Alguna vegada us heu preguntat per què el plàstic de PVC és a tot arreu? Des de canonades fins a dispositius mèdics, aquest versàtil material ha revolucionat moltes indústries. Descobert accidentalment el 1872 pel químic alemany Eugen Baumann, PVC, des de llavors, s'ha convertit en un material clau a tot el món.
En aquesta publicació, explorarem les propietats, els processos de fabricació i els tipus de plàstic de PVC. També coneixereu la seva àmplia gamma d’usos i modificacions que fan que sigui imprescindible a les indústries actuals.
Comprensió del clorur de polivinil (PVC)
Què és el PVC (clorur de polivinil)?
El PVC, o clorur de polivinil, també anomenat vinil, és un polímer termoplàstic altament versàtil. És conegut per la seva durabilitat, assequibilitat i resistència als productes químics. S'utilitza en indústries com la construcció, l'assistència sanitària i l'electrònica, PVC s'afavoreix per la seva capacitat de suportar condicions extremes. A diferència d'altres plàstics, el PVC pot ser flexible o rígid, segons els additius utilitzats durant la producció.
PVC és un material lleuger. És fàcil treballar i es pot modelar en diverses formes, cosa que fa que sigui una elecció per a moltes aplicacions. Les seves excel·lents propietats d’aïllament elèctric també la fan ideal per a la producció de fil i cable.
Breu història del descobriment i desenvolupament del PVC
El descobriment de PVC va ser un accident feliç. El 1872, el químic alemany Eugen Baumann va exposar gas de clorur de vinil a la llum del sol, produint un sòlid blanc - PVC. Tot i això, no va ser fins al 1913 que Friedrich Klatte va patentar un procés per polimeritzar PVC mitjançant la llum solar, obrint el camí per a un ús comercial.
Durant la Primera Guerra Mundial, Alemanya va començar a produir productes de PVC flexibles i rígids, que van substituir metalls resistents a la corrosió. A mitjan segle XX, el PVC s’havia convertit en un dels plàstics més produïts a nivell mundial.
Propietats del plàstic de PVC
PVC compta amb un conjunt únic de propietats que el converteixen en un material versàtil per a diverses aplicacions.
| de la propietat | Valor |
| Densitat | 1,3-1,45 g/cm³ |
| Absorció d'aigua (immersió de 24 hores) | 0,06% |
| Força a la tracció | 7500 psi |
| Mòdul de flexió | 481000 psi |
| Força d’impacte Izod Notched Izod | 1,0 peus lliures/in |
| Temperatura de desviació de calor (264 psi) | 158 ° F |
| Coeficient d’expansió tèrmica | 3,2 x 10-5 in/in/° F |
| Força dielèctrica | 544 V/MIL |
Propietats físiques
Densitat : PVC té una densitat d’1,3-1,45 g/cm³ Per a PVC rígid. Aquesta densitat relativament alta contribueix a la seva robustesa i durabilitat.
Absorció d’aigua : el PVC té una baixa absorció d’aigua. Quan s’immersa durant 24 hores, només absorbeix un 0,06% d’aigua. Això fa que sigui resistent a la humitat i adequat per a ús exterior.
Propietats mecàniques
Força de tracció : PVC té una resistència a la tracció de 7500 psi. Aquesta gran resistència li permet suportar estrès significatiu sense trencar -se. És ideal per a aplicacions que requereixen duresa.
Mòdul de flexió : el mòdul de flexió de PVC és de 481.000 psi. Aquesta mesura de rigidesa garanteix que el PVC pot mantenir la seva forma sota càrrega.
Força d’impacte IZOD Notched : la força d’impacte IZOD de PVC és d’1,0 peus/in. Això indica la seva capacitat per resistir les forces d’impacte i evitar la fractura.
Propietats tèrmiques
Temperatura de desviació de calor : a 264 psi, la temperatura de desviació de calor del PVC és de 158 ° F. Aquesta és la temperatura a la qual comença a deformar -se sota la càrrega. El PVC manté la seva forma bé sota temperatures moderades.
Coeficient d’expansió tèrmica : PVC té un coeficient d’expansió tèrmica de 3,2 x 10-5 in/in/° F. Això mesura quant s’expandeix amb els canvis de temperatura. El baix valor de PVC significa que manté l'estabilitat dimensional.
Propietats elèctriques
Propietats químiques
Resistència química : el PVC és resistent a molts productes químics, inclosos àcids, bases, sals i hidrocarburs alifàtics. Això fa que sigui adequat per utilitzar -lo en entorns corrosius.
Resistència a la meteorització : PVC pot suportar l'exposició a la llum del sol i a altres elements meteorològics. Aquesta propietat permet el seu ús en aplicacions a l'aire lliure.
Avantatges i desavantatges
Les propietats de PVC ofereixen diversos avantatges:
Tot i això, també té alguns desavantatges:
Pacta estabilitat de calor: el PVC es pot degradar a temperatures altes.
Migració del plastificant: amb el pas del temps, els plastificants poden aparèixer, afectant les propietats del PVC.
Toxicitat potencial: PVC conté clor, que pot alliberar substàncies tòxiques durant la producció o eliminació.
Procés de fabricació de plàstic de PVC
Alguna vegada us heu preguntat com es fa el plàstic de PVC? És un procés fascinant que implica diversos passos. Explorem el viatge de fabricació d’aquest versàtil material.
Matèries primeres
Les matèries primeres primàries per a la producció de PVC són:
Monòmer de clorur de vinil (VCM) : VCM es produeix combinant clor (derivat de sal) i etilè (de gas natural o oli). Es forma diclorur d’etilè. A continuació, s’escalfa en una unitat d’esquerdament per produir VCM.
Additius : s'utilitzen diversos additius per millorar les propietats del PVC:
Estabilitzadors: Eviteu la degradació durant el processament
Plasticizers: millorar la flexibilitat
Filtres: millorar les propietats mecàniques
Lubricants: ajuda en el processament
Estabilitzadors UV: protegiu -vos de la degradació del sol
Mètodes de polimerització
El PVC es sintetitza mitjançant la polimerització de VCM. Els dos mètodes principals són:
Polimerització de suspensió :
VCM es dispersa en aigua amb iniciadors i additius.
La barreja contínua manté la suspensió i la mida de les partícules uniformes.
El 80% de la producció de PVC a tot el món.
Polimerització d’emulsió :
VCM està atrapat dins de les micel·les de sabó a l’aigua.
S'utilitzen iniciadors solubles en aigua.
Produeix PVC amb una mida de partícula més petita (0,1-100 μm).
Els dos mètodes impliquen calor per iniciar la polimerització. La resina de PVC resultant és un sòlid blanc i trencadís.
Compost i pelletitzant
La resina de PVC es barreja amb additius en un procés anomenat Composting. Això es fa en mescladors o extrusors per produir una barreja homogènia.
El PVC compost es pelletitza. S’extreu a través d’una matriu i es talla en pellets petits. Aquests pellets són fàcils de manejar i estan preparats per a un processament posterior.
Control de qualitat i proves
S’implementen mesures estrictes de control de qualitat durant tot el procés de fabricació. D’aquesta manera es garanteix propietats i rendiment consistents del PVC.
Algunes proves comunes inclouen:
Mesura de la densitat
Prova de força a la tracció
Prova de resistència a l’impacte
Prova d’estabilitat tèrmica
Prova de resistència química
Aquestes proves ajuden a verificar que el PVC compleixi les especificacions necessàries per a la seva sol·licitud prevista.
La taula següent resumeix els passos clau de la fabricació de PVC:
| del pas | Descripció |
| Matèries primeres | VCM (de clor i etilè) i additius |
| Polimerització | Suspensió (80% de la producció) o emulsió |
| Compost | Barrejar la resina de PVC amb additius per millorar les propietats |
| Pelletitzar | Extreure i tallar PVC compost en pellets |
| Control i proves de qualitat | Verificació de propietats i rendiment mitjançant diverses proves |
Tipus de plàstic de PVC
El PVC inclou diversos tipus, cadascun amb propietats i aplicacions úniques.
PVC rígid (UPVC)
També conegut com a PVC o PVC-U no plastificat
Rígid i rendible
Alta resistència a l’impacte, l’aigua, el clima i els ambients corrosius
Densitat: 1,3-1,45 g/cm³
Aplicacions: canonades, marcs de finestres i materials de construcció
PVC flexible
Canonada de PVC flexible
Conté plastificants que donen flexibilitat
Classificació basada en contingut de plastificant:
Densitat: 1,1-1,35 g/cm³
Aplicacions: cables, mànegues i productes inflables
Propietats de PVC flexibles
Baix cost
Força flexible i d’impacte elevat
Bona resistència a UV, àcids, alcalis i olis
No inflamable
Perfil de rendiment versàtil
PVC clorat (CPVC)
Produït per la cloració de la resina de PVC
El contingut de clor va augmentar del 56% al voltant del 66%
Durabilitat millorada, estabilitat química i retard de la flama
Pot suportar temperatures més altes que el PVC regular
Aplicacions: canonades d'aigua calenta i manipulació de líquids industrials
PVC orientat (PVC-O)
Fabricat per estiraments de canonades PVC-U
Reorganitza l'estructura amorfa en una estructura en capes
Millora les característiques físiques:
Rigidesa
Resistència a la fatiga
Lleuger
Aplicacions: canonades de pressió d’alt rendiment
PVC modificat (PVC-M)
Aliatge de PVC format afegint agents modificadors
Millora la duresa i les propietats d’impacte
Aplicacions: conductes, conductes i accessoris que requereixen una durabilitat millorada
La taula següent resumeix els tipus clau de PVC i les seves característiques:
| Tipus | Descripció | de propietats clau | Aplicacions |
| PVC rígid | No plasticitzada, rígida | Impacte, temps i resistència química | Canonades, marcs de finestres, construcció |
| PVC flexible | Conté plastificants per a la flexibilitat | UV, àcid, alcali i resistència a l’oli | Cables, mànegues, inflables |
| PVC clorat | El contingut de clor va augmentar fins al 66% | Durabilitat millorada, resistència a la calor | Tubs d'aigua calenta, manipulació de líquids industrials |
| PVC orientat | Canonades estirades PVC-U | Rigidesa millorada, resistència a la fatiga | Canonades de pressió d'alt rendiment |
| PVC modificat | Aliatge PVC amb agents modificadors | Augment de la duresa i la força d’impacte | Conductes, conductes, accessoris |
Mètodes de processament per a plàstic de PVC
La versatilitat de PVC no és només en les seves propietats, sinó també de la manera que es pot processar. Anem a aprofundir en els diversos mètodes que s’utilitzen per donar forma a aquest material en productes útils.
Extrusió
L’extrusió és un procés continu que crea perfils uniformes llargs. El PVC es fon i s’obliga a través d’una matriu per crear la forma desitjada.
Modelat per injecció
El modelat per injecció s’utilitza per crear parts tridimensionals complexes. El PVC fos s’injecta en una cavitat del motlle on es refreda i es solidifica.
Paràmetres de procés :
Temperatura de fusió: 170-210 ° C
Temperatura del motlle: 20-60 ° C
Aquests paràmetres asseguren un flux i refrigeració adequats del PVC
Consideracions :
Termoformació
La termoforma consisteix en escalfar una làmina de PVC fins que sigui flexible i, a continuació, donar -li forma sobre un motlle. El full es refreda per conservar la nova forma.
Modelat
El modelat de cops s’utilitza per crear objectes buits com ampolles i contenidors. Un tub de PVC fos, anomenat parison, s’infla dins d’un motlle.
Calendari
El calendari és un procés que produeix fulls o pel·lícules fines i continuades. El PVC es passa per una sèrie de rodets escalfats que el comprimeixen i la forma.
Impressió 3D
La impressió 3D o la fabricació additiva és un mètode relativament nou per processar PVC. Es tracta de construir una capa d'objectes per capa d'un model digital.
| Mètode de processament | Descripció | Punts clau |
| Extrusió | Procés continu per crear perfils | Canonada, tubs, llençols; Temperatures inferiors a la modelat per injecció |
| Modelat per injecció | Crea parts complexes injectant -se en un motlle | Temp de fusió: 170-210 ° C, Tempera de motlle: 20-60 ° C; motlles resistents a la corrosió |
| Termoformació | Formant fulls de PVC escalfats sobre un motlle | Flexible a 120-150 ° C; Embalatge, signes, components d'automoció |
| Modelat | Crea objectes buits inflant una parisana | Ampolles, contenidors; Apte per a productes químics |
| Calendari | Produeix fulls o pel·lícules fines i finestres | Pel·lícules per a envasos, etiquetes; Fulls per terres, sostres |
| Impressió 3D | Construeix objectes capa per capa d’un model digital | Nous filaments de PVC; danys potencials als components de la impressora |
Aquests mètodes de processament mostren l'adaptabilitat de PVC. Cada mètode té els seus propis avantatges i consideracions. L’elecció del mètode de processament depèn del producte final desitjat i dels seus requisits.
Modificacions del plàstic de PVC
El PVC rarament s’utilitza en la seva forma pura. Sovint es modifica amb diversos additius per millorar les seves propietats i el seu rendiment.
| de modificació | Exemples | Efectes |
| Plastificants | Ftalats, adipats, trimel·litats | Augmenta la flexibilitat, redueix la força |
| Estabilitzadors de calor | Calci-zinc, basat en estany | Eviteu la degradació durant el processament i l’ús |
| Voltants | Carbonat de calci, diòxid de titani, fibres de vidre | Millorar les propietats mecàniques, reduir el cost |
| Lubricants | Cera de parafina, àcid esteàric | Millorar la processabilitat, reduir la fricció |
| Estabilitzadors UV | Hals, benzotriazoles | Protegiu -vos contra la degradació UV |
| Modificadors d’impacte | Acrílic, MBS | Millorar la resistència i la resistència a l’impacte |
| Retardants de flama | Triòxid antimoni, hidròxid d'alumini | Millorar la resistència al foc |
| Processament de la sida | Basat en acrílic, basat en silicona | Millorar la processabilitat i la qualitat de la superfície |
| Barreges | PVC/polièster, PVC/PU, PVC/NBR | Millorar les propietats específiques per a les aplicacions dirigides |
Plastificants
Els plastificants són additius que augmenten la flexibilitat i la treballabilitat del PVC. Redueixen la cristalinitat del polímer, fent -la més flexible.
Estabilitzadors de calor
Els estabilitzadors de calor eviten la degradació del PVC durant el processament i l’ús. Neutralitzen l’àcid clorhídric (HCl) produït quan el PVC s’exposa a la calor.
Voltants
Els farcits s’utilitzen per millorar les propietats mecàniques del PVC i reduir els costos. Poden augmentar la rigidesa, la força i l’estabilitat dimensional.
Carbonat de calci :
Diòxid de titani :
Fibres de vidre :
Lubricants
S’afegeixen lubricants a PVC per millorar la seva processabilitat. Redueixen la fricció durant l’extrusió i el modelat, evitant enganxar i garantint un flux suau.
Lubricants externs :
Ajudeu el PVC Flux sobre les superfícies de metall calent
Exemples: cera de parafina, cera de polietilè
Lubricants interns :
Estabilitzadors UV
Els estabilitzadors UV protegeixen el PVC de la degradació causada per l’exposició al sol. Eviten la decoloració, el guió i la pèrdua de propietats mecàniques.
Modificadors d’impacte
Els modificadors d’impacte milloren la duresa i la resistència del PVC a l’impacte. Milloren la capacitat del material d’absorbir energia sense esquerdar -se.
Retardants de flama
Els retardants de la flama milloren la resistència al foc del PVC, fent que sigui més segur per utilitzar -la en diverses aplicacions.
Triòxid antimoni :
Hidròxid d’alumini :
Processament de la sida
Les ajudes a processament són additius que milloren la processabilitat i la qualitat de la superfície del PVC.
Barreges amb altres termoplàstics
La combinació de PVC amb altres termoplàstics pot millorar les seves propietats per a aplicacions específiques.
PVC/Polyester Blends :
Millora les propietats mecàniques com la resistència a l’abrasió, la resistència a la tracció i la resistència a la llàgrima
Apte per a aplicacions automobilístiques i industrials
Barrejades PVC/PU :
PVC/NBR Blends :
Aquestes modificacions mostren la increïble adaptabilitat del PVC. Seleccionant acuradament additius, els fabricants poden adaptar les propietats de PVC per adaptar -se a una àmplia gamma d’aplicacions.
Aplicacions i usos del plàstic de PVC
La versatilitat de PVC el converteix en un material per a innombrables aplicacions. Des de la construcció fins a l’assistència sanitària, des de l’automoció fins als béns de consum, PVC és a tot arreu.
Indústria de la construcció
PVC és un cavall de treball del sector de la construcció. La seva durabilitat, la seva resistència a la meteorització i la facilitat d’instal·lació la converteixen en una elecció ideal per a diverses aplicacions.
Tubs i accessoris de PVC :
S'utilitza per a la fontaneria, les aigües residuals i el reg
Resistent a la corrosió i atac químic
Lleuger i fàcil d’instal·lar
Perfils i portes de les finestres :
Proporcioneu un aïllament excel·lent i impermeabilitzeu -vos
Requereixen un manteniment mínim
Disponible en diversos colors i acabats
Terra i recobriments de paret :
Durador i fàcil de netejar
Oferiu una bona resistència al lliscament
Disponible en diversos patrons i dissenys
Elèctric i l'electrònica
Les excel·lents propietats aïllants de PVC i la resistència al foc la converteixen en una elecció popular a la indústria elèctrica i electrònica.
Dispositius mèdics i sanitaris
La biocompatibilitat, la claredat i la capacitat de PVC per ser esterilitzats el converteixen en un material crucial en la salut.
Sector automobilístic
La durabilitat, la resistència química i la modelació del PVC la fan útil en diverses aplicacions d'automòbils.
Components interiors :
S'utilitza per a taulers de comandament, panells de portes i fundes de seient
Proporcionar una bona estètica i durabilitat
Resistent al desgast i a l'exposició a la UV
Protecció de cos :
Protegeix contra les deixalles i la corrosió de la carretera
Proporciona aïllament de so
Lleuger i fàcil d’aplicar
Envasament
La claredat, la resistència química i la capacitat de PVC la converteixen en una elecció popular per als envasos.
Béns de consum
La versatilitat i la durabilitat de PVC el converteixen en un material comú en diversos productes de consum.
| de l’àrea d’aplicació | Exemples | Beneficis clau |
| Construcció | Canonades, finestres, terres | Durabilitat, resistència a la meteorització, fàcil instal·lació |
| Elèctric i electrònica | Aïllament per cable, conductes | Aïllament, resistència al foc, resistència química |
| Assistència sanitària | Bosses de sang, guants quirúrgics | Biocompatibilitat, claredat, esterilització |
| Automoció | Components interiors, protecció del cos | Durabilitat, resistència química, modelació |
| Envasament | Embalatge d'aliments, paquets de butllofes | Claredat, resistència química, modelació |
| Béns de consum | Roba, calçat, joguines | Versatilitat, durabilitat, seguretat |
Aquests són només alguns exemples de les innombrables aplicacions de PVC. La seva combinació única de propietats la converteix en un material indispensable al nostre món modern.
Consideracions mediambientals
Alliberament potencial de substàncies tòxiques
La producció i l’ús de PVC poden alliberar substàncies nocives, especialment durant la fabricació i l’eliminació. Les dioxines i el clorur de vinil són subproductes de la producció de PVC, que representen riscos ambientals i per a la salut importants. Quan el PVC es crema o es processa de manera inadequada, pot alliberar aquests productes químics tòxics, contribuint a la contaminació de l’aire i als riscos per a la salut dels treballadors.
Migració i residu de plastificant
El PVC flexible sovint conté plastificants per millorar la seva flexibilitat. Amb el pas del temps, aquests plastificants poden migrar del material, deixant potencialment residus nocius. Els estudis han demostrat que els ftalats , un tipus comú de plastificant, poden alterar la salut humana, afectant hormones i sistemes reproductors. Això ha comportat una creixent preocupació sobre la seguretat del PVC flexible en productes de consum.
Impacte dels estabilitzadors de calor basats en metalls pesants
Històricament, PVC ha confiat en estabilitzadors de calor basats en metalls pesants, particularment plom , per evitar la degradació durant el processament. Mentre que efectius, aquests estabilitzadors representen riscos importants quan el PVC és eliminat o reciclat. La contaminació per plom en els residus de PVC dificulta el reciclatge i suposa perills ambientals a llarg termini.
| Els estabilitzadors de calor | possibles riscos |
| Estabilitzadors basats en plom | Contaminació ambiental, reptes de reciclatge |
| Estabilitzadors basats en estany | Més segur però més costós |
| Estabilitzadors de calci-zinc | Alternatives no tòxiques i ecològiques |
Desenvolupament d'additius no tòxics
En resposta a aquestes preocupacions, la indústria ha canviat cap a sistemes additius no tòxics i ecològics . alternatives com els estabilitzadors de zinc calci per substituir els metalls pesants nocius. S'han desenvolupat Aquests nous additius mantenen el rendiment del PVC sense comprometre la salut ambiental o humana. També s’estan fent esforços per crear plastificants basats en bio que no suposin els mateixos riscos que els ftalats tradicionals.
Sistemes de reciclatge de llaç tancat
Un dels focus clau en la indústria del PVC és establir sistemes de reciclatge de llaç tancat . Es tracta de reciclar els residus de PVC de nou a la producció, reduir la necessitat de noves matèries primeres i minimitzar l’impacte ambiental. Vinylplus , una iniciativa europea de reciclatge de PVC, ha fet avenços en facilitar la col·lecció i el reciclatge de productes PVC. Assegurar -se que els residus de PVC es poden reprocessar i reutilitzar, els fabricants tenen com a objectiu disminuir els residus d’abocament i promoure una economia circular.
Reciclatge i eliminació de PVC
El reciclatge de PVC és un repte a causa de la presència d’additius i impureses. Hi ha dos mètodes principals de reciclatge de PVC:
Reciclatge mecànic : consisteix en la trituració i reprocessa els residus de PVC en nous productes. Tanmateix, la presència de contaminants pot reduir la qualitat del material reciclat.
Reciclatge químic : es trenca PVC en els seus components de base, que es poden reutilitzar en els nous processos de producció. Aquest mètode és més complex, però permet el reciclatge més pur.
L'eliminació incorrecta del PVC, especialment mitjançant la incineració, allibera gasos nocius com el clorur d'hidrogen . Els mètodes d’eliminació segurs són fonamentals per minimitzar els danys ambientals.
Pràctiques de fabricació sostenibles
Per fer front a l’impacte ambiental del PVC, els fabricants adopten pràctiques sostenibles . Aquests inclouen reduir les emissions durant la producció i utilitzar fonts d’energia renovables. En incorporar PVC reciclat a nous productes, la indústria pot disminuir la seva confiança en materials verges. Les empreses també estan explorant l’ús de Bio-PVC , derivat de pinsos renovables, com a alternativa més verda al PVC convencional.
Alternatives a PVC
En determinades aplicacions, les indústries estan explorant alternatives al PVC. Materials com el polipropilè i els elastòmers termoplàstics (TPE) ofereixen avantatges similars amb menys inconvenients ambientals. Per exemple, TPE pot substituir PVC flexible en tubs mèdics, mentre que el polietilè s’utilitza sovint en aplicacions d’envasament. Aquestes alternatives formen part d’un esforç més ampli per reduir la confiança en materials potencialment nocius.
Sumari
El plàstic de PVC és versàtil, durador i àmpliament utilitzat en indústries com la construcció i la salut. Es presenta de formes flexibles i rígides, amb aplicacions que van des de canonades fins a dispositius mèdics. Els nous avenços en additius i mètodes de reciclatge ecològics tenen com a objectiu fer que el PVC sigui més sostenible. A mesura que la tecnologia millora, el PVC basat en bio i les alternatives no tòxiques estan sorgint. Per protegir el medi ambient, l’ús responsable i l’eliminació adequada dels productes PVC són crucials per minimitzar el seu impacte.
Consells: potser us interessa tots els plàstics
