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¿Qué es el cloruro de polivinilo (PVC) y para qué se utiliza?

El cloruro de polivinilo (PVC) es uno de los polímeros termoplásticos más utilizados en todo el mundo (junto a unos pocos plásticos más utilizados como el PET y el P.P.). Es un plástico naturalmente blanco y muy frágil (antes de la adición de plastificantes). El PVC existe desde hace más tiempo que la mayoría de los plásticos, ya que se sintetizó por primera vez en 1872 y fue producido comercialmente por B.F. Goodrich Company en la década de 1920. En comparación, muchos otros plásticos comunes se sintetizaron por primera vez y fueron comercialmente viables en las décadas de 1940 y 1950. Su uso más habitual es en la industria de la construcción y también se utiliza para la señalización, las aplicaciones sanitarias y la fibra para la ropa. El PVC fue descubierto accidentalmente dos veces, una en 1832 por el químico francés Henri Victor Regnault, y luego redescubierto en 1872 por un alemán llamado Eugene Baumann.

Las formas básicas y las funciones del cloruro de polivinilo (PVC)

El PVC se produce en dos formas generales: un polímero rígido o no plastificado (RPVC o uPVC), y la segunda como plástico flexible. En su forma básica, el PVC se caracteriza por su estructura rígida pero frágil. Mientras que la versión plastificada tiene varios usos en múltiples industrias, la versión rígida del PVC también tiene su cuota de usos. Industrias como la fontanería, el alcantarillado y la agricultura pueden utilizar el PVC rígido en muchas funciones.

El PVC flexible, plastificado o normal es más blando y más fácil de doblar que el uPVC debido a la adición de plastificantes como los ftalatos (por ejemplo, ftalato de diisononilo o DINP). El PVC flexible se utiliza habitualmente en la construcción como aislante de los cables eléctricos o en los suelos de viviendas, hospitales, escuelas y otros ámbitos en los que es prioritario un entorno estéril. En algunos casos, el PVC puede actuar como un eficaz sustituto del caucho. El PVC rígido también se utiliza en la construcción como tubería para la fontanería y el revestimiento, comúnmente denominado «vinilo» en los Estados Unidos. Las tuberías de PVC suelen denominarse por su «cédula» (por ejemplo, cédula 40 o cédula 80). Entre las diferencias significativas entre las cédulas se encuentran aspectos como el grosor de las paredes, la presión nominal y el color.

Algunas de las características más importantes del plástico PVC son su precio relativamente bajo, su resistencia a la degradación ambiental (así como a los productos químicos y a los álcalis), su alta dureza y su extraordinaria resistencia a la tracción para el plástico en el caso del PVC rígido. El PVC sigue siendo ampliamente disponible, comúnmente utilizado y fácilmente reciclable (clasificado por el código de identificación de resina «3»).

¿Cuáles son las características del cloruro de polivinilo (PVC)?

Algunas de las propiedades más significativas del cloruro de polivinilo (PVC) son:

1. Densidad: El PVC es muy denso en comparación con la mayoría de los plásticos (gravedad específica en torno a 1,4)
2. Economía: El PVC es fácilmente disponible y barato.
3. Dureza: El PVC rígido tiene una buena clasificación en cuanto a dureza y durabilidad.
4. Resistencia: El PVC rígido tiene una excelente resistencia a la tracción.

El cloruro de polivinilo es un material «termoplástico» (a diferencia del «termoestable»), lo que tiene que ver con la forma en que el plástico responde al calor. Los materiales termoplásticos se vuelven líquidos en su punto de fusión (un rango para el PVC entre los bajísimos 100 grados Celsius y valores más altos como 260 grados Celsius, dependiendo de los aditivos). Una de las principales ventajas de los termoplásticos es que pueden calentarse hasta su punto de fusión, enfriarse y volverse a calentar sin sufrir una degradación significativa. En lugar de arder, los termoplásticos como el polipropileno se licúan, lo que permite moldearlos fácilmente por inyección y reciclarlos posteriormente. En cambio, los plásticos termoestables sólo pueden calentarse una vez (normalmente durante el proceso de moldeo por inyección). El primer calentamiento hace que los materiales termoestables se fijen (de forma similar a un epoxi de dos componentes), lo que provoca un cambio químico que no puede revertirse. Si se intentara calentar un plástico termoestable a una temperatura alta por segunda vez, sólo se quemaría. Esta característica hace que los materiales termoestables sean malos candidatos para el reciclaje.

¿Por qué se utiliza tanto el cloruro de polivinilo (PVC)?

El PVC ofrece una amplia variedad de aplicaciones y ventajas en múltiples industrias, tanto en su forma rígida como flexible. En particular, el PVC rígido posee una alta densidad para el plástico, lo que lo hace extremadamente duro y generalmente increíblemente fuerte. También es fácilmente disponible y económico, lo que, combinado con las características de larga duración de la mayoría de los plásticos, lo convierte en una elección fácil para muchas aplicaciones industriales como la construcción.

El PVC tiene una naturaleza extremadamente duradera y ligera, lo que lo convierte en un material atractivo para la construcción, la fontanería y otras aplicaciones industriales. Además, su alto contenido de cloro hace que el material sea resistente al fuego, otra razón por la que ha ganado tanta popularidad en varias industrias.

¿Cuáles son los diferentes tipos de PVC?

El cloruro de polivinilo está ampliamente disponible en dos amplias categorías: rígido y flexible. Cada tipo tiene sus propias ventajas y usos ideales para diferentes industrias. El PVC flexible puede actuar como aislante de cables eléctricos y como alternativa al caucho. El PVC rígido tiene varios usos en la construcción y la fontanería, proporcionando un material ligero, rentable y duradero.

¿Cómo se fabrica el PVC?

El cloruro de polivinilo se fabrica mediante uno de los tres procesos de emulsión:

1. Polimerización en suspensión
2. Polimerización en emulsión
3. Polimerización a granel

Cloruro de polivinilo para el desarrollo de prototipos en máquinas CNC, impresoras 3D, &máquinas de moldeo por inyección

Dos cuestiones principales son el trabajo con el PVC que hace que sea relativamente problemático y no se recomiende generalmente para su uso por los no profesionales. El primero es la emisión de gases tóxicos y corrosivos al fundir el material. Esto ocurre en una u otra medida durante la impresión 3D, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección. Recomendamos echar un vistazo a las hojas de datos MSDS de los diferentes gases de hidrocarburos clorados, como el clorobenceno, y discutir el proceso de producción con un fabricante profesional. La segunda es la naturaleza corrosiva del PVC. Esto es problemático cuando el PVC entra repetidamente en contacto con boquillas metálicas, cortadores o herramientas de moldeo hechas de un material que no sea acero inoxidable o algún otro metal similar resistente a la corrosión.

Impresión 3D:

El cloruro de polivinilo está disponible en forma de filamento como varilla de soldadura de plástico (el material utilizado para soldar), pero actualmente no está adaptado para su uso específico en la impresión 3D. Aunque hay un número cada vez mayor de plásticos y sustitutos de plástico disponibles para la impresión 3D, con diferencia, los dos más comunes siguen siendo el ABS y el PLA. En Mecanismos Creativos, solemos imprimir en 3D con ABS. Para ver una lista de razones y comparar los dos plásticos de impresión 3D más comunes (ABS y PLA) para la impresión 3D, lea aquí.

El mayor problema con el PVC para la impresión 3D es su naturaleza corrosiva (que puede comprometer la funcionalidad de las máquinas típicas si se utiliza durante un período prolongado). Un interesante kickstarter desarrolló una boquilla de impresión 3D capaz de PVC (cabezal extrusor) propuesto por el ingeniero y empresario Ron Steele que, lamentablemente, se cerró sin suficiente interés en 2014. Puedes echar un vistazo al lanzamiento introductorio (vídeo) aquí:

Mecanizado CNC:

El cloruro de polivinilo puede cortarse en una máquina CNC, pero cualquier maquinista que lo haya intentado probablemente haya experimentado la degradación de la fresa en función del material del que esté hecha. El PVC es corrosivo y abrasivo, y los cortadores que no están hechos de acero inoxidable o de un material comparativamente resistente a la corrosión es probable que se deterioren con el tiempo.

Moldeo por inyección:

El cloruro de polivinilo puede inyectarse igual que otros plásticos, pero el cloro del material complica el proceso. Esto se debe a que el PVC fundido puede desprender un gas corrosivo y tóxico. Por ello, los talleres deben estar equipados con buenos sistemas de ventilación. Los que no lo estén probablemente dudarán en trabajar con este material. Además, cuando se moldea plástico de PVC por inyección se necesitan materiales exclusivos resistentes a la corrosión, como el acero inoxidable o el cromado, para la herramienta del molde. La contracción del PVC tiende a estar entre el uno y el dos por ciento. Sin embargo, puede variar en función de varios factores, como el durómetro del material (dureza), el tamaño de la puerta, la presión de mantenimiento, el tiempo de mantenimiento, la temperatura de fusión, el grosor de la pared del molde, la temperatura del molde y el porcentaje y el tipo de aditivos.

¿Es tóxico el PVC?

El PVC puede suponer un peligro para la salud cuando se quema, ya que emite vapores de cloruro de hidrógeno (HCl). En aplicaciones en las que la probabilidad de incendio es alta, a veces se prefiere el aislamiento de cables eléctricos sin PVC. También se pueden emitir humos cuando se funde el material (por ejemplo, durante los procesos de creación de prototipos y de fabricación, como la impresión 3D, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección). Recomendamos echar un vistazo a las Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS) para los diferentes gases de hidrocarburos clorados como el clorobenceno y discutir el proceso de producción con un fabricante profesional.

¿Cuáles son las ventajas del cloruro de polivinilo?

El PVC proporciona a las industrias una serie de ventajas críticas que han consolidado su lugar como uno de los plásticos más populares y ampliamente utilizados en el mercado. Estas ventajas incluyen:

1. El cloruro de polivinilo es fácil de conseguir y relativamente barato.
2. El cloruro de polivinilo es muy denso y, por tanto, muy duro y resiste muy bien la deformación por impacto en comparación con otros plásticos.
3. El cloruro de polivinilo tiene una extraordinaria resistencia a la tracción.
4. El cloruro de polivinilo es muy resistente a los productos químicos y a los álcalis.

Las ventajas del PVC ayudaron a consolidar su lugar como uno de los plásticos más utilizados en todo el mundo. Sin embargo, aunque es ampliamente eficaz y popular, hay que tener en cuenta algunos factores a la hora de utilizar el material.

¿Cuáles son las desventajas del cloruro de polivinilo?

Aunque el PVC tiene una serie de ventajas que lo convierten en un material deseable para trabajar, hay algunas razones para tener precaución. Las desventajas que hay que tener en cuenta al utilizar el PVC son:

1. El cloruro de polivinilo tiene muy poca estabilidad al calor. Por este motivo, durante la producción se suelen añadir al material aditivos que lo estabilizan a temperaturas más elevadas.
2. El cloruro de polivinilo emite humos tóxicos cuando se funde o se somete a un incendio.

Aunque tiene algunas desventajas, el cloruro de polivinilo es un material excelente en general. Tiene una mezcla única de cualidades que lo hacen especialmente útil para el negocio de la construcción. Si toma nota y tiene en cuenta las deficiencias del material, podrá navegar y compensar de forma efectiva para poder utilizar el material en sus próximos proyectos.

¿Cuáles son las propiedades del cloruro de polivinilo?

*En estado estándar (a 25 °C (77 °F), 100 kPa)