Wie man PVC-Wärmestabilisatoren testet: Kongorot, Drehmomentrheometer, YI & Plate-Out (Praktische Checkliste)

Bei Versuchen mit PVC-Wärmestabilisatoren sollten keine „Geschmackstests“ durchgeführt werden. Wenn Sie Stabilisatoren anhand der richtigen KPIs und einfacher Labor-/Linienprüfungen bewerten, können Sie Vergilbung, Plattenbildung (Ablagerungen an der Düse), Ausschuss und Ausfallzeiten reduzieren – und gleichzeitig die Stabilität und die Kosten im Einsatz verbessern.

Dieser Artikel bietet Ihnen eine praktische Checkliste für Tests, die von vielen PVC-Verarbeitern verwendet wird, um die Stabilisatoroptionen Ca-Zn und Methylzinn nach Anwendung (Rohr, Profil, transparente Folie/Film, Kabelmischungen, flexibles PVC) zu validieren.

Leseempfehlungen (Auswahlhilfe):

• Auswahl von PVC-Wärmestabilisatoren: Calcium-Zink vs. Methylzinn (nach Anwendungsbereich) → https://www.wxchemgroup.com/blog/pvc-stabilizer-selection-ca-zn-vs-methyl-tin

Wichtigste Erkenntnisse

• Verwenden Sie 10 positive/negative KPIs, um Stabilisatoren fair zu vergleichen (nicht nur $/kg).

• Statische Stabilität (Congo Red/Ofen) mit dynamischer Stabilität (Drehmomentrheometer + Linienverhalten) kombinieren.

• Fügen Sie immer ein Überprüfung des Plattenauswurfs/der Düsenbildung während der Extrusionsversuche.

• Bei transparentem, starrem PVC sollten der Gelbwert (YI) und die Trübung/Klarheit zu mehreren Zeitpunkten erfasst werden.

• Vergleich der Stabilisatoren anhand der Anwendungskosten: Dosierungsfenster + Ausschuss + Reinigungsintervall + Produktstabilität.

Warum Tests wichtiger sind als der „Preis pro Kilogramm“

Zwei Stabilisatoren mit dem gleichen Preis können sich in der Produktion sehr unterschiedlich verhalten:

• Das eine Gerät läuft 8–12 Stunden sauber; das andere erfordert eine Reinigung alle 2–4 Stunden.

• Eine behält ihre Farbe beim Starten/Stoppen bei; die andere verfärbt sich während der Stillstandszeiten gelb.

• Das eine ermöglicht einen höheren Durchsatz; das andere verengt Ihr Verarbeitungsfenster.

Deshalb lautet das Ziel nicht „beste TDS-Werte“. Das Ziel ist die niedrigste Gesamtkosten pro Tonne Fertigprodukt – bei gleichbleibender Qualität.

Schritt 1 – Definieren Sie Ihre Test-KPIs (10 unverzichtbare Kennzahlen)

Bevor Sie einen Test durchführen, definieren Sie die Kriterien für Bestehen/Nichtbestehen. Diese 10 KPIs decken die meisten Bewertungen von PVC-Stabilisatoren ab:

1. Ausgangsfarbe / Weißgrad

   • L a b* (oder visuelle Referenz) bei stationärer Produktion.

2. Gelbwertindex (YI) / Farbbeständigkeit (insbesondere für transparentes Hart-PVC)

   • YI zu mehreren Zeitpunkten verfolgen: zu Beginn, nach 30–60 Minuten, nach dem langen Lauf, nach der Wärmebehandlung.

3. Statische thermische Stabilität (Kongorot-/Ofentest)

   • Misst, „wie lange das Material der Zersetzung widersteht“ unter kontrollierter Erwärmung.

4. Dynamische thermische Stabilität (Drehmomentrheometerkurve / Schmelzverhalten)

   • Zeigt die Verarbeitungsstabilität unter Scherung und Hitze an.

5. Tendenz zum Plattenabplatzen / Werkzeugaufbau

   • Reinigungsintervalle, Ablagerungen an der Düsenlippe, Kalibratorablagerungen, Walzenablagerungen (falls kalandriert).

6. Verarbeitungsfenster

   • Stabiler Temperaturbereich ohne Verfärbungen, raue Oberfläche oder Schmelzbruchprobleme.

7. Ausgangsstabilität

   • Gleichbleibender Durchsatz bei gleichbleibender Qualität; keine plötzlichen Druckschwankungen.

8. Schmelzdruck-/Drehmomentstabilität

   • Ein stabiles Druck-/Drehmomentverhältnis bedeutet ein stabiles Gleichgewicht zwischen Verschmelzung und Schmierung.

9. Anfangs-/Ende-Schrottrate

   • Wie viel minderwertiges Produkt fällt während der Anlaufphase und nach der Stillstandsphase an?

10. Geruchs- / Emissionswahrnehmung (falls erforderlich)

• Besonders relevant für Anwendungen im Innenbereich, flexible PVC- und Kabelmischungen.

Schritt 2 – Eine faire Vergleichsumgebung schaffen (damit die Daten aussagekräftig sind)

Um Stabilisatoren fair zu vergleichen:

• Die Grundrezeptur (PVC-Harz, Füllstoffe, TiO₂, Schlagzähmodifikator, Verarbeitungshilfsmittel) bleibt konstant.

• Schmierstoffe zunächst konstant halten, dann die Schmierung erst optimieren, nachdem man das Ausgangsverhalten verstanden hat.

• Verwenden Sie beim ersten Durchgang die gleichen Linieneinstellungen: Temperaturprofil, Schneckendrehzahl, Ausstoßmenge.

• Lassen Sie jeden Kandidaten lange genug laufen, um ein Plateau zu beobachten (eine kurze Laufzeit kann Probleme verschleiern).

Praktischer Tipp: Wenn Sie die Stabilisatorfamilie wechseln (z. B. Zinn → Calcium-Zink), müssen Sie die Schmierung in der Optimierungsphase anpassen. Beurteilen Sie den Stabilisator nicht allein nach dem ersten Durchlauf, wenn das Schmierstoffgleichgewicht offensichtlich nicht stimmt.

Schritt 3 – Testmethoden (Was ist zu tun, was ist zu protokollieren?)

3.1 Kongorot-Test (Statische thermische Stabilität)

Was es Ihnen sagt: Beständigkeit gegen thermische Zersetzung bei statischer Erwärmung.

So funktioniert es (praktisch):

• Verwenden Sie einheitliche Probengrößen und Temperaturbedingungen.

• Zeit bis zum Endpunkt erfassen (Farbänderungsanzeige).

Was aufgezeichnet werden sollte:

• Endpunktzeit (Minuten)

• Visuelle Anmerkungen: gleichmäßiger Farbwechsel vs. Flecken

So verwenden Sie es:

• Gut geeignet zur Bewertung der „Basisstabilität“, kann aber das tatsächliche Extrusionsverhalten nicht vollständig vorhersagen.

• Immer mit einem dynamischen/Schertest kombinieren.

3.2 Drehmomentrheometer (Dynamische thermische Stabilität + Schmelzverhalten)

Was es Ihnen sagt: Schmelzzeit, Stabilität unter Scherung, Schmierstoffgleichgewicht und Schmelzverhalten.

Wichtige Punkte der Drehmomentkurve zum Vergleich:

• Schmelzzeit: wie schnell die Verbindung schmilzt

• Stabilitätsplateau: Wie stabil bleibt das Drehmoment nach der Fusion?

• Drehmomentabfall/-anstieg: Signale für Schmierstoffungleichgewicht oder beginnenden Verschleiß

Was aufgezeichnet werden sollte:

• Fusionszeit

• Maximales Drehmoment und Plateau-Drehmoment

• Stabilitätszeit bis zur Drehmomentänderung (oder Verfärbung)

• Anmerkungen zur Kurvenform (stabil vs. driftend)

Wie man es schnell interpretiert:

• Ein stabiles Plateau deutet oft auf ein weniger strenges Verarbeitungsfenster hin.

• Kurven, die nach oben/unten driften, können auf Schmierprobleme oder Grenzen der thermischen Stabilität hinweisen.

3.3 Gelbwertindex (YI) + Farbbeständigkeit (Starres und transparentes PVC)

Was es Ihnen sagt: wie sich die Farbe im Laufe der Verarbeitung und der Hitzeeinwirkung verändert.

Empfohlene Kontrollpunkte:

• Im stationären Zustand (Ausgangswert)

• Nach 30–60 Minuten Lauf

• Nach längerem Einsatz (z. B. Schichtende)

• Nach kontrollierter Wärmealterung (falls Sie diese durchführen)

Was aufgezeichnet werden sollte:

• YI-Wert an jedem Prüfpunkt

• Visuelles Erscheinungsbild: Dunst, Flecken, gelblicher Farbverlauf

Praktischer Tipp für transparente Folien:

• Die Farbwiedergabe kann anfangs in Ordnung erscheinen, sich aber bei längerer Verweildauer oder Ausfallzeiten verändern. Deshalb ist Mehrpunkt-Tracking so wichtig.

3.4 Bewertung der Plattenausbeute / des Die-Aufbaus (linienbasiert)

Was es Ihnen sagt: tatsächliches Sauberkeits- und Ausfallrisiko.

Einfaches Bewertungsverfahren (Skala 1–5):

• 1 = sauber (minimale Ablagerungen, langes Reinigungsintervall)

• 3 = mäßig (überschaubarer Aufbau)

• 5 = stark (häufige Reinigung erforderlich)

Was aufgezeichnet werden sollte:

• Reinigungsintervall (Stunden)

• Ablagerungsort: Matrizenlippe / Kalibrator / Walzen

• Beschaffenheit des Rückstands: ölig / wachsartig / hart

• Auswirkungen auf das Produkt: Oberflächenstreifen, Glanzverlust, Flecken

Warum das wichtig ist:
Plattenbildung ist einer der größten versteckten Kostenfaktoren. Ein Stabilisator, der die Werkzeugablagerung reduziert, ist oft kostengünstiger im Einsatz, selbst bei einem höheren Preis pro Kilogramm.

3.5 Trübungs-/Klarheitsprüfung (Klarsichtfolie & -film)

Wenn Sie transparentes, starres PVC herstellen, sollten Sie Transparenzprüfungen durchführen:

• Dunstmessung (falls verfügbar)

• Visuelle Klarheit bei gleichmäßiger Beleuchtung

• Oberflächenfehler: Mikrostreifen, Flecken

Aufzeichnung: Dunstwert + Fotoreferenz + Verarbeitungsbedingungen.

Schritt 4 – Priorisierung nach Anwendungsbereich (Schnellentscheidungstabelle)

uPVC-Rohre und -Fittings

Wichtigste KPIs:

• Prozessfenster, Druckstabilität, Start/Stopp-Schrott

• Plattenauswurfkontrolle und Reinigungsintervall

• Langfristige Stabilität unter saisonalen Temperaturänderungen

PVC-Profile (Fenster / Technische Profile)

Wichtigste KPIs:

• Oberflächenqualität (Streifen/Linien), Farbbeständigkeit

• Plattenablösung am Stempel/Kalibrator

• Stabiles Fusions- und Drehmomentverhalten

Klare, starre PVC-Platte / -Folie (Extrusion / Kalandrieren)

Wichtigste KPIs:

• YI und Farbe behalten im Laufe der Zeit

• Trübung/Klarheit + Oberflächenqualität

• Langzeitstabilität + Wiederherstellung nach Ausfallzeiten

PVC-Verbindungen für Drähte und Kabel

Wichtigste KPIs:

• Dynamische Stabilität (Drehmomentkurve), Alterungsverhalten

• Verträglichkeit mit Weichmachern (falls zutreffend)

• Geruchs-/Emissionswahrnehmung (falls erforderlich)

Flexibles / halbstarres PVC

Wichtigste KPIs:

• Kompatibilität, Stabilität, Migrationswahrnehmung

• Geruchs-/Emissionswahrnehmung nach Bedarf

• Prozessstabilität und gleichbleibende Leistung

Schritt 5 – Vergleich der Stabilisatoren anhand der Nutzungskosten (nicht nur des Preises)

Nutzen Sie diese einfache Checkliste beim Vergleich zweier Optionen:

• Dosierung: Ist eine höhere Dosierung erforderlich, um Ihre KPIs zu erreichen?

• Ausschuss: Welches System erzeugt beim Anfahren/Stoppen weniger Unebenheiten?

• Reinigung: Welches Produkt verlängert das Reinigungsintervall?

• Ergebnis: Welches System ermöglicht einen höheren Durchsatz bei gleichbleibender Qualität?

• Konsistenz: Welches Produkt weist die geringsten Schwankungen zwischen den Chargen auf?

Wenn Sie diese 5 Punkte berücksichtigen, wird Ihre Entscheidung deutlich einfacher.

Häufige Fehler (Vermeiden Sie diese während der Probezeit)

1. Die Testdauer ist zu kurz (Plattenverschleiß und langfristige Vergilbung treten nicht auf)

2. Wenn man mehrere Variablen gleichzeitig ändert , weiß man nicht, was die Verbesserung verursacht hat.

3. Start-/Stopp-Tests werden übersprungen (was oft zu echten Problemen im Produktivbetrieb führt).

4. Daten vergleichen, ohne Bestehens-/Nichtbestehensziele zu definieren

5. Vernachlässigung des Schmierstoffgleichgewichts beim Wechsel der Stabilisatorfamilie

6. Disziplinarmaßnahmen ohne Foto-/Protokollführung (Entscheidungen intern schwer zu rechtfertigen)

7. Sich ausschließlich auf Labortests ohne Validierung durch die Laborleitung zu verlassen (oder umgekehrt).

Möchten Sie eine Checkliste für die Testphase Ihrer Produktlinie?

Wenn Sie uns diese 6 Details mitteilen, können wir Ihnen eine Richtung für Ca-Zn oder Methylzinn sowie einen kurzen Versuchsplan vorschlagen:

1. Anwendung (Rohr/Profil/transparente Folie/Kabel/Verbindung)

2. Prozess (Extrusion/Kalandern/Spritzgießen)

3. Zielproblem (Vergilbung/Plattenablösung/Trübung/Instabilität)

4. Stromstabilisierungssystem (falls bekannt)

5. Wichtige Formulierungshinweise (Füllstoff/Pigment/Weichmacher/Remahlgut %)

6. Ausstoßrate und typische Verarbeitungstemperatur

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Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Was ist der Kongorot-Test für PVC-Wärmestabilisatoren?
A: Der Kongorot-Test ist ein statisches Verfahren zur Bestimmung der thermischen Stabilität. Er misst, wie lange eine PVC-Mischung unter kontrollierter Erwärmung dem Abbau widersteht. Er eignet sich gut für Vergleichszwecke, sollte aber zusammen mit dynamischen Tests und Produktionsversuchen durchgeführt werden.

Frage 2: Wie liest man eine Drehmoment-Rheometerkurve zur Bestimmung der PVC-Stabilität ab?
A: Konzentriere dich auf Schmelzzeit, maximales Drehmoment und die Stabilität des Plateaus nach dem Schmelzen sind wichtige Parameter. Ein stabiles Plateau deutet oft auf ein größeres Verarbeitungsfenster hin. Drehmomentschwankungen können auf ein Schmierstoffungleichgewicht oder das Erreichen der thermischen Stabilitätsgrenzen hinweisen.

Frage 3: Was ist der Gelbwertindex (YI) und wie wird er bei Stabilisatorversuchen verwendet?
A: Der Gelbwertindex (YI) quantifiziert die Vergilbung. Erfassen Sie den YI-Wert an mehreren Kontrollpunkten (stationärer Zustand, Zwischenstand, Langzeitbetrieb und gegebenenfalls nach Wärmebehandlung), um ihn zu bewerten. Farbbeständigkeit und Langzeitstabilität – insbesondere bei transparentem Hart-PVC.

Frage 4: Was verursacht Plattenbildung (Matrizenablagerungen) bei der PVC-Extrusion?
A: Die Bildung von Ablagerungen hängt üblicherweise mit dem Schmierstoffgleichgewicht, der Wahl des Wachspakets, dem Temperaturprofil, der Verweilzeit und der Additivverträglichkeit zusammen. Ein praktischer Ansatz besteht darin, Ablagerungen zu markieren und die Reinigungsintervalle während der Versuche zu dokumentieren.

Frage 5: Welche KPIs sind für Rohre im Vergleich zu transparenten Blechen im Vergleich zu Profilen am wichtigsten?
A:

• uPVC-Rohr: Verarbeitungsfenster, Druckstabilität, Start/Stop-Abfall und Plattenauslaufintervall.

• Klare, starre Folie/Blech: Lichtechtheit/Farbbeständigkeit, Trübung/Klarheit, Oberflächenqualität und Langzeitstabilität.

• Profile: Oberflächenbeschaffenheit (Streifen/Linien), Farbstabilität und Sauberkeit von Düse/Kalibrator.

Frage 6: Sollten Stabilisatoren anhand des Preises pro kg oder der Anwendungskosten verglichen werden?
A: Die tatsächlichen Kosten sind in der Regel aussagekräftiger. Vergleichen Sie Dosierung, Ausschussrate, Durchsatzstabilität, Ausfallzeiten und Reinigungshäufigkeit der Werkzeuge. Ein niedrigerer Preis pro Kilogramm kann sich als teurer erweisen, wenn er Ihr Verarbeitungsfenster einschränkt.

Frage 7: Welche Informationen werden benötigt, um eine Empfehlung für einen Stabilisatorversuch zu erhalten?
A: Bitte geben Sie an: Anwendung (Rohr/Profil/Klarsichtfolie/Kabel/Compound), Verfahren (Extrusion/Kalandern/Spritzgießen), Zielproblem (Vergilbung/Ablagerungen/Trübung), aktueller Stabilisatortyp, wichtige Formulierungshinweise (Füllstoff/Pigment/Weichmacher/Remahlgutanteil) und Ausstoßrate/typische Verarbeitungstemperatur.

Verwandte Leitfäden (Empfohlene Lektüre):

• Leitfaden zur Auswahl von PVC-Stabilisatoren: Calcium-Zink vs. Methylzinn