Creative Mechanisms Blog

Ce este clorura de polivinil (PVC) și la ce se folosește?

Clorura de polivinil (PVC) este unul dintre cei mai utilizați polimeri termoplastici la nivel mondial (alături doar de câteva materiale plastice mai utilizate pe scară largă, cum ar fi PET și P.P.). Este un plastic alb în mod natural și foarte fragil (înainte de adaosurile de plastifianți). PVC există de mai mult timp decât majoritatea materialelor plastice, fiind sintetizat pentru prima dată în 1872 și produs comercial de B.F. Goodrich Company în anii 1920. Prin comparație, multe alte materiale plastice obișnuite au fost sintetizate pentru prima dată și viabile din punct de vedere comercial abia în anii 1940 și 1950. Este utilizat cel mai frecvent în industria construcțiilor și este, de asemenea, folosit pentru semne, aplicații în domeniul sănătății și fibre pentru îmbrăcăminte. PVC a fost descoperit accidental de două ori, o dată în 1832 de către chimistul francez Henri Victor Regnault și apoi redescoperit în 1872 de către un german pe nume Eugene Baumann.

Formele și funcțiile de bază ale clorurii de polivinil (PVC)

PVC este produs în două forme generale: un polimer rigid sau neplastifiat (RPVC sau uPVC), iar al doilea ca plastic flexibil. În forma sa de bază, PVC-ul se caracterizează prin structura sa rigidă, dar fragilă. În timp ce versiunea plastifiată deține diverse utilizări în mai multe industrii, versiunea rigidă a PVC-ului are, de asemenea, partea sa de utilizări. Industrii precum cea a instalațiilor sanitare, a canalizării și a agriculturii pot utiliza PVC rigid în numeroase funcții.

PVC flexibil, plastifiat sau normal este mai moale și mai ușor de îndoit decât uPVC datorită adaosului de plastifianți cum ar fi ftalații (de exemplu, ftalatul de diisononil sau DINP). PVC-ul flexibil este utilizat în mod obișnuit în construcții ca izolație a firelor electrice sau în podele pentru locuințe, spitale, școli și alte zone în care un mediu steril este o prioritate. În unele cazuri, PVC-ul poate acționa ca un înlocuitor eficient al cauciucului. PVC-ul rigid este, de asemenea, utilizat în construcții ca țeavă pentru instalații sanitare și pentru siding, denumit în mod obișnuit prin termenul „vinil” în Statele Unite. Țevile din PVC sunt deseori denumite după „schedule” (de exemplu, Schedule 40 sau Schedule 80). Diferențele semnificative între schemele includ lucruri precum grosimea peretelui, presiunea nominală și culoarea.

Câteva dintre cele mai importante caracteristici ale plasticului PVC includ prețul său relativ scăzut, rezistența la degradarea mediului (precum și la substanțe chimice și alcaline), duritatea ridicată și rezistența la tracțiune remarcabilă pentru plastic în cazul PVC-ului rigid. PVC-ul rămâne disponibil pe scară largă, utilizat în mod obișnuit și ușor de reciclat (clasificat prin codul de identificare a rășinii „3”).

Care sunt caracteristicile clorurii de polivinil (PVC)?

Câteva dintre cele mai semnificative proprietăți ale clorurii de polivinil (PVC) sunt:

1. Densitate: PVC-ul este foarte dens în comparație cu majoritatea materialelor plastice (greutate specifică în jur de 1,4)
2. Economie: PVC-ul este ușor disponibil și ieftin.
3. Duritate: PVC-ul rigid se clasează bine în ceea ce privește duritatea și durabilitatea.
4. Rezistență: PVC-ul rigid are o rezistență excelentă la tracțiune.

Clorura de polivinil este un material „termoplastic” (spre deosebire de „termorezistent”), ceea ce are de-a face cu modul în care plasticul răspunde la căldură. Materialele termoplastice devin lichide la punctul lor de topire (un interval pentru PVC între 100 de grade Celsius, o valoare foarte mică, și valori mai mari, cum ar fi 260 de grade Celsius, în funcție de aditivi). Un prim atribut util al materialelor termoplastice este faptul că acestea pot fi încălzite până la punctul lor de topire, răcite și reîncălzite din nou fără o degradare semnificativă. În loc să ardă, termoplasticele precum polipropilena se lichefiază, ceea ce le permite să fie ușor de turnat prin injecție și apoi reciclate ulterior. În schimb, materialele plastice termorezistente pot fi încălzite doar o singură dată (de obicei, în timpul procesului de turnare prin injecție). Prima încălzire face ca materialele termorezistente să se întărească (similar cu un epoxidic în două părți), ceea ce duce la o schimbare chimică care nu poate fi inversată. Dacă ați încerca să încălziți un plastic termorigid la o temperatură ridicată a doua oară, acesta nu ar face decât să se ardă. Această caracteristică face ca materialele termorezistente să fie candidați slabi pentru reciclare.

De ce se utilizează atât de des clorura de polivinil (PVC)?

PVC oferă o mare varietate de aplicații și avantaje în mai multe industrii, atât în formele sale rigide, cât și în cele flexibile. În special, PVC-ul rigid posedă o densitate ridicată pentru un plastic, ceea ce îl face extrem de dur și, în general, incredibil de rezistent. Este, de asemenea, ușor disponibil și economic, ceea ce, combinat cu caracteristicile de lungă durată ale majorității materialelor plastice, îl face o alegere ușoară pentru multe aplicații industriale, cum ar fi construcțiile.

PVC are o natură extrem de durabilă și ușoară, ceea ce îl face un material atractiv pentru construcții, instalații sanitare și alte aplicații industriale. În plus, conținutul său ridicat de clor face ca materialul să fie rezistent la foc, un alt motiv pentru care a câștigat o astfel de popularitate în diverse industrii.

Care sunt diferitele tipuri de PVC?

Clorura de polivinil este disponibilă pe scară largă în două mari categorii: rigidă și flexibilă. Fiecare tip vine cu propriul set de avantaje și utilizări ideale pentru diferite industrii. PVC-ul flexibil poate acționa ca izolație a cablurilor electrice și ca o alternativă la cauciuc. PVC-ul rigid are diverse utilizări în construcții și instalații sanitare, oferind un material ușor, rentabil și durabil de utilizat.

Cum se fabrică PVC?

Clorura de polivinil este fabricată prin unul dintre cele trei procese de emulsie:

1. Polimerizarea în suspensie
2. Polimerizarea în emulsie
3. Polimerizarea în masă

Clorură de polivinil pentru dezvoltarea de prototipuri pe mașini CNC, imprimante 3D, & mașini de turnare prin injecție

Două aspecte principale sunt lucrul cu PVC care îl fac relativ problematic și nu este în general recomandat pentru utilizare de către neprofesioniști. Prima este emisia de gaze toxice și corozive la topirea materialului. Acest lucru se întâmplă într-o măsură sau alta în timpul imprimării 3D, al prelucrării CNC și al turnării prin injecție. Vă recomandăm să aruncați o privire pe fișele de date MSDS pentru diferite gaze de hidrocarburi clorurate, cum ar fi clorobenzenul, și să discutați procesul de producție cu un producător profesionist. În al doilea rând, este natura corozivă a PVC-ului. Acest lucru este problematic atunci când PVC-ul intră în mod repetat în contact cu duze metalice, cuțite sau unelte de turnare fabricate dintr-un alt material decât oțelul inoxidabil sau un alt metal la fel de rezistent la coroziune.

Imprimare 3D:

Clorura de polivinil este disponibilă sub formă de filament ca baghetă de sudură din plastic (materialul utilizat pentru sudură), dar în prezent nu este modernizată pentru o utilizare specifică în imprimarea 3D. Deși există un număr din ce în ce mai mare de materiale plastice și înlocuitori de plastic disponibili pentru imprimarea 3D, de departe, cele două cele mai comune sunt încă ABS și PLA. La Creative Mechanisms, noi tipărim de obicei cu ABS. Pentru o listă de motive și pentru a compara cele două cele mai comune materiale plastice de imprimare 3D (ABS și PLA) pentru imprimarea 3D, citiți aici.

Cea mai mare problemă cu PVC-ul pentru imprimarea 3D este natura sa corozivă (care ar putea compromite funcționalitatea mașinilor tipice dacă ar fi utilizat pe o perioadă mai lungă de timp). Un kickstarter interesant a dezvoltat o duză (cap de extrudere) de imprimare 3D capabilă de PVC, propus de inginerul și antreprenorul Ron Steele, care, din păcate, s-a închis fără suficient interes în 2014. Puteți arunca o privire la pitch-ul introductiv (video) aici:

CNC Machining:

Clorura de polivinil poate fi tăiată pe o mașină CNC, dar orice mașinist care a încercat a experimentat probabil degradarea frezei în funcție de materialul din care este făcută. PVC-ul este coroziv și abraziv, iar frezele care nu sunt fabricate din oțel inoxidabil sau dintr-un material cu rezistență comparabilă la coroziune sunt susceptibile să se deterioreze în timp.

Turnare prin injecție:

Clorura de polivinil poate fi injectată la fel ca și alte materiale plastice, dar clorul din material complică procesul. Acest lucru se datorează faptului că PVC-ul topit poate degaja un gaz coroziv și toxic. În consecință, magazinele trebuie să fie echipate cu sisteme bune de ventilație. Cei care nu sunt, probabil că vor ezita să lucreze cu acest material. În plus, sunt necesare materiale unice rezistente la coroziune, cum ar fi oțelul inoxidabil sau cromarea, pentru scula de turnare atunci când se modelează prin injecție plastic PVC. Retragerea în PVC tinde să fie între unu și două procente. Ea poate varia totuși în funcție de mai mulți factori, inclusiv durometrul (duritatea) materialului, dimensiunea porții, presiunea de menținere, timpul de menținere, temperatura de topire, grosimea peretelui matriței, temperatura matriței, precum și procentul și tipul de aditivi.

PVC este toxic?

PVC poate reprezenta un pericol pentru sănătate atunci când este ars, deoarece emite vapori de clorură de hidrogen (HCl). În aplicațiile în care probabilitatea de incendiu este ridicată, se preferă uneori izolarea firelor electrice fără PVC. De asemenea, se pot emite vapori la topirea materialului (cum ar fi în timpul proceselor de prototipare și de fabricație, cum ar fi imprimarea 3D, prelucrarea CNC și turnarea prin injecție). Vă recomandăm să consultați Fișele cu date de securitate a materialelor (MSDS) pentru diferite gaze de hidrocarburi clorurate, cum ar fi clorobenzenul, și să discutați procesul de producție cu un producător profesionist.

Care sunt avantajele clorurii de polivinil?

PVC oferă industriilor o serie de avantaje critice care i-au cimentat locul ca fiind unul dintre cele mai populare și mai utilizate materiale plastice de pe piață. Aceste avantaje includ:

1. Clorura de polivinil este ușor disponibilă și relativ ieftină.
2. Clorura de polivinil este foarte densă și, prin urmare, foarte dură și rezistă foarte bine la deformarea prin impact în raport cu alte materiale plastice.
3. Clorura de polivinil are o rezistență remarcabilă la tracțiune.
4. Clorura de polivinil este foarte rezistentă la substanțe chimice și alcaline.

Avantajele PVC-ului au ajutat la consolidarea locului său ca unul dintre cele mai utilizate materiale plastice din întreaga lume. Cu toate acestea, chiar dacă este eficient și popular pe scară largă, trebuie să luați în considerare anumiți factori atunci când utilizați materialul.

Care sunt dezavantajele clorurii de polivinil?

În timp ce PVC-ul are o serie de avantaje care îl fac un material de dorit pentru a lucra cu el, există câteva motive pentru a fi precauți. Dezavantajele de care trebuie să țineți cont atunci când folosiți PVC includ:

1. Clorura de polivinil are o stabilitate termică foarte slabă. Din acest motiv, aditivii care stabilizează materialul la temperaturi mai ridicate sunt de obicei adăugați la material în timpul producției.
2. Clorura de polivinil emite vapori toxici atunci când este topită sau supusă unui incendiu.

Deși există unele neajunsuri, clorura de polivinil este un material excelent în general. Are un amestec unic de calități care îl fac deosebit de util pentru domeniul construcțiilor. Luând notă și ținând cont de neajunsurile materialului, puteți naviga și compensa în mod eficient, astfel încât să puteți utiliza în mod eficient materialul în proiectele dumneavoastră viitoare.

Care sunt proprietățile clorurii de polivinil?

*În stare standard (la 25 °C (77 °F), 100 kPa)

.