Era poco dopo mezzanotte di un giovedì quando mi chiamò il responsabile di produzione. La nuova linea di smalti acrilici a base acquosa produceva così tanta schiuma che la vernice finita sembrava fosse stata montata in un frullatore. I campioni di verniciatura erano pieni di fori minuscoli e la cabina di verniciatura scartava i pannelli a un ritmo che non vedevamo da anni. Avevamo già provato ad aumentare il dosaggio dell’antischiuma da 0,2 % a 0,5 %, ma la schiuma non faceva che peggiorare. Quella notte ci costrinse a smettere di considerare la scelta dell’antischiuma come una semplice decisione del tipo “aggiungine un po” di più”.
La formulazione in sé non era nuova. Si trattava di una dispersione acrilica standard con TiO₂, due pigmenti organici e la consueta combinazione di disperdenti e agenti bagnanti. Il problema è emerso dopo che siamo passati a un tipo di disperdente leggermente diverso, proveniente da un altro fornitore. Il nuovo disperdente era più efficace nel ridurre la viscosità, ma generava anche una schiuma molto più stabile durante la dispersione ad alto taglio. L’altezza della schiuma nel nostro test standard con cilindro graduato da 250 ml è balzata da 95 mm a 185 mm dopo dieci minuti di miscelazione. I film essiccati presentavano una media di 11 fori per 10 cm² e la brillantezza a 60° è scesa dalle nostre normali 78 unità a 61.
Abbiamo deciso di effettuare un confronto rapido ma strutturato sul lotto di produzione effettivo, anziché limitarci ai campioni di laboratorio. Abbiamo suddiviso il serbatoio di raffreddamento in tre lotti di prova più piccoli e abbiamo aggiunto tre diversi antischiuma alla concentrazione di 0,35 % di principio attivo, tutti aggiunti in due fasi (metà durante la macinazione, metà durante il raffreddamento). Ecco cosa hanno mostrato i dati dopo la dispersione e dopo 24 ore di stoccaggio:
- L'antischiuma a base di olio minerale che utilizzavamo in precedenza ha ridotto immediatamente l'altezza della schiuma a 78 mm, ma dopo 24 ore la schiuma si è riformata raggiungendo i 65 mm. I fori millimetrici sui campioni prelevati erano ancora circa 6 per 10 cm². La lucentezza è tornata solo a 68 unità. Dopo due settimane a 50 °C abbiamo inoltre riscontrato una leggera opacità superficiale.
- Un'emulsione di silicone standard ha dato risultati migliori in termini di abbattimento: l'altezza della schiuma è scesa a 22 mm. I pori sono scesi a 2 per 10 cm² e la lucentezza ha raggiunto le 79 unità. Tuttavia, abbiamo notato un leggero aumento dello scorrimento superficiale e uno dei pigmenti organici ha iniziato a mostrare un lieve sbavamento dopo 24 ore. La stabilità di conservazione era accettabile ma non perfetta.
- Un silicone modificato con polietere ha dato i risultati migliori. L’altezza della schiuma è rimasta a 18 mm subito dopo la dispersione ed è salita solo a 12 mm dopo 24 ore. I fori minuscoli erano praticamente assenti sia sui pannelli stesi che su quelli spruzzati. La brillantezza è tornata a 84 unità. Dopo 30 giorni a temperatura ambiente non si sono riscontrate variazioni di viscosità né separazioni visibili. L’unico piccolo compromesso è stato un leggero aumento dello scorrimento, che abbiamo successivamente controllato riducendo il dosaggio a 0,28 %.
Abbiamo proceduto con la versione modificata a base di silicone. Nel giro di due turni, il tasso di scarti nella cabina di verniciatura è sceso da oltre 15 % a meno di 3 %. Gli operatori hanno inoltre segnalato che la vernice scorreva meglio durante il riempimento, consentendoci di ottenere un miglioramento, seppur modesto ma misurabile, nella velocità di riempimento. Il costo aggiuntivo del nuovo antischiuma era di circa 18 % in più al litro, ma poiché ne abbiamo utilizzato meno e abbiamo ridotto drasticamente le rilavorazioni, il costo netto per tonnellata di vernice finita è effettivamente diminuito.
Quell’esperienza ha cambiato il mio approccio ai problemi legati agli antischiuma. Non do più per scontato che “un antischiuma sia semplicemente un antischiuma”. La chimica è importante, ma lo sono anche il punto di aggiunta, la storia di taglio del lotto e il modo in cui l’antischiuma interagisce con lo specifico pacchetto di disperdenti. In questo caso, il prodotto originale a base di olio minerale semplicemente non riusciva a competere con il più potente effetto stabilizzante della schiuma del nuovo disperdente. Le opzioni a base di silicone potevano farlo, ma solo la versione modificata ci ha garantito sia un'efficace riduzione della schiuma sia una stabilità a lungo termine senza creare nuovi difetti del film.
Da allora ho adottato come prassi standard quella di eseguire piccoli test comparativi ogni volta che modifichiamo un tensioattivo o un disperdente in una formulazione. Misuriamo l’altezza della schiuma immediatamente e dopo 24 ore, controlliamo la presenza di fori e la lucentezza sui campioni stesi, ed eseguiamo sempre un rapido test di conservazione accelerato. Ciò richiede qualche ora in più in laboratorio, ma ci ha evitato di ripetere quella telefonata di mezzanotte più volte di quante ne possa contare.
La lezione più ampia è semplice, ma facile da dimenticare in un reparto di produzione frenetico: quando compare la schiuma, la prima domanda non dovrebbe essere “quanto antischiuma dobbiamo aggiungere?”, bensì “cosa è cambiato nel sistema e quale composizione chimica dell’antischiuma si adatta effettivamente alle nuove condizioni?”. A volte la risposta è una composizione chimica completamente diversa. In questo caso, il passaggio da un prodotto a base di olio minerale a un silicone opportunamente modificato ha trasformato una crisi produttiva in un processo più affidabile e leggermente più economico. È proprio questo tipo di risultato il motivo per cui continuo a considerare ogni problema di schiuma come una piccola indagine piuttosto che come una semplice regolazione di routine del dosaggio.