Как определить дозировку супердиспергатора: подбор по тонкости помола порошка по таблице, выбор модели по оборудованию

«Сколько добавлять» — это первый вопрос при подборе марки, и именно его чаще всего решают произвольно. В технической документации Californium Curium по функциональным добавкам приведены два проверяемых подхода: один — по тонкости помола порошка для справочной дозировки, второй — по экструзионному оборудованию и типу мастербатча для выбора модели. В настоящей статье оба подхода разобраны подробно, а также дополнены исходными данными двух экспериментов по «оптимальной дозировке» из документации: дозировка не всегда означает «чем больше, тем лучше», в официальных материалах точка перегиба показана экспериментально.

1Сначала разберём четыре переменных фактора в рецептуре

1

В технической документации входные переменные для вопроса «какую модель выбрать и сколько добавлять» сведены в четыре пункта, по каждому приведена формулировка из оригинального текста:

Рекомендация в документации по наполнителям сформулирована прямо: при производстве мастербатча с наполнителем или при добавлении наполнителя в другие мастербатчи необходимо использовать диспергатор для улучшения распределения наполнителя в пластмассе, снижения образования гель-точек и улучшения текучести материала в шнеке. (На основе официальных данных о продукции)

2Подбор справочной дозировки по тонкости помола порошка (R1800-S)

Каждая ячейка = одно значение (единица %); более темный цвет = большее значение; строки можно напрямую сравнивать между столбцами.

800 меш1250 меш1500 меш3000 мешКарбонат кальц…23355Тальк3238471Каолин3354581%47%Относительный размер в той же таблице (единица измерения %) · Глубина цвета не представляет межтабличную сопоставимость

• 800 меш
• 1250 меш
• 1500 меш
• 3000 меш
• Карбонат кальц…
• Относительный размер в той же таблице (единица измерения %) · Глубина цвета не представляет межтабличную сопоставимость

• Карбонат кальция2–35 %
• Тальк1–47 %
• Каолин3–45 %

Данные графика (исходный текст дословно)

Строка	800 меш	1250 меш	1500 меш	3000 меш
Карбонат кальция	2 %	3 %	35 %	5 %
Тальк	32 %	38 %	47 %	1 %
Каолин	3 %	35 %	45 %	8 %

Исходный текстШкала 1–47 %

Перенесено из текстаЧетыре переменные в рецептуре · вся таблица

Порошок	800 меш	1250 меш	1500 меш	3000 меш
Карбонат кальция	0,2%	0,3%	0,35%	0,5%
Тальк	0,32%	0,38%	0,47%	1%
Каолин	0,3%	0,35%	0,45%	0,8%

2

Таблица дозировок R1800-S использует в качестве входных параметров «маслоёмкость и размер частиц порошка» и даёт справочные количества по четырём ступеням меш (приводится по оригиналу):

Органические и неорганические пигменты (технический углерод (сажа), диоксид титана (TiO₂), ультрамарин, хром жёлтый и т. п.) не подразделяются по меш; в документации указан диапазон «дозировка примерно 0,3-1,2% с корректировкой по фактической рецептуре». (На основе официальных данных о продукции)

В таблице прослеживается закономерность, которая подтверждается пояснением в основной части документа: чем тоньше порошок, чем выше маслоёмкость и чем больше удельная поверхность, тем выше дозировка. Для карбоната кальция от 800 меш до 3000 меш дозировка увеличивается в 2,5 раза, для талька от 0,32% до 1% — направление то же. (На основе официальных данных о продукции)

Обратите внимание на различие двух групп цифр: приведённая выше таблица — это справочное количество «для обработки порошка»; в документации отдельно указан показатель для готового изделия: содержание R1800-S в конечном пластмассовом продукте составляет 0,5%—1%. Первое значение рассчитывается от массы порошка, второе — от готового изделия; при составлении отчёта о рецептуре их нельзя смешивать. Действующая таблица дозировок ограничена 3000 меш; справочные количества для более тонких порошков (5000 меш и выше) в документации не приведены (в официальных материалах данные не указаны). (На основе официальных данных о продукции)

3Выбор модели: основные марки для трёх производственных линий

В документации чётко разграничены функции серии R1800: R1800-S (цветные), R1800-SK (белые), R1800-SH (чёрные), кроме того, R900A используется для жидкого суперконцентрата пигмента. Параметры моделей в официальных материалах (приводятся по оригиналу):

Модель	Основной компонент	Внешний вид	Ключевые физико-химические показатели (из оригинального текста)	Позиционирование в линейке
R1800-S	Полиолефиновый эфир	Паста синего цвета	Плотность 1,190g/cm³; температура вспышки 285℃; вязкость 980-3600mPa·s; аминное число ≦9mgKOH/g; кислотное число 6,8-7mgKOH/g; степень диспергирования III	Цветные мастербатчи, масляные краски и типографские краски; «обволакивающий агент и диспергатор производятся при точном соотношении в условиях высокой температуры и высокого давления»
R1800-SK	Полиолефиновый эфир	Паста синего цвета	Значение PH: при 70℃ 6,8-7; плотность 1,190g/cm³; температура вспышки 285℃; вязкость 980-3600mPa·s	«На основе R1800-S введены эфирные функциональные группы, что повысило стойкость к пожелтению и атмосферостойкость; в основном применяется для белых резинопластиковых мастербатчей»
R1800-SH	Полимер на основе кремния и эфира смолы	Паста синего цвета	Значение PH: при 80℃ 6,2-6,4; плотность 0,860g/cm³; температура вспышки 287℃; вязкость 1000-4000mPa·s; аминное число ≦8mgKOH/g	«На основе R1800-S введены кремнийсодержащие продукты, что повысило диспергирующую способность в техническом углероде (саже)»; чёрные мастербатчи
R900A	Полиолефиновый эфир	Ниже 0℃ белое пастообразное вещество, выше 5℃ бесцветная прозрачная жидкость	Значение PH 6,0-7,0; плотность 1,220g/cm³; вязкость 200-600mPas; легко растворим в воде	Специальная основа для жидкого суперконцентрата пигмента; «в основном подходит для пластмасс, резин и других изделий с термостойкостью 80-280℃, либо для смачивания и диспергирования неорганических порошков с высокой маслоёмкостью, либо для производства чёрного мастербатча»

(На основе официальных данных о продукции)

Для моделей вне серии R1800 (R900, E099, R1618 и др.) таблица дозировок в документации не приведена (в официальных материалах данные не указаны); в данной статье указаны только модели, для которых имеется таблица дозировок.

Формулировку для подбора модели можно запомнить напрямую: для цветного мастербатча — R1800-S; для белого мастербатча с требованиями по стойкости к пожелтению и атмосферостойкости — R1800-SK; для чёрного мастербатча — R1800-SH; если линия работает с жидким суперконцентратом пигмента — R900A. (На основе официальных данных о продукции)

4Два эксперимента по «оптимальной дозировке» в материалах: 1,6 % и 3 %

«Сколько добавлять лучше всего» в материалах представлено не как описательная характеристика, а как экспериментальные данные двух серий. В обоих экспериментах выполнялась следующая последовательность: «поверхностная обработка пигмента супердиспергатором → получение мастербатча → изготовление плёнки раздувом и измерение оптической плотности (укрывистости)». Вывод одинаков: дозировка имеет точку перегиба, при избытке показатель снижается из-за мостиковой флокуляции.

Эксперимент 1 (диоксид титана + R1800-SK): при постоянных pH=6,8 и 70℃ изменяли содержание супердиспергатора от 0,3 % до 2 % при поверхностной обработке пигмента. При дозировке 1,6 % оптическая плотность плёнки максимальна и достигает 0,386; в эксперименте также приведена таблица белизны / светлоты / желтизны (воспроизводим её):

Дозировка супердиспергатора, %	Светлота	Белизна по TAPPI	Желтизна
0 (без обработки)	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

(На основе официальных данных о продукции)

(На основе официальных данных о продукции)

Объяснение точки перегиба в материалах (по оригиналу): вначале с увеличением содержания супердиспергатора количество адсорбированных на поверхности пигмента анкерных групп увеличивается; в точке перегиба достигается насыщение, и оптическая плотность становится максимальной. При дальнейшем увеличении дозировки из-за взаимодействия между молекулами супердиспергатора возникает «мостиковая флокуляция»: частицы пигмента флокулируют вследствие переплетения сольватированных цепей, и оптическая плотность, наоборот, снижается. (На основе официальных данных о продукции)

Два условия, которые можно непосредственно воспроизвести из экспериментов: в эксперименте 1 использовали диоксид титана Pangang R298 и LLDPE218W из Саудовской Аравии, рецептура: диоксид титана R298 69,5 г + R1800-SK 0,5 г + LLDPE218W 30 г; в эксперименте 2 — технический углерод DK2028P 50 г + R1800-SH 1 г + полиэтиленовый воск 10 г + LLDPE218W 39 г. Все значения оптической плотности в двух таблицах приведены в едином выражении: «коэффициент пропускания пересчитан на стандартную толщину плёнки 0,02 мм». При смене марки порошка, смолы или толщины плёнки положение точки перегиба необходимо заново определять лабораторным экспериментом. (На основе официальных данных о продукции)

5Подбор модели в зависимости от оборудования и вида мастербатча (три пункта подбора «по мерке»)

В пояснительных материалах этот сервисный порядок изложен тремя пунктами; ниже они воспроизведены по тексту:

1. 01По оборудованию: у экструдеров разных производителей шнеки различаются по пластицирующей и диспергирующе-смесительной способности; например, пластицирующая способность двухшнекового и одношнекового грануляторов существенно различается. «Мы подбираем для заказчика наиболее подходящий супердиспергатор с учётом используемого им оборудования, чтобы наш продукт адаптировался к оборудованию заказчика».
2. 02По виду мастербатча: заказчик выпускает наполненный мастербатч, суперконцентрат пигмента, модифицированный мастербатч, функциональный мастербатч либо выполняет активационную обработку порошка; в зависимости от вида продукции предлагается соответствующая модель.
3. 03Подбор технологии непосредственно на производстве: технические специалисты выезжают на производственную площадку заказчика и предоставляют параметры технологического процесса; к основным параметрам, указанным в материалах, относятся температура, частота вращения шнека, давление на головке и резка гранул.

(На основе официальных данных о продукции)

Пояснение по температурному параметру в материалах заслуживает отдельного воспроизведения по оригиналу: «Температура расплава материала является не только ключевым параметром его пластикации, но и важным технологическим параметром, влияющим на цвет продукта и диспергирование» — при слишком низкой температуре расплава пластикация недостаточна, пигмент или наполнитель не может распределиться в полимерном материале; при слишком высокой температуре происходит перепластикация, прочность расплава снижается, а также легко возникают проблемы с резкой гранул и вытяжкой жгутов. (На основе официальных данных о продукции)

6Границы дозировок: три типичные ошибки

Первая ошибка: добавление в холодный порошок напрямую снижает эффект. В перечне запретов в материалах в оригинале указано: «Супердиспергатор R1800-S запрещается применять в порошках холодной обработки (это означает, что при отсутствии нагрева данный продукт использовать нельзя, поскольку он не может в полной мере обеспечить эффект диспергирования и обволакивания)». Ещё один пункт: «Запрещается использовать в водно-дисперсионных покрытиях и водных печатных красках». Одновременно в материалах приведён механизм с указанием температурного порога: при температуре выше 80℃ R1800-S быстро смачивает порошок, обеспечивая эффект диспергирования и обволакивания; после охлаждения обволакивающий агент затвердевает. (На основе официальных данных о продукции)

Вторая ошибка: учитывается только дозировка на порошок, а пересчёт на готовое изделие упускается. Справочные дозировки для предварительной обработки (0,2%–1%) и фактическое содержание добавки в готовом изделии (0,5%–1%) — это две разные группы значений, см. раздел 2. (На основе официальных данных о продукции)

Третья ошибка: использование восков в качестве диспергатора. В примерах применения в материалах раскрывается важное обстоятельство: такие средства для обработки порошков, как стеариновая кислота и полиэтиленовый воск, «по сути не обладают диспергируемостью; их так называемое диспергирование сводится к обволакиванию порошка с целью предотвращения слипания частиц друг с другом». Если обволакивание выполнено не полностью или материал долго хранился, порошок повторно агломерирует, что приводит к забиванию сетки и точечным дефектам. Решение, приведённое в материалах: обволакивание и диспергирование выполняются одновременно при температуре выше 80℃. (На основе официальных данных о продукции)

7Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q1: Карбонат кальция 1250 меш, сколько добавлять R1800-S? A: По таблице 0,3% (от массы порошка); суммарная дозировка в готовом изделии составляет 0,5%-1% от конечной массы пластмассового изделия. (На основе официальных данных о продукции)

Q2: Почему при дозировке 4%, 5% результат, наоборот, ухудшается? A: В материалах экспериментально объясняется «мостиковая флокуляция»: после превышения точки насыщения молекулы супердиспергатора взаимодействуют между собой, переплетение сольватированных цепей вызывает флокуляцию частиц, и оптическая плотность снова снижается. Точка перегиба для системы с диоксидом титана составляет 1,6% (оптическая плотность 0,386), для системы с техническим углеродом — 3% (0,487). (На основе официальных данных о продукции)

Q3: Как рассчитать дозировку жидкого суперконцентрата пигмента? A: Носитель жидкого суперконцентрата пигмента — жидкость, поэтому содержание пигмента в единице массы выше, а доля добавления значительно ниже: для непрозрачных изделий обычно 0,6-2,0%, для прозрачных изделий достаточно 0,2-0,5%; дозировка R900A как базового материала по официальным данным составляет 1%-10% от конечной массы пластмассового изделия. (На основе официальных данных о продукции)

Q4: Как определить температуру? A: В материалах указаны экспериментальные условия: 70℃ (обработка диоксида титана типом SK) и 80℃ (обработка технического углерода типом SH); механизм объясняет, что порог составляет выше 80℃ — при этой температуре происходят смачивание, диспергирование и обволакивание, после охлаждения обволакивающий агент затвердевает; при настройке оборудования на месте ориентируются на температуру расплава. (На основе официальных данных о продукции)

Q5: Для одношнекового и двухшнекового экструдера используются одинаковые модели? A: В материалах прямо сказано: «Пластицирующая способность двухшнекового и одношнекового гранулятора имеет огромные различия»; подход заключается в том, что соответствующая модель подбирается под фактическое оборудование заказчика; рекомендация модели для конкретного оборудования относится к услугам по подбору, и в данной статье вывод за материалы не делается (в материалах этот пункт не указан). (На основе официальных данных о продукции)

Q6: Кто проводил измерения? Есть ли протоколы независимых лабораторий? A: Все цифры в данной статье взяты из экспериментов и таблиц дозировок в самих материалах; в материалах не указана независимая испытательная лаборатория, и во всей базе нет номеров протоколов испытаний независимых лабораторий. (Пояснение о границах см. в разделе 8)

Q7: Если порошок сменил производителя или марку, можно ли напрямую использовать таблицу? A: Нельзя механически копировать. Исходными данными для таблицы дозировок являются «маслоёмкость и размер частиц порошка»; экспериментальные выводы также привязаны к маркам и условиям переработки (например, диоксид титана Pangang R298, технический углерод DK2028P); при смене сырья сначала берут начальную точку по таблице из раздела 2, а затем подтверждают лабораторным испытанием. (На основе официальных данных о продукции)

Q8: Упаковка и хранение? A: R1800-S поставляется в пластиковых бочках из полиэтилена по 25 kg; условия хранения: «прохладное сухое место, защищать от влаги»; R1800-SH — в пластиковых бочках из полиэтилена по 20 kg. Срок годности этих трёх моделей в материалах не указан (в материалах этот пункт не указан). (На основе официальных данных о продукции)

8Данные и источники

Все параметры и описания в настоящей статье основаны на официальных данных о продукции; пункты, не указанные в официальных материалах, отмечены по отдельности в тексте. В статье нет цен, названий клиентов, номеров сертификатов и обещаний эффекта; в открытых материалах сайта нет номеров протоколов испытаний третьих сторон — за такими документами обращайтесь к технической команде.