Creative Mechanisms Blog

Vad är polyvinylklorid (PVC) och vad används det till?

Polyvinylklorid (PVC) är en av de mest använda termoplastiska polymererna i världen (bredvid endast ett fåtal mer använda plaster som PET och P.P.). Det är en naturligt vit och mycket spröd (före tillsatser av mjukgörare) plast. PVC har funnits längre än de flesta plaster. PVC syntetiserades för första gången 1872 och tillverkades kommersiellt av B.F. Goodrich Company på 1920-talet. Som jämförelse kan nämnas att många andra vanliga plaster först syntetiserades och blev kommersiellt gångbara först på 1940- och 1950-talen. Den används oftast inom byggnadsindustrin och används även för skyltar, hälsovårdstillämpningar och fibrer till kläder. PVC upptäcktes av misstag två gånger, en gång 1832 av den franske kemisten Henri Victor Regnault och sedan återupptäcktes den 1872 av en tysk man vid namn Eugene Baumann.

Polyvinylkloridens (PVC) grundformer och funktioner

PVC tillverkas i två allmänna former: en styv eller oplastiserad polymer (RPVC eller uPVC), och den andra som en flexibel plast. I sin grundform kännetecknas PVC av sin styva men spröda struktur. Medan den mjukgjorda versionen har olika användningsområden inom flera olika branscher, har den styva versionen av PVC också sin del av användningsområden. Industrier som rörledningar, avlopp och jordbruk kan använda sig av styv PVC i många funktioner.

Flexibel, mjukgjord eller vanlig PVC är mjukare och lättare att böja än uPVC på grund av tillsats av mjukgörare som ftalater (t.ex. diisononylftalat eller DINP). Böjlig PVC används ofta inom byggbranschen som isolering av elektriska ledningar eller som golvbeläggning i bostäder, sjukhus, skolor och andra områden där en steril miljö är en prioritet. I vissa fall kan PVC fungera som en effektiv ersättning för gummi. Styv PVC används också inom byggbranschen som rör för rörledningar och fasadbeklädnad, som vanligen kallas ”vinyl” i USA. PVC-rör benämns ofta med sin ”schema” (t.ex. schema 40 eller schema 80). Betydande skillnader mellan scheman inkluderar saker som väggtjocklek, tryckklassning och färg.

Några av PVC-plastens viktigaste egenskaper är dess relativt låga pris, dess motståndskraft mot miljöförstöring (liksom mot kemikalier och alkalier), hög hårdhet och en enastående draghållfasthet för plast när det gäller styv PVC. PVC är fortfarande allmänt tillgänglig, används ofta och är lätt återvinningsbar (kategoriseras av hartskoden ”3”).

Vilka egenskaper har polyvinylklorid (PVC)?

Några av de viktigaste egenskaperna hos polyvinylklorid (PVC) är:

1. Densitet: PVC är mycket tät jämfört med de flesta plaster (specifik vikt runt 1,4)
2. Ekonomi: PVC är mycket tätt jämfört med de flesta plaster (specifik vikt runt 1,4)
3. Ekonomi: PVC är mycket tät: PVC är lätt tillgänglig och billig.
4. Hårdhet: PVC är lätt tillgänglig och billig: Styv PVC är bra när det gäller hårdhet och hållbarhet.
5. Styrka:

Polyvinylklorid är ett ”termoplastiskt” (i motsats till ”härdplast”) material, vilket har att göra med hur plasten reagerar på värme. Termoplastiska material blir flytande vid sin smältpunkt (ett intervall för PVC mellan mycket låga 100 grader Celsius och högre värden som 260 grader Celsius beroende på tillsatserna). En viktig användbar egenskap hos termoplaster är att de kan värmas upp till smältpunkten, kylas ner och värmas upp igen utan att försämras nämnvärt. Istället för att brinna, blir termoplaster som polypropen flytande, vilket gör att de lätt kan formsprutas och sedan återvinnas. Däremot kan härdplaster endast upphettas en gång (vanligtvis under formsprutningsprocessen). Den första uppvärmningen leder till att härdade material stelnar (liknande en tvådelad epoxi), vilket resulterar i en kemisk förändring som inte kan återställas. Om man försökte värma en härdplast till en hög temperatur en andra gång skulle den bara brinna. Denna egenskap gör att härdade material är dåliga kandidater för återvinning.

Varför används polyvinylklorid (PVC) så ofta?

PVC erbjuder en mängd olika tillämpningar och fördelar inom flera olika branscher i både styva och flexibla former. I synnerhet har styv PVC en hög densitet för plast, vilket gör den extremt hård och i allmänhet otroligt stark. Den är också lättillgänglig och ekonomisk, vilket i kombination med de flesta plasters långvariga egenskaper gör den till ett enkelt val för många industriella tillämpningar, t.ex. inom byggbranschen.

PVC har en extremt hållbar natur och är lätt, vilket gör den till ett attraktivt material för byggbranschen, VVS-installationer och andra industriella tillämpningar. Dessutom gör dess höga klorhalt materialet brandsäkert, vilket är ytterligare en anledning till att det har blivit så populärt inom olika branscher.

Vad är de olika typerna av PVC?

Polyvinylklorid finns allmänt tillgängligt i två breda kategorier: styvt och flexibelt. Varje typ har sina egna fördelar och idealiska användningsområden för olika branscher. Böjlig PVC kan fungera som isolering av elektriska kablar och ett gummialternativ. Styv PVC har olika användningsområden inom konstruktion och VVS, vilket ger ett lätt, kostnadseffektivt och hållbart material att använda.

Hur tillverkas PVC?

Polyvinylklorid tillverkas genom en av tre emulsionsprocesser:

1. Suspensionspolymerisering
2. Emulsionspolymerisering
3. Bulkpolymerisering

Polyvinylklorid för utveckling av prototyper på CNC-maskiner, 3D-skrivare, & formsprutmaskiner

Det finns två huvudproblem när man arbetar med PVC, vilket gör att det är relativt problematiskt och inte generellt sett rekommenderas för användning av icke-proffs. Det första är utsläppet av giftiga och frätande gaser vid smältning av materialet. Detta sker i någon mån vid 3D-utskrift, CNC-bearbetning och formsprutning. Vi rekommenderar att du tar en titt på säkerhetsdatabladen för olika klorerade kolvätegaser som klorbensen och att du diskuterar produktionsprocessen med en professionell tillverkare. För det andra är PVC:s korrosiva karaktär. Detta är problematiskt när PVC upprepade gånger kommer i kontakt med metallmunstycken, fräsar eller formverktyg som är tillverkade av ett annat material än rostfritt stål eller någon annan liknande korrosionsbeständig metall.

3D-utskrift:

Polyvinylklorid finns i filamentform som en svetsstång av plast (det material som används vid svetsning), men den är för närvarande inte eftermonterad för specifik användning vid 3D-utskrift. Även om det finns ett växande antal plaster och plastersättningar tillgängliga för 3D-utskrift är de två vanligaste fortfarande ABS och PLA. På Creative Mechanisms 3D-utskrift använder vi vanligtvis ABS. För en lista med skälen till varför och jämför de två vanligaste 3D-utskriftsplasterna (ABS och PLA) för 3D-utskrift, läs här.

Det största problemet med PVC för 3D-utskrift är dess korrosiva natur (som potentiellt kan äventyra typiska maskiners funktionalitet om den används under en längre period). En intressant kickstarter utvecklade ett PVC-kompatibelt 3D-utskriftsmunstycke (extruderhuvud) som lades fram av ingenjören och entreprenören Ron Steele som tyvärr stängdes utan tillräckligt intresse 2014. Du kan ta en titt på den inledande presentationen (video) här:

CNC-bearbetning:

Polyvinylklorid kan skäras på en CNC-maskin, men alla maskinister som har försökt har förmodligen upplevt nedbrytning av fräsen beroende på vilket material den är tillverkad. PVC är korrosivt och slipande, och fräsar som inte är tillverkade av rostfritt stål eller ett jämförbart korrosionsbeständigt material kommer sannolikt att försämras med tiden.

Sprutgjutning:

Polyvinylklorid kan injiceras precis som andra plaster, men klor i materialet försvårar processen. Detta beror på att smält PVC kan avge en frätande, giftig gas. Följaktligen måste verkstäderna vara utrustade med bra ventilationssystem. De som inte är det kommer sannolikt att vara tveksamma till att arbeta med materialet. Dessutom krävs unika korrosionsbeständiga material som rostfritt stål eller förkromning för formverktyget vid formsprutning av PVC-plast. Krympningen i PVC tenderar att ligga mellan en och två procent. Den kan fortfarande variera baserat på flera faktorer, inklusive materialets durometer (hårdhet), ingångsstorlek, hålltryck, hålltid, smälttemperatur, formväggstjocklek, formtemperatur samt procentandel och typ av tillsatser.

Är PVC giftigt?

PVC kan utgöra en hälsorisk vid förbränning eftersom det avger vätesklorid (HCl)-ångor. I tillämpningar där sannolikheten för brand är stor föredras ibland PVC-fri elektrisk ledningsisolering. Rök kan också avges vid smältning av materialet (t.ex. vid prototyper och tillverkningsprocesser som 3D-utskrift, CNC-bearbetning och formsprutning). Vi rekommenderar att man tar en titt på säkerhetsdatabladen (MSDS) för olika klorerade kolvätegaser som klorbensen och att man diskuterar produktionsprocessen med en professionell tillverkare.

Vad är fördelarna med polyvinylklorid?

PVC förser industrier med en rad kritiska fördelar som har cementerat dess plats som en av de mest populära och allmänt använda plasterna på marknaden. Dessa fördelar inkluderar:

1. Polyvinylklorid är lätt tillgänglig och relativt billig.
2. Polyvinylklorid är mycket tät och därmed mycket hård och motstår deformation genom slag mycket bra i förhållande till andra plaster.
3. Polyvinylklorid har en enastående draghållfasthet.
4. Polyvinylklorid är mycket motståndskraftig mot kemikalier och alkalier.

PVC:s fördelar bidrog till att befästa dess plats som en av de mest använda plasterna i världen. Men även om det är mycket effektivt och populärt måste du ta hänsyn till vissa faktorer när du använder materialet.

Vad är nackdelarna med polyvinylklorid?

Samtidigt som PVC har en mängd fördelar som gör det till ett önskvärt material att arbeta med, finns det vissa skäl att vara försiktig. De nackdelar som du måste ta hänsyn till när du använder PVC är bland annat:

1. Polyvinylklorid har mycket dålig värmestabilitet. Därför tillsätts vanligtvis tillsatser som stabiliserar materialet vid högre temperaturer till materialet under produktionen.
2. Polyvinylklorid avger giftiga ångor när det smälter eller utsätts för brand.

Trots vissa brister är polyvinylklorid överlag ett utmärkt material. Det har en unik blandning av egenskaper som gör det särskilt användbart för byggbranschen. Genom att notera och redovisa materialets brister kan du effektivt navigera och kompensera så att du effektivt kan använda materialet i dina kommande projekt.

Vad är egenskaperna hos polyvinylklorid?

*I standardtillstånd (vid 25 °C (77 °F), 100 kPa)