Utilizzo di agenti schiumogeni nei dryblend in PVC – Quale scegliere e perché?

I produttori di dryblend in PVC ricevono spesso richieste specifiche dai clienti riguardo alle proprietà dei materiali. Una richiesta comune è l' aggiunta di agenti schiumogeni per ridurre la densità del PVC e abbassare la quantità di materia prima utilizzata nella produzione di tubi.

Tuttavia, l'aggiunta del giusto agente schiumogeno richiede una selezione precisa, poiché influisce su processabilità del PVC, qualità della schiuma e proprietà meccaniche. Questo articolo discute le migliori opzioni disponibili sul mercato e fattori chiave nella scelta del giusto agente schiumogeno.

1️⃣ Perché aggiungere agenti schiumogeni ai dryblends di PVC?

Gli agenti schiumogeni sono additivi chimici che decompongono termicamente durante il processo, rilasciando gas (come CO₂ o azoto), il che crea una struttura porosa nel polimero. I benefici includono:

✔️ Densità del materiale inferiore – riducendo la quantità di materia prima necessaria per produrre lo stesso volume di tubo.
✔️ Riduzione del consumo di PVC – il PVC espanso risparmia materia prima senza compromettere l'integrità strutturale.
✔️ Isolamento termico migliorato – la struttura porosa migliora le proprietà isolanti.

Nota chiave: Il PVC espanso non cambia il volume del tubo, quindi non influisce direttamente sui costi di trasporto. I principali risparmi derivano da una riduzione del consumo di materiale, rendendo la produzione più conveniente.

2️⃣ Sfide nell'uso di agenti schiumogeni nei dryblend di PVC

Aggiungere agenti schiumogeni a miscele secche di PVC riciclato comporta diverse sfide tecnologiche:

• Omoegenizzazione della miscela – gli agenti schiumogeni devono essere distribuiti uniformemente nel materiale.
• Impatto sulla stabilità termica del PVC – alcuni agenti schiumogeni possono accelerare la degradazione del polimero.
• Temperatura di attivazione ottimale – ogni agente schiumogeno si decompone a un intervallo di temperatura diverso.

3️⃣ Tipi di agenti schiumogeni per PVC – Quale scegliere?

Vari agenti schiumogeni sono disponibili sul mercato per PVC dryblends, categorizzati in agenti chimici e fisici.

Agenti di schiuma chimici

🔹 Azodicarbonamide (ADC)

• Il agente schiumogeno più comunemente usato per il PVC.
• Decompone a 190–210°C, rilasciando azoto e CO₂.
• Crea pori di dimensioni medie – un equilibrio tra riduzione del peso e resistenza.
• L'attivazione può essere regolata utilizzando attivatori (ad es., ossidi metallici).

🔹 Oxobisbenzenosulfonilidrazide (OBS)

• Si attiva a temperature più basse (150–180°C), rendendolo adatto per PVC con minore resistenza termica.
  
• Produce pori più piccoli rispetto all'ADC, migliorando la qualità della superficie.
  
• Meno degradazione termica rispetto all'ADC.

🔹 Carbonati e bicarbonati (ad es., bicarbonato di sodio, NaHCO₃)

• Decomponi in CO₂ e acqua per la schiumatura.
• Meno aggressivo dell'ADC ma potrebbe richiedere temperature di attivazione più elevate.
•  Adatto per applicazioni meno esigenti.

🔬 Agenti di Espansione Fisica

Meno comunemente usato nei dryblends di PVC ma applicato nei processi di estrusione.

🔹 Azoto (N₂), anidride carbonica (CO₂) – richiedono sistemi ad alta pressione per l'iniezione di gas nel PVC fuso.
🔹 Idrocarburi fluorurati (ad es., pentano, isobutano) – utilizzati principalmente per la schiumatura di poliolefine.

4️⃣ Come Scegliere il Miglior Agente Schiumogeno?

Scegliere il giusto agente schiumogeno dipende da diversi fattori chiave:

Temperatura di Attivazione

✔️ PVC rigido (tubi, profili): ADC (190–210°C) o OBS (150–180°C).
✔️ PVC espanso (ad es. pannelli, lastre): OBS o bicarbonati di sodio.

Impatto sulla Stabilità Termica del PVC

✔️ Per il PVC riciclato, è consigliabile evitare un alto contenuto di ADC – OBS potrebbe essere una scelta migliore.

Dimensione e Distribuzione dei Pori

✔️ ADC – pori medi → un buon equilibrio tra peso e resistenza.
✔️ OBS – pori più piccoli → superficie più liscia, minore indebolimento meccanico.
✔️ Bicarbonato di sodio – pori più grandi → per applicazioni meno impegnative.

Facilità di miscelazione con Dryblend

✔️ ADC e OBS richiedono miscelazione intensiva, preferibilmente in mixer ad alta velocità (ad es., Henschel).

5️⃣ Come garantire un'omogeneizzazione efficace del dryblend?

Per evitare problemi di elaborazione:

✔️ Utilizzare miscelatori ad alte prestazioni e alta velocità (ad es., Henschel) per una distribuzione uniforme degli agenti schiumogeni.
✔️ Ottimizza il tempo e la temperatura di miscelazione – un riscaldamento eccessivo può attivare gli agenti schiumogeni troppo presto.
✔️ Applicare stabilizzatori termici compatibili per prevenire la degradazione del PVC durante la lavorazione.

Riepilogo – Quale agente schiumogeno scegliere per i dryblends in PVC?

✔️ ADC è il agente schiumogeno più comunemente usato, ma richiede un attento controllo della stabilità termica.
✔️ OBS è più adatto per il PVC riciclato grazie alla sua temperatura di attivazione più bassa.
✔️ Il bicarbonato di sodio è un'alternativa semplice per applicazioni meno impegnative.
✔️ Il corretto mescolamento e il controllo della temperatura di attivazione sono fondamentali per una schiumatura efficace.

Se produci miscele secche di PVC e stai considerando agenti schiumogeni, scegliere l'additivo giusto per il processo del tuo cliente è fondamentale.

Temperature di lavorazione e decomposizione del PVC

Se parliamo di temperature di lavorazione, vale la pena considerare:

Temperatura di lavorazione del PVC:

• PVC rigido (uPVC): 160–200°C
• PVC plastificato (PVC morbido): Temperatura: 140–180°C

Temperatura di decomposizione del PVC:

• Il PVC inizia a degradarsi termicamente a circa 200–220°C, ma una decomposizione significativa si verifica sopra 250°C.
• Durante la decomposizione, cloruro di idrogeno (HCl) viene rilasciato, il che accelera la degradazione e causa ingiallimento del materiale.

Stabilizzatori termici (ad es., composti di calcio-zinco, organotino) consentono al PVC di essere lavorato a temperature più elevate, ritardando la degradazione.

Nelle applicazioni industriali, mantenere la finestra di lavorazione adeguata è fondamentale per prevenire danni al PVC durante estrusione o la modellazione.