استخدام عوامل الرغوة في خلطات PVC الجافة - أيهما تختار ولماذا؟

غالبًا ما تتلقى شركات تصنيع خلطات الـ PVC طلبات محددة من العملاء بشأن خصائص المواد. أحد الطلبات الشائعة هو إضافة عوامل الرغوة لـ تقليل كثافة الـ PVC و تقليل كمية المواد الخام المستخدمة في إنتاج الأنابيب.

ومع ذلك، يتطلب إضافة عامل الرغوة المناسب اختيارًا دقيقًا، حيث يؤثر على قابلية معالجة PVC، وجودة الرغوة، والخصائص الميكانيكية. تناقش هذه المقالة أفضل الخيارات المتاحة في السوق و العوامل الرئيسية في اختيار عامل الرغوة المناسب.

1️⃣ لماذا نضيف عوامل الرغوة إلى خلطات PVC الجافة؟

عوامل الرغوة هي إضافات كيميائية تتفكك حرارياً أثناء المعالجة، مما يحرر غازات (مثل CO₂ أو النيتروجين)، مما يخلق هيكلًا مساميًا في البوليمر. تشمل الفوائد:

✔️ كثافة المواد المنخفضة – تقليل كمية المواد الخام اللازمة لإنتاج نفس حجم الأنبوب.
✔️ تقليل استهلاك PVC – PVC الرغوي يوفر المواد الخام دون المساس بالسلامة الهيكلية.
✔️ تحسين العزل الحراري – الهيكل المسامي يعزز خصائص العزل.

ملاحظة رئيسية: PVC الرغوي لا يغير حجم الأنبوب، لذا فإنه لا يؤثر مباشرة على تكاليف النقل. تأتي المدخرات الأساسية من تقليل استهلاك المواد، مما يجعل الإنتاج أكثر فعالية من حيث التكلفة.

٢️⃣ التحديات في استخدام عوامل الرغوة في خلطات الـ PVC الجافة

إضافة عوامل الرغوة إلى خليط PVC المعاد تدويره الجاف تنطوي على عدة تحديات تكنولوجية:

• تجانس الخليط – يجب توزيع عوامل الرغوة بالتساوي في جميع أنحاء المادة.
• أثر على استقرار PVC الحراري – بعض عوامل الرغوة يمكن أن تسرع من تدهور البوليمر.
• درجة حرارة التنشيط المثلى – كل عامل رغوة يتحلل عند نطاق درجة حرارة مختلف.

3️⃣ أنواع عوامل الرغوة لـ PVC - أي واحد تختار؟

تتوفر في السوق عوامل رغوة متنوعة لـ خليط PVC الجاف، مصنفة إلى عوامل كيميائية وبدنية.

عوامل الرغوة الكيميائية

🔹 أزوديكاربوناميد (ADC)

• أكثر عوامل الرغوة استخدامًا لـ PVC.
• يتحلل عند 190–210°C، مطلقًا النيتروجين وCO₂.
• يخلق مسام متوسطة الحجم – توازن بين تقليل الوزن والقوة.
• يمكن تعديل التفعيل باستخدام المنشطات (مثل أكاسيد المعادن).

🔹 أوكوبس بنزين سلفونيل هيدرازيد (OBS)

• يتم تفعيله عند درجات حرارة منخفضة (150–180°C)، مما يجعله مناسبًا لـ PVC ذو مقاومة حرارية منخفضة.
  
• يُنتج مسام أصغر من ADC، مما يُحسن جودة السطح.
  
• أقل تدهور حراري من ADC.

🔹 الكربونات والبيكربونات (مثل بيكربونات الصوديوم، NaHCO₃)

• تحلل إلى CO₂ والماء للتفريغ.
• أقل عدوانية من ADC ولكن قد تتطلب درجات حرارة تنشيط أعلى
•  مناسب لـ التطبيقات الأقل تطلبًا.

🔬 عوامل الرغوة الفيزيائية

يستخدم بشكل أقل شيوعًا في خلطات PVC الجافة ولكن يتم تطبيقه في البثق.

🔹 النيتروجين (N₂)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂) – يتطلب أنظمة ضغط عالي لحقن الغاز في PVC المنصهر.
🔹 الهيدروكربونات الفلورية (مثل: البنتان، الإيزوبوتان) – تُستخدم بشكل رئيسي في رغوة البولي أوليفينات.

٤️⃣ كيف تختار أفضل عامل رغوة؟

اختيار عامل الرغوة المناسب يعتمد على عدة عوامل رئيسية:

درجة حرارة التفعيل

✔️ PVC صلب (أنابيب، بروفيلات): ADC (190–210°C) أو OBS (150–180°C).
✔️ PVC الرغوي (مثل الألواح، الأوراق): OBS أو بيكربونات الصوديوم.

أثر على الاستقرار الحراري لـ PVC

✔️ بالنسبة لـ PVC المعاد تدويره، يُنصح بتجنب محتوى ADC العالي – قد يكون OBS خيارًا أفضل.

حجم المسام وتوزيعها

✔️ ADC – مسام متوسطة → توازن جيد بين الوزن والقوة.
✔️ OBS – مسام أصغر → سطح أكثر نعومة، ضعف ميكانيكي أقل.
✔️ بيكربونات الصوديوم – مسام أكبر → لتطبيقات أقل تطلبًا.

سهولة الخلط مع درايبليند

✔️ يتطلب ADC و OBS خلطًا مكثفًا، ويفضل في خلاطات عالية السرعة (مثل Henschel).

5️⃣ كيف تضمن تجانس فعال للخلطة الجافة؟

لتجنب مشاكل المعالجة:

✔️ استخدم خلاطات عالية الأداء وعالية السرعة (مثل، Henschel) لضمان توزيع متساوٍ لعوامل الرغوة.
✔️ تحسين وقت ودرجة حرارة الخلط – قد يؤدي التسخين المفرط إلى تنشيط عوامل الرغوة في وقت مبكر جداً.
✔️ تطبيق مثبتات حرارية متوافقة لمنع تدهور PVC أثناء المعالجة.

ملخص – أي عامل رغوة يجب اختياره لخليط PVC الجاف؟

✔️ ADC هو أكثر عوامل الرغوة استخدامًا ولكنه يتطلب التحكم الدقيق في الاستقرار الحراري.
✔️ OBS أكثر ملاءمة لـ PVC المعاد تدويره بسبب درجة حرارة التنشيط المنخفضة.
✔️ بيكربونات الصوديوم هي بديل بسيط للتطبيقات الأقل تطلبًا.
✔️ الخلط المناسب والتحكم في درجة حرارة التفعيل أمران حاسمان للتFoaming الفعال.

إذا كنت تصنع خلطات PVC الجافة وتفكر في عوامل الرغوة، اختيار الإضافة المناسبة لعملية عميلك هو المفتاح

درجات حرارة المعالجة والتحلل لـ PVC

إذا تحدثنا عن درجات حرارة المعالجة، فمن الجدير بالذكر:

درجة حرارة معالجة PVC:

• بولي كلوريد الفينيل الصلب (uPVC): 160–200 درجة مئوية
• PVC مُبَلَّغ (PVC ناعم): 140–180 درجة مئوية

درجة حرارة تحلل PVC:

• يبدأ البولي فينيل كلوريد (PVC) بالتفكك الحراري عند حوالي 200–220°C، ولكن يحدث تحلل كبير فوق 250°C.
• أثناء التحلل، يتم إطلاق حمض الهيدروكلوريك (HCl)، مما يسرع من التدهور ويسبب اصفرار المادة.

مثبتات حرارية (مثل، مركبات الكالسيوم والزنك، مركبات الأورغانيتيون) تسمح لمعالجة PVC عند درجات حرارة أعلى، مما يؤخر التحلل.

في التطبيقات الصناعية، يعد الحفاظ على نافذة المعالجة المناسبة أمرًا حيويًا لمنع تلف PVC أثناء البثق أو التشكيل.