En la fabricación de productos líquidos, desde la escala más pequeña a complejos procesos industriales, la formación de espuma es uno de los factores que se deben controlar y monitorear.
Por Vanessa Palomo Vizcaino*
Muchas veces, buscamos la formación de espuma, estabilizarla y, por qué no, mantenerla en sistemas que nos aporten beneficios; como detergentes o productos de cosméticas, en muchos procesos en inevitable su formación. Pero, ¿cómo podemos controlar esta característica indeseada en procesos industriales como un recubrimiento?
La presencia de espuma en el proceso de pinturas no solo afectaría el mezclado óptimo, homogéneo y características finales que el diseñador de marca desea llevar al mercado, sino que también concluye en consecuencias negativas al costo y tiempo de producción.
Por esto no es de extrañar que cuando se formulan pinturas, tintas o recubrimientos, sea tan necesaria la elección apropiada de un antiespumante, de acuerdo con el caso. En la variedad existente de sistemas de formulación, se pueden encontrar opciones que se ajusten a las necesidades del proceso y los objetivos específicos de aplicación del producto final.
El mecanismo de funcionamiento de un antiespumante consiste en bajar la tensión superficial en la película de un líquido que agrupa burbujas de aire en su interior. Una vez cambiada la tensión superficial, la burbuja no se puede estabilizar de nuevo y pierde la continuidad para seguir almacenando aire en el líquido. Es así como se rompe la espuma en el proceso, aun cuando se agita el sistema.
A pesar de que el aire se incorpora al proceso mediante las etapas de mezclado, bombeos, dispersión o agitación del líquido, un antiespumante debe mantener su funcionamiento a lo largo de toda la línea de fabricación. Y es que mientras se continua en movimiento el producto, adicionando también otras moléculas necesarias en la formulación, se va cambiando la estabilidad del sistema. Esto se diseña a escala laboratorio para evaluar su efectividad.
Sin embargo, elegir el antiespumante debe ser un balance entre su función principal y cómo se comporta químicamente en la formulación con otros aditivos, cómo modifica la tensión superficial del líquido, el tipo de sistema base agua o solvente, el contenido de sólidos, almacenamiento de producto y las necesidades de tiempo en coalescencia. También los efectos que aporta al acabado final; su viscosidad, tiempo de secado y métodos de aplicación.
Conociendo el sistema a formular y el diseño de fabricación, podemos saber si se necesitará un surfactante que sea antiespumante o un desaireante. El primero trata de evitar la formación de burbujas o romper la estabilidad de estas para que no se continúen formando en el proceso, en comparación con un desaireante que, al tener burbujas en el proceso, trabaja como controlador de estas, para que no se agrupen en mayor tamaño y puedan liberar el aire contenido. Aunque dependiendo del tipo de estructura química, un antiespumante podría funcionar como ambos.
Es importante considerar el tipo de espuma que puede generarse en la fabricación de un producto químico; si bien la macroespuma es visible, la microespuma puede generar mayor dificultad para ser eliminada del sistema. Son pequeñas burbujas de aire atrapadas en el líquido que, con los efectos de agitación y mezclado, se crea una complejidad de liberación de aire, resultando en defectos en el acabado final.
Como toda formulación, se toma en cuenta cada aspecto y aporte de los aditivos individuales y cómo puede afectar (o funcionar) en conjunto. Esta tarea no es fácil, y los formuladores quedarán con la interrogante de elegir un buen producto bajo todas las condiciones posibles de su proceso particular.
Las principales referencias diseñadas para esta aplicación están compuestas de aceites minerales, estearatos, silicones y otros elementos orgánicos. Se puede considerar, y con miras a las nuevas regulaciones y agenda 2030, que un factor selectivo de los productos sea libre de APEO y de bajo VOC.
Cómo evitar espuma de acuerdo con el sistema a formular
- Sistemas líquidos de baja viscosidad: se adicionan regularmente surfactantes a base de aceites minerales en su composición total o modificación de estos mismos.
- Sistemas líquidos de alta viscosidad: formulados con productos de polyester modificados o siliconados. En condiciones de alta viscosidad, se puede crear una microespuma si el aire no logra salir de la película del recubrimiento mientras se produce la coalescencia, ya que la resistencia para el ascenso de las burbujas de aire es mucho mayor.
- Sistemas de concreto, donde se utilizan reductores de agua de tercera generación como policarboxilatos, se recomienda el uso de antiespumantes de poliéster modificado, siliconados o libres de silicón. En estos sistemas, se debe monitorear la eficiencia con relación al pH, dado que un medio muy alcalino reduce la efectividad del antiespumante.
Mejores prácticas para agregar el aditivo en el proceso
- Distribuir la cantidad de antiespumante o antiespumantes a usar; una proporción en la etapa inicial de dispersión del recubrimiento o pintura y la otra mitad para ajustar el producto. Esto asegurará el control de espuma en la manufactura y aplicación final.
- Balancear la dosificación de los productos.
- No diluir el surfactante antes de adicionarlo a la formula y mezclar bien.
Cómo testear la efectividad de un antiespumante
- Se puede medir la altura de espuma en función del tiempo, en condiciones controladas de agitación. Esto nos permite evaluar la espuma formada y cómo se desestabiliza en el sistema.
- La formación de burbujas en la aplicación de la película seca; podemos determinar si produce efectos desfavorables en la pintura, tales como perdida de brillo o cráteres. Para corregir estos defectos, se debe considerar la dosificación del antiespumante o la química de este.
- Evaluación de la aplicación del producto final, para los diferentes sistemas en que fue diseñado. Esto es en conjunto con la reología del producto y la formación de espuma para determinar si se tienen los parámetros deseados al verter el liquido de un recipiente a otro, generando movimiento, o bien aplicación con rodillos, brochas, otros.
La demanda de estos productos está en aumento por las necesidades de aplicación; no solo para pinturas, tintas, adhesivos o recubrimientos de construcción, sino también en tratamientos de agua, producción de papel, detergencia, cosmética y agroindustria, teniendo como objetivo las mejoras continuas de los formuladores. Principalmente por aspectos de desarrollo ambiental, los productos siliconados tienen un rango amplio de utilidad en los procesos de fabricación, aceite mineral y aditivos compatibles con sistemas base agua.
Se espera que, para el año 2028, el mercado de estos aditivos alcance alrededor de los cinco billones de dólares americanos. Esto sin dejar de un lado las oportunidades de desarrollo para ser compatibles con productos de bajo impacto ambiental, en concordancia con certificaciones de etiquetado verde, normativa Swiss A, European EcoLabels, FDA y otros.
Fuente de mercado: https://introspectivemarketresearch.com/reports/defoamers-market/
*Ingeniera química
Desarrolladora técnico-comercial de materia primas/coatings
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