Było tuż po północy w czwartek, kiedy zadzwonił do mnie kierownik produkcji. Nowa linia do produkcji akrylowych emalii na bazie wody tak mocno się pieniła, że gotowa farba wyglądała, jakby została ubita w blenderze. Próbki pokrycia były pełne drobnych dziurek, a kabina lakiernicza odrzucała panele w tempie, jakiego nie widzieliśmy od lat. Próbowaliśmy już zwiększyć dawkę środka przeciwpieniącego z pierwotnych 0,2 % do 0,5 %, ale problem z pienieniem tylko się pogłębił. Ta noc zmusiła nas do zaprzestania traktowania wyboru środka przeciwpieniącego jako prostej decyzji typu “dodajmy trochę więcej”.
Sama receptura nie była nowa. Była to standardowa dyspersja akrylowa zawierająca TiO₂, dwa pigmenty organiczne oraz typowy zestaw środków dyspergujących i zwilżających. Problem pojawił się po tym, jak przeszliśmy na nieco inny gatunek środka dyspergującego od innego dostawcy. Nowy środek dyspergujący skuteczniej obniżał lepkość, ale podczas dyspersji przy wysokim ścinaniu tworzył również znacznie bardziej stabilną pianę. Wysokość piany w naszym standardowym teście z cylindrem miarowym o pojemności 250 ml wzrosła z 95 mm do 185 mm po dziesięciu minutach mieszania. Na wyschniętych powłokach stwierdzono średnio 11 mikrootworów na 10 cm², a połysk pod kątem 60° spadł z naszych standardowych 78 jednostek do 61.
Zdecydowaliśmy się przeprowadzić szybkie, ale usystematyzowane porównanie na rzeczywistej partii produkcyjnej, a nie tylko na próbkach laboratoryjnych. Podzieliliśmy zbiornik rozcieńczający na trzy mniejsze partie testowe i dodaliśmy trzy różne środki przeciwpieniące w dawce 0,35 % substancji czynnej, wszystkie dodawane w dwóch etapach (połowa podczas mielenia, połowa podczas rozcieńczania). Oto wyniki uzyskane po dyspersji oraz po 24 godzinach przechowywania:
- Oryginalny środek przeciwpieniący na bazie oleju mineralnego, którego używaliśmy, natychmiast zmniejszył wysokość piany do 78 mm, ale po 24 godzinach piana ponownie osiągnęła wysokość 65 mm. Liczba drobnych otworów na próbkach po spuszczeniu nadal wynosiła około 6 na 10 cm². Połysk powrócił jedynie do poziomu 68 jednostek. Po dwóch tygodniach w temperaturze 50 °C zaobserwowaliśmy również niewielkie zmętnienie powierzchni.
- Standardowa emulsja silikonowa osiągnęła lepsze wyniki pod względem spłaszczania — wysokość piany spadła do 22 mm. Liczba mikrootworów zmniejszyła się do 2 na 10 cm², a połysk osiągnął 79 jednostek. Zauważyliśmy jednak niewielki wzrost poślizgu powierzchniowego, a jeden z pigmentów organicznych zaczął wykazywać łagodne rozlewanie się po 24 godzinach. Stabilność podczas przechowywania była zadowalająca, ale nie idealna.
- Najlepsze wyniki dał silikon modyfikowany polieterem. Wysokość piany utrzymała się na poziomie 18 mm zaraz po rozproszeniu i wzrosła jedynie do 12 mm po 24 godzinach. Liczba mikrootworów była praktycznie zerowa zarówno na panelach nakładanych metodą rozlewania, jak i natryskiwanych. Połysk powrócił do poziomu 84 jednostek. Po 30 dniach przechowywania w temperaturze pokojowej nie zaobserwowano zmian lepkości ani widocznego rozwarstwienia. Jedynym niewielkim kompromisem był nieznaczny wzrost poślizgu, który później zredukowaliśmy poprzez zmniejszenie dawki do 0,28 %.
Zdecydowaliśmy się na zastosowanie zmodyfikowanej wersji silikonowej. W ciągu dwóch zmian wskaźnik odrzutów w kabinie lakierniczej spadł z ponad 15 % do poniżej 3 %. Operatorzy zgłaszali również, że farba lepiej się rozlewała podczas napełniania, dzięki czemu osiągnęliśmy niewielką, ale wymierną poprawę prędkości napełniania. Dodatkowy koszt nowego środka przeciwpieniącego był o około 18 % wyższy na litr, ale ponieważ zużywaliśmy go mniej i radykalnie ograniczyliśmy ilość prac poprawkowych, rzeczywisty koszt netto na tonę gotowej farby faktycznie spadł.
To doświadczenie zmieniło moje podejście do problemów związanych ze środkami przeciwpieniący. Nie zakładam już, że “środek przeciwpieniący to po prostu środek przeciwpieniący”. Skład chemiczny ma znaczenie, ale równie ważne są moment dodania, historia ścinania partii oraz sposób, w jaki środek przeciwpieniący oddziałuje z konkretnym pakietem środków dyspergujących. W tym przypadku pierwotny produkt na bazie oleju mineralnego po prostu nie był w stanie konkurować z silniejszym działaniem stabilizującym pianę nowego środka dyspergującego. Rozwiązania silikonowe były w stanie to zapewnić, ale tylko wersja modyfikowana zapewniła nam zarówno silne tłumienie piany, jak i długotrwałą stabilność bez powodowania nowych defektów powłoki.
Od tamtej pory wprowadziłem standardową praktykę przeprowadzania niewielkich testów porównawczych za każdym razem, gdy zmieniamy w recepturze jakikolwiek środek powierzchniowo czynny lub dyspergator. Mierzymy wysokość piany natychmiast oraz po 24 godzinach, sprawdzamy obecność mikrootworów i połysk na próbkach rozlewowych, a także zawsze przeprowadzamy szybki przyspieszony test przechowywania. Zajmuje to kilka dodatkowych godzin w laboratorium, ale dzięki temu uniknęliśmy powtórzenia się tego nocnego telefonu więcej razy, niż jestem w stanie zliczyć.
Ogólna zasada jest prosta, ale łatwo o niej zapomnieć w zgiełku hali produkcyjnej: gdy pojawia się piana, pierwsze pytanie nie powinno brzmieć: “ile jeszcze środka przeciwpieniącego dodać?”, lecz: “co się zmieniło w układzie i jaki skład chemiczny środka przeciwpieniącego faktycznie odpowiada nowym warunkom?”. Czasami odpowiedzią jest zupełnie inny skład chemiczny. W tym przypadku przejście z produktu na bazie oleju mineralnego na odpowiednio zmodyfikowany silikon pozwoliło przekształcić kryzys produkcyjny w bardziej niezawodny i nieco tańszy proces. Właśnie takie wyniki sprawiają, że nadal traktuję każdy problem z pianą jako małe dochodzenie, a nie rutynową korektę dawkowania.