應用筆記 研究快速破泡的穩定性和動力學，以潔面泡沫為例
化妝品、洗滌劑和藥物通常以泡沫形式使用，原因是其良好的鋪展能力和抗沾黏性能。
許多化妝品製造商會努力開發發泡產品，因為消費者往往會感覺，泡沫清潔產品質量更高，提供更好的可用性。
泡沫的穩定性對其應用有重大影響，泡沫由分散在液相中的氣泡組成，因為各種不穩定的形成機制，它們通常非常不穩定。
在這種情況下的潔面泡沫，需要快速破碎的氣泡，以便輕鬆利用。
因此，配方設計師必須了解破泡過程的動力學。
然而，這是非常困難的研究，由於泡沫快速破裂，很難用儀器表徵此過程。 MultiScan (MS 20)來自 DataPhysics Instruments 的緊湊型多功能測量設備，有
極佳的光學穩定性和老化分析功能，可以克服這個困難。
它提供可以輕鬆方便地研究泡沫穩定性和動力學的方法。
在本應用說明中，我們研究了排水階段的氣泡動力學和使用 MS 20 對潔面泡沫進行破泡過程量測。
1.技術與方法
MultiScan MS 20（圖 2）來自DataPhysics Instruments
是一種測量自動光學穩定裝置和液體分散體的老化分析的儀器。
它由一個基本單元和多達六個溫度控制的樣品槽組成（ScanTowers），
可以單獨控制溫度在 4 °C 和 80 °C 之間。
使用反向散射法或蒙特卡洛方法。
因此，MS 20 是研究破泡動力學的理想設備。
2.實驗
市售的潔面泡沫，在本研究中用作為樣本。
例子:被搖晃，立即倒在透明玻璃瓶。
為保證小瓶充滿了泡沫，輕輕地振動樣品瓶，然後將樣品瓶放入一個MS 20 塔並在 T = 30 °C 時測量，每 13 秒一次，持續 1 小時 22 分鐘。
測得的區域介於 0 mm（底部小瓶）和 57 毫米（小瓶頂部）。
圖 3 的末尾顯示樣品瓶中的泡沫後徹底消失了。
基於初始樣品體積和最終液體體積（圖3中），泡沫體積濃度可以計算為
90% 左右。
確認可靠性和結果的準確性，還觀察到泡沫的變化，在光學顯微鏡下的載玻片上（圖 3 右）。
然而，顯微鏡這種技術需要耗時的分析，以產生準確的數據。
此外，氣泡可能會相互作用並以不同方式破裂。
圖一：洗面乳屬於速破泡沫類。
借助其附帶的軟體 MSC，MS 20 是穩定性的完美分析，因為即使是最輕微的
光學現象，也可以用於檢測分散體內部的變化，並進行了評估。
因此，MS 20能夠進行快速客觀的評估，基於透射和反向散射強度。
此外，基於評估的反向散射強度，MSC軟體可以評估平均顆粒和氣泡大小。
3.結果
圖 4 繪製了透射和反向散射的光學強度數值，這些值用於泡沫的穩定性分析。 如圖 4 所示，透射強度急劇增加了125%在瓶底附近，特別是測量的 0.5 毫米和 7 毫米之間的高度。
在透射強度光譜中，底層和頂層相比中層的增長速度更快。
這表明氣泡在頂層與底層比中間層的重力和壓力差。
圖 4 中的反向散射強度在整個瓶子的範圍內降低，表明聚結的氣泡產生，並且氣泡在達到一定尺寸時破裂。
在定義的位置（例如 10 毫米），可以利用絕對反向散射進行訊號分析。
圖 6 描繪了一個戲劇性的變化，前 10 分鐘的反向散射值變化快速。
1 小時後，值幾乎保持不變。
此外，動力學分析下層排液相，小瓶（圖 5）顯示排水層厚約 5 毫米，
在最初的 10 分鐘內，峰寬變化更明顯。
液體流動速度為恆定的 0.002 毫米/分鐘，表明大部分泡沫已經破裂。
這與觀察結果一致。
基於反向散射的強度值，平均氣泡直徑，可隨著時間的推移輕易地獲得（圖 6 底部）。
圖6結果的平均氣泡直徑圖，清楚地顯示氣泡的大小。
為了計算，我們假設了溶劑和泡沫的折射率分別為 1.33（水）和 1（空氣）。
此外，蒙特卡洛方法可以使用在 MSC 的軟體應用
計算平均氣泡大小，有助於深入了解氣泡的破裂動力學。
如圖7所示，超過 15 分鐘，直徑從 250 μm 增加到大約 2000 μm，主要在40 毫米以上的頂層。
然而，在 10 毫米處的底層，平均泡沫需要80分鐘，直徑才增加到 1500 μm 左右。這與前面的分析一致。
4.結論
MultiScan MS 20 穩定性分析系統及其 MSC 軟體提供了一個研究速破泡沫動力學穩定性的快速簡單方法，可以客觀的靈敏地檢測到變化。
這使化妝品，洗滌劑和藥物製劑設計師能預測和量化穩定性，減少處理問題的時間和成本效益。
