Utilização de Agentes Espumantes em Dryblends de PVC – Qual Escolher e Porquê?
Os fabricantes de dryblend de PVC recebem frequentemente pedidos específicos dos clientes relativamente às propriedades do material. Um pedido comum é a adição de agentes de expansão para reduzir a densidade do PVC e diminuir a quantidade de matéria-prima utilizada na produção de tubos.
No entanto, a adição do agente de expansão adequado exige seleção precisa, pois afeta a processabilidade do PVC, a qualidade da expansão e as propriedades mecânicas. Este artigo aborda as melhores opções disponíveis no mercado e os fatores-chave na escolha do agente de expansão adequado.
1️⃣ Porque adicionar agentes de expansão às dryblends de PVC?
Os agentes de expansão são aditivos químicos que se decompõem termicamente durante o processamento, libertando gases (como CO₂ ou azoto), o que cria uma estrutura porosa no polímero. As vantagens incluem:
✔️ Menor densidade do material – reduzindo a quantidade de matéria-prima necessária para produzir o mesmo volume de tubo.
✔️ Menor consumo de PVC – o PVC espumado poupa matéria-prima sem comprometer a integridade estrutural.
✔️ Isolamento térmico melhorado – a estrutura porosa aumenta as propriedades de isolamento.
Nota importante: A formação de espuma no PVC não altera o volume do tubo, pelo que não afeta diretamente os custos de transporte. As principais poupanças resultam da redução do consumo de material, tornando a produção mais rentável.
2️⃣ Desafios na Utilização de Agentes de Formação de Espuma em Dryblends de PVC
A adição de agentes de formação de espuma a dryblends de PVC reciclado envolve vários desafios tecnológicos:
- Homogeneização da mistura – os agentes de formação de espuma devem ser distribuídos uniformemente por todo o material.
- Impacto na estabilidade térmica do PVC – alguns agentes de formação de espuma podem acelerar a degradação do polímero.
- Temperatura ótima de ativação – cada agente de formação de espuma decompõe-se numa faixa de temperatura diferente.
3️⃣ Tipos de Agentes de Formação de Espuma para PVC – Qual Escolher?
Estão disponíveis no mercado vários agentes de formação de espuma para dryblends de PVC, classificados em agentes químicos e físicos.
Agentes Químicos de Formação de Espuma
🔹 Azodicarbonamida (ADC)
- O agente de formação de espuma mais utilizado para PVC.
- Decompõe-se a 190–210°C, libertando azoto e CO₂.
- Cria poros de tamanho médio – um equilíbrio entre redução de peso e resistência.
- A ativação pode ser ajustada utilizando ativadores (por exemplo, óxidos metálicos).
🔹 Oxobisbenzenossulfonil-hidrazida (OBS)
-
Ativa a temperaturas mais baixas (150–180°C), tornando-o adequado para PVC com menor resistência térmica.
- Produz poros mais pequenos do que o ADC, melhorando a qualidade superficial.
- Menor degradação térmica do que o ADC.
🔹 Carbonatos e bicarbonatos (por exemplo, bicarbonato de sódio, NaHCO₃)
- Decompõe-se em CO₂ e água para a formação de espuma.
- Menos agressivo que o ADC, mas pode exigir temperaturas de ativação mais elevadas
- Adequado para aplicações menos exigentes.
🔬 Agentes físicos de expansão
Menos utilizados em dryblends de PVC, mas aplicados em processos de extrusão.
🔹 Azoto (N₂), dióxido de carbono (CO₂) – requerem sistemas de alta pressão para injeção de gás no PVC fundido.
🔹 Hidrocarbonetos fluorados (por exemplo, pentano, isobutano) – utilizados principalmente para espumar poliolefinas.
4️⃣ Como escolher o melhor agente de expansão?
A escolha do agente de expansão adequado depende de vários fatores-chave:
Temperatura de ativação
✔️ PVC rígido (tubos, perfis): ADC (190–210°C) ou OBS (150–180°C).
✔️ PVC espumado (por exemplo, painéis, folhas): OBS ou bicarbonatos de sódio.
Impacto na estabilidade térmica do PVC
✔️ Para PVC reciclado, é aconselhável evitar alto teor de ADC – OBS pode ser uma melhor escolha.
Tamanho e distribuição dos poros
✔️ ADC – poros médios → bom equilíbrio entre peso e resistência.
✔️ OBS – poros menores → superfície mais lisa, menor enfraquecimento mecânico.
✔️ Bicarbonato de sódio – poros maiores → para aplicações menos exigentes.
Facilidade de mistura com dryblend
✔️ ADC e OBS requerem mistura intensiva, de preferência em misturadores de alta velocidade (por exemplo, Henschel).
5️⃣ Como garantir uma homogeneização eficaz do dryblend?
Para evitar problemas de processamento:
✔️ Utilize misturadores de alto desempenho e alta velocidade (por exemplo, Henschel) para uma distribuição uniforme dos agentes de expansão.
✔️ Otimize o tempo e a temperatura de mistura – o aquecimento excessivo pode ativar os agentes de expansão demasiado cedo.
✔️ Aplique estabilizadores térmicos compatíveis para evitar a degradação do PVC durante o processamento.
Resumo – Que agente de expansão escolher para dryblends de PVC?
✔️ ADC é o agente de expansão mais utilizado, mas requer um controlo rigoroso da estabilidade térmica.
✔️ OBS é mais adequado para PVC reciclado devido à sua menor temperatura de ativação.
✔️ Bicarbonato de sódio é uma alternativa simples para aplicações menos exigentes.
✔️ A mistura adequada e o controlo da temperatura de ativação são cruciais para uma expansão eficaz.
Se fabrica dryblends de PVC e está a considerar agentes de expansão, a escolha do aditivo certo para o processo do seu cliente é fundamental
Temperaturas de processamento e decomposição do PVC
Se falarmos de temperaturas de processamento, vale a pena considerar:
Temperatura de processamento do PVC:
- PVC rígido (uPVC): 160–200°C
- PVC plastificado (PVC macio): 140–180°C
Temperatura de decomposição do PVC:
- O PVC começa a degradar-se termicamente por volta dos 200–220°C, mas a decomposição significativa ocorre acima de 250°C.
- Durante a decomposição, cloreto de hidrogénio (HCl) é libertado, o que acelera a degradação e provoca o amarelecimento do material.
Estabilizadores térmicos (por exemplo, compostos de cálcio-zinco, organoestânicos) permitem que o PVC seja processado a temperaturas mais elevadas, retardando a degradação.
Em aplicações industriais, manter a janela de processamento adequada é crucial para evitar danos ao PVC durante a extrusão ou moldação.