Algemene informatie van PVC
De afkorting PVC staat voor polyvinylchloride en is een van de meest bekende en toegepaste kunststoffen. In het dagelijks leven kunt u niet om het gebruik van PVC heen. Uw leidingwater stroomt door PVC buizen, kunststof kozijnen zijn van PVC, maar het is ook een veelgebruikt materiaal voor onder andere wand- en vloerbedekking, textielbekleding, omhulsels voor elektrische bedrading en verpakkingen.
De basis van PVC bestaat uit twee natuurlijke grondstoffen: aardolie/aardgas en zout. Uit aardolie of aardgas worden koolstof en waterstof gewonnen, zout fungeert als de bron voor chloor.
PVC is een thermoplastische kunststof. Dat houdt in dat het materiaal bij verhitting vervormbaar wordt en bij afkoeling zijn vaste vorm weer aanneemt. De belangrijkste eigenschappen van PVC zijn:
- Licht van gewicht
- Vlamdovend
- Bestand tegen chemicaliën
- Slijtvast
Kenmerken van PVC
PVC wordt in twee vormen geproduceerd: hard-PVC of zuiver PVC en door het veranderen van de receptuur (toevoegen van weekmakers) ontstaat zacht-PVC. Hard-PVC wordt onder andere gebruikt voor de productie van buizen, profielen en raamkozijnen, zacht-PVC vindt men terug in vloerbedekking, folie of textiel.
De belangrijkste eigenschappen voor zowel hard- als zacht-PVC zijn:
- Waterdichtheid
- Gasdichtheid
- Goede barièrre-eigenschappen voor vetten en aroma's
- Elektrisch, thermisch en akoestisch isolerend
- Eenvoudig te bewerken, te lassen of te lijmen
- Door toevoeging van additieven stevig of juist flexibel te maken
- Vraagt weinig onderhoud
- Slijtvast en stootvast
- Duurzaam
- Brandvertragend
- Bestand tegen de invloeden van chemicaliën, licht en warmte
- Licht van gewicht
- Recyclebaar
Zuiver PVC is transparant, maar door toevoeging van bepaalde stoffen kan de transparantie worden gewijzigd en kleur worden bepaald.
Productieproces PVC
Korte samenvatting van de productie
De grondstoffen voor PVC zijn etheen en chloor. Etheen wordt uit aardolie of aardgas gewonnen, chloor uit steenzout (NaCl). Samen worden deze stoffen omgezet tot dichloorethaan, waarna het door afsplitsing van chloorwaterstofgas (HCl) het momomeer vinylchloride (VCM) vormt. Daarbij wordt het nevenproduct chloorwaterstofgas volledig hergebruikt.
De volgende stap is de polymerisatie van vinylchloride. Polymerisatie is het aaneenrijgen van kleine moleculen tot een ketenmolecuul. In Nederland wordt volgens de suspensie-polymerisatietechniek gewerkt. Dit is een proces dat ongeveer 6 tot 10 uur duurt. Hierbij wordt 80 - 90% van vinylchloride omgezet tot PVC. Het vinylchloride dat niet wordt omgezet wordt teruggewonnen voor hergebruik.
De productie van VCM en PVC vindt plaats in gesloten systemen, waardoor er geen schadelijke stoffen die tijdens de productie ontstaan kunnen vrijkomen. Hiermee wordt voorkomen dat het personeel gezondheidsrisico oploopt.
Verwerking
PVC wordt bij de verwerkers in bulk of zakken als fijn, niet toxisch, wit poeder aangeleverd. Om tot de gewenste gebruikseigenschappen van diverse toepassingen te komen, wordt het poeder met diverse hulpstoffen gemengd. Zo wordt het tot halffabrikaten en eindproducten omgezet.
De belangrijkste verwerkingstechnieken zijn:
- Kalanderen (machinaal glad persen)
- Extruderen (machinaal in vorm persen; massief of hol profiel)
- Poedersinteren (poederspuitgieten)
- Spuitgieten/ injectie
- Coating
- Flessenblazen/ blaasextrusie
Kalanderen
Door middel van verwarmen en kneden ontstaat een stroperige massa. Vervolgens wordt deze massa langs meerdere cilinders geleid, deze persen het PVC tot een doorlopende folie. Na afkoeling wordt de folie opgerold en kan dit worden verwerkt tot bijvoorbeeld verpakkingsfolie voor levensmidellen of geneesmiddelen.
Extruderen
Bij extrusie wordt de pvc door een matrijs met één of meerdere complex gevormde gaten geperst. Deze gaten vormen uiteindelijk het extrusieprofiel. Dit kan een continue of discontine proces zijn. Op deze wijze worden onder andere buizen, slangen, profielen en kabelisolatie gemaakt
Spuitgieten
Bij spuitgieten wordt het PVC-granulaat in een gesloten vorm (matrijs) geïnjecteerd. Het granulaat wordt in een doseerschroef gespoten en zo naar voren gebracht. Bij de geleidelijk verwarmde schroef ontstaat een zachte massa die verder naar voren wordt gedrukt. In de voorgevormde holte ontstaat de uiteindelijke vorm van het gewenste product.
Poedersinteren
Een vorm van spuitgieten waarbij het mogelijk is om meer complexe vormen te creëren in industrieel grotere series. Het poeder wordt gemengd met een bindmiddel, vervolgens in de matrijs geïnjecteerd en het bindmiddel wordt weer verwijderd. Hierna begint het sinteren, waarbij het poeder wordt verhit tot een temperatuur waarop het niet niet smelt. De contactpunten van het PVC-poeder groeien, waardoor een hard materiaal ontstaat.
Coating
Bij coating wordt een vloeibare PVC-pasta over een flexibele ondergrond verdeeld en wordt dit in een oven verhit tot de pasta verhard. Na afkoeling blijft de soepelheid bewaard. Deze techniek wordt toegepast bij onder andere de productie van vinylbehang, dekzeilen, vloerbedekking en tassen.
Flessenblazen
Deze extrusietechniek wordt toegepast voor de productie van flessen en flacons. Er wordt gebruik gemaakt van een holle gietvorm waarbij in een afgesneden buis van warme PVC lucht wordt geblazen, zodat deze buis tegen de wanden van de gietvorm drukt. Na afkoeling is er een hol voorwerp ontstaan, geschikt voor verdere afwerking.
Toepassingen
PVC is zeer veelzijdig toepasbaar. Deze veelzijdigheid wordt mede tot stand gebracht door de toevoeging van additieven. Daarbij kan men onderscheid maken tussen hard-PVC en zacht-PVC/ flexibel PVC.
Enkele sectoren die veel gebruik maken van PVC-producten zijn: de bouw, de autohandel, de medische sector en de verpakkingsindustrie.
Hard-PVC
Enkele voorbeelden van de toepassing van hard-PVC:
- Leidingen, rioleringen
- Elektriciteitsbuizen en kabelgoten
- Raamprofielen, deuren en hekken
- Computerkasten en toetsenborden
- Dakbedekking
- Kantoorartikelen
Zacht-PVC of flexibel PVC
Enkele voorbeelden van de de wijze waarop zacht-PVC wordt toegepast:
- Schoenzolen
- Vloebedekking
- Textiel
- Verpakkingen en folie
- Bloed- en infuuszakken
- Chirurgische handschoenen
- Inhalatiemaskers
- (Tuin-)slangen
Additieven
PVC dankt zijn veelzijdigheid vooral aan de toevoeging van hulpstoffen, zoals weekmakers en kleurstoffen. Op deze wijze worden specifieke eigenschappen aan het materiaal toegekend die mede in combinatie met het verwerkingsproces het eindproduct op maat vormen. Zodoende ontstaat er een breed scala aan PVC-types met ieder hun eigen voordelen en mogelijkheden. De variatie is daarbij groot, van zeer stijf tot soepel en zacht.
De meestgebruikte additieven daarbij zijn:
- Weekmakers
- Stabilisatoren
- Vulstoffen
- Vlamvertragers
- Kleurstoffen
Weekmakers
Puur PVC is heel hard. De toevoeging van weekmakers maakt het materiaal zacht. De meest gebruikte weekmakers voor PVC zijn organische materialen met een hoog kookpunt, zoals adipaten, ftalaten en organofosfaten.
Stabilisatoren
Om te voorkomen dat PVC vroegtijdig afbrokkelt of anderszins degradatie gaat vertonen onder de invloed van UVlicht, hoge temperaturen of oxiderende chemicaliën, worden er stabilisatoren en co-stabilisatoren toegevoegd. Hierdoor blijft het kunststof ook onder deze invloeden stabiel. De meest voorkomende stabilisatoren zijn verbindingen van calcium, lood, zink of tin. Wat wordt gebruikt hangt af van de wetgeving of de eisen waar het product aan dient te voldoen. Ook kan in enkele gevallen worden gekozen voor organische stabilisatoren.
Vulstoffen
Vulstoffen zoals krijt, talk en dolomiet worden toegevoegd om bepaalde fysische eigenschappen te veranderen of om de kostprijs naar beneden te halen.
Vlamvertragers
Zuiver PVC is slecht brandbaar. Maar door de toevoeging van de hulpstoffen kan de brandbaarheid weer toenemen. Hiervoor kunnen eventueel vlamvertragers (metaaloxiden) worden toegevoegd. Omdat hierdoor de toxiciteit toeneemt, wordt per eindproduct afgewogen hoe groot de noodzaak is en wat het risico onder welke omstandigheden is.
Kleurstoffen
Kunststof is vrijwel in alle kleuren leverbaar door het toevoegen van kleurstoffen. Daaraan zijn strenge wetgevingen verbonden aangezien sommige kleurstoffen voor kunststoffen zware metalen bevatten. Bij normaal gebruik en onder normale omstandigheden zullen deze echter niet vrijkomen.
Overige additieven
Afhankelijk van het toepassingsgebied kunnen nog andere hulpstoffen worden gebruikt, naar gelang de wensen die het eindproduct stelt. Enkele voorbeelden hiervan zijn:
- Glijmiddelen, voor de verwerking van PVC
- Blaasmiddelen, voor het vervaardigen van geschuimde PVC-lagen
- Antistatica, ter vermindering van de statische werking
- Fungiciden, voor de bescherming van vooral zacht PVC tegen de aantasting door schimmels en andere schadelijke micro-organismen
