Bolo tesne po polnoci vo štvrtok, keď mi zavolal vedúci výroby. Nová linka na výrobu akrylových emailov na vodnej báze tak silno penila, že hotová farba vyzerala, ako keby ju vyšľahali v mixéri. Nátierky boli plné drobných dierok a v striekacej kabíne sa panely vyraďovali v takom tempe, aké sme už roky nezažili. Už sme skúsili zvýšiť dávku odpěňovača z pôvodných 0,2 % na 0,5 %, ale penenie sa len zhoršilo. Tá noc nás prinútila prestať pristupovať k výberu odpěňovača ako k jednoduchému rozhodnutiu typu “pridajme trochu viac”.
Samotné zloženie nebolo nové. Išlo o štandardnú akrylovú disperziu s TiO₂, dvoma organickými pigmentmi a bežnou kombináciou dispergačných a zmáčavých prostriedkov. Problém sa objavil po tom, čo sme prešli na mierne odlišný typ dispergačného prostriedku od iného dodávateľa. Nové dispergačné činidlo bolo účinnejšie pri znižovaní viskozity, ale počas disperzie pri vysokom šmyku vytváralo aj oveľa stabilnejšiu penu. Výška peny v našom štandardnom teste s odmerným valcom s objemom 250 ml po desiatich minútach miešania vyskočila z 95 mm na 185 mm. Vysušené filmy vykazovali v priemere 11 dierok na 10 cm² a lesk pri uhle 60° klesol z našich bežných 78 jednotiek na 61.
Rozhodli sme sa uskutočniť rýchle, ale systematické porovnanie na skutočnej výrobnej šarži namiesto toho, aby sme sa obmedzili len na laboratórne vzorky. Rozdelili sme zbernú nádrž na tri menšie testovacie dávky a pridali sme tri rôzne odpěňovače v množstve 0,35 % aktívnej látky, pričom všetky boli pridané v dvoch fázach (polovica počas mletia, polovica v zbernej nádrži). Tu sú výsledky meraní po disperzii a po 24 hodinách skladovania:
- Pôvodný odpenovač na báze minerálneho oleja, ktorý sme používali, okamžite znížil výšku peny na 78 mm, avšak po 24 hodinách sa pena opäť vytvorila do výšky 65 mm. Počet drobných dierok na odoberaných vzorkách sa stále pohyboval okolo 6 na 10 cm². Lesk sa obnovil len na 68 jednotiek. Po dvoch týždňoch pri teplote 50 °C sme tiež zaznamenali mierne zakalenie povrchu.
- Štandardná silikónová emulzia dosiahla lepšie výsledky v teste zrážania peny – výška peny klesla na 22 mm. Počet drobných dierok sa znížil na 2 na 10 cm² a lesk dosiahol 79 jednotiek. Zaznamenali sme však mierne zvýšenie kĺzavosti povrchu a u jedného z organických pigmentov sa po 24 hodinách začalo prejavovať mierne roztekanie. Skladovacia stabilita bola prijateľná, ale nie dokonalá.
- Najčistejšie výsledky poskytol silikón modifikovaný polyéterom. Výška peny sa hneď po disperzii udržala na úrovni 18 mm a po 24 hodinách stúpla len na 12 mm. Počet drobných dierok bol v podstate nulový tak na nanesených vrstvách, ako aj na nastriekaných paneloch. Lesk sa vrátil na hodnotu 84 jednotiek. Po 30 dňoch pri izbovej teplote nedošlo k žiadnej zmene viskozity ani k viditeľnej separácii. Jediným menším kompromisom bolo mierne zvýšenie kĺzavosti, ktoré sme neskôr vyriešili znížením dávky na 0,28 %.
Pokračovali sme s upravenou silikónovou verziou. V priebehu dvoch pracovných zmien klesla miera zmetkov v lakovacej kabíne z viac ako 15 % na menej ako 3 %. Operátori tiež uviedli, že farba počas nanášania lepšie tiekla, čím sme dosiahli malé, ale merateľné zlepšenie rýchlosti nanášania. Dodatočné náklady na nový odpěňovač boli o približne 18 % vyššie na liter, ale keďže sme ho spotrebovali menej a výrazne sme znížili množstvo prepracovávania, čisté náklady na tonu hotovej farby v skutočnosti klesli.
Táto skúsenosť zmenila môj prístup k problémom s odpenovačmi. Už nepredpokladám, že “odpenovač je jednoducho odpenač”. Chémia je dôležitá, ale rovnako dôležité sú aj miesto pridania, história šmykových namáhaní danej šarže a spôsob, akým odpenač interaguje s konkrétnou kombináciou dispergačných prostriedkov. V tomto prípade pôvodný produkt na báze minerálneho oleja jednoducho nedokázal konkurovať silnejšiemu penostabilizačnému účinku nového dispergačného prostriedku. Silikónové alternatívy to síce dokázali, ale iba modifikovaná verzia nám poskytla silný penový účinok aj dlhodobú stabilitu bez vytvárania nových defektov na povrchu.
Odvtedy som si osvojil prax, že vždy, keď v receptúre meníme akúkoľvek povrchovo aktívnu látku alebo dispergačné činidlo, vykonávam malé porovnávacie testy. Okamžite a po 24 hodinách meriame výšku peny, kontrolujeme prítomnosť drobných dierok a lesk na vzorkách a vždy vykonávame rýchly zrýchlený skladovací test. V laboratóriu to síce trvá o pár hodín viac, ale ušetrilo nám to nespočetné množstvo nočných telefonátov.
Všeobecné ponaučenie je jednoduché, ale v rušnej výrobnej hale sa naň ľahko zabúda: keď sa objaví pena, prvá otázka by nemala znieť “koľko ďalšieho odpěňovača máme pridať?”, ale “čo sa v systéme zmenilo a aké chemické zloženie odpěňovača skutočne zodpovedá novým podmienkam?” Niekedy je odpoveďou úplne odlišné chemické zloženie. V tomto prípade prechod z produktu na báze minerálneho oleja na správne modifikovaný silikón premenil výrobnú krízu na robustnejší a o niečo lacnejší proces. Práve kvôli takýmto výsledkom stále pristupujem ku každému problému s penou skôr ako k malému vyšetrovaniu než k rutinnému úprave dávkovania.