เมนูเว็บ

การค้นหาผลิตภัณฑ์

ภาษา

แบ่งปัน

บ้าน / ข่าว / ข่าวอุตสาหกรรม / วิธีการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์: คู่มือการผลิตฉบับเต็ม
ข่าวอุตสาหกรรม

วิธีการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์: คู่มือการผลิตฉบับเต็ม

กระบวนการผลิต

วิธีการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์: คำตอบที่สมบูรณ์

โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) ผลิตจากกระบวนการโพลิเมอไรเซชันของไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (VCM) ซึ่งผลิตโดยการรวมเอทิลีน (ที่ได้มาจากน้ำมันดิบหรือก๊าซธรรมชาติ) กับคลอรีน (ได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกลือ) VCM ที่ได้จะต้องผ่านกระบวนการโพลีเมอไรเซชันทางอุตสาหกรรมหนึ่งในสามกระบวนการ ได้แก่ สารแขวนลอย อิมัลชัน หรือปริมาณมาก เพื่อสร้างผงหรือเม็ดสีขาวที่ผู้ผลิตนำไปประกอบเป็นทุกอย่างตั้งแต่ท่อน้ำไปจนถึงท่อทางการแพทย์ โดยทั่วไปแล้วห่วงโซ่ทั้งหมดตั้งแต่น้ำเกลือไปจนถึงเรซินสำเร็จรูปจะครอบคลุมขั้นตอนทางเคมีหลักสามขั้นตอน และต้องการการควบคุมอุณหภูมิ ความดัน และความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างแม่นยำ

ด่าน 01

วัตถุดิบ: จุดเริ่มต้นการผลิตพีวีซี

พีวีซีเรซินทุกกิโลกรัมเริ่มต้นด้วยวัตถุดิบพื้นฐานสองชนิด: เอทิลีนและคลอรีน . เอทิลีนเป็นผลพลอยได้จากการแตกตัวด้วยไอน้ำของแนฟทาหรือของเหลวก๊าซธรรมชาติ ในขณะที่คลอรีนผลิตขึ้นที่โรงงานคลอร์อัลคาไลโดยการใช้กระแสไฟฟ้าผ่านสารละลายน้ำเกลืออิ่มตัว (โซเดียมคลอไรด์) อิเล็กโทรลิซิสนี้ยังร่วมผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ (โซดาไฟ) ทำให้การผลิตพีวีซีบูรณาการอย่างลึกซึ้งกับอุตสาหกรรมคลอร์อัลคาไลในวงกว้าง

ความสมดุลของวัตถุดิบตั้งต้นที่แม่นยำมีความสำคัญอย่างมากในระดับอุตสาหกรรม การผลิตพีวีซีหนึ่งตันต้องใช้ประมาณ คลอรีน 0.47 ตัน และเอทิลีน 0.28 ตัน ในเส้นทางเอทิลีนไดคลอไรด์ (EDC) ซึ่งเป็นเส้นทางหลักระดับโลก เส้นทางรองคือกระบวนการอะเซทิลีน ยังคงใช้ในประเทศจีน ซึ่งอะเซทิลีนที่ใช้ถ่านหินมีการแข่งขันทางเศรษฐกิจ แต่กำลังถูกยุติลงเนื่องจากความกังวลเรื่องตัวเร่งปฏิกิริยาปรอท

ไม่เหมือน โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรม ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากตัวกลางปิโตรเคมี เช่น คาโปรแลคตัมหรือกรดอะดิปิก พีวีซีดึงห่วงโซ่คุณค่าคลอรีนอย่างหนัก สิ่งนี้ทำให้มีคุณลักษณะด้านต้นทุนที่ไม่เหมือนใคร: เมื่อโรงงานคลอร์อัลคาไลทำงานเต็มกำลังการผลิต คลอรีนแทบจะกลายเป็นสินค้าผลพลอยได้ ซึ่งในอดีตทำให้ราคาเรซิน PVC สามารถแข่งขันกับโพลีเมอร์อื่นๆ ได้

57%
คลอรีนโดยมวลในโครงสร้างโมเลกุลพีวีซี
43%
แกนหลักคาร์บอน-ไฮโดรเจนจากเอทิลีน
~50M
ตันของพีวีซีที่ผลิตทั่วโลกต่อปี
ด่าน 02

จากเอทิลีนสู่ VCM: ขั้นตอนการแคร็ก EDC

สารตัวกลางหลักในการผลิตพีวีซีคือ เอทิลีนไดคลอไรด์ (EDC หรือที่เรียกว่า 1,2-ไดคลอโรอีเทน) . EDC ถูกสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาคู่ขนานสองปฏิกิริยาที่โรงงานระดับโลกส่วนใหญ่ทำงานพร้อมกันเพื่อเพิ่มการใช้คลอรีนให้เกิดประโยชน์สูงสุด:

1

คลอรีนโดยตรง

เอทิลีนทำปฏิกิริยากับก๊าซคลอรีนแห้งในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ 50–130°C โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาเฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl₃) ปฏิกิริยาคายความร้อนนี้ควบคุมได้อย่างตรงไปตรงมาและผลิต EDC ที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยมีการเกิดผลพลอยได้น้อยมาก อุณหภูมิของถังปฏิกิริยาได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นส่งผลดีต่อผลิตภัณฑ์คลอรีนด้านข้างที่ไม่พึงประสงค์

2

ออกซิคลอรีน

ขั้นตอนนี้จะทำปฏิกิริยาเอทิลีนกับไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl ซึ่งได้มาจากขั้นตอนการแตกร้าวของ VCM) และออกซิเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์คลอไรด์ที่อุณหภูมิ 220–300°C ออกซิคลอรีนรีไซเคิล HCl ที่อาจกลายเป็นกระแสของเสีย ทำให้กระบวนการสมดุลมีประสิทธิภาพคลอรีนเกือบ 100% นี่เป็นเหตุผลที่โรงงาน PVC สมัยใหม่ได้รับการอธิบายว่า "สมดุล" คลอรีนเกือบทั้งหมดที่ป้อนเข้าสู่ระบบจะจบลงที่โพลีเมอร์ขั้นสุดท้าย

3

การทำให้บริสุทธิ์ด้วย EDC และการแคร็กด้วยความร้อน

กระแส EDC ที่รวมกันจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่นเพื่อกำจัดของหนักและไฟออกก่อนที่จะเข้าสู่เตาแคร็ก ในเตาแคร็กเครื่อง EDC จะถูกให้ความร้อนถึง 480–530°ซ ในเครื่องปฏิกรณ์แบบไพโรไลซิสแบบท่อ ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ประมาณ 50–60% ของ EDC ต่อการผ่านจะแบ่งออกเป็นไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (VCM) และ HCl VCM ถูกแยกออกจาก EDC และ HCl ที่ไม่ทำปฏิกิริยาโดยลำดับของคอลัมน์ดับ การบีบอัด และการกลั่น EDC ที่กู้คืนแล้วจะถูกรีไซเคิล HCl กลับไปที่หน่วยออกซีคลอรีน

ความบริสุทธิ์ของ VCM ที่เข้าสู่กระบวนการพอลิเมอไรเซชันเป็นสิ่งสำคัญ ความต้องการข้อกำหนดทั่วไป มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.98% ; แม้แต่ปริมาณอะเซทิลีน บิวทาไดอีน หรือสารประกอบคลอรีนที่มีจุดเดือดสูงในปริมาณเล็กน้อยก็สามารถสร้างพิษให้กับตัวริเริ่ม ทำให้เกิดการเปลี่ยนสี หรือลดการกระจายน้ำหนักโมเลกุลของเรซินขั้นสุดท้ายได้

ด่าน 03

สามวิธีในการโพลิเมอไรซ์ VCM ให้เป็นเรซินพีวีซี

เมื่อ VCM บริสุทธิ์พร้อมใช้งานแล้ว ก็จะเข้าสู่กระบวนการโพลิเมอไรเซชันแบบเติมอนุมูลอิสระ การเลือกกระบวนการจะกำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาของอนุภาค น้ำหนักโมเลกุล และการใช้งานขั้นสุดท้ายของเรซิน

กระบวนการ ส่วนแบ่งการตลาด ขนาดอนุภาค การใช้งานหลัก ลักษณะสำคัญ
ระบบกันสะเทือน (S-PVC) ~80% 100–180 ไมโครเมตร ท่อ โปรไฟล์ กรอบหน้าต่าง มีความพรุนสูง ดูดซึมพลาสติไซเซอร์ได้ง่าย
อิมัลชั่น (อี-พีวีซี) ~12% 0.1–2 ไมโครเมตร พลาสติซอล สารเคลือบ ถุงมือ พื้น อนุภาคที่ละเอียดมาก ก่อตัวเป็นเพสต์ด้วยพลาสติไซเซอร์
จำนวนมาก / มวล (M-PVC) ~8% 100–150 ไมโครเมตร การใช้งานแบบแข็ง, ฟิล์ม ไม่มีการใช้น้ำ เรซินที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น พลังงานที่ลดลง
การเปรียบเทียบกระบวนการโพลิเมอไรเซชันของพีวีซีหลักสามกระบวนการตามส่วนแบ่งตลาด ขนาดอนุภาค และการใช้งานขั้นสุดท้าย

รายละเอียดการเกิดพอลิเมอไรเซชันของระบบกันสะเทือน

ในปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบแขวนลอย VCM ของเหลวจะถูกกระจายไปเป็นหยดในน้ำปราศจากไอออนโดยใช้สารกวนและสารแขวนลอย เช่น พอลิไวนิลแอลกอฮอล์หรือเมทิลเซลลูโลสที่ถูกไฮโดรไลซ์บางส่วน ตัวเริ่มปฏิกิริยาเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ที่ละลายได้ในน้ำมัน (เช่น ไดลอโรอิลเปอร์ออกไซด์, ไดเอทิลเฮกซิลเปอร์ออกซีไดคาร์บอเนต) จะถูกละลายในหยดมอนอเมอร์ หยดแต่ละหยดทำหน้าที่เป็นเครื่องปฏิกรณ์โพลีเมอไรเซชันปริมาณน้อย ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ 40–70°C ภายใต้แรงดันอัตโนมัติ 6–12 บาร์ เป็นเวลาหลายชั่วโมง โดยทั่วไปการแปลงจะหยุดที่ 85–90% โดยการระบาย VCM ที่ไม่ทำปฏิกิริยาออกก่อนที่จะลอกสารละลายเพื่อกำจัดโมโนเมอร์ที่ตกค้างให้เหลือต่ำกว่า 1 ppm เพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบ

การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เป็นภาชนะสแตนเลสแบบหุ้มฉนวนที่ติดตั้งแผ่นกั้นภายในและเครื่องกวนแบบหลายใบมีด ขนาดเครื่องปฏิกรณ์ในโรงงานสมัยใหม่มีตั้งแต่ 70 ลบ.ม. ถึง 200 ลบ.ม. การควบคุมอุณหภูมิเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด: เนื่องจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันมีคายความร้อนสูง ( ปล่อย VCM ประมาณ 1,500 กิโลจูล/กก ) ปฏิกิริยาที่หนีไม่พ้นจะถูกป้องกันโดยการปรับสมดุลอัตราการป้อนตัวเริ่มต้นและความสามารถในการทำความเย็นอย่างระมัดระวัง ค่า K (ดัชนีความหนืด Fikentscher) ของเรซินผลลัพธ์ ซึ่งกำหนดน้ำหนักโมเลกุลและคุณสมบัติเชิงกล จะถูกควบคุมโดยตรงโดยอุณหภูมิของปฏิกิริยา อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะให้ค่า K ที่สูงขึ้น (สายยาวขึ้น) และในทางกลับกัน

รายละเอียดการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอิมัลชัน

อิมัลชันพีวีซีใช้ตัวเริ่มต้นที่ละลายน้ำได้ (เช่น โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟต) และสารลดแรงตึงผิว (โซเดียมลอริลซัลเฟตหรือที่คล้ายกัน) เพื่อสร้างน้ำยางคอลลอยด์ของอนุภาคพีวีซีขนาดต่ำกว่าไมครอน ขนาดอนุภาคขนาดเล็กเป็นคุณสมบัติที่กำหนดของ E-PVC: เมื่อผสมกับพลาสติไซเซอร์ที่อุณหภูมิห้อง อนุภาคเหล่านี้จะเกิดเป็นพลาสติซอลของเหลวที่สามารถเคลือบแบบกระจาย ขึ้นรูปด้วย Rotomold หรือเคลือบแบบจุ่มได้ หลังจากการเกิดพอลิเมอไรเซชัน น้ำยางจะถูกทำให้แห้งด้วยสเปรย์เป็นผงสีขาวละเอียด เกรด E-PVC เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับหนังเทียม วัสดุบุผนัง และซีลใต้ท้องรถยนต์

การผสม: เปลี่ยนเรซินให้เป็นวัสดุที่ใช้งานได้

เรซินพีวีซีบริสุทธิ์ บางครั้งเรียกว่าเรซิน "เรียบร้อย" หรือ "เบส" แทบไม่เคยถูกนำมาใช้เหมือนในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเลย ความไม่เสถียรทางความร้อนโดยธรรมชาติของโพลีเมอร์ (เริ่มสลายและปล่อย HCl ที่ ประมาณ 100°C ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิในการประมวลผลที่ 160–200°C มาก) หมายความว่าจำเป็นต้องใช้บรรจุภัณฑ์สารเติมแต่งที่ได้รับการกำหนดสูตรอย่างระมัดระวังก่อนที่กระบวนการขั้นปลายใดๆ จะเกิดขึ้น

TS

สารคงตัวทางความร้อน

แคลเซียม-สังกะสี (Ca-Zn), ออร์กาโนติน หรือสารเพิ่มความคงตัวของโลหะผสมจะไล่ HCl ที่ปล่อยออกมาระหว่างการประมวลผล ป้องกันการเสื่อมสลายของโซ่และการเปลี่ยนสี การเปลี่ยนแปลงด้านกฎระเบียบในยุโรปและอเมริกาเหนือได้ยุติการเลิกใช้สารเพิ่มความคงตัวที่มีสารตะกั่วเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าจะยังคงใช้อยู่ในตลาดที่กำลังพัฒนาบางแห่งก็ตาม

พ.ล

พลาสติไซเซอร์

พทาเลทเอสเทอร์ (DEHP เป็นแบบคลาสสิก; ปัจจุบัน DINP และ DIDP มีความโดดเด่นสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่ทางการแพทย์) และทางเลือกอื่นที่ไม่ใช่พทาเลท (DOTP, ซิเตรตจากชีวภาพ) จะถูกเติมที่ระดับตั้งแต่ 10 ถึงมากกว่า 100 phr (ส่วนต่อร้อยเรซิน) เพื่อผลิต PVC ที่ยืดหยุ่น ที่เวลา 0 phr ผลลัพธ์ที่ได้คือ PVC แบบแข็ง (uPVC) สำหรับท่อและโปรไฟล์หน้าต่าง

ลู

น้ำมันหล่อลื่น

สารหล่อลื่นภายใน (เช่น เอสเทอร์ของกรดไขมัน) ช่วยลดแรงเสียดทานของโพลีเมอร์-โพลีเมอร์ระหว่างกระบวนการหลอมเหลว สารหล่อลื่นภายนอก (เช่น ขี้ผึ้งโพลีเอทิลีนออกซิไดซ์ แคลเซียมสเตียเรต) ช่วยลดแรงเสียดทานของโลหะหลอม เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นหลุดบนอุปกรณ์แปรรูป

FI

ฟิลเลอร์และตัวปรับแต่งผลกระทบ

แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) ที่ 5–30 phr เป็นสารตัวเติมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งและลดต้นทุน ตัวปรับแรงกระแทกอะคริลิกหรือคลอรีนโพลิเอทิลีน (CPE) จะถูกเพิ่มลงในสูตร PVC แข็งเพื่อป้องกันการแตกหักแบบเปราะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานกลางแจ้งที่การทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำเป็นสิ่งสำคัญ

โดยทั่วไปขั้นตอนการผสมจะดำเนินการกับเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แบบหมุนร่วมหรือเครื่องผสมภายใน (เครื่องผสมแบบ Banbury) ซึ่งจะกระจายสารเติมแต่งและฟิวส์อนุภาค PVC บางส่วนไปพร้อมๆ กัน ผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นการผสมผสานแบบแห้งที่ผสมไว้ล่วงหน้า เม็ดที่เป็นเม็ด หรือแผ่นรีดร้อน ขึ้นอยู่กับเส้นทางการประมวลผลขั้นปลายน้ำ

เป็นที่น่าสังเกตว่าในขณะที่ โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรม (ไนลอน) ต้องการความเสถียรเพียงเล็กน้อยในการประมวลผล — โดยเนื้อแท้แล้วจะมีความเสถียรทางความร้อนมากกว่าโดยมีจุดหลอมเหลวที่ 220–280°C ขึ้นอยู่กับเกรด — เคมีการทำให้เสถียรของ PVC มีความซับซ้อนมากกว่ามาก นี่คือประเด็นหนึ่งที่โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรมมีข้อได้เปรียบด้านการกำหนดสูตร แม้ว่าพีวีซีจะยังคงรักษาต้นทุนที่สำคัญและข้อดีในการต้านทานสารเคมีในการใช้งานหลายประเภทก็ตาม

พีวีซีกับพลาสติกวิศวกรรมโพลีเอไมด์: ความเหมาะสมในอุตสาหกรรม

การทำความเข้าใจว่าโพลีไวนิลคลอไรด์ถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไรช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดคุณสมบัติของโพลีไวนิลคลอไรด์จึงแตกต่างโดยพื้นฐานจากคุณสมบัติของโพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรม . ทั้งสองชนิดเป็นเทอร์โมพลาสติกทางอุตสาหกรรมที่สำคัญ แต่ก็มีสมรรถนะที่แตกต่างกันมาก

โพลีไวนิลคลอไรด์ (พีวีซี)
  • ทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยมต่อกรด เบส และเกลือ
  • สารหน่วงไฟโดยเนื้อแท้เนื่องจากมีคลอรีน
  • ต้นทุนต่ำ: ปกติ 0.80–1.40 เหรียญสหรัฐฯ/กก. สำหรับเกรดสินค้าโภคภัณฑ์
  • ช่วงความแข็งกว้าง (ฝั่ง A 40 ถึงฝั่ง D 90) ผ่านปริมาณพลาสติไซเซอร์
  • อุณหภูมิการใช้งานที่จำกัด: โดยทั่วไป –15°C ถึง 60°C (ยืดหยุ่น) หรือสูงถึง 70°C (แข็ง)
  • จุดเด่นในการก่อสร้าง: ท่อ ข้อต่อ โปรไฟล์หน้าต่าง พื้น
พลาสติกวิศวกรรมโพลีเอไมด์ (PA6, PA66)
  • ความแข็งแรงทางกลที่เหนือกว่าและความต้านทานต่อความล้า
  • อุณหภูมิบริการต่อเนื่องสูง: 100–130°C (PA6), 130–150°C (PA66)
  • ต้นทุนที่สูงขึ้น: ปกติ 2.50–5.00 เหรียญสหรัฐฯ/กก. ขึ้นอยู่กับเกรด
  • ทนต่อการสึกหรอและการเสียดสีได้ดีเยี่ยมสำหรับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
  • ดูดซับความชื้น (1–9% ขึ้นอยู่กับเกรด) ซึ่งส่งผลต่อขนาดและคุณสมบัติ
  • โดดเด่นในยานยนต์ ขั้วต่อไฟฟ้า เกียร์ และฉากยึดโครงสร้าง

ในภาคส่วนต่างๆ เช่น การป้องกันชุดสายไฟรถยนต์ วัสดุทั้งสองจะแข่งขันกันโดยตรง ลวดเคลือบพีวีซีเป็นมาตรฐานในอดีตสำหรับสายเคเบิลยานยนต์แรงดันต่ำเนื่องจากมีความยืดหยุ่นและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรม corrugated conduit กำลังได้รับความนิยมในการใช้งานภายใต้ฝากระโปรงซึ่งมีอุณหภูมิสูงเกิน 100°C เป็นประจำ และพีวีซีจะทำให้ไอระเหยของพลาสติไซเซอร์นิ่มลงหรือปล่อยออกมา

ในการจัดการของเหลวทางอุตสาหกรรม พีวีซีมีส่วนสำคัญในการขนส่งสารเคมีเชิงรุกที่อุณหภูมิแวดล้อม ในขณะที่โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรมที่เสริมด้วยใยแก้วใช้สำหรับท่อนิวแมติกแรงดันสูงและตัวเชื่อมต่อไฮดรอลิกที่ต้องการความเสถียรของมิติตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

PVC มีรูปร่างเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้อย่างไร

หลังจากผสมแล้ว PVC จะถูกประมวลผลด้วยวิธีการที่มีชื่อเสียงหลายวิธี แต่ละประเภทมีรูปทรงและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน

01

การอัดขึ้นรูป

วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับ PVC แข็ง เครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวหรือแบบสกรูคู่จะละลายและทำให้สารประกอบเป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นบังคับผ่านแม่พิมพ์ที่ให้โปรไฟล์หน้าตัด ท่อ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ถึง 2,400 มม.) โปรไฟล์หน้าต่าง ฉนวนสายเคเบิล และแผงผนังล้วนถูกอัดขึ้นรูปอย่างต่อเนื่อง เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่เป็นที่ต้องการสำหรับ PVC แข็ง เนื่องจากการดำเนินการผสมที่อ่อนโยนและกระจายตัวนั้นสร้างความเสียหายทางความร้อนได้น้อยกว่าแรงเฉือนที่รุนแรงของสกรูตัวเดียว

02

การปฏิทิน

ม้วนให้ความร้อนขนาดใหญ่ (เครื่องรีด) บีบสารประกอบ PVC ร้อนให้เป็นแผ่นบางและต่อเนื่องกัน กระบวนการนี้ใช้สำหรับพื้นพีวีซี วัสดุบุผนัง และหนังสังเคราะห์ เส้นปฏิทินสมัยใหม่สามารถสร้างฟิล์มที่บางที่สุดได้ 0.05 มม และวิ่งด้วยความเร็วสูงสุด 80 ม./นาที ม้วนลายนูนบนพื้นผิวสามารถพิมพ์พื้นผิวได้ในรอบเดียว

03

การฉีดขึ้นรูป

ใช้สำหรับชิ้นส่วนสามมิติที่แยกจากกัน เช่น ข้อต่อท่อ กล่องร้อยสายไฟฟ้า พื้นรองเท้า และตัวเรือนอุปกรณ์ทางการแพทย์ กรอบเวลาการประมวลผลที่ค่อนข้างแคบของ PVC (160–200°C โดยที่การย่อยสลายเริ่มต้นอย่างรวดเร็วเหนือ 210°C) ต้องใช้โปรไฟล์อุณหภูมิบาร์เรลอย่างระมัดระวังและระยะเวลาคงตัวที่สั้น เครื่องจักรสกรูลูกสูบที่มีอัตราส่วน L/D ต่ำและมีรูปทรงสกรูแบบเรียบเป็นมาตรฐาน

04

การเคลือบพลาสติซอลและการขึ้นรูปแบบหมุน

พลาสติซอลพีวีซีอิมัลชันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง และสามารถนำไปใช้โดยการเคลือบแบบกระจาย การพิมพ์สกรีน การเคลือบแบบจุ่ม หรือการปั้นโคลน หลังจากขึ้นรูปแล้ว พลาสติซอลจะถูกหลอม (เจล) ในเตาอบที่อุณหภูมิ 160–200°C เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ PVC ที่มีความยืดหยุ่นและเป็นเนื้อเดียวกัน เส้นทางนี้ใช้สำหรับถุงมือไวนิล สารเคลือบใต้ท้องรถ สารเคลือบผ้า และของเล่น

05

การเป่าขึ้นรูป

การเป่าขึ้นรูปด้วยพีวีซีใช้สำหรับขวดใส (น้ำแร่ น้ำมันปรุงอาหาร) และถุงทางการแพทย์ ขวด PVC แข็งใสได้ประโยชน์จากความใสโดยธรรมชาติของโพลีเมอร์และคุณสมบัติการกั้นที่ดี อย่างไรก็ตาม PET ได้เข้ามาแทนที่ PVC อย่างมากในบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มในตลาดส่วนใหญ่ เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานในการรีไซเคิลและแรงกดดันด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับพลาสติไซเซอร์และสารเพิ่มความคงตัว

ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมในการผลิตพีวีซี

การผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์ทำให้เกิดข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมหลายประการที่ผู้ผลิตสมัยใหม่จัดการผ่านการปรับปรุงกระบวนการและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ

การควบคุมการปล่อย VCM

ไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์จัดเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์กลุ่มที่ 1 พืชสมัยใหม่จำเป็นต้องจำกัด VCM ในชั้นบรรยากาศให้อยู่ด้านล่าง 1 ppm ในอากาศโดยรอบของโรงงาน และเพื่อแยก VCM ที่ตกค้างจากเรซินสำเร็จรูปให้เหลือต่ำกว่า 1 ppm ระบบปอกแบบวงปิดโดยใช้ไอน้ำหรือน้ำร้อนช่วยลดการปล่อย VCM ในระดับโรงงานได้มากกว่า 99% เมื่อเทียบกับการดำเนินงานในยุค 1970

การก่อตัวของไดออกซิน

เมื่อพีวีซีถูกเผาที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 850°C) พีวีซีจะเกิดโพลีคลอรีนไดเบนโซ-พี-ไดออกซินและฟิวแรน (PCDD/F) ได้ โรงงานเปลี่ยนขยะสมัยใหม่สามารถบรรเทาปัญหานี้ได้ด้วยการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 1,000°C) รวมกับระบบฉีดถ่านกัมมันต์และระบบกรองถุง ช่วยลด PCDD/F ให้อยู่ในระดับที่สอดคล้องกับคำสั่ง EU 2010/75/EU

การรีไซเคิลเครื่องกล

PVC ชนิดแข็ง (ท่อ โปรไฟล์ กรอบหน้าต่าง) มีกระแสการรีไซเคิลเชิงกลที่เป็นที่ยอมรับในยุโรป ที่ โปรแกรม Vinyl 2010 และ VinylPlus ได้รีไซเคิล PVC รวมกันมากกว่า 5 ล้านตันตั้งแต่ปี 2000 PVC ที่ยืดหยุ่นนั้นรีไซเคิลได้ยากเนื่องจากบรรจุภัณฑ์พลาสติไซเซอร์ที่แตกต่างกันเข้ากันไม่ได้และยากต่อการคัดแยก

การรีไซเคิลสารเคมี

เส้นทางไฮโดรจีเนชันและไพโรไลซิสสำหรับขยะพลาสติกผสมต้องดิ้นรนกับโพลีเมอร์คลอรีน เนื่องจาก HCl จะปล่อยส่วนประกอบของเครื่องปฏิกรณ์ที่กัดกร่อน ขั้นตอนการบำบัดล่วงหน้าการดีฮาโลเจนโดยเฉพาะ — รวมถึงการแยกเชิงกลและการบำบัดความร้อนด้วยอัลคาไลน์ — กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อให้พีวีซีเข้าสู่กระแสการรีไซเคิลทางเคมีควบคู่ไปกับโพลีโอเลฟินส์และเศษส่วนโพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรม

พารามิเตอร์คุณภาพหลักที่กำหนดเกรดพีวีซีเรซิน

พีวีซีเรซินบางชนิดไม่เหมือนกัน ผู้ผลิตเรซินและลูกค้าใช้ชุดพารามิเตอร์มาตรฐานเพื่อระบุและตรวจสอบคุณภาพของเรซิน:

  • K-Value (หรือความหนืดโดยธรรมชาติ): การวัดน้ำหนักโมเลกุลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมพีวีซี ค่า K มีตั้งแต่ประมาณ 57 (MW ต่ำ การประมวลผลง่าย คุณสมบัติทางกลต่ำกว่า) ถึง 80 (MW สูง การประมวลผลที่ต้องการมากขึ้น คุณสมบัติการกระแทกและแรงดึงที่ดีกว่า) โดยทั่วไปแล้ว S-PVC เกรดท่อจะมีค่า K อยู่ที่ 65–68 ฉนวนสายเคเบิลใช้ K-57 ถึง K-62; E-PVC เกรดเพสต์ใช้ K-65 ถึง K-75
  • ความหนาแน่นรวม: ส่งผลต่อการไหลของผง การออกแบบถัง และปริมาณงานในการผสม โดยทั่วไปแล้ว PVC แบบแขวนลอยจะมีความหนาแน่นรวมอยู่ที่ 500–650 กรัม/ลิตร โดยทั่วไปความหนาแน่นรวมที่สูงขึ้นหมายถึงการอัดแน่นของอนุภาคหลักและส่งผลต่ออัตราการดูดซึมของพลาสติไซเซอร์
  • การดูดซับพลาสติไซเซอร์ (PA100): วัดเป็นกรัมของ DOP (ไดออกทิล พทาเลท) ที่ดูดซึมต่อเรซิน 100 กรัมในการทดสอบมาตรฐาน เรซินที่มีรูพรุนสูงสามารถดูดซับได้ 30–35 กรัม/100 กรัม; เกรดที่มีความพรุนต่ำดูดซับได้ 10–15 กรัม/100 กรัม พารามิเตอร์นี้จะควบคุมเวลาและอุณหภูมิในการผสมโดยตรงซึ่งจำเป็นในการผสม
  • ความคงตัวทางความร้อน (การทดสอบเตาอบสีขาว): ตัวอย่างแผ่นหรือแกรนูลที่ถูกอัดขึ้นรูปจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 180°C ในเตาอบ เวลาที่ทำให้เกิดสีเหลืองที่สังเกตได้ครั้งแรกคือเวลาเสถียรภาพทางความร้อน เรซินเกรดท่อควรเกิน 30–45 นาที ประสิทธิภาพไม่เพียงพอชี้ให้เห็นถึงการปนเปื้อนหรือสารเพิ่มความคงตัวในสูตรผสมไม่เพียงพอ
  • VCM ที่เหลือ: โดยทั่วไปขีดจำกัดด้านกฎระเบียบในการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหารคือ 1 ppm หรือต่ำกว่า การใช้งานที่ไม่ใช่อาหารอาจอนุญาตให้มีระดับที่สูงขึ้นเล็กน้อย การทดสอบดำเนินการโดยเฮดสเปซ GC (แก๊สโครมาโตกราฟี)
  • ตาปลานับ: จำนวนอนุภาคเจล PVC ที่ยังไม่ละลายซึ่งมองเห็นได้ในฟิล์มอัด จำนวนตาปลาที่สูงบ่งชี้ถึงการรวมตัวที่ไม่สมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งมักเกิดจากอนุภาคเรซินขนาดใหญ่เกินไป การปนเปื้อน หรืออุณหภูมิในกระบวนการผลิตต่ำกว่าปกติ ข้อมูลจำเพาะสำหรับการใช้งานฟิล์มใสนั้นเข้มงวดมาก บางครั้งอาจน้อยกว่า 10 ตาปลาต่อฟิล์ม 150 ตร.ซม.

คำถามที่พบบ่อย

PVC เหมือนกับไวนิลหรือไม่?
ในภาษาเชิงพาณิชย์ในชีวิตประจำวัน "ไวนิล" และ "PVC" ถูกใช้สลับกัน หากพูดอย่างเคร่งครัด "ไวนิล" หมายถึงโมโนเมอร์ไวนิลคลอไรด์ (CH₂=CHCl) ในขณะที่ PVC เป็นรูปแบบโพลีเมอร์ ในบริบทของผลิตภัณฑ์ — พื้นไวนิล แผ่นเสียงไวนิล ผนังไวนิล — วัสดุจะเป็นโพลีไวนิลคลอไรด์เสมอ
PVC เปรียบเทียบกับพลาสติกวิศวกรรมโพลีเอไมด์ในแง่ของความทนทานต่อสารเคมีอย่างไร
พีวีซีมีความต้านทานต่อกรดอนินทรีย์ เบส และสารละลายเกลือในน้ำได้กว้างกว่า โพลิเอไมด์พลาสติกวิศวกรรมทนทานต่อไฮโดรคาร์บอนและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิดได้ดีกว่า แต่จะถูกย่อยสลายด้วยกรดแก่และน้ำที่ถูกดูดซับเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น PVC เป็นตัวเลือกที่ชัดเจน สำหรับอุปกรณ์ต่อท่อน้ำมันเชื้อเพลิงในช่องเครื่องยนต์ที่ร้อน พลาสติกวิศวกรรมโพลีเอไมด์หรือฟลูออโรโพลีเมอร์มีความเหมาะสมมากกว่า
เหตุใด PVC จึงถือว่ารีไซเคิลได้ยาก
มีหลายปัจจัยที่ทำให้เกิดความยากขึ้น: ปริมาณคลอรีนหมายความว่า PVC ที่ผ่านการรีไซเคิลด้วยความร้อนสามารถสร้าง HCl ซึ่งกัดกร่อนอุปกรณ์และปนเปื้อนในกระแสพลาสติกอื่นๆ PVC แบบยืดหยุ่นประกอบด้วยพลาสติไซเซอร์ที่แตกต่างกันอย่างมากระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ ทำให้การคัดแยกวัสดุและการผสมใหม่ให้เป็นคุณภาพที่สม่ำเสมอทำได้ยาก PVC แข็ง (หน้าต่าง ท่อ) สามารถรีไซเคิลได้สำเร็จมากกว่ามากเนื่องจากเป็นกระแสที่ค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน
อะไรคือความแตกต่างระหว่าง PVC แขวนลอยและ PVC แบบเพสต์ (Emulsion PVC)?
PVC แบบแขวนลอย (S-PVC) ประกอบด้วยอนุภาคที่มีรูพรุนเส้นผ่านศูนย์กลาง 100–180 µm ซึ่งออกแบบมาเพื่อดูดซับพลาสติไซเซอร์ให้เป็นผงแห้งที่อุณหภูมิสูงขึ้นในระหว่างการผสม พีวีซีเพสต์ (P-PVC ผลิตโดยอิมัลชันพอลิเมอไรเซชัน) ประกอบด้วยอนุภาคขนาดต่ำกว่าไมครอนที่กระจายตัวในพลาสติไซเซอร์ที่อุณหภูมิห้องเพื่อสร้างของเหลวเพสต์หรือพลาสติซอล ซึ่งจากนั้นจะถูกสร้างรูปร่างและหลอมรวมด้วยความร้อน ทั้งสองเกรดไม่สามารถใช้แทนกันได้
อะไรทำให้โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรมเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าพีวีซีในการใช้งานเชิงกลบางประเภท
โพลีเอไมด์พลาสติกวิศวกรรมมีอุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (สูงถึง 150°C สำหรับ PA66 เทียบกับ 70°C สำหรับ PVC แข็ง) ความต้านทานแรงดึงที่มากขึ้น และความต้านทานการสึกหรอที่ดีกว่ากับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ในการใช้งานต่างๆ เช่น หัวรัดสายเคเบิล ล้อเฟือง ใบพัดปั๊ม และฉากยึดโครงสร้าง สมรรถนะเชิงกลของโพลีเอไมด์ที่อุณหภูมิสูงไม่สามารถทำซ้ำกับ PVC ได้โดยไม่คำนึงถึงสูตรผสม
ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของ PVC ใช้เวลานานเท่าใด?
ในกระบวนการโพลีเมอไรเซชันแบบแขวนลอย วงจรแบทช์โดยทั่วไปจะใช้เวลา 5–12 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับค่า K เป้าหมาย ขนาดเครื่องปฏิกรณ์ ระบบตัวเริ่มต้น และอุณหภูมิของปฏิกิริยา ค่า K ที่สูงขึ้น (น้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้น) ต้องใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า ดังนั้นจึงมีรอบเวลาที่ยาวนานขึ้น รวมถึงการชาร์จ การทำปฏิกิริยา การลอกโมโนเมอร์ การคายประจุ และการทำความสะอาด โดยทั่วไปแล้ว เวลาตอบสนองของแบทช์ทั้งหมดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ 150 ลูกบาศก์เมตร โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 10–16 ชั่วโมง
ก่อนหน้า：ไม่มีบทความก่อนหน้าต่อไป：ยูรีเทนทำอย่างไร? คู่มือการผลิตฉบับสมบูรณ์