Bilo je malo po polnoči v četrtek, ko me je poklical vodja proizvodnje. Nova linija za proizvodnjo akrilnih emajlov na vodni osnovi je tako močno penila, da je končna barva izgledala, kot bi jo stepali v mešalniku. Vzorci so bili polni drobnih luknjic, v brizgalni kabini pa so plošče zavračali v obsegu, kakršnega že leta nismo videli. Že prej smo poskusili povečati odmerek sredstva proti penjenju s prvotnih 0,2 % na 0,5 %, a se je penjenje le še poslabšalo. Tista noč nas je prisilila, da izbire sredstva proti penjenju nismo več obravnavali kot preprosto odločitev “dodajmo še malo”.
Sama formulacija ni bila nova. Gre za standardno akrilno disperzijo s TiO₂, dvema organskima pigmentoma ter običajnim naborom dispergentov in vlažilnih sredstev. Težava se je pojavila, ko smo prešli na nekoliko drugačno vrsto dispergenta drugega dobavitelja. Novo dispergentno sredstvo je bilo učinkovitejše pri zniževanju viskoznosti, vendar je med dispergiranjem z visokim strižnim napetostjo ustvarilo tudi precej bolj stabilno peno. Višina pene v našem standardnem preskusu z merilno bučko s prostornino 250 ml se je po desetih minutah mešanja povečala s 95 mm na 185 mm. Na posušenih slojih je bilo povprečno 11 luknjic na 10 cm², sijaj pod kotom 60° pa se je zmanjšal z običajnih 78 enot na 61.
Odločili smo se, da bomo namesto zgolj laboratorijskih vzorcev izvedli hitro, a strukturirano primerjavo na dejanski proizvodni seriji. Rezervoar za zmanjševanje tlaka smo razdelili na tri manjše preskusne serije in dodali tri različna sredstva proti penjenju v odmerku 0,35 % aktivne snovi, ki smo jih dodali v dveh fazah (polovico med mletjem, polovico med zmanjševanjem tlaka). Tukaj so podatki po disperziji in po 24 urah skladiščenja:
- Prvotno sredstvo za preprečevanje penjenja na osnovi mineralnega olja, ki smo ga uporabljali, je višino pene takoj zmanjšalo na 78 mm, vendar se je pena po 24 urah ponovno oblikovala do višine 65 mm. Število majhnih luknjic na vzorcih je ostalo pri približno 6 na 10 cm². Sijaj se je povrnil le do 68 enot. Po dveh tednih pri 50 °C smo opazili tudi rahlo motnost površine.
- Standardna silikonska emulzija je pokazala boljše rezultate pri preskusu padanja pene – višina pene se je zmanjšala na 22 mm. Število luknjic se je zmanjšalo na 2 na 10 cm², sijaj pa je dosegel 79 enot. Vendar smo opazili rahlo povečanje drsenja po površini, eden od organskih pigmentov pa je po 24 urah začel kazati rahlo razlivanje. Stabilnost pri shranjevanju je bila sprejemljiva, vendar ne popolna.
- Najčistejše rezultate je dal s polieterom modificiran silikon. Višina pene je takoj po disperziji ostala pri 18 mm in se je po 24 urah povečala le na 12 mm. Število mikroluknjic je bilo tako na ploščah, nanesenih z raztezanjem, kot na tistih, nanesenih z brizganjem, praktično enako nič. Sijaj se je vrnil na 84 enot. Po 30 dneh pri sobni temperaturi ni bilo nobenega odstopanja v viskoznosti niti vidne ločitve. Edini manjši kompromis je bilo rahlo povečanje drsenja, kar smo kasneje nadzorovali z zmanjšanjem odmerka na 0,28 %.
Odločili smo se za spremenjeno silikonsko različico. V dveh izmenah se je stopnja zavrnjenih izdelkov v barvni kabini zmanjšala z več kot 15 % na manj kot 3 %. Operaterji so poročali tudi, da je barva med polnjenjem bolje tekla, zato smo dosegli majhno, a merljivo izboljšanje hitrosti polnjenja. Dodatni stroški novega sredstva proti penjenju so bili za približno 18 % višji na liter, vendar so se zaradi manjše porabe in znatnega zmanjšanja popravkov neto stroški na tono končne barve dejansko znižali.
Ta izkušnja je spremenila moj pristop k reševanju težav s sredstvi za zmanjševanje penjenja. Ne predpostavljam več, da je “sredstvo za zmanjševanje penjenja enako sredstvu za zmanjševanje penjenja”. Kemijska sestava je pomembna, prav tako pa tudi točka dodajanja, zgodovina strižnih obremenitev serije ter način, kako sredstvo za zmanjševanje penjenja deluje v kombinaciji s konkretnim paketom dispergentov. V tem primeru prvotni izdelek na osnovi mineralnega olja preprosto ni mogel konkurirati močnejšemu učinku stabilizacije pene, ki ga je zagotavljal novi dispergent. Silikonske možnosti so bile primerne, vendar nam je le modificirana različica zagotovila tako močno zmanjšanje penjenja kot tudi dolgoročno stabilnost, ne da bi pri tem povzročila nove napake v filmu.
Od takrat sem uvedel standardno prakso, da vedno, ko v formuli zamenjamo katero koli površinsko aktivno snov ali dispergent, izvedemo manjše vzporedne preskuse. Takoj in po 24 urah izmerimo višino pene, preverimo prisotnost luknjic in sijaj na nanosih ter vedno opravimo hiter pospešeni preskus skladiščenja. To v laboratoriju zahteva nekaj dodatnih ur, vendar nam je to neštetokrat prihranilo ponovitev tistega polnočnega telefonskega klica.
Splošno spoznanje je preprosto, a ga v naglici proizvodnje zlahka pozabimo: ko se pojavi pena, prvo vprašanje ne bi smelo biti “koliko več sredstva proti penjenju naj dodamo?”, temveč “kaj se je spremenilo v sistemu in katera kemijska sestava sredstva proti penjenju dejansko ustreza novim pogojem?”. Včasih je odgovor povsem drugačna kemijska sestava. V tem primeru je prehod z izdelka na osnovi mineralnega olja na ustrezno modificiran silikon spremenil proizvodno krizo v robustnejši in nekoliko cenejši proces. Takšen izid je razlog, zakaj vsak problem s peno še vedno obravnavam kot majhno preiskavo in ne kot rutinsko prilagajanje odmerka.