پی وی سی (PVC) چیست و چه کاربردهای دارد؟ پی‌وی‌سی (PVC) یا پلی‌وینیل کلراید( Polyvinyl chloride) نوعی پلاستیک بسیار پرکاربرد است که در شرایط حاضر یکی از پر مصرف‌ترین و ارزشمندترین محصولات صنعت پتروشیمی است. این پلیمر سالیانه در حدود ۴۵ میلیون تن در جهان تولید میشود و پس از پلی‌اتیلن(PE) و پلی‌پروپیلن(PP) پرمصرف ترین ماده پلیمری در جهان است. کاربرد PVC در جهان به طور میانگین سالانه به میزان ۵ درصد افزایش پیدا می‌کند. به طور عمومی تخمین زده میشود که بیش از ۶۰ درصد پی‌وی‌سی ساخته شده، در صنعت ساختمان سازی استفاده شود. زیرا این ماده‌ی ارزان قیمت، ابزار مناسبی برای عایق گرما وسرما بوده و به راحتی سرهم بندی میشود. با توجه به این نکته، امروزه پی وی سی جایگزین موادی نظیر چوب، سیمان و سفال شده است.
PVCمعمولاً به ۵ روش پلیمریزه میشود. در هر روش نوع به خصوصی از پلیمر با خواص متفاوت تولید میشود. با تغییر شرایط واکنش و همچنین انتخاب نحوه خشک کردن ماده تولید شده می توان در محصول نهایی تغییراتی بوجود آورد.
PVC را می‌توان با انجام کلیه فرآیند های تولید ترموپلاست ها تهیه کرد؛ روشهای تولید پی وی سی عبارتند از:
در این روش مونومر وینیل کلراید به صورت دانه های بسیار ریز (حدود ۵۰ تا ۱۵۰ میكرون) در آمده و تحت فشار در آب به صورت معلق بیرون آمده و پخش میشود. این ذرات در آب نامحلولند، جهت سهولت در پخش این ذرات و همچنین جلوگیری از چسبیدن آنها به یكدیگر، از پایدار کننده هایی چون نشاسته و ژلاتین استفاده میشود. پس از پیشرفت واکنش و تبدیل ۸۰ تا ۹۰ درصد مونومر به پلیمر، مونومرهای عمل نكرده از اتوکلاو خارج و رزین PVC حاصل به وسیله فیلتر و یا سانتریفیوژ جدا می شود.
این نوع پی وی سی معمولاً به عنوان مواد اولیه پودری شکل برای تغذیه اکسترودر استفاده میشود. از آنجایی‌كه جذب آب در S -PVC بسیار کم است (تقریباً ۵ تا ۱۰ میلی گرم) از آن می‌توان در تولید محصولات شفاف استفاده کرد.
از اشکالات مهم این نوع پلیمر، حساسیت زیاد آن به حرارت، نور و اکسیژن در مقایسه با نوع E -PVC است. از محاسن این حالت سهولت در انتقال گرمای ناشی از واکنش پلیمریزاسیون است که براحتی توسط محیط آبی انجام می‌گیرد.
در این روش مونومر وینیل کلراید تحت فشار و درجه حرارت بالا به مایع تبدیل شده و این مایع در آب به کمک مواد امولسیون کننده Emulsifier به شكل امولسیون تبدیل می شود و با استفاده از کاتالیزورهای محلول در آب عمل پلیمریزاسیون انجام می پذیرد.
در این حالت وزن مولكولی محصول به دست آمده وابسته به درجه حرارت واکنش خواهد بود. در واقع در درجه حرارت بالا، پلیمر با وزن مولكولی پایین تولید شده و بالعكس با کاهش درجه حرارت، وزن مولكولی پلیمر نیز افزایش می یابد. در هرحال با توجه به وجود ناخالصی های بیشتر باقیمانده در PVC نوع E، خواص مكانیكی و الكتریكی آن نسبت به نوع S پایین تر است از E-PVC بیشتر جهت تولید چرم مصنوعی، کاغذ دیواری، دستكش استفاده می شود.
در این روش مونومر وینیل کلراید با کاتالیزور بسیار کمی مخلوط شده و تحت فشار به پلیمر PVC تبدیل میشود. سپس PVC به دست آمده که در مونومر نامحلول است در کف تانک رسوب کرده و خارج میشود. کنترل شرایط در این روش بسیار مشكل بوده و امكان برهم خوردن شرایط فرآیند بعید به نظر نمی رسد. این روش مشابهت زیادی با نوع PVC-S داشته و در برخی موارد خواص آن نسبت به نوع S برتری نیز دارد.
در این روش مونومر وینیل کلراید در یک حلال آلی حل شده که این حلال خود پلیمر تولید شده را نیز در خود حل می‌کند. انتخاب نوع حلال در کیفیت محصول به دست آمده و اندازه ذرات آن تاثیر بسزایی دارد.
این روش مشابهت زیادی با روش محلول دارد با این تفاوت که پلیمر درحلال آلی حل نمی‌شود و در پایان واکنش، رزین PVC در انتهای ظرف واکنش گر رسوب کرده و از رآکتور خارج میشود. در تمامی حالت ها پلیمر به دست آمده بی شكل بوده و کریستال خاصی در آن شكل نمی گیرد. در حال حاضر بکارگیری این روش به دلیل هزینه های بالای آن، اقتصادی و مقرون به صرفه نیست.
پلی وینیل کلراید در سه فرم سخت (UPVC) انعطاف پذیر نرم (PVC) و پلی وینیل کلراید آرایش یافته(MPVC) تولید می شود .
به پلی‌وینیل کلرایدی که در آن از پلاستیسایزرها (روان کننده) استفاده نشده،گفته میشود و این دسته از پی وی سی‌ها مقاوم و غیر قابل اتعطاف بوده و بیشتر در موارد صنعتی مانند: لوله، اتصالات، پروفیل های درب و پنجره مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این پی وی سی به علت اضافه کردن پلاستیسایزرهایی مانند فتالات (DOP) خیلی نرم تر و قابل انعطاف تر از UPVC است. در بعضی موارد این نوع را با PVC-P (پی‌وی‌سی پی) نیز نمایش می‌دهند.
MPVC یا پی وی سی اصلاح شده به علت اصلاح مناسب زنجیره های پلیمری، خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار بالاتری در مقایسه با UPVC و PVC دارد بنابراین با این ساختار، امكان تولید محصولات سبک تر و با کیفیت بالاتر وجود دارد.
نکته حایز اهمیت در مکانیزم MPVC ها، افزایش خواص آن ها است. این لوله ها نسبت به خراش مقاوم ترند و خطری برای رشد سریع ترک در آنها وجود ندارد. این محصول از نظر وزنی ۳۵ درصد سبک تر نسبت به لوله های پی وی سی نرم است که این خود باعث تسهیل در حمل و نقل این لوله ها میشود.
PVC و UPVC به عنوان پرمصرف‌ترین پلیمر های جهان، کاربرد های فراوانی دارند و در تمامی جوانب زندگی امروزه ما، مانند غذا، پوشاک، تزیینات داخلی، بسته بندی ها و … استفاده می‌شوند. PVCو UPVC به دلیل خصوصیات منحصر به‌فرد و متنوعی که دارند از پرکاربردترین پلیمرها و انتخاب اول تولیدکنندگان هستند. امروزه از سخت ترین اجسام تا نرم ترین پوشش‌ها و نازکترین الیاف با کاربری‌های عمومی و تخصصی را پلیمر PVC و UPVC تشکیل داده است.
بر اساس طبقه بندی پی وی سی ها به دو نوع سخت و نرم، کاربرد آن ها نیز متفاوت خواهد شد. طبق گزارشات به دست آمده حدود ۵۵ درصد پلی وینیل کلریدها به صورت رزین های سخت و مابقی به شکل نرم مصرف میشود. در ادامه به انواع کاربردهای پی وی سی نرم و سخت خواهیم پرداخت.
شیلنگ ها یکی از نمونه های پرکاربرد پی وی سی نرم هستند. شیلنگ ها پس از اکسترود شدن با الیاف پلی استر یا نایلون، بافته شده و تقویت می‌شوند. ودر آخر لایه ای از پی وی سی نرم برای پوشش دهی بر روی آن قرار می‌گیرد.
ورق های نرم و انعطاف پذیر در پوشش دهی داخل مخازن آبی، نفوذ ناپذیر ساختن سدها و پشت بام ساختمان ها به کار می‌رود. انواع رویه ها، سفره و طلق های شفاف و رنگی با استفاده از ورق پی وی سی نرم تولید میشود.
کلندرینگ به معنی تبدیل مواد پلاستیکی و فرم دهی کامپاند ترموپلاست به وسیله عبور دادن از بین غلطک های متعدد بصورت یک فیلم ممتد است که بخش عمده ای از فویل‌های پی وی سی نرم به روش کلندرینگ تولید می‌گردد. فرآیند کلندرینگ در واقع نوعی روش تبدیل مواد پلاستیکی به فیلم است.
در ساخت زیره کفش، استفاده از پی وی سی نرم و همچنین مخلوط آن با سایر پلیمر ها از روشهای متداول است. زیره‌های کفش، صندل، چکمه و دیگر پاپوش ها، به روش قالب گیری تزریقی تولید می‌شوند. استفاده از PVC برای تولید کفش می‌تواند دوام قابل قبولی را برای آن به ارمغان آورده و از ترکیدگی و پوسیدگی زودهنگام آن جلوگیری کند
امروزه و علی الخصوص در سطح کلان شهر ها، تولید و استفاده از قطعات و قوطی های پلاستیکی امری اجتناب ناپذیر است. درصد بالایی از این وسایل از PVC نرم ساخته می‌شوند، همچنین به دلیل مقاومت بالای آنها در برابر مواد شیمیایی،گرما، روغن و گریس در اکثر صنایع کاربرد دارند.
یکی از زمینهها کاربردی در زمینه استفاده از PVC نرم، صنعت کابل و شبکه برق و مخابرات است. PVC نرم به خاطر عایق بودن، انعطاف و استقامت کششی، گزینهبسیار خوبی برای تولید روکش کابلها است. به عنوان مثال در دکل های فشار قوی برق کابل های قطور آن کیلومتر ها بدون هیچ خرابی و یا پارگی جریان برق را از شهری به شهر دیگر منتقل می کنند. این اتفاق بزرگ، مدیون نقش PVC است که این جریان را در این شبکهها، برقرار کرده است.
بهره گیری از این PVC در تولید کف پوش‌ها سبب افزایش استحکام کف پوش و عمر مفید این محصولات می شود.
از PVC برای ساخت ماده ای شبیه چرم که رکسین نام دارد، فرموله میشود و با ایجاد تغییراتی در فرمول ماده اولیه، این چرم مصنوعی را تولید میکنند. از این چرم مصنوعی می‌توان برای ساخت کت، کفش، شلوار، پیراهن استفاده کرد.
یکی از زمینههایی که کاربرد PVC در آن بسیار پرنقش است، تولید لوله های آب و فاضلاب است. لوله های PVC به خاطر وزن کم، پایداری و دوام بالا و همینطور مقاومت بسیار زیاد آن در برابر رطوبت، نقش موثری در انتقال آب و فاضلاب شهری ایفا میکنند. این لولهها به نسبت لوله های فلزی، بسیار ارزانتر و سبکتر هستند، لذا با توجه به دلایل ذکر شده، استفاده از آنها در شبکه انتقال آب، امری کاملاً توجیهپذیر است.
از جمله مواد اولیه مورد نیاز برای تولید آسفالت و بتن، PVC هست که به استحکام این محصولات کمک می کند. در حال حاضر از انواع PVC سخت با کیفیت و مرغوب در ساخت آسفالت و بتن بهره گرفته می شود.
تولید کننده PVC مطلع است که این ماده، قابلیت تبدیل شدن به اشکال هندسی متعددی را دارد. به همین خاطر می توان به راحتی محصولاتی با اشکال چهارگوش مثل قاب پنجره های ساختمانی را تولید کرد.
در زمان ساخت PVC آگاهی از این مسئله لازم است که، بدنه کارت‌های اعتباری نیز از جنس PVC ساخته شده است. PVC به خاطر داشتن پایداری بالا در برابر تخریب بافت، توانسته محصولاتی را به بازار عرضه نماید که برای سلامتی انسان بی خطر است.
تولید فیلم PVC، یکی دیگر از زمینههایی است که کاربرد PVC در آن ملاحظه میشود. از این فیلم، برای ساخت تزیینات منزل، همچون کابینت آشپزخانه، کمد لباس، دیوارپوش، سقف‌های کاذب، مبلمان و … استفاده میشود. مقاومت بدنه پی‌وی‌سی سخت در برابر رطوبت، فشار و ضربه باعث شده تا از این ماده برای تولید ابزار تزییناتی مطلوب و باکیفیت استفاده شود.
از کاربردهای دیگر PVC می‌توان به ساخت انواع لوازم پزشکی، مثل لوله‌های پزشکی، کف‌پوش ساختمان، لوازم بسته بندی غذا، ظروف یکبار مصرف، مخروطهای ترافیکی، نردههای وینیل، کیسه های خون و… اشاره کرد.
منبع: شمس جاوید
پلی تیز