PVCドライブレンドにおける発泡剤の使用 – どれを選ぶべきか、そしてその理由は？

PVCドライブレンド製造業者は、しばしば材料特性に関する特定の顧客からのリクエストを受けます。一般的なリクエストの一つは、発泡剤の追加であり、PVCの密度を減少させ、パイプ製造に使用される原材料の量を減らすことです。

しかし、適切な発泡剤を追加するには、正確な選択が必要です。これは、PVCの加工性、発泡品質、機械的特性に影響を与えます。この記事では、市場で入手可能な最良のオプションと、適切な発泡剤を選ぶ際の重要な要素について説明します。

1️⃣ PVCドライブレンドに発泡剤を追加する理由は？

発泡剤は化学添加物であり、熱的に分解される過程で、ガス（CO₂や窒素など）を放出し、ポリマー内に多孔質構造を形成します。利点には以下が含まれます:

✔️ 材料密度の低下 – 同じ体積のパイプを生産するために必要な原材料の量を削減します。
✔️ PVC消費の削減 – 発泡PVCは、構造的完全性を損なうことなく原材料を節約します。
✔️ 改良された断熱材 – 多孔質構造が断熱特性を向上させます。

重要なポイント：発泡PVC はパイプの体積を変えません、したがって 輸送コストに直接影響を与えません。主な節約は 材料消費の削減 によるもので、生産をよりコスト効率的にします。

2️⃣ PVCドライブレンドにおける発泡剤使用の課題

リサイクルPVCドライブレンドに発泡剤を添加することは、いくつかの技術的課題を伴います。

• 混合物の均一化 – 発泡剤は材料全体に均等に分配されなければなりません。
• PVCの熱安定性への影響 – 一部の発泡剤はポリマーの劣化を加速する。
• 最適活性化温度 – 各発泡剤は異なる温度範囲で分解します。

PVC用の3️⃣種類の発泡剤 – どれを選ぶべきか？

市場には、PVCドライブレンド用のさまざまな発泡剤があり、化学的および物理的な剤に分類されています。

化学発泡剤

🔹 アゾジカルボンアミド (ADC)

• PVCに最も一般的に使用される発泡剤。
• 190–210°Cで分解し、窒素とCO₂を放出します。
• 中程度の大きさの毛穴を作成 – 軽量化と強度のバランス。
• 活性化は、活性化剤（例：金属酸化物）を使用して調整できます。

🔹 オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド (OBS)

• 低温（150–180°C）で活性化します、熱抵抗の低いPVCに適しています。
  
• ADCよりも小さな毛穴を生成し、表面品質を向上させます。
  
• ADCよりも熱劣化が少ない。

🔹 炭酸塩および重炭酸塩（例：重炭酸ナトリウム、NaHCO₃）

• CO₂と水に分解して発泡させる。
• ADCよりも攻撃性が低いが、より高い活性化温度が必要な場合があります。
•  要求の少ないアプリケーションに適しています。

🔬 物理発泡剤

PVCドライブレンドであまり一般的に使用されないが、押出成形プロセスで適用される。

🔹 窒素 (N₂)、二酸化炭素 (CO₂) – 溶融PVCへのガス注入には高圧システムが必要です。
🔹 フルオロ化炭化水素（例：ペンタン、イソブタン） – 主にポリオレフィンの発泡に使用されます。

4️⃣ 最高の発泡剤を選ぶ方法は？

適切な発泡剤を選ぶには、いくつかの重要な要因が関係しています。

活性化温度

✔️ 剛性PVC（パイプ、プロファイル）： ADC （190–210°C） または OBS （150–180°C）.
✔️ 発泡PVC（例：パネル、シート）： OBSまたは重炭酸ナトリウム。

PVCの熱安定性への影響

✔️ リサイクルPVCの場合、高いADC含有量を避けることが推奨されます – OBSの方が良い選択かもしれません。

孔径と分布

✔️ ADC – 中程度の孔 → 重量と強度の良いバランス。
✔️ OBS – 小さな毛穴 → より滑らかな表面、機械的弱化の減少。
✔️ 重曹 – より大きな孔 → より要求の少ない用途のため。

ドライブレンドとの混合の容易さ

✔️ ADCとOBSは集中的な混合を必要とします、できれば高速ミキサー（例：ヘンシェル）で。

5️⃣ ドライブレンドの効果的な均一化を確保する方法は？

処理の問題を避けるために:

✔️ 高性能の高速ミキサーを使用する（例：ヘンシェル）ことで、発泡剤の均一な分配を実現します。
✔️ 混合時間と温度を最適化する – 過度の加熱は発泡剤を早すぎる段階で活性化させる可能性があります。
✔️ 互換性のある熱安定剤を適用して、加工中のPVCの劣化を防ぎます。

要約 – PVCドライブレンドにどの発泡剤を選ぶべきか?

✔️ ADC は最も一般的に使用される発泡剤ですが、慎重な熱安定性の管理が必要です。
✔️ OBS は、低い活性化温度のため、リサイクルPVCにより適しています。
✔️ 重曹は、要求の少ない用途に対するシンプルな代替品です。
✔️ 適切な混合と活性化温度の制御は、効果的な発泡にとって重要です。

PVCドライブレンドを製造しており、発泡剤を検討している場合、顧客のプロセスに適した添加剤を選ぶことが重要です

PVCの加工および分解温度

処理温度について話すと、考慮すべきことがあります。

PVC処理温度:

• 硬質PVC (uPVC): 160～200℃
• 可塑化PVC（ソフトPVC）： 140～180℃

PVC分解温度:

• PVCは約200–220°Cで熱的に劣化し始めるが、250°C以上で重要な分解が発生する。
• 分解中に、塩酸 (HCl) が放出され、劣化を加速し、材料の黄変を引き起こします。

熱安定剤（例：カルシウム-亜鉛、オルガノスズ化合物）は、PVCをより高温で処理できるようにし、劣化を遅らせます。

産業用途において、適切な処理ウィンドウを維持することは、押出成形や成形中のPVC損傷を防ぐために重要です。