Wanneer lucht in een vloeistof terechtkomt, wordt deze, omdat het onoplosbaar is in water, door de vloeistof onder invloed van een externe kracht verdeeld in talloze belletjes, waardoor een heterogeen systeem ontstaat. Zodra lucht in de vloeistof terechtkomt en schuim vormt, neemt het contactoppervlak tussen gas en vloeistof toe, en stijgt daarmee ook de vrije energie van het systeem.
Het laagste punt komt overeen met wat we gewoonlijk de kritische micelconcentratie (CMC) noemen. Wanneer de surfactantconcentratie de CMC bereikt, zijn er dus voldoende surfactantmoleculen in het systeem aanwezig om zich dicht op het vloeistofoppervlak te rangschikken en een naadloze, monomoleculaire filmlaag te vormen. Dit minimaliseert de oppervlaktespanning van het systeem. Wanneer de oppervlaktespanning afneemt, neemt ook de vrije energie die nodig is voor schuimvorming in het systeem af, waardoor schuimvorming veel gemakkelijker wordt.
In de praktijk wordt, om de stabiliteit van bereide emulsies tijdens opslag te waarborgen, de surfactantconcentratie vaak boven de kritische micelconcentratie ingesteld. Hoewel dit de stabiliteit van de emulsie verbetert, heeft het ook bepaalde nadelen. Een overmaat aan surfactant verlaagt niet alleen de oppervlaktespanning van het systeem, maar omsluit ook de lucht die de emulsie binnendringt, waardoor een relatief stijve vloeistoffilm ontstaat, en op het vloeistofoppervlak een dubbellaagse moleculaire film. Dit belemmert het inzakken van het schuim aanzienlijk.
Schuim is een opeenhoping van vele bellen, terwijl een bel ontstaat wanneer gas in een vloeistof wordt verspreid – het gas als de verspreide fase en de vloeistof als de continue fase. Het gas in de bellen kan van de ene bel naar de andere migreren of ontsnappen naar de omringende atmosfeer, wat leidt tot het samensmelten en verdwijnen van de bellen.
Bij zuiver water of alleen oppervlakteactieve stoffen, vanwege hun relatief uniforme samenstelling, ontbreekt het de resulterende schuimfilm aan elasticiteit, waardoor het schuim instabiel is en snel verdwijnt. De thermodynamische theorie suggereert dat schuim dat in zuivere vloeistoffen ontstaat, tijdelijk is en verdwijnt door afvloeiing van de film.
Zoals eerder vermeld, bevatten watergedragen coatings naast het dispersiemedium (water) ook emulgatoren voor de emulgering van polymeren, evenals dispergeermiddelen, bevochtigingsmiddelen, verdikkingsmiddelen en andere op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde coatingadditieven. Omdat deze stoffen in hetzelfde systeem aanwezig zijn, is schuimvorming zeer waarschijnlijk, en deze oppervlakteactieve componenten stabiliseren het gevormde schuim verder.
Wanneer ionische oppervlakteactieve stoffen als emulgatoren worden gebruikt, krijgt de bellenfilm een elektrische lading. Door de sterke afstoting tussen de ladingen klonteren de bellen niet samen, waardoor het proces van het samensmelten van kleine bellen tot grotere en vervolgens het imploderen ervan wordt onderdrukt. Dit remt de schuimvorming en stabiliseert het schuim.
Geplaatst op: 06-11-2025