Vyhledat na blogu

Jaké vlastnosti má polyvinylchlorid, čili PVC?

Polyvinylchlorid (PVC)

Polyvinylchlorid (neboli PVC) je termoplastická (formovatelná za tepla) umělá hmota. 57 % jeho molekulové hmotnosti tvoří samotný chlór, 43 % ethen. Jedná se o jeden z nejpoužívanějších plastů. Polyvinylchlorid není rozpustný ve vodě, v olejích ani v koncentrovaných anorganických kyselinách a zásadách. Vyznačuje se schopností želatinace s různými změkčovadly, značnou chemickou a biologickou odolností až netečností a dobrou tepelnou odolností. Mechanické vlastnosti, světelnou a povětrnostní odolnost, barvu a elektrické vlastnosti výrobku ovlivňují různé příměsi, především změkčovadla.

Neměkčené PVC má vynikající odolnost proti vodě, kyselinám, alkáliím i řadě organických rozpouštědel, nízkou propustnost pro vodní páry, kyslíku a řadu organických par, vysokou tvrdost, odolnost proti oděru, pevnost, výborné elektroizolační vlastnosti, lesk a čirost, samozhášivost, výbornou tvarovatelnost už za relativně nízkých teplot, lepitelnost, vynikající odolnost proti UV záření a malý obsah neobnovitelných surovin (ropy). Má však nízkou odolnost proti chlorovaným organickým rozpouštědlům, aromátům a ketonům, nízkou tepelnou stabilitu, obtížnou zpracovatelnost, křehkost za nízkých teplot (pod 0 °C) a složité receptury.

Měkčené PVC mívá složité receptury a nízkou odolnost proti chlorovaným organickým rozpouštědlům, aromátům a ketonům, ale vyznačuje se dobrou zpracovatelností (nižší viskozitu taveniny), dobrou odolností za nízkých teplot (pod 0 °C), bezproblémovou lepitelností, výbornými optickými vlastnostmi a širokou škálou tvrdostí.



Historie


PVC je jedním z nejstarších syntetických materiálů s nejdelší historií v průmyslové výrobě. Jeho raná historie je shlukem několika náhodných objevů v různých dobách a na různých místech. V roce 1 838 objevil náhodně vinylchlorid francouzský chemik a fyzik Henri Victor Regnault, v roce 1872 zase německý vědec Eugen Baumann. V obou případech se polymer objevil jako bílá pevná látka v láhvi nově objeveného vinylchloridu, který byl vystaven slunečnímu světlu. S látkou však bylo obtížné pracovat a nenašlo se pro ni komerční využití. Technologie výroby monomeru vinylchloridu byla patentována v roce 1912.

V roce 1913 si německý vynálezce Heinrich AugustKlatte podal patent na výrobu PVC metodou polymerace vinylchloridu se slunečním světlem. Poloprovozní výrobu zahájila německá firma IG Farben v roce 1934. K nejvýznamnějšímu průlomu došlo v Americe v roce 1926 u firmy BFGoodrich, která si najala průmyslového vědce Walda Semona, aby vyvinul syntetickou náhradu za přírodní kaučuk. Jeho experimenty vedly k vývoji měkčeného polyvinylchloridu. Semon jej začal využívat jako povlak na textil, který je odolný proti vodě. 

Během druhé světové války nahradilo PVC tradiční materiály pro izolaci vodičů na vojenských lodích. Skutečný rozvoj použití a výroby nastal až po druhé světové válce. Během roku 1950 již PVC vyrábí mnoho společností, zvyšují se objemy jeho výroby a zlepšují se výrobní procesy.



Výroba


Výroba základního vinylchloridu je poměrně snadná a levná. V současné době se vinylchlorid průmyslově vyrábí z kamenné soli (NaCl) a etylenu vyrobeného z ropy nebo přírodního etylalkoholu. Z kamenné soli se získává chlór elektrolýzou alkalických chloridů, tedy technickým rozkladem vodného roztoku soli pomocí elektrické energie. Přitom se vytvoří hydroxid sodný, chlór a vodík v nezměnitelném poměru množství. Ethylen a chlór vytvoří 1,2 – dichlórethan, a z něj vzniká v dalším stupni reakce vinylchlorid. Vinylchlorid pak polymeruje na polyvinylchlorid.

Samotný polymer se mísí s různými přísadami, které zlepšují jeho vlastnosti. Těmito přísadami jsou především plniva (třeba křída), stabilizátory (pro zvýšení tepelné stability a odolnosti vůči ultrafialovému i tepelnému záření), změkčovadla (pro lepší manipulaci) a maziva (pro lepší zpracovatelnost). 

Jako stabilizátory se dříve používaly i těžké kovy (kadmium, olovo) či organické sloučeniny cínu, ale většinou jsou již nahrazeny přísadami na bázi ekologického vápníku. Jako změkčovadla se zpravidla používají ftaláty. Polymery PVC je možné zpracovat prakticky všemi základními postupy, jako je válcování, vytlačování, vstřikování, vyfukování nebo vakuové tvarování.



PVC a ekologie



Při výrobě PVC může do prostředí uniknout jak toxický prvek chlór, tak primární monomer vinylchlorid, který je karcinogenem vyvolávajícím zvláštní typ rakoviny jater. Výrobu polyvinylchloridu doprovází také vznik dioxinů, které patří mezi rizikové toxické látky. V závislosti na teplotě okolí se mohou z PVC uvolňovat některé přísady a změkčovadla, která mohou v důsledku narušit třeba endokrinní soustavu. Zdraví škodlivé ftaláty (používané jako změkčovadla) se do těla dostávají nejvíce v jídle, dále se vstřebávají do kůže či je vdechujete ze vzduchu.

PVC není nehořlavé, ale pouze samozhášivé (tedy nehoří bez přímé vnější iniciace a při odstranění vnějšího plamene samo uhasne). V podmínkách požáru však při jeho tepelném rozkladu vzniká chlorovodík, který je již při koncentraci 0,008 mg/l zdraví nebezpečný. Při reakci s vodní parou ve vzduchu navíc tvoří koncentrovanou kyselinu chlorovodíkovou, která působí korozivně na kovové konstrukce a elektrické obvody. Dochází-li k likvidaci PVC spalováním bez řádně přizpůsobené technologie, mohou být součástí emisí i nežádoucí vedlejší produkty spalování, které jsou toxické, karcinogenní nebo jinak škodlivé. 

Odpady z termoplastického PVC jsou téměř zcela recyklovatelné. Dají se snadno rozdrtit a po přetavení použít do nových výrobků. PVC výrobky z recyklátu jsou pak téměř o polovinu materiálově i energeticky méně náročné než výrobky z primárního PVC.



Použití

PVC má široké spektrum využití. Výrobky z PVC mohou být tuhé nebo ohebné, barevné, opalescentní nebo průhledné, izolanty nebo vodiče. Vyrábí se z něj kabely, elektroinstalační profily, kryty elektrických přístrojů, potrubí, okenní profily, podlahové krytiny, dětské hračky či obaly na krevní deriváty. 

PVC se často používá ve stavebnictví, kde nahrazuje tradiční stavební materiály jako dřevo, beton či hlínu. PVC má totiž prakticky ideální stavební vlastnosti. Je to snadno zpracovatelný a přitom odolný materiál, který se používá při výrobě odpadového potrubí, okenních a dveřních rámů či podlahových a střešních krytin.

Neměkčené PVC (obecný obchodní název novodur) se využívá pro tvrdé výrobky, u kterých je žádoucí tvarová stálost po celou dobu životnosti. Jedná se o trubky, profily, desky či nádoby. 

Měkčené PVC (obecný obchodní název novoplast) se používá při výrobě polotuhých až elastických výrobků, jako jsou fólie, ochranné rukavice, kabely, podlahové krytiny, hadice, dýchací masky či zdravotnické vaky.

Polyvinylchlorid (PVC)

Hledáte zajímavý produkt či kategorii?

Vybírejte z tisíce krásných kousků...