La sustitución directa de DOP por DEHCH suele fallar más de lo que funciona. He realizado suficientes transiciones como para asegurarles que el cambio de plastificante en sí es la parte fácil; son los tres ajustes posteriores los que determinan si el compuesto funciona correctamente en la línea de producción.
La información relevante sobre DEHCH se encuentra en patentes y fichas técnicas, pero ninguna explica cómo obtener una formulación de DEHCH validada a partir de la receta actual de DOP o DOTP. Comience con su receta existente, convierta el PHR, ajuste el lubricante, el coestabilizador y la temperatura de procesamiento, y luego valide. La mayoría de las formulaciones no requieren nada más.
Cómo convertir la carga DOP o DOTP a DEHCH
El DEHCH (bis(2-etilhexil)ciclohexano-1,4-dicarboxilato) tiene una eficacia plastificante similar a la del DINP: aproximadamente un 15-20 % superior a la de alternativas lineales como el DOTP. Este hecho simplifica la conversión a PHR, pero la dirección del ajuste depende del plastificante que se esté sustituyendo.
Conversión de DOP a DEHCH
El DOP es el estándar de referencia de la industria con una eficiencia de 1.0. El DEHCH funciona aproximadamente a 0.96-1.0 en relación con el DOP, lo que significa que la conversión es casi 1:1. Una formulación que utiliza 50 PHR de DOP normalmente necesita entre 48 y 52 PHR de DEHCH para alcanzar el mismo objetivo de dureza Shore A.
Comience con una proporción de 1:1 y mida la dureza Shore A en su primer lote de prueba. Si el compuesto es 2-3 puntos más duro que su valor de referencia DOP, aumente DEHCH en 2 PHR. No aumente la dosis en incrementos de 5 PHR, ya que una sobredosis provoca sangrado y reduce la resistencia a la tracción, en lugar de mejorar la flexibilidad.
Conversión de DOTP a DEHCH
El DOTP conlleva una penalización de eficiencia de aproximadamente un 7 % en comparación con el DOP: una receta de DOP de 35 PHR necesita aproximadamente 37-38 PHR de DOTP para obtener una dureza equivalente. Los usuarios de DOTP ya están cargando más material. Cambiar a DEHCH significa que puede reducir la carga en aproximadamente un 5-7 % con respecto a su base de DOTP y lograr la misma dureza. objetivo de dureza.
| Plastificante de referencia | Carga típica | Equivalente DEHCH | Dirección: |
|---|---|---|---|
| DOP a las 50 horas por hora | 50 PHR | 48-52 PHR | Aproximadamente igual |
| DOP a las 35 horas por hora | 35 PHR | 34-36 PHR | Aproximadamente igual |
| DOTP a los 50 PHR | 50 PHR | 46-48 PHR | Ligera reducción |
| DOTP a los 35 PHR | 35 PHR | 33-34 PHR | Ligera reducción |
Incluya un margen de seguridad de 2 a 3 PHR al buscar la máxima dureza. La variación entre lotes modifica los resultados en 2 a 5 puntos Shore A, y no querrá que se rechace un lote de producción por haber formulado al límite.
Tres ajustes más allá del intercambio de PHR
La conversión de PHR te acerca al objetivo. Estos tres ajustes te preparan para la producción. Todas las transiciones DEHCH que he gestionado requirieron los tres; si omites alguno, tendrás que lidiar con defectos que no tienen sentido hasta que los localices aquí.
Reducir el lubricante externo
El DEHCH tiene una viscosidad rotacional de 30-50 mPa·s a 25 °C. El DOP tiene una viscosidad de aproximadamente 80 mPa·s. Esa disminución de viscosidad del 40-60 % significa que el DEHCH actúa como un lubricante interno más eficaz que el DOP, y la cantidad de lubricante externo que ya utiliza se vuelve excesiva.
El síntoma es la acumulación de material ceroso en los rodillos de la calandra, los labios de la matriz o las superficies del molde. Si observa este problema después de cambiar a DEHCH, verifique primero la cantidad de lubricante externo. Reduzca el ácido esteárico o la parafina en 0.2-0.5 PHR. Comience con 0.2 y realice una prueba de producción breve antes de reducir aún más.
La diferencia de viscosidad entre DEHCH y DOP impulsa el desequilibrio del lubricante y la Diferencia de propiedades entre DEHCH y DEHP Es fácil pasarlo por alto. Ajuste el lubricante antes que nada.
Añadir un coestabilizador
Cambiar el tipo de plastificante puede alterar la estabilidad térmica, incluso manteniendo el mismo paquete de estabilizadores. La solución no consiste en reemplazar el sistema de estabilizadores, sino en añadir un coestabilizador.
Si utiliza estabilizadores de calcio-zinc, añada de 0.3 a 0.5 PHR de un coestabilizador de fosfito o beta-dicetona. Esto compensa el sutil cambio en la interacción entre el DEHCH y su sistema de jabón metálico. Añadir el coestabilizador a unos 60 °C durante la mezcla a alta velocidad proporciona la mejor dispersión; si se añade demasiado pronto a baja temperatura, se aglomerará con la resina en lugar de recubrirla uniformemente.
Verifique la estabilidad térmica con una prueba de Rojo Congo después de la reformulación. La temperatura de descarga del mezclador debe estar entre 120 y 130 °C. Si el tiempo de reacción con Rojo Congo disminuye más del 10 % en comparación con el valor de referencia de DOP, aumente el coestabilizador en incrementos de 0.1 PHR hasta alcanzar la estabilidad deseada.
Ajustar las temperaturas de procesamiento
El DEHCH se absorbe en la resina de PVC más rápidamente que el DOP en la mayoría de los grados, lo que modifica el punto de fusión. Para la mezcla a alta velocidad, la primera etapa suele funcionar a 500-1000 rpm entre 60-90 °C, y la segunda etapa a 1100-1600 rpm entre 100-140 °C. Estos rangos provienen de formulaciones de PVC médico con valores K de 65-80, por lo que deben ajustarse según el grado específico de la resina.
Para la extrusión, comience con el perfil de su cilindro actual y observe los indicadores de fusión insuficiente o excesiva. El punto de inflamación del DEHCH se encuentra por encima de los 190 °C, lo que le brinda un margen de procesamiento adecuado. Si su compuesto se funde antes de lo esperado, reduzca la temperatura de la zona del cilindro entre 3 y 5 °C en la sección de dosificación. Cada PHR adicional de plastificante reduce la temperatura de distorsión térmica entre 2 y 3 °C, por lo que si cargó un poco más de DEHCH que su base de DOP, tenga en cuenta ese cambio térmico.
Cuándo mezclar DEHCH con un coplastificante
El DEHCH puro es adecuado para la mayoría de las aplicaciones de PVC flexible de uso general: aislamiento de cables, mangueras de jardín, suelos y tuberías en general. Sin embargo, si el producto final entra en contacto con papel o envases de alimentos, el DEHCH por sí solo presenta una debilidad en la migración que se corrige con un coplastificante.
In prueba de plastisolEl DEHCH puro obtuvo una puntuación de 3.5 sobre 5 en velocidad de gelificación y de 2.8 sobre 5 en resistencia a la migración al papel. Una mezcla 7:3 de DEHCH con citrato de tributilo (TBC) elevó ambas puntuaciones a 5.0 sobre 5. Los usuarios de plastisol obtienen una gelificación más rápida; quienes almacenan el producto sobre papel o cartón eliminan el riesgo de migración.
Para compuestos secos de uso general donde la migración al papel no es un problema, omita el coplastificante. Agregar TBC aumenta el costo de la materia prima e introduce un segundo plastificante que gestionar en el inventario. La proporción de formulación que recomiendo es DEHCH puro para aplicaciones industriales y de construcción, y DEHCH:TBC en una proporción de 7:3 en peso para películas en contacto con alimentos y envases adyacentes al papel.
Este no es un requisito universal; se trata del cuarto ajuste que se aplica únicamente cuando su solicitud lo requiere.
Cómo validar el compuesto reformulado
Antes de pasar del lote de prueba a la producción, realice estas tres comprobaciones comparándolas con su línea base DOP o DOTP. Una reformulación que supere las tres está lista para la línea de producción.
Comprobación de dureza Shore A
Mida la dureza Shore A a los 15 segundos en muestras acondicionadas. El objetivo debe estar dentro de un margen de +/- 2 puntos respecto a su valor de referencia DOP. Si la dureza es de 3 a 5 puntos superior, aumente el DEHCH en 2 PHR. Si la dureza difiere en más de 5 puntos, revise su conversión de PHR; es posible que la suposición de eficiencia no sea válida para su grado específico de resina de PVC.
Incluya un margen de seguridad de 2 a 3 PHR por debajo de la dureza máxima permitida. La variación entre lotes por sí sola modifica la dureza Shore A entre 2 y 5 puntos, y un lote defectuoso supone un coste superior a 2 PHR de plastificante adicional.
Estabilidad térmica (prueba del rojo Congo)
Realice la prueba de Rojo Congo en hojas prensadas a la misma temperatura y grosor que en su prueba de referencia de DOP. La formulación de DEHCH debe igualar o superar el tiempo de estabilidad de DOP. Una disminución superior al 10 % indica que es necesario ajustar la adición de coestabilizador: aumente el fosfito o la beta-dicetona en 0.1 PHR y repita la prueba.
Esté atento a la neblina o decoloración en la hoja prensada. La opacidad al enfriarse puede indicar problemas de compatibilidad de plastificantes Con el tipo de resina específico que utilice, realice una prueba de compatibilidad por inmersión (plastificante sobre película de PVC, 24 horas a 70 °C) antes de culpar al estabilizador.
Pruebas de migración y envejecimiento
Para aplicaciones de uso general, realice una prueba de envejecimiento de 7 días a 70 °C y verifique la exudación superficial, la pérdida de peso y la variación de la dureza Shore A. Para aplicaciones en contacto con alimentos, agregue pruebas de migración de papel según sus requisitos reglamentarios; en este caso, la mezcla DEHCH:TBC se vuelve obligatoria si el DEHCH puro no supera la prueba.
Documente cada resultado de las pruebas comparándolo con su línea base DOP. Los datos de comparación se convierten en su registro de validación de reformulación y le ahorran horas cuando los clientes o auditores le preguntan cómo justificó la transición.
Próximos Pasos
Tres ajustes —lubricante, coestabilizador y temperatura de procesamiento— cubren la brecha entre el cambio de PHR y una formulación de DEHCH lista para la producción. Teknor Apex demostró que este enfoque funciona a escala industrial al pasar la producción de mangueras de jardín de DEHP a un plastificante sin ftalatos sin necesidad de equipos nuevos y con una reformulación mínima.
Comience con un lote de prueba de 5 a 10 kg utilizando la conversión PHR de su receta actual. Realice los tres ajustes antes de la primera prueba, no después de observar defectos. Ejecute las pruebas Shore A, Rojo Congo y una prueba de envejecimiento de 7 días. Si las tres superan la prueba dentro de la tolerancia de su línea base DOP, proceda a una producción piloto. El proceso de calificación completo suele durar de dos a tres semanas, no el rediseño de varios meses que podría sugerir la literatura de patentes.