Стандарт EN 13900-5 стал первым стандартизованным методом расчета значений напорного фильтра при изготовлении мастербатчей. Одним из первых предприятий-переработчиков полимерных материалов, Treffert-Gruppe Polymer-Technologie ввела в эксплуатацию экструдер, соответствующий требованиям EN, что лишний раз подтверждает качество продукции группы.

Для окрашивания полимерных материалов применяются концентрированные красители - так называемые мастербатчи. При этом пигменты не только определяют цветность, но в зависимости от размера и структуры частиц, способности их к диспергированию влияют на качество окрашивания. Тест напорным фильтром предлагает объективные показатели, с помощью которых можно определить качество диспергирования пигментов и наполнителей в мастербатчах (см. врезку «Что такое тест напорным фильтром»). Основной принцип заключается в том, что сначала экструдируется первичный материал, а затем добавляется мастербатч. По увеличению давления определенного количества экструдируемого материала можно судить о диспергировании пигментов и загрязнении крупными частицами, агломератами или частицами сажи. При этом измеренное увеличение давления пропорционально используемому количеству пигментов. Проблема заключалась в том, что до недавнего времени не существовало стандартного метода измерений для определения качества диспергирования. Это приводило к тому, что критерии проверки не давали возможности сравнить измеряемые значения. Например, пробы (пластинки, полученные литьем под да¬влением, пленка) контролировались на наличие вкраплений визуально. Недостатком этого метода являлось то, что субъективное впечатление проверяющего приобретало решающее значение для оценки качества.

EN 13900-5: стандартизированный тест напорным фильтром

В 1998 г. несколько предприятий-производителей лабораторных установок по переработке полимерных материалов: BASF, Clariant, degussa, Ciba, GABRIEL-CHEMIE, а также Dr. COLLIN GmbH, Brab-ender Messtechnik и Thermo Electron основали CEN Committee Filtertest. Задачей этой инициативы являлась разработка стандартизованного метода определения показателя напорных фильтров -действительного для всей индустрии переработки полимерных материалов. На выставке MASTER BATCH 2004 в Кёльне CEN Committee представил единый метод измерений EN 13900-5, с помощью которого устанавливается пригодность пигментов для окрашивания полимерных материалов. Новизной данного метода измерений является то, что допущенные к тесту напорным фильтром экструдеры должны иметь стандартные наборы фильтров и обеспечивать определенное предварительное давление. Помимо этого, прядильный насос должен иметь постоянную, определенную производительность и обеспечивать точное давление в предписанном диапазоне. При этом действует следующее правило: чем меньше показатель напорного фильтра, тем лучше диспергируется пигмент и тем выше качество продукции. Стандарт EN 13900-5 также способствует тому, что в будущем экструдеры для теста напорным фильтром будут создаваться более или менее согласованно. Различия будут обусловливаться лишь особенностями управления встроенным программным обеспечением, а также видом и способом установки фильтра.

На новейшем уровне испытательной техники

То, как будет выглядеть экструдер, соответствующий стандарту EN-13900-5, показывает пример Treffert-Gruppe Poly-mer-Technologie из Бингена. До сих пор производитель не проводил тесты систем окрашивания, добавок, компаундов и мастербатчей напорным фильтром, а оценивал распределение пигментов (диспергирование) визуально, при помощи сравнения тонких пластинок, полученных литьем под давлением, или непосредственно гранулята. С начала 2003 года Treffert применяет установку с тестовым фильтром, выпущенную машиностроительной фирмой maGme из г.Альтдорф в соответствии со стандартом EN. Установка состоит из экструдера, оснащенного прядильным насосом и тестовой фильтрующей насадкой, и работает следующим образом: сначала экструдер подает расплав полимерного материала на прядильный насос. При постоянном объемном расходе последний продавливает расплав через фильтр, размер ячеек которого выбирается в зависимости от материала (например, 25 или 40 мкм). В ходе измерения начинается подача исходного материала и определяется давление (Pein). Затем добавляется часть пигментного материала в виде мастербатча объемом 2,5%. Например, дозируется мастербатч с пигментным наполнителем 40% с 6,25%. После теста фильтр меняется. Если во время измерения (как правило, длительностью от 8 до 30 минут) фильтр медленно забивается, свободная поверхность уменьшается, а давление перед фильтром повышается. Датчик измеряет наибольшее давление, возникшее во время измерения (Ртах). Степень увеличения давления при добавлении пигмента по сравнению с измеренным для исходного сырья характеризует качество мастербатча. Показательфильтра (Filter Pressu¬re Value - FPV) рассчитывается путем деления разности давлений в начале и в конце измерения на массу добавленного пигмента (Mpig): FPV = (Pmax-Pein): Mpig.

Сравнение качества мастербатчей с помощью стандартного теста

За сбор данных измерений отвечает система управления, встроенная в установку. Она включает в себя блок управления и систему визуализации, а также ПК для программируемого блока управления (SPS), включая программное обеспечение. Все важные результаты измерения, такие как давление расплава перед и за фильтром, температура расплава и количество оборотов шнеков экструдера могут быть представлены в графическом виде. При помощи кнопки пуска время процесса и измерения вводится в виде параметров, по которым оценивается показатель фильтра. Пользователь установки может в любой момент остановить тест нажатием кнопки «Стоп». Помимо этого, для каждого измерения протокол с данными измерений может быть сохранен и распечатан.
Оснастка для теста фильтром состоит из кассеты, устанавливаемой в фильтре. После того как кассета с фильтром закреплена в пресс-форме, можно начинать измерение. Для этого экструдер включается системой управления, которая сохраняет все параметры измерения. Параллельно с этим может быть подготовлена вторая кассета для следующего испытания. Дополнительно экструдер и прядильный насос могут быть промыты при помощи перфорированной кассеты. Кассеты фильтра легко менять и промывать. Все параметры, а также обработка данных соответствуют EN 13900-5.
Для Treffert экструдер имеет следующие преимущества: предприятие впервые получило объективные и понятные показатели качества концентратов красителей. Предыдущему методу проверки путем визуальной оценки диспергирования пигментов теперь противостоит непосредственная проверка тестом напорным фильтром. Кроме того, появилась возможность проверки эффективности новых добавок и диспергирующих средств при производстве новых мастербатчей и систем окрашивания. Благодаря применению экструдера, Treffert находится на новейшем уровне развития техники для испытаний и гарантирует своим заказчикам высочайшее качество продукции.

Treffert GmbH & Co. KG
In derWeide 17, D-55411 Bingen/Germany
Tel.: +49 (0)67 21/4 03 0, Fax: /4 03 27
info@treffert.org; www.treffert.org