El cloruro de polivinilo (PVC) es uno de los polímeros termoplásticos más utilizados en el mundo (junto con sólo unos pocos plásticos más ampliamente utilizados como el PET y el PP). Es un plástico naturalmente blanco y muy quebradizo (antes de la adición de plastificantes).

¿Qué es el cloruro de polivinilo (PVC) y para qué se utiliza?

El PVC ha existido por más tiempo que la mayoría de los plásticos, habiendo sido sintetizado por primera vez en 1872 y producido comercialmente por B.F. Goodrich Company en la década de 1920. En comparación, muchos otros plásticos comunes fueron sintetizados por primera vez y se volvieron comercialmente viables sólo en las décadas de 1940 y 1950.

Se utiliza más comúnmente en la industria de la construcción, pero también se utiliza para letreros, aplicaciones en el cuidado de la salud y como fibra para prendas de vestir.

Cloruro de Polivinilo Usos

El PVC se produce en dos formas generales, primero como un polímero rígido o no plastificado (RPVC o uPVC), y segundo como un plástico flexible. El PVC flexible, plastificado o regular es más blando y más susceptible a la flexión que el uPVC debido a la adición de plastificantes como los ftalatos (por ejemplo, el ftalato de diisononilo o DINP).

El PVC flexible se utiliza comúnmente en la construcción como aislante en cables eléctricos o en pisos de casas, hospitales, escuelas y otras áreas donde un ambiente estéril es una prioridad, y en algunos casos como reemplazo del caucho.

El PVC rígido también se utiliza en la construcción como tubería para fontanería y revestimiento, al que se hace referencia comúnmente con el término “vinyl” en los Estados Unidos.

A menudo se hace referencia a la tubería de PVC por su “programa” (por ejemplo, el Programa 40 o el Programa 80). Las principales diferencias entre los horarios incluyen cosas como el espesor de la pared, la presión nominal y el color.

Algunas de las características más importantes del plástico de PVC incluyen su precio relativamente bajo, su resistencia a la degradación ambiental (así como a los productos químicos y alcalinos), su alta dureza y su excelente resistencia a la tracción para un plástico en el caso del PVC rígido.

Está ampliamente disponible, es de uso común y fácilmente reciclable (clasificado por el código de identificación de la resina “3”).

¿Cuáles son las características del cloruro de polivinilo (PVC)?

Algunas de las propiedades más significativas del Cloruro de Polivinilo (PVC) son:

  • Densidad: El PVC es muy denso comparado con la mayoría de los plásticos (gravedad específica alrededor de 1.4)
  • Economía: El PVC es fácil de conseguir y barato.
  • Dureza: El PVC rígido es muy duro.
  • Fuerza: El PVC rígido tiene una resistencia a la tracción extremadamente buena.

El cloruro de polivinilo es un material “termoplástico” (a diferencia del “termoestable”) que tiene que ver con la forma en que el plástico responde al calor. Los materiales termoplásticos se convierten en líquidos en su punto de fusión (un rango para PVC entre los muy bajos 100 grados centígrados y valores más altos como 260 grados centígrados dependiendo de los aditivos).

Un atributo muy útil de los termoplásticos es que pueden ser calentados hasta su punto de fusión, enfriados y recalentados de nuevo sin degradación significativa. En lugar de quemarse, los termoplásticos como el polipropileno se licuan, lo que permite que sean fácilmente moldeados por inyección y luego reciclados.

Por el contrario, los plásticos termoendurecibles sólo se pueden calentar una vez (normalmente durante el proceso de moldeo por inyección). El primer calentamiento hace que los materiales termoendurecibles se endurezcan (similar a un epoxi de 2 partes) resultando en un cambio químico que no puede ser revertido.

Si intentara calentar un plástico termoestable a una temperatura alta por segunda vez, simplemente se quemaría. Esta característica hace que los materiales termoestables sean malos candidatos para el reciclaje.

¿Por qué se utiliza tan a menudo el cloruro de polivinilo (PVC)?

El PVC rígido en particular tiene una densidad muy alta para un plástico, lo que lo hace extremadamente duro y generalmente muy fuerte. También está fácilmente disponible y es muy económico, lo que combinado con las características de larga duración de la mayoría de los plásticos lo convierten en una opción fácil para muchas aplicaciones industriales como la construcción.

¿Cuáles son los diferentes tipos de PVC?

El cloruro de polivinilo está ampliamente disponible en dos amplias categorías: rígido y flexible.

¿Cómo se fabrica el PVC?

El cloruro de polivinilo está hecho de uno de los tres procesos de emulsión:

  • Suspensión polimerización
  • Polimerización en emulsión
  • Polimerización a granel

Cloruro de polivinilo para el desarrollo de prototipos en máquinas CNC, impresoras 3D y máquinas de moldeo por inyección: Hay dos aspectos principales que hacen que el PVC sea bastante problemático y que no se recomiende su uso por parte de personas no profesionales.

La primera es la emisión de gases tóxicos y corrosivos al fundir el material. Esto sucede en cierta medida mientras se imprime en 3D, se mecaniza con CNC y se moldea por inyección. Le recomendamos que eche un vistazo a las hojas de datos MSDS para diferentes gases de hidrocarburos clorados como el clorobenceno y discuta el proceso de producción con un fabricante profesional.

La segunda es la naturaleza corrosiva del PVC. Esto es problemático cuando el PVC está en contacto repetidamente con boquillas metálicas, cortadores y/o herramientas de molde que están hechas de un material que no es acero inoxidable u otro metal similarmente resistente a la corrosión.

Cloruro de Polivinilo en Impresión 3D

El cloruro de polivinilo está disponible en forma de filamento como una varilla de soldadura de plástico (el material utilizado para la soldadura), pero actualmente no está disponible para su uso específico en la impresión en 3D.

Aunque cada vez hay más plásticos y sustitutos plásticos disponibles para la impresión en 3D, los dos más comunes siguen siendo el ABS y el PLA. En Creative Mechanisms normalmente imprimimos en 3D con ABS. Para una lista de razones y una comparación de los dos plásticos de impresión en 3D más comunes (ABS y PLA) para la impresión en 3D, lea aquí.

El mayor problema con el PVC para la impresión en 3D es su naturaleza corrosiva (que puede comprometer la funcionalidad de las máquinas típicas si se utiliza durante un período de tiempo más largo).

Hubo un interesante impulso para desarrollar una boquilla de impresión en 3D con capacidad para PVC (cabezal de extrusión) propuesta por el ingeniero y empresario Ron Steele que lamentablemente cerró sin suficiente interés en 2014.

Cloruro de Polivinilo en Mecanizado CNC:

El cloruro de polivinilo se puede cortar en una máquina CNC, pero cualquier maquinista que lo haya probado probablemente haya experimentado una degradación en la cortadora, dependiendo del material del que esté hecha.

El PVC es muy corrosivo y abrasivo y las cuchillas que no están hechas de acero inoxidable o de un material resistente a la corrosión pueden deteriorarse con el tiempo.

Cloruro de Polivinilo en Moldeo por inyección:

El cloruro de polivinilo puede ser moldeado por inyección al igual que otros plásticos, pero la inclusión de cloro en el material complica el proceso. Esto se debe a que el PVC fundido puede emitir un gas tóxico corrosivo.

En consecuencia, las tiendas deben estar equipadas con sistemas de ventilación suficientes. Aquellos que no lo son probablemente duden en trabajar con el material. Además, se requieren materiales especiales resistentes a la corrosión como el acero inoxidable o un recubrimiento de cromo para la herramienta de moldeo por inyección de plástico de PVC.

La contracción en el PVC tiende a ser entre uno y dos por ciento, pero puede variar en función de una serie de factores, entre los que se incluyen el durómetro del material (dureza), el tamaño de la compuerta, la presión de retención, el tiempo de retención, la temperatura de fusión, el espesor de la pared del molde, la temperatura del molde y el porcentaje y el tipo de aditivos.

¿Es tóxico el PVC o Cloruro de Polivinilo?

Cloruro de Polivinilo Peligros

El PVC puede representar un peligro para la salud cuando se quema, ya que emite vapores de cloruro de hidrógeno (HCl). En aplicaciones donde la probabilidad de incendio es alta, a veces se prefiere el aislamiento de cables eléctricos sin PVC.

También pueden emitirse humos cuando se funde el material (por ejemplo, durante los procesos de creación de prototipos y de fabricación, como la impresión en 3D, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección).

Le recomendamos que eche un vistazo a las Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS) para diferentes gases de hidrocarburos clorados como el clorobenceno y discuta el proceso de producción con un fabricante profesional.

¿Cuáles son las ventajas del cloruro de polivinilo?

  • El cloruro de polivinilo está fácilmente disponible y es relativamente barato.
  • El cloruro de polivinilo es muy denso y por lo tanto muy duro y resiste muy bien la deformación por impacto en comparación con otros plásticos.
  • Cloruro de polivinilo tiene muy buena resistencia a la tracción.
  • El cloruro de polivinilo es muy resistente a los productos químicos y a los álcalis.

¿Cuáles son las desventajas del cloruro de polivinilo?

  • El cloruro de polivinilo tiene muy poca estabilidad al calor. Por esta razón, los aditivos que estabilizan el material a temperaturas más altas se añaden típicamente al material durante la producción.
  • El cloruro de polivinilo emite vapores tóxicos cuando se derrite y/o se somete a un incendio.
  • Aunque hay algunas deficiencias, el cloruro de polivinilo es un gran material en general. Tiene una mezcla única de cualidades que lo hacen particularmente útil para el negocio de la construcción.

¿Cuáles son las propiedades del cloruro de polivinilo?

Fórmula química

(C2H3Cl)n

Temperatura de fusión

212 – 500 °F (100 – 260°C) ***

Temperatura de Deflexión de Calor (HDT)

92 °C (198 °F) **

Resistencia a la tracción

PVC flexible: 6,9 – 25 MPa (1000 – 3625 PSI)

PVC rígido: 34 – 62 MPa (4930 – 9000 PSI) **

Gravedad Específica

1.35 – 1.45

¿Cómo se produce el Cloruro de Polivinilo?

Las materias primas básicas para el PVC se derivan de la sal y el aceite. El cloro se fabrica por electrólisis de cloruro de sodio, sal.  Esta es la razón por la que las primeras plantas de fabricación de PVC se ubicaron cerca de fuentes naturales de sal.

La electrólisis del agua salada produce cloro. El cloro se combina entonces con el etileno que se ha obtenido del petróleo. El elemento resultante es el dicloruro de etileno, que se convierte a muy altas temperaturas en monómero de cloruro de vinilo. Estas moléculas de monómero son polimerizadas formando resina de cloruro de polivinilo.

Por ejemplo, el PVC rígido como el que se utiliza en los marcos de las ventanas es normalmente PVCU (“no plastificado”). Por otro lado, el PVC flexible se consigue añadiendo plastificantes como los ftalatos.

Además, el policloroeteno puro es inestable cuando se expone a la luz visible o a los rayos UV. Para modificar esta desventaja y hacerla adecuada para diferentes aplicaciones se añaden antioxidantes. Algunos otros aditivos incluyen:

  • Aditivos Propiedades logradas
  • Antioxidantes y otros estabilizadores Reduzca la velocidad a la que el polímero se degradará por el oxígeno, el calor, la luz visible o la radiación UV.
  • Compatibilizadores Permite mezclar el PVC con otros plásticos y ayuda al reciclaje de plásticos
  • Retardantes de llama Reducir la inflamabilidad del plástico
  • Pigmentos Para colorear el plástico
  • Plastificantes
  • Producir plástico flexible y manejable
  • Modificadores de impacto Para absorber los golpes sin dañarlos
  • Rellenos Materiales inertes y económicos que simplemente agregan volumen al plástico

Características del cloruro de polivinilo

Estas son algunas de las propiedades que hacen que el PVC sea apropiado para varias aplicaciones:
– Resistencia, fuerza.
– Fácil de mezclar, fácil de procesar
– Resistencia a las llamas y propiedades de prevención de incendios
– Es compatible con otros aditivos que pueden proporcionar PVC transparente o coloreado, rígido o flexible, etc.
– Excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Esto lo hace ideal para su uso en cables.
– Resistencia a los impactos y a las inclemencias del tiempo (es decir, no se corroe y es muy duradero), apropiado para ser utilizado como material de construcción.
– Resistencia a grasas, aceites y productos químicos
– El PVC es químicamente estable y no se despolimeriza
– Densidad: 1,32-1,42 g/cc

El PVC es difícil de encender y, en ausencia de una llama externa potente, no seguirá ardiendo. Esto se debe a su compuesto de cloro. Esto lo convierte en un material ideal para la construcción y el cableado.Cloruro de Polivinilo Beneficios

Fabricación de PVC o Cloruro de Polivinilo

Los plásticos de fabricación a menudo crean grandes cantidades de contaminantes químicos tóxicos como dioxinas, ácido clorhídrico y cloruro de vinilo.
Esto plantea graves riesgos para la salud humana durante el ciclo de vida del PVC. Estas toxinas pueden producir enfermedades graves como cáncer, diabetes, daño neurológico, defectos reproductivos y de nacimiento.

Las dioxinas son Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs), son sustancias químicas que persisten en el medio ambiente, se bioacumulan a través de la cadena alimenticia y representan un riesgo de causar efectos adversos a la salud humana y al medio ambiente.

Además, el monómero de cloro-eteno es también un carcinógeno liberado durante la fabricación de PVC. Este monómero no reaccionado también puede estar presente en el PVC final y liberado durante su ciclo de vida.

Los plastificantes añadidos para hacer el PVC flexible, pueden lixiviar (por ejemplo, los ftalatos del grupo) que también son tóxicos.

Eliminación del Cloruro de Polivinilo

El plástico era casi demasiado bueno, ya que era duradero y se degradaba muy lentamente. Por otro lado, estas mismas propiedades son las que hacen del plástico un material peligroso.

Debido a la cantidad y a los diferentes aditivos añadidos al PVC (el producto de PVC puede consistir hasta un 60% de aditivos) y también debido a su contenido de cloro, la eliminación final o el reciclado del PVC es una cuestión que debe examinarse detenidamente.

Las opciones de eliminación son el reciclaje, los vertederos o la incineración:

– Reciclaje
Los termoplásticos se pueden refundir y reutilizar, aunque la pureza del material tiende a degradarse con cada ciclo de reutilización. Además, la separación de los diferentes aditivos y compuestos que forman el plástico hace que el reciclaje sea una opción difícil.

El mayor problema con el reciclaje de plásticos es que es difícil automatizar la clasificación de los residuos plásticos, por lo que requiere mucha mano de obra (por ejemplo, un móvil puede tener muchas piezas de repuesto diferentes hechas de diferentes materiales plásticos).
Por lo tanto, debido a que el valor del material es bajo, el reciclaje de plásticos no es rentable.

Productos como los automóviles están siendo diseñados para facilitar el reciclaje de sus grandes piezas de plástico.
La norma internacional para la definición de declaraciones medioambientales en productos o envases se encuentra en la norma ISO 14021: Etiquetas y Declaraciones Ambientales – Afirmaciones Ambientales Autodeclaradas.

Por ejemplo, un contenedor de plástico reciclable que utiliza este esquema está marcado con un triángulo con tres flechas en su interior (véase la imagen de la izquierda), que encierra un número que indica el tipo de plástico de la siguiente manera:

1. PETE o PET (es decir, tereftalato de polietileno: material termoplástico utilizado en envases plásticos de bebidas refrescantes y rígidos)
2. HDPE (es decir, polietileno de alta densidad: el plástico que se usa comúnmente para hacer jarras de leche y agua y bases de botellas de soda de dos litros)
3. PVC (cloruro de polivinilo)
4. LDPE (es decir, polietileno de baja densidad: el plástico utilizado en el envoltorio de celofán, forros de pañales y algunas botellas exprimibles)
5. PP (es decir, una resina termoplástica ligera utilizada en el embalaje, revestimiento, tuberías y tubos)
6. PS (es decir, poliestireno)
7. Otros

– Incineración
La incineración de PVC provoca la liberación de dioxinas y otros productos químicos tóxicos.

– Vertedero
El vertido de PVC tiene otros impactos ambientales y sociales. Esto se debe a la no biodegradabilidad del PVC, que permanece en su lugar indefinidamente; además, se debe prestar atención al hecho de que el PVC puede lixiviar productos químicos tóxicos y contaminar el suelo y el agua.

Hay algunos plásticos “biodegradables” que se descomponen con la exposición a la luz solar, pero que todavía no conducen a la descomposición completa del plástico. Además, algunos investigadores han creado bacterias genéticamente que sintetizan un plástico completamente biodegradable.

Aplicaciones de mercado del Cloruro de Polivinilo

Material de construcción
Debido a las propiedades del PVC, como se ha descrito anteriormente, alrededor del 50% del PVC (o vinilo) fabricado se utiliza en la construcción en sustitución de otros materiales como la madera o el vidrio. Barato, resistente, buena resistencia a la intemperie, etc.

El PVC es fuerte, ligero, duradero y versátil. Estas características lo hacen ideal para perfiles de ventanas. El PVC es un material ignífugo inherente y sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico lo hacen ideal para aplicaciones de cableado.

Puede ser utilizado para pisos, ventanas y marcos de puertas y persianas, tuberías de agua y desagüe, aplicaciones eléctricas como materiales aislantes de cables y alambres, sistemas de acristalamiento arquitectónico, papel pintado, etc.

Dispositivos médicos

El PVC ha sido ampliamente utilizado para cirugía, productos farmacéuticos, entrega de medicamentos y empaques médicos. Algunos productos incluyen bolsas de sangre, contenedores médicos, bolsas de fluidos, tubos, equipos de bypass cardíaco y pulmonar, máscaras, guantes, botellas y frascos, sistemas de drenaje, conductos, etc.

Las razones para utilizarlo en el sector médico son su seguridad y estabilidad química y su biocompatibilidad, su resistencia química y su bajo coste. Además, es utilizable en el interior del cuerpo y fácil de esterilizar.

Automotriz
Ejemplos típicos de componentes automotrices de PVC incluyen: molduras, paneles y bolsillos interiores de puertas, cubiertas de asientos, viseras, sellos, cubiertas de piso, cableado, molduras laterales exteriores y tiras protectoras, protección contra daños causados por piedras, etc. Frenos

Otras aplicaciones

El PVC se puede utilizar para la fabricación de juguetes, embalajes, equipos eléctricos y electrónicos, electrodomésticos, recubrimientos, piezas de plástico en vehículos de motor, material de oficina, cintas aislantes y adhesivas, muebles, etc.

Para consumidores en suelas de zapatos, juguetes para niños, bolsos de mano, maletas, revestimientos de asientos, etc.
Sectores industriales para cintas transportadoras, rodillos de impresión.
Equipos eléctricos y electrónicos como placas de circuitos, cables, cuadros eléctricos, carcasas de ordenadores.

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Cloruro de Polivinilo
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