Einsatz von Treibmitteln in PVC-Dryblends – welches wählen und warum?

Hersteller von PVC-Dryblends erhalten häufig spezifische Anforderungen von Kunden hinsichtlich der Materialeigenschaften. Eine der häufigsten Anforderungen ist die Zugabe von Treibmitteln, um die Dichte von PVC zu verringern und die benötigte Rohstoffmenge für die Rohrproduktion zu reduzieren.

Die Wahl des richtigen Treibmittels erfordert jedoch eine präzise Auswahl, da es die Verarbeitbarkeit von PVC, die Schaumqualität und die mechanischen Eigenschaften beeinflusst. In diesem Artikel werden die besten verfügbaren Optionen auf dem Markt sowie die entscheidenden Faktoren bei der Auswahl des richtigen Treibmittels erläutert.

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1. Warum Treibmittel in PVC-Dryblends einsetzen?

Treibmittel sind chemische Zusätze, die sich während der Verarbeitung thermisch zersetzen und Gase (z. B. CO₂ oder Stickstoff) freisetzen, wodurch eine poröse Struktur im Polymer entsteht. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

✔️ Reduzierte Materialdichte – weniger Rohstoff ist erforderlich, um das gleiche Volumen an Rohr zu produzieren.
✔️ Geringerer PVC-Verbrauch – geschäumtes PVC spart Material, ohne die strukturelle Festigkeit zu beeinträchtigen.
✔️ Verbesserte Wärmedämmung – die poröse Struktur erhöht die Isoliereigenschaften.

🔹 Wichtiger Hinweis: Geschäumtes PVC verändert das Volumen des Rohrs nicht, daher beeinflusst es die Transportkosten nicht direkt. Die Hauptkosteneinsparungen entstehen durch die Reduzierung des Rohstoffverbrauchs, wodurch die Produktion wirtschaftlicher wird.

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2. Herausforderungen beim Einsatz von Treibmitteln in PVC-Dryblends

Die Zugabe von Treibmitteln zu recycelten PVC-Dryblends bringt einige technologische Herausforderungen mit sich:

• Homogenisierung der Mischung – Treibmittel müssen gleichmäßig im gesamten Material verteilt sein.
• Einfluss auf die thermische Stabilität von PVC – einige Treibmittel können die Zersetzung des Polymers beschleunigen.
• Optimale Aktivierungstemperatur – jedes Treibmittel zersetzt sich in einem anderen Temperaturbereich.

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3. Arten von Treibmitteln für PVC – welches wählen?

Auf dem Markt sind verschiedene Treibmittel für PVC-Dryblends erhältlich, die in chemische und physikalische Treibmittel unterteilt werden können.

Chemische Treibmittel

🔹 Azodicarbonamid (ADC)

• Das am häufigsten verwendete Treibmittel für PVC.
• Zersetzt sich bei 190–210°C und setzt Stickstoff und CO₂ frei.
• Erzeugt mittelgroße Poren – ein Kompromiss zwischen Gewichtsreduzierung und Festigkeit.
• Die Aktivierung kann durch Aktivatoren (z. B. Metalloxide) gesteuert werden.

🔹 Oxobisbenzenosulfonylhydrazid (OBS)

• Aktiviert sich bei niedrigeren Temperaturen (150–180°C), wodurch es sich für PVC mit geringerer Wärmebeständigkeit eignet.
• Erzeugt kleinere Poren als ADC, was die Oberflächenqualität verbessert.
• Geringere thermische Zersetzung als ADC.

🔹 Karbonate und Bicarbonate (z. B. Natriumbicarbonat, NaHCO₃)

• Zerfallen in CO₂ und Wasser und erzeugen dadurch Schaum.
• Weniger aggressiv als ADC, können aber höhere Aktivierungstemperaturen erfordern.
• Geeignet für weniger anspruchsvolle Anwendungen.

Physikalische Treibmittel

🔹 Weniger häufig in PVC-Dryblends verwendet, aber in Extrusionsprozessen eingesetzt.

• Stickstoff (N₂), Kohlendioxid (CO₂) – erfordern Hochdrucksysteme zur Gaseinleitung in geschmolzenes PVC.
• Fluorierte Kohlenwasserstoffe (z. B. Pentan, Isobutan) – hauptsächlich für die Schaumbildung von Polyolefinen verwendet.

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4. Wie wählt man das beste Treibmittel aus?

Die Wahl des richtigen Treibmittels hängt von mehreren entscheidenden Faktoren ab:

Aktivierungstemperatur

✔️ Hart-PVC (Rohre, Profile): ADC (190–210°C) oder OBS (150–180°C).
✔️ Geschäumtes PVC (z. B. Platten, Paneele): OBS oder Natriumbicarbonat.

Einfluss auf die thermische Stabilität von PVC

✔️ Für recyceltes PVC sollte ein hoher ADC-Gehalt vermieden werden – OBS könnte die bessere Wahl sein.

Porengröße und Verteilung

✔️ ADC – mittelgroße Poren → ein guter Kompromiss zwischen Gewichtsreduzierung und Festigkeit.
✔️ OBS – kleinere Poren → glattere Oberfläche, geringere mechanische Schwächung.
✔️ Natriumbicarbonat – größere Poren → für weniger anspruchsvolle Anwendungen.

Mischbarkeit mit Dryblend

✔️ ADC und OBS erfordern intensive Vermischung, vorzugsweise in Hochgeschwindigkeitsmischern (z. B. Henschel).

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5. Wie kann eine effektive Homogenisierung des Dryblends sichergestellt werden?

Um Verarbeitungsprobleme zu vermeiden:

✔️ Verwenden Sie leistungsstarke Hochgeschwindigkeitsmischer (z. B. Henschel) für eine gleichmäßige Verteilung der Treibmittel.
✔️ Optimieren Sie die Mischzeit und -temperatur – übermäßige Erwärmung kann die Treibmittel zu früh aktivieren.
✔️ Verwenden Sie kompatible Wärmestabilisatoren, um die Zersetzung von PVC während der Verarbeitung zu verhindern.

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6. Fazit – welches Treibmittel für PVC-Dryblends wählen?

✔️ ADC ist das am häufigsten verwendete Treibmittel, erfordert jedoch eine sorgfältige Kontrolle der thermischen Stabilität.
✔️ OBS eignet sich besser für recyceltes PVC aufgrund seiner niedrigeren Aktivierungstemperatur.
✔️ Natriumbicarbonat ist eine einfache Alternative für weniger anspruchsvolle Anwendungen.
✔️ Die Kontrolle der Aktivierungstemperatur und eine ordnungsgemäße Mischung sind entscheidend für eine effektive Schaumbildung.

Wenn Sie PVC-Dryblends herstellen und über den Einsatz von Treibmitteln nachdenken, ist die Wahl des richtigen Additivs für den Verarbeitungsprozess Ihres Kunden entscheidend.