Creative Mechanisms Blog

Hvad er polyvinylchlorid (PVC), og hvad bruges det til?

Polyvinylchlorid (PVC) er et af de mest almindeligt anvendte termoplastiske polymerer på verdensplan (næst efter kun få mere udbredte plasttyper som PET og P.P.). Det er en naturligt hvid og meget skør (før tilsætning af blødgørere) plast. PVC har eksisteret længere end de fleste andre plasttyper, idet det først blev syntetiseret i 1872 og fremstillet kommercielt af B.F. Goodrich Company i 1920’erne. Til sammenligning blev mange andre almindelige plasttyper først syntetiseret og blev først kommercielt levedygtige i 1940’erne og 1950’erne. Det anvendes oftest i byggeindustrien og bruges også til skilte, sundhedsapplikationer og fibre til tøj. PVC blev tilfældigt opdaget to gange, en gang i 1832 af den franske kemiker Henri Victor Regnault og derefter genopdaget i 1872 af en tysk mand ved navn Eugene Baumann.

Grundformerne og funktionerne af polyvinylchlorid (PVC)

PVC fremstilles i to generelle former: en stiv eller uplasticized polymer (RPVC eller uPVC) og den anden som en fleksibel plast. I sin grundform er PVC kendetegnet ved sin stive, men skøre struktur. Mens den blødgjorte version har forskellige anvendelser på tværs af flere industrier, har den stive version af PVC også sin andel af anvendelser. Industrier som VVS, kloakering og landbrug kan anvende stiv PVC i mange forskellige funktioner.

Fleksibel, blødgjort eller almindelig PVC er blødere og mere bøjelig end uPVC på grund af tilsætning af blødgøringsmidler som ftalater (f.eks. diisononylphthalat eller DINP). Bøjelig PVC anvendes almindeligvis i byggeriet som isolering på elektriske ledninger eller i gulvbelægninger til boliger, hospitaler, skoler og andre områder, hvor et sterilt miljø er en prioritet. I nogle tilfælde kan PVC fungere som en effektiv erstatning for gummi. Hård PVC anvendes også i byggeriet som rør til VVS-installationer og beklædningsbeklædning, der i USA almindeligvis benævnes “vinyl”. PVC-rør betegnes ofte ved deres “skema” (f.eks. skema 40 eller skema 80). Betydningsfulde forskelle mellem skemaerne omfatter ting som vægtykkelse, trykklasse og farve.

Nogle af PVC-plastens vigtigste egenskaber omfatter dets relativt lave pris, dets modstandsdygtighed over for miljøforringelse (samt over for kemikalier og baser), høj hårdhed og fremragende trækstyrke for plast i tilfælde af stiv PVC. PVC er fortsat bredt tilgængeligt, almindeligt anvendt og let genanvendeligt (kategoriseret med harpiksidentifikationskode “3”).

Hvad er egenskaberne ved polyvinylchlorid (PVC)?

Nogle af de vigtigste egenskaber ved polyvinylchlorid (PVC) er:

1. Massefylde: PVC er meget tæt sammenlignet med de fleste andre plasttyper (specifik vægtfylde omkring 1,4)
2. Økonomi: PVC er meget tæt sammenlignet med de fleste plasttyper (specifik vægtfylde omkring 1,4)
3. PVC er let tilgængelig og billig.
5. Hårdhed: PVC er let tilgængelig og billig: Stiv PVC er god med hensyn til hårdhed og holdbarhed.
6. Styrke:

Polyvinylchlorid er et “termoplastisk” (i modsætning til “termohærdet”) materiale, hvilket har noget at gøre med den måde, hvorpå plasten reagerer på varme. Termoplastiske materialer bliver flydende ved deres smeltepunkt (et område for PVC mellem de meget lave 100 grader Celsius og højere værdier som 260 grader Celsius afhængigt af tilsætningsstofferne). En af de vigtigste nyttige egenskaber ved termoplaster er, at de kan opvarmes til deres smeltepunkt, afkøles og genopvarmes igen uden væsentlig nedbrydning. I stedet for at brænde, bliver termoplast som polypropylen flydende, hvilket gør det let at sprøjtestøbe dem og efterfølgende genbruge dem. Termosetplast kan derimod kun opvarmes én gang (typisk under sprøjtestøbningsprocessen). Den første opvarmning får termohærdede materialer til at hærde (svarende til en 2-delt epoxy), hvilket resulterer i en kemisk ændring, som ikke kan vendes. Hvis man forsøgte at opvarme en termohærdet plast til en høj temperatur en anden gang, ville den kun brænde. Denne egenskab gør termohærdende materialer til dårlige kandidater til genanvendelse.

Hvorfor anvendes polyvinylchlorid (PVC) så ofte?

PVC tilbyder en lang række anvendelsesmuligheder og fordele på tværs af flere industrier i både stive og fleksible former. Især stiv PVC har en høj densitet for plast, hvilket gør den ekstremt hård og generelt utrolig stærk. Det er også let tilgængeligt og økonomisk, hvilket kombineret med de fleste plasters langtidsholdbare egenskaber gør det til et let valg til mange industrielle anvendelser som f.eks. byggeri.

PVC har en ekstremt holdbar natur og er let, hvilket gør det til et attraktivt materiale til byggeri, VVS-installationer og andre industrielle anvendelser. Derudover gør det høje klorindhold materialet brandsikkert, hvilket er en anden grund til, at det har vundet så stor popularitet på tværs af forskellige industrier.

Hvad er de forskellige typer PVC?

Polyvinylchlorid er bredt tilgængeligt i to brede kategorier: stiv og fleksibel. Hver type kommer med sit eget sæt af fordele og ideelle anvendelser til forskellige industrier. Fleksibel PVC kan fungere som isolering af elektriske kabler og som et gummialternativ. Stiv PVC har forskellige anvendelser inden for byggeri og VVS, hvilket giver et let, omkostningseffektivt og holdbart materiale til brug.

Hvordan fremstilles PVC?

Polyvinylchlorid fremstilles ved en af tre emulsionsprocesser:

1. Suspensionspolymerisation
2. Emulsionspolymerisation
3. Bulkpolymerisation

Polyvinylchlorid til udvikling af prototyper på CNC-maskiner, 3D-printere, & sprøjtestøbemaskiner

To hovedproblemer er arbejdet med PVC, der gør det relativt problematisk og generelt ikke anbefales til brug af ikke-fagfolk. Det første er udledningen af giftige og ætsende gasser ved smeltning af materialet. Dette sker i et eller andet omfang under 3D-printning, CNC-bearbejdning og sprøjtestøbning. Vi anbefaler at tage et kig på MSDS-databladene for forskellige klorerede kulbrintegasser som chlorbenzen og drøfte produktionsprocessen med en professionel producent. For det andet er PVC’s korrosive karakter. Dette er problematisk, når PVC gentagne gange kommer i kontakt med metaldyser, skærere eller støbeværktøjer, der er fremstillet af et andet materiale end rustfrit stål eller et andet tilsvarende korrosionsbestandigt metal.

3D-printning:

Polyvinylchlorid fås i filamentform som en plastsvejsstang (det materiale, der anvendes til svejsning), men det er ikke på nuværende tidspunkt eftermonteret til specifik brug i 3D-printning. Selv om der er et stigende antal plastmaterialer og plastsubstitutter til rådighed til 3D-printning, er de to mest almindelige stadig ABS og PLA. Hos Creative Mechanisms 3D-printer vi typisk med ABS. For en liste over årsagerne til hvorfor og sammenlign de to mest almindelige 3D-printplast (ABS og PLA) til 3D-print, læs her.

Det største problem med PVC til 3D-print er dets korrosive natur (potentielt kompromitterende for typiske maskiners funktionalitet, hvis det blev brugt over en længere periode). En interessant kickstarter udviklede en PVC-egnet 3D-udskrivningsdyse (ekstruderhoved) fremlagt af ingeniør og iværksætter Ron Steele, der desværre lukkede uden tilstrækkelig interesse i 2014. Du kan tage et kig på det indledende pitch (video) her:

CNC Machining:

Polyvinylchlorid kan skæres på en CNC-maskine, men enhver maskinarbejder, der har forsøgt, har sandsynligvis oplevet nedbrydning af fræseren afhængigt af materialet, den er lavet af. PVC er korrosivt og slibende, og fræsere, der ikke er fremstillet af rustfrit stål eller et tilsvarende korrosionsbestandigt materiale, vil sandsynligvis blive forringet med tiden.

Sprøjtestøbning:

Polyvinylchlorid kan sprøjtes ligesom andre plasttyper, men klor i materialet komplicerer processen. Det skyldes, at smeltet PVC kan afgive en ætsende, giftig gas. Derfor skal værkstederne være udstyret med gode ventilationssystemer. De, der ikke er det, vil sandsynligvis være tilbageholdende med at arbejde med materialet. Derudover kræves der unikke korrosionsbestandige materialer som rustfrit stål eller forkromning til støbeværktøjet ved sprøjtestøbning af PVC-plast. Krympning i PVC har tendens til at ligge på mellem en og to procent. Det kan stadig variere baseret på flere faktorer, herunder materialets durometer (hårdhed), portionsstørrelse, holdetryk, holdetid, smeltetemperatur, formvægstykkelse, støbtemperatur og procentdel og type af tilsætningsstoffer.

Er PVC giftigt?

PVC kan udgøre en sundhedsrisiko ved forbrænding, da det afgiver hydrogenchlorid (HCl)-dampe. I anvendelser, hvor der er stor sandsynlighed for brand, foretrækkes undertiden PVC-fri elektrisk ledningsisolering. Der kan også afgives røg ved smeltning af materialet (f.eks. under prototype- og fremstillingsprocesser som 3D-printning, CNC-bearbejdning og sprøjtestøbning). Vi anbefaler at tage et kig på sikkerhedsdatabladene (MSDS) for forskellige klorerede kulbrintegasser som chlorbenzen og drøfte produktionsprocessen med en professionel producent.

Hvad er fordelene ved polyvinylchlorid?

PVC giver industrierne en række kritiske fordele, der har cementeret dets plads som en af de mest populære og udbredte plastmaterialer på markedet. Disse fordele omfatter:

1. Polyvinylklorid er let tilgængeligt og relativt billigt.
2. Polyvinylklorid er meget tæt og dermed meget hårdt og modstår slagdeformation meget godt i forhold til andre plastmaterialer.
3. Polyvinylchlorid har en fremragende trækstyrke.
4. Polyvinylchlorid er meget modstandsdygtigt over for kemikalier og alkalier.

PVC’s fordele har været med til at befæste dets plads som en af de mest anvendte plastmaterialer i hele verden. Men selv om det er meget effektivt og populært, skal du overveje nogle faktorer, når du bruger materialet.

Hvad er ulemperne ved polyvinylchlorid?

Selv om PVC har et væld af fordele, der gør det til et ønskværdigt materiale at arbejde med, er der nogle grunde til at være forsigtig. De ulemper, som du skal tage højde for, når du bruger PVC, omfatter:

1. Polyvinylchlorid har en meget dårlig varmestabilitet. Derfor tilsættes der typisk additiver, der stabiliserer materialet ved højere temperaturer, til materialet under produktionen.
2. Polyvinylchlorid afgiver giftige dampe, når det smeltes eller udsættes for brand.

Selv om der er nogle mangler, er polyvinylchlorid generelt set et fremragende materiale. Det har en unik blanding af kvaliteter, der gør det særligt nyttigt til byggebranchen. Ved at notere og tage højde for materialets mangler kan du effektivt navigere og kompensere, så du effektivt kan bruge materialet i dine kommende projekter.

Hvad er egenskaberne ved polyvinylchlorid?

*I standardtilstand (ved 25 °C (77 °F), 100 kPa)