Die rol van oppervlak- aktiewe molekules in skuimgenerering en fase-oordrag

Toediening van landbouprodukte word gereeld belemmer en vertraag deur hardnekkige skuim wat in spuittoerusting voorkom. Skuim verhoog die hoeveelheid lugborrels in die mengsel en kan lei tot spuitkarre wat oorstroom. Dit kan selfs veroorsaak dat pompe meer lug as vloei­stof verplaas, wat so sensitiewe kalibrasie verskuif en die dosering per hektaar kan beïnvloed.

Skuimgenerering is ’n aanduiding van oppervlak- aktiewe molekules (surface active molecules = surfac­tants) wat verantwoordelik is vir effektiewe benatting van die blaaroppervlak en van kardinale belang is vir die werking van landbouprodukte. Oppervlak- aktiewe molekules se hoofrol in landbouprodukte is om opper­vlakspanning te verlaag vir doeltreffende benatting, die emulsifisering van oliedraende produkte en die suspendering van soliede aktiewe.

Die molekules se struktuur gee hulle ’n unieke chemiese persoonlikheid. Die een deel van die molekule is hidrofilies (waterliefhebbend) terwyl die ander helfte van die mole-
kule hidrofobies (watervresend) is. Die molekulêre samestelling veroorsaak dat die molekules hulself heeltyd so rangskik dat een deel in water opgelos is terwyl die ander helfte buite die water is. Die gunstige omgewing kom slegs op oppervlakke voor: die oppervlak tussen die water en atmosfeer, die oppervlak tussen water en emulsie-
druppels sowel as die oppervlak tussen water en suspensiepartikels.

Generering van skuim is ’n tendens waar die rangskikking van oppervlak- aktiewe molekules ’n baie dun lagie vloeistof stabiliseer wanneer die skommeling van die tenkmengsels lug binne die hoofwatervolume inklits. Die lug binne en buite die borrel is ’n gunstige omgewing vir die molekules om te versamel.

Verlaging van oppervlakspanning kan slegs plaasvind wanneer die sterk interaksie tus-
sen watermolekules versteur word deur die enkellaag van watermolekules te verplaas met molekules wat ’n baie swakker aantrekkingskrag na mekaar toe het. Water het ’n unieke hoë aantrekking wat lei na die sterk oppervlakspanning wat benatting van oppervlakke voorkom. Hierdie hoë oppervlakspanning van water is die rede dat aan-
gepasde insekte op die water kan loop asook waarom vryvallende waterdruppels ’n perfek sferiese vorm aanneem.

Die voordele van oppervlak- aktiewe molekules in landbou is nie betwisbaar nie, maar die ongerief en soms koste van die skuim wat gegenereer word kan ook nie misgekyk word nie. Gelukkig is daar meganismes om die skuim te beheer en meer werkbare mengsels te maak. ’n Voorbeeld van ’n effektiewe ontskuimingsmiddel is UCS Defoamer van United Crop Solutions.

Ontskuimingsmiddels het ’n meganisme wat oppervlak- aktiewe molekules verplaas op die opper­vlak dat net genoeg vloeistof toegelaat word om uit ’n gestabiliseerde lagie te lek. Wanneer die vloeistof in die skuimlagie uitlek, veroorsaak dit ’n destabiliserings-
aksie wat die borrel laat bars. Die middels is hoogs hidrofobies en sodra die een skuimlagie gebars is, beweeg die ontskuimingsmiddel se molekules na die volgende oppervlak om dieselfde aksie uit te voer. Omdat die ontskuimingsmiddel konstant na die nuwe oppervlak migreer en die funksie herhaal, word baie lae doserings benodig om ’n effektiewe werking te verkry.

Dit is ’n wanpersepsie dat skuimende tenkmengsels van laegehalteprodukte saam­gestel is. Inteendeel, mengsels wat skuim genereer bevat voldoende benatters om effektiewe oppervlakspanningverla­ging te bied vir effektiwiteit. Verbruikers wil egter die hoeveel-
heid skuim wat gegene­reer word beheer deur ’n kwaliteitontskui­mingsmiddel in mengsels by te voeg. Hulle wil graag sien hoe die skuim in die tenk vorm wanneer dit geklits word en dan hoe die skuimborrel bars. Die aksie moet so konstant en aggressief gebeur dat die bars van die borrels gehoor moet word as ’n sagte sui­sing wanneer toerusting afgeskakel word.

Skuimgenerering is ’n indikasie van die teenwoordigheid van voordelige benatters en moet as ’n aanwins beskou word. Die gebruik van kwaliteitontskuimingsmiddels word baie eerder aanbeveel as ’n verskuiwing na minder skuimende produkte.

Skeurkrag
Die fisiese interaksie van spuittoerusting op landbouchemiese mengsels word dikwels onderskat. Verbruikers is reeds bekend met die konsep van ’n flestoets (jar test) op landbouproduketikette. Die probleem met die gewilde flestoets is dat dit slegs ooglo-
pende chemiese interaksies uitwys en glad nie die effek van die spuittoerusting op die mengsel toets nie.

Landbouprodukte maak gebruik van verskillende tipes formulasie. Suspensiekonsen-
trate en emulsifiseerbare konsentrate is twee belangrike formulasietipes. Suspensie-
konsentrate is produkte waar die aktiewe bestanddeel nie oplosbaar is in water nie en baie fyn soliede partikels word in die water gesuspendeer. Emulsifiseerbare konsen-
trate is produkte waar die aktiewe bestanddeel opgelos word in ’n aromatiese oliedraer wat dan in klein oliedruppels geëmulsifiseer word in water. Suspensies kan glad nie vervorm nie, maar emulsiedruppels kan vervorm onder druk en is nie rigied nie. Hoe kleiner ’n emulsiedruppel is, hoe minder kan dit vervorm onder eksterne kragte. Die benatterspakket (oppervlak- aktiewe molekules) het ’n groot invloed op die emulsie-
druppelgrootte en dus bepaal die hoe­veelheid benatters die emulsiedruppel-
grootteverspreiding.

Dit is belangrik om te verstaan dat spuitmengsels nie deur toerusting beweeg sonder kontak nie. Alle mengsels ervaar groot skeurkrag wanneer die mengsel deur spuittoerustingkomponente beweeg. Skeurkrag is ’n krag wat die vloeistof ervaar wanneer dit deur ’n vernouing forseer word. Die grootte van die siffies waardeur die spuitmengsel beweeg het ’n groot invloed op die hoeveelheid skeurkrag wat die vloeistofmengsel tydens toediening ervaar. Die verbetering in toedieningstegnologie verhoog die tempo waarteen spuitmengsels in die land toegedien kan word. Die verhoging laat egter meer vloeistof deur die toerusting verplaas word wat lei na meer skeurkraggenerering.

Verbruikers word altyd gemotiveer om te verseker dat die siffies wat in spuittoerusting gebruik word korrek is vir die mondstukke wat gebruik word. Die gebruik van siffies wat kleiner is as benodig, verhoog egter die hoeveelheid skeurkrag waaraan die mengsel blootgestel word sonder enige bruikbare praktiese voordeel.

Fase-oordrag
Tydens die enorme kragte wat op gesuspendeerde en geëmulsifiseerde partikels uitgeoefen word, forseer die vernouing van siffies die suspensie- en emulsiedruppels so naby aan mekaar dat die soliede partikels binne die groter emulsiedruppels inbeweeg. Na die proses is daar egter ’n soliede partikel wat omring word met emulsie-olie. Dié proses word fase-oordrag genoem. Die twee fases het egter oorgedra na mekaar en nou is daar ’n mengsel waar suspensies en emulsies nie onafhanklik identifiseerbaar is nie. Weens die verla­ging in digtheid word die tendens gesien as ’n skifting wat bo-op die mengsel dryf en teen die rande vasplak in toerusting.

Mengsels wat fase-oordrag ondergaan, verloor alle waterdispergeerbaarheid en die aktief kan nie eweredig versprei word nie. Oneweredige verspreiding op gewasse lei tot oneffektiewe beheer of in erge gevalle gewasskade.

Fase-oordrag in tenkmengsels kan in ’n laboratorium getoets word deur die mengsel aan skeurkrag bloot te stel. In Foto 2 tot 4 word ’n suspensie-onkruiddoder in die teenwoordigheid van ʼn gemetileerde saadoliebyvoegmiddel onder skeurkrag geplaas en fase-oordrag word waargeneem.

Die waarneming van fase-oordrag sirkel terug na die teenwoordigheid van voldoende en effektiewe oppervlak- aktiewe molekules. Te min daarvan in ’n mengsel lei na ’n vergroting in die gemiddelde emulsiedruppelgrootte wat die kans op fase-oordrag vergroot. Die verhoging in die konsentrasie van oppervlak- aktiewe molekules lei na meer molekules wat emulsiedruppels kan stabiliseer sowel as stabiele skuim onderhou.

Dit is voordelig om produkte te gebruik wat voldoende benatters bevat om oppervlak-
spanning te verlaag sowel as om emulsiedruppels te stabiliseer. Mengsels wat glad nie skuim nie is ’n indikasie dat die konsentrasie van oppervlak- aktiewe molekules moont-
lik onvoldoende is, wat oneffektiewe benatting en moontlike fase-oordrag tot gevolg kan hê.