Ինչպես պատրաստել պոլիվինիլքլորիդային պլաստիկ և դրա կիրառումը շինարարության մեջ
Պոլիվինիլքլորիդը (ՊՎՔ) աշխարհում, մասնավորապես շինարարության ոլորտում, ամենատարածված պլաստմասսաներից մեկն է: Դրա ժողովրդականությունը հիմնավորված է. ՊՎՔ-ն համեմատաբար տնտեսող է, ամուր, կոռոզիային դիմացկուն, հեշտ մշակվող և կարող է «կարգավորվել» իր հատկություններով՝ կոշտից մինչև ճկուն՝ հավելանյութերի ավելացման միջոցով: Շինարարական արդյունաբերությունում ՊՎՔ-ն հանդիպում է խողովակներում, վահանակներում, շրջանակներում, մալուխային ծածկույթներում, վինիլային հատակներում, տանիքի թաղանթներում և նույնիսկ ներքին պրոֆիլներում: Հասկանալու համար, թե ինչու է ՊՎՔ-ն այդքան բազմակողմանի, կարևոր է հասկանալ, թե ինչպես է այն պատրաստվում և ինչպես են դրա հատկությունները ձևավորվում գործընթացի և բաղադրության միջոցով:
Ի՞նչ է PVC-ն։
ՊՎՔ-ն ջերմապլաստիկ պոլիմեր է, որը կազմված է վինիլքլորիդի կրկնվող միավորներից: Ի տարբերություն շատ այլ պլաստիկների, որոնք ստացվում են բացառապես նավթից, ՊՎՔ-ն պարունակում է քլոր, որը սովորաբար ստացվում է աղից (NaCl) էլեկտրոլիզի գործընթացով: Այս կազմը ՊՎՔ-ին տալիս է լավ քիմիական դիմադրություն և այրման տարբեր վարքագիծ, քան որոշ մաքուր ածխաջրածնային պոլիմերներ, չնայած այն դեռևս պահանջում է խիստ անվտանգության և շրջակա միջավայրի կառավարման կառավարում:
Ընդհանուր առմամբ, PVC-ն բաժանված է երկու խոշոր խմբերի.
1. Կոշտ ՊՎՔ (uPVC / կոշտ ՊՎՔ). ամուր, չափսերով կայուն, տարածված է խողովակների, պատուհանների պրոֆիլների, ջրահեռացման համակարգերի համար:
2. Ճկուն ՊՎՔ (պլաստիֆիկացված ՊՎՔ). ավելի ճկուն է, քանի որ ավելացվում են պլաստիկացնող նյութեր, հաճախ օգտագործվում է մալուխների, խողովակների, թաղանթների, վինիլային հատակածածկույթի համար։
ՊՎՔ արտադրության հիմնական հումքը
ՊՎՔ-ի արտադրությունը որպես արդյունաբերական արտադրանք սովորաբար չի սկսվում անմիջապես «վինիլքլորիդից»՝ առանց փուլերի, այլ մի շարք գործընթացների միջոցով՝ հիմնական հումքից.
1. Աղ (NaCl) → քլոր (Cl₂) ստանալու համար՝ աղի լուծույթի էլեկտրոլիզի միջոցով (քլոր-ալկալային պրոցես):
2. Էթիլեն (C₂H₄) → սովորաբար նավթայի կամ էթանի կրեկինգից (նավթաքիմիական արդյունաբերություն):
3. Թթվածին/օդ → օգտագործվում է որոշ արտադրական ուղիներում։
4. Կատալիզատոր → անհրաժեշտ է միջանկյալ միացությունների առաջացման փուլում։
5. Բանաձևի հավելումներ → ջերմային կայունացուցիչներ, քսանյութեր, լցանյութեր, գունանյութեր, հարվածային մոդիֆիկատորներ և անհրաժեշտության դեպքում պլաստիկացնողներ:
ՊՎՔ արտադրության ընդհանուր փուլերը (արդյունաբերության ակնարկ)
Խնդրում ենք նկատի ունենալ. հետևյալ նկարագրությունը արդյունաբերական գործընթացի հայեցակարգային ակնարկ է, այլ ոչ թե տնային օգտագործման գործնական ուղեցույց: Վինիլքլորիդի արտադրությունը և պոլիմերացումը ներառում են վտանգավոր նյութեր և պահանջում են խիստ հարմարություններ, արտանետումների վերահսկում և անվտանգության չափորոշիչներ:
1) Քլորի և կծու սոդայի արտադրություն (քլոր-ալկալային գործընթաց)
Աղի լուծույթը (աղաջուրը) էլեկտրոլիզացվում է՝ ստանալով.
– Քլոր (Cl₂) անոդում
– Նատրիումի հիդրօքսիդ (NaOH) և ջրածին (H₂) կաթոդում
Այս քլորը այնուհետև օգտագործվում է միջանկյալ միացություններ ձևավորելու համար, որոնք հանգեցնում են վինիլ քլորիդի:
2) EDC-ի (էթիլենի դիկլորիդ / 1,2-դիքլորէթան) առաջացում
Վինիլքլորիդի ստացման ճանապարհին EDC-ն հիմնական միջանկյալ նյութ է: Կան երկու հիմնական ուղիներ, որոնք հաճախ համակցվում են.
– Ուղղակի քլորացում. էթիլեն + քլոր → EDC
– Օքսիքլորացում. էթիլեն + HCl + O₂ → EDC + H₂O (կատալիզատորի օգտագործմամբ)
Այս երկու ուղիների համադրությունը նպաստում է HCl ենթամթերքի օգտագործմանը և մեծացնում քլորի ցիկլի ընդհանուր արդյունավետությունը։
3) EDC-ի ճեղքումը VCM-ի (վինիլքլորիդի մոնոմեր)
Այնուհետև ԷԴԿ-ն տաքացվում է (ջերմային ճաքեր), որպեսզի այն քայքայվի հետևյալի՝
– VCM (վինիլքլորիդի մոնոմեր)
– HCl (որը կարող է վերադարձվել օքսիքլորացման փուլ)
VCM-ը հիմնական մոնոմերն է, որը պոլիմերացվում է PVC-ի մեջ։
4) VCM-ի պոլիմերացումը PVC-ի մեջ
Վինիլքլորիդի պոլիմերացումը իրականացվում է նախաձեռնողի (օրինակ՝ պերօքսիդի միացության) միջոցով ճնշման տակ գտնվող ռեակտորում՝ խիստ ջերմաստիճանային վերահսկողության ներքո: Գոյություն ունեն պոլիմերացման մի քանի մեթոդներ, որոնցից յուրաքանչյուրը ստեղծում է խեժի տարբեր բնութագրեր.
– Կախույթային պոլիմերացում. ամենատարածվածը կոշտ արտադրանքի, ինչպիսիք են խողովակները և պրոֆիլները, համար; առաջացնում է խեժի հատիկներ, որոնք հեշտ են մշակվում:
– Էմուլսիայի պոլիմերացում. առաջացնում է ավելի մանր մասնիկներ; հաճախ օգտագործվում է ՊՎՔ մածուկների, ծածկույթների և որոշակի կիրառությունների համար։
– Զանգվածային պոլիմերացում՝ առանց ջրային միջավայրի, օգտագործվում է մի շարք հատուկ կիրառություններում։
Ռեակցիայից հետո ՊՎՔ խեժը առանձնացվում է, լվանում, չորանում և պահվում է փոշու կամ հատիկների (ՊՎՔ խեժ) տեսքով։ Այս խեժը դեռևս պատրաստ չէ արտադրության. այն դեռ պետք է ստանա հավելանյութեր և մշակվի վերջնական տեսքի։
Ձևակերպում. ինչո՞ւ ՊՎՔ-ն կարող է լինել կոշտ կամ ճկուն:
ՊՎՔ-ի հիմնական առավելությունը կայանում է դրա բարդ «բաղադրատոմսի» մեջ: ՊՎՔ խեժը խառնվում է մի քանի հավելանյութերի հետ՝ ցանկալի հատկություններին հասնելու համար.
1. Ջերմային կայունացուցիչ
ՊՎՔ-ն զգայուն է ջերմության նկատմամբ մշակման ընթացքում. կայունացուցիչները կանխում են քայքայումը (օրինակ՝ գունաթափումը և մեխանիկական հատկությունների նվազումը): Ժամանակակից արդյունաբերությունները ավելի ու ավելի հաճախ են անցնում ավելի էկոլոգիապես մաքուր կայունացուցիչների, քան հին բանաձևերը:
2. Քսուք
Նպաստում է նյութի հոսքին էքստրուզիայի/ներարկման ժամանակ և նվազեցնում է մեքենայի վրա կպչունությունը։
3. Ազդեցության մոդիֆիկատոր
Բարձրացնում է ամրությունը (հարվածային դիմադրությունը), որը կարևոր է պատուհանների պրոֆիլների, վահանակների կամ խողովակների համար որոշակի պայմաններում։
4. Լցանյութ (օրինակ՝ կալցիումի կարբոնատ)
Այն նվազեցնում է ծախսերը և կարող է որոշակիորեն մեծացնել կոշտությունը/ամրությունը, բայց այն պետք է հավասարակշռված լինի, որպեսզի չնվազեցնի կատարողականությունը։
5. Պլաստիֆիկատոր
ՊՎՔ-ն ճկուն դարձնելու բանալին։ Օգտագործվում է մալուխներում, վինիլային հատակածածկույթներում, թաղանթներում և խողովակներում։
6. Ուլտրամանուշակագույն գունանյութեր և հավելանյութեր
Ավելացնում է գույնի և եղանակային պայմանների դիմադրություն բացօթյա կիրառման համար։
Շինարարության համար PVC արտադրանքի ձևավորման գործընթաց
Երբ միացությունը պատրաստ է, ՊՎՔ-ն մշակվում է պլաստիկի արտադրության տարածված մեթոդներով.
– Էքստրուզիա. խողովակների, շրջանակային պրոֆիլների, ջրահեռացման համակարգերի, արտաքին պատերի և թերթերի համար: Նյութը հալվում է և մղվում է կաղապարի միջով՝ շարունակական պրոֆիլ ստանալու համար:
– Ներարկում (ներարկման ձուլում). խողովակային կցամասերի, միակցիչների, լրացուցիչ բաղադրիչների համար։
– Կալանդրում՝ վինիլային թերթերի/հատակների և թաղանթների համար։
– Փչող ձուլվածք. որոշ խոռոչավոր բաղադրիչների համար (շինարարության մեջ ավելի քիչ տարածված է, քան էքստրուզիան):
Վերահսկվող սառեցումը և որակի վերահսկողությունը (չափսեր, հաստություն, ամրություն) կարևոր են՝ արտադրանքի հետևողականությունը և չափանիշներին համապատասխանությունն ապահովելու համար։
PVC-ի կիրառումը շինարարության մեջ
Ստորև ներկայացված են ՊՎՔ-ի ամենատարածված կիրառությունները շինարարության ոլորտում՝ դրանց տեխնիկական պատճառներով.
1) Խողովակներ և միացումներ (մաքուր ջուր, ջրահեռացում, կեղտաջրեր)
Կոշտ ՊՎՔ-ն (uPVC) շատ տարածված է խողովակների համար, քանի որ՝
– կոռոզիոնակայուն (չի ժանգոտվում մետաղի պես),
– հարթ մակերես (նվազեցնում է ճնշման կորուստը և կեղևի առաջացումը),
- թեթև և հեշտ տեղադրվող,
- համեմատաբար ցածր ծախսեր,
– հասանելի են տարբեր ճնշման դասեր և տրամագծեր։
Տաք ջրի ջրահեռացման կամ հատուկ կարիքների համար երբեմն ընտրվում են այլընտրանքային նյութեր, ինչպիսիք են CPVC-ն կամ PPR-ը, սակայն շատ սառը ջրի և ջրահեռացման ցանցերի համար գերիշխող է մնում PVC-ն։
2) Էլեկտրական խողովակներ և մալուխների պաշտպանիչներ
PVC-ն (ինչպես կոշտ, այնպես էլ ճկուն) օգտագործվում է որպես՝
– ներկառուցված կամ մակերեսային էլեկտրական տեղադրման խողովակներ,
- մալուխի մեկուսացում և արտաքին պատյան։
Պատճառներից են լավ էլեկտրական մեկուսացումը, խոնավության դիմադրությունը և հեշտ ձևավորումը։
3) Դռների և պատուհանների պրոֆիլներ (uPVC)
uPVC-ն լայնորեն օգտագործվում է պատուհանների շրջանակների համար, քանի որ՝
– կայուն, հեշտությամբ չի փչանում,
- հեշտ խնամք (կանոնավոր ներկման կարիք չկա),
– լավ ջերմային և ակուստիկ կատարողականություն՝ խոռոչավոր և կնքված դիզայնի հետ համատեղ,
- դիմացկուն է եղանակային պայմաններին և տերմիտներին։
4) Վինիլային հատակ (PVC հատակ)
ՊՎՔ-ի վրա հիմնված հատակը տարածված է առևտրային շենքերում և տներում, քանի որ՝
- դիմացկուն է մաշվածությանը և հեշտ է մաքրել,
– մատչելի են տարբեր մոտիվներ (փայտ, քար, նախշեր),
– կարող է նախագծվել սահքակայուն լինելու համար,
– որոշ համակարգերում կերամիկականից ավելի լավ ձայնամեկուսացում։
5) Տանիքի թաղանթ և ջրամեկուսացում
Որպես թաղանթ օգտագործվում է ճկուն PVC (հաճախ մանրաթելային ամրացված):
- եղանակային պայմաններին դիմացկուն,
– կարող է տաք եռակցվել միացումների տեղում,
– հարմար է հարթ տանիքների և որոշակի ջրամեկուսացման համակարգերի համար։
6) Պատի վահանակներ, առաստաղներ և ծածկույթներ
ՊՎՔ վահանակները ընտրվում են խոնավ տարածքների համար (օրինակ՝ լոգարաններ, խոհանոցներ, օժանդակ սենյակներ), քանի որ դրանք հեշտ են մաքրվում և ջրակայուն են, չնայած որակի և տեղադրման եղանակի ընտրությունը որոշում է դրանց երկարատև ամրությունը։
Անվտանգության և շրջակա միջավայրի նկատառումներ
ՊՎՔ-ն անվտանգ է բազմաթիվ շինարարական աշխատանքներում օգտագործելու համար, եթե այն համապատասխանում է չափանիշներին և ճիշտ է տեղադրված։ Այնուամենայնիվ, կան կարևոր հարցեր, որոնք պետք է հաշվի առնել.
– ՎՄՄ մոնոմերների արտադրությունը և վերամշակումը պետք է խստորեն վերահսկվի դրանց վտանգավոր բնույթի պատճառով: Ժամանակակից արդյունաբերությունը կիրառում է մոնոմերների մնացորդային քանակների սահմանաչափեր և արտանետումների վերահսկում:
– Անվերահսկելի այրումը կարող է առաջացնել վտանգավոր գազեր: Հետևաբար, շենքերի հրդեհային կառավարումը և նյութերի ընտրությունը պետք է համապատասխանեն տեղական կանոնակարգերին:
– Վերամշակում. ՊՎՔ-ն կարող է մեխանիկորեն վերամշակվել մի քանի թափոնների հոսքերում, մասնավորապես՝ արտադրական թափոններից կամ պրոֆիլների/խողովակների ջարդոնից, սակայն պահանջում է տեսակավորում և աղտոտիչների վերահսկում:
Penutup
ՊՎՔ-ն ժամանակակից շինարարության մեջ հիմնական նյութ է՝ իր արժեքի, արտադրության հեշտության, կոռոզիոն դիմադրության և հավելումների միջոցով հատկությունների ճկունության համադրության շնորհիվ: Արդյունաբերական առումով ՊՎՔ-ն արտադրվում է աղից և էթիլենից մի շարք գործընթացների միջոցով՝ VCM ստանալու համար, որը այնուհետև պոլիմերացվում է ՊՎՔ խեժի մեջ, որը ձևավորվում և ձուլվում է այնպիսի արտադրանքի մեջ, ինչպիսիք են խողովակները, ջրատարները, uPVC շրջանակները, վինիլային հատակածածկույթը և ջրամեկուսիչ թաղանթները: ՊՎՔ տեսակի (կոշտ կամ ճկուն) ճիշտ ընտրության, համապատասխան բանաձևի և ստանդարտ տեղադրման դեպքում ՊՎՔ-ն կարող է ապահովել երկարատև արդյունավետություն շինարարական տարբեր կիրառություններում:
Եթե ցանկանում եք, կարող եմ այս հոդվածը հարմարեցնել դպրոցի/քոլեջի առաջադրանքների համատեքստին (օրինակ՝ ավելացնելով գործընթացների հոսքի դիագրամներ, մատենագրություն կամ համապատասխան ստանդարտների օրինակներ, ինչպիսիք են SNI/ISO-ն):
