پی‌وی‌سی (PVC) یکی از انواع پلاستیک‌ها است که به واسطه ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی که دارد می‌تواند استفاده‌ها و کاربردهای متعددی در صنایع مختلف داشته باشد. این ماده امروزه در تولید انواع لوله و اتصالات، مصالح ساختمانی، لوازم‌خانگی، لوازم صنعتی و … به کار می‌رود. در ادامه مطلب به بررسی کامل مواد اولیه پی‌وی‌سی، انواع آن، مزیت‌ها و معایب و همچنین مقایسه کامل آنها پرداخته می‌شود.
پی وی سی چیست؟
PVC یا پلی وینیل کلراید در حقیقت نوعی پلیمر ترموپلاستیک است که به صورت گسترده در تولید انواع محصولات پلاستیکی به کار می‌رود. از جمله رایج‌ترین محصولات تولید شده با PVC می‌توان به انواع لوله و اتصالات، درب و پنجره و … اشاره کرد. در اصل این ماده در تولید پروفیل‌ها، لوله‌ها، انواع فیلم سخت، انواع بطری، کابل و … به کار می‌رود. پلی وینیل کلراید با فرمول شیمیایی (C2H3Cl)n از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید (Vinyl Chloride) تولید می‌شود.
تترا هیدرو فوران THF (Tetrahydrofuran) و دی متیل فرمامید DM (Dimethylformamide) مهم‌ترین حلال‌های PVC هستند. این ماده همچنین دارای دمای ذوب (Tm) 100 تا 260 درجه سانتی‌گراد و دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) 82 تا 84 درجه سانتی‌گراد خواهد بود.
مطلب مرتبط: بررسی لوله برق pvc
انواع پی‌وی‌سی
در حقیقت ترکیبات پی‌وی‌سی با بیشترین استحکام کوتاه مدت و بلند مدت موادی هستند که دارای نرم کننده نباشند و مواد ترکیب کننده بسیار کمی در آنها استفاده شده است. این پی‌وی‌سی‌ها به صورت کلی با نام UPVC یا PVC-U شناخته می‌شوند. البته ممکن است که رزین‌ها یا اصلاح‌کننده‌های دیگری همچون ABS، CPE یا آکریلیک‌ها به UPVC اضافه شود تا میزان مقاومت و ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی آنها را بهبود ببخشند. ترکیباتی که از این مواد ساخته شوند تحت عنوان پی‌وی‌سی اصلاح شده (PVC-M) شناخته می‌شوند. به صورت کلی ترکیبات و مواد اولیه پی‌وی‌سی می‌تواند متغیر باشد و بر همین اساس این مواد انواع مختلفی دارد که شامل موارد زیر هستند:
UPVC
PVC-U از جمله پلیمرهای سخت و سفت است و دارای حداکثر تنش کششی تقریباً 52 مگاپاسکال در دمای 20 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. این ماده در برابر اکثر مواد شیمیایی مقاومت بالایی دارد و می‌تواند در دماهای 60 درجه سانتی‌گراد استفاده شود هرچند که محدودیت‌های دمایی در تمامی پی‌وی‌سی‌ها تحت تأثیر تنش‌ها و شرایط محیطی خواهد بود. بیشترین کاربرد PVC-U در تولید لوله و اتصالات ساختمانی می‌باشد هرچند که استفاده‌های صنعتی و غیر صنعتی دیگری نیز دارد.
PVC-M
PVC-M در حقیقت نوعی پی‌وی‌سی اصلاح شده است که از سختی و سفتی بالایی برخوردار بوده و چقرمگی آن در برابر ضربات بهبود پیدا کرده است. این ماده مدول الاستیک، تنش تسلیم و استحکام کششی نهایی کمتری نسبت به UPVC دارد.
پی‌وی‌سی نرم
این نوع از مواد اولیه pvc از سختی کمتری برخوردار است اما می‌تواند قدرت ضربه بالایی داشته باشد و اکستروژن و قالب‌گیری راحت‌تری دارد. پی‌وی‌سی نرم از مقاومت دمایی پایینی برخوردار بوده و در برابر مواد شیمیایی مقاومت کمتری دارد. این ماده همچنین استحکام کششی نهایی کمی خواهد داشت.
PVC-C
PVC-C (کلردار) از جمله انواع مواد اولیه پی‌وی‌سی است که بیشترین شباهت را به PVC-U دارد. این ماده از مقاومت دمایی بالاتری برخوردار بوده و می‌تواند تا دمای 95 درجه سانتی‌گراد کارایی مناسبی داشته باشد. PVC-C می‌تواند در 20 درجه سانتی‌گراد حداکثر تنش نهایی را داشته باشد و حداکثر تنش کششی آن در 80 درجه سانتی‌گراد نیز حدوداً 15 مگاپاسکال خواهد بود.
PVC-O
PVC-O یا پی‌وی‌سی جهت‌دار که گاهی اوقات با نام HSPVC (PVC با مقاومت بالا) نیز شناخته می‌شود از دیگر مواد پی‌وی‌سی است که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ماده در فرآیندی تولید می‌شود که منجر به جهت‌گیری ترجیحی مولکول‌های پی‌وی‌سی با زنجیره بلند در جهت محیطی یا حلقه می‌شود. مقاومت کششی این ماده می‌تواند دو برابر PVC-U باشد و از کاربردهای متعددی همچون تولید لوله‌های تحت فشار برخوردار است. از مهم‌ترین خواص PVC-O می‌توان به مواردی همچون مقاومت کششی PVC-O – 90 مگاپاسکال، مدول الاستیک PVC-O – 4000 مگاپاسکال و … اشاره کرد.
مطالعه بیشتر: راهنمای خرید عمده لوله upvc
مقایسه انواع مواد اولیه پی‌وی‌سی
همان‌طور که گفته شد مواد اولیه pvc شامل موارد مختلفی همچون PVC-O، PVC-M، PVC-U و … هستند که می‌توانند از نظر ترکیبات متفاوت باشند اما خواص و کاربردهای مشابهی خواهند داشت. به صورت کلی تفاوت اصلی و عمده این مواد در خواص مکانیکی آنها خواهد بود. در کل این مواد از نظر پارامترهای مختلف بررسی می‌شوند:
چقرمگی
PVC-O و PVC-M تحت هر شرایطی می‌توانند رفتاری پیوسته منعطف داشته باشند اما PVC-U در شرایط نامطلوب و در صورت بریدگی و نقص می‌تواند شکنندگی بالاتری داشته باشد.
استحکام کششی
همان‌طور که گفته شد استحکام کششی PVC-O می‌تواند دو برابر PVC-U معمولی باشد. استحکام کششی PVC-M نیز کمی کمتر از PVC-U استاندارد خواهد بود.
هوازدگی
می‌توان گفت یکی از ویژگی‌های مشترک بین تمام مواد پی‌وی‌سی هوازدگی مشترک آنها است. در حقیقت هیچ‌گونه تفاوتی در هوازدگی PVC-U، PVC-M و PVC-O و … وجود ندارد و تمامی این مواد واکنش یکسانی در این حوزه دارند.
اتصال
از نظر اتصال نیز انواع مواد پی‌وی‌سی متفاوت خواهند بود به‌گونه‌ای که لوله‌های PVC-U و PVC-M را می‌توان توسط رینگ‌های لاستیکی یا ملات سیمانی به همدیگر متصل کرد. البته PVC-O فقط در لوله‌های متصل شده به رینگ لاستیکی در دسترس خواهد بود و این مواد را نمی‌توان با ملات سیمانی متصل نمود.
ایمنی
یکی دیگر از پارامترهای مقایسه انواع مواد اولیه پی‌وی‌سی میزان ایمنی آنها است. هرچند که تمام مواد گفته شده می‌توانند ایمنی بالایی داشته باشند اما مواد نسل جدید PVC-M و PVC-O امکان استفاده از ضریب ایمنی کمتر در طراحی را فراهم خواهند کرد.
طراحی تنش
از نظر طراحی تنش لوله‌های PVC-O و PVC-M، می‌توانند تنش بالاتری نسبت به لوله‌های PVC-U استاندارد داشته باشند و همین امر باعث می‌شود که ضریب ایمنی کمتری داشته باشند. در مواد PVC-O، استحکام بالاتر در جهت حلقه و زنجیر می‌باشد که باعث تنش بالای آن خواهد شد.
الاستیسیته و خزش
از نظر الاستیسیته نیز مواد پی‌وی‌سی می‌توانند متفاوت باشند. PVC-O دارای 24 درصد مدول الاستیسیته بیشتر از PVC-U معمولی در جهت زنجیره‌ها و مدول مشابه PVC-U استاندارد در جهات دیگر می‌باشد. مدول الاستیک PVC-M نیز از PVC-U استاندارد کمتر می‌باشد.
ویژگی‌های ضربه
تمام مواد پی‌وی‌سی می‌توانند در برابر ضربات مکانیکی مقاومت مناسبی داشته باشند هرچند که در کل. PVC-M و PVC-O می‌توانند مقاومت بیشتری نسبت به PVC-U استاندارد داشته باشند. البته امروزه از PVC-U بیشتر در تولید لوله پی‌وی‌سی و اتصالات آن استفاده می‌شود که می‌تواند دلایل مختلفی همچون قیمت مناسب، تولید راحت‌تر، خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد و … داشته باشد.
نحوه شناسایی PVC
همان‌طور که گفته شد پی‌وی‌سی یک ماده پلیمری است که به روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی (تعلیقی) یا امولسیونی از وینیل کلراید تولید خواهد شد. در اصل تنها تفاوت PVC و PE در یک اتم کلر است که جانشین یک اتم هیدروژن شده است. برای تشخیص پلی وینیل کلراید می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد که مهم‌ترین آنها به شرح زیر می‌باشند:
- مواد اولیه پی‌وی‌سی در شعله به سختی می‌سوزد و بعد از حذف شعله بلافاصله خاموش خواهد شد.
- این ماده دارای شعله‌ای به رنگ زرد متمایل به نارنجی است.
- پی‌وی‌سی در زمان سوختن دود سیاه دارد که با تأخیر دیده می‌شود.
- این ماده در شعله چکه خواهد کرد.
- پی‌وی‌سی بویی شبیه به هیدروژن کلراید دارد.
بیشتر بخوانید: کاربردهای لوله و اتصالات upvc در صنعت ساختمان‌سازی چیست؟
جمع‌بندی
PVC نوعی پلیمر ترموپلاستیک است که از ویژگی‌ها و قابلیت‌های متعددی برخوردار بوده و در تولید محصولات مختلفی به کار می‌رود. مواد اولیه پی‌وی‌سی انواع مختلفی داشته که رایج‌ترین آنها شامل PVC، PVC-M، پی‌وی‌سی نرم، PVC-C و PVC-O هستند. این مواد می‌توانند شباهت‌ها و تفاوت‌های متعددی داشته باشند در صنایع مختلف به کار بروند.
