PVC

Polichlorek winylu (PVC, także: PCW, PCV; ang. polyvinyl chloride) to syntetyczne tworzywo termoplastyczne otrzymywane z monomeru chlorku winylu. Należy do najstarszych i najważniejszych przemysłowo polimerów syntetycznych; w skali produkcji i zastosowań zaliczany jest do podstawowych tworzyw masowych obok polietylenu i polipropylenu.

Charakterystyka

PVC jest termoplastem, czyli tworzywem, które pod wpływem temperatury i ciśnienia może być formowane, a po schłodzeniu ponownie twardnieje. W praktyce polichlorek winylu nie jest przetwarzany jako czysty polimer: aby uzyskać właściwości przetwórcze i użytkowe, przygotowuje się mieszanki, dry-blendy, kompozycje lub granulaty zawierające dodatki, m.in. plastyfikatory, stabilizatory, środki smarne, napełniacze, pigmenty, modyfikatory i środki pomocnicze.

Wyróżnia się przede wszystkim dwie grupy materiałów PVC:

• PVC-U – PVC nieplastyfikowany, nazywany potocznie twardym PVC; jest odporny na korozję, wiele chemikaliów, oleje i czynniki atmosferyczne, ma dobre właściwości izolacyjne, jest lekki, trudno zapalny i samogasnący;
• PVC-P – PVC plastyfikowany, nazywany miękkim PVC; dzięki plastyfikatorom może być elastyczny, przezroczysty, odporny na rozdzieranie i podatny na formowanie oraz obróbkę, np. cięcie, spawanie, klejenie i łączenie.

Duża zawartość chloru w strukturze polimeru wpływa m.in. na podwyższoną odporność ogniową PVC w porównaniu z wieloma innymi tworzywami. W artykułach branżowych podawano, że PVC ma wyższą temperaturę zapłonu niż większość tworzyw sztucznych i że 57% zawartość chloru działa jak wewnętrzny czynnik ogniochronny.

Przetwórstwo

Kompozycje PVC mogą być przetwarzane wieloma technikami, w zależności od receptury i przeznaczenia wyrobu. Dla PVC-U wskazuje się m.in. wytłaczanie, prasowanie i wtryskiwanie. PVC-P może być przetwarzany przez wytłaczanie, prasowanie, kalandrowanie, wtrysk i odlewanie. W przetwórstwie istotna jest kontrola receptury, temperatury, mieszania, dozowania składników oraz warunków uplastyczniania, ponieważ drobne zmiany parametrów mogą istotnie wpływać na właściwości gotowego wyrobu.

Zastosowanie

Polichlorek winylu jest materiałem bardzo uniwersalnym i może zastępować tradycyjne surowce, takie jak drewno, aluminium, stal, miedź czy ceramika. Najważniejszym obszarem jego zastosowania pozostaje budownictwo i infrastruktura, w tym profile okienne i drzwiowe, rury, kształtki, rynny, płyty, wykładziny, listwy, tapety i inne elementy wykończeniowe.

PVC stosuje się również w:

• elektrotechnice – jako materiał izolacyjny i powłokowy do kabli oraz przewodów;
• medycynie – do wyrobów jednorazowych, takich jak torby, rurki, maski i drobny sprzęt medyczny; wskazywano, że prawie 30% wyrobów medycznych z tworzyw sztucznych jest produkowanych z PVC;
• motoryzacji – m.in. w powłokach podwozia, osłonach wiązek przewodów oraz elementach przedziału pasażerskiego;
• opakowaniach – m.in. w foliach, elementach zamknięć i wyrobach wymagających odpowiedniej elastyczności lub szczelności;
• wyrobach konsumpcyjnych – np. w pojemnikach, elementach obuwia, sztucznej skórze i detalach użytkowych.

Szczególnie szerokie znaczenie mają rury z PVC. Podkreśla się ich odporność chemiczną i korozyjną, gładkość powierzchni, niewielką masę, trwałość oraz możliwość wielokrotnego przetwarzania po zakończeniu eksploatacji. W odniesieniu do rur PVC wskazywano prognozowany okres użytkowania przekraczający 100 lat.

Dodatki i plastyfikatory

Właściwości PVC są w dużej mierze projektowane przez dobór dodatków. Plastyfikatory zwiększają elastyczność i umożliwiają wytwarzanie miękkich odmian PVC. Stabilizatory ograniczają degradację polimeru podczas przetwórstwa, zwłaszcza odszczepianie chlorowodoru pod wpływem temperatury. Współczesne receptury rozwijają się m.in. w kierunku ograniczania problematycznych dodatków oraz stosowania alternatywnych plastyfikatorów, w tym bezftalanowych i pochodzących ze źródeł odnawialnych. Przykładem są epoksydowane oleje roślinne stosowane jako stabilizatory i plastyfikatory PVC oraz badania nad modyfikowanymi olejami roślinnymi jako substytutami plastyfikatorów ftalanowych w pastach PVC.

Recykling i aspekty środowiskowe

PVC należy do tworzyw nadających się do recyklingu mechanicznego, a w przypadku trudniejszych strumieni odpadów także do recyklingu surowcowego. Przemysł europejski rozwija programy zwiększania poziomu recyklingu tego materiału; w 2018 r. w Europie poddano recyklingowi prawie 740 tys. ton PVC, głównie z profili okiennych i innych wyrobów budowlanych. Deklarowanym celem branży było osiągnięcie co najmniej 900 tys. ton PVC poddawanego recyklingowi rocznie do 2025 r. oraz 1 mln ton rocznie do 2030 r.

Wokół PVC od lat toczą się dyskusje dotyczące wpływu na zdrowie i środowisko, związane m.in. z chlorkiem winylu, stabilizatorami, plastyfikatorami i zachowaniem materiału w warunkach pożaru. Współczesna ocena materiału powinna uwzględniać cały cykl życia wyrobu, aktualne receptury, obowiązujące wymagania prawne oraz rzeczywiste warunki użytkowania i zagospodarowania odpadów.