معرفی PVC و تاریخچه آن

پی وی سی یا پلی وینیل کلراید، یکی از مهم ترین و پرکاربردترین پلیمرهای جهان است که نام آن با صنعت و زندگی روزمره عجین شده است. ماده ای که به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود، سهم بزرگی از بازار جهانی پلاستیک ها را به خود اختصاص داده است و از لوله کشی ساختمان گرفته تا تجهیزات پزشکی، نقش پررنگی ایفا می کند. اما داستان پی وی سی تنها به کاربردهای متنوعش محدود نمی شود؛ بلکه ساختار، فرایند تولید، مزایا و حتی چالش های زیست محیطی آن، دریچه ای تازه برای شناخت بهتر این ماده پرفایده و البته پرحاشیه می گشاید.

PVC چیست؟

پی وی سی (PVC) مخفف عبارت Polyvinyl Chloride است. این پلیمر از دسته ترموپلاستیک ها بوده و در دسته پلیمرهای وینیلی قرار می گیرد. معنای ساده آن، پلاستیکی است که با پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید (VCM) به دست می آید. ساختار شیمیایی آن، ترکیبی از کربن، هیدروژن و کلر است که هرکدام نقشی مهم در خصوصیات نهایی این ماده ایفا می کنند.

برای اطلاع از قیمت ورق PVC و بررسی عوامل موثر بر آن، بهتر است علاوه بر کیفیت محصول، نوسانات بازار و نوع کاربرد مورد نظر را نیز در نظر بگیرید.

تاریخچه تولید و کشف PVC

کشف پی وی سی، برخلاف بسیاری از اختراعات هدفمند علمی، نتیجه یک تصادف آزمایشگاهی بود. در سال ۱۸۷۲، شیمیدان آلمانی، اوگن بومان، برای نخستین بار به طور تصادفی ماده ای سفید رنگ و جامد را در اثر قرار دادن وینیل کلراید در معرض نور خورشید مشاهده کرد. اما تا دهه ۱۹۲۰ طول کشید تا کاربرد صنعتی و تجاری این ماده کشف و عملی شود. در این دوره، شرکت های شیمیایی در آلمان و ایالات متحده موفق شدند فرایند پلیمریزاسیون کنترل شده و تولید انبوه پی وی سی را توسعه دهند. آغاز استفاده گسترده از PVC، دگرگونی عظیمی در صنایع ساختمانی، بهداشتی و حتی نساجی به وجود آورد و این روند، تا امروز ادامه یافته است.

فرمول شیمیایی و ساختار مولکولی PVC

ساختار شیمیایی پی وی سی، ترکیبی از واحدهای تکرارشونده وینیل کلراید (C2H3Cl) است که به صورت زنجیره ای بلند کنار هم قرار می گیرند. در این زنجیره، هر واحد وینیل کلراید شامل دو اتم کربن، سه اتم هیدروژن و یک اتم کلر است. وجود اتم کلر در ساختار این پلیمر، وجه تمایز اصلی آن نسبت به پلیمرهایی مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن است و به آن خواصی همچون مقاومت شیمیایی و فیزیکی ویژه می بخشد.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی PVC

پی وی سی در حالت خام خود، ماده ای سخت و شکننده است که برای افزایش انعطاف پذیری و بهبود عملکرد، افزودنی های مختلفی مانند نرم کننده ها، پایدارکننده ها و روان کننده ها به آن افزوده می شود. این پلیمر مقاومت بالایی در برابر بسیاری از اسیدها، بازها و مواد شیمیایی دارد و به آسانی دچار پوسیدگی یا خوردگی نمی شود. همچنین، نقطه ذوب نسبتاً پایین و قابلیت تغییر شکل حرارتی، امکان تولید محصولات متنوعی را فراهم می آورد.

ویژگی ها و مزایای PVC

مقاومت در برابر رطوبت و حرارت

یکی از مزایای برجسته پی وی سی، مقاومت عالی آن در برابر رطوبت و نفوذ آب است. به همین دلیل، در صنایع ساختمانی و به ویژه سیستم های لوله کشی آب و فاضلاب، جایگزینی مطمئن برای فلزات شده است. علاوه بر این، پی وی سی در برابر حرارت های متوسط و شعله نیز پایداری مناسبی از خود نشان می دهد؛ به گونه ای که در صورت آتش سوزی، شعله را گسترش نمی دهد و سریعاً خاموش می شود.

طول عمر و دوام

محصولات ساخته شده از PVC به دلیل ساختار شیمیایی پایدار، دارای طول عمر بالایی هستند. حتی در محیط های باز و در معرض عوامل جوی، دچار زنگ زدگی، پوسیدگی یا تغییر رنگ نمی شوند. این ویژگی موجب شده تا کاربرد آن در تولید پنجره های دوجداره، درب ها و سایر اجزای ساختمانی رشد چشمگیری داشته باشد.

قیمت مناسب و دسترسی آسان

یکی دیگر از دلایل محبوبیت PVC، مقرون به صرفه بودن آن است. هزینه تولید پایین و دسترسی گسترده به مواد اولیه، قیمت نهایی محصولات را در مقایسه با فلزات یا برخی پلیمرهای دیگر به طرز چشمگیری کاهش داده است. این موضوع، امکان استفاده فراگیر آن را در پروژه های ساختمانی، صنعتی و حتی لوازم خانگی فراهم ساخته است.

انواع PVC و کاربردهای آن

PVC نرم و سخت

پی وی سی را می توان بسته به نوع افزودنی های مورد استفاده، به دو دسته نرم و سخت تقسیم بندی کرد. پی وی سی سخت، بدون استفاده از نرم کننده ها تولید می شود و برای ساخت لوله ها، پروفیل پنجره و کارت های اعتباری مناسب است. در مقابل، پی وی سی نرم با افزودن نرم کننده هایی مانند فتالات ها به دست می آید و انعطاف پذیری بیشتری دارد. این نوع از پی وی سی در تولید سیم و کابل، پوشش کف و انواع شیلنگ کاربرد فراوان دارد.

کاربردهای ساختمانی (لوله، پنجره و …)

در صنعت ساختمان سازی، پی وی سی جایگزین بی رقیب برای موادی چون فلز، چوب و سفال شده است. لوله های انتقال آب و فاضلاب، پنجره های دو جداره، دیوارپوش ها و کف پوش ها، تنها بخشی از حضور گسترده این پلیمر در ساختمان هاست. سبکی وزن، مقاومت بالا و عدم نیاز به نگهداری ویژه، از دلایل اصلی استفاده از پی وی سی در این حوزه به شمار می رود.

کاربردهای صنعتی و پزشکی

فراتر از ساختمان سازی، پی وی سی در صنایع مختلفی چون خودروسازی، بسته بندی، تولید لوازم خانگی و حتی صنعت پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. در حوزه پزشکی، پی وی سی به دلیل استریلیزاسیون آسان و بی خطر بودن برای سلامت، برای تولید سرم ها، کیسه های خون، تجهیزات جراحی و لوازم مصرفی بیمارستانی مورد استفاده است.

تفاوت PVC با دیگر پلاستیک ها

مقایسه با پلی اتیلن (PE)

هرچند پلی اتیلن نیز به عنوان یک پلاستیک پرکاربرد شناخته می شود، اما تفاوت های عمده ای با پی وی سی دارد. از جمله این تفاوت ها می توان به مقاومت پایین تر پلی اتیلن در برابر حرارت، عدم قابلیت افزودن کلر و در نتیجه، کمتر بودن مقاومت شیمیایی آن اشاره کرد. همچنین پی وی سی از لحاظ ساختاری سخت تر و مقاوم تر است و در برابر نفوذ آب عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.

مقایسه با پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیلن، ماده ای سبک و انعطاف پذیر است که معمولاً در صنایع بسته بندی و ساخت قطعات خودرو کاربرد دارد. برتری اصلی پی وی سی نسبت به پلی پروپیلن، در مقاومت بیشتر آن در برابر ضربه، مواد شیمیایی و نور خورشید است. از سوی دیگر، پلی پروپیلن از لحاظ زیست محیطی بازیافت پذیرتر و کمتر آلاینده است.

مقایسه با ABS و سایر پلاستیک ها

ABS یکی دیگر از پلاستیک های مهندسی است که بیشتر در صنایع الکترونیک و خودروسازی کاربرد دارد. پی وی سی در مقایسه با ABS، ارزان تر و دسترسی پذیرتر بوده و برای مصارف عمومی تر مناسب است. با این حال، ABS در برابر ضربه و دمای بالا مقاومت بیشتری دارد. در مجموع، انتخاب بین این مواد بسته به کاربرد و نیاز پروژه متفاوت خواهد بود.

معایب و محدودیت های استفاده از PVC

خطرات زیست محیطی

یکی از نگرانی های عمده درباره پی وی سی، تأثیرات آن بر محیط زیست است. در فرایند تولید و نیز هنگام سوختن یا دفن محصولات پی وی سی، مواد شیمیایی خطرناکی مانند دی اکسین و کلر آزاد می شوند که می تواند برای موجودات زنده و منابع آبی آسیب زا باشد. به همین دلیل، تلاش های بسیاری برای بهبود فرایندهای تولید و افزایش بازیافت پذیری این ماده در حال انجام است.

محدودیت های فنی و فیزیکی

با وجود مزایای فراوان، پی وی سی معایبی نیز دارد. شکنندگی نسبی در دماهای پایین، حساسیت به اشعه فرابنفش و محدودیت در استفاده برای مصارف دمای بالا از جمله این موارد است. همچنین استفاده طولانی مدت از نرم کننده ها می تواند موجب کاهش خواص مکانیکی و ایجاد مشکلات بهداشتی شود.

فرایند تولید PVC

مواد اولیه مورد استفاده

ماده اولیه اصلی برای تولید پی وی سی، گاز کلر و اتیلن است که از نفت خام و نمک معمولی استخراج می شوند. این مواد، در واکنش با یکدیگر، مونومر وینیل کلراید را به وجود می آورند که در مراحل بعدی، پلیمریزه شده و به زنجیره های بلند پی وی سی تبدیل می شود.

مراحل تولید صنعتی PVC

فرایند تولید پی وی سی عموماً به صورت پلیمریزاسیون سوسپانسیونی، امولسیونی یا بالک انجام می شود. در هر یک از این روش ها، هدف ایجاد زنجیره های طولانی پلیمر با خواص فیزیکی و شیمیایی خاص است. پس از انجام واکنش های شیمیایی، مواد افزودنی مختلف به ترکیب اضافه می شود تا خواص نهایی مورد نظر حاصل شود. این مرحله، نقش تعیین کننده ای در کاربردهای گوناگون پی وی سی ایفا می کند.

بازیافت و مسائل زیست محیطی PVC

روش های بازیافت PVC

بازیافت پی وی سی نسبت به سایر پلیمرها، به دلیل وجود افزودنی ها و ترکیبات شیمیایی خاص، پیچیده تر است. عمدتاً دو روش بازیافت مکانیکی و شیمیایی برای این کار وجود دارد. در بازیافت مکانیکی، محصولات پی وی سی خرد و ذوب شده و دوباره مورد استفاده قرار می گیرند؛ اما در روش شیمیایی، پلیمر به مونومرهای اولیه تجزیه می شود که امکان حذف آلاینده ها را نیز فراهم می کند.

اثرات PVC بر محیط زیست

استفاده گسترده از پی وی سی و دفن یا سوزاندن محصولات آن، نگرانی هایی را از نظر آلودگی خاک و آب و آزاد شدن ترکیبات خطرناک در پی داشته است. با این حال، نوآوری هایی در زمینه تولید پی وی سی های زیست تخریب پذیر و بهبود روش های بازیافت، امید به کاهش اثرات منفی این ماده بر محیط زیست را افزایش داده است.

جمع بندی و نتیجه گیری

پی وی سی، پلیمر همه کاره ای است که به دلیل قیمت مناسب، مقاومت شیمیایی بالا و طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع جایگاه ویژه ای دارد. با این حال، معایب زیست محیطی و محدودیت های فنی آن را نباید نادیده گرفت. شناخت دقیق مزایا و معایب این ماده، کمک می کند تا انتخابی آگاهانه و مسئولانه داشته باشیم.

آینده PVC در صنایع مختلف

با پیشرفت فناوری و ارتقای فرایندهای تولید، انتظار می رود پی وی سی همچنان نقش کلیدی خود را در صنایع مختلف حفظ کند. با این حال، افزایش دغدغه های زیست محیطی و گرایش به سمت مواد دوستدار محیط زیست، روند استفاده از پی وی سی را به سوی بهینه سازی، بازیافت و تولید محصولات سبز سوق خواهد داد.

در مجموعه ثامن تجارت، می‌توانید علاوه بر دریافت مشاوره تخصصی درباره انتخاب انواع پلیمرها، از آخرین قیمت فولاد آلیاژی نیز مطلع شوید و بهترین تصمیم را برای پروژه‌های صنعتی خود بگیرید.

سوالات متداول