પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ પ્લાસ્ટિક કેવી રીતે બનાવવું અને બાંધકામમાં તેનો ઉપયોગ

પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ પ્લાસ્ટિક કેવી રીતે બનાવવું અને બાંધકામમાં તેનો ઉપયોગ

પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડ (PVC) વિશ્વમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા પ્લાસ્ટિકમાંનું એક છે, ખાસ કરીને બાંધકામ ક્ષેત્રમાં. તેની લોકપ્રિયતા સારી રીતે સ્થાપિત છે: PVC પ્રમાણમાં આર્થિક, મજબૂત, કાટ-પ્રતિરોધક, પ્રક્રિયા કરવામાં સરળ છે, અને તેના ગુણધર્મોમાં - કઠોરથી લવચીક સુધી - ઉમેરણોના ઉમેરા દ્વારા "ટ્યુન" કરી શકાય છે. બાંધકામ ઉદ્યોગમાં, PVC પાઇપ, પેનલ, ફ્રેમ, કેબલ શીથિંગ, વિનાઇલ ફ્લોરિંગ, છત પટલ અને આંતરિક પ્રોફાઇલમાં પણ જોવા મળે છે. PVC શા માટે આટલું સર્વતોમુખી છે તે સમજવા માટે, તે સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે કે તે કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયા અને ફોર્મ્યુલેશન દ્વારા તેના ગુણધર્મો કેવી રીતે આકાર પામે છે.

પીવીસી શું છે?

પીવીસી એ એક થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલિમર છે જે વિનાઇલ ક્લોરાઇડના પુનરાવર્તિત એકમોથી બનેલું છે. પેટ્રોલિયમમાંથી મેળવેલા અન્ય ઘણા પ્લાસ્ટિકથી વિપરીત, પીવીસીમાં ક્લોરિન હોય છે, જે સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોલિસિસ પ્રક્રિયા દ્વારા મીઠા (NaCl) માંથી મેળવવામાં આવે છે. આ રચના પીવીસીને સારો રાસાયણિક પ્રતિકાર અને કેટલાક શુદ્ધ હાઇડ્રોકાર્બન પોલિમર કરતાં અલગ દહન વર્તન આપે છે, જોકે તેને હજુ પણ કડક સલામતી અને પર્યાવરણીય વ્યવસ્થાપનની જરૂર છે.

સામાન્ય રીતે, પીવીસી બે મોટા જૂથોમાં વહેંચાયેલું છે:
1. કઠોર પીવીસી (uPVC / કઠોર પીવીસી): મજબૂત, પરિમાણીય રીતે સ્થિર, પાઈપો, વિન્ડો પ્રોફાઇલ્સ, ગટર માટે સામાન્ય.
2. ફ્લેક્સિબલ પીવીસી (પ્લાસ્ટિકાઇઝ્ડ પીવીસી): વધુ લવચીક કારણ કે પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ ઉમેરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર કેબલ, નળી, પટલ, વિનાઇલ ફ્લોરિંગ માટે થાય છે.

પીવીસી બનાવવા માટેનો મુખ્ય કાચો માલ

ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન તરીકે પીવીસીનું ઉત્પાદન સામાન્ય રીતે તબક્કાઓ વિના સીધા "વિનાઇલ ક્લોરાઇડ" થી શરૂ થતું નથી, પરંતુ મૂળભૂત કાચા માલમાંથી પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી દ્વારા શરૂ થાય છે:

1. મીઠું (NaCl) → મીઠાના દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ક્લોરિન (Cl₂) મેળવવા માટે (ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા).
2. ઇથિલિન (C₂H₄) → સામાન્ય રીતે ક્રેકીંગ નેપ્થા અથવા ઇથેન (પેટ્રોકેમિકલ ઉદ્યોગ) માંથી.
૩. ઓક્સિજન/હવા → કેટલાક ઉત્પાદન માર્ગોમાં વપરાય છે.
4. ઉત્પ્રેરક → મધ્યવર્તી સંયોજનો બનાવવાના તબક્કે જરૂરી.
૫. ફોર્મ્યુલેશન એડિટિવ્સ → હીટ સ્ટેબિલાઇઝર્સ, લુબ્રિકન્ટ્સ, ફિલર્સ, પિગમેન્ટ્સ, ઇમ્પેક્ટ મોડિફાયર્સ અને જો જરૂરી હોય તો પ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ.

પીવીસી ઉત્પાદનના સામાન્ય તબક્કાઓ (ઉદ્યોગ ઝાંખી)

કૃપા કરીને નોંધ લો: નીચેનું વર્ણન ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાનું એક વૈચારિક ઝાંખી છે, ઘર વપરાશ માટે વ્યવહારુ માર્ગદર્શિકા નથી. વિનાઇલ ક્લોરાઇડ ઉત્પાદન અને પોલિમરાઇઝેશનમાં જોખમી સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે અને તેને કડક સુવિધાઓ, ઉત્સર્જન નિયંત્રણો અને સલામતી ધોરણોની જરૂર પડે છે.

૧) ક્લોરિન અને કોસ્ટિક સોડાનું ઉત્પાદન (ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા)

મીઠાના દ્રાવણ (બ્રાઇન) ને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝ કરીને ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે:
– એનોડ પર ક્લોરિન (Cl₂)
- કેથોડ પર સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH) અને હાઇડ્રોજન (H₂)

આ ક્લોરિનનો ઉપયોગ પછી વિનાઇલ ક્લોરાઇડ તરફ દોરી જતા મધ્યવર્તી સંયોજનો બનાવવા માટે થાય છે.

૨) EDC ની રચના (ઇથિલિન ડાયક્લોરાઇડ / ૧,૨-ડાયક્લોરોઇથેન)

વિનાઇલ ક્લોરાઇડના માર્ગમાં EDC એક મુખ્ય મધ્યસ્થી છે. બે મુખ્ય માર્ગો છે જે ઘણીવાર જોડાયેલા હોય છે:

– ડાયરેક્ટ ક્લોરિનેશન: ઇથિલિન + ક્લોરિન → EDC
– ઓક્સિક્લોરીનેશન: ઇથિલિન + HCl + O₂ → EDC + H₂O (ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને)

આ બે માર્ગોનું મિશ્રણ HCl ના ઉપ-ઉત્પાદનનો ઉપયોગ કરવામાં મદદ કરે છે અને ક્લોરિન ચક્રની એકંદર કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

૩) EDC ને VCM (વિનાઇલ ક્લોરાઇડ મોનોમર) માં તોડવું

પછી EDC ને ગરમ કરવામાં આવે છે (થર્મલ ક્રેકીંગ) જેથી તે આમાં વિઘટિત થાય:
- વીસીએમ (વિનાઇલ ક્લોરાઇડ મોનોમર)
– HCl (જેને ઓક્સિક્લોરીનેશન તબક્કામાં પાછું લાવી શકાય છે)

VCM એ મુખ્ય મોનોમર છે જેનું પોલિમરાઇઝેશન PVC માં થશે.

૪) VCM નું PVC માં પોલિમરાઇઝેશન

કડક તાપમાન નિયંત્રણ હેઠળ દબાણયુક્ત રિએક્ટરમાં ઇનિશિયેટર (જેમ કે પેરોક્સાઇડ સંયોજન) નો ઉપયોગ કરીને વિનાઇલ ક્લોરાઇડ પોલિમરાઇઝેશન હાથ ધરવામાં આવે છે. ઘણી પોલિમરાઇઝેશન પદ્ધતિઓ અસ્તિત્વમાં છે, દરેક અલગ અલગ રેઝિન લાક્ષણિકતાઓ ઉત્પન્ન કરે છે:

– સસ્પેન્શન પોલિમરાઇઝેશન: પાઈપો અને પ્રોફાઇલ્સ જેવા કઠોર ઉત્પાદનો માટે સૌથી સામાન્ય; રેઝિન ગ્રાન્યુલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે જે પ્રક્રિયા કરવા માટે સરળ છે.
- ઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશન: બારીક કણો ઉત્પન્ન કરે છે; ઘણીવાર પીવીસી પેસ્ટ, કોટિંગ્સ અને ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે વપરાય છે.
- બલ્ક પોલિમરાઇઝેશન: પાણીના માધ્યમ વિના; ઘણા ખાસ કાર્યક્રમોમાં વપરાય છે.

પ્રતિક્રિયા પછી, પીવીસી રેઝિનને અલગ કરવામાં આવે છે, ધોવામાં આવે છે, સૂકવવામાં આવે છે અને પાવડર અથવા ગ્રાન્યુલ્સ (પીવીસી રેઝિન) તરીકે સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. આ રેઝિન હજુ ઉત્પાદન માટે તૈયાર નથી - તેને હજુ પણ ઉમેરણો સાથે ઘડવાની અને તેના અંતિમ સ્વરૂપમાં પ્રક્રિયા કરવાની જરૂર છે.

ફોર્મ્યુલેશન: પીવીસી શા માટે સખત અથવા લવચીક હોઈ શકે છે?

પીવીસીનો મુખ્ય ફાયદો તેની સંયોજન "રેસીપી" માં રહેલો છે. ઇચ્છિત ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરવા માટે પીવીસી રેઝિનને ઘણા ઉમેરણો સાથે ભેળવવામાં આવે છે:

1. હીટ સ્ટેબિલાઇઝર
પીવીસી પ્રક્રિયા દરમિયાન ગરમી પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે; સ્ટેબિલાઇઝર્સ ડિગ્રેડેશન (જેમ કે વિકૃતિકરણ અને યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં ઘટાડો) અટકાવે છે. આધુનિક ઉદ્યોગો જૂના ફોર્મ્યુલેશન કરતાં વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ સ્ટેબિલાઇઝર્સ તરફ વધુને વધુ સ્વિચ કરી રહ્યા છે.

2. લુબ્રિકન્ટ
એક્સટ્રુઝન/ઇન્જેક્શન દરમિયાન સામગ્રીના પ્રવાહમાં મદદ કરે છે અને મશીન પર ચોંટવાનું ઘટાડે છે.

3. અસર સુધારક
ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં વિન્ડો પ્રોફાઇલ્સ, પેનલ્સ અથવા પાઇપ્સ માટે મહત્વપૂર્ણ, કઠિનતા (અસર પ્રતિકાર) વધારે છે.

૪. ફિલર (દા.ત. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ)
તે ખર્ચ ઘટાડે છે અને થોડી કઠિનતા/ટકાઉપણું વધારી શકે છે, પરંતુ તે સંતુલિત હોવું જોઈએ જેથી કામગીરીમાં ઘટાડો ન થાય.

5. પ્લાસ્ટિસાઇઝર
પીવીસીને લવચીક બનાવવાની ચાવી. કેબલ, વિનાઇલ ફ્લોરિંગ, મેમ્બ્રેન અને નળીઓમાં વપરાય છે.

6. યુવી રંગદ્રવ્યો અને ઉમેરણો
આઉટડોર એપ્લિકેશનો માટે રંગ અને હવામાન પ્રતિકાર ઉમેરે છે.

બાંધકામ માટે પીવીસી ઉત્પાદન બનાવવાની પ્રક્રિયા

એકવાર સંયોજન તૈયાર થઈ જાય, પછી પીવીસી પર સામાન્ય પ્લાસ્ટિક ઉત્પાદન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે:

– એક્સટ્રુઝન: પાઈપો, ફ્રેમ પ્રોફાઇલ્સ, ગટર, સાઇડિંગ અને શીટ્સ માટે. સામગ્રીને ઓગાળવામાં આવે છે અને એક ડાઇ દ્વારા ધકેલવામાં આવે છે જેથી સતત પ્રોફાઇલ બને.
– ઇન્જેક્શન (ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ): પાઇપ ફિટિંગ, કનેક્ટર્સ, સહાયક ઘટકો માટે.
- કેલેન્ડરિંગ: વિનાઇલ શીટ્સ/ફ્લોર અને મેમ્બ્રેન માટે.
– બ્લો મોલ્ડિંગ: કેટલાક હોલો ઘટકો માટે (બાંધકામ એપ્લિકેશનોમાં એક્સટ્રુઝન કરતાં ઓછું સામાન્ય).

ઉત્પાદન સુસંગત છે અને ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે નિયંત્રિત ઠંડક અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ (પરિમાણો, જાડાઈ, મજબૂતાઈ) મહત્વપૂર્ણ છે.

બાંધકામમાં પીવીસીનો ઉપયોગ

બાંધકામ ક્ષેત્રમાં પીવીસીના સૌથી સામાન્ય ઉપયોગો અને તેમના ટેકનિકલ કારણો નીચે મુજબ છે:

૧) પાઈપો અને ફિટિંગ (સ્વચ્છ પાણી, ડ્રેનેજ, કચરો)
પાઈપો માટે રિજિડ પીવીસી (યુપીવીસી) ખૂબ જ લોકપ્રિય છે કારણ કે:
- કાટ પ્રતિરોધક (ધાતુની જેમ કાટ લાગતો નથી),
- સુંવાળી સપાટી (દબાણ ઘટાડવું અને પોપડાની રચના ઘટાડે છે),
- હલકું અને સ્થાપિત કરવા માટે સરળ,
- પ્રમાણમાં ઓછા ખર્ચ,
- વિવિધ દબાણ વર્ગો અને વ્યાસ ઉપલબ્ધ છે.

ગરમ પાણીના ડ્રેનેજ અથવા ચોક્કસ જરૂરિયાતો માટે, CPVC અથવા PPR જેવી વૈકલ્પિક સામગ્રી ક્યારેક પસંદ કરવામાં આવે છે, પરંતુ ઘણા ઠંડા પાણી અને ડ્રેનેજ નેટવર્ક માટે, PVC પ્રબળ રહે છે.

૨) ઇલેક્ટ્રિકલ નળીઓ અને કેબલ પ્રોટેક્ટર
પીવીસી (કઠોર અને લવચીક બંને) નો ઉપયોગ આ રીતે થાય છે:
- એમ્બેડેડ અથવા સપાટી વિદ્યુત સ્થાપન નળીઓ,
- કેબલ ઇન્સ્યુલેશન અને બાહ્ય આવરણ.

કારણોમાં સારું વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન, ભેજ પ્રતિકાર અને આકાર આપવામાં સરળતા શામેલ છે.

૩) દરવાજા અને બારીઓની પ્રોફાઇલ (uPVC)
યુપીવીસીનો ઉપયોગ બારીની ફ્રેમ માટે વ્યાપકપણે થાય છે કારણ કે:
- સ્થિર, સરળતાથી ટકી ન શકે તેવું,
- ઓછી જાળવણી (નિયમિત પેઇન્ટિંગની જરૂર નથી),
- હોલો અને સીલબંધ ડિઝાઇન સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે સારું થર્મલ અને એકોસ્ટિક પ્રદર્શન,
- હવામાન અને ઉધઈ પ્રતિરોધક.

૪) વિનાઇલ ફ્લોરિંગ (પીવીસી ફ્લોરિંગ)
પીવીસી આધારિત ફ્લોરિંગ વાણિજ્યિક ઇમારતો અને ઘરોમાં લોકપ્રિય છે કારણ કે:
- ઘર્ષણ પ્રતિરોધક અને સાફ કરવા માટે સરળ,
- વિવિધ પ્રકારની રચનાઓ ઉપલબ્ધ છે (લાકડું, પથ્થર, પેટર્ન),
- લપસી ન શકાય તે રીતે ડિઝાઇન કરી શકાય છે,
- કેટલીક સિસ્ટમોમાં સિરામિક કરતાં વધુ સારી સાઉન્ડપ્રૂફિંગ.

૫) છતનું પટલ અને વોટરપ્રૂફિંગ
ફ્લેક્સિબલ પીવીસી (ઘણીવાર ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ) નો ઉપયોગ પટલ તરીકે થાય છે:
- હવામાન પ્રતિરોધક,
- સાંધા પર ગરમ વેલ્ડિંગ કરી શકાય છે,
- સપાટ છત અને ચોક્કસ વોટરપ્રૂફિંગ સિસ્ટમ્સ માટે યોગ્ય.

૬) વોલ પેનલ, છત અને ક્લેડીંગ
પીવીસી પેનલ્સ ભીના વિસ્તારો (દા.ત. બાથરૂમ, રસોડા, ઉપયોગિતા રૂમ) માટે પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે સાફ કરવામાં સરળ અને પાણી પ્રતિરોધક હોય છે, જોકે ગુણવત્તા અને ઇન્સ્ટોલેશન પદ્ધતિની પસંદગી લાંબા ગાળાની ટકાઉપણું નક્કી કરે છે.

સલામતી અને પર્યાવરણીય બાબતો

જો પીવીસી ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે અને યોગ્ય રીતે ઇન્સ્ટોલ કરેલું હોય તો તે ઘણા બાંધકામ કાર્યક્રમોમાં ઉપયોગ માટે સલામત છે. જો કે, ધ્યાનમાં લેવા જેવા મહત્વપૂર્ણ મુદ્દાઓ છે:
- VCM મોનોમર્સના ઉત્પાદન અને પ્રક્રિયાને તેમના જોખમી સ્વભાવને કારણે સખત રીતે નિયંત્રિત કરવી જોઈએ. આધુનિક ઉદ્યોગ મોનોમર અવશેષ મર્યાદા અને ઉત્સર્જન નિયંત્રણોનો અમલ કરે છે.
- અનિયંત્રિત દહન જોખમી વાયુઓ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તેથી, ઇમારતના અગ્નિ વ્યવસ્થાપન અને સામગ્રીની પસંદગી સ્થાનિક નિયમોનું પાલન કરવી જોઈએ.
– રિસાયક્લિંગ: પીવીસીને ઘણા કચરાના પ્રવાહોમાં યાંત્રિક રીતે રિસાયકલ કરી શકાય છે, ખાસ કરીને ઉત્પાદન કચરા અથવા પ્રોફાઇલ/પાઇપ સ્ક્રેપમાંથી, પરંતુ તેને વર્ગીકરણ અને દૂષકોના નિયંત્રણની જરૂર છે.

પેનટઅપ

આધુનિક બાંધકામમાં પીવીસી એક મુખ્ય સામગ્રી છે કારણ કે તેની કિંમત, ઉત્પાદનમાં સરળતા, કાટ પ્રતિકાર અને ઉમેરણો દ્વારા ગુણધર્મોની સુગમતાનું સંયોજન છે. ઔદ્યોગિક રીતે, પીવીસીનું ઉત્પાદન મીઠું અને ઇથિલિનમાંથી શ્રેણીબદ્ધ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે જેથી VCM ઉત્પન્ન થાય, જે પછી પીવીસી રેઝિનમાં પોલિમરાઇઝ થાય છે જે ફોર્મ્યુલેટેડ થાય છે અને પાઇપ, નળીઓ, યુપીવીસી ફ્રેમ્સ, વિનાઇલ ફ્લોરિંગ અને વોટરપ્રૂફ મેમ્બ્રેન જેવા ઉત્પાદનોમાં મોલ્ડ થાય છે. પીવીસી પ્રકાર (કઠોર અથવા લવચીક), યોગ્ય ફોર્મ્યુલેશન અને પ્રમાણભૂત ઇન્સ્ટોલેશનની યોગ્ય પસંદગી સાથે, પીવીસી વિવિધ બિલ્ડિંગ એપ્લિકેશનોમાં લાંબા ગાળાની કામગીરી પ્રદાન કરી શકે છે.

જો તમે ઈચ્છો તો, હું આ લેખને શાળા/કોલેજના સોંપણીઓના સંદર્ભમાં અનુકૂલિત કરી શકું છું (દા.ત. પ્રક્રિયા પ્રવાહ આકૃતિઓ, ગ્રંથસૂચિ, અથવા SNI/ISO જેવા સંબંધિત ધોરણોના ઉદાહરણો ઉમેરીને).