ما هو PVC؟ خصائصه وأنواعه ومجالات استخدامه

ما هو PVC؟

PVC (بولي فينيل كلوريد) بوليمر لدن بالحرارة (ثيرموبلاستيك) يُنتَج ببلمرة مونومر كلوريد الفينيل (VCM)، ويتكوّن أكثر من نصف كتلته تقريبًا من الكلور. بنيته غير متبلورة إلى حد كبير؛ فهو يلين ويتشكّل عند تسخينه ويحافظ على شكله عند تبريده. يُنتَج راتنج PVC على شكل مسحوق أبيض، ولا يمكن معالجته قبل تحويله إلى تركيبة تضم المثبّت ومواد التزليق والحشو والمعدِّلات والملدّن عند الحاجة.

هذه النقطة الأخيرة هي ما يميّز PVC عن كثير من أنواع البلاستيك الأخرى. فبينما يمكن غالبًا شراء البولي إيثيلين أو البولي بروبيلين على شكل حبيبات ومعالجتها مباشرة، يجب أولًا خلط PVC وتحويله إلى خلطة PVC الجافة (dry blend) أو إلى مركّب (compound) على شكل حبيبات.

الخصائص الأساسية لـ PVC

يعود الاستخدام الواسع لـ PVC إلى عدة خصائص أساسية:

• المقاومة الكيميائية: يقاوم كثيرًا من الأحماض والقواعد والمحاليل الملحية؛ ولذلك يُفضَّل في الأنابيب والبيئات الكيميائية.
• السلوك تجاه اللهب: بفضل محتواه العالي من الكلور يميل PVC الصلب إلى الانطفاء الذاتي.
• مقاومة العوامل الجوية: عندما يُركَّب بالمثبّت المناسب ومواد الحماية من الأشعة فوق البنفسجية، يمكن استخدامه في الأماكن الخارجية لفترة طويلة؛ وبروفيلات النوافذ مثال على ذلك.
• العزل الكهربائي: يُستخدم PVC الملدَّن على نطاق واسع في عزل الكابلات وأغلفتها.
• مرونة التركيبة: يمكن للراتنج نفسه، بفضل الإضافات، أن يتحوّل إلى منتجات مختلفة جدًا، من أنبوب صلب إلى خرطوم لين.

لـ PVC أيضًا نقطة ضعف: فهو حساس للحرارة. إذا لم يُثبَّت عند درجات حرارة المعالجة يبدأ بالتحلل ويطلق كلوريد الهيدروجين ويتغيّر لونه. وهذا هو سبب وجود المثبّت في كل تركيبة PVC.

أنواع PVC بحسب طريقة الإنتاج

يُنتَج راتنج PVC بطرق بلمرة مختلفة، وكل طريقة تعطي بنية حبيبية مختلفة.

تعمل غالبية المنشآت التي تحضّر الخلطة الجافة بـ S-PVC. فالبنية المسامية لحبيبات S-PVC تتيح ارتباط الإضافات والملدّن بالحبيبة في الخلاط الساخن. أما E-PVC فيُعالَج عادةً مع الملدّن على شكل عجينة سائلة (بلاستيسول)، وهي عملية مختلفة عن منطق الخلطة الجافة.

PVC الصلب وPVC الملدَّن

من حيث الاستخدام، أهم تمييز هو ما إذا كانت التركيبة تحتوي على ملدّن أم لا.

• PVC الصلب (uPVC، PVC غير الملدَّن): لا يحتوي على ملدّن، لكنه ليس خاليًا من الإضافات. فهو يحتوي على المثبّت ومواد التزليق والحشو ومعدّل الصدمات ومساعدات المعالجة والصبغة. وتندرج في هذه المجموعة بروفيلات النوافذ، وأنابيب الضغط والصرف، والألواح، والرقائق الصلبة.
• PVC الملدَّن (اللين): تُكسبه إضافة الملدّن إلى التركيبة المرونة. وتندرج في هذه المجموعة عوازل الكابلات وأغلفتها، والخراطيم، والأفلام، والمشمّعات، والأرضيات.

تتصرف المجموعتان بشكل مختلف في الخلاط أيضًا. ففي التركيبات الملدَّنة تحدد عملية امتصاص الراتنج للسائل مسار العملية، بينما في التركيبات الصلبة يكون التركيز على التوزيع المتجانس للإضافات على سطح الحبيبات وعلى نسبة الحشو.

ما هي قيمة K؟

قيمة K رقم يدل على متوسط الوزن الجزيئي لراتنج PVC. كلما ارتفعت قيمة K طالت السلاسل الجزيئية وزادت المتانة الميكانيكية، لكن لزوجة المصهور ترتفع أيضًا وتصبح معالجة المادة أصعب. وكإطار عام:

• قيم K المنخفضة (عادةً حوالي 57–60): قطع الحقن وبعض الرقائق الصلبة
• قيم K المتوسطة (عادةً حوالي 65–68): الأنابيب والبروفيلات الصلبة
• قيم K المرتفعة (عادةً 70 فأكثر): التطبيقات الملدَّنة، مثل الكابلات والمنتجات المرنة

يتم الاختيار النهائي بالتعاون مع مورّد الراتنج بحسب التركيبة والمنتج. وتُذكر قيمة K في نشرة البيانات الفنية للراتنج. وعند الانتقال لنفس المنتج إلى راتنج بقيمة K مختلفة أو من مورّد آخر، قد يتغيّر أيضًا توازن مواد التزليق والمثبّت. لذلك من الممارسات الجيدة بعد تغيير الراتنج التحقق من الخلطة ومن سلوك الباثقة ببضع دفعات تجريبية.

لماذا يحتاج PVC إلى تركيبة وخلط؟

راتنج PVC مادة حساسة للحرارة وصعبة المعالجة إلى حدّ لا يمكن معه معالجتها بمفردها. لذلك يبدأ كل منتج PVC بتركيبة:

• المثبّت يمنع التحلل الحراري أثناء المعالجة.
• مواد التزليق تنظّم انسياب المادة المصهورة داخليًا وعلى الأسطح المعدنية.
• مواد الحشو (الكالسيت غالبًا) تضبط التكلفة والصلابة.
• المعدِّلات تحسّن مقاومة الصدمات وقابلية المعالجة.
• الملدّن (في PVC اللين) يُكسب المرونة.
• الصبغات تحدد اللون ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية.

يجب وزن هذه المكوّنات بالكمية الصحيحة في كل دفعة وربطها بحبيبات الراتنج بشكل متجانس. والطريقة الصناعية لذلك هي خلط المواد الخام الموزونة بنظام التلقيم والوزن في خلاط تسخين وتبريد للـ PVC. نشرح العملية بالتفصيل في مقالنا ما هي خلطة PVC الجافة. ويمكنك العثور على الآلات المستخدمة لهذا الغرض في صفحة خلاطات PVC.

مجالات استخدام PVC

قطاع البناء هو أكبر مستهلك لـ PVC، لكن مجالات استخدامه لا تقتصر عليه.

• بروفيلات النوافذ والأبواب: تتطلب تركيبات صلبة ومقاومة للعوامل الجوية. للتفاصيل راجع صفحة بروفيلات PVC.
• الأنابيب: يُستخدم PVC الصلب في أنابيب مياه الشرب والصرف الصحي والتصريف والأنابيب الكهربائية. راجع أنابيب PVC.
• الكابلات: يُستخدم مركّب PVC الملدَّن كمادة للعزل والتغليف. راجع الكابلات.
• الأرضيات: تُنتَج بتركيبات قائمة على البلاستيسول (E-PVC) وعلى الخلطة الجافة كليهما. راجع أرضيات PVC.
• غيرها: الخراطيم، الأفلام، المشمّعات، الألواح، الجلد الصناعي، والمنتجات الطبية.

هل يمكن إعادة تدوير PVC؟

نعم. لأن PVC بوليمر لدن بالحرارة فيمكن إعادة تدويره ميكانيكيًا. إذ يمكن طحن بقايا القطع الناتجة أثناء الإنتاج، والمنتجات المعيبة، والبروفيلات أو الأنابيب المنتهية الصلاحية، وإعادة استخدامها. وعادةً ما تُخلط هذه المادة المطحونة مع راتنج جديد بنسبة محددة. فعلى سبيل المثال، تُستخدم المادة المعاد تدويرها في الطبقة الداخلية لبعض الأنابيب والبروفيلات متعددة الطبقات.

إضافة PVC المعاد تدويره إلى التركيبة تجعل التلقيم والوزن والخلط أكثر أهمية. فالكثافة الظاهرية للمادة المطحونة وحجم حبيباتها يختلفان عن الراتنج الجديد، كما أنها تحمل المثبّت ومواد الحشو من تركيبتها السابقة. لذلك يجب الحفاظ على نسبتها ثابتة في كل دفعة وضبط توازن المثبّت تبعًا لذلك.

الخلاصة

PVC مادة يجب النظر إليها مع نوع الراتنج وقيمة K والتركيبة معًا. صلبًا كان أو لينًا، يبدأ كل منتج PVC بخلطة موزونة بدقة ومخلوطة جيدًا. وإذا حددت أي منتج ستنتجه بأي تركيبة في خطك، فإن الخطوة التالية هي اختيار معدات الخلط بما يتوافق مع ذلك.