¿Por qué su fórmula de PVC no coincide con la dureza calculada? Siguió las tablas publicadas, utilizó la phr recomendada, pero la lectura Shore A se desvía 5 puntos del objetivo. Esta frustración es común porque incluso fórmulas idénticas pueden producir resultados diferentes en distintas condiciones de procesamiento.
Las tablas de pH publicadas ofrecen un punto de partida, no una respuesta definitiva. Cada mezcladora, cada extrusora y cada lote de resina se comporta de forma ligeramente diferente. La proporción de formulación que recomiendo siempre es un punto de partida que requiere verificación mediante pruebas y ajustes en función de los resultados reales.
Rangos de PHR según la dureza objetivo
La dosis de plastificante en PVC se mide en phr (partes por cien de resina). Para que el PVC sea flexible, se necesitan al menos 15 phr. Por debajo de este umbral, puede producirse antiplastificación, donde la adición de plastificante aumenta la rigidez en lugar de reducirla. Este efecto contradictorio ocurre entre 1 y 20 phr, dependiendo del tipo de plastificante.
Shore A 90-95 (semirrígido)
Para aplicaciones semirrígidas que requieren Shore A 90-95, utilice 25-40 phr de plastificante de uso general como DOP o DOTPA 40 phr, se espera aproximadamente Shore A 95. Estas formulaciones con bajo contenido de plastificantes mantienen una buena resistencia mecánica y térmica, a la vez que ofrecen una flexibilidad limitada.
Shore A 70-85 (Estándar Flexible)
El PVC flexible estándar alcanza una dureza Shore A de 70 a 85, el rango más común para aplicaciones generales. Esto requiere entre 45 y 65 phr. Con 50 phr, se espera una dureza Shore A de alrededor de 88. Con 60 phr, la dureza desciende a aproximadamente Shore A 80. El DEHP alcanza una dureza Shore A de 70 con aproximadamente 30 phr, mientras que plastificantes menos eficientes como TOTM pueden necesitar 45 phr para obtener el mismo resultado.
Shore A 50-70 (altamente flexible)
Los productos altamente flexibles, como los tubos médicos y las juntas blandas, requieren una dureza Shore A de 50 a 70, lo que requiere entre 70 y 100 phr o más. Los productos muy flexibles pueden requerir entre 140 y 150 phr para una máxima flexibilidad. A estos altos niveles, cada unidad phr adicional reduce la resistencia térmica entre 2 y 3 °C, por lo que es fundamental equilibrar la flexibilidad con los requisitos térmicos.
Diferencias en la eficiencia del plastificante
No todos los plastificantes ofrecen el mismo efecto suavizante con los mismos niveles de phr. Después Seleccionar el tipo de plastificante adecuado Para su aplicación, el siguiente paso es determinar la cantidad necesaria. La eficiencia del plastificante describe su capacidad para ablandar el PVC en relación con el DOP, como referencia. La eficiencia se suele comparar con una concentración Shore A 80 o 50 phr.
El factor de sustitución le indica cómo convertir entre tipos de plastificantes:
| Plastificante | Factor de eficiencia | Se necesita PHR para Shore A 80 |
|---|---|---|
| DBP | 0.86 | ~43 fr |
| DOA | 0.93 | ~47 fr |
| DOP (línea base) | 1.00 | 50 horas |
| DOTP | 1.03 | ~52 fr |
| DINP | 1.04 | ~52 fr |
| TOTM | 1.11 | ~56 fr |
| DTDP | 1.26 | ~63 fr |
Un factor de eficiencia más bajo implica menos phr necesarios para la misma dureza. El DOP es aproximadamente un 5-10 % más eficiente que el DOTP. Si su formulación utiliza 50 phr de DOP y cambia a DOTP, aumente a aproximadamente 53-55 phr para mantener la misma dureza Shore A.
Esta diferencia de eficiencia explica por qué copiar el número de phr de un competidor sin conocer su tipo de plastificante produce resultados inconsistentes. El mismo 45 phr produce una dureza muy diferente según se trate de DBP o TOTM.
Puntos de partida específicos de la aplicación
Diferentes aplicaciones han establecido rangos de phr según los requisitos de rendimiento. Úselos como punto de partida y luego compruébelos mediante pruebas.
Alambre y cable
El aislamiento de cables suele utilizar entre 40 y 50 phr para los grados generales. El revestimiento de cables, que requiere mayor flexibilidad, utiliza entre 50 y 60 phr. Los cables de alta temperatura (clasificaciones de 90 °C y 105 °C) requieren plastificantes resistentes al calor, como TOTM, en niveles ligeramente superiores para compensar la menor eficiencia.
Películas y Hojas
Las películas calandradas utilizan aproximadamente 50 phr de plastificante total. Las aplicaciones de película soplada suelen requerir entre 45 y 50 phr. Estos niveles equilibran la flexibilidad con los requisitos de procesamiento de los equipos de formación de películas.
Tubo medico
Los tubos de PVC de grado médico suelen utilizar 50 phr de plastificante, 2.5 phr de estabilizador y 0.25 phr de lubricante como fórmula base. Para una mayor flexibilidad a bajas temperaturas, aumente la proporción a 70 phr. Las aplicaciones médicas están disponibles en grados Shore A 50-90, utilizando plastificantes sin ftalatos como ATBC, TOTM o DOTP.
Productos flexibles generales
Las formulaciones de plastisol para productos flexibles generales tienen una dureza Shore A de 75-80, con una concentración aproximada de 57 phr. Las juntas, sellos y perfiles flexibles se encuentran en el rango de 50-70 phr, dependiendo de la flexibilidad requerida y la exposición ambiental.
Desde el PHR inicial hasta la formulación final
Las herramientas de cálculo producen resultados fiables dentro del rango de 40 a 80 phr. Fuera de ese rango, se extrapola en lugar de interpolar, y los resultados se vuelven menos predecibles. Considere todos los valores calculados como estimaciones que requieren verificación.
Prueba de verificación
Después de mezclar el lote de prueba, verifique las propiedades antes de ejecutar la producción:
- Shore A dureza – La especificación principal. Prueba en múltiples puntos de la muestra.
- Comportamiento de procesamiento – Si el torque o la carga del motor son inusualmente altos, es posible que el compuesto no se plastifique de manera uniforme, lo que indica un desequilibrio en la formulación.
- Calidad de la superficie Las superficies aceitosas o grasosas indican exceso de plastificante o problemas de compatibilidad. Una capa blanca sugiere migración de plastificantes.
- Flexibilidad a la temperatura – Realizar pruebas en temperaturas extremas tanto ambientales como de servicio.
Pautas de ajuste
Cuando los resultados de las pruebas no dan el resultado esperado:
Demasiado duro (Shore A más alto que el objetivo):
- Aumentar phr en 3-5 unidades
- Verifique que el plastificante esté completamente incorporado (verifique el tiempo y la temperatura de mezcla)
- Considere un plastificante más eficiente si se encuentra en los límites del equipo
Demasiado blando (Shore A más bajo que el objetivo):
- Reducir phr en 3-5 unidades
- Comprobación de errores de medición en el cálculo de phr
- Verificar que el valor K de la resina coincida con los supuestos de la formulación
Problemas superficiales que aparecen en cuestión de semanas:
- Reducir el plastificante total para prevenir migración
- Considere un plastificante de mayor peso molecular para una mejor permanencia.
- Verificar la compatibilidad del plastificante con el PVC
Documentar cada ajuste y su resultado. Generar estos datos para su equipo específico y sus fuentes de resina es más valioso que cualquier tabla publicada.
Conclusión
Comience con los rangos de phr de esta guía, pero prepárese para ajustarlos según las pruebas de verificación. Las tablas le ofrecen un punto de partida razonable. Las condiciones de procesamiento, las características del equipo y las variaciones en los lotes de resina determinan si ese punto de partida requiere 5 phr más o menos.
Para las formulaciones existentes en las que es necesario verificar o aplicar ingeniería inversa al contenido de plastificante, se pueden realizar pruebas de extracción utilizando el método de cálculo de concentración Revela los niveles reales de plastificante. Las nuevas formulaciones parten de la dureza objetivo, seleccionan el tipo de plastificante adecuado, calculan el PHR inicial mediante factores de eficiencia y luego verifican y ajustan mediante pruebas.