Méthode d'évaluation de la stabilité thermique du stabilisant thermique en PVC

Quelles sont les méthodes d’évaluation des stabilisants thermiques ?
Qu’est-ce que ces méthodes d’évaluation évaluent ?
Quelles caractéristiques doit posséder un bon stabilisateur ?

Pourquoi le PVC a-t-il besoin de stabilisants thermiques ?

Plastique PVC a un problème majeur lors de la transformation (par exemple, lorsqu'il est chauffé et fondu) : il est sensible à la chaleur ! À haute température : 1. Il devient jaune et noir, affectant l’apparence du produit, notamment pour les emballages transparents. 2. Il se décompose pour libérer du chlorure d'hydrogène gazeux (HCl), qui est non seulement désagréable et corrosif pour les machines et les équipements, mais rend également le plastique cassant et se dégrade. Les stabilisants thermiques résolvent spécifiquement ce problème, empêchant le PVC de jaunir et de se décomposer.

Comment savoir si un stabilisateur de chaleur c'est bon ?

Trois indicateurs de performance clés sont pris en compte :

• Stabilité initiale : Également connue sous le nom de décoloration initiale, ou stabilité de rétention de la couleur, garantit que la couleur du même produit en PVC reste stable tout au long de tout cycle de production et que les variations de couleur entre les cycles de production restent dans des limites acceptables.
• Stabilité à long terme : Garantit que même si un échec de production perturbe le bon fonctionnement, même si le matériau PVC se décompose et se décolore, le processus de production ne nécessite pas de temps d'arrêt pour le nettoyage des moules ou des vis.
• Stabilité résiduelle : La stabilité requise pour répondre aux exigences du produit pour une utilisation sous chaleur. Autrement dit, lorsqu’un produit fini en PVC est utilisé comme éprouvette, la stabilité thermique évaluée est la stabilité thermique résiduelle.

Trois méthodes courantes pour évaluer les stabilisants thermiques

01. Méthode de test statique (test de base, relativement simple)

Qu'est-ce qui est mesuré ? Cette méthode mesure principalement la vitesse de décoloration et la libération de chlorure d’hydrogène du plastique lorsqu’il est exposé à des températures élevées.

Méthode de changement de couleur du four :

• Comment : Placer la feuille de PVC dans un four réglé à une température prédéterminée (généralement 185°C).
• Ce qu'il faut observer : Enregistrez le temps nécessaire pour que la feuille s'assombrisse sensiblement. Un temps plus long indique une meilleure résistance initiale à la décoloration (important pour les produits transparents).

Méthode Rouge Congo :

• Comment : Placez de petites pastilles de PVC dans un tube à essai et placez un morceau de papier test Congo Red à l’embouchure du tube à essai. Insérez le tube à essai dans un bain d'huile à température constante de 200°C.
• Ce qu'il faut observer : Enregistrez le temps nécessaire pour que le papier test passe du rouge au bleu. Le changement de couleur est causé par la libération de chlorure d’hydrogène gazeux provenant de la décomposition du PVC. Un temps de rétention plus long indique une plus grande résistance à la décomposition (stabilité thermique). Il s’agit d’une méthode standard couramment utilisée pour mesurer la stabilité résiduelle.

L'industrie du câble utilise souvent cette méthode pour évaluer la stabilité thermique des matériaux d'isolation et de gaine en PVC utilisés dans les fils et câbles, et elle sert de base principale pour la température nominale de fonctionnement des fils et câbles.

02. Méthode de test dynamique (simulation du processus de production réel)

Qu'est-ce qui est mesuré ? Simulation des conditions du PVC dans une machine de traitement (telle qu'une extrudeuse ou une machine de moulage par injection), où il est simultanément soumis à des températures élevées, à de l'air et à une forte agitation (cisaillement). Il s’agit du test qui ressemble le plus aux conditions réelles de traitement et qui est donc très important.

Équipement de base : Rhéomètre de couple (qui simule la température et les forces de cisaillement au sein de la machine).

Les indicateurs clés sont visibles dans le graphique :

• Temps de plastification : temps nécessaire pour que le plastique soit complètement fondu et mélangé après son ajout. Un délai trop court ou trop long n’est pas optimal, car cela peut affecter l’efficacité de la production et la qualité du produit. Idéalement, il devrait simuler une fusion complète (plastification) autour du repère 2/3 de la vis de l'extrudeuse.
• Couple d'équilibrage : quantité de force (énergie) requise pour agiter continuellement le plastique une fois qu'il est complètement fondu et mélangé. Une valeur inférieure indique une consommation d’énergie plus faible (plus économe en énergie) pendant le traitement.
• Temps de décomposition : Temps entre le moment où le plastique fond complètement et le moment où il commence à se décomposer (la courbe monte soudainement). Un temps plus long indique que le plastique peut résister à des températures et à une agitation élevées pendant le traitement, et donc une meilleure stabilité à long terme.

03. Test de stabilité résiduelle (pour usages spéciaux ou recyclage)

Qu'est-ce qui est mesuré ? Quelle quantité de chaleur un produit en plastique peut-il supporter après sa fabrication ou lors du retraitement de matériaux recyclés ?

Méthode la plus couramment utilisée : Test du Rouge Congo.

04. Résumé (Qualités d'un bon stabilisateur de chaleur)

• Forte rétention de la couleur : fonctionne bien lors des tests statiques (tels que le test au four) et présente une décoloration initiale lente.
• Longue résistance thermique : décrit un long temps de décomposition dans les tests dynamiques (rhéomètre de couple).
• Excellente aptitude au traitement : démontre un faible couple d'équilibre (plus économe en énergie) et un temps de plastification approprié lors des tests dynamiques.
• Convient pour le recyclage : fonctionne bien dans les tests de stabilité résiduelle (tels que le test Congo Red) et maintient une certaine stabilité thermique même après plusieurs processus (tels que le recyclage).

Sélectionnez un stabilisateur de chaleur en fonction de vos besoins

• Vous développez des produits avec des exigences élevées de transparence et de blancheur ? Privilégier la stabilité initiale → Tester en utilisant la méthode de changement de couleur au four.
• Vous développez des tuyaux, des profilés de portes et fenêtres ou des produits en mousse ? Privilégier la stabilité à long terme → Test à l'aide d'un rhéomètre couple (accent mis sur le temps de décomposition).
• Vous développez des faisceaux/gaines de câbles automobiles, des composants résistants aux hautes températures ou des produits à haute recyclabilité ? Privilégier la stabilité résiduelle → Test selon la méthode rouge Congo.
• Développer des produits en plastique recyclé ? Prioriser la résistance aux traitements répétés → La stabilité résiduelle est un indicateur clé.