Vous avez ouvert une fiche de formulation à base de DINP, regardé la ligne concernant le DOA et demandé si vous pouviez l'incorporer au même dosage. La réponse est non. Le DOA est un plastifiant secondaire dont la compatibilité avec le PVC est limitée ; dès son incorporation dans le mélange, le choix de votre stabilisant, lubrifiant et charge sera également modifié.
Avant d'ajouter les composants au mélangeur, vérifiez les quatre axes de co-additifs : le rapport de coplastifiant, le couple de stabilisants, la plage de lubrification et le revêtement de charge. Comparez chaque axe avec la signature de défaut qu'il produit en cas d'erreur de calcul.
Comment le DOA s'associe au DINP et à d'autres coplastifiants
La limite supérieure de concentration de DOA dans un composé PVC se situe autour de 25 % de la masse totale de plastifiant. Au-delà, on observe une exsudation sur les pièces flexibles en quelques jours. Les adipates aliphatiques présentent une compatibilité moyenne à faible avec le PVC, contrairement aux phtalates, ce qui explique leur utilisation comme plastifiants secondaires plutôt que primaires. Le DINP, en revanche, est le plastifiant principal, sans limite supérieure.
Pour les câbles et fils PVC flexibles à froid, le mélange utilisé est approximativement DINP:DOA = 2:1 — deux tiers de phtalate et un tiers d'adipate, pour une charge totale de plastifiants de 50 à 60 phr. La formulation de référence ChemCeed pour fils/câbles prévoit un système plastifiant total de 20 à 50 phr, avec 5 phr d'ESO, 5 phr de stabilisant Ca/Zn ou Ba/Zn, 40 à 75 phr de carbonate de calcium, 3 phr de TiO2 et 3 phr de Sb2O3.
Si vous constatez la présence d'un film huileux sur la gaine d'un câble fini après une semaine de stockage en entrepôt, réduisez la concentration de DOA de 5 phr. Vérifiez que le test de flexion réussit toujours à -20 °C avant de poursuivre les recherches sur la formulation.
Comment les stabilisateurs DOA et DINP se comparent-ils aux stabilisateurs Ca-Zn et ESBO ?
Les deux dispositifs DOA et DINP fonctionnent correctement avec les stabilisateurs métalliques mixtes Ca-Zn et tolèrent l'ESBO sur toute sa plage de fonctionnement. Les principaux critères d'évaluation sont le rapport Ca:Zn de 4:1 et le seuil de dose d'ESBO déterminant le rôle du dispositif.
Le couple Ca:Zn 4:1
Le même Comportement Ca-Zn caractérisé par rapport au DOP Cela s'applique également aux cas de l'adipate et des phtalates supérieurs. Rapport Ca:Zn de 4:1 est l'élément d'ancrage opérationnel — environ 2.4 g de savon de calcium plus 0.6 g de savon de zinc pour 100 g de PVC avec 50 g de plastifiant.
La différence n'est pas superficielle. Les savons de zinc remplacent les chlores labiles responsables de la décoloration initiale ; les savons de calcium absorbent l'HCl libéré plus tard au cours du cycle de chauffage. L'utilisation du zinc seul provoque une « brûlure de zinc » dès la première heure à 185 °C : la stabilité statique du rouge Congo chute de 48 minutes avec un savon Ca-Zn à seulement 21 minutes avec du stéarate commercial.
Le double rôle de l'ESBO par dose
L'ESBO se situe sur un axe totalement différent. C'est la dose qui détermine son rôle :
- 1-2 % en poids: agit comme stabilisateur thermique, en piégeant le HCl lors de la dégradation thermique
- 25-45 % en poids: agit comme un plastifiant, entrant en compétition avec votre DOA pour le même budget de compatibilité.
Si vous utilisez déjà 5 phr d'ESBO comme co-stabilisant et que vous ajoutez 15 phr de DOA, vous êtes largement dans la zone d'efficacité de l'ESBO et le calcul est simple. Si vous augmentez la dose d'ESBO au-delà de 25 phr pour améliorer la résistance à la migration, traitez-le comme un co-plastifiant et vérifiez à nouveau la limite de DOA par rapport à la masse totale de plastifiants, et non par rapport au DINP seul.
Comportement des lubrifiants à base de stéarate avec les indices DOA et DINP
La plage de lubrification interne/externe dans un composé PVC souple est étroite. Le stéarate de zinc se lubrifie à 0.1-1.0 pce en fonction de la température de traitement ; les lubrifiants internes se déposent à 0.1-0.8 pceSi vous dépassez l'un ou l'autre, vous obtenez un dépôt au niveau de la zone chaude d'extrusion — le résidu sur la zone de contact de la calandre ou sur la matrice avant même de le voir sur la pièce.
La polarité plus faible du DOA par rapport au DINP favorise une lubrification interne, car l'ester d'adipate améliore la fluidité du métal fondu. Si vous remplacez 10 phr de DINP par du DOA tout en conservant la même quantité de stéarate, attendez-vous à ce que le dépôt de stéarate de calcium apparaisse en premier lieu dans les zones chaudes d'extrusion. Réduisez la quantité de stéarate de zinc de 0.1 à 0.2 phr avant l'essai, puis vérifiez que le couple de fusion atteint toujours la valeur cible au rhéomètre.
Comment le revêtement de charge de CaCO3 redéfinit le budget des plastifiants
Sur la fiche technique, le GCC revêtu et le PCC non revêtu sont identiques. Dans un composé DOA/DINP, ils se comportent comme deux charges différentes. Le PCC non revêtu absorbe environ trois fois plus de plastifiant par unité de masse que le GCC revêtu à une concentration de 30 phr.Le revêtement d'acide stéarique bloque la porosité qui, autrement, emprisonne le plastifiant libre.
| qualité de remplissage | Surface | Effet sur le DOA/DINP |
|---|---|---|
| GCC revêtu (revêtement stéarique) | Hydrophobe ; conductivité thermique 0.25-0.6 W/mK | Absorption minimale de plastifiant — la formulation reste conforme aux spécifications Shore |
| PCC non revêtu | Hydrophile ; conductivité thermique 7 W/mK | Emprisonne le plastifiant dans les pores ; chaque dose de 10 phr de PCC non revêtu nécessite plusieurs phr supplémentaires de DOA/DINP pour maintenir la dureté Shore. |
La teneur en charge (en phr) varie considérablement selon l'application. Les conduites d'eau sous pression contiennent environ 8 phr de CaCO3, les conduites d'eau sous pression jusqu'à 20 phr, et les revêtements de sol en vinyle entre 200 et 300 phr, dont 60 à 80 % de CaCO3. Le passage d'un revêtement à un matériau non revêtu, quelle que soit la teneur, entraîne une diminution de la dureté Shore. Il est donc nécessaire de modifier la composition de la charge avant celle du plastifiant.
Quand la substitution DOA perturbe une formulation DINP existante
Trois erreurs de substitution se répètent en laboratoire. La première consiste à considérer le DOA comme un substitut direct aux concentrations de DINP, ignorant ainsi la limite de 25 % sur la masse de plastifiant.
La deuxième option conserve la qualité de la charge inchangée, car le GCC enrobé et le PCC non enrobé ont une formulation différente. La troisième option omet le réajustement du stéarate, où la polarité plus faible du DOA modifie l'équilibre interne/externe.
Explorez les quatre axes de co-additifs dès que le DOA entre en jeu. La formulation est un système, et le plastifiant secondaire atteint son plafond en phr.