Il PVC, o cloruro di polivinile, è un polimero sintetico e una delle materie plastiche più utilizzate per tubi, tubi medicali ed elettronica. È anche comunemente chiamato vinile. Il PVC è un materiale termoplastico, il che significa che può essere riscaldato e raffreddato per trasformarsi in diverse forme, motivo per cui trova così tanti utilizzi in diversi settori.

Sono molte le altre proprietà del PVC che lo rendono un materiale plastico utile, come la resistenza chimica, il rapporto costo-efficacia e le proprietà resistive.

Cosa sono le materie plastiche in PVC?

Il polivinilcloruro, o PVC, è un materiale termoplastico sintetico. La plastica deriva dalla polimerizzazione del monomero di cloruro di vinile. Il processo di produzione del PVC prevede la combinazione di etilene e cloro per produrre cloruro di vinile. Questo cloruro di vinile viene polimerizzato per produrre resina PVC.

Processo di produzione del PVC

PVC Si ottiene dalla sintesi di cloruro di vinile monomero e da una polimerizzazione in sospensione o emulsione per creare la resina PVC. La resina PVC viene miscelata con additivi come coadiuvanti tecnologici e stabilizzanti per modificarne le proprietà in base all'applicazione specifica e al tipo di PVC.

Ad esempio, il PVC rigido privo di plastificanti ha una migliore integrità strutturale, mentre il PVC flessibile incorpora plastificanti per migliorarne la flessibilità. Il PVC è una plastica di uso quotidiano comune per la sua durevolezza e il basso costo nei prodotti di consumo.

Proprietà del materiale PVC

Il PVC ha una composizione plastica ed è una plastica chimicamente stabile con una degradazione ambientale minima. Viene spesso confuso con la gomma a causa della sua forma flessibile, ma in realtà è una plastica. Lo si può facilmente capire dalle sue proprietà termoplastiche.

Il materiale in PVC è composto per il 57% da cloro derivato dai sali e per il 43% da carbonio derivato dagli oli, il che lo rende ampiamente disponibile praticamente ovunque e ne aumenta il rapporto costo-efficacia.

Le proprietà del PVC lo rendono più adatto rispetto ad altre materie plastiche e spesso sostituisce i metalli in diversi settori industriali.

Proprietà meccaniche del PVC

funzionalità di

Proprietà	Metrico	Gamma inglese (libbre - pollici)
Durezza, Shore A	28.0 - 99.0	28.0 - 99.0
Durezza, Shore C	75.0 - 95.0	75.0 - 95.0
Resistenza alla trazione, massima	1.47 - 59.0 MPa	213-8560 psi
Resistenza alla trazione, resa	29.6 - 52.0 MPa	4290-7540 psi
Allungamento a rottura	0.00163 - 3.24 GPa	0.237 - 470 kPa
Resistenza allo snervamento alla flessione	2.83 - 103 MPa	410-15000 psi
Modulo a flessione	1.65 - 3.31 GPa	239 - 480 kPa
Impatto Izod, dentellato	0.300 - 28.4 J/cm	0.562 - 53.2 piedi-libbre/pollici

Tabella delle proprietà meccaniche del PVC rigido

Le proprietà meccaniche del PVC includono principalmente la resistenza alla trazione, che è compresa tra 40 e 60 MPa per i tipi di PVC rigido, e il valore della durezza, che è compreso tra 75.0 e 95.0 Shore C.

Resistenza alla compressione: Fino a 70 MPa, rendendolo adatto per carichi parti in plastica.
Resistenza agli urti: Moderato, ma può essere migliorato con modificatori (come in PVC-M).
Resistenza al creep: Superiore a molte altre materie plastiche, garantisce prestazioni a lungo termine sotto stress.
Stabilità dimensionale: Mantiene la forma sotto carico meccanico e cicli termici.
Resistenza all'abrasione: Alto, ideale per applicazioni all'aperto e attrezzature sportive.

Proprietà termiche del PVC

Le proprietà termiche del PVC includono principalmente una temperatura di transizione vetrosa di 85 °C. Il PVC non ha un punto di fusione; passa da uno stato solido e rigido a uno stato più morbido e flessibile, che può essere considerato il suo "punto di fusione" o temperatura di transizione vetrosa.

Le varianti flessibili del PVC hanno una temperatura di transizione vetrosa inferiore. Il PVC mostra stabilità termica fino a 140 °C durante la lavorazione e la sua resistenza al fuoco può essere migliorata utilizzando additivi in fase di produzione. Ha una bassa conduttività termica, compresa tra 0.14 e 0.28 W/(m·K), il che lo rende un buon isolante.

Temperatura di transizione del vetro: 85°C.
Temperatura di deflessione del calore: 70–80°C a 1.8 MPa.
Punto di rammollimento Vicat: 82–85°C.
Conduttività termica: 0.16 W/m·K, adatto per l'isolamento.
Coefficiente di espansione termica: 6.5×10⁻⁵ /°C.
Resistenza al fuoco: Naturalmente ignifugo grazie al contenuto di cloro. Classificazione UL 94 V-0.
Massima temperatura di servizio: circa 60°C per il PVC rigido standard, fino a 95°C per il PVC-C.
Degradazione termica: Inizia a temperature superiori a 140°C, rilasciando gas di cloruro di vinile e di cloruro di idrogeno.

Proprietà elettriche della plastica PVC

Il PVC è un isolante elettrico. Non conduce elettricità e presenta eccellenti proprietà di isolamento elettrico.

Sebbene il PVC non sia un conduttore, le sue proprietà isolanti possono essere modificate utilizzando additivi. Ad esempio, l'uso di agenti antistatici nella produzione del PVC può alterarne l'efficacia isolante. Per la maggior parte delle proprietà di isolamento elettrico, il PVC è una plastica affidabile in quasi tutti gli ambienti.

Rigidità dielettrica: In genere intorno a 40–60 kV/mm.
Resistività di volume: Maggiore di 10¹⁴ ohm·cm, un valore elevato tipico dei materiali resistenti alla corrente elettrica.
resistività superficiale: Alta
Resistenza all'arco: Buono, riduce al minimo il tracciamento della superficie sotto alta tensione.
resistenza di isolamento: Mantiene le prestazioni anche in condizioni di umidità.
Bassa costante dielettrica: Circa 3.0–3.4, adatto per la trasmissione del segnale.
Basso fattore di dissipazione: Garantisce una minima perdita di energia nelle applicazioni AC.

Proprietà chimiche del PVC

Le proprietà chimiche del PVC mostrano un'eccellente resistenza alla corrosione da acidi, alcali, sali e ambienti marini. Il PVC non assorbe sostanze chimiche e mostra resistenza anche a oli e grassi, ma può essere danneggiato da alcuni idrocarburi e chetoni.

Resistente agli acidi, agli alcali, ai sali e a molti solventi industriali.
Ottima resistenza agli agenti ossidanti e all'umidità.
Basso assorbimento d'acqua: <0.06%
Resistenza alla corrosione: Ideale per sistemi di acqua potabile e serbatoi chimici.
Stabilità fotochimica: Arricchito con stabilizzatori UV per ridurre il degrado ambientale.
Additivi migliorare la durabilità chimica a lungo termine.
Monomero di cloruro di vinile i residui sono rigorosamente controllati per garantire la sicurezza della salute umana.

Proprietà fisiche

In termini di proprietà fisiche, il PVC presenta un'elevata densità, pari a 1.3-1.45 Kg/m³ e inferiore per i tipi di PVC flessibile. È una plastica leggera nonostante la sua resistenza e densità, impermeabile con un assorbimento inferiore allo 0.5% e con una buona resistenza all'abrasione.

Le proprietà fisiche del PVC lo rendono un materiale di transizione tra strutture rigide e flessibili.

Densità: 1.38 g/cm³, che contribuisce alla sua elevata densità e resistenza.
Trasparenza: Naturalmente opaco, ma può essere modificato per renderlo più chiaro.
Durezza superficiale: Alto, adatto per parti in plastica e prodotti in vinile.
Resistenza all'abrasione: Eccellente, ideale per applicazioni esterne e ambienti ad alta usura.
Resistenza all'umidità: Fondamentale per tende da doccia, prodotti gonfiabili e prodotti medici tubing.
Stabilità dimensionale: Mantiene la forma sotto stress meccanico e termico.
Coadiuvanti tecnologici: Migliora il flusso e la finitura durante lo stampaggio a iniezione e l'estrusione.

Tipi di plastica in PVC

Il PVC è disponibile in diverse qualità e forme. Poiché il PVC può essere prodotto attraverso diversi processi, come stampaggio, estrusione e lavorazione meccanica, tutti i tipi di PVC presentano proprietà variabili.

Di seguito sono riportati i diversi gradi di PVC dal punto di vista chimico, che consentono di distinguere meglio i tipi di plastica in PVC.

UPVC (non plastificato)

Il PVC non plastificato, o PVC rigido, non contiene plastificanti e offre un'elevata resistenza alla trazione e agli agenti chimici. Questo rende il PVC-U utile per tubi e infissi. È comunemente considerato un'alternativa durevole ed economica al metallo nel settore edile.

I gradi UPVC del PVC mostrano un'eccellente resistenza al degrado ambientale e sono adatti per elementi strutturali che richiedono resistenza agli urti e una lunga durata del prodotto.

PVC (plastificato)

Il PVC plastificato ha anche un altro nome: PVC flessibile. Utilizza ftalati o altri plastificanti per ottenere flessibilità o malleabilità. Il PVC plastificato è spesso utilizzato nelle sacche per il sangue e nelle sacche per flebo.

Il PVC flessibile viene prodotto aggiungendo plastificanti alla resina di base.

PVC-M

Il PVC-M, o PVC modificato, migliora la resistenza agli urti attraverso la copolimerizzazione ed è adatto per applicazioni a pressione come tubi e raccordi. Il PVC-M ha una maggiore tenacità rispetto al PVC rigido e, nell'industria del PVC, è riservato ad applicazioni che richiedono carichi meccanici.

PVC-C

Il PVC-C, o PVC clorurato, migliora la stabilità termica alle alte temperature. Le applicazioni del PVC-C includono sistemi di acqua calda con una maggiore resistenza al fuoco. Resiste alle alte temperature senza deformarsi, offrendo un'eccellente resistenza agli agenti chimici e alla corrosione. Se avete bisogno di componenti in grado di resistere a temperature elevate, il PVC-C è un'ottima scelta.

PVC-O

PVC-O è l'acronimo di PVC orientato e presenta un allineamento molecolare che garantisce una resistenza superiore e un peso ridotto. È adatto per applicazioni esterne. Il PVC-O viene prodotto attraverso un processo che produce catene polimeriche allineate nella plastica, con conseguente superiore resistenza alla trazione e alla fatica.

Vinile vs. PVC: qual è la differenza tra le materie plastiche?

Il vinile si riferisce a un'ampia classe di polimeri di etilene, e il PVC è una sottoclasse di questi polimeri, in particolare il cloruro di polivinile. Un polimero speciale derivato dal cloruro di vinile. Il vinile include altri materiali come il polietilene vinil acetato, mentre il PVC si distingue per il suo contenuto di cloro.

Nella maggior parte dei casi, i prodotti in vinile si riferiscono ad applicazioni flessibili come i pavimenti in resina vinilica. Il PVC, al contrario, può essere rigido o flessibile. Il monomero a base di cloruro di vinile del PVC offre durata e resistenza al fuoco rispetto ad altri tipi di vinile.

PVC vs. Polipropilene vs. Policarbonato

funzionalità di

Proprietà	PVC	polipropilene	policarbonato
Resistenza alla trazione	Da moderato ad alto	Moderato	Alto
Resistenza chimica	Ottimo	Ottimo	Moderato
Resistenza alla temperatura	Fino a 95°C (PVC-C)	Fino a 100 ° C	Fino a 135 ° C
Resistenza agli urti	Da moderato ad alto	Moderato	Molto alto
Efficacia dei costi	Alto	Alto	Moderato
Applicazioni	Tubi, tubi medicali	Imballaggi, tessili	Lenti ottiche, elettronica

Tabella comparativa tra PVC, polipropilene e policarbonato

PVC, polipropilene (PP) e PC differiscono per le principali proprietà fisiche, il che ne influenza le applicazioni. Il PVC ha un'eccellente resistenza chimica e un costo contenuto, ma una trasparenza limitata e una bassa resistenza al calore. Il PP offre una migliore resistenza termica fino a 100 °C rispetto agli 80 °C del PVC e una migliore resistenza alla fatica.

Il PC eccelle in termini di resistenza agli urti e trasparenza ottica, il che lo rende un'alternativa al PVC nell'elettronica e nelle attrezzature sportive, ma è più costoso e ha una resistenza chimica peggiore rispetto al PVC.

Lavorazione della plastica PVC

Esistono molti modi per produrre prodotti in PVC e la resina può essere modificata utilizzando additivi per modificarne le proprietà meccaniche e fisiche. A seconda del metodo di produzione o del tipo di PVC, è possibile realizzare componenti utilizzando uno qualsiasi di questi metodi.

Estrusione

L'estrusione fonde la resina di PVC con additivi e forza il PVC fuso attraverso una filiera per formare profili continui, come tubi e fogli di PVC. L'estrusione di PVC è adatta per la produzione di PVC in grandi volumi, in continuo e di forma uniforme.

L'estrusione del PVC richiede una temperatura controllata di 160-200 °C per prevenirne il degrado. Può essere utilizzato nell'isolamento dei cavi e nell'edilizia.

Lavorazione CNC

La lavorazione CNC è adatta al PVC rigido, dove può tagliare il materiale utilizzando utensili da taglio affilati controllati da programmi di controllo numerico computerizzato. È ideale per prototipi rapidi e lavorazioni personalizzate di componenti in PVC.

La lavorazione CNC è in grado di gestire il PVC flessibile, ma una certa accuratezza e precisione vengono perse a causa della deformazione del materiale quando i trucioli vengono tagliati via.

Stampaggio a iniezione

Lo stampaggio a iniezione è adatto alla maggior parte delle materie plastiche, incluso il PVC, poiché utilizza PVC fuso e un'iniezione a forte pressione che inietta il PVC fuso nello stampo, dove assume la forma del pezzo. Per il PVC flessibile, è necessario un controllo preciso degli additivi. Lo stampaggio a iniezione di PVC è una soluzione conveniente per pezzi lisci e finiti in grandi volumi.

Stampa 3D

La stampa 3D estrude il filamento in PVC attraverso un ugello caldo e lo stampa strato per strato per creare un modello o un componente 3D. È simile all'estrusione, ma non c'è una matrice e la forma viene creata utilizzando un ugello che si muove su 3 assi.

La stampa 3D del PVC è ideale per progetti complessi e di piccolo volume che richiedono una certa convalida del progetto.

Applicazioni della plastica PVC

PVC nell'edilizia: tubi, lastre e telai per finestre

In edilizia, i tubi in PVC vengono utilizzati per il trasporto di acqua e acque reflue grazie alla loro resistenza chimica e agli urti. I fogli in PVC vengono utilizzati anche per coperture e rivestimenti, e i telai delle finestre sono in PVC rigido perché richiedono poca manutenzione e sono resistenti alle intemperie.

PVC di grado medico: sacche per flebo, tubi e dispositivi

Il PVC di grado medicale, principalmente PVC flessibile, viene utilizzato nelle sacche per flebo, nelle sacche per il sangue e nei tubi medicali perché è biocompatibile e non reattivo alla maggior parte delle sostanze chimiche. Offre un'eccellente resistenza alle sostanze chimiche di sterilizzazione, un aspetto importante in ambito sanitario. Il PVC flessibile può anche essere sufficientemente trasparente per il controllo del livello dei fluidi nelle applicazioni medicali.

PVC nei rivestimenti e nei tessuti

I rivestimenti in PVC flessibile per rivestimenti in tessuto, tende da doccia e qualsiasi prodotto gonfiabile offrono un certo grado di resistenza all'abrasione e impermeabilità. La sua natura vinilica garantisce facilità di pulizia e resistenza ai raggi UV per i prodotti da esterno.

Materiale di imballaggio in PVC

Per l'imballaggio si utilizza il PVC in blister, bottiglie di plastica e alcune pellicole termoretraibili, che sfruttano le proprietà di resistenza chimica del PVC.

Isolamento elettronico mediante PVC

Il PVC è anche un buon isolante elettrico e, di conseguenza, viene utilizzato come isolante per cavi. La guaina flessibile in PVC protegge dall'abrasione e dall'acqua nei cablaggi.

Segnaletica in PVC

La segnaletica utilizza fogli di schiuma per espositori durevoli e leggeri, resistenti alle intemperie e alla maggior parte degli urti per la pubblicità esterna. La stampa su PVC e la sua rigidità lo rendono ideale per cartelloni pubblicitari e alcuni tipi di segnaletica.

PVC rigido vs. PVC flessibile: quale funziona meglio per la CNC?

Per i componenti lavorati a CNC, il PVC rigido è un'opzione migliore perché offre una migliore stabilità dimensionale ed è più facile da tagliare. Riduce anche il rischio di deformazione. Il PVC flessibile richiede utensili e parametri specifici con velocità di avanzamento più lente, il che complica il processo CNC per il PVC.

Utilizzo del CNC per tagliare e modellare il PVC: best practice e suggerimenti per gli utensili

La lavorazione CNC del PVC richiede parametri ottimizzati in base all'allungamento principale o al modulo di elasticità del materiale (che sia rigido o flessibile). Per tagli puliti, utilizzare utensili in metallo duro affilati con angoli d'elica adeguati per l'asportazione del truciolo.

È possibile iniziare la lavorazione del PVC a 800 giri/min e con un avanzamento di 0.005 pollici per dente. La maggior parte degli operatori CNC utilizza aria compressa al posto del refrigerante per il PVC, ma la scelta dipende dalla generazione di calore e dall'accumulo di calore.

Posizionare con cura il PVC nella dima o nell'attrezzatura di lavorazione, poiché potrebbe incidere o lasciare segni sul foglio di PVC. Per la sagomatura, utilizzare la fresatura concorde per ridurre le bave sul PVC rigido e utilizzare punte a tagliente singolo.

Stampaggio a iniezione vs. lavorazione CNC: quando scegliere l'uno o l'altro per la produzione di PVC

Lo stampaggio a iniezione è preferibile per la produzione in grandi volumi di parti identiche in PVC, come raccordi, involucri, prodotti di consumo e involucri, perché lo stampaggio a iniezione garantisce tempi di ciclo rapidi e parti uniformi con finitura superficiale liscia.

Ha un costo di installazione iniziale elevato, ma offre numerosi vantaggi, come la produzione di geometrie complesse con sottosquadri o la realizzazione di strutture a pareti sottili. La lavorazione CNC è adatta a componenti in PVC di piccole serie o personalizzati, offrendo flessibilità senza investimenti in attrezzature e una precisione superiore (tolleranze di ±0.001 pollici).

Conclusione

Il PVC deriva dalla sintesi del monomero di cloruro di vinile e, a seconda del processo di produzione, può essere rigido o flessibile, adattandosi a diversi tipi di applicazioni. Esistono numerose forme, gradi e tipologie di PVC, ciascuna con diversa resistenza alla trazione, durata e proprietà termiche.

Sebbene le alternative al PVC come il polipropilene o il policarbonato offrano alcuni vantaggi industriali di nicchia, il PVC rimane comunque la scelta migliore per la maggior parte dei componenti, grazie al suo basso costo e all'elevata resistenza chimica.

Domande Frequenti

D: Il PVC è tossico?

A: Il PVC in sé è un materiale atossico, ma la sua produzione prevede l'utilizzo di cloruro di vinile, un potenziale cancerogeno. I prodotti finiti in PVC sono sicuri da usare e non presentano effetti di lisciviazione.

D: Il PVC può condurre elettricità?

A: No, il PVC non è un buon conduttore di elettricità; è un ottimo isolante.

D: Il PVC è gomma o plastica?

A: Il PVC è un polimero termoplastico e non una gomma.

D: Il PVC è un materiale resistente?

A: Sì, il PVC è un materiale resistente, con una resistenza alla trazione fino a 60 MPa in forma rigida. Sebbene non sia resistente quanto la maggior parte dei metalli, può supportare strutture leggere senza carichi diretti.

D: Il materiale in PVC è impermeabile?

A: Il PVC è un materiale impermeabile. Ha un basso tasso di assorbimento d'acqua, inferiore allo 0.5%.

D: Di cosa è fatto il PVC?

A: Il PVC è prodotto da monomero di cloruro di vinile polimerizzato, derivato da etilene e cloro, con additivi e stabilizzanti.