"Het gebruik van schuimmiddelen in PVC-droogmengsels – Welke te kiezen en waarom?"

PVC dryblend fabrikanten ontvangen vaak specifieke klantverzoeken met betrekking tot materiaaleigenschappen. Een veelvoorkomend verzoek is de toevoeging van schuimmiddelen om de dichtheid van PVC te verlagen en de hoeveelheid grondstof die wordt gebruikt bij de productie van buizen te verminderen.

Echter, het toevoegen van het juiste schuimmiddel vereist nauwkeurige selectie, aangezien het de verwerkbaarheid van PVC, de schuimkwaliteit en de mechanische eigenschappen beïnvloedt. Dit artikel bespreekt de beste beschikbare opties op de markt en belangrijke factoren bij het kiezen van het juiste schuimmiddel.

1️⃣ Waarom schuimmiddelen toevoegen aan PVC-droogmengsels?

Schuimmiddelen zijn chemische additieven die thermisch ontleden tijdens de verwerking, waarbij gassen (zoals CO₂ of stikstof) vrijkomen, wat een poreuze structuur in de polymeer creëert. De voordelen zijn:

✔️ Lagere materiaaldichtheid – vermindert de hoeveelheid grondstof die nodig is om hetzelfde volume pijp te produceren.
✔️ Lagere PVC-consumptie – geëxpandeerd PVC bespaart grondstoffen zonder in te boeten op de structurele integriteit.
✔️ Verbeterde thermische isolatie – de poreuze structuur verbetert de isolerende eigenschappen.

Belangrijk punt: Schuim PVC verandert het volume van de buis niet, dus heeft het geen directe invloed op de transportkosten. De belangrijkste besparingen komen van het verminderen van het materiaalverbruik, waardoor de productie kosteneffectiever wordt.

2️⃣ Uitdagingen bij het Gebruik van Schuimmiddelen in PVC Droogmengsels

Het toevoegen van schuimmiddelen aan gerecycled PVC droogmengsels brengt verschillende technologische uitdagingen met zich mee:

• Homogenisatie van het mengsel – schuimmiddelen moeten gelijkmatig door het materiaal worden verdeeld.
• Impact op de thermische stabiliteit van PVC – sommige schuimmiddelen kunnen de polymeren degradatie versnellen.
• Optimale activatietemperatuur – elk schuimmiddel decomprimeert bij een andere temperatuurbereik.

3️⃣ Soorten schuimmiddelen voor PVC – Welke te kiezen?

Verschillende schuimmiddelen zijn op de markt beschikbaar voor PVC dryblends, gecategoriseerd in chemische en fysieke middelen.

Chemische schuimmiddelen

🔹 Azodicarbonamide (ADC)

• De meest gebruikte schuimmiddel voor PVC.
• Decompositie bij 190–210°C, waarbij stikstof en CO₂ vrijkomen.
• Creëert middelgrote poriën – een balans tussen gewichtsreductie en sterkte.
• Activatie kan worden aangepast met behulp van activatoren (bijv. metaaloxiden).

🔹 Oxobisbenzenosulfonylhydrazide (OBS)

• Activeert bij lagere temperaturen (150–180°C), waardoor het geschikt is voor PVC met lagere thermische weerstand.
  
• Produceert kleinere poriën dan ADC, wat de oppervlaktekwaliteit verbetert.
  
• Minder thermische degradatie dan ADC.

🔹 Carbonaten en bicarbonaat (bijv. natriumbicarbonaat, NaHCO₃)

• Decompositie in CO₂ en water voor schuimen.
• Minder agressief dan ADC, maar kan hogere activeringstemperaturen vereisen.
•  Geschikt voor minder veeleisende toepassingen.

🔬 Fysieke Schuimmiddelen

Minder vaak gebruikt in PVC droogmengsels maar toegepast in extrusie processen.

🔹 Stikstof (N₂), kooldioxide (CO₂) – vereisen hogedruksystemen voor gasinjectie in gesmolten PVC.
🔹 Gefluoreerde koolwaterstoffen (bijv. pentaan, isobutaan) – voornamelijk gebruikt voor het schuimen van polyolefinen.

4️⃣ Hoe kies je de beste schuimmiddel?

Het kiezen van het juiste schuimmiddel hangt af van verschillende belangrijke factoren:

Activatietemperatuur

✔️ Rigid PVC (buizen, profielen): ADC (190–210°C) of OBS (150–180°C).
✔️ Geëxpandeerd PVC (bijv. panelen, platen): OBS of natriumbicarbonaat.

Impact op de thermische stabiliteit van PVC

✔️ Voor gerecycled PVC is het raadzaam om een hoog ADC-gehalte te vermijden – OBS kan een betere keuze zijn.

Poregrootte en -verdeling

✔️ ADC – middelgrote poriën → een goede balans tussen gewicht en sterkte.
✔️ OBS – kleinere poriën → gladdere oppervlakte, minder mechanische verzwakking.
✔️ Natriumbicarbonaat – grotere poriën → voor minder veeleisende toepassingen.

Gemak van mengen met Dryblend

✔️ ADC en OBS vereisen intensief mengen, bij voorkeur in hogesnelheidsmixers (bijv. Henschel).

5️⃣ Hoe zorg je voor effectieve homogenisatie van dryblend?

Om verwerkingsproblemen te voorkomen:

✔️ Gebruik hoogpresterende hogesnelheidsmixers (bijv. Henschel) voor een gelijkmatige verdeling van schuimmiddelen.
✔️ Optimaliseer mengtijd en temperatuur – overmatige verhitting kan schuimmiddelen te vroeg activeren.
✔️ Toepassen van compatibele thermische stabilisatoren om PVC-degradatie tijdens de verwerking te voorkomen.

Samenvatting – Welke schuimmiddel te kiezen voor PVC-droogmengsels?

✔️ ADC is de meest gebruikte schuimmiddel, maar vereist zorgvuldige controle van de thermische stabiliteit.
✔️ OBS is beter geschikt voor gerecycled PVC vanwege de lagere activatietemperatuur.
✔️ Natriumbicarbonaat is een eenvoudige alternatieve oplossing voor minder veeleisende toepassingen.
✔️ Juiste menging en temperatuurcontrole bij activatie zijn cruciaal voor effectieve schuimvorming.

Als u PVC-dryblends produceert en over schuimmiddelen nadenkt, is het kiezen van het juiste additief voor het proces van uw klant essentieel.

Verwerkings- en ontledings-temperaturen van PVC

Als we het hebben over verwerkings temperaturen, is het de moeite waard om te overwegen:

PVC Verwerkingstemperatuur:

• Stijf PVC (uPVC): 160–200°C
• Geplasticificeerd PVC (Zacht PVC): 140–180°C

PVC Decompositie Temperatuur:

• PVC begint thermisch af te breken bij ongeveer 200–220°C, maar significante ontbinding vindt plaats boven 250°C.
• Tijdens de afbraak wordt waterstofchloride (HCl) vrijgegeven, wat de afbraak versnelt en vergeling van het materiaal veroorzaakt.

Thermische stabilisatoren (bijv. calcium-zink, organotinverbindingen) stellen PVC in staat om bij hogere temperaturen te worden verwerkt, waardoor degradatie wordt vertraagd.

In industriële toepassingen is het handhaven van het juiste verwerkingsvenster cruciaal om PVC-schade tijdens extrusie of molding te voorkomen.