Lze PVC zahřívat?

Jedním z nejběžnějších plastů v průmyslu, každodenním životě a strojírenství je PVC, známé také jako PVC, známé také jako polyvinylchlorid, který je považován za téměř univerzální materiál získaný polymerací komplexní sloučeniny etylenu a chlóru. PVC se používá ve všech průmyslových odvětvích, i když někdy vyvolává kontroverze ohledně bezpečnosti, ale můžeme s jistotou říci, že polovina prohlášení o jeho nebezpečnosti jsou legendy.

Jak se vyrábí PVC v průmyslu

Zpočátku se PVC ve formě bílého prášku bez chuti a zápachu získává několika procesy. Chlor se získává z kuchyňské soli, která se kombinuje s produktem krakování ropy, ethylenem. Výsledná molekula z ethylenoxidu a chloru je základní monomer. Během procesu polymerace se monomery spojují a vytvářejí polymerní řetězce. Právě polymerace dává plastu jeho nejcennější vlastnosti – pevnost, tažnost, omezenou elektrickou vodivost a hořlavost.

Pokud jde o poslední vlastnost PVC, stojí za to podat samostatné vysvětlení.

Spalování PVC je speciální proces a obtížné podmínky

Z hlediska fyzikální chemie PVC nehoří, ale při určité teplotě a přímém plameni se rozkládá a uvolňuje produkty rozkladu nebezpečné pro lidi a zvířata. Zapálení začíná při zahřátí plamene na 500 C, při stažení plamene produkt z PVC zhasne, ale po zahřátí na 624 C bude dále hořet a kouřit. Při zahřátí na 1100 C se materiál sám vznítí. Během procesu ohřevu prochází několika fázemi spojenými se změnou plasticity, nejprve změkne, poté plave. Rozklad PVC začíná při zahřátí na 100 – 140 C. Když se PVC prach nahromadí v uzavřené místnosti, může se okamžitě vznítit – „bavlna“, podobně jako bavlna z obilného nebo cukrového prachu ve výtahu.

Plasticita a skelný přechod polyvinylchloridu v závislosti na teplotě

Při ochlazení na 70 C PVC zesklovatí, to znamená, že ztvrdne a zkřehne – tak se chovají „pevné kapaliny“, ve kterých molekuly netvoří krystalové mřížky, např. sklo. Parametr teploty skelného přechodu pro amorfní polymery je kriticky důležitý při výrobě a použití – v tomto stavu získávají pevnost a omezenou tažnost. Při teplotách nad teplotou skelného přechodu získává polymer vlastnosti elasticity, superelasticity a tekutosti. To znamená, že materiál lze použít pouze při zahřátí maximálně na 60 – 90 C, zatímco měkčený polymer změkne při 70 C a nezměkčí při 105 C.

Chlazení PVC bez následků na strukturu – ztrátu pevnosti a tažnosti – je možné až do -60 C, resp. -15 C, pro plastifikované (FPVC) a neměkčené (RPVC) polymery. Ten má vysokou pevnost a tuhost.

Indikátory hustoty PVC

PVC se obvykle dělí na typy – suspenzní a emulzní, podle technologie výroby. Suspenzní polyvinylchlorid zaujímá až 85 % moderního trhu. Hustota materiálu po obdržení výrobků z něj je 1,4 – 1,5 gramu na centimetr krychlový. Ve výchozím práškovém stavu nepřesahuje 0,4 – 0,7 gramu na centimetr krychlový. Sypná hmotnost je hustota sypké látky nasypané do kontejneru, toto kritérium je důležité při nákupu surovin v kontejnerech a výpočtu její spotřeby pro následné zpracování.

Pevnost a tažnost polyvinylchloridu

Síla polyvinylchloridu se liší v závislosti na typu, to znamená použití změkčovadel a množství chlóru. V literatuře a technických popisech můžete najít:

• Vinplast – vysoce tvrdé PVC se strukturální pevností
• plastová směs – plastové PVC, ze kterého se vyrábí izolační materiály, fólie a pásky.

Na bázi PVC surovin lze vyrobit plněný nebo vyztužený materiál s vysokou pevností v tahu nebo pěnový (chemická a plynová metoda).

Aby se PVC získaly určité vlastnosti, používají se přísady nebo přísady:

• elastomery výrazně zvyšují rázovou houževnatost polymeru;
• tepelné a světelné stabilizátory umožňují zvýšit bod tání polymeru a dodat odolnost vůči UV záření;
• změkčovadla – parafíny a vosky zvyšující tekutost a plasticitu materiálu.

Použitím těchto přísad je možné dosáhnout výrazné optimalizace materiálu v několika parametrech pro použití v konkrétní výrobě.

Parametry pro výběr polymerního materiálu

Fyzikální a mechanické vlastnosti PVC se mohou výrazně lišit v závislosti na technologii výroby a použití přísad. Proto uvádíme seznam hlavních kritérií, která stojí za to prostudovat při plánování použití polyvinylchloridu ve výrobě.

• Pevnost v tlaku – odráží minimální sílu, při které materiál začíná ztrácet tvar a strukturálně se hroutit.
• Pevnost v tahu je minimální síla, při které začíná oddělování konstrukčních částí materiálu, prasknutí.
• Deformační pevnost je maximální síla, při které je materiál schopen se deformovat a vrátit se do předchozího stavu.
• Plastický limit je minimální síla dostatečná ke změně tvaru materiálu bez návratu do předchozího stavu.
• Rázová pevnost je mez, za kterou se materiál při nárazu začíná rozpadat, to znamená, že neabsorbuje energii nárazu.
• Tvrdost je hranice schopnosti udržet tvar při působení síly, převrácená hodnota plasticity.

Dokumentace pro výrobky a suroviny z PVC uvádí tyto parametry. Mohou být použity ke stanovení strukturní vhodnosti polymeru.

Jak se vyrábí výrobky z PVC

K výrobě různých produktů z polyvinylchloridu lze použít několik technologií.

Odlévání – vhodné pro práci s recyklovanými výrobky, je neúčinné při práci s práškem, který má tendenci se při zahřívání slinovat do hmoty.

Technologie vyfukování – plnění formy vstřikováním plynu do hmoty zahřáté na tekutost. Podobné jako vstřikování s některými funkcemi.

Extruze je nejúčinnější a nejmodernější řešení, založené na schopnosti roztaveného tekutého polymeru tvořit listy a filmy při průchodu tryskou extrudéru vysokou rychlostí.

Variantou vstřikování je termoplastická automatická technologie. Roztavený nebo nastříkaný polymer je protlačován tryskami a plní vstřikovací formy. Jedná se o nejautomatizovanější metodu, která umožňuje výrobu dílů na jedné automatické lince.

Rozsah PVC je velmi široký. Vyrábí se z něj pouzdra nástrojů, lékařská zařízení od katétrů po IV, trubky různé síly, automobilové díly (nárazníky, vnitřní obložení), obalové fólie, designové prvky a konstrukční části zařízení a budov. Důležitou výhodou PVC je možnost jeho recyklace, přičemž polymer se přirozeně nerozkládá. Vážným omezením použití PVC je jeho schopnost při zahřátí uvolňovat sloučeniny chlóru, které jsou nebezpečné pro člověka. Při použití nekvalitního plastu může být velmi vážné riziko otravy například hračkou.

Na toto téma jsme již psali článek v roce 2016, ale od té doby se situace znatelně změnila, a tak si článek vyžádal kompletní aktualizaci. Další podrobnosti

Závod Polygal-Vostok zahájil vlastní výrobu vyztuženého polykarbonátu, který vypadá stejně jako standardní jednokomorový polykarbonát, ale má přídavnou příčnou výztuhu. Více informací