Stosowanie środków spieniających w dryblendach PVC – który wybrać i dlaczego?
Producentom dryblendów PVC klienci często przedstawiają konkretne wymagania dotyczące właściwości materiału. Jednym z najczęstszych jest dodanie środków spieniających, aby zmniejszyć gęstość PVC i ograniczyć ilość surowca potrzebnego do produkcji rur.
Jednak wybór odpowiedniego środka spieniającego wymaga precyzyjnej selekcji, ponieważ wpływa on na przetwarzalność PVC, jakość spienienia i właściwości mechaniczne. W tym artykule omawiam najlepsze dostępne opcje na rynku oraz kluczowe czynniki decydujące o wyborze odpowiedniego środka spieniającego.
1. Dlaczego dodaje się środki spieniające do dryblendów PVC?
Środki spieniające to chemiczne dodatki, które podczas przetwarzania ulegają termicznemu rozkładowi, uwalniając gazy (np. CO₂ lub azot), co prowadzi do tworzenia się porowatej struktury w polimerze. Dzięki temu:
✔️ Zmniejsza się gęstość materiału – potrzebna jest mniejsza ilość surowca do wyprodukowania tej samej objętości rury.
✔️ Obniża się zużycie PVC – spienione PVC pozwala oszczędzać materiał bez utraty wytrzymałości konstrukcyjnej.
✔️ Poprawiają się właściwości termoizolacyjne – struktura porowata zwiększa izolacyjność termiczną.
🔹 Kluczowa uwaga: Spienione PVC nie zmienia objętości rury, więc nie wpływa bezpośrednio na koszty transportu. Oszczędności wynikają głównie ze zmniejszenia zużycia surowca, co obniża koszty produkcji.
2. Wyzwania w stosowaniu środków spieniających w dryblendach PVC
Dodanie środków spieniających do recyklowanego dryblendu 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 ulega rozkładowi w innym zakresie temperatur.
3. Rodzaje środków spieniających do PVC – który wybrać?
Na rynku dostępne są różne środki spieniające do dryblendów PVC, które można podzielić na chemiczne i fizyczne.
Środki spieniające chemiczne
🔹 Azodwęglan amonu (ADC – azodicarbonamide)
- Najczęściej stosowany środek spieniający do PVC.
- Rozkłada się w temperaturze 190–210°C, uwalniając azot i CO₂.
- Tworzy średniej wielkości pory – zapewnia balans między redukcją masy a wytrzymałością.
- Można regulować jego aktywację, stosując aktywatory (np. tlenki metali).
🔹 Siarczan hydrazyny (OBS – oxobisbenzenosulfonylhydrazid)
- Aktywuje się w niższej temperaturze (150–180°C), dzięki czemu nadaje się do PVC o niższej odporności termicznej.
- Tworzy drobniejsze pory niż ADC, co poprawia jakość powierzchni.
- Powoduje mniejszą degradację termiczną niż ADC.
🔹 Węglany i wodorowęglany (np. wodorowęglan sodu, NaHCO₃)
- Ulegają rozkładowi na CO₂ i wodę, powodując spienianie.
- Mniej agresywne niż ADC, ale mogą wymagać wyższej temperatury aktywacji.
- Odpowiednie do mniej wymagających zastosowań.
Środki spieniające fizyczne
🔹 Rzadziej stosowane w dryblendach PVC, ale wykorzystywane w procesach ekstruzji.
- Azot (N₂), dwutlenek węgla (CO₂) – wymagają zastosowania systemów wysokociśnieniowych do wprowadzania gazu do stopionego PVC.
- Fluorowane węglowodory (np. pentan, izobutan) – używane głównie do spieniania poliolefin.
4. Jak wybrać najlepszy środek spieniający?
Wybór odpowiedniego środka spieniającego zależy od kilku kluczowych czynników:
Temperatura aktywacji
✔️ Twarde PVC (rury, profile): ADC (190–210°C) lub OBS (150–180°C).
✔️ Spienione PVC (np. panele, płyty): OBS lub wodorowęglany sodu.
Wpływ na stabilność termiczną PVC
✔️ Jeśli PVC pochodzi z recyklingu, należy unikać dużej zawartości ADC – OBS może być lepszym wyborem.
Wielkość i rozkład porów
✔️ ADC – średnie pory → zapewnia balans między redukcją masy a wytrzymałością.
✔️ OBS – drobniejsze pory → gładka powierzchnia, mniejsze osłabienie mechaniczne.
✔️ Wodorowęglan sodu – większe pory → do mniej wymagających zastosowań.
Łatwość mieszania z dryblendem
✔️ ADC i OBS wymagają intensywnego mieszania, najlepiej w mieszalnikach turbinowych (np. Henschel).
5. Jak zapewnić skuteczną homogenizację dryblendu?
Aby uniknąć problemów przetwórczych:
✔️ Używaj wysokowydajnych mieszalników turbinowych (np. Henschel) do równomiernego rozprowadzenia środka spieniającego.
✔️ Optymalizuj czas i temperaturę mieszania – nadmierne nagrzewanie może aktywować środek spieniający przed ekstruzją.
✔️ Stosuj kompatybilne stabilizatory termiczne, aby zapobiec degradacji PVC podczas przetwarzania.
Podsumowanie – który środek spieniający wybrać do dryblendów PVC?
✔️ ADC jest najczęściej stosowanym środkiem, ale wymaga kontroli stabilności termicznej.
✔️ OBS lepiej sprawdza się w recyklingowanym PVC ze względu na niższą temperaturę aktywacji.
✔️ Wodorowęglan sodu to prosta alternatywa dla mniej wymagających zastosowań.
✔️ Największe znaczenie ma kontrola temperatury aktywacji i właściwe mieszanie.
Jeśli produkujesz dryblendy PVC i rozważasz zastosowanie środków spieniających, kluczowe jest dobranie dodatku dostosowanego do procesu przetwarzania klienta.
Temperatury przetwarzania i rozkładu PVC
Jeśli mowa o temperaturach przetwarzania to warto wziąć pod uwagę:
Temperatura przetwarzania PVC:
- Twarde PVC (uPVC): 160–200°C
- Plastyfikowane PVC (Soft PVC): 140–180°C
Temperatura rozkładu PVC:
- PVC zaczyna się termicznie degradować już od około 200–220°C, ale intensywny rozkład zachodzi powyżej 250°C.
- W wyniku rozkładu wydziela się chlorowodór (HCl), który przyspiesza degradację i powoduje żółknięcie materiału.
Stabilizatory termiczne (np. wapniowo-cynkowe, cyny organiczne) pozwalają na przetwarzanie PVC w wyższych temperaturach, opóźniając jego degradację.
W przemyśle kluczowe jest zachowanie odpowiedniego okna przetwórczego, aby PVC nie uległo uszkodzeniu podczas wytłaczania czy formowania.