Пенообразователи в промышленности: Принципы работы и области применения
Зачастую, в привычном хорошо знакомом окружающем мире можно найти много интересного, например в пене. Это не только шампунь, зефир и взбитые сливки, но и поролон в матрасе, пенопласт, пенобетон, средство для тушения пожаров. А источник всех этих превращений обыкновенная пена, а если быть точным — это дисперсная (то есть неоднородная) система, в которой пузырьки газа или воздуха заключены в тонкие пленки жидкости или твёрдого вещества. Таким образом, пена — это всего лишь большое количество пузырьков, их скопление в одном месте и они разделены друг от друга тонкими стенками.
Пена и пенообразователи — классификация.
Пена всегда состоит из двух состояний газообразной (сами пузырьки) и твердой (их стенки), из-за скопления пузырьков она всегда занимает большую площадь. При этом на оккупированной ею поверхности происходят различные нестабильные действия, так внутренняя жидкость под силой тяжести или капиллярного давления вытекает из пузырьков и они лопаются. Все процессы проходят в легкой среде, более того масса пены меньше веса поглощенной ею жидкости.
Существует множество видов пены. С их классификацией можно ознакомиться в таблице:
| Характеристика пены | Свойства |
|
По состоянию стенок пузырьков |
Жидкая пена: газ заключен в пленки жидкости (мыльная пена, пивная пена, пожарная пена). Твёрдая (вспученная) пена: газ заключен в твердую структуру (пенопласт, губка, зефир, застывшая монтажная пена). |
|
По способу образования |
Механический: происходит интенсивное смешивание газа и жидкости (взбивание или продувание воздуха). Химический: при химической реакции, выделяется газ, который затем стабилизируется (монтажная пена, гашёная сода). |
|
По кратности: отношению объема пены к объему раствора |
Низкая кратность(до 20): плотная и тяжелая пена. Средняя кратность(20–200): универсальная пена. Высокая кратность(более 200): лёгкая и объёмная пена. |
Принципы работы и области применения
Что включает в себя понятие «пенообразователь»: он представляет собой химическое вещество или смесь веществ, которое способствует образованию стабильной пены. Поскольку она является продуктом хаотичных действий, то принцип работы пенообразователя (ПО) основан на устранение данного явления, то есть снижение поверхностного натяжения жидкости, что позволяет образовываться и сохраняться пузырькам газа.
На сегодняшний день в смесь пенообразователя обычно входят концентрированный раствор стабилизатора пены, обычно это поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое при смешивании с водой образует его рабочий раствор.
Основным компонентом пенообразователей является ПАВ, оно размещается на границе раздела «жидкость-газ», причем его полярная часть ориентируется на воду, а неполярная — на газ, именно такое расположение молекул, снижает поверхностное натяжение жидкости, уменьшая энергию необходимую для образования пузырьков. После чего, они прекращают свое хаотичное слияние и последующее разрушение, а затем переходят в устойчивое состояние.
В зависимости от физических характеристик, химический свойств и назначения пенообразователи классифицируют (см. таблицу):
| Типы пенообразователей | Характеристики, свойства, назначения |
| Химические свойства ПАВ |
1. Синтетические углеводородные: наиболее распространённый тип, основанный на углеводородных ПАВ. Применяются в строительстве (пенобетон, гипсокартон), бытовой химии (моющие средства) и для тушения пожаров. 2. Синтетические фторсодержащие: содержат фторированные ПАВ, которые обеспечивают повышенную эффективность при тушении пожаров горючих жидкостей, включая нефтепродукты. 3. Протеиновые (белковые): получают из животных белков, например, из отходов кожевенного производства или крови. Используются в пищевой промышленности (зефир, халва) и для производства некоторых строительных материалов. |
| По назначению |
Общего назначения: применяются для тушения большинства обычных пожаров. Целевого назначения: обладают специализированными свойствами. Применяются для тушения определённых веществ, например, полярных жидкостей (спиртов, ацетона) или нефтепродуктов. В строительстве: используются для получения пенобетона, гипсокартона и других пористых материалов. В бытовой химии: компоненты моющих средств, шампуней и пенок. В пищевой промышленности: применяются для производства продуктов питания. |
| По устойчивости к внешним воздействиям |
Морозоустойчивые: содержат специальные добавки, позволяющие использовать их при отрицательных температурах. Совместимые с морской водой: сохраняют эффективность при использовании для приготовления раствора на основе морской воды. |
Примечание к таблице: конечно, главной и основной характеристикой пенообразователей является их назначение, например, промышленное, а все остальные свойства и характеристики приобретаются в процессе их производства, не случайно пенообразователь имеет второе название пенный концентрат.
При этом главной особенностью промышленных пенообразователей является их многозадачность. Тому подтверждением может служить данная таблица, например, синтетические углеводородные пенообразователи, полученные на основе углеводородных ПАВ, активно применяются в столь разных сферах деятельности: в строительстве в качестве пенообразователей для гипсокартона и пенобетона, в бытовой химии как моющие средства, и при тушении пожаров.
Отсюда требования к промышленным пенообразователям могут быть разными, к основным можно отнести (см. таблицу):
| Требование | Зависимость и влияние |
| Концентрация рабочего раствора (%) | Зависит от конкретного применения в пожаротушении или строительстве. |
| Морозоустойчивость | Влияние температурного режима |
| Вязкость | Зависит перевозка, эксплуатация и хранение. |
| Водородный показатель (pH) | Характеризует кислотность важен при определении совместимости пенообразователя с материалами. |
| Коррозионная активность | Влияние пенообразователя на материалы. |
| Смачивающая способность | Пожарные пенообразователи должны обладать смачивающими качествами, то есть проникать в поры горящего материала. |
| Эмульгирующая способность | Помогает, во время пожара перемешивать не смешиваемые в природе вещества, способствует биоразложению. |
К дополнительные характеристикам пенообразователей можно отнести стабильность пены, которая замеряется временем ее разрушения до 50% первоначального объёма, зависит от концентрации, типа ПО и стабилизирующих добавок. Следующая характеристика — дисперсность содержит показатель среднего размера пузырьков, влияет на плотность и эффективность рабочего раствора.
Кстати, характеристики растворов должны быть подтверждены лабораторными испытаниями качества пенообразователей. Такие исследования проводятся аккредитованными лабораториями. Обычно контроль качества промышленных пенообразователей проводят ответственные производители, например, ООО «Завод Спецхимпродукт».
Кроме того, производство популярных на отечественном рынке пенообразователей «МИЛАЗ 10» и пенообразователя «МИЛАЗ 23» допускается только на предприятиях, прошедших проверку и внесенных в каталожный лист продукции, зарегистрированный в установленном порядке.
Добавим, что постпродажное обслуживание от ООО «Завод Спецхимпродукт» считается одним из лучших.
Москва,
Коломенский проезд, дом 8, корпус 4
