Wenn Luft in eine Flüssigkeit eintritt, zerstäubt sie aufgrund ihrer Unlöslichkeit in Wasser durch die Flüssigkeit unter dem Einfluss äußerer Kräfte und bildet so ein heterogenes System. Durch die Schaumbildung vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit, und die freie Energie des Systems steigt entsprechend an.
Der niedrigste Punkt entspricht der sogenannten kritischen Mizellenkonzentration (CMC). Erreicht die Tensidkonzentration die CMC, sind genügend Tensidmoleküle im System vorhanden, um sich dicht an der Flüssigkeitsoberfläche anzuordnen und eine lückenlose, monomolekulare Filmschicht zu bilden. Dadurch wird die Oberflächenspannung des Systems minimiert. Mit sinkender Oberflächenspannung verringert sich auch die für die Schaumbildung benötigte freie Energie, was die Schaumbildung deutlich erleichtert.
In der praktischen Produktion und Anwendung wird die Tensidkonzentration häufig über die kritische Mizellenkonzentration eingestellt, um die Stabilität der hergestellten Emulsionen während der Lagerung zu gewährleisten. Dies verbessert zwar die Emulsionsstabilität, hat aber auch Nachteile. Überschüssige Tenside minimieren nicht nur die Oberflächenspannung des Systems, sondern schließen auch die in die Emulsion eindringende Luft ein, wodurch ein relativ starrer Flüssigkeitsfilm und auf der Flüssigkeitsoberfläche ein molekularer Doppelschichtfilm entsteht. Dies behindert das Zusammenfallen des Schaums erheblich.
Schaum ist eine Ansammlung vieler Bläschen, während eine Blase entsteht, wenn Gas in einer Flüssigkeit dispergiert wird – Gas als dispergierte Phase und Flüssigkeit als kontinuierliche Phase. Das Gas in den Blasen kann von einer Blase zur anderen wandern oder in die umgebende Atmosphäre entweichen, was zum Zusammenfließen und Verschwinden der Blasen führt.
Bei reinem Wasser oder Tensiden allein mangelt es dem entstehenden Schaumfilm aufgrund ihrer relativ einheitlichen Zusammensetzung an Elastizität, wodurch der Schaum instabil wird und sich selbst auflöst. Die thermodynamische Theorie legt nahe, dass Schaum in reinen Flüssigkeiten nur vorübergehend ist und sich durch Filmdrainage auflöst.
Wie bereits erwähnt, enthalten wasserbasierte Beschichtungen neben dem Dispersionsmedium (Wasser) auch Emulgatoren zur Polymeremulgierung sowie Dispergiermittel, Netzmittel, Verdickungsmittel und weitere tensidbasierte Beschichtungsadditive. Da diese Substanzen im selben System vorliegen, ist Schaumbildung sehr wahrscheinlich, und die tensidartigen Komponenten stabilisieren den entstehenden Schaum zusätzlich.
Werden ionische Tenside als Emulgatoren verwendet, lädt sich der Blasenfilm elektrisch auf. Aufgrund der starken Abstoßung zwischen den Ladungen wird die Aggregation der Blasen verhindert, wodurch das Verschmelzen kleiner Blasen zu größeren und deren anschließendes Kollabieren unterdrückt wird. Dies hemmt die Schaumauflösung und stabilisiert den Schaum.
Veröffentlichungsdatum: 06.11.2025