Polyvinylklorid förkortat till PVC, är en termoplastisk polymer och den tredje största av de vanligaste plastsorterna, som tillsammans med polyeten (PE), polypropen (PP) och polystyren (PS) kallas volymplaster eller basplaster. Totalt tillverkas ca 50 miljoner ton PVC per år i världen (2020).

Kalottmodell av polyvinylklorid.

PVC tillverkas genom kedjepolymerisation av vinylkloridmolekyler och kan efter användningsområden indelas i två former:

  • Styv PVC (PVC-U, "unplasticised", eller r-PVC, "rigid"). Den styva PVCn används främst inom bygg-och konstruktionssektorn, såsom för profiler till fönster och dörrar och till rör för vatten, avlopp och gas. Den används också till folier för förpackningar och olika typer av kort, t.ex. bank- och kreditkort
  • Mjuk eller flexibel PVC (PVC-P, ”plasticised”). För att tillverka mjuka eller flexibla PVC-produkter tillsätts mjukgörare till polymeren. PVC får då egenskaper som gör den lämplig för användning till kabelisolering, medicinska slangar och blodpåsar, golvmattor och tapeter, konstläder och presenningar, m.fl.

EgenskaperRedigera

PVC är ett vitt pulver som saknar lukt och smak. Smälts pulvret bildar det en styv färglös polymer med densiteten ca 1400 kg/m3 och med en mjukningstemperatur vid ca 82°C. Dessutom är PVC en termoplast, en plast som vid uppvärmning blir formbar och som upprepade gånger kan överföras till plastiskt tillstånd, och är därmed (till skillnad från härdplast) återvinningsbar genom omsmältning.

PVC är blandbar med ett flertal tillsatsmedel, såsom mjukningsmedel, fyllmedel, slagseghetstillsatser. På så sätt kan dess slutegenskaper varieras i mycket stor utsträckning och detta i sin tur har medfört att PVC är mycket mångsidig och en av de volymmässigt största polymererna.

Produkter av PVC kan indelas i två huvudgrupper:

  • Styv PVC (icke mjukgjord)
  • Mjukgjord PVC (flexibel)

En av anledningarna till att man gör denna indelning är att styv och mjukgjord PVC har väsensskilda egenskaper. När man beskriver PVC:s materialegenskaper är det därför viktigt att man skiljer på styv och mjukgjord PVC.

Styv PVC

Styv PVC har bra beständighet mot de flesta kemikalier. Styv PVC har också generellt goda mekaniska egenskaper såsom hög hållfasthet, styvhet och dimensionsstabilitet. Den är dock spröd vid låga temperaturer och har relativt låg mjukningstemperatur. Styv PVC är självslocknande och kan med rätt tillsatsmedel bearbetas till glasklara produkter. Styv PVC har också god slitstyrka.

Mjukgjord PVC

Egenskaperna för mjukgjord PVC kan inte generaliseras eftersom de är helt beroende av mängd och typ av mjukgörare. Hårdheten kan t.ex. varieras från helt styv till gummiliknande. Kemikalie- och oljebeständigheten försämras normalt vid mjukgörartillsats, men kan förbättras avsevärt genom tillsats av t.ex. polymermjukgörare. Vissa mjukgörare är speciellt lämpliga för lågtemperaturanvändning men samtidigt kan andra egenskaper påverkas.

Allmänfysikaliska och mekaniska egenskaperRedigera

På grund av det höga klorinnehållet har PVC mycket hög densitet. Densiteten sjunker givetvis med tillsats av mjukgörare och slagseghetstillsats och ökar med tillsats av mineraliska fyllmedel. De mekaniska egenskaperna förbättras med ökande molekylvikt (längd på polymerkedjan) och försämras med ökande temperatur. Styv PVC (PVC-U) har mycket goda mekaniska egenskaper med elasticitetsmodul på upp till 3100 MPa. Slagsegheten är god men faller med fallande temperatur liksom för alla plaster. Vid tillsats av slagseghetsbefrämjande additiv erhålls mycket god slagseghet, dock medför detta då sänkning av e-modulen.

Termiska egenskaperRedigera

Som alla andra termoplaster mjuknar PVC vid högre temperaturer. Mjukningspunkten ökar något med ökande molekylvikt, däremot sjunker mjukningspunkten med tillsats av flytande additiv. PVC-produkter har normalt en maximal användningstemperatur på ca 60°C.

Längdutvidgningskoefficienten för styv PVC (PVC-U) är låg.

Liksom de flesta polymerer har PVC goda värmeisoleringsegenskaper vilket reducerar kondensation och dämpar temperatursvängningar.

BrandegenskaperRedigera

Styv PVC innehåller en hög andel klor, närmare bestämt 56,8 % Cl, vilket ger PVC mycket goda brandegenskaper. Styva PVC-produkter är därför svåra att antända och är fullständigt självslocknande. Det krävs t.ex. mer än 100°C högre temperatur att antända styv PVC än vad det krävs för att antända trä. Medan man till andra plasttyper ibland tillsätter t.ex. klor- och bromhaltiga föreningar för att förbättra brandegenskaperna, behövs inga sådana tillsatser till styv PVC. Vid en fullt utvecklad brand brinner givetvis även styv PVC. Plaster som droppar när de brinner är naturligtvis mycket farliga när det gäller brandspridningen. Sådana plaster är polyolefiner (PE och PP), polystyren (PS) med flera. PVC visar ingen som helst tendens till droppning.

Även mjukgjorda PVC-produkter är självslocknande upp till en viss mjukgörarandel. En PVC-blandning som innehåller minst 35% klor är självslocknande.

PVC är sålunda mindre brännbart än de flesta andra plaster. Den avger dessutom mindre värme och brinner långsammare än de flesta organiska material.

Elektriska egenskaperRedigera

De elektriska egenskaperna är av störst intresse för mjukgjord PVC, såsom för kabelisolering

PVC är en god elektrisk isolator, men på grund av dess polära natur är de elektriska egenskaperna sämre än för icke-polära polymerer som polyeten och polypropen. Härav passar PVC bäst för medium- och lågspänningsapplikationer.

Förlustfaktorn är på grund av molekylens polaritet hög, vilket utnyttjas vid så kallad högfrekvenssvetsning av PVC-produkter.

Kemiska egenskaperRedigera

Styv PVC har mycket god kemikaliebeständighet och har därför funnit stor användning i kemiska fabriker och andra användningsområden, där man behöver god kemikaliebeständighet.

Vid temperaturer upp till 60°C är styv PVC resistent mot de flesta oorganiska vätskor inklusive moderat koncentrerade syror samt alkali och icke-oxiderande saltlösningar i alla koncentrationer. Den angrips däremot av starkt oxiderande ämnen, som t.ex. rykande svavelsyra och salpetersyra.

Styv PVC är resistent mot väteperoxid och även koncentrerade lösningar av kaliumpermanganat. Torr klorgas angriper inte styv PVC, men den kan angripas vid högre temperaturer om gasen är fuktig. Brom och fluor angriper däremot styv PVC även vid rumstemperatur. Styv PVC är resistent mot oljor, fett, alkoholer och bensin. Den angrips däremot av aromatiska och klorerade lösningsmedel samt ketoner, estrar och cykliska etrar, aminer och nitro-föreningar.

Mjukgjord PVC har givetvis inte lika god kemikaliebeständighet som styv PVC. Kemikaliebeständigheten kan förbättras avsevärt genom användning av polymera mjukgörare. PVC har därför funnit stor användning i oljebeständig kabel mm.

VäderbeständighetRedigera

UV-ljus och temperatur anses vara de faktorer som svarar för den huvudsakliga nedbrytningen vid utomhusåldring av plast. I likhet med andra plaster bryts PVC ned av solljus. Den fotokemiska nedbrytningen accelereras vid höjd temperatur.

Både styv och mjuk PVC har med väl vald receptuppbyggnad utmärkt väderbeständighet. Fönsterbågar av styv PVC har idag en garanterad livslängd på minst 30 år utan något underhåll, och mjukgjorda PVC-produkter som takfolier, fendrar och presenningar klarar minst 15 år i skandinaviskt klimat.

AnvändningsområdenRedigera

En av fördelarna med PVC är den goda beständigheten. Därför används PVC främst för långlivade produkter[1]. PVC är en av de mest använda plasterna i världen och förekommer inom en rad områden såsom byggsektorn, sjukvården, transport och elektronik. Exempel på nya användningsområden är kärnmaterial i vingarna på vindkraftverk. PVC har unika egenskaper. Det gör att materialet kan användas inom vitt skilda användningsområden, från extremt mjuka produkter som slangar och blodpåsar inom sjukvården till hårda produkter som vatten- och avloppsrör.

Plasten PVC började användas redan på 30-talet. Flera av produkterna tillverkade på den tiden är fortfarande i bruk, till exempel PVC-rör och PVC-kablar.

ProfilerRedigera

Ungefär 35 % av Europas PVC-användning går till produktion av profiler. Detta utgörs främst av fönsterprofiler, som är det dominerande fönstermaterialet i central-Europa och Nordamerika, men har en betydligt mindre marknadsandel i Norden (ca 10 %). Andra exempel på PVC-profiler är t.ex. fasad-profiler (”sidings”), golv-och taklister, dörrfoder, hängrännor och stuprör. I takt med utbyggnad av vindkraft har styva PVC-skum kommit till omfattande användning som kärnmaterial i vingarna på vindkraftverk. Samma produkttyp använd också i extrema båtskrov och i flyg-och tågchassin.

Rör och rördelarRedigera

Rör och rördelar för dricksvatten, avlopp och dränering förväntas idag ha en livslängd på minst 100 år. Inom detta användningsområde passar därför produkter av PVC mycket bra med sin goda hållbarhet och extremt långa livslängd utan degradering. PVC-rör används också för kabelskydd i mark och i innerväggar (PV-slang), för gas-distribution och i olika industriella applikationer. Totalt utgör rör- och rördelar ca 23 % av PVC användningen i Europa

Film och folierRedigera

PVC-folier har många användningsområden. Mjukgjorda folier kan användas till vattensängsmadrasser, simkuddar m.m., medan styva folier förekommer som kredit-och id-kort, faner-folier till köksluckor och möbler och till portionsförpackade mediciner (blisterförpackning) Detta utgör ca 17 % av PVC-användningen

KabelRedigera

Ca 8 % av all PVC i Europa går till kabelanvändning, dels som isolering och dels som mantel (ytterhölje) där de goda brandegenskaperna är en stor fördel. PVC används främst för låg- och mellanspänning i infrastruktur- och byggsektorerna. Detta är en minskande marknad för PVC, som ersätts med så kallade halogenfria material, medan PVC är dominerande inom bilindustrin.

GolvRedigera

Golv av PVC används i många olika byggnadstyper, t.ex. bostäder men främst i offentliga lokaler som kontor, skolor och sjukhus. PVC-golv konstrueras antingen av ett homogent, kompakt PVC-skikt, eller så byggs det upp av ett antal olika plastskikt med ett slitstarkt transparant slitskikt på toppen. PVC-golv är slitstarka, utgör en god fuktspärr, relativt enkla att hålla rena och är lämpliga för sterila utrymmen, som i operationssalar. Flexibla PVC-golv har länge varit dominerande men de senaste 10 åren har styvare, så kallade LVT-golv vuxit kraftigt. Dessa plank-lika golv utgör idag ca 10 % av PVC-golvmarknaden. Ca 5 % av den totala PVC-marknaden utgörs av golv.

Belagd vävRedigera

Med hjälp av bestrykning görs mycket olika material; regnkläder, presenningar, takmembran, bordsdukar mm. Ett viktigt område för PVC-användning är konstläder. Materialet används till bilklädsel, skor, väskor, möbelklädsel mm. Genom den speciella produktionsprocessen får man en skinnliknande yta. Under denna yta finns ett skumlager som ger materialet dess mjukhet, medan bäraren ger dess rivhållfasthet.

MedicinsktRedigera

Plast är ett viktigt konstruktionsmaterial för medicinska produkter. Ca 40 % av dessa består av PVC.De viktigaste produkterna är behållare för blod, urin, stomi, flytande mediciner eller näringslösning, och slangar för att ta och ge blod, katetrar, hjärt- lungmaskiner, dialys m.m. PVC har använts för detta ändamål i över 50 år på grund av dess fina transparens, låga vikt, mjukhet, rivstyrka, kinkmotstånd, möjlighet att sterilisera och utmärkta biokompatibilitet. Andra produkter av PVC är handskar och förkläden för engångsbruk, madrassfolier och golv i operationssalar och duschutrymmen. Den totala användningen utgör dock mindre än 1 % av den totala PVC förbrukningen.

Kritik och nackdelarRedigera

Kritik mot PVC består dels av generell kritik mot plast, och dels av specifik kritik mot PVC. Det som särskiljer PVC från andra plaster såsom PE är att den innehåller klor. Kloret är fast bundet men frigörs som klorväte vid förbränning, vilket omvandlas till saltsyra vid kontakt med vatten. Ytterligare problem kan orsakas av mjukgörare och andra tillsatta ämnen. Dessa kan långsamt lämna plasten och några av dessa förekommande ämnen misstänks vara hälsofarliga eller miljöskadliga. Till exempel har några av ftalaterna visats ha reproduktionsstörande påverkan i djurförsök.[2] [3] En stor mängd skadliga ämnen bildas vid förbränning, liksom vid förbränning av de flesta brännbara ämnen, och misstanke finns att även dioxin kan uppstå.

Brandskador orsakade av PVCRedigera

PVC är svårantändligt och självslocknande. Den brinner sämre än diverse andra plast såsom PE eller polystyren. Men om förbränning underhålls av annat som brinner, bildas saltsyra och klorerade kolväten på grund av plastens innehåll av klor. Även stabilisatorer och mjukgörare frigörs vid förbränning.

En vanlig användning av PVC är som isolering på elektriska ledningar. I elektroteknisk utrustning kan betydande mängder PVC ingå. Vid brand i lokaler där större mängder sådan utrustning finns blir effekten av saltsyreångorna förödande. Utrustning utanför den egentliga brandhärden, och som klarat sig från vanliga brandskador, kan ändå få betydande funktionsskador om den inte omgående saneras. Ofta räcker det med noggrann tvättning på alla ytor med stora mängder rent vatten och fullständig torkning därefter.

En smygande sekundär brandskada kan ligga dold i betongkonstruktioner kring en utbränd lokal, där PVC ingått i det som har brunnit. Den frigjorda saltsyran kan nämligen i en långsam process tränga in i betongens inre och orsaka rostskador på betongens armering. Blir rostangreppen tillräckligt svåra hotas styrkan på armeringen. Ett bidragande problem är att därvid armeringens volym ökar, vilket ger en sprängverkan i betongen. Hela konstruktionens hållfasthet äventyras. Det kan vara väggar och tak, trappor etc, som många år efter en storbrand kan kollapsa överraskande.

KällorRedigera

  1. ^ ”PVC Forum”. www.ikem.se. https://www.ikem.se/pvc-forum/. Läst 7 april 2021. 
  2. ^ Naturskyddsforeningen, pressrelease 5 oktober 2012: Danskt förbud mot ftalater bör visa vägen Länkad 2014-04-02
  3. ^ Kemikalieinspektionen, april 2000: Vägledning till reglerna om ftalater i leksaker och andra produkter för små barn Arkiverad 4 mars 2016 hämtat från the Wayback Machine. Omlänkad 2014-04-02