Was sind die Bewertungsmethoden für Hitzestabilisatoren?
Was wird mit diesen Bewertungsmethoden bewertet?
Welche Eigenschaften sollte ein guter Stabilisator haben?

Warum braucht PVC Hitzestabilisatoren?

PVC-Kunststoff hat bei der Verarbeitung (z. B. beim Erhitzen und Schmelzen) ein großes Problem: Er ist hitzeempfindlich! Bei hohen Temperaturen: 1. Er verfärbt sich gelb und schwarz, was das Aussehen des Produkts beeinträchtigt, insbesondere bei transparenten Verpackungen. 2. Es zersetzt sich und setzt Chlorwasserstoffgas (HCl) frei, das nicht nur unangenehm und korrosiv für Maschinen und Geräte ist, sondern auch den Kunststoff spröde macht und zersetzt. Hitzestabilisatoren setzen genau an diesem Problem an und verhindern, dass PVC vergilbt und sich zersetzt.

Woher weiß man, ob ein Hitzestabilisator gut ist?

Es werden drei wichtige Leistungsindikatoren berücksichtigt:

• Anfängliche Stabilität: Die auch als Anfangsverfärbung oder Farberhaltungsstabilität bezeichnete Eigenschaft stellt sicher, dass die Farbe desselben PVC-Produkts während des gesamten Produktionszyklus stabil bleibt und dass Farbschwankungen zwischen den Produktionszyklen innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben.
• Langfristige Stabilität: Selbst wenn eine Produktionsstörung den reibungslosen Betrieb unterbricht, selbst wenn sich das PVC-Material zersetzt und verfärbt, muss der Produktionsprozess nicht für die Reinigung von Formen oder Schnecken unterbrochen werden.
• Residuale Stabilität: Die Stabilität, die erforderlich ist, um die Anforderungen des Produkts für die Verwendung unter Hitze zu erfüllen. Mit anderen Worten: Wenn ein fertiges PVC-Produkt als Prüfkörper verwendet wird, ist die bewertete thermische Stabilität die Restwärmebeständigkeit.

Drei gängige Methoden zur Bewertung von Hitzestabilisatoren

01. Statische Prüfmethode (Basistest, relativ einfach)

Was wird gemessen? Diese Methode misst in erster Linie die Geschwindigkeit der Verfärbung und der Freisetzung von Chlorwasserstoff aus dem Kunststoff, wenn dieser erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.

Backofen Farbwechselmethode:

• So geht's: Legen Sie die PVC-Folie in einen auf eine bestimmte Temperatur (in der Regel 185 °C) eingestellten Ofen.
• Was zu beachten ist: Notieren Sie die Zeit, die das Blatt braucht, um merklich dunkler zu werden. Eine längere Zeit deutet auf eine bessere anfängliche Verfärbungsbeständigkeit hin (wichtig für transparente Produkte).

Kongorot Methode:

• So geht's: Geben Sie kleine PVC-Kügelchen in ein Reagenzglas und legen Sie ein Stück Kongorot-Testpapier auf die Öffnung des Reagenzglases. Stellen Sie das Reagenzglas in ein Ölbad mit konstanter Temperatur von 200 °C.
• Was zu beachten ist: Notieren Sie die Zeit, die das Testpapier braucht, um von rot nach blau zu wechseln. Der Farbwechsel wird durch die Freisetzung von Chlorwasserstoffgas bei der Zersetzung des PVC verursacht. Eine längere Verweildauer deutet auf eine höhere Zersetzungsbeständigkeit (thermische Stabilität) hin. Dies ist eine häufig verwendete Standardmethode zur Messung der Reststabilität.

Die Kabelindustrie verwendet diese Methode häufig, um die thermische Stabilität von PVC-Isolierungen und -Mänteln zu bewerten, die in Kabeln und Leitungen verwendet werden, und sie dient als Hauptgrundlage für die Betriebstemperatur von Kabeln und Leitungen.

02. Dynamische Prüfmethode (Simulation des realen Produktionsprozesses)

Was wird gemessen? Es werden die Bedingungen simuliert, unter denen PVC in einer Verarbeitungsmaschine (z. B. einem Extruder oder einer Spritzgießmaschine) verarbeitet wird, wo es gleichzeitig hohen Temperaturen, Luft und starker Bewegung (Scherung) ausgesetzt ist. Dies ist der Test, der den tatsächlichen Verarbeitungsbedingungen am nächsten kommt und daher sehr wichtig ist.

Wichtigste Ausrüstung: Drehmoment-Rheometer (das die Temperatur und die Scherkräfte innerhalb der Maschine simuliert).

Die wichtigsten Indikatoren sind in der Grafik zu sehen:

• Plastifizierungszeit: Die Zeit, die benötigt wird, um den Kunststoff nach der Zugabe vollständig zu schmelzen und zu vermischen. Eine zu kurze oder zu lange Zeit ist nicht optimal, da sie die Produktionseffizienz und die Produktqualität beeinträchtigen kann. Idealerweise sollte sie ein vollständiges Aufschmelzen (Plastifizierung) etwa bei der 2/3-Marke der Extruderschnecke simulieren.
• Gleichgewichtsmoment: Die Kraft (Energie), die erforderlich ist, um den Kunststoff nach dem vollständigen Schmelzen und Mischen kontinuierlich zu rühren. Ein niedrigerer Wert bedeutet einen geringeren Energieverbrauch (energieeffizienter) während der Verarbeitung.
• Zersetzungszeit: Die Zeit vom vollständigen Aufschmelzen des Kunststoffs bis zum Beginn seiner Zersetzung (die Kurve steigt plötzlich an). Eine längere Zeit deutet darauf hin, dass der Kunststoff hohen Temperaturen und Erschütterungen während der Verarbeitung standhalten kann und somit eine bessere Langzeitstabilität aufweist.

03. Reststabilitätsprüfung (für besondere Verwendungen oder Recycling)

Was wird gemessen? Wie viel Wärme kann ein Kunststoffprodukt nach seiner Herstellung oder bei der Wiederaufbereitung von recycelten Materialien aushalten?.

Die am häufigsten verwendete Methode: Kongorot-Test.

04. Zusammenfassung (Qualitäten eines guten Hitzestabilisators)

• Starke Farbbeständigkeit: Gute Ergebnisse bei statischen Tests (wie dem Ofentest) und langsame Anfangsverfärbung.
• Lange Hitzebeständigkeit: Beschreibt eine lange Zersetzungszeit bei dynamischen Tests (Drehmoment-Rheometer).
• Ausgezeichnete Verarbeitbarkeit: Zeigt ein niedriges Gleichgewichtsmoment (energieeffizienter) und eine angemessene Plastifizierungszeit in dynamischen Tests.
• Geeignet für Recycling: Gute Ergebnisse bei Reststabilitätstests (z. B. Kongo-Rot-Test) und Beibehaltung einer gewissen thermischen Stabilität auch nach mehreren Prozessen (z. B. Recycling).

Wählen Sie einen Hitzestabilisator nach Ihren Bedürfnissen

• Entwickeln Sie Produkte mit hohen Anforderungen an Transparenz und Weißgrad? Priorisieren Sie die anfängliche Stabilität → Testen Sie mit der Ofenfarbwechselmethode.
• Entwicklung von Rohren, Tür- und Fensterprofilen oder Schaumstoffprodukten? Priorisieren Sie die Langzeitstabilität → Testen Sie mit einem Drehmomentrheometer (achten Sie auf die Zersetzungszeit).
• Entwickeln Sie Kabelbäume/Mäntel für die Automobilindustrie, hochtemperaturbeständige Komponenten oder Produkte mit hoher Recyclingfähigkeit? Priorisieren Sie die Reststabilität → Testen Sie nach der Kongorot-Methode.
• Entwicklung von Produkten aus recyceltem Kunststoff? Wiederholte Verarbeitungsbeständigkeit hat Vorrang → Reststabilität ist ein Schlüsselindikator.