Це сталося трохи після півночі в четвер, коли мені зателефонував начальник виробництва. На новій лінії з виробництва акрилової емалі на водній основі утворювалося стільки піни, що готова фарба виглядала так, ніби її збили у блендері. Зразки покриття були вкриті дрібними дірочками, а фарбувальна камера відбраковувала панелі з такою швидкістю, якої ми не бачили вже роками. Ми вже спробували збільшити дозу піногасника з початкових 0,2 % до 0,5 %, але піноутворення лише посилилося. Тієї ночі ми були змушені перестати ставитися до вибору піногасника як до простого рішення на кшталт “додати трохи більше”.
Сама рецептура не була новою. Це була стандартна акрилова дисперсія з TiO₂, двома органічними пігментами та звичним набором диспергаторів і змочувачів. Проблема виникла після того, як ми перейшли на дещо інший сорт диспергатора від іншого постачальника. Новий диспергатор ефективніше знижував в’язкість, але також утворював набагато стійкішу піну під час диспергування з високим зсувом. Висота піни в нашому стандартному тесті з мірним циліндром об’ємом 250 мл зросла з 95 мм до 185 мм після десяти хвилин перемішування. На висохлих плівках було виявлено в середньому 11 мікроотворів на 10 см², а блиск під кутом 60° знизився з наших звичайних 78 одиниць до 61.
Ми вирішили провести швидке, але систематичне порівняння на реальній виробничій партії, а не лише на лабораторних зразках. Ми розділили резервуар для розведення на три менші випробувальні партії та додали три різні піногасники у концентрації 0,35 % активної речовини, причому всі вони додавалися у два етапи (половина під час подрібнення, половина під час розведення). Ось які дані були отримані після диспергування та після 24 годин зберігання:
- Оригінальний піногасник на основі мінеральної оливи, який ми використовували, одразу знизив висоту піни до 78 мм, але через 24 години піна знову утворилася, досягнувши висоти 65 мм. Кількість дрібних отворів на зразках, що стікали, все ще становила близько 6 на 10 см². Блиск відновився лише до 68 одиниць. Через два тижні при температурі 50 °C ми також помітили легке помутніння поверхні.
- Стандартна силіконова емульсія продемонструвала кращі результати за показником «нокдаун» — висота піни зменшилася до 22 мм. Кількість дрібних отворів скоротилася до 2 на 10 см², а блиск досяг 79 одиниць. Однак ми помітили невелике збільшення поверхневого ковзання, а один із органічних пігментів почав демонструвати помірне розтікання через 24 години. Стійкість при зберіганні була задовільною, але не ідеальною.
- Найкращі результати дав силікон, модифікований поліефіром. Висота піни відразу після диспергування залишалася на рівні 18 мм і через 24 години знизилася лише до 12 мм. Кількість мікроотворів була практично нульовою як на панелях, нанесених методом розтягування, так і на панелях, оброблених розпиленням. Блиск відновився до 84 одиниць. Через 30 днів при кімнатній температурі не було зафіксовано зміни в'язкості та видимого розшарування. Єдиним незначним компромісом стало невелике збільшення ковзання, яке ми згодом контролювали, зменшивши дозування до 0,28 %.
Ми перейшли на модифіковану силіконову версію. За дві зміни рівень браку в фарбувальній камері знизився з понад 15 % до менше ніж 3 %. Оператори також повідомили, що фарба краще розтікалася під час нанесення, тож ми досягли невеликого, але помітного підвищення швидкості нанесення. Додаткова вартість нового піногасника становила приблизно на 18 % більше за літр, але завдяки тому, що ми використовували його менше та суттєво скоротили обсяги доопрацювання, чиста вартість за тонну готової фарби фактично знизилася.
Цей досвід змінив мій підхід до вирішення проблем, пов’язаних із піногасниками. Я більше не вважаю, що “піногасник — це просто піногасник”. Хімічний склад має значення, але не менш важливими є момент додавання, історія зсуву партії та те, як піногасник взаємодіє з конкретним комплексом диспергаторів. У цьому випадку оригінальний продукт на основі мінеральної оливи просто не міг конкурувати з більш потужним ефектом стабілізації піни, який забезпечував новий диспергатор. Силіконові варіанти могли це зробити, але лише модифікована версія забезпечила нам як сильне пригнічення піни, так і довготривалу стабільність без утворення нових дефектів плівки.
Відтоді я зробив стандартною практикою проведення невеликих порівняльних випробувань щоразу, коли ми змінюємо будь-яку поверхнево-активну речовину або диспергатор у рецептурі. Ми вимірюємо висоту піни відразу та через 24 години, перевіряємо наявність мікроотворів і блиск на зразках, а також завжди проводимо швидкий прискорений тест на зберігання. Це займає кілька додаткових годин у лабораторії, але врятувало нас від повторення того опівнічного телефонного дзвінка більше разів, ніж я можу порахувати.
Загальний висновок простий, але про нього легко забути в умовах напруженої роботи на виробничій дільниці: коли з’являється піна, перше питання має звучати не так: “Скільки ще піногасника додати?”, а так: “Що змінилося в системі, і який хімічний склад піногасника насправді відповідає новим умовам?” Іноді відповідь полягає в абсолютно іншому хімічному складі. У цьому випадку перехід від продукту на основі мінеральної олії до належним чином модифікованого силікону перетворив виробничу кризу на більш надійний і дещо дешевший процес. Саме такий результат є причиною того, що я досі розглядаю кожну проблему з піною як невелике дослідження, а не як рутинне коригування дозування.