Выпотевание и налет: почему ваш диспергатор не работает

1Сначала разделим четыре термина: выпотевание, налет, выцветание, нагар

1

В производственной коммуникации термин «выпотевание» используется для обозначения четырёх различных дефектов. Сначала приведём исходные термины из документации:

Выцветание — распространённая проблема низкомолекулярного воска в мастербатче. В тексте первоисточника указано: «в процессе переработки парафин разлагается, возгоняется и мигрирует на поверхность плёнки, образуя выцветание и влияя на прочность сварного шва».

Налет — поверхностное явление того же типа, что и выцветание; в документации используется как сравнительная характеристика для нескольких продуктов: «без налета, без выпотевания, не прилипает к форме» (R912), «при комнатной температуре, после гигротермического старения «двойные 85» без налета, без выпотевания, поверхность изделия без масляного тумана» (R915), «не мигрирует, не выпотевает, не образует налета» (R940), «скорость миграции ≤0,05 % (без выпотевания и налета)» (R333).

Выпотевание — наиболее широкий термин. В документации встречается по меньшей мере в трёх контекстах: выпотевание внешней смазки (отложения в форме, выпотевание на поверхности мастербатча), выпотевание пигмента (в колонке R902 указано «снижает склонность пигмента к выпотеванию (эффективно при лёгком выпотевании)»), а также «не выпотевает» в описании продукта.

Нагар — отложения на мундштуке. В тексте первоисточника для R902 указано: «может снижать нагар на выходе мундштука и снижать склонность пигмента к выпотеванию (эффективно при лёгком выпотевании)».

(Источники: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 3, печатная -12-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 54, печатная -50-; стр. 57, печатная -53-; стр. 59, печатная -55-; стр. 87, печатная -83-; стр. 71, печатная -67-)

За четырьмя терминами стоят лишь три группы причин: избыток низкомолекулярных веществ или избыточная смазка в рецептуре, неправильное происхождение или молекулярная масса самой добавки, плохое диспергирование, приводящее к выходу агрегатов частиц на поверхность. Далее разберём их по этим трём группам.

2Первая причина: избыток внешней смазки — единственный раздел в документации, где напрямую описан механизм выпотевания

В Californium Curium – Functional Additives 1.09, стр. 12 (печатная -8-), есть раздел «Синергетическое взаимодействие супердиспергатора с сырьевыми компонентами рецептуры», пункт 4 озаглавлен «Необходима хорошая система смазки». Это единственный раздел, где механизм «выпотевания» описан напрямую. Цитируем дословно:

Хорошая система смазки необходима для того, чтобы диспергатор в полной мере проявил своё действие и обеспечил получение пластмассовых изделий высокого качества. Внутренняя и внешняя смазка в рецептуре должны быть взаимно сбалансированы. (1) Внутренняя смазка способствует пластикации и текучести расплава. Недостаток внутренней смазки: в пластиковом мастербатче легко возникает плохое диспергирование, приводящее к образованию гель-точек. Избыток внутренней смазки: прочность расплава снижается, что легко приводит к снижению прочности пластиковых изделий. Поэтому супердиспергаторы нашей компании обладают научно сбалансированными свойствами внутренней и внешней смазки; в зависимости от потребностей рецептуры достаточно добавить небольшое количество смазывающего агента. (2) Внешняя смазка облегчает извлечение из формы и благоприятно влияет на чистоту поверхности изделия. Недостаток внешней смазки: это приводит к высокой температуре в зоне слияния потоков, чрезмерной пластикации, затруднённой выгрузке, увеличению тока машины, шероховатости и ворсистости поверхности гранул, пожелтению и другим проблемам. Избыток внешней смазки: выпотевание становится серьёзным, проявляется в виде отложений в форме и выпотевания внешней смазки на поверхности мастербатча.

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 12, печатная -8-)

Этот отрывок объясняет вопрос, вынесенный в заголовок статьи: если диспергатор не работает, проблема часто заключается не в самом диспергаторе, а в системе смазки. Первое предложение оригинала — это вывод: «Хорошая система смазки необходима для того, чтобы диспергатор в полной мере проявил своё действие». То есть:

• недостаток внутренней смазки напрямую приводит к «плохому диспергированию и образованию гель-точек», что внешне полностью совпадает с отказом диспергатора;
• избыток внутренней смазки снижает прочность расплава, и механические свойства изделий ухудшаются;
• недостаток внешней смазки делает поверхность гранул шероховатой и вызывает пожелтение;
• прямым следствием избытка внешней смазки является выпотевание — отложения в форме и выпотевание на поверхности мастербатча.

Три из четырёх симптомов на практике часто приписываются «плохому диспергатору». Ценность этой страницы в том, что она полностью перечисляет три группы симптомов для трёх уровней «смазки» (недостаток / норма / избыток).

3Вторая причина: некачественное происхождение низкомолекулярного воска (как парафин попадает на поверхность плёнки)

2

В рецептурах мастербатча на основе суперконцентрата пигмента практически всегда используются низкомолекулярный полиэтиленовый воск или порошковые смазывающие добавки. В документации о конкретной проблеме в этой цепочке поставок говорится достаточно прямо:

В настоящее время некоторые производители низкомолекулярного полиэтиленового воска, стремясь снизить себестоимость и привлечь клиентов, добавляют парафин в количестве от 10 % до 40 %. Поскольку молекулярная масса парафина низкая, температура плавления низкая, а температура разложения значительно ниже, чем у низкомолекулярного полиэтиленового воска, в процессе переработки парафин разлагается, возгоняется и мигрирует на поверхность плёнки, образуя выцветание и ухудшая прочность сварного шва. Кроме того, термическое разложение парафина при различных температурах переработки также приводит к миграции низкомолекулярных веществ на поверхность, что ухудшает свойства термосварки.

Следующее предложение — это рекомендуемая в документации мера:

Основная функция низкомолекулярного полиэтиленового воска в мастербатче — диспергирование и смазка. Использование супердиспергатора R1800-S позволяет значительно сократить применение низкомолекулярного полиэтилена и достичь поставленной цели.

(Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 3, печатная -12-; тот же отрывок также в Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 16, печатная -12-)

Тот же отрывок на другой странице содержит формулировку о качестве, относящуюся к трём причинам «шероховатости поверхности мастербатча»:

Соответствует ли качество диспергатора (низкомолекулярного полиэтиленового воска) требованиям и правильно ли подобрана его дозировка. Например, если в низкомолекулярный полиэтиленовый воск добавлен парафин или если используется высокоплотный низкомолекулярный полиэтиленовый воск, это повлияет на диспергируемость пигмента.

(Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 4, печатная -13-)

Здесь можно сделать два практических вывода: во-первых, происхождение — добавлен ли в низкомолекулярный воск парафин (дозировка порядка 10 %-40 % не может быть устранена тонкой подстройкой рецептуры); во-вторых, распределение молекулярной массы — «высокоплотный низкомолекулярный полиэтиленовый воск» также входит в перечень факторов, влияющих на диспергируемость. Оба пункта относятся к сфере входного контроля сырья, а не к мерам, которые можно принять непосредственно на производственной площадке.

4Третья причина: диспергатор фактически не сработал (три режима отказа)

Три числа для R101A: 6,50 · 16,30 · 2013 (исходный текст)

• 3%

Отказ 1: «обволакивание» приняли за «диспергирование»

В документации при обсуждении проблемы точечных дефектов в наполнителях раздувного формования приведена эта часто цитируемая фраза:

На самом деле всё просто: обычно метод активации на заводах по обработке порошков заключается в обычной обработке стеариновой кислотой или полиэтиленовым воском. При обработке порошок вовсе не диспергируется, а лишь обволакивается. (Поскольку стеариновая кислота и полиэтиленовый воск в принципе не обладают диспергирующей способностью; их так называемое «диспергирование» заключается лишь в обволакивании порошка с целью предотвращения агломерации.) Из-за того что некоторые производители в целях экономии добавляют добавку в количестве, совершенно недостаточном для обволакивания, а со временем при длительном хранении порошок снова агломерируется, возникают забивание сетки и точечные дефекты.

(Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 3, печатная -12-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 16, печатная -12-)

Этот отрывок следует читать целиком: он критикует не «использование стеариновой кислоты и полиэтиленового воска», а подмену диспергирования обволакиванием, а также две более конкретные ошибки — недостаточная дозировка для достижения обволакивания и повторная агломерация при длительном хранении. Это также ключевой момент четвёртого раздела: у этих двух типов добавок есть своё место, но оно не в «решении проблемы диспергирования».

Отказ 2: не преодолён температурный порог

Пастообразный супердиспергатор Californium Curium «синтезирован из диспергатора и обволакивающего агента в условиях высокой температуры и высокого давления», его рабочий режим требует температурных условий. В документации порог указан достаточно конкретно:

R1800-S

«Принцип действия: при температуре выше 80 ℃ R1800-S быстро смачивает порошок, достигая диспергирования и обволакивания; после охлаждения обволакивающий агент затвердевает. Поэтому обволочённый порошок больше не агломерируется». На той же странице в разделе «Запрещённые применения» первый пункт гласит: «Супердиспергатор R1800-S запрещается использовать при холодной обработке порошка (то есть нельзя применять данный продукт без нагрева, поскольку эффект диспергирования и обволакивания R1800-S не будет полностью реализован)»; второй пункт: «Запрещается использовать в водно-дисперсионных покрытиях и водных красках».

R1800-SK

«При температуре ниже 70 ℃ обволакивающий слой не плавится, при температуре выше 70 ℃ начинает плавиться и преобразуется в ионный аппрет, повышающий совместимость диоксида титана со смолой»; оптимальные условия обработки поверхности: pH=6,8, 70 ℃, дозировка 0,5 %.

R1800-SH

при использовании в мастербатче «непосредственно добавьте данный продукт вместе с другими добавками в высокоскоростной смеситель и перемешивайте; при достижении температуры около 100 ℃ добавьте смолу»; оптимальные условия обработки поверхности: pH=6,2, 80 ℃, дозировка 1 %.

R100 (аппретирующий супердиспергатор специально для наполненного мастербатча): метод прямого введения требует «перемешивания на высокой скорости при 100-120 ℃ (дегидратация наполнителя), затем добавить смолу и добавки и перемешивать на высокой скорости до повышения тока двигателя».

(Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 2, печатная -11-; стр. 3, печатная -12-; стр. 5, печатная -14-; стр. 9, печатная -18-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 48, печатная -44-)

Обобщая эти данные, можно сделать практический вывод: смешивание при недостаточной температуре равносильно отсутствию диспергатора. Порошок не смачивается, обволакивающий слой не образуется, и после охлаждения нет затвердевшего защитного слоя — поэтому последующее появление гель-точек, точечных дефектов и агломерации неудивительно.

Отказ 3: дозировка превысила точку перегиба (и недостаток, и избыток ухудшают результат)

Для R1800-SK и R1800-SH были проведены эксперименты «дозировка-эффект»; положения точек перегиба различаются, но механизм описан одинаково. Вывод эксперимента по обработке диоксида титана с помощью R1800-SK в оригинале:

При дозировке супердиспергатора 1,6 % оптическая плотность плёнки максимальна и достигает 0,386.

На той же странице приведена таблица зависимости дозировки от цветовых характеристик (яркость / белизна по TAPPI / желтизна): необработанный 88,27 / 75,15 / 4,63; 0,5 % — 88,89 / 75,76 / 4,21; 1,0 % — 89,12 / 76,31 / 4,34; 1,2 % — 89,87 / 76,35 / 4,23; 1,6 % — 90,18 / 77,76 / 3,84; 1,8 % — 88,26 / 75,81 / 3,97; 2,0 % — 87,83 / 75,79 / 3,89. В документации отмечено: «Из данных таблицы видно, что при дозировке супердиспергатора R1800-SK 1,6 % значение желтизны минимально». (Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 7, печатная -16-)

Вывод эксперимента по обработке технического углерода с помощью R1800-SH в оригинале:

При дозировке супердиспергатора 3 % оптическая плотность плёнки максимальна и достигает 0,487.

Снижение после точки перегиба объясняется в документации так же:

При дальнейшем увеличении дозировки супердиспергатора R1800-SH из-за взаимодействия между его молекулами возникает «мостиковая флокуляция» — частицы пигмента флокулируют путём спутывания плавящихся цепей супердиспергатора, поэтому оптическая плотность, наоборот, снижается.

(Источник: серия «Супердиспергаторы», PDF, стр. 10, печатная -19-)

Обе кривые имеют форму параболы: сначала рост, затем спад. При недостаточной дозировке эффект ослабевает (низкая оптическая плотность, плохая укрывистость, точечные и цветные дефекты), при избыточной дозировке результат ещё хуже (мостиковая флокуляция, комкование, дефекты поверхности). Поэтому слова «не работает» могут означать как недостаточную, так и избыточную дозировку — по одному лишь числу в рецептурной карте этого не определить; нужно смотреть, где на кривой эффективности находится точка перегиба.

5Воск, стеариновая кислота и EBS — не противники, а сочетание: разделение функций порошковых и пастообразных добавок

В цитируемом выше первоисточнике есть фраза, которую легко прочитать неверно: «Стеариновая кислота и полиэтиленовый воск в принципе не обладают какой-либо диспергирующей способностью». В ней говорится именно о диспергирующей способности в сценарии ультратонких порошков, а не о том, что «эти два типа добавок бесполезны». Три документальных доказательства расставляют это соотношение по местам:

Доказательство первое: в собственных экспериментальных рецептурах компании полиэтиленовый воск используется совместно с супердиспергатором. Экспериментальная рецептура с техническим углеродом для R1800-SH в первоисточнике: «Технический углерод DK2028P 50 г, R1800-SH 1 г, полиэтиленовый воск 10 г, LLDPE218W 39 г». (Источник: PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 10, печатная -19-) Дозировка полиэтиленового воска в десять раз выше, чем у супердиспергатора, — это прямое косвенное подтверждение «совместного использования»: те 1 г, которые обрабатывают поверхность, — это диспергатор, а те 10 г воска обеспечивают текучесть и смазывание.

Доказательство второе: у Californium Curium есть отдельная категория «смачивающих диспергаторов», позиционируемая именно на замену воска/стеариновой кислоты/EBS. Первоисточник по TPS (алкилкарбоксилат):

TPS (алкилкарбоксилат) представляет собой белое хрупкое твердое вещество, получаемое высокотемпературной полимеризацией алкильной группы с жирной кислотой, и обладает общими химическими свойствами органических карбоновых кислот. Его смачивающая и смазывающая способность превосходят полиэтиленовый воск (ПЭ-воск), смачивающая способность значительно лучше, чем у EBS (этиленбисстеарамид), а смазывающая способность сопоставима с EBS, но без проблемы выпотевания, присущей EBS. Подходит для применения в промышленности пластмасс и резины, улучшает пластичность, вязкость и технологические свойства материалов.

В графе «Область применения» указано: «В качестве смазки и смачивающего диспергатора для улучшения текучести при переработке и поверхностного смачивания. Особенно подходит для мастербатчей с матовой поверхностью; может заменить полиэтиленовый воск и усилить матовый эффект. Не рекомендуется для мастербатчей с глянцевой поверхностью (может повлиять на глянец)». Технические параметры приводятся дословно: молекулярная масса 320; плотность (20 ℃) 0,871 кг/м³; температура вспышки (открытый тигель) ≥205 ℃; температура застывания ≤55 ℃; температура кипения 229 ℃; температура самовоспламенения 434 ℃; кинематическая вязкость (100 ℃) 5,87 мм²/с; анализ по типам углерода CA 12 %. Упаковка 25 кг/мешок, срок годности 36 месяцев. (Источник: PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 39, печатная -48-)

В этом отрывке есть три непосредственно применимых сведения: ① «смачивающий диспергатор» — это самостоятельная категория, а не замена супердиспергатора; ② «без проблемы выпотевания, присущей EBS» означает, что выпотевание EBS является условным (зависит от дозировки и системы), и смена типа — готовый путь; ③ матовые и глянцевые поверхности следует выбирать раздельно — TPS не рекомендуется для глянцевых мастербатчей.

Доказательство третье: в перечне функций пастообразного супердиспергатора изначально присутствует смазывающий пункт. Первоисточник по основным функциям R1800-S: «Основное действие R1800-S — диспергирование с обволакиванием, смазывание и антиадгезионное действие, повышение ударной вязкости и блеска; может использоваться как антислипающая добавка, заменять прививку малеиновым ангидридом, регулировать скорость течения продукта, повышать ударную вязкость и прочность при растяжении и т.д.» Другой пример применения: «При производстве стабилизаторов ПВХ (свинцово-солевых комплексных стабилизаторов, свинцово-бариевых комплексных стабилизаторов, бариево-цинковых комплексных стабилизаторов и т.п.) добавление 0,5 % супердиспергатора R1800-S позволяет комплексному стабилизатору лучше совмещаться с ПВХ, более равномерно диспергироваться в ПВХ, а также обеспечивает внутреннюю и внешнюю смазку и антиадгезионный эффект, значительно повышая термостабильность продукта». (Источник: PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 2, печатная -11-; стр. 4, печатная -13-)

Сводная формулировка при объединении двух уровней (позиция сайта): пастообразный супердиспергатор (серия R1800) работает по пути химического диспергирования — молекулярная структура состоит из двух участков: один — якорная группа (-COOH), «эти полярные группы посредством ионных связей, водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса прочно адсорбируются на поверхности пигмента, предотвращая десорбцию супердиспергатора»; другой — сольватирующая цепь (диспергирующая), определяющая стабильность диспергированного пигмента в среде. (Источник: PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 5, печатная -14-; стр. 9, печатная -18-)

Порошковые воск, стеариновая кислота, EBS, а также смачивающие диспергаторы типа TPS работают по пути смачивание + внутренняя/внешняя смазка. Эти два уровня не являются взаимозаменяемыми; обычно применяются совместно: пастообразный отвечает за действительное разделение порошка и обволакивание, порошковый — за доведение текучести, антиадгезионного эффекта и качества поверхности до равновесного состояния. Одной фразой разделение функций: пастообразный обеспечивает «диспергирование до разделения», порошковый обеспечивает «успешную переработку»; если порошковый использовать вместо пастообразного, появятся те поверхностные дефекты, о которых шла речь в первом разделе; если пастообразный использовать вместо порошкового, система смазки останется несбалансированной, и избыток внешней смазки всё равно приведёт к выпотеванию.

(Здесь есть не раскрытый в материалах вопрос: соотношение замены двух типов добавок по общей дозировке и пропорции. В имеющихся материалах конкретное соотношение дано только в экспериментальных рецептурах R1800-S и R1800-SH (1 г диспергатора + 10 г полиэтиленового воска). Соотношения для остальных сценариев требуют отдельного лабораторного подбора; в материалах эта информация не приведена.)

6Таблица «симптом → причина» (восемь строк, все с указанием первоисточника)

Таблица «симпт…

Симптом на производстве	Причина, указанная в материалах (основное из первоисточника)	Источник (печатная страница)
При выдувном формовании наполненной композиции появляются мелкие точечные дефекты, забивается сетка	① рудное сырьё содержит диоксид кремния высокой чистоты, при помоле невозможно измельчить до нужной тонины; ② недостаточная тонкость карбоната кальция (слишком низкий номер меш); ③ порошок слишком тонкий и легко агломерируется, без хорошего диспергатора его невозможно разделить	-12-
Активированный карбонат кальция всё ещё даёт точечные дефекты и забивает сетку	Переработчик использует стеариновую кислоту или полиэтиленовый воск «обычной обработки», порошок не диспергируется перед обволакиванием; дозировка добавки не достигает цели обволакивания; при длительном хранении повторно агломерируется	-12-
В окрашенной плёнке, наносимой покрытием, появляются цветные точки	Плохое диспергирование пигмента в гранулах суперконцентрата, есть комки; толщина окрашенной плёнки неравномерная, есть даже чёрные точки из-за диспергирования	-12-
В окрашенной плёнке, наносимой покрытием, появляются пятна в виде карты с неравномерной глубиной цвета (рисунок)	Плохая диспергируемость суперконцентрата; или недостаточная термостойкость пигмента с выцветанием; или слишком большая разница в индексе расплава смолы суперконцентрата и плёночного материала	-12-
Снижение прочности термосварки плёнки, выцветание	В низкомолекулярный полиэтиленовый воск подмешан парафин (содержание 10 %-40 %); при переработке парафин разлагается, возгоняется и мигрирует на поверхность плёнки, образуя выцветание	-12-
Обрыв нити при производстве плоской нити	Плохое диспергирование суперконцентрата; слишком крупные частицы пигмента в гранулах суперконцентрата; плохая совместимость носителя со смолой, из-за чего поверхность плёнки не гладкая; а также технологические факторы: коэффициент вытяжки, температура охлаждающей воды и т.п.	-12-
Поверхность гранул суперконцентрата шероховатая, на поверхности цветные точки	Неправильная температура экструзии или температура головки; плохая диспергируемость пигмента; проблема с качеством или дозировкой диспергатора (низкомолекулярный полиэтиленовый воск); неправильная обработка смазывающей способности пигмента	-12-/-13-
Образование нагара в форме, выпотевание внешней смазки на поверхности мастербатча	Слишком много внешней смазки	-8-
Нагар на выходе из мундштука, выпотевание пигмента (лёгкая степень)	Можно улучшить, вводя R902 в расплав: «снижает нагар на выходе из мундштука и уменьшает выпотевание пигмента (эффективно при лёгком выпотевании), повышает термостойкость пигмента на 4-5 градусов, улучшает диспергируемость перламутрового и флуоресцентного пигментов, а также в сочетании с гидрофобизатором усиливает гидрофобность»	-67-

Примечание: -8- — из PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 12; -12-/-13- — из PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 3-4 (тот же абзац также в «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 16-17); -67- — из PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 71.

7Пять шагов производственной диагностики (в порядке, указанном в материалах)

1. 01Сначала проверьте, сбалансирована ли система смазки. Избыток внешней смазки напрямую вызывает выпотевание (нагар в форме, выпотевание на поверхности мастербатча), а недостаток внутренней смазки проявляется как проблемы диспергирования в виде «гель-точек». На этом шаге рецептуру менять не нужно — сначала прочитайте четыре симптома в соответствующем разделе материалов и сопоставьте их. (Источник: -8-)
2. 02Затем проверьте происхождение и молекулярную массу воска. Не подмешан ли парафин (содержание 10 %-40 %), является ли воск высокоплотным низкомолекулярным полиэтиленовым воском — обе эти проверки можно выполнить на входном контроле сырья. (Источник: -12-/-13-)
3. 03Затем проверьте температурный порог. Пастообразный супердиспергатор должен находиться при температуре выше 80 ℃ (для SK — выше 70 ℃), чтобы завершить смачивание и обволакивание; прямое введение в холодный материал прямо указано в материалах как запрещённое действие. Необходимо на месте проверить, действительно ли смесительная секция достигает указанной температуры и выдерживается ли она достаточное время (для R200 предварительная обработка: 1200 об/мин / 15 минут). (Источник: -11-/-12-/-14-; по R200 см. PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 51, печатная -47-)
4. 04Затем проверьте, не превышена ли дозировка за точкой перегиба. Для методов поверхностной обработки есть две измеренные точки перегиба: SK с диоксидом титана 1,6 %, SH с техническим углеродом 3 %; при превышении оптическая плотность «напротив резко снижается». (Источник: -16-/-19-)
5. 05Наконец, проверьте тонкость помола и морфологию порошка. Недостаточная тонкость помола вызывает точечные дефекты; чем тоньше порошок, тем выше маслоёмкость и больше удельная поверхность, тем выше требуемая дозировка диспергатора — «обычно, чем тоньше порошок, тем выше маслоёмкость, тем больше удельная поверхность и тем выше дозировка добавляемого диспергатора». (Источник: PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 12, печатная -8-; PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 3, печатная -12-)

Дополнительный момент, отсутствующий в материалах, но часто упускаемый на производстве: увлажнение. В первоисточнике по R911 прямо указано: «После вскрытия упаковки хранить герметично, предотвращая поглощение влаги, влияющее на диспергируемость»; условия хранения M933: «прохладное сухое место, защита от влаги». После комкования порошка из-за поглощения влаги смесительная секция вряд ли сможет разбить агломераты, и это будет проявляться как «диспергатор не работает». (Позиция сайта; источники: PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 53, печатная -49-; PDF «Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4», стр. 14, печатная -10-)

8Как комбинировать: химическое диспергирование, смачивающее диспергирование и внутреннюю/внешнюю смазку в трёх слоях

Сожмём первые семь разделов в таблицу структуры рецептуры:

(Источник: PDF «Серия супердиспергаторов», стр. 2, печатная -11-; стр. 4, печатная -13-; стр. 39, печатная -48-; PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 12, печатная -8-; стр. 48-49, печатная -44-/-45-; стр. 51, печатная -47-; стр. 55, печатная -51-)

После сборки рецептуры есть ещё несколько готовых моделей с характеристикой «не выпотевает», которые можно использовать как эталонные: R912 («без налета, без выпотевания, не прилипает к форме», «низкая миграция»), R915 («не мигрирует, не выпотевает», «при комнатной температуре и гигротермическом старении 85 ℃/85 % без налета и выпотевания, поверхность изделия без масляного тумана»), R940 (реакционноспособный, «химически связывается со смоляной сеткой, не мигрирует, не выпотевает, не дает налета»), R333 («скорость миграции ≤0,05 % (без выпотевания и налета)»). (Источник: PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 54, печатная -50-; стр. 57, печатная -53-; стр. 59, печатная -55-; стр. 87, печатная -83-)

Строка по R940 дополнительно раскрывает техническое различие пути «не мигрирует»: «содержит двойную связь метакриловой кислоты, может участвовать в УФ/радикальной полимеризации, химически связывается со смоляной сеткой, не мигрирует, не выпотевает, не дает налета; по сравнению с антипиренами аддитивного типа оказывает меньшее влияние на прозрачность и механические свойства». Иными словами, один из путей радикального решения проблемы выпотевания — заставить добавку участвовать в реакции и стать частью системы; а способность добавки аддитивного типа не выпотевать зависит от трёх факторов: молекулярной массы, дозировки и совместимости. (Источник: PDF «Californium Curium – Functional Additives 1.09», стр. 59, печатная -55-)

9Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Выпотевание и миграция на поверхность — это одно и то же? Это не синонимы, но явления одного порядка. В документации термины «выцветание» и «налет» используются для описания миграции низкомолекулярных веществ на поверхность готового изделия с образованием налета; термин «выпотевание» имеет более широкое значение и включает также выпотевание пигмента и выпотевание внешней смазки (отложения на пресс-форме). При обсуждении на производстве рекомендуется четко указывать три момента: какое вещество, откуда оно выделяется и куда переходит, а не ограничиваться общим словом «выпотевание».

Вопрос 2: Диспергатора добавлено немало, почему все равно появляются точечные дефекты и гель-точки? Проверьте пять позиций в порядке, указанном в разделе 7. В документации приведены два наиболее прямых объяснения: ① избыток внешней смазки вызывает выпотевание; недостаток внутренней смазки «приводит к плохому диспергированию и образованию гель-точек»; ② температура не достигла порогового значения, поэтому пастообразный супердиспергатор не завершил смачивание и обволакивание. (Источник: -8-/-11-/-12-)

Вопрос 3: Можно ли вообще использовать стеариновую кислоту и полиэтиленовый воск? Можно, но их роль должна быть определена правильно: они обеспечивают смачивание и внутреннюю/внешнюю смазку, а не диспергирующую способность по отношению к ультрадисперсным порошкам. В документации о добавках этих двух типов сказано: «их так называемое диспергирование сводится к обволакиванию порошка для достижения цели — предотвращения легкого слипания частиц», а критика направлена на то, что «дозировка не достигает цели обволакивания» и что «при длительном накоплении во времени происходит повторная агломерация». (Источник: -12-)

Вопрос 4: Всегда ли EBS вызывает выпотевание? В документации не сказано «всегда». Можно сослаться на сравнительную формулировку на странице TPS: «смазывающая способность сопоставима с EBS, но без проблемы выпотевания, характерной для EBS» — то есть выпотевание EBS зависит от системы/дозировки, а замена на смачивающий диспергатор является готовым альтернативным решением. (Источник: -48-)

Вопрос 5: Как определить, недостаточно диспергатора или его избыток? Смотрите на кривую эффекта, а не на рецептурный лист. В документации приведены две экспериментально установленные точки перегиба: для SK с диоксидом титана — 1,6% (оптическая плотность 0,386, при этом показатель желтизны минимален), для SH с техническим углеродом — 3% (оптическая плотность 0,487); после превышения точки перегиба оптическая плотность «напротив, резко снижается». Сначала найдите точку перегиба в собственной системе, затем определяйте дозировку. (Источник: -16-/-19-)

Вопрос 6: В каких случаях следует напрямую заменить модель, а не регулировать дозировку? В документации приведены три четких сценария: ① для глянцевого суперконцентрата пигмента не используйте TPS (он не рекомендуется для глянцевого суперконцентрата пигмента, так как может повлиять на глянец); ② в водно-дисперсионных покрытиях и водных красках нельзя использовать R1800-S (запрещенное применение); ③ в случаях, когда требуется полное отсутствие миграции, рассматривайте реакционноспособный путь (например, химическое связывание со смолой у R940). (Источник: -11-/-48-/-55-)

Вопрос 7: Что означает для R902 формулировка «эффективен при легком выпотевании»? Понимайте буквально: в документации сказано «снижает выпотевание пигмента (эффективен при легком выпотевании), повышает термостойкость пигмента на 4-5 градусов». То есть это одна из мер противодействия, но она эффективна не при любой степени выпотевания; сильное выпотевание следует решать через структуру рецептуры и происхождение сырья. В документации не приведен пороговый критерий различения «легкого/сильного» выпотевания (данный пункт в документации не указан, может быть дополнен протоколом испытаний). (Источник: -67-)

Вопрос 8: При отложениях на пресс-форме нужно чистить форму или менять рецептуру? В документации нет рекомендаций по порядку действий, но с точки зрения механизма необходимо выполнить оба мероприятия: сначала снизить внешнюю смазку (иначе после очистки отложения возникнут снова), затем проверить баланс внутренней и внешней смазки в системе смазок. Очередность очистки формы и корректировки рецептуры относится к производственно-технологическим решениям и не входит в объем документации. (Позиция сайта)

10Источники данных (с возможностью построчной проверки)

Источники данн…

№	Данные / цитата	Документация	Страница PDF	Печатная страница
1	Четыре симптома нарушения баланса внутренней и внешней смазки (недостаток внутренней смазки → гель-точки; избыток внутренней смазки → снижение прочности расплава; недостаток внешней смазки → шероховатая поверхность и пожелтение; избыток внешней смазки → выпотевание, отложения на пресс-форме) и положение о том, что «только хорошая система смазок обеспечивает действие диспергатора»	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 12	-8-
2	Чем тоньше порошок, тем выше маслоёмкость и больше удельная поверхность, и тем выше требуемая дозировка диспергатора; при увеличении дозировки наполнителя образуются гель-точки	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 12	-8-
3	Три причины точечных дефектов; стеариновая кислота/полиэтиленовый воск «практически не обладают диспергирующей способностью»; неполное обволакивание и повторная агломерация; цветные точки; пятна в виде карты; выцветание при термосварке (добавление парафина 10%-40%); обрыв нити; шероховатая поверхность	Серия супердиспергаторов	стр. 3	-12-
4	Три причины шероховатой поверхности мастербатча; низкомолекулярный полиэтиленовый воск с добавлением парафина или высокоплотный низкомолекулярный воск; стабилизатор ПВХ 0,5% для внутренней/внешней смазки и съема с формы; изоляция каолином	Серия супердиспергаторов	стр. 4	-13-
5	Таблица дозировок R1800-S, перечень основных функций, метод идентификации, запрещенные применения (порошок холодной обработки, водно-дисперсионные покрытия и водные краски); механизм смачивания и обволакивания при 80℃	Серия супердиспергаторов	стр. 2-3	-11-/-12-
6	Двухсегментная молекулярная структура R1800-SK (анкерная группа -COOH и сольватирующая цепь), порог 70℃ и переход к ионному аппрету, данные 26-кратного/113-кратного соотношения	Серия супердиспергаторов	стр. 5	-14-
7	Точка перегиба дозировки R1800-SK 1,6%, оптическая плотность 0,386, сравнительная таблица светлоты/белизны/желтизны, оптимум при 70℃	Серия супердиспергаторов	стр. 7	-16-
8	Применение R1800-SH с техническим углеродом, добавление смолы при 100℃, анкерные группы и сольватирующая цепь, данные 28-кратного/122-кратного соотношения, оптимальный процесс PH=6,2/80℃/1%	Серия супердиспергаторов	стр. 9	-18-
9	Экспериментальная рецептура R1800-SH (содержит полиэтиленовый воск 10 г), точка перегиба дозировки 3%, оптическая плотность 0,487, объяснение мостиковой флокуляции	Серия супердиспергаторов	стр. 10	-19-
10	Смачивающий диспергатор TPS: смачивающая и смазывающая способность выше, чем у полиэтиленового воска; смачивающая способность значительно выше, чем у EBS; смазывающая способность сопоставима с EBS, но без проблемы выпотевания, характерной для EBS; может заменять полиэтиленовый воск в матовом суперконцентрате пигмента; не рекомендуется для глянцевого суперконцентрата пигмента; технические параметры и упаковка	Серия супердиспергаторов	стр. 39	-48-
11	R902 «(продукт без фтора)», снижение нагара на выходе из фильеры, снижение выпотевания пигмента (эффективен при легком выпотевании), повышение термостойкости на 4-5 градусов, дозировка 0,5%-5%	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 71	-67-
12	Тройное действие R100 (аппрет/обволакивающий агент/супердиспергатор), три метода введения, высокоскоростное перемешивание до 100-120℃	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 48	-44-
13	Четыре основные функции R100A, дозировка в промилле	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 49	-45-
14	Предварительная обработка R200: 1:50 / 1200 об/мин / 15 минут, степень обволакивания ≥95%, повышение равномерности диспергирования на 40%, сочетание с 3% силанового аппрета	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 51	-47-
15	R912 «без налета, без выпотевания, не прилипает к форме», «низкая миграция»	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 54	-50-
16	R915 «без миграции, без выпотевания», «после гигротермического старения 85℃/85% без налета, без выпотевания, поверхность готового изделия без масляного тумана»	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 57	-53-
17	Механизм отсутствия миграции у реакционноспособного R940 (двойная связь метакриловой кислоты участвует в полимеризации, химическое связывание со смоляной сеткой)	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 59	-55-
18	R333 «скорость миграции ≤0,05% (без выпотевания и налета)»	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 87	-83-
19	Предупреждение о массовом совместном применении R333 с добавками, содержащими ионы металлов (стеарат цинка и др.)	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 88	-84-
20	R911 «после вскрытия упаковки хранить герметично, предотвращать поглощение влаги, влияющее на диспергируемость»	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 53	-49-
21	Условия хранения M933 «в прохладном сухом месте, защищать от влаги»	Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4	стр. 14	-10-

Примечание: все числовые значения и цитаты в настоящем тексте взяты только из документации, указанной в таблице выше; позиции, не указанные в документации, отмечены по всему тексту как «данный пункт в документации не указан». Настоящий текст не содержит ценовых данных, наименований клиентов и обещаний эффективности; предложения с пометкой «Позиция сайта» являются редакционной позицией, а не цитатой из документации.

11Примечания о границах документации

1. 01Рекомендуемые дозировки TPS (смачивающий диспергатор) и перечень совместимых смол — в документации приведены только сравнительные характеристики и технические параметры, дозировки отсутствуют.
2. 02Соотношения замены между порошковыми (воск/стеариновая кислота/EBS/TPS) и пастообразным супердиспергатором — в настоящее время имеется только одно конкретное соотношение в экспериментальной рецептуре R1800-SH.
3. 03Количественные методы определения выпотевания/налета и пороговые критерии — кроме «скорость миграции ≤0,05%» у R333, по остальным моделям приведены только качественные формулировки.
4. 04Критерий различения «легкого/сильного» выпотевания в формулировке R902 «эффективен при легком выпотевании».
5. 05Альтернативное решение и дозировка полиэтиленового воска для глянцевого суперконцентрата пигмента, когда TPS не используется.
6. 06Продолжительность испытаний и номера протоколов для условий старения (85℃/85%, гигротермические, при комнатной температуре), связанных с выпотеванием/налетом для каждой модели.