Wanneer lucht een vloeistof binnendringt, omdat deze onoplosbaar is in water, wordt deze door de vloeistof onder invloed van externe krachten in talloze bellen verdeeld, waardoor een heterogeen systeem ontstaat. Zodra lucht de vloeistof binnendringt en schuim vormt, neemt het contactoppervlak tussen gas en vloeistof toe en neemt de vrije energie van het systeem dienovereenkomstig toe.
Het laagste punt komt overeen met wat we doorgaans de kritische micelconcentratie (CMC) noemen. Wanneer de oppervlakteactieve stofconcentratie de CMC bereikt, bevinden zich dus voldoende oppervlakteactieve moleculen in het systeem om zich dicht op het vloeistofoppervlak te positioneren en een monomoleculaire filmlaag zonder openingen 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 van productie en toepassing wordt de concentratie oppervlakteactieve stoffen vaak boven de kritische micelconcentratie gebracht om de stabiliteit van bereide emulsies tijdens opslag te waarborgen. Hoewel dit de stabiliteit van de emulsie verbetert, heeft het ook bepaalde nadelen. Overmatige oppervlakteactieve stoffen minimaliseren niet alleen de oppervlaktespanning van het systeem, maar omhullen ook de lucht die de emulsie binnenkomt, 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 meerdere bellen, terwijl een bel ontstaat wanneer gas in een vloeistof wordt verspreid – gas als de gedispergeerde fase en vloeistof als de continue fase. Het gas in de bellen kan van de ene bel naar de andere migreren of ontsnappen in de omringende atmosfeer, wat leidt tot samensmelting en verdwijning van de bel.
Voor puur water of oppervlakteactieve stoffen alleen, mist de resulterende schuimfilm, vanwege hun relatief uniforme samenstelling, elasticiteit, waardoor het schuim instabiel wordt en vatbaar voor zelfeliminatie. De thermodynamische theorie suggereert dat schuim dat in zuivere vloeistoffen ontstaat tijdelijk is en verdwijnt door drainage van de film.
Zoals eerder vermeld, bevatten watergedragen coatings, naast het dispersiemedium (water), ook emulgatoren voor polymeeremulgering, dispergeermiddelen, bevochtigingsmiddelen, verdikkingsmiddelen en andere oppervlakteactieve additieven. Omdat deze stoffen in hetzelfde systeem voorkomen, is schuimvorming zeer waarschijnlijk en stabiliseren deze oppervlakteactieve componenten het gevormde schuim verder.
Wanneer ionische oppervlakteactieve stoffen als emulgatoren worden gebruikt, krijgt de bellenfilm een elektrische lading. Door de sterke afstoting tussen ladingen verzetten bellen zich tegen aggregatie, waardoor het proces waarbij kleine bellen samensmelten tot grotere en vervolgens instorten, wordt onderdrukt. Dit remt de schuimvorming en stabiliseert het schuim.
Plaatsingstijd: 6 november 2025