IL PVC RICICLATO E GLI STABILIZZANTI

Martedì, 25 febbraio 2020 | Informazioni Tecniche
Marco Arezio - Consulente materie plastiche - Il pvc riciclato e gli stabilizzanti

Cosa sono, cosa servono e come si scelgono gli additivi stabilizzanti per il PVC riciclato

È importante sapere che il PVC puro non si presta a quasi nessuna applicazione: per questo motivo nei processi di trasformazione vengono sempre aggiunti al PVC degli additivi che proteggono il polimero durante la lavorazione così da impedirne la degradazione e permettono inoltre di migliorare le caratteristiche del manufatto risultante in funzione della sua destinazione d’uso finale.

La formulazione del materiale è infatti definita considerando tre aspetti fondamentali:

– Tipo di lavorazione:il materiale deve essere in grado di resistere alle sollecitazioni e alle temperature coinvolte nel processo, essere nella forma giusta (dry-blend, granulo, lattice, ecc.), essere sufficientemente stabile e avere proprietà adeguate per il tipo di lavorazione;

– Applicazione finale: bisogna tenere in considerazione l’utilizzo finale del prodotto, le sollecitazioni, ambienti ostili, o anche limitazioni particolari imposte, per esempio, per contatto cibi o in campo medico;

– Costo: aspetto sempre importante; funzione della quantità e del tipo di additivi.

Una formulazione tipica, per il PVC rigido, comprende la resina, lo stabilizzante termico (evita la degradazione), gli aiutanti di processo (migliorano le caratteristiche del fuso e la lavorabilità) e il lubrificante.

Per il PVC plastificato si utilizza una base analoga, ma si aggiungono i plastificanti. Altri additivi sono i coloranti e le cariche.

Le cariche vengono inserite principalmente per ridurre le quantità di PVC a parità di volume e quindi per ridurre i costi, ma influiscono anche sulle proprietà aumentando la durezza e rigidità del prodotto finito.

Un additivo non deve né volatilizzare durante la trasformazione né essudare verso la superficie nel corso dell’utilizzazione del manufatto.

Ciò significa che l’additivo deve avere una bassa tensione di vapore ad alte temperature e non deve precipitare o cristallizzare migrando dalla matrice polimerica durante l’invecchiamento.

Mentre gli additivi insolubili, come le cariche e i pigmenti, non danno luogo a questi fenomeni di migrazione, al contrario, gli additivi solubili, come i plastificanti di basso peso molecolare, sono suscettibili di fenomeni di migrazione sia durante la trasformazione che durante l’uso, e possono perfino agire da veicolo per la migrazione di altri additivi presenti in minore quantità.

Vediamo da vicino gli stabilizzanti

Com’è già noto il principale svantaggio nell’uso del PVC è la sua instabilità termica; infatti a circa 100°C subisce una degradazione chiamata deidroclorinazione, ovvero rilascia acido cloridrico. Ciò determina un abbassamento delle proprietà meccaniche e una decolorazione.

La trasformazione del PVC in manufatti richiede sempre l’aggiunta di stabilizzanti termici che evitano e riducono la propagazione della degradazione termica, dovuta allo sviluppo di acido cloridrico del PVC durante la fase di gelificazione e di lavorazione.

Questi prodotti permettono, inoltre, di migliorare la resistenza alla luce solare, al calore e agli agenti atmosferici del manufatto. Infine, gli stabilizzanti hanno un forte impatto sulle proprietà fisiche della miscela nonché sul costo della formula.

In genere vengono addizionati all’1% al PVC e restano saldamente ancorati alla matrice polimerica.

La scelta dello stabilizzante termico adeguato dipende da diversi fattori: i requisiti tecnici del manufatto, le normative vigenti ed i costi.

I più comuni stabilizzanti sono generalmente dispersi in un co-stabilizzante di natura organica che ne aumenta le caratteristiche di stabilizzazione. I principali stabilizzanti sono: stabilizzanti allo stagno, stabilizzanti al cadmio, stabilizzanti al piombo, stabilizzanti bario/zinco, stabilizzanti Ca/Zn, stabilizzanti organici.

Stabilizzanti Ca/Zn

Sviluppati di recente e con ottimo successo si stanno proponendo come validi sostituti degli stabilizzanti al piombo sul piano pratico ed anche sul piano economico.

Il loro funzionamento si basa sugli stessi principi degli stabilizzanti al piombo, ma, al contrario di questi, non danno problemi ambientali o di salute nell’uomo.

Per migliorare l’efficienza di questi sistemi di stabilizzazione talvolta si aggiungono altri elementi come composti a base di alluminio o magnesio. Per alcune applicazioni è necessario l’impiego di co-stabilizzanti come polioli, olio di soia, antiossidanti e fosfati organici.

A seconda del tipo di sistema stabilizzante si possono ottenere prodotti finali con elevato grado di trasparenza, buone proprietà meccaniche ed elettriche, eccellenti proprietà organolettiche ed un elevato grado di impermeabilità.

Di pari passo agli stabilizzanti Ca/Zn si stanno mettendo a punto sistemi calcio-organici che affianco ai tanti lati positivi:

buona processabilità, buona stabilità termica legata all’assenza di Zn (il cui eccesso potrebbe innescare una brusca degradazione del prodotto) presentano alcuni lati negativi come ad esempio il tono colore della base (tendente al giallo).

Stabilizzanti Organici

Gli stabilizzanti organici non sono considerati, a tutt’oggi, degli stabilizzanti primari e, ancora meno, particolarmente potenti. Alcuni sono impiegati a causa della bassa tossicità, altri sono usati come co-stabilizzanti in abbinamento con stabilizzanti primari.

Un rappresentante particolarmente importante che rientra in questa famiglia di lubrificanti è l’olio di soia epossidato. L’olio di soia epossidato è composto dal 10% di acido stearico e da acido palmitico per il resto da acidi grassi polinsaturi parzialmente epossidati.

Esso viene usato nelle formulazioni in quantità che vanno dalle 2 alle 5 phr in base alla funzione che dovrà avere. In quantità minore di 2 phr avrà funzione co-stabilizzante, in quantità superiore avrà anche funzione lubrificante.


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