Información General : Aunque el cloruro de polivinilo (PVC) es el miembro dominante, la familia de vinilos comprende varias resinas basadas en el radical vinilo, (CH2 = CH-) o radical vinilideno (CH2 = C>).
Tales polímeros y sus principales usos son:
Resina de poli (acetato de vinilo) (PVAC) utilizada en pinturas de látex, adhesivos, revestimientos de superficies y acabados textiles. También se usa como intermediario en la fabricación de otros polivinilos.
Resina de poli (alcohol vinílico) (PVAL) utilizada en revestimientos de papel, tamaños, adhesivos y acabados textiles.
Resina formal de polivinilo utilizada en esmaltes para aislamiento de alambre resistente al calor.
Resina de polivinil butiral (PVB), la capa intermedia adhesiva utilizada en la fabricación de vidrio de seguridad.
Resina de poli (fluoruro de vinilo) (PVF) utilizada como revestimiento exterior resistente a la intemperie.
El cloruro de polivinilideno (PVDC) tiene buena resistencia al vapor de humedad y a la transmisión de oxígeno, y se usa ampliamente en películas de envasado de alimentos.
La resina de cloruro de polivinilo (PVC) es el miembro de mayor volumen de la familia de vinilos.
Su valor comercial es el resultado de estas características:
1. Propiedades básicas: químicamente inerte; agua, corrosión y resistente a la intemperie; alta relación resistencia / peso; resistente, resistente a las abolladuras; un aislante eléctrico y térmico; y mantiene propiedades durante largos periodos de tiempo.
2. Versatilidad de proceso; se puede hacer en forma diferente para permitir el procesamiento en una amplia variedad de equipos; cada forma puede alterarse aún más mediante la combinación para lograr propiedades particulares en productos finales que varían de naturaleza blanda a rígida.
3. Las propiedades se pueden proporcionar a un costo económico. A largo plazo, los productos de PVC requieren menos energía de manera instalada que la mayoría de los materiales convencionales. Sus características ligeras, aislantes y libres de mantenimiento contribuyen a la conservación de la energía durante la vida útil del producto.
Existen cuatro procesos básicos de fabricación de resina de PVC y la medida en que cada uno se usa actualmente en los Estados Unidos para producir aproximadamente 6 mil millones de libras anuales es la siguiente: suspensión, 83%; masa, 7%; emulsión / dispersión, 8%; solución, 2%.
La razón principal para producir varios tipos de PVC es permitir que la resina se procese de muchas maneras para aprovechar las propiedades inherentes del PVC en muchas aplicaciones diferentes.
Los homopolímeros comprenden más del 80% de la producción en los EE. UU. Químicamente, todos los homopolímeros de PVC contienen aproximadamente un 56.8% de cloro, siendo el resto hidrocarburo. Las tres características más importantes que afectan el procesamiento y uso de resinas específicas son el peso molecular, el tamaño de partícula y la configuración de partículas.
Las resinas de mayor peso molecular tienen mayor resistencia, resistencia química y al calor, pero son difíciles de procesar. Las resinas de bajo peso molecular procesan fácilmente con algún sacrificio en las propiedades.
La mayoría de las resinas producidas por el proceso de suspensión, masa o solución están en el rango de 125 a 165 micras de diámetro, mientras que las producidas en el proceso de emulsión para uso en dispersiones o látex son de menos de 1 micrón de diámetro.
La configuración de partículas, particularmente el grado de porosidad, es importante cuando se debe absorber el plastificante líquido en la preparación de mezclas de polvo seco que se procesarán directamente en esta forma.
El PVC es un termoplástico térmicamente sensible. Ciertos ingredientes compuestos se deben agregar a la resina para permitir que se convierta en un producto final. Dichos ingredientes son necesarios tanto para el procesamiento como para el rendimiento.
Los estabilizadores de calor son comunes a todos los productos por razones de procesamiento y pueden ser necesarios para un rendimiento adecuado en aplicaciones finales. Otros aditivos importantes utilizados son lubricantes, plastificantes, modificadores de impacto, rellenos, biocidas y pigmentos. El plastificante es el principal aditivo en un compuesto de PVC (o formulación) ya que imparte manejabilidad, flexibilidad, extensibilidad y resistencia a un sistema de polímero. Los plastificantes internos se mantienen en los sistemas poliméricos por enlaces químicos, mientras que los plastificantes externos mantienen su identidad molecular en el sistema polimérico y su comparabilidad con él en virtud de fuerzas tales como el enlace de hidrógeno y la atracción de Van der Waals.
Cuando un plastificante es compatible con un polímero, los dos se pueden mezclar y fusionar con bastante facilidad en un material coherente y homogéneo, y no se separan si se impone un estrés químico o físico en el sistema.
Un plastificante primario para un polímero dado tiene un alto grado de compatibilidad en el nivel de uso proyectado. Un plastificante secundario (o extensor) solo se puede usar con seguridad junto con una proporción sustancial de un plastificante primario para el sistema de polímero, para lograr una compatibilidad satisfactoria.
Por razones de compatibilidad, costo de materia prima, comportamiento en el proceso y rendimiento en varios usos finales, las familias de plastificantes primarios para PVC se limitan esencialmente a lo siguiente:
Ésteres de adipato de dialquilo, azelatos de dialquilo, algunos ésteres de dibenzoato de glicol, ciertas derivaciones epoxídicas que incluyen aceite de soja epoxidado, aceite de resina epoxidado y algunas resinas epoxídicas, glicolatos como el butilo ftalyl, butyl glycollate, mellitates como trialquil trimelitatos, algunos compuestos fenoxi, ésteres de fosfato que incluyen triaril, trialquil y alquil-aril combinaciones, derivados del ácido orto-ftálico con énfasis en dialquil y alquil bencil o-ftalatos, poliésteres y diversos ácidos dibásicos con glicoles (por ejemplo, ácidos adípico, azelaico y ftálico con diversos glicoles terminados con un compuesto monofuncional), algunos derivados de pentaeritritol y diversas sulfonamidas.
* Los plastificantes secundarios (extendedores) para PVC incluyen los siguientes: diversos aceites alifáticos aromáticos y mixtos aromáticos, parafinas cloradas, algunos derivados de poli-alfa metilestireno y ésteres de bajo costo de alcoholes de alto peso molecular y ácidos orgánicos, que tienen una compatibilidad marginal con el PVC. La resina seleccionada y el método para combinarla con algunos de los ingredientes anteriores en un compuesto dependen tanto de la forma física deseada para el tipo de procesamiento pretendido como de las propiedades requeridas en el producto final. Los compuestos de vinilo se procesan o se fabrican en productos útiles mediante dos métodos básicos: procesamiento de fundido y líquido. En el proceso de fusión, los compuestos rígidos y flexibles en forma sólida se convierten en fundidos mediante calentamiento interno (cortante) y externo. Esta conversión se lleva a cabo en varios tipos diferentes de equipos de procesamiento de termoplásticos. En la extrusión, se usan extrusores de tornillo único y múltiple para convertir los compuestos de vinilo en perfiles sólidos, perfiles celulares, tubos, películas sopladas y planchas. El calandrado se utiliza para producir láminas rígidas y flexibles en el rango de 2 a 35 mil de grosor. Es un método de procesamiento de gran volumen que requiere altos costos de equipo de capital en comparación con los métodos de extrusión.
Los trenes modernos de calendario operan con sistemas de control computarizados para asegurar una calidad óptima. En el calandrado, es necesario precomponer el compuesto en un equipo Banbury / laminadora a una velocidad que coincida con la capacidad del calendario. Una extrusora de cañón corto corriente abajo del equipo de mezclado se usa a menudo para eliminar cualquier posible contaminante extraño que pueda dañar los rodillos de la calandra. Los productos flexibles se basan en resinas de peso molecular medio a alto. El procesamiento óptimo con rigidos se obtiene con PVC de bajo peso molecular o con copolímeros de acetato de vinilo. * No utilizado por Dynamit Nobel of America (DNA) en productos de material Flexible Membrane Liner. Información específica del revestimiento de membrana flexible: los materiales del revestimiento de PVC se producen en forma de rollo en varios anchos y espesores. La mayoría de los revestimientos se utilizan como láminas no soportadas, pero se puede incorporar un refuerzo de tela. Los compuestos de PVC contienen del 25% al 35% de uno o más plastificantes para que la lámina sea flexible y parecida a la goma. Ellos, también contienen 1% a 5% de un estabilizador químico y varias cantidades de otros aditivos. El compuesto de PVC no debe contener ningún ingrediente soluble en agua. Existe una amplia variedad de plastificantes que se pueden usar en láminas de PVC, dependiendo de la aplicación y las condiciones de servicio en las que se utilizará el compuesto de PVC. La selección de plastificante es un aspecto extremadamente importante de un material de revestimiento de PVC ya que la pérdida de plastificante dará como resultado una reducción de propiedades físicas tales como baja temperatura y elongación. Existen tres mecanismos básicos para la pérdida de plastificantes: volatilización, extracción y ataque microbiológico.
El uso de los plastificantes adecuados y un biocida eficaz puede eliminar virtualmente el ataque microbiológico y minimizar la volatilidad y la extracción. El polímero de PVC en sí no se ve afectado por estas condiciones. La razón principal de la pérdida de plastificante es la volatilización en el calor del sol en lugar de la solución en el fluido de desecho. El negro de carbón previene el ataque ultravioleta pero causa la absorción de la energía solar elevando la temperatura a un nivel alto para causar la vaporización del plastificante. Se debe usar un suelo u otro material de cobertura adecuado para enterrar el revestimiento de PVC para protegerlo de la exposición a los rayos ultravioleta y prácticamente elimina la volatilización. No se recomienda el uso de láminas de PVC para la exposición a la intemperie y las condiciones de luz ultravioleta durante su vida útil. Las láminas de PVC plastificado tienen buenas propiedades de resistencia a la tracción, elongación y punción y resistencia a la abrasión. Es cosido fácilmente por soldadura solvente, adhesivos y métodos de calor y dieléctricos. Los revestimientos de membrana de PVC son los más utilizados de todas las membranas poliméricas para embalses de residuos. Muestran buena resistencia química a muchos químicos inorgánicos; sin embargo, la inclusión de solventes orgánicos puede limitar su aplicabilidad (consulte al fabricante para aplicaciones específicas). También están disponibles calidades especiales de PVC "resistente al aceite" (PVC-OR) que poseen una alta resistencia al aceite y otros ataques de hidrocarburos orgánicos. Dynamit Nobel of America (DNA) utiliza solo resinas de primera calidad, plastificantes primarios, estabilizantes, biocidas y otros aditivos, tal como se describen y analizan en detalle bajo los títulos Información general y Información específica del revestimiento de membrana flexible.
Para obtener información adicional o más específica sobre los productos de materiales FML y su rendimiento, póngase en contacto con el Sr. Richard H. Dickinson en la oficina central de DNA en Rockleigh, N.J.
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