Creative Mechanisms Blog

Co je polyvinylchlorid (PVC) a k čemu se používá?

Polyvinylchlorid (PVC) je jedním z celosvětově nejpoužívanějších termoplastických polymerů (vedle jen několika hojněji používaných plastů, jako je PET a P.P.). Je to přirozeně bílý a velmi křehký (před přídavky změkčovadel) plast. PVC je na světě déle než většina plastů, poprvé byl syntetizován v roce 1872 a komerčně vyráběn společností B.F. Goodrich Company ve 20. letech 20. století. Pro srovnání, mnoho jiných běžných plastů bylo poprvé syntetizováno a komerčně využitelné až ve 40. a 50. letech 20. století. Nejčastěji se používá ve stavebnictví a používá se také pro výrobu značek, zdravotnických aplikací a vláken pro výrobu oděvů. PVC bylo náhodně objeveno dvakrát, jednou v roce 1832 francouzským chemikem Henri Victorem Regnaultem a poté znovu objeveno v roce 1872 Němcem Eugenem Baumannem.

Základní formy a funkce polyvinylchloridu (PVC)

PVC se vyrábí ve dvou obecných formách: jako tuhý nebo neměkčený polymer (RPVC nebo uPVC) a podruhé jako pružný plast. Ve své základní formě se PVC vyznačuje tuhou a zároveň křehkou strukturou. Zatímco měkčená verze má různá využití v mnoha průmyslových odvětvích, tuhá verze PVC má také své využití. Odvětví, jako je instalatérství, kanalizace a zemědělství, mohou využívat tuhé PVC v mnoha funkcích.

Pružné, měkčené nebo běžné PVC je díky přídavku změkčovadel, jako jsou ftaláty (např. diisononylftalát nebo DINP), měkčí a náchylnější k ohýbání než PVC. Flexibilní PVC se běžně používá ve stavebnictví jako izolace elektrických vodičů nebo v podlahách pro domácnosti, nemocnice, školy a další prostory, kde je prioritou sterilní prostředí. V některých případech může PVC fungovat jako účinná náhrada pryže. Tuhé PVC se ve stavebnictví používá také jako potrubí pro vodovodní a kanalizační potrubí a obklady, ve Spojených státech běžně označované termínem „vinyl“. Trubky z PVC se často označují podle „rozteče“ (např. rozteč 40 nebo rozteč 80). Mezi významné rozdíly mezi jednotlivými třídami patří např. tloušťka stěny, tlaková třída a barva.

Mezi nejdůležitější vlastnosti PVC plastu patří jeho relativně nízká cena, odolnost vůči degradaci životního prostředí (a také vůči chemikáliím a louhům), vysoká tvrdost a na plast mimořádná pevnost v tahu v případě pevného PVC. PVC je i nadále široce dostupný, běžně používaný a snadno recyklovatelný (zařazený do kategorie s identifikačním kódem pryskyřice „3“).

Jaké jsou vlastnosti polyvinylchloridu (PVC)?

Některé z nejdůležitějších vlastností polyvinylchloridu (PVC) jsou:

1. Hustota: V porovnání s většinou plastů je PVC velmi hustý (měrná hmotnost kolem 1,4)
2. Ekonomika:
3. Tvrdost: PVC je snadno dostupné a levné:
4. Pevnost: Pevné PVC je dobře hodnoceno z hlediska tvrdosti a trvanlivosti:

Polyvinylchlorid je „termoplastický“ (na rozdíl od „termosetového“) materiál, což souvisí s tím, jak plast reaguje na teplo. Termoplastické materiály se stávají kapalnými při teplotě tání (v případě PVC v rozmezí od velmi nízkých 100 stupňů Celsia do vyšších hodnot, jako je 260 stupňů Celsia, v závislosti na přísadách). Hlavní užitečnou vlastností termoplastů je, že je lze zahřát na teplotu tání, ochladit a znovu zahřát, aniž by došlo k jejich výrazné degradaci. Zkapalnění termoplastů, jako je polypropylen, namísto hoření umožňuje jejich snadné vstřikování a následnou recyklaci. Naproti tomu termosetové plasty lze zahřát pouze jednou (obvykle během procesu vstřikování). Při prvním zahřátí dochází k tuhnutí termosetových materiálů (podobně jako u dvousložkového epoxidu), což má za následek chemickou změnu, kterou nelze zvrátit. Pokud byste se pokusili zahřát termosetový plast na vysokou teplotu podruhé, pouze by se spálil. Tato vlastnost činí z termosetových materiálů špatné kandidáty na recyklaci.

Proč se polyvinylchlorid (PVC) tak často používá?

PVC nabízí širokou škálu aplikací a výhod v mnoha průmyslových odvětvích, a to jak v pevné, tak v pružné formě. Zejména tuhé PVC disponuje na plast vysokou hustotou, takže je extrémně tvrdé a obecně neuvěřitelně pevné. Je také snadno dostupné a ekonomické, což z něj v kombinaci s dlouhotrvajícími vlastnostmi většiny plastů činí snadnou volbu pro mnoho průmyslových aplikací, například ve stavebnictví.

PVC má extrémně odolnou povahu a nízkou hmotnost, což z něj činí atraktivní materiál pro stavebnictví, instalatérství a další průmyslové aplikace. Díky vysokému obsahu chlóru je navíc tento materiál odolný proti ohni, což je další důvod, proč si získal takovou oblibu v různých průmyslových odvětvích.

Jaké jsou různé typy PVC?

Polyvinylchlorid je široce dostupný ve dvou širokých kategoriích: pevný a pružný. Každý typ se vyznačuje vlastním souborem výhod a ideálním využitím pro různá průmyslová odvětví. Ohebné PVC může sloužit jako izolace elektrických kabelů a alternativa pryže. Tuhé PVC má různé využití ve stavebnictví a instalatérství a poskytuje lehký, cenově výhodný a odolný materiál k použití.

Jak se PVC vyrábí?“

Polyvinylchlorid se vyrábí jedním ze tří emulzních procesů:

1. Suspenzní polymerace
2. Emulzní polymerace
3. Hromadná polymerace

Polyvinylchlorid pro vývoj prototypů na CNC strojích, 3D tiskárnách, & vstřikovacích strojích

Práce s PVC má dva hlavní problémy, kvůli kterým je poměrně problematická a obecně se nedoporučuje pro použití neprofesionály. Prvním je uvolňování toxických a korozivních plynů při tavení materiálu. K tomu dochází v té či oné míře při 3D tisku, CNC obrábění a vstřikování. Doporučujeme nahlédnout do bezpečnostních listů různých chlorovaných uhlovodíkových plynů, jako je chlorbenzen, a probrat výrobní proces s profesionálním výrobcem. Druhým důvodem je korozivní povaha PVC. To je problematické, pokud se PVC opakovaně dostává do kontaktu s kovovými tryskami, frézami nebo nástroji forem vyrobenými z jiného materiálu než z nerezové oceli nebo jiného podobně korozivzdorného kovu.

3D tisk:

Polyvinylchlorid je k dispozici ve formě vlákna jako plastová svařovací tyč (materiál používaný ke svařování), ale v současné době není dodatečně upraven pro specifické použití při 3D tisku. Ačkoli je k dispozici stále více plastů a jejich náhražek pro 3D tisk, zdaleka nejrozšířenější jsou stále dva druhy ABS a PLA. Ve společnosti Creative Mechanisms obvykle tiskneme 3D tiskem z ABS. Seznam důvodů proč a srovnání dvou nejběžnějších plastů pro 3D tisk (ABS a PLA) pro 3D tisk najdete zde.

Největším problémem PVC pro 3D tisk je jeho korozivní povaha (potenciálně ohrožující funkčnost typických strojů, pokud by se používalo delší dobu). Na zajímavém kickstarteru byla vyvinuta tryska (vytlačovací hlava) schopná 3D tisku z PVC, kterou předložil inženýr a podnikatel Ron Steele a která bohužel v roce 2014 skončila bez dostatečného zájmu. Na úvodní pitch (video) se můžete podívat zde:

CNC obrábění:

Polyvinylchlorid lze řezat na CNC stroji, ale každý obráběč, který to zkoušel, se pravděpodobně setkal s degradací frézy v závislosti na materiálu, ze kterého je vyrobena. PVC je korozivní a abrazivní a frézy, které nejsou vyrobeny z nerezové oceli nebo srovnatelně korozivzdorného materiálu, se pravděpodobně časem znehodnotí.

Vstřikování:

Polyvinylchlorid lze vstřikovat stejně jako jiné plasty, ale chlór v materiálu tento proces komplikuje. Z roztaveného PVC se totiž může uvolňovat korozivní, toxický plyn. V souladu s tím musí být dílny vybaveny dobrým ventilačním systémem. Ty, které nejsou, budou pravděpodobně s prací s tímto materiálem váhat. Kromě toho jsou při vstřikování plastů z PVC vyžadovány jedinečné korozivzdorné materiály, jako je nerezová ocel nebo chromování, pro nástroje formy. Smrštění PVC se obvykle pohybuje mezi jedním a dvěma procenty. Může se ještě lišit v závislosti na několika faktorech, včetně durometru (tvrdosti) materiálu, velikosti vtoku, tlaku držení, doby držení, teploty taveniny, tloušťky stěny formy, teploty formy a procenta a typu přísad.

Je PVC toxické?“

PVC může při spalování představovat zdravotní riziko, protože uvolňuje výpary chlorovodíku (HCl). V aplikacích, kde je vysoká pravděpodobnost požáru, se někdy dává přednost izolaci elektrických vodičů bez PVC. Výpary se mohou uvolňovat také při tavení materiálu (například při výrobě prototypů a výrobních procesech, jako je 3D tisk, CNC obrábění a vstřikování). Doporučujeme nahlédnout do bezpečnostních listů (MSDS) pro různé chlorované uhlovodíkové plyny, jako je chlorbenzen, a prodiskutovat výrobní proces s profesionálním výrobcem.

Jaké jsou výhody polyvinylchloridu?

PVC poskytuje průmyslu řadu zásadních výhod, které upevnily jeho místo jako jednoho z nejoblíbenějších a nejpoužívanějších plastů na trhu. Mezi tyto výhody patří:

1. Polyvinylchlorid je snadno dostupný a relativně levný.
2. Polyvinylchlorid je velmi hustý, a proto velmi tvrdý a ve srovnání s jinými plasty velmi dobře odolává deformaci při nárazu.
3. Polyvinylchlorid má vynikající pevnost v tahu.
4. Polyvinylchlorid je velmi odolný vůči chemikáliím a louhům.

Výhody PVC pomohly upevnit jeho místo jako jednoho z nejpoužívanějších plastů na celém světě. Přestože je však široce účinný a oblíbený, je třeba při jeho používání zvážit některé faktory.

Jaké jsou nevýhody polyvinylchloridu?

Přestože má PVC řadu výhod, které z něj dělají žádaný materiál pro práci, existují některé důvody pro opatrnost. Mezi nevýhody, se kterými musíte při používání PVC počítat, patří:

1. Polyvinylchlorid má velmi nízkou tepelnou stabilitu. Z tohoto důvodu se do něj při výrobě obvykle přidávají přísady, které materiál stabilizují při vyšších teplotách.
2. Polyvinylchlorid při tavení nebo požáru uvolňuje toxické výpary.

Přestože má některé nedostatky, je polyvinylchlorid celkově vynikající materiál. Má jedinečnou směs vlastností, které jej činí obzvláště užitečným pro stavebnictví. Vezmete-li na vědomí a zohledníte-li nedostatky tohoto materiálu, můžete se účinně orientovat a kompenzovat je, abyste mohli materiál efektivně využít ve svých nadcházejících projektech.

Jaké jsou vlastnosti polyvinylchloridu?

*Ve standardním stavu (při 25 °C (77 °F), 100 kPa)