หลังจากทำงานในโรงงานผลิตสีและสารเคลือบมานานกว่า 25 ปี ฉันได้เห็นโฟมเปลี่ยนสิ่งที่ควรจะเป็นกระบวนการผลิตที่เรียบง่ายให้กลายเป็นวันที่ยาวนานของการปฏิเสธและการทำงานซ้ำ ไม่สำคัญว่าเม็ดสีหรือระบบเรซินจะดีเพียงใด — หากมีฟองอากาศคงเหลืออยู่ในระหว่างกระบวนการผลิตสีจนกระทั่งได้สีสำเร็จรูป คุณก็จะได้สีที่มีรูพรุน, หลุมบ่อ, การไหลไม่ดี, และลูกค้าที่ไม่พอใจ. ตัวลดฟอง (Defoamer) คือสารเติมแต่งที่ช่วยป้องกันปัญหาเหล่านี้ได้อย่างเงียบ ๆ แต่เพียงเมื่อคุณเลือกชนิดที่เหมาะสมและใช้อย่างถูกต้อง.
ฟองเกิดขึ้นเมื่ออากาศถูกผสมเข้ากับของเหลวในระหว่างการผสมที่มีการเฉือนสูง การสูบ หรือการเติม และฟองอากาศจะถูกทำให้คงตัวโดยสารลดแรงตึงผิวและสารกระจายตัวชนิดเดียวกันที่จำเป็นสำหรับการผลิตสูตร ในระบบที่มีน้ำเป็นฐาน ปัญหามักจะรุนแรงกว่าเนื่องจากระดับของสารลดแรงตึงผิวที่สูงกว่า สารลดฟองที่ดีทำงานโดยมีแรงตึงผิวต่ำมาก ทำให้สามารถกระจายตัวได้อย่างรวดเร็วบนพื้นผิวของฟองอากาศ แยกรูปแบบที่ช่วยรักษาฟองออก และทำให้ผนังฟองบางลงจนแตกออก ผลิตภัณฑ์สมัยใหม่หลายชนิดยังมีอนุภาคขนาดเล็กที่มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยเจาะผ่านฟิล์มจากด้านใน.
มีสามกลุ่มหลักที่ฉันใช้เป็นประจำ สารลดฟองน้ำมันแร่มีความทนทานและคุ้มค่า โดยเฉพาะในสารเคลือบอุตสาหกรรมและการบำรุงรักษา ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของซิลิโคน ซึ่งโดยทั่วไปเป็นโพลีไดเมทิลซิลอกเซนที่ผ่านการดัดแปลง ให้การลดฟองอย่างรวดเร็วในปริมาณที่ต่ำมาก และใช้กันอย่างแพร่หลายในสีทาอาคารและสีน้ำเงาสูง ตัวเลือกที่มีฐานเป็นพอลิเมอร์หรือปราศจากซิลิโคนได้รับความนิยมมากขึ้นในพื้นที่ที่มีความกังวลด้านกฎระเบียบหรือความเข้ากันได้ซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้ซิลิโคนแบบดั้งเดิมได้.
ผมยังจำได้ถึงโครงการเคลือบอุตสาหกรรมอะคริลิกทางน้ำเมื่อไม่กี่ปีที่แล้วที่แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างที่แท้จริง เราได้ทำการกระจาย TiO₂ และเม็ดสีอินทรีย์ในพีวีซี 32 % ในสารกระจายอะคริลิก โดยไม่มีสารลดฟองใดๆ ฐานผสมเกิดฟองอย่างรุนแรง หลังจากทำการกระจายด้วยความเร็วสูงเป็นเวลา 10 นาทีในกระบอกวัดปริมาตร 250 มล. ความสูงของฟองถึง 175 มม. และคงที่ สีที่เสร็จแล้วแสดงให้เห็นรูเข็มเฉลี่ย 14 รูต่อ 10 ซม.² ในการทดสอบการดึงลง, ความเงาที่มุม 60° มีเพียง 64 หน่วย, และแผงที่พ่นมีหลุมที่มองเห็นได้.
จากนั้นเราได้ทำการทดลองสูตรพื้นฐานเดียวกันโดยเพิ่มสารลดฟองสามชนิดที่แตกต่างกันในปริมาณ 0.3 % ของสารออกฤทธิ์ในช่วงการปล่อยน้ำ:
- สารลดฟองน้ำมันแร่มาตรฐานช่วยลดความสูงของฟองลงเหลือ 70 มม. รูเข็มลดลงเหลือประมาณ 5 รูต่อ 10 ซม.² แต่ฟิล์มที่แห้งมีหมอกเล็กน้อยและความเงาเพียง 71 หน่วย หลังจากสองสัปดาห์ที่ 50 °C เราพบการแยกตัวเล็กน้อยบนพื้นผิว.
- อิมัลชันซิลิโคนแบบดั้งเดิมช่วยลดความสูงของฟองลงเหลือ 18 มม. และกำจัดรูเข็มบนแผงที่ฉีดพ่นและแผงที่ดึงลงได้ ความเงาเพิ่มขึ้นเป็น 82 หน่วย ความเสถียรในการเก็บรักษาอยู่ในเกณฑ์ดี แม้ว่าเราจะสังเกตเห็นการลื่นเพิ่มขึ้นเล็กน้อยซึ่งทำให้เกิดปัญหาเล็กน้อยเมื่อลูกค้าต้องการเคลือบซ้ำ.
- ซิลิโคนชนิดที่ปรับปรุงด้วยโพลีเอเธอร์ให้ความสูงของโฟมที่ 15 มม. ไม่มีรูพรุน และมีความเงาสูงสุดที่ 86 หน่วย นอกจากนี้ยังแสดงเสถียรภาพในระยะยาวที่ดีที่สุด — ไม่มีการแยกตัวหรือการเปลี่ยนแปลงความหนืดหลังจาก 30 วันที่อุณหภูมิห้อง ข้อแลกเปลี่ยนเพียงอย่างเดียวคือการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยของการลื่นบนพื้นผิว ซึ่งเราสามารถจัดการได้โดยการปรับปริมาณลงเหลือ 0.25 %.
เวอร์ชันซิลิโคนแบบปรับปรุงกลายเป็นมาตรฐานของเราสำหรับสายการผลิตนั้น เพราะมันให้ฟิล์มที่สะอาดที่สุดโดยไม่สร้างข้อบกพร่องใหม่ เราแบ่งการเติมออกเป็นสองส่วน — ครึ่งหนึ่งในการบดและอีกครึ่งหนึ่งในการลดปริมาณ — ซึ่งให้ความคงอยู่ที่ดีกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการเติมทั้งหมดในครั้งเดียว.
การทดลองนั้นได้ตอกย้ำบทเรียนที่ผมเห็นซ้ำแล้วซ้ำอีกในโรงงานหลายแห่ง ปริมาณการใช้เป็นสิ่งสำคัญมากกับซิลิโคน โดยปกติ 0.1–0.4 % ก็เพียงพอแล้ว หากใช้มากเกินไปมักจะทำให้เกิดจุดน้ำตาลหรือหลุมบนผิว โดยเฉพาะในระบบที่มีความเงาสูงหรือระบบที่สามารถเคลือบซ้ำได้ จุดเติมก็มีความสำคัญเช่นกัน การใส่ปริมาณทั้งหมดในเครื่องบดอาจลดประสิทธิภาพในภายหลังได้เนื่องจากแรงเฉือน การทดสอบความเข้ากันได้บนวัสดุพื้นฐานจริงและกับสูตรทั้งหมดเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ — ผลิตภัณฑ์ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในอะคริลิคหนึ่งอาจเกิดปัญหาเป็นหลุมในอีกอะคริลิคหนึ่งเมื่อมีสารลดแรงตึงผิวบางชนิดอยู่.
จากประสบการณ์, ต้นไม้ที่มีปัญหาฟองน้อยที่สุดให้การคัดเลือกสารลดฟองเป็นการทำงานสูตรอย่างจริงจังแทนที่จะคิดถึงเป็นภายหลัง. พวกเขาทำการทดสอบเปรียบเทียบอย่างถูกต้อง วัดความสูงของโฟมทั้งทันทีและหลังจาก 24 ชั่วโมง ตรวจสอบฟิล์มที่แห้งภายใต้แสงสว่างที่ดี และตรวจสอบความเสถียรในการเก็บรักษาและประสิทธิภาพการเคลือบซ้ำเสมอ พวกเขายังเก็บบันทึกเกรดที่ทำงานได้ดีที่สุดกับการผสมสีและเรซินเฉพาะของพวกเขา.
ไม่มีสารลดฟองตัวใดที่สามารถแก้ปัญหาได้ทุกกรณี น้ำมันแร่แต่ละประเภทอาจทำให้เกิดฝ้าในชั้นเคลือบใส ซิลิโคนบางชนิดส่งผลต่อความยึดเกาะระหว่างชั้นสี ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของพอลิเมอร์บางครั้งจำเป็นต้องใช้ในปริมาณที่สูงกว่า ทักษะที่แท้จริงคือการจับคู่สารเคมีให้เหมาะสมกับแหล่งที่มาของโฟม วิธีการใช้งาน และข้อกำหนดของฟิล์มสุดท้าย จากนั้นยืนยันการเลือกด้วยการทดสอบในทางปฏิบัติแทนการพึ่งพาข้อมูลจากเอกสารข้อมูลเพียงอย่างเดียว.
เมื่อใช้สารลดฟองที่เหมาะสมในระดับที่เหมาะสมและเติมในขั้นตอนที่เหมาะสม คนส่วนใหญ่จะไม่สังเกตเห็นเลยว่ามันเคยอยู่ตรงนั้น การผลิตราบรื่นขึ้น, การปฏิเสธลดลง, และผิวเคลือบสำเร็จรูปดูเป็นไปตามที่คาดหวังไว้. ความน่าเชื่อถือที่เงียบสงบนี้คือเหตุผลว่าทำไม, หลังจากหลายปีที่ผ่านมา, ผมยังถือว่าการเลือกตัวลดฟองเป็นหนึ่งในตัดสินใจที่มีอิทธิพลมากที่สุดในสูตรการผลิตใด ๆ.