Stosowanie środków spieniających w dryblendach PVC – który wybrać i dlaczego?

Producenci suchych mieszanek PVC często otrzymują konkretne prośby od klientów dotyczące właściwości materiałów. Jedną z powszechnych próśb jest dodanie środków spieniających w celu zmniejszenia gęstości PVC oraz obniżenia ilości surowca używanego w produkcji rur.

Jednak dodanie odpowiedniego środka spieniającego wymaga precyzyjnego wyboru, ponieważ wpływa na przetwarzalność PVC, jakość spieniania i właściwości mechaniczne. Artykuł ten omawia najlepsze dostępne opcje na rynku oraz kluczowe czynniki przy wyborze odpowiedniego środka spieniającego.

1️⃣ Dlaczego dodawać środki spieniające do suchych mieszanek PVC?

Środki spieniające to dodatki chemiczne, które dekomponują się termicznie podczas przetwarzania, uwalniając gazy (takie jak CO₂ lub azot), co tworzy porowatą strukturę w polimerze. Korzyści obejmują:

✔️ Niższa gęstość materiału – zmniejszenie ilości surowca potrzebnego do wyprodukowania tej samej objętości rury.
✔️ Niższe zużycie PVC – spienione PVC oszczędza surowce bez kompromisów w integralności strukturalnej.
✔️ Poprawiona izolacja termiczna – porowata struktura zwiększa właściwości izolacyjne.

Kluczowa uwaga: Piankowy PVC nie zmienia objętości rury, więc nie wpływa bezpośrednio na koszty transportu. Główne oszczędności pochodzą z zmniejszenia zużycia materiału, co czyni produkcję bardziej opłacalną.

2️⃣ Wyzwania w używaniu środków spieniających w suchych mieszankach PVC

Dodanie środków spieniających do recyklingowych suchych mieszanek PVC wiąże się z kilkoma wyzwaniami technologicznymi:

• Homogenizacja mieszanki – środki spieniające muszą być równomiernie rozprowadzone w całym materiale.
• Wpływ na stabilność termiczną PVC – niektóre środki spieniające mogą przyspieszać degradację polimeru.
• Optymalna temperatura aktywacji – każdy środek spieniający rozkłada się w innym zakresie temperatur.

3️⃣ Rodzaje środków spieniających do PVC – Który wybrać?

Na rynku dostępne są różne środki spieniające do suchej mieszanki PVC, które można podzielić na środki chemiczne i fizyczne.

Środki spieniające chemiczne

🔹 Azodikarbonamid (ADC)

• Najczęściej stosowanym środkiem spieniającym do PVC.
• Rozkłada się w temperaturze 190–210°C, uwalniając azot i CO₂.
• Tworzy średniej wielkości pory – równowagę między redukcją wagi a wytrzymałością.
• Aktywacja może być dostosowywana za pomocą aktywatorów (np. tlenków metali).

🔹 Oksobisbenzenosulfonohydrazyd (OBS)

• Aktywuje się w niższych temperaturach (150–180°C), co czyni go odpowiednim dla PVC o niższej odporności termicznej.
  
• Produkuje mniejsze pory niż ADC, poprawiając jakość powierzchni.
  
• Mniejsze degradacja termiczna niż ADC.

🔹 Węglany i wodorowęglany (np. wodorowęglan sodu, NaHCO₃)

• Rozkładać się na CO₂ i wodę w celu spienienia.
• Mniej agresywny niż ADC, ale może wymagać wyższych temperatur aktywacji.
•  Odpowiednie do mniej wymagających zastosowań.

🔬 Fizyczne środki spieniające

Rzadziej stosowane w suchych mieszankach PVC, ale stosowane w procesach wytłaczanie.

🔹 Azot (N₂), dwutlenek węgla (CO₂) – wymagają systemów wysokociśnieniowych do wtrysku gazu do stopionego PVC.
🔹 Fluorowane węglowodory (np. pentan, izobutan) – głównie stosowane do spieniania poliolefin.

4️⃣ Jak wybrać najlepszy środek pieniący?

Wybór odpowiedniego środka pieniącego zależy od kilku kluczowych czynników:

Temperatura aktywacji

✔️ Sztywny PVC (rury, profile): ADC (190–210°C) lub OBS (150–180°C).
✔️ Pianka PVC (np. panele, arkusze): OBS lub wodorowęglan sodu.

Wpływ na stabilność termiczną PVC

✔️ W przypadku recyklingowanego PVC, unikanie wysokiej zawartości ADC jest zalecane – OBS może być lepszym wyborem.

Rozmiar i rozkład porów

✔️ ADC – średnie pory → dobry balans między wagą a wytrzymałością.
✔️ OBS – mniejsze pory → gładsza powierzchnia, mniejsze osłabienie mechaniczne.
✔️ Wodorowęglan sodu – większe pory → do mniej wymagających zastosowań.

Łatwość mieszania z Dryblend

✔️ ADC i OBS wymagają intensywnego mieszania, najlepiej w mieszalnikach wysokiej prędkości (np. Henschel).

5️⃣ Jak zapewnić skuteczną homogenizację dryblendu?

Aby uniknąć problemów z przetwarzaniem:

✔️ Użyj wysokowydajnych mikserów o dużej prędkości (np. Henschel) do równomiernego rozkładu środków spieniających.
✔️ Optymalizuj czas mieszania i temperaturę – nadmierne podgrzewanie może zbyt wcześnie aktywować środki spieniające.
✔️ Zastosuj kompatybilne stabilizatory termiczne, aby zapobiec degradacji PVC podczas przetwarzania.

Podsumowanie – Który środek spieniający wybrać do suchych mieszanek PVC?

✔️ ADC jest najczęściej stosowanym środkiem spieniającym, ale wymaga starannej kontroli stabilności termicznej.
✔️ OBS jest lepiej dostosowany do recyklingu PVC ze względu na niższą temperaturę aktywacji.
✔️ Wodorowęglan sodu jest prostą alternatywą dla mniej wymagających zastosowań.
✔️ Odpowiednie mieszanie i kontrola temperatury aktywacji są kluczowe dla skutecznego spieniania.

Jeśli produkujesz suche mieszanki PVC i rozważasz środki spieniające, wybór odpowiedniego dodatku do procesu Twojego klienta jest kluczowy

Temperatury przetwarzania i rozkładu PVC

Jeśli mówimy o temperaturach przetwarzania, warto rozważyć:

Temperatura przetwarzania PVC:

• Twarde PVC (uPVC): 160–200°C
• PVC zmiękczone (Miękkie PVC): 140–180°C

Temperatura rozkładu PVC:

• PVC zaczyna ulegać degradacji termicznej w temperaturze około 200–220°C, ale znacząca dekompozycja zachodzi powyżej 250°C.
• Podczas rozkładu uwalnia się kwas solny (HCl), co przyspiesza degradację i powoduje żółknięcie materiału.

Stabilizatory termiczne (np. związki wapniowo-cynkowe, związki organotynowe) pozwalają na przetwarzanie PVC w wyższych temperaturach, opóźniając degradację.

W zastosowaniach przemysłowych utrzymanie odpowiedniego okna przetwarzania jest kluczowe, aby zapobiec uszkodzeniu PVC podczas wytłaczanie lub formowania.