Kreatív mechanizmusok blog

Mi a polivinil-klorid (PVC), és mire használják?

A polivinil-klorid (PVC) az egyik leggyakrabban használt hőre lágyuló polimer világszerte (csak néhány szélesebb körben használt műanyag, mint a PET és a P.P. mellett). Természetes fehér és nagyon törékeny (a lágyítószerek hozzáadása előtt) műanyag. A PVC régebb óta létezik, mint a legtöbb műanyag, először 1872-ben szintetizálták, és a B.F. Goodrich Company az 1920-as években gyártotta kereskedelmi forgalomban. Összehasonlításképpen, sok más gyakori műanyagot csak az 1940-es és 1950-es években szintetizáltak először, és csak az 1940-es és 1950-es években voltak kereskedelmi forgalomban. Leggyakrabban az építőiparban használják, de táblákhoz, egészségügyi alkalmazásokhoz és ruházati szálakhoz is használják. A PVC-t véletlenül kétszer fedezték fel, egyszer 1832-ben Henri Victor Regnault francia vegyész, majd 1872-ben egy német férfi, Eugene Baumann fedezte fel újra.

A polivinil-klorid (PVC) alapformái és funkciói

A PVC-t két általános formában állítják elő: egy merev vagy lágyítatlan polimer (RPVC vagy uPVC), a másik pedig rugalmas műanyag. Alapformájában a PVC-re jellemző a merev, ugyanakkor törékeny szerkezet. Míg a lágyított változat számos iparágban számos felhasználási lehetőséget tartogat, a PVC merev változatának is megvannak a maga felhasználási lehetőségei. Az olyan iparágak, mint a vízvezeték- és csatornázás, valamint a mezőgazdaság számos funkcióban használhatják a merev PVC-t.

A rugalmas, lágyított vagy normál PVC lágyabb és jobban hajlítható, mint az uPVC a lágyítószerek, például a ftalátok (pl. diisononil-ftalát vagy DINP) hozzáadása miatt. A hajlékony PVC-t gyakran használják az építőiparban elektromos vezetékek szigeteléseként vagy padlóburkolatként otthonokban, kórházakban, iskolákban és más olyan területeken, ahol a steril környezet prioritást élvez. Bizonyos esetekben a PVC hatékonyan helyettesítheti a gumit. A merev PVC-t az építőiparban vízvezeték- és burkolatcsőként is használják, amelyet az Egyesült Államokban általában “vinyl” kifejezéssel emlegetnek. A PVC csövekre gyakran a “schedule” (pl. Schedule 40 vagy Schedule 80) kifejezéssel hivatkoznak. A schedule-ek közötti jelentős különbségek közé olyan dolgok tartoznak, mint a falvastagság, a nyomásérték és a szín.

A PVC műanyag legfontosabb jellemzői közé tartozik a viszonylag alacsony ár, a környezeti károsodással (valamint a vegyi anyagokkal és lúgokkal szembeni ellenállás, a nagy keménység és a merev PVC esetében a műanyaghoz képest kiemelkedő szakítószilárdság. A PVC továbbra is széles körben elérhető, általánosan használt és könnyen újrahasznosítható (a “3” gyantaazonosító kóddal kategorizálva).

Melyek a polivinil-klorid (PVC) jellemzői?

A polivinil-klorid (PVC) néhány legfontosabb tulajdonsága:

1. Sűrűség: A PVC a legtöbb műanyaghoz képest nagyon sűrű (fajsúlya 1,4 körül van)
2. Gazdaságosság: A PVC könnyen hozzáférhető és olcsó.
3. Keménység:
4. Szilárdság: A merev PVC keménység és tartósság tekintetében jól teljesít: A merev PVC kiváló szakítószilárdsággal rendelkezik.

A polivinil-klorid “hőre lágyuló” (szemben a “hőre keményedő” anyaggal), ami a műanyag hőre adott reakciójával függ össze. A hőre lágyuló anyagok olvadáspontjuknál (a PVC esetében az adalékanyagoktól függően a nagyon alacsony 100 Celsius-fok és a magasabb, például 260 Celsius-fok közötti tartományban) folyékonnyá válnak. A hőre lágyuló műanyagok elsődleges hasznos tulajdonsága, hogy jelentős romlás nélkül az olvadáspontjukig melegíthetők, lehűthetők és újra felmelegíthetők. A hőre lágyuló műanyagok, mint például a polipropilén, égés helyett cseppfolyósodásuk lehetővé teszi, hogy könnyen fröccsönthetőek legyenek, majd ezt követően újrahasznosíthatóak. Ezzel szemben a hőre keményedő műanyagokat csak egyszer lehet felmelegíteni (jellemzően a fröccsöntési folyamat során). Az első melegítés hatására a hőre keményedő anyagok megszilárdulnak (hasonlóan a kétkomponensű epoxihoz), ami olyan kémiai változást eredményez, amelyet nem lehet visszafordítani. Ha egy hőre keményedő műanyagot másodszor is megpróbálnánk magas hőmérsékletre melegíteni, az csak megégne. Ez a tulajdonsága miatt a hőre keményedő anyagok rossz jelöltek az újrahasznosításra.

Miért használják olyan gyakran a polivinil-kloridot (PVC)?

A PVC sokféle alkalmazást és előnyt kínál számos iparágban, mind merev, mind rugalmas formában. Különösen a merev PVC rendelkezik a műanyaghoz képest nagy sűrűséggel, így rendkívül kemény és általában hihetetlenül erős. Emellett könnyen elérhető és gazdaságos, ami a legtöbb műanyag hosszú élettartamú tulajdonságaival kombinálva könnyű választássá teszi számos ipari alkalmazáshoz, például az építőiparban.

A PVC rendkívül tartós és könnyű, ami vonzó anyaggá teszi az építőiparban, a vízvezeték-szerelésben és más ipari alkalmazásokban. Ezenkívül magas klórtartalma miatt az anyag tűzállóvá válik, ami egy másik ok, amiért ilyen népszerűségre tett szert a különböző iparágakban.

Melyek a PVC különböző típusai?

A polivinil-klorid széles körben elérhető két széles kategóriában: merev és rugalmas. Mindegyik típusnak megvannak a maga előnyei és ideális felhasználási lehetőségei a különböző iparágakban. A rugalmas PVC elektromos kábelszigetelésként és gumialternatívaként szolgálhat. A merev PVC az építőiparban és a vízvezeték-szerelésben különféleképpen használható, könnyű, költséghatékony és tartós anyagot biztosít.

Hogyan készül a PVC?

A polivinil-klorid három emulziós eljárás egyikével készül:

1. Szuszpenziós polimerizáció
2. Emulziós polimerizáció
3. Tömeges polimerizáció

Polyvinil-klorid prototípusfejlesztéshez CNC gépeken, 3D nyomtatókon, & fröccsöntőgépeken

A PVC-vel való munka két fő problémája miatt viszonylag problémás és általában nem ajánlott nem szakemberek számára. Az első a mérgező és maró hatású gázok kibocsátása az anyag olvasztásakor. Ez kisebb-nagyobb mértékben a 3D nyomtatás, a CNC megmunkálás és a fröccsöntés során történik. Javasoljuk, hogy nézze meg a különböző klórozott szénhidrogéngázok, például a klórbenzol MSDS-adatlapjait, és beszélje meg a gyártási folyamatot egy profi gyártóval. A második a PVC korrozív jellege. Ez akkor jelent problémát, ha a PVC ismételten érintkezik fém fúvókákkal, vágókésekkel vagy öntőszerszámokkal, amelyek nem rozsdamentes acélból vagy más, hasonlóan korrózióálló fémből készültek.

3D nyomtatás:

A polivinil-klorid műanyag hegesztőpálcaként (a hegesztéshez használt anyag) filament formájában kapható, de jelenleg nincs utólagosan átalakítva a 3D nyomtatásban való speciális felhasználásra. Bár egyre több műanyag és műanyagpótló anyag áll rendelkezésre a 3D nyomtatáshoz, messze a két legelterjedtebb még mindig az ABS és a PLA. A Creative Mechanismsnél jellemzően ABS-szel 3D nyomtatunk. Az okok felsorolását és a két legelterjedtebb 3D nyomtatási műanyag (ABS és PLA) 3D nyomtatáshoz való összehasonlítását itt találja.

A 3D nyomtatáshoz használt PVC-vel kapcsolatos legnagyobb probléma a korróziós jellege (ami hosszabb távú használat esetén potenciálisan veszélyeztetheti a tipikus gépek működését). Egy érdekes kickstarteren Ron Steele mérnök és vállalkozó által felvetett PVC-képes 3D nyomtatásra alkalmas fúvókát (extruder fejet) fejlesztett ki, amely sajnos 2014-ben kellő érdeklődés nélkül lezárult. A bemutatkozó pitchet (videót) itt nézheti meg:

CNC megmunkálás:

A polivinil-kloridot lehet CNC-gépen vágni, de minden gépész, aki próbálta már, valószínűleg tapasztalta, hogy az anyagtól függően degradálódik a vágógép. A PVC korrozív és koptató hatású, és a nem rozsdamentes acélból vagy hasonlóan korrózióálló anyagból készült vágóeszközök idővel valószínűleg tönkremennek.

Fröccsöntés:

A polivinil-klorid ugyanúgy fröccsönthető, mint más műanyagok, de az anyagban lévő klór megnehezíti a folyamatot. Ennek oka, hogy az olvasztott PVC maró, mérgező gázt bocsáthat ki. Ennek megfelelően a műhelyeket jó szellőztető rendszerrel kell felszerelni. Akik nem rendelkeznek ilyennel, azok valószínűleg nem szívesen dolgoznak az anyaggal. Ezenkívül PVC műanyag fröccsöntésénél egyedi, korrózióálló anyagokra, például rozsdamentes acélra vagy krómozásra van szükség a szerszámhoz. A PVC zsugorodása általában egy és két százalék között van. Ez még mindig számos tényezőtől függően változhat, beleértve az anyag durométerét (keménységét), a kapu méretét, a tartási nyomást, a tartási időt, az olvadék hőmérsékletét, a szerszámfal vastagságát, a szerszám hőmérsékletét, valamint az adalékanyagok százalékos arányát és típusát.

Toxikus a PVC?

A PVC égéskor egészségügyi kockázatot jelenthet, mivel hidrogén-klorid (HCl) gőzöket bocsát ki. Azokban az alkalmazásokban, ahol nagy a tűz valószínűsége, néha előnyben részesítik a PVC-mentes elektromos vezetékszigetelést. Az anyag megolvasztásakor (például a prototípus- és gyártási folyamatok, például a 3D nyomtatás, a CNC megmunkálás és a fröccsöntés során) szintén füstgázok szabadulhatnak fel. Javasoljuk, hogy tekintse meg a különböző klórozott szénhidrogéngázok, például a klórbenzol anyagbiztonsági adatlapjait (MSDS), és beszélje meg a gyártási folyamatot egy professzionális gyártóval.

Melyek a polivinil-klorid előnyei?

A PVC egy sor olyan kritikus előnyt biztosít az iparágak számára, amelyek bebetonozták helyét a piacon az egyik legnépszerűbb és legszélesebb körben használt műanyagként. Ezek az előnyök a következők:

1. A polivinil-klorid könnyen hozzáférhető és viszonylag olcsó.
2. A polivinil-klorid nagyon sűrű, ezért nagyon kemény, és más műanyagokhoz képest nagyon jól ellenáll az ütés okozta deformációnak.
3. A polivinil-klorid kiváló szakítószilárdsággal rendelkezik.
4. A polivinil-klorid nagyon ellenálló a vegyi anyagokkal és lúgokkal szemben.

A PVC előnyei segítettek megszilárdítani a helyét, mint az egyik leggyakrabban használt műanyag a világon. Azonban annak ellenére, hogy széles körben hatékony és népszerű, az anyag használatakor figyelembe kell venni néhány tényezőt.

Melyek a polivinil-klorid hátrányai?

Míg a PVC-nek számos előnye van, amelyek kívánatos anyaggá teszik a munkavégzéshez, van néhány ok, ami miatt óvatosan kell eljárni. A PVC használatakor figyelembe veendő hátrányok a következők:

1. A polivinil-klorid nagyon rossz hőstabilitással rendelkezik. Emiatt a gyártás során általában olyan adalékanyagokat adnak az anyaghoz, amelyek magasabb hőmérsékleten stabilizálják az anyagot.
2. A polivinil-klorid mérgező füstöt bocsát ki, ha megolvasztják vagy tűznek teszik ki.

Noha vannak hiányosságai, a polivinil-klorid összességében kiváló anyag. Olyan tulajdonságok egyedülálló keverékével rendelkezik, amelyek különösen hasznossá teszik az építőiparban. Az anyag hiányosságainak tudomásulvételével és számbavételével hatékonyan navigálhat és kompenzálhat, így hatékonyan használhatja az anyagot a következő projektjeiben.

Melyek a polivinil-klorid tulajdonságai?

*Normálállapotban (25 °C (77 °F), 100 kPa)