Il cloruro di polivinile (PVC) è un termoplastico familiare e versatile, noto soprattutto come materiale per tubazioni e raccordi utilizzato per applicazioni idrauliche residenziali e commerciali.
Nella stessa famiglia termoplastica al PVC è clorurato cloruro di polivinile (CPVC).
CPVC, sebbene simile al PVC nel nome e nei tipi di prodotto disponibili, presenta una resistenza superiore al calore e alla pressione, che gli consente di essere utilizzato in applicazioni industriali più esigenti.,
La differenza nella resistenza al calore e alla pressione deriva dalla composizione molecolare di ciascun materiale.
Composizione molecolare di CPVC e PVC
CPVC è un omopolimero di PVC che è stato sottoposto a una reazione di clorazione. Tipicamente, il cloro e il PVC reagiscono attraverso un meccanismo di radicali liberi di base, che può essere avviato da energia termica e/o UV.
In PVC, un atomo di cloro occupa il 25% dei siti di legame sulla spina dorsale del carbonio e i siti rimanenti sono riempiti dall’idrogeno.,
CPVC differisce dal PVC in quanto circa il 40% dei siti di legame sulla spina dorsale sono riempiti con atomi di cloro. Gli atomi di cloro che circondano la spina dorsale di carbonio di CPVC sono abbastanza grandi da proteggere la sua catena di carbonio da condizioni che spesso indeboliscono altri materiali termoplastici.
Il contenuto di cloro del PVC di base può essere aumentato dal 56,7% di massa fino al 74% di massa, sebbene in genere la maggior parte delle resine CPVC commerciali contenga dal 63 al 69% di cloro in massa.
Diagramma di CPVC (a sinistra) a livello molecolare rispetto al PVC (a destra)., Le sfere rosse rappresentano elementi di cloro.
Proprietà delle prestazioni: CPVC vs PVC
Molte caratteristiche importanti di CPVC e PVC sono coerenti tra i materiali. E in altri modi, principalmente resistenza alla temperatura e alla pressione, le differenze molecolari di CPVC rendono le sue caratteristiche di base superiori al PVC.
Resistenza chimica
I termoplastici stanno crescendo in popolarità, spesso come alternativa ai materiali metallici tradizionali. Il mercato del PVC, ad esempio, che è stato valutato a billion 57 miliardi nel 2015, dovrebbe raggiungere quasi billion 79 miliardi entro il 2021.,
A differenza dei metalli, che sono suscettibili alla corrosione, alla desquamazione e alla vaiolatura, il PVC e il CPVC sono intrinsecamente inerti alla maggior parte degli acidi, delle basi e dei sali, nonché degli idrocarburi alifatici. Questo può prolungare la loro vita di servizio spesso per anni o decenni più a lungo. La resistenza chimica è un chiaro vantaggio sia per CPVC che per PVC.
Tuttavia, a causa della differenza nel contenuto di cloro, ogni materiale ha un vantaggio di nicchia. Un esempio è con concentrazioni più elevate di acido solforico. Supponendo che il materiale è sapientemente fabbricato, CPVC è superiore al PVC., In alternativa, una sostanza chimica come l’ammoniaca è altamente reattiva con il cloro. L’aumento del contenuto di cloro di CPVC significa che il PVC si comporta meglio contro l’ammoniaca e la maggior parte delle ammine.
Prima di specificare CPVC, consultare una tabella di compatibilità chimica e contattare il supporto tecnico per assicurarsi che sia adatto per l’applicazione.
Questo grafico mostra la resistenza chimica di CPVC per l’uso con diversi gruppi chimici. Per la compatibilità chimica di Corzan ® CPVC con più di 400 prodotti chimici, vedere i dati sulla resistenza chimica di Corzan CPVC.,
Resistenza alla temperatura
La temperatura di transizione vetrosa (Tg) aumenta all’aumentare del contenuto di cloro in CPVC. Il Tg è il punto in cui il polimero passa da un materiale duro e vetroso a una sostanza morbida e gommosa, perdendo la sua integrità strutturale.
La resistenza alla temperatura superiore di CPVC è esposta negli standard ASTM per ogni materiale, poiché la temperatura massima di servizio per il PVC è fino a 140 ° F (60°C) e per CPVC è fino a 200°F (93,3°C). Nota: assicurarsi di verificare con il produttore per verificare le capacità operative individuali del prodotto.,
Non solo CPVC può essere utilizzato al di sopra della temperatura massima di servizio del PVC, ma la sua maggiore resistenza alla temperatura consente di ottenere prestazioni migliori a temperature all’interno del campo di lavoro del PVC. Ad esempio, anche al di sotto di 140°F (60°C), CPVC è superiore al PVC in termini di resistenza agli urti e resistenza alla trazione.
Resistenza alla pressione
CPVC e PVC piping test per la stessa pressione nominale a 73 ° F (22.8°C), ma come la temperatura aumenta, CPVC mantiene la sua pressione nominale meglio di PVC.
Ad esempio, calcoliamo la pressione nominale per 10 in. Pianificare 80 tubazioni a 130 ° F (54.,4°C) sia per PVC che per CPVC. Si noti che ogni materiale ha una pressione nominale di 230 psi a 73 ° F (22,8°C).
Mentre il PVC può ancora essere specificato per le applicazioni a 130°F (54.4°C), il materiale può resistere significativamente meno pressione alle temperature elevate (quelle sopra 73°F o 22.8°C) che CPVC.
Questo grafico mostra che il CPVC mantiene una pressione superiore rispetto al PVC all’aumentare della temperatura. Sopra 140 ° F (60°C), il PVC è oltre la sua temperatura massima di esercizio.,
Prestazioni al fuoco
I termoplastici, come il polipropilene e il polietilene, spesso danno a tutti i termoplastici una reputazione negativa quando si tratta di prestazioni al fuoco. Tuttavia, la suscettibilità alla combustione e alla fusione non è vera per tutti i termoplastici.
CPVC industriale, in particolare, è progettato per limitare l’infiammabilità e la produzione di fumo. In particolare, ci sono test ASTM che misurano un materiale:
Temperatura di accensione flash: la temperatura più bassa alla quale un gas combustibile sufficiente può essere acceso da una piccola fiamma esterna., Corzan CPVC deve essere a 900 ° F (482 ° C) per questo si verifichi, e PVC rigido deve essere 750°F (399°C).
Limiting Oxygen Index (LOI): La percentuale di ossigeno necessaria nell’atmosfera circostante per sostenere una fiamma. La LOI di Corzan CPVC è 60 e quella di PVC è 45. Per riferimento, l’atmosfera terrestre è il 21% di ossigeno.
Tipi di prodotto CPVC e PVC comuni
Sia la resina PVC che CPVC iniziano in polvere o in pellet, spesso con gli additivi già miscelati. La resina viene quindi modellata o modellata nei prodotti utilizzati per uso residenziale, commerciale e industriale.,
Due principali metodi di stampaggio sono utilizzati per PVC e CPVC.
- Stampaggio ad iniezione: per la produzione di grandi volumi, lo stampaggio ad iniezione è un processo facilmente ripetibile. La resina viene alimentata in una canna riscaldata, iniettata da quel punto di ingresso attraverso lo strumento di stampo e quindi raffreddata per indurire.
- Estrusione: anche un processo per prodotti ad alto volume, l’estrusione inizia quando la resina viene alimentata nella parte superiore della macchina. La materia prima viene gradualmente fusa attraverso l’energia meccanica di una vite girevole e dai riscaldatori lungo la canna., Viene quindi formato in un profilo continuo e raffreddato per indurire.
Tubi, raccordi e valvole: un rapporto sul mercato del PVC 2016 ha rilevato che tubi e raccordi costituiscono il 62% delle entrate in PVC. La facilità di installazione e la resistenza alla corrosione lo rendono un prezioso sostituto di materiali alternativi. CPVC è comunemente specificato come tubi, raccordi e valvole in cui il calore, la pressione e la resistenza chimica sono preoccupazioni.
Canalizzazione: con l’aumento delle normative sulle emissioni di aria, la necessità di sistemi di trattamento dei fumi affidabili, specialmente in ambienti corrosivi, sta crescendo rapidamente., A seconda delle esigenze, principalmente la temperatura, sia il PVC che il CPVC sono specificati dove è necessaria l’affidabilità.
Foglio e rivestimento: L’eccellente resistenza alla corrosione e le prestazioni antincendio di CPVC possono essere applicate a varie applicazioni industriali ed essere rivestite con plastica rinforzata con fibra (FRP). E, quando lo strato o la fodera affronterà meno richieste di pressione e della temperatura, il PVC può essere specificato.
Altri tipi di prodotto: Spesso iniziando con CPVC o foglio di PVC come base, i fabbricanti possono tagliare e formare il materiale per l’uso in una serie di applicazioni diverse.,
Applicazioni di PVC e CPVC
Il valore di PVC e CPVC è nella loro versatilità, costo relativo, facilità di installazione e resistenza alla corrosione. Tenendo presenti questi vantaggi, gli usi comuni per ciascuno differiscono a seconda delle esigenze dell’applicazione.
Usi del PVC
Il PVC è un materiale a basso costo e affidabile che può anche essere installato senza l’uso di saldatori qualificati e costosi. Globalmente, più di 50% della resina del PVC è fabbricato per uso nella costruzione.,
Acqua: la relativa resistenza alla corrosione e il basso costo rendono il PVC la scelta popolare nelle applicazioni idrauliche a bassa temperatura e pressione.
- Acqua potabile
- Fogne di tempesta
- Fognature sanitarie
- Drenaggio
Alloggiamento: Lo strato del PVC può essere fabbricato per sostituire altri materiali, quale legno, come sostituto leggero e robusto. Il materiale è spesso verniciato o finito per dare l’aspetto di altri materiali tradizionali.,
- Rivestimenti in vinile
- Infissi
- Davanzali
- Finiture del cabinet
- Pavimenti
Isolamento del cavo elettrico: i plastificanti possono rendere il PVC più morbido e flessibile per l’uso come isolamento del cavo. Inoltre, il PVC è resistente al fuoco e poco costoso.
Segnaletica: poiché il PVC può essere economico, relativamente resistente e facilmente verniciato, i fogli di questo materiale sono comunemente usati per la segnaletica.,
Usi di CPVC
Poiché CPVC si basa sui punti di forza del PVC, può essere utilizzato in molte delle stesse applicazioni, ma può essere proibitivo con il PVC economico come alternativa valida.
Tuttavia, quando un’applicazione richiede la resistenza chimica di un PVC o CPVC, con condizioni di temperatura e pressione impegnative, CPVC è l’opzione affidabile.
Applicazioni industriali: CPVC è una soluzione senza problemi e duratura per gli ambienti industriali più difficili ed è spesso specificata in un certo numero di industrie esigenti.,
- Lavorazione chimica: trasporta in modo affidabile sostanze chimiche aggressive ad alte temperature, sotto pressione, senza problemi di corrosione.
- Chlor Alcali: trasporto di sostanze chimiche attraverso alcuni degli ambienti più corrosivi immaginabili senza problemi di corrosione.
- Lavorazione dei minerali: resistere alle esigenze delle operazioni di lavorazione delle materie prime e preziose.
- Generazione di energia: Stand up a lungo termine per le alte pressioni e prodotti chimici corrosivi comunemente utilizzati da centrali elettriche.,
- Semiconduttore: resistenza alla fiamma e al fumo che aumenta l’efficienza, migliora la sicurezza e previene la contaminazione nelle camere bianche.
- Trattamento delle acque reflue: porre fine alla corrosione, anche quando si trasportano i prodotti chimici di disinfezione più aggressivi.
Impianto idraulico residenziale e commerciale: per le applicazioni idrauliche che richiedono maggiore affidabilità di temperatura e pressione, CPVC fornisce un sistema sicuro, efficiente e flessibile resistente a scaling, vaiolatura e accumulo di batteri—indipendentemente dal pH dell’acqua o dai livelli di cloro.,
- Ospitalità: Ristoranti e bassi edifici per uffici.
- Vendita al dettaglio: Mid-rise edifici per uffici e centri commerciali.
- Istruzione: K-12 scuole, così come college e università.
- Sanità: Ospedali, cliniche mediche e complessi medici.
- Plurifamiliari: Strutture di sei piani o meno, tra cui appartamenti, condomini, alberghi e motel.
- Grattacielo: Appartamenti, condomini e alberghi che si estendono su sette piani o più.,
Irrigatori antincendio residenziali e commerciali: la resistenza alla fiamma e al fumo di CPVC, insieme al suo semplice metodo di giunzione, lo rendono ideale per diverse applicazioni abitative.
- Unifamiliare (NFPA 13D): abitazioni indipendenti, case mobili.
- Residenziale (NFPA 13R): Strutture di quattro piani e meno, tra cui condomini, alberghi o motel, e condomini multi-unità.
- Residenziale commerciale (NFPA 13): Strutture di cinque piani e più, tra cui grattacieli, condomini, alberghi e edifici multi-unità.
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