Όταν ο αέρας εισέρχεται σε ένα υγρό, επειδή είναι αδιάλυτος στο νερό, διασπάται σε πολυάριθμες φυσαλίδες από το υγρό υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης, σχηματίζοντας ένα ετερογενές σύστημα. Μόλις ο αέρας εισέλθει στο υγρό και σχηματίσει αφρό, η επιφάνεια επαφής μεταξύ αερίου και υγρού αυξάνεται και η ελεύθερη ενέργεια του συστήματος αυξάνεται επίσης ανάλογα.
Το χαμηλότερο σημείο αντιστοιχεί σε αυτό που συνήθως ονομάζουμε κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου (CMC). Επομένως, όταν η συγκέντρωση επιφανειοδραστικής ουσίας φτάσει την CMC, υπάρχει επαρκής αριθμός μορίων επιφανειοδραστικής ουσίας στο σύστημα ώστε να ευθυγραμμιστούν πυκνά στην επιφάνεια του υγρού, σχηματίζοντας ένα μονομοριακό στρώμα μεμβράνης χωρίς κενά. Αυτό ελαχιστοποιεί την επιφανειακή τάση του συστήματος. Όταν η επιφανειακή τάση μειώνεται, μειώνεται και η ελεύθερη ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή αφρού στο σύστημα, καθιστώντας τον σχηματισμό αφρού πολύ πιο εύκολο.
Στην πρακτική παραγωγή και εφαρμογή, για να διασφαλιστεί η σταθερότητα των παρασκευασμένων γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση, η συγκέντρωση επιφανειοδραστικής ουσίας συχνά ρυθμίζεται πάνω από την κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίων. Ενώ αυτό ενισχύει τη σταθερότητα του γαλακτώματος, έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα. Η υπερβολική ποσότητα επιφανειοδραστικών όχι μόνο ελαχιστοποιεί την επιφανειακή τάση του συστήματος, αλλά και περιβάλλει τον αέρα που εισέρχεται στο γαλάκτωμα, σχηματίζοντας μια σχετικά άκαμπτη υγρή μεμβράνη, και στην επιφάνεια του υγρού, μια διπλοστιβάδα μοριακής μεμβράνης. Αυτό εμποδίζει σημαντικά την κατάρρευση του αφρού.
Ο αφρός είναι ένα συσσωμάτωμα πολλών φυσαλίδων, ενώ μια φυσαλίδα σχηματίζεται όταν αέριο διασπείρεται σε ένα υγρό—αέριο ως η διασπαρμένη φάση και υγρό ως η συνεχής φάση. Το αέριο μέσα στις φυσαλίδες μπορεί να μεταναστεύσει από τη μία φυσαλίδα στην άλλη ή να διαφύγει στην περιβάλλουσα ατμόσφαιρα, οδηγώντας σε συγχώνευση και εξαφάνιση των φυσαλίδων.
Για καθαρό νερό ή επιφανειοδραστικές ουσίες μόνο, λόγω της σχετικά ομοιόμορφης σύνθεσής τους, η προκύπτουσα μεμβράνη αφρού στερείται ελαστικότητας, καθιστώντας τον αφρό ασταθή και επιρρεπή σε αυτοαποβολή. Η θερμοδυναμική θεωρία υποδηλώνει ότι ο αφρός που παράγεται σε καθαρά υγρά είναι προσωρινός και διαχέεται λόγω της αποστράγγισης της μεμβράνης.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, στις επιστρώσεις με βάση το νερό, εκτός από το μέσο διασποράς (νερό), υπάρχουν επίσης γαλακτωματοποιητές για γαλακτωματοποίηση πολυμερών, μαζί με διασπορείς, διαβρέκτες, πυκνωτικά και άλλα πρόσθετα επιστρώσεων με βάση τα επιφανειοδραστικά. Δεδομένου ότι αυτές οι ουσίες συνυπάρχουν στο ίδιο σύστημα, ο σχηματισμός αφρού είναι πολύ πιθανός και αυτά τα συστατικά που μοιάζουν με επιφανειοδραστικά σταθεροποιούν περαιτέρω τον παραγόμενο αφρό.
Όταν ιοντικά επιφανειοδραστικά χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές, η μεμβράνη φυσαλίδων αποκτά ηλεκτρικό φορτίο. Λόγω της ισχυρής άπωσης μεταξύ των φορτίων, οι φυσαλίδες αντιστέκονται στη συσσωμάτωση, καταστέλλοντας τη διαδικασία συγχώνευσης μικρών φυσαλίδων σε μεγαλύτερες και στη συνέχεια κατάρρευσής τους. Κατά συνέπεια, αυτό αναστέλλει την αποβολή αφρού και σταθεροποιεί τον αφρό.
Ώρα δημοσίευσης: 06 Νοεμβρίου 2025