Metodo di valutazione della stabilità termica dello stabilizzante termico in PVC

Quali sono i metodi di valutazione degli stabilizzanti termici?
Cosa valutano questi metodi di valutazione?
Quali caratteristiche deve possedere un buon stabilizzatore?

Perché il PVC ha bisogno di stabilizzanti termici?

Plastica PVC ha un grosso problema durante la lavorazione (ad esempio quando viene riscaldato e fuso): è termosensibile! Ad alte temperature: 1. Diventa giallo e nero, alterando l'aspetto del prodotto, soprattutto per le confezioni trasparenti. 2. Si decompone rilasciando gas di acido cloridrico (HCl), che non solo è sgradevole e corrosivo per macchinari e attrezzature, ma rende anche la plastica fragile e si degrada. Gli stabilizzanti termici risolvono specificamente questo problema, impedendo al PVC di ingiallire e decomporsi.

Come fai a sapere se a stabilizzatore di calore va bene?

Vengono considerati tre indicatori chiave di prestazione:

• Stabilità iniziale: Noto anche come scolorimento iniziale, o stabilità della ritenzione del colore, garantisce che il colore dello stesso prodotto in PVC rimanga stabile durante qualsiasi ciclo di produzione e che le variazioni di colore tra i cicli di produzione rimangano entro limiti accettabili.
• Stabilità a lungo termine: Garantisce che, anche se un errore di produzione interrompe il regolare funzionamento, anche se il materiale in PVC si decompone e scolorisce, il processo di produzione non richiede tempi di inattività per la pulizia dello stampo o delle viti.
• Stabilità residua: La stabilità richiesta per soddisfare i requisiti del prodotto per l’uso a caldo. In altre parole, quando un prodotto finito in PVC viene utilizzato come campione di prova, la stabilità termica valutata è la stabilità termica residua.

Tre metodi comuni per la valutazione degli stabilizzatori termici

01. Metodo di test statico (test di base, relativamente semplice)

Cosa viene misurato? Questo metodo misura principalmente la velocità di scolorimento e il rilascio di acido cloridrico della plastica quando esposta a temperature elevate.

Metodo di cambio colore del forno:

• Come: Posizionare il foglio di PVC in un forno impostato ad una temperatura predeterminata (tipicamente 185°C).
• Cosa osservare: Registra il tempo necessario affinché il foglio si scurisca notevolmente. Un tempo più lungo indica una migliore resistenza allo scolorimento iniziale (importante per i prodotti trasparenti).

Metodo Rosso Congo:

• Come: Metti piccoli pellet di PVC in una provetta e posiziona un pezzo di carta reattiva Rosso Congo all'imboccatura della provetta. Inserire la provetta in un bagno d'olio a temperatura costante di 200°C.
• Cosa osservare: Registra il tempo impiegato dalla carta reattiva per passare dal rosso al blu. Il cambiamento di colore è causato dal rilascio di gas di acido cloridrico dalla decomposizione del PVC. Un tempo di ritenzione più lungo indica una maggiore resistenza alla decomposizione (stabilità termica). Questo è un metodo standard comunemente utilizzato per misurare la stabilità residua.

L'industria dei cavi utilizza spesso questo metodo per valutare la stabilità termica dei materiali isolanti e di guaina in PVC utilizzati in fili e cavi e funge da base primaria per la valutazione della temperatura operativa di fili e cavi.

02. Metodo di test dinamico (simulazione del processo di produzione reale)

Cosa viene misurato? Simulazione delle condizioni del PVC in una macchina di lavorazione (come un estrusore o una macchina per lo stampaggio a iniezione), dove è contemporaneamente sottoposto ad alte temperature, aria e forte agitazione (taglio). Questo è il test che più si avvicina alle reali condizioni di lavorazione ed è quindi molto importante.

Attrezzatura principale: reometro di coppia (che simula la temperatura e le forze di taglio all'interno della macchina).

Gli indicatori chiave possono essere visualizzati nel grafico:

• Tempo di plastificazione: il tempo necessario affinché la plastica venga completamente sciolta e miscelata dopo l'aggiunta. Un tempo troppo breve o troppo lungo non è ottimale, poiché può influire sull’efficienza produttiva e sulla qualità del prodotto. Idealmente, dovrebbe simulare la fusione completa (plastificazione) attorno al segno dei 2/3 della vite dell'estrusore.
• Coppia di equilibrio: la quantità di forza (energia) necessaria per agitare continuamente la plastica dopo che è stata completamente sciolta e miscelata. Un valore più basso indica un consumo energetico inferiore (più efficiente dal punto di vista energetico) durante la lavorazione.
• Tempo di decomposizione: Il tempo che intercorre da quando la plastica è completamente fusa a quando inizia a decomporsi (la curva si alza improvvisamente). Un tempo più lungo indica che la plastica può resistere alle alte temperature e all'agitazione durante la lavorazione, e quindi una migliore stabilità a lungo termine.

03. Prova di stabilità residua (per usi speciali o riciclaggio)

Cosa viene misurato? Quanto calore può sopportare un prodotto di plastica dopo la sua fabbricazione o durante il ritrattamento di materiali riciclati.

Metodo più comunemente utilizzato: test Rosso Congo.

04. Riepilogo (qualità di un buon stabilizzatore termico)

• Forte ritenzione del colore: funziona bene nei test statici (come il test in forno) e presenta un lento scolorimento iniziale.
• Lunga resistenza al calore: descrive un lungo tempo di decomposizione nei test dinamici (reometro dinamometrico).
• Eccellente lavorabilità: dimostra una bassa coppia di equilibrio (più efficiente dal punto di vista energetico) e un tempo di plastificazione appropriato nei test dinamici.
• Adatto al riciclo: si comporta bene nei test di stabilità residua (come il test Rosso Congo) e mantiene una certa stabilità termica anche dopo processi multipli (come il riciclaggio).

Seleziona uno stabilizzatore di calore in base alle tue esigenze

• Sviluppare prodotti con elevati requisiti di trasparenza e punto di bianco? Dare priorità alla stabilità iniziale → Testare utilizzando il metodo del cambiamento di colore del forno.
• Sviluppo di tubi, profili di porte e finestre o prodotti in schiuma? Dare priorità alla stabilità a lungo termine → Eseguire il test utilizzando un reometro di coppia (concentrarsi sul tempo di decomposizione).
• Sviluppare cablaggi/cappotte per autoveicoli, componenti resistenti alle alte temperature o prodotti ad elevata riciclabilità? Dare priorità alla stabilità residua → Testare utilizzando il metodo Rosso Congo.
• Sviluppare prodotti in plastica riciclata? Dare priorità alla resistenza alla lavorazione ripetuta → La stabilità residua è un indicatore chiave.