PVC Cloruro de polivinilo

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CPVC (clorado)

La postcloración del PVC se practicó durante la Segunda Guerra Mundial. El CPVC se puede preparar pasando cloro a través de una solución de PVC. El cloro se suma al carbono que aún no tiene un átomo de cloro presente. Los materiales comerciales tienen un contenido de cloro entre el 66 y el 67%. Los materiales tienen un punto de ablandamiento más alto y una viscosidad más alta que el PVC, y son conocidos por su buena resistencia química. En comparación con el PVC, el PVC clorado tiene un módulo y una resistencia a la tracción más altos. El CPVC es un homopolímero de PVC que ha sido sometido a una reacción de cloración. Típicamente, el cloro y el PVC reaccionan de acuerdo con un mecanismo básico de radicales libres, que puede lograrse mediante diversos enfoques que utilizan energía térmica y / o UV. En el proceso, para el que se usa energía térmica o radiación ultravioleta (UV), se sustituye una parte del hidrógeno que contiene el PVC por cloro de radicales libres. El PVC-C (clorado) es similar al PVC-U en la mayoría de sus propiedades, pero tiene una mayor resistencia a la temperatura, pudiendo funcionar hasta 95°C. Tiene un esfuerzo final similar a 20°C y un esfuerzo de tracción final de aproximadamente 15 MPa a 80°C. El policloruro de vinilo (PVC) es un termoplástico familiar y versátil especialmente conocido como un material de tuberías y conexiones utilizado para aplicaciones residenciales y comerciales de plomería (fontanería). El CPVC, aunque es similar al PVC en su nombre y en los tipos de productos disponibles, muestra una resistencia superior al calor y a la presión, lo que le permite ser utilizado en aplicaciones industriales más exigentes. La diferencia en la resistencia al calor y la presión proviene de la composición molecular de cada material. La principal diferencia mecánica entre el CPVC y PVC, es que el CPVC es mucho más dúctil, permitiendo una mayor flexión y resistencia a la compresión. Además, la resistencia mecánica del CPVC lo convierte en un candidato viable para reemplazar a muchos tipos de tuberías metálicas en

Estructura química c-PVC

La estructura química del CPVC consiste en un polímero de PVC en el cual se han sustituido algunos de sus átomos de hidrogeno por átomos de cloro similar a la mostrada a continuación:

cPVC Propiedades

l CPVC fue comercializado a principios de la década de 1960 y desde entonces ha demostrado su valor en una variedad de aplicaciones industriales donde se utilizan altas temperaturas de uso y requieren resistencia a la corrosión. El policloruro de vinilo clorado (CPVC) es un importante termoplástico de ingeniería debido a su:

Costo relativamente bajo
Alta temperatura de transición vítrea
Temperatura alta de distorsión de calor
Inercia química
Excelentes propiedades mecánicas, dieléctricas, para el fuego y humo

Muchas características importantes del CPVC y el PVC son consistentes entre los materiales. Y de otras maneras, principalmente la temperatura y la resistencia a la presión, las diferencias moleculares del CPVC vuelven sus características basales superiores a las del PVC. Sin embargo, el CPVC es mucho más dúctil. Esto facilita una mayor flexión, una alta resistencia a la compresión y que se pueda utilizar en una enorme diversidad de aplicaciones y de procesos.

cPVC Propiedades Termicas

La temperatura de transición vítrea (Tg) aumenta a medida que aumenta el contenido de cloro en el CPVC. La Tg es el punto donde el polímero pasa de ser un material duro y vítreo a ser una sustancia blanda y gomosa, perdiendo su integridad estructural. La resistencia superior a la temperatura del CPVC se muestra en las normas ASTM para cada material, ya que la temperatura máxima de servicio para el PVC es de hasta 140°F (6°C) y para el CPVC es de hasta 200°F (93.3°C). Nota: asegúrese de consultar con el fabricante para verificar las capacidades operativas individuales de su producto. No solo se puede usar el CPVC por encima de la temperatura máxima de servicio del PVC, sino que su mayor resistencia a la temperatura le permite funcionar mejor a temperaturas dentro del rango de trabajo del PVC. Por ejemplo, incluso por debajo de 140°F (60°C), el CPVC es superior al PVC en términos de resistencia al impacto y resistencia a la tracción. El PVC clorado puede soportar temperaturas de hasta 90°C (194°F) y transportar líquidos calientes y corrosivos a presiones de entre 130 y 1.130 psi. Su capacidad de presión comienza a bajar a temperaturas superiores a los 26°C (80°F). Mientras que la temperatura de distorsión térmica del PVC son los 80°C, la del CPVC es de 103°C y, por otra parte, la temperatura máxima de operación en el PVC es de 60°C, mientras que en el CPVC mejora hasta los 93°C.

Cloración

La cloración es un proceso en el cual cloro en estado líquido o gaseoso es adicionado al proceso para la obtención de un producto clorado. Existen tres procesos comúnmente utilizados presentando ventajas y desventajas cada uno de ellos: Proceso anhidro (en masa) Este método se realiza en ausencia de solvente o suspensión. Se realiza en un lecho fluidizado. Presenta las desventajas de no poderse lograr un control de la temperatura pudiéndose presentar sobrecalentamiento, fusión o aglomeración del polímero y una posible decoloración del material. Proceso por solución (con solvente) El polímero es disuelto en un disolvente orgánico y posteriormente se adiciona cloro para producir el CPVC. Las principales desventajas de este método se encuentran en una baja solubilidad del polímero en el disolvente (costoso) por lo que es requerido elevadas cantidades del misma para la correcta disolución y la dificultad de recuperación del polímero y solvente una vez clorado. Proceso sin solvente (Suspensión acuosa) Hoy en día, este es el proceso más empleado y viable económicamente para la cloración del PVC. Sus principales ventajas radican en la posibilidad de un control adecuado de la temperatura del proceso y una adecuada relación de reacción. Además la reacción exotérmica y calor de disolución del HCl formado puede reducir los costos energéticos de este proceso. Las desventajas radicarían en los tiempos de reacción lentos y el costo de secado del producto.

Desempeño en el Fuego

Los termoplásticos, tales como el polipropileno y el polietileno, a menudo otorgan a todos los termoplásticos una reputación negativa en lo que se refiere al desempeño en el fuego. Sin embargo, la susceptibilidad a la quema y la fusión no aplica para todos los termoplásticos. El CPVC industrial, específicamente, está diseñado para limitar la inflamabilidad y la producción de humos. Específicamente, existen pruebas de ASTM que miden los siguientes puntos en el material: Temperatura de ignición flash: la temperatura más baja a la que se puede encender suficiente gas combustible mediante una llama externa pequeña. El CPVC Corzan debe estar a 900°F (482°C) para que esto ocurra, y el PVC rígido debe estar a 750°F (399°C). El CPVC es similar al PVC en resistencia al fuego. Suele ser muy difícil de encender y tiende a autoextinguirse, cuando no se aplica una llama de forma directa. Debido a su contenido de cloro, la incineración del CPVC, ya sea un incendio o en un proceso de eliminación industrial, puede dar lugar a la creación de las dioxinas. Índice Límite del Oxígeno (LOI): El porcentaje de oxígeno necesario en la atmósfera circundante para sostener una llama. El LOI del CPVC Corzan es 60 y del PVC es 45. Para referencia, la atmósfera de la tierra es 21% oxígeno.

Propiedades Quimícas cPVC

A diferencia de los metales, los cuales son susceptibles a corrosión, formación de sarro y picaduras, el PVC y el CPVC son inherentemente inertes a la mayoría de los ácidos, bases y sales, así como a los hidrocarburos alifáticos. Esto puede prolongar su vida útil a menudo durante años o décadas más. La resistencia química es una clara ventaja tanto para el CPVC como para el PVC. Sin embargo, debido a la diferencia en el contenido de cloro, cada material tiene una ventaja exclusiva. Un ejemplo es con mayores concentraciones de ácido sulfúrico. Suponiendo que el material está fabricado por expertos, el CPVC es superior al PVC. Alternativamente, un químico como el amoníaco es altamente reactivo con el cloro. El mayor contenido de cloro del CPVC significa que el PVC en realidad tiene un mejor desempeño contra el amoníaco y la mayoría de las aminas. Antes de especificar el CPVC, consulte una tabla de compatibilidad química y póngase en contacto con el servicio de soporte técnico para asegurarse de que sea adecuado para su aplicación. El CPVC puede soportar el agua corrosiva a temperaturas mayores que las de PVC, por lo general de 40°C a 50°C o superior, lo que contribuye a su popularidad como material para los sistemas de tuberías de agua en viviendas, así como la construcción comercial.

Proceso de polimerización del cPVC

El CPVC es un homopolímero que se ha sometido a una reacción de cloración. Típicamente, el cloro y el PVC reaccionan mediante un mecanismo de radical libre básico, el cual puede ser iniciado por energía térmica y/o UV. En EL PVC, un átomo de cloro ocupa el 25 por ciento de los sitios de enlace en la estructura de carbono, y los sitios restantes se llenan con hidrógeno. El CPVC difiere del PVC en que aproximadamente el 40 por ciento de los sitios de enlace en la estructura se llenan con átomos de cloro. Los átomos de cloro que rodean la estructura de carbono del CPVC son lo suficientemente grandes como para proteger su cadena de carbono de las condiciones que a menudo debilitan otros termoplásticos. El contenido de cloro del PVC base se puede aumentar de 56.7 por ciento en masa a tanto como 74 por ciento en masa, aunque típicamente la mayoría de las resinas comerciales de CPVC contienen de 63 a 69 por ciento en masa de cloro.

PVC Procesabilidad

La soldadura elegida va de la soldadura por aire caliente a la soldadura de láminas por calor, pasando por el termoformado, el mecanizado y la soldadura química. El mecanizado, la soldadura, y la formación del CPVC son sencillas, ventajas que comparte con el PVC, con el que tiene mucho en común. Los procesos de mezcla son similares a los del PVC pero son más difíciles. El PVC clorado puede extruirse, calandrarse o moldearse por inyección. El tornillo de extrusión debe ser de acero inoxidable o cromado. Los troqueles deben simplificarse. Los moldes de inyección deben ser de cromo o níquel chapados o de acero inoxidable.

Moldeo por inyección: Para la producción a gran volumen, el moldeo por inyección es un proceso fácilmente repetible. La resina se introduce en un barril caliente, se inyecta desde ese punto de entrada a través de la herramienta de moldeo y luego se enfría para endurecerlo.

Extrusión: También un proceso para productos de alto volumen, la extrusión comienza cuando la resina se introduce en la parte superior de la máquina. La materia prima se derrite gradualmente a través de la energía mecánica de un tornillo de giro y por los calentadores a lo largo del barril. Luego se forma en un perfil continuo y se enfría para endurecerse.

Diferencia entre CPVC y PVC

El cloruro de polivinilo (PVC) es un termoplástico familiar y versátil, especialmente conocido como material para tuberías y accesorios utilizado para aplicaciones de plomería residenciales y comerciales. En la misma familia termoplástica del PVC se encuentra el cloruro de polivinilo clorado (CPVC). El CPVC, aunque similar al PVC en nombre y tipos de productos disponibles, exhibe una resistencia superior al calor y la presión, lo que permite su uso en aplicaciones industriales más exigentes. La diferencia en la resistencia al calor y a la presión proviene de la composición molecular de cada material.

Resistencia a la presión

Las tuberías de CPVC y PVC se prueban con la misma clasificación de presión a 73 ° F (22,8 ° C), pero a medida que aumenta la temperatura, el CPVC mantiene su clasificación de presión mejor que el PVC. Por ejemplo, calculemos la presión nominal para tuberías de 10 pulg. Schedule 80 a 130 ° F (54,4 ° C) tanto para PVC como para CPVC. Tenga en cuenta que cada material tiene una presión nominal de 230 psi a 73 ° F (22,8 ° C). El PVC tiene un factor de reducción de 0,31 a 130 ° F (54,4 ° C), lo que lo convierte en una presión nominal de hasta 71,3 psi a esa temperatura (230 psi x 0,31 = 71,3 psi). El CPVC tiene un factor de reducción de 0,57 a 130 ° F (54,4 ° C), lo que lo convierte en una presión nominal de hasta 131,1 psi a esa temperatura (230 psi x 0,57 = 131,1 psi). Si bien el PVC todavía se puede especificar para aplicaciones a 130 ° F (54,4 ° C), el material puede soportar una presión significativamente menor a temperaturas elevadas (aquellas por encima de 73 ° F o 22,8 ° C) que el CPVC.

Se utilizan dos métodos principales de moldeo para PVC y CPVC.

Moldeo por inyección: para una producción de gran volumen, el moldeo por inyección es un proceso fácilmente repetible . La resina se introduce en un barril calentado, se inyecta desde ese punto de entrada a través de la herramienta de molde y luego se enfría para endurecer. Extrusión: también es un proceso para productos de gran volumen, la extrusión comienza cuando la resina se introduce en la parte superior de la máquina. La materia prima se funde gradualmente mediante la energía mecánica de un tornillo giratorio y calentadores a lo largo del barril. Luego se forma en un perfil continuo y se enfría para endurecer.

Tuberías, accesorios y válvulas: un informe de mercado de PVC de 2016 encontró que las tuberías y accesorios representan el 62% de los ingresos de PVC. La facilidad de instalación y la resistencia a la corrosión lo convierten en un valioso reemplazo de materiales alternativos. El CPVC se especifica comúnmente como tubería, accesorios y válvulas donde el calor, la presión y la resistencia química son preocupaciones.

Conductos: Con el aumento de las regulaciones sobre emisiones de aire, la necesidad de sistemas confiables de manejo de humos, especialmente en ambientes corrosivos, está creciendo rápidamente. Dependiendo de las demandas, principalmente la temperatura, tanto el PVC como el CPVC se especifican cuando se necesita confiabilidad.

Lámina y revestimiento: La excelente resistencia a la corrosión y al fuego del CPVC se puede aplicar a diversas aplicaciones industriales y se puede recubrir con plástico reforzado con fibra (FRP). Y, cuando la hoja o el revestimiento se enfrentan a menores demandas de temperatura y presión, se puede especificar PVC.

Otros tipos de productos: a menudo, comenzando con una lámina de CPVC o PVC como base, los fabricantes pueden cortar y dar forma al material para usarlo en una variedad de aplicaciones.

Usos de CPVC

Dado que el CPVC se basa en las fortalezas del PVC, se puede usar en muchas de las mismas aplicaciones, pero puede tener un costo prohibitivo si el PVC es una alternativa viable. Sin embargo, cuando una aplicación requiere la resistencia química de un PVC o CPVC, con condiciones exigentes de temperatura y presión, el CPVC es la opción confiable.

¿Cómo se compara el CPVC con los materiales de tubería de metal?

Para ciertas aplicaciones, el PVC y el CPVC se especifican comúnmente para reemplazar el metal. Consulte nuestro artículo de recursos, Metal v. Sistemas de tuberías de CPVC , para obtener más información sobre cómo el CPVC se enfrenta a las alternativas de metal.

cPVC Aplicaciones

Su usos en tuberías de agua fría y caliente, y el manejo de líquidos industriales, son las dos aplicaciones más popularizadas del cloruro de polivinilo clorado, también llamado PVC clorado o, con sus siglas en inglés, CPVC. Se trata de un termoplástico que se produce por la cloración del PVC homopolímero.

Conductos de extracción de humos corrosivos y de drenaje y conductos de cables eléctricos. Permite la extracción de ácidos y humos con seguridad. En el caso de los cables eléctricos, se emplea para conducciones que pueden alcanzar altas temperaturas por su exposición a la luz solar directa.
Cañerías para conducción de líquidos corrosivos y fluidos industriales.
Sobre todo calientes. El contenido de cloro del CPVC le otorga excelentes propiedades para el manejo de estos fluidos.

Redes de lucha contra incendio en interiores.
Su resistencia al fuego y a la deformación por el calor hacen del PVC clorado el idóneo para sistemas antiincendios.
Hidrotomas con abrazaderas, válvulas, bridas y conectores.
El hecho de que el PVC clorado pueda ser moldeado por inyección facilita la fabricación de este tipo de accesorios a medida.
Filtros e instrumentos electrónicos de medición que sean resistentes al calor.
El CPVC tiene una ventaja diferencial respecto al PVC cuando se necesitan instrumentos de medición, sumergibles, para medir la densidad de líquidos a alta temperatura.

Cañerías para conducción de líquidos corrosivos calientes: El PVC clorado es utilizado para aplicaciones a temperaturas más altas que el PVC, especialmente para el manejo de líquidos corrosivos calientes. Con resistencia química y corrosiva similar al PVC, el incremento en el contenido de cloro le da al CPVC una resistencia térmica superior. EL CPVC no es recomendable para el uso de hidrocarburos clorados o aromáticos, ésteres, o solventes polares tales como cetonas.las condiciones en que la susceptibilidad del metal a la corrosión limita su uso. Hidrotomas con abrazaderas: El CPVC puede ser utilizado en sistemas de transición de metal a plástico. Estos se instalan sobre tuberías metálicas y crea un elemento de transición para sistemas de plástico. Sistema de cañerías para red de incendio: El CPVC se utiliza para fabricar las cañerías de rociadores extintores para sistemas de lucha contra incendios en interiores. Las tuberías de CPVC tienen excelente resistencia al fuego, permitiendo que la deformación por el calor que se retrase. El CPVC es raramente bloqueada por el óxido o similar. Válvulas y bridas: El CPVC ha sido diseñado para una amplia gama de aplicaciones como accesorios y válvulas resistentes al calor. El CPVC puede ser moldeado por inyección como bridas y uniones para tubos industriales de gran diámetro. Carcasa de dispositivos electrónicos : El CPVC es utilizado como pare de instrumentos electrónicos de medición, en donde, la resistencia al a corrosión y al calor son particularmente necesarios como, por ejemplo, en sensores sumergibles para medición de densidad de líquidos corrosivos o a elevada temperatura.

Ductos de cable eléctricos: Ductos de CPVC se pueden utilizar para proteger los cables de alta tensión u otros tipos de tendidos eléctricos subterráneos. El CPVC también se puede utilizar para ductos de protección de tuberías o de cables del acondicionador de aire expuestos al aire libre. Se utiliza en particular para phr (cañería frío-calor) oscura que alcanzan altas temperaturas cuando se exponen a la luz solar. El CPVC puede ser recomendado para aplicaciones como una alternativa al uso general del PVC.