ohne Vorhangreißen auf der Gießmaschine nachdosieren. Speziell für Dispersionsfarben im Dekobereich wurden die preiswerten Silikonentschäumer BYK-1610 und BYK-1615 entwickelt. Diese beiden Produkte sind geeignet, die bei Dispersionsfarben und -putzen sonst überwiegend eingesetzten Mineralölentschäumer zu ersetzen. BYK-1723, BYK-1724, BYK-1611 und BYK-1617 wurden speziell für Anwendungen entwickelt, die mit dem Europäischen Umweltzeichen gekennzeichnet werden sollen.

Silikonentschäumer für lösemittelhaltige Lacksysteme

BYK-065 und BYK-066 N sind zwei fluormodifizierte Polysiloxane mit einem weiten Wirkungsspektrum. Sie bieten eine sehr gute Entschäumung bei einem sehr geringen Anteil an unverträglichen Substanzen. BYK-070, BYK-088 und BYK-141 sind etwas verträglicher eingestellt; die Wirksubstanz von BYK-088 entspricht FDA §175.300 und ist speziell für aromatenfreie Formulierungen gedacht.

Außer den eigentlichen Silikonentschäumern gibt es noch die Gruppe der Silikone mit entschäumenden Eigenschaften. Es handelt sich dabei immer um Polymethylalkylsiloxane. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn das Schaumproblem nicht zu groß ist und wenn es neben der Entschäumerwirkung auch darum geht, dem Lacksystem typische Silikon-Eigenschaften wie hohe Oberflächenglätte und die Vermeidung von Bénard-Zellen mitzugeben. Wenn ihre entschäumende Wirkung nicht ausreichend ist, werden sie mit Silikonentschäumern oder silikonfreien Polymerentschäumern kombiniert.