일반적으로 도료 배합에서 기포 안정 물질을 피할 수 없기 때문에 소포제는 이러한 물질이 존재함에도 불구하고 기포가 생성되는 것을 방지하거나, 생성된 기포를 최대한 빨리 파괴하는 데 사용됩니다.
소포제는 기본적으로 세 가지 조건을 충족해야 하는 표면 장력이 낮은 액체입니다.
침투 계수가 양수이면 소포제가 기포 라멜라를 침투할 수 있습니다. 양수 확산 계수 조건도 충족되면, 소포제는 라멜라를 침투한 후 계면에서 확산될 수 있습니다. 기포 라멜라의 계면에서 확산됨으로써 기포 안정 계면활성제를 감소시키고 간섭에 안정적인 탄성 라멜라가 응집력이 낮은 막으로 대체됩니다.
BYK는 소수성 실리카 입자 외에도 폴리우레아와 폴리아미드의 두 가지 입자를 기반으로 하는 기술을 개발했습니다.
폴리우레아 입자는 더 나은 소포 효과와 두 가지 추가 이점이 특징입니다.
1. 폴리우레아는 캐리어 오일의 액체 반응물로부터 그 자리에서 합성되기 때문에 입자가 훨씬 작고 침전에 대한 저항성이 뛰어납니다. 소포제 자체의 보관 안정성도 더 우수합니다.
2. 비표면이 넓어 계면활성제에 대한 흡착력이 커져 도료를 장기간 보관하더라도 최적의 소포를 보장합니다.
폴리아미드 입자를 기반으로 하는 기술은 식품과 접촉하는 용도에 사용할 수 있다는 장점도 있습니다. 특정 용도에서는 더 높은 효율성을 달성하기도 합니다.
모든 소포제의 또 다른 주요 특징은 소포 대상 물질과의 조정된 비상용성을 표적화하여 제어한다는 것입니다. 상용성이 너무 높은 소포제는 기포 라멜라로만 이동하지 않고 도막 전체에 존재하므로 소포 효과가 낮거나 아예 존재하지 않습니다. 비상용성이 너무 높으면 탁도나 크레이터와 같은 도료 결함이 발생할 수 있습니다. 따라서 올바른 소포제를 선택하는 것은 상용성과 비상용성 사이의 일종의 "균형 잡기"입니다. 이 상황은 다음 그림에 그래픽으로 표시되어 있습니다. 상용성이 너무 높으면 소포 효과는 커녕 기포가 안정화됩니다. 최적의 수준은 결함(탁도, 크레이터) 없이 좋은 소포가 이루어질 때 발견됩니다.
소포제를 선택하는 것은 첨가 시간, 지속 시간 및 혼입 방법(전단력), 도료 배합에서의 투여량에 따라 달라집니다. 이러한 모든 매개변수는 분포에 영향을 미치므로 도료 배합에서 소포제의 액적 크기에 영향을 미칩니다. 따라서 그 효과에 영향을 미칩니다. 분산 공정이 비효율적이고 너무 큰 액적이 형성되면 도료에 표면 결함이 발생합니다. 분산이 너무 크면 소포제 액적이 너무 작아지고 도료 배합에서의 거동이 너무 "상용성"하게 되어 효과가 감소합니다.
특히 농축액으로 존재하는 활성도가 높은 소포제의 경우 소포제 액적이 그 자체에서 생성되어야 합니다. 예를 들어 도료 배합의 소포제가 밀베이스에 높은 전단력으로 미세하게 분포되어 있기 때문에 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 유화 액적이 이미 수중에 미세하게 분포되어 있는 소포제 에멀젼의 경우, 소포제는 일반적으로 충진(letdown) 중에 사용되는 낮은 전단력에서 도료 형성에 첨가될 수 있습니다.
다양한 도료 시스템으로 인해 모든 배합에 최적으로 적합한 "단 하나의" 소포제는 존재하지 않습니다. 모든 용도에 적합한 제품을 제공하기 위해서는 다양한 소포제가 필요합니다. 소포 효과는 투여량을 변경하여 미세하게 조정할 수 있습니다. 일반적으로 소포제를 많이 사용할수록 더 나은 소포 효과를 얻을 수 있습니다. 그러나 이로 인해 결함이 증가하거나 오히려 결함이 더 눈에 띄게 될 수도 있습니다. 투여량을 줄이면 막 결함을 방지할 수 있지만, 경우에 따라서는 소포 효과가 충분하지 않을 수 있습니다.
"소포"라는 용어는 도료에서 기포를 제거하는 것을 설명할 때 자주 사용됩니다. 그러나 특정 경우에는 "소포"와 "탈포"라는 용어를 구분해야 합니다. 먼저 기포가 표면에 도달해야 합니다. 표면에 있는 기포 방울을 제거하는 것을 소포라고 합니다. 소포제는 표면에 있는 공기 방울을 제거하는 데에만 효과적입니다. 이에 비해 탈포제는 도막 전체에 효과를 발휘합니다.
표면에 있는 기포. 소포제는 기포 방울을 불안정하게 만듭니다.
도막의 공기 함유물. 탈포제는 방울이 표면으로 이동하는 것을 가속화합니다.
작은 미세 방울(미세 기포)이 도막에 갇힐 수 있습니다. 이는 특히 막 두께와 배합의 점도가 높을 때 발생하며, 작은 방울이 표면으로 상승하는 것을 방해합니다(위의 '스토크스의 법칙' 참조). 작은 방울의 내부 압력은 외부 압력에 비해 높기 때문에 이 현상으로 인해 공기가 방울에서 도료로 확산됩니다. 건조 공정에서 작은 미세 방울은 점점 작아지고 말 그대로 수축하여 사라집니다. 이 용해 공정을 현미경에 연결된 카메라로 관찰할 수 있습니다.
그러나 방울 벽에 계면활성제가 흡착되어 방울이 안정화되면 이러한 공기 확산 공정은 끝납니다. 따라서 표면 활성의 결과로 탈포제의 작용 메커니즘은 액체와 공기 사이의 계면에서의 배향과 계면에서의 안정화 계면활성제 제거로 구성되어 용해가 이루어질 수 있도록 합니다. 실제로 이 두 가지 효과를 구분하는 것이 항상 가능한 것은 아니기 때문에 첨가제가 소포제 또는 탈포제로서 어느 정도 효과가 있는지 확인하기가 어려울 수 있습니다.
따라서 특정 경우에는 "탈포제"가 더 정확한 용어일 수 있지만 여기서는 "소포제"라는 용어를 사용합니다. 다음에는 수성 및 유성 시스템에서 BYK 소포제의 화학적 특성을 주로 설명합니다. 다음 그룹으로 세분화할 수 있습니다.
