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Cloruro de polivinilo
Unidad de repetición de cadena de polímero de PVC.
Modelo de relleno de espacio de una parte de una cadena de PVC
Polvo de cloruro de polivinilo puro.jpg
Nombres
Nombre IUPAC
poli (1-cloroetileno) [1]
Otros nombres
Policloroetileno
Identificadores
AbreviaturasCLORURO DE POLIVINILO
CHEBI
ChemSpider
  • ninguno
Tarjeta de información ECHA100.120.191 Edita esto en Wikidata
KEGG
MallaPolivinilo + Cloruro
Propiedades
(C 2 H 3 Cl) n [2]
Aparienciasólido blanco, quebradizo
Olorinodoro
insoluble
Solubilidad en alcoholinsoluble
Solubilidad en tetrahidrofuranoligeramente soluble
−10,71 × 10 −6 (SI, 22 ° C) [3]
Peligros
NFPA 704 (diamante de fuego)
10 mg / m 3 (inhalable), 3 mg / m 3 (respirable) (TWA)
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): [4]
PEL (permitido)
15 mg / m 3 (inhalable), 5 mg / m 3 (respirable) (TWA)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox
Propiedades mecánicas
Alargamiento a la rotura20–40%
Prueba de muesca2-5 kJ / m 2
Temperatura de transición del vidrio82 ° C (180 ° F) [5]
Punto de fusion100 ° C (212 ° F) a 260 ° C (500 ° F) [5]
Calor efectivo de combustión17,95 MJ / kg
Calor específico ( c )0,9 kJ / (kg · K)
Absorción de agua (ASTM)0,04-0,4
Voltaje de ruptura dieléctrica40 MV / m

El cloruro de polivinilo ( coloquial : polivinilo , vinilo ; [6] abreviado: PVC ) es el tercer polímero plástico sintético más producido en el mundo (después del polietileno y el polipropileno [7] ). Cada año se producen unos 40 millones de toneladas de PVC.

El PVC se presenta en dos formas básicas: rígido (a veces abreviado como RPVC) y flexible. La forma rígida de PVC se utiliza en la construcción de tuberías y en aplicaciones de perfiles como puertas y ventanas. También se utiliza en la fabricación de botellas, envases no alimentarios, láminas para cubrir alimentos y tarjetas (como tarjetas bancarias o de membresía). Se puede hacer más suave y flexible mediante la adición de plastificantes , siendo los ftalatos los más utilizados . De esta forma, también se utiliza en plomería, aislamiento de cables eléctricos, imitación de cuero, pisos, señalización, discos fonográficos , [8] productos inflables y muchas aplicaciones en las que reemplaza al caucho. [9] Con algodón o lino, se utiliza en la producción de lienzos..

El cloruro de polivinilo puro es un sólido blanco y quebradizo. Es insoluble en alcohol pero ligeramente soluble en tetrahidrofurano .

Descubrimiento [ editar ]

El PVC fue sintetizado en 1872 por el químico alemán Eugen Baumann después de una extensa investigación y experimentación. [10] El polímero apareció como un sólido blanco dentro de un matraz de cloruro de vinilo que se había dejado en un estante al abrigo de la luz solar durante cuatro semanas. A principios del siglo XX, el químico ruso Ivan Ostromislensky y Fritz Klatte de la empresa química alemana Griesheim-Elektron intentaron usar PVC en productos comerciales, pero las dificultades para procesar el polímero rígido, a veces frágil, frustraron sus esfuerzos. Waldo Semon y BF Goodrich Company desarrollaron un método en 1926 para plastificarPVC mezclándolo con varios aditivos. El resultado fue un material más flexible y más fácil de procesar que pronto alcanzó un uso comercial generalizado.

Producción [ editar ]

El cloruro de polivinilo se produce por polimerización del monómero de cloruro de vinilo (VCM), como se muestra. [11]

Aproximadamente el 80% de la producción implica polimerización en suspensión . La polimerización en emulsión representa aproximadamente el 12% y la polimerización en masa representa el 8%. La polimerización en suspensión produce partículas con diámetros medios de 100-180 μm, mientras que la polimerización en emulsión produce partículas mucho más pequeñas de tamaño medio de alrededor de 0,2 μm. El VCM y el agua se introducen en el reactor junto con un iniciador de polimerización y otros aditivos. El contenido del recipiente de reacción se presuriza y se mezcla continuamente para mantener la suspensión y asegurar un tamaño de partícula uniforme de la resina de PVC. La reacción es exotérmicay por lo tanto requiere enfriamiento. A medida que se reduce el volumen durante la reacción (el PVC es más denso que el VCM), se agrega agua continuamente a la mezcla para mantener la suspensión. [7]

La polimerización de VCM se inicia con compuestos llamados iniciadores que se mezclan con las gotitas. Estos compuestos se descomponen para iniciar la reacción en cadena de los radicales . Los iniciadores típicos incluyen peróxido de dioctanoilo y peroxidicarbonato de dicetilo , los cuales tienen enlaces frágiles oxígeno-oxígeno. Algunos iniciadores inician la reacción rápidamente pero decaen rápidamente, y otros iniciadores tienen el efecto contrario. A menudo se usa una combinación de dos iniciadores diferentes para proporcionar una velocidad uniforme de polimerización. Después de que el polímero ha crecido aproximadamente 10 veces, el polímero corto precipita dentro de la gota de VCM y la polimerización continúa con las partículas hinchadas con disolvente precipitadas. Los pesos moleculares medios ponderadosde los polímeros comerciales oscilan entre 100.000 y 200.000, y los pesos moleculares medios numéricos oscilan entre 45.000 y 64.000.

Una vez que la reacción ha seguido su curso, la suspensión de PVC resultante se desgasifica y elimina para eliminar el exceso de VCM, que se recicla. Luego, el polímero se pasa a través de una centrífuga para eliminar el agua. La suspensión se seca adicionalmente en un lecho de aire caliente y el polvo resultante se tamiza antes del almacenamiento o la granulación . Normalmente, el PVC resultante tiene un contenido de VCM de menos de 1 parte por millón . Otros procesos de producción, como la polimerización en micro-suspensión y la polimerización en emulsión, producen PVC con tamaños de partículas más pequeños (10 μm frente a 120-150 μm para el PVC en suspensión) con propiedades ligeramente diferentes y con conjuntos de aplicaciones algo diferentes.

El PVC se puede fabricar a partir de materia prima de nafta o etileno . [12] Sin embargo, en China, donde hay existencias sustanciales, el carbón es el principal material de partida para el proceso de carburo de calcio . El acetileno así generado se convierte luego en VCM, que normalmente implica el uso de un catalizador a base de mercurio . El proceso también consume mucha energía y genera muchos residuos.

Microestructura [ editar ]

Los polímeros son lineales y fuertes. Los monómeros están ordenados principalmente de la cabeza a la cola, lo que significa que hay cloruros en centros de carbono alternos. El PVC tiene principalmente una estereoquímica atáctica , lo que significa que la estereoquímica relativa de los centros de cloruro es aleatoria. Cierto grado de sindiotacticidad de la cadena da un pequeño porcentaje de cristalinidad que influye en las propiedades del material. Aproximadamente el 57% de la masa de PVC es cloro . La presencia de grupos cloruro confiere al polímero propiedades muy diferentes a las del polietileno, material estructuralmente relacionado . [13] La densidad también es más alta que la de estos plásticos estructuralmente relacionados.

Productores [ editar ]

Aproximadamente la mitad de la capacidad de producción de PVC del mundo se encuentra en China , a pesar del cierre de muchas plantas de PVC chinas debido a problemas de cumplimiento de las regulaciones ambientales y deficientes capacidades de escala. El mayor productor individual de PVC a partir de 2018 es Shin-Etsu Chemical de Japón , con una participación global de alrededor del 30%. [12] Los otros proveedores importantes tienen su sede en América del Norte y Europa Occidental.

Aditivos [ editar ]

El producto del proceso de polimerización es PVC sin modificar. Antes de que el PVC se pueda convertir en productos terminados, siempre requiere la conversión en un compuesto mediante la incorporación de aditivos (pero no necesariamente todos los siguientes) como estabilizadores de calor , estabilizadores de UV , plastificantes, coadyuvantes de procesamiento, modificadores de impacto, modificadores térmicos, rellenos. , retardadores de llama , biocidas , agentes de expansión y supresores de humo y, opcionalmente, pigmentos. [14]La elección de los aditivos utilizados para el producto acabado de PVC está controlada por los requisitos de rentabilidad de la especificación de uso final (tuberías subterráneas, marcos de ventanas, tuberías intravenosas y pisos tienen ingredientes muy diferentes para adaptarse a sus requisitos de rendimiento). Anteriormente, se agregaban bifenilos policlorados (PCB) a ciertos productos de PVC como retardadores de llama y estabilizadores. [15]

Plastificantes [ editar ]

La mayoría de los productos de vinilo contienen plastificantes que se utilizan para hacer que el material sea más suave y flexible, y reducir la temperatura de transición vítrea. Los plastificantes actúan aumentando el espacio y actúan como lubricante entre las cadenas de polímero de PVC. Los niveles más altos de plastificante dan como resultado compuestos de PVC más blandos y disminuyen la resistencia a la tracción .

Se puede utilizar una amplia variedad de sustancias como plastificantes, incluidos ftalatos , adipatos , trimelitatos , plastificantes poliméricos y aceites vegetales expoxidados. Los compuestos de PVC se pueden crear con una amplia gama de propiedades físicas y químicas en función de los tipos y cantidades de plastificantes y otros aditivos utilizados. Los criterios de selección adicionales incluyen su compatibilidad con el polímero, niveles de volatilidad, costo, resistencia química, inflamabilidad y características de procesamiento. Estos materiales suelen ser sustancias aceitosas incoloras que se mezclan bien con las partículas de PVC. Aproximadamente el 90% del mercado de plastificantes, estimado en millones de toneladas por año en todo el mundo, está dedicado al PVC. [14]

Plastificantes de ftalato [ editar ]

La clase más común de plastificantes utilizados en el PVC son los ftalatos , que son diésteres del ácido ftálico . Los ftalatos se pueden clasificar en altos y bajos, según su peso molecular. Los ftalatos bajos como el DEHP y el DBP tienen mayores riesgos para la salud y, en general, se están eliminando gradualmente. Los ftalatos de alto peso molecular como DINP , DIDP y DOP generalmente se consideran más seguros.

Di-2-etilhexilftalato [ editar ]

Si bien el di-2-etilhexilftalato (DEHP) ha sido aprobado médicamente durante muchos años para su uso en dispositivos médicos, el Congreso estadounidense lo prohibió permanentemente su uso en productos para niños en los EE. UU. En 2008; [16] La combinación de PVC-DEHP ha demostrado ser muy adecuada para fabricar bolsas de sangre porque el DEHP estabiliza los glóbulos rojos y minimiza la hemólisis.(rotura de glóbulos rojos). Sin embargo, el DEHP se ve sometido a una presión cada vez mayor en Europa. La evaluación de los riesgos potenciales relacionados con los ftalatos, y en particular el uso de DEHP en dispositivos médicos de PVC, fue objeto de revisión científica y política por parte de las autoridades de la Unión Europea, y el 21 de marzo de 2010, se introdujo un requisito de etiquetado específico en toda la UE para todos los dispositivos que contienen ftalatos clasificados como CMR (cancerígenos, mutágenos o tóxicos para la reproducción). [17] La etiqueta tiene como objetivo permitir que los profesionales sanitarios utilicen este equipo de forma segura y, cuando sea necesario, tomen las medidas de precaución adecuadas para los pacientes con riesgo de sobreexposición.

Las alternativas al DEHP, que lo están reemplazando gradualmente, son los adipatos , el butiriltrihexilcitrato (BTHC), el diisoniléster del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico (DINCH), el di (2-etilhexil) tereftalato , los polímeros y el ácido trimelítico , y el 2-etilhexiléster (TOTM). .

El ftalato de bis (2-etilhexilo) era un plastificante común para el PVC, pero está siendo reemplazado por ftalatos de mayor peso molecular.

Estabilizadores de metales [ editar ]

Los estabilizadores líquidos de mezcla de metales se utilizan en varias aplicaciones flexibles de PVC, como películas calandradas , perfiles extruidos, suelas y calzado moldeados por inyección, mangueras extruidas y plastisoles donde la pasta de PVC se extiende sobre un soporte (pisos, revestimientos de paredes, cuero artificial). Los sistemas estabilizadores líquidos de mezcla de metales se basan principalmente en carboxilatos de bario, zinc y calcio. En general, los metales líquidos mezclados como BaZn y CaZn requieren la adición de coestabilizadores, antioxidantes y organofosfitos para proporcionar un rendimiento óptimo.

Los estabilizadores de BaZn han reemplazado con éxito a los estabilizadores a base de cadmio en Europa en muchas aplicaciones de PVC semirrígido y flexible. [18]

En Europa, particularmente Bélgica, se ha comprometido a eliminar el uso de cadmio (anteriormente utilizado como componente de estabilizadores de calor en perfiles de ventanas) y eliminar gradualmente los estabilizadores de calor a base de plomo (como se utilizan en áreas de tuberías y perfiles) como autodiacromato líquido y polihidrocummato de calcio para 2015. Según el informe final de Vinyl 2010 , [19] el cadmio se eliminó en Europa en 2007. La sustitución progresiva de estabilizadores a base de plomo también se confirma en el mismo documento que muestra una reducción del 75% desde 2000 y en curso. Esto se ve confirmado por el correspondiente crecimiento de los estabilizadores a base de calcio, cada vez más utilizados como alternativa a los estabilizadores a base de plomo, también fuera de Europa.

Los estabilizadores a base de estaño se utilizan principalmente en Europa para aplicaciones rígidas y transparentes debido a las condiciones de procesamiento de alta temperatura utilizadas. La situación en América del Norte es diferente, donde los sistemas de estaño se utilizan para casi todas las aplicaciones de PVC rígido. Los estabilizadores de estaño se pueden dividir en dos grupos principales, el primer grupo contiene aquellos con enlaces estaño-oxígeno y el segundo grupo con enlaces estaño-azufre.

Estabilizadores de calor [ editar ]

Uno de los aditivos más importantes son los estabilizadores de calor. Estos agentes minimizan la pérdida de HCl , un proceso de degradación que comienza por encima de los 70 ° C (158 ° F). Una vez que comienza la deshidrocloración, es autocatalítica . Se han utilizado muchos agentes diversos que incluyen, tradicionalmente, derivados de metales pesados (plomo, cadmio). Los jabones metálicos ("sales" metálicas de ácidos grasos ) son comunes en aplicaciones de PVC flexible, especies como el estearato de calcio . [7] Los niveles de adición varían típicamente del 2% al 4%. Mercaptidos de estañoson ampliamente utilizados a nivel mundial en aplicaciones de PVC rígido debido a su alta eficiencia y rendimiento probado. Los niveles de uso típicos son de 0,3 (tubería) a 2,5 phr (espuma) según la aplicación. Los estabilizadores de estaño son los estabilizadores preferidos para la extrusión de PVC y CPVC de alto rendimiento. Los estabilizadores de estaño se han utilizado durante más de 50 años por empresas como PMC organometallix y sus predecesoras. La elección del mejor estabilizador de PVC depende de su rentabilidad en la aplicación de uso final, los requisitos de especificación de rendimiento, la tecnología de procesamiento y las aprobaciones reglamentarias.

Propiedades [ editar ]

El PVC es un polímero termoplástico . Sus propiedades se suelen categorizar en base a PVC rígidos y flexibles.

PropiedadUnidad de medidaPVC rígidoPVC flexible
Densidad [20]g / cm 31.3–1.451.1–1.35
Conductividad térmica [21]W / (m · K )0,14-0,280,14-0,17
Límite elástico [20]psi4.500–8.70031–60
MPa1.450-3.60010.0–24.8
Módulo de Young [22]psi490 000-
GPa3.4-
Resistencia a la flexión (rendimiento) [22]psi10,500-
MPa72-
Resistencia a la compresión [22]psi9.500-
MPa66-
Coeficiente de expansión térmica (lineal) [22]mm / (mm ° C)5 × 10 −5-
Vicat B [21]° C65-100No recomendado
Resistividad [23] [24]Ω m10 1610 12 –10 15
Resistividad superficial [23] [24]Ω10 13 –10 1410 11 –10 12

Mecánico [ editar ]

El PVC tiene una gran dureza y propiedades mecánicas. Las propiedades mecánicas mejoran con el aumento de peso molecular, pero disminuyen con el aumento de temperatura. Las propiedades mecánicas del PVC rígido (uPVC) son muy buenas; el módulo de elasticidad puede alcanzar los 1500-3000 MPa. El límite elástico de PVC blando (PVC flexible) es de 1,5 a 15 MPa.

Térmica y fuego [ editar ]

La estabilidad térmica del PVC crudo es muy pobre, por lo que la adición de un estabilizador térmico durante el proceso es necesaria para asegurar las propiedades del producto. El PVC de producto tradicional tiene una temperatura máxima de funcionamiento de alrededor de 60 ° C (140 ° F) cuando comienza a producirse la distorsión por calor. [25] Las temperaturas de fusión oscilan entre 100 ° C (212 ° F) y 260 ° C (500 ° F) dependiendo de los aditivos de fabricación del PVC. El coeficiente de expansión lineal del PVC rígido es pequeño y tiene un buen retardo de llama, el índice de oxígeno limitante (LOI) es de hasta 45 o más. El LOI es la concentración mínima de oxígeno, expresada como un porcentaje, que apoyará la combustión de un polímero y observa que el aire tiene un 20% de contenido de oxígeno.

Como termoplástico, el PVC tiene un aislamiento inherente que ayuda a reducir la formación de condensación y a resistir los cambios de temperatura internos para líquidos fríos y calientes. [25]

Eléctrico [ editar ]

El PVC es un polímero con buenas propiedades de aislamiento, pero debido a su naturaleza polar más alta, la propiedad de aislamiento eléctrico es inferior a los polímeros no polares como el polietileno y el polipropileno .

Dado que la constante dieléctrica , el valor de tangente de pérdida dieléctrica y la resistividad volumétrica son altos, la resistencia a la corona no es muy buena y generalmente es adecuada para materiales de aislamiento de media o baja tensión y baja frecuencia.

Química [ editar ]

El PVC es químicamente resistente a ácidos, sales, bases, grasas y alcoholes, lo que lo hace resistente a los efectos corrosivos de las aguas residuales, razón por la cual se utiliza tan ampliamente en los sistemas de tuberías de alcantarillado. También es resistente a algunos disolventes, esto, sin embargo, está reservado principalmente para uPVC (PVC no plastificado). El PVC plastificado, también conocido como PVC-P, es en algunos casos menos resistente a los disolventes. Por ejemplo, el PVC es resistente al combustible y algunos diluyentes de pintura. Algunos solventes solo pueden hincharlo o deformarlo pero no disolverlo, pero algunos, como el tetrahidrofurano o la acetona , pueden dañarlo.

Aplicaciones [ editar ]

El PVC se usa ampliamente en tuberías de alcantarillado debido a su bajo costo, resistencia química y facilidad de unión.

Tuberías [ editar ]

Aproximadamente la mitad de la resina de PVC del mundo que se fabrica anualmente se utiliza para producir tuberías para aplicaciones municipales e industriales. [26] En el mercado de propietarios de viviendas privadas, representa el 66% del mercado doméstico en los EE. UU., Y en las aplicaciones de tuberías de alcantarillado sanitario doméstico, representa el 75%. [27] [28] Las tuberías de PVC enterradas en aplicaciones de alcantarillado sanitario y de agua que tienen un diámetro de 100 mm (4 pulg.) Y más se unen normalmente mediante una junta sellada. El tipo de junta más común que se utiliza en Norteamérica es un elastómero reforzado con metal, comúnmente conocido como sistema de sellado Rieber. [29]Su peso ligero, bajo costo y bajo mantenimiento lo hacen atractivo. Sin embargo, debe instalarse y asentarse con cuidado para garantizar que no se produzcan grietas longitudinales y sobrepeso. Además, las tuberías de PVC se pueden fusionar utilizando varios cementos solventes o fusionarse con calor (proceso de fusión a tope, similar a unir tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE)), creando juntas permanentes que son prácticamente impermeables a las fugas.

En febrero de 2007 , se actualizó el Código de Normas de Construcción de California para aprobar el uso de tuberías de cloruro de polivinilo clorado (CPVC) para su uso en sistemas de tuberías de suministro de agua residencial . El CPVC ha sido un material aceptado a nivel nacional en los EE. UU. Desde 1982; Sin embargo, California solo ha permitido un uso limitado desde 2001. El Departamento de Vivienda y Desarrollo Comunitario preparó y certificó una declaración de impacto ambiental que resultó en una recomendación para que la comisión adopte y apruebe el uso de CPVC. El voto de la comisión fue unánime y el CPVC se incluyó en el Código de Plomería de California de 2007.

Cables eléctricos [ editar ]

El PVC se usa comúnmente como aislamiento en cables eléctricos como teck ; El PVC utilizado para este fin debe plastificarse. Los alambres y cables revestidos de PVC flexible para uso eléctrico se han estabilizado tradicionalmente con plomo, pero se están reemplazando por sistemas a base de calcio y zinc.

En un incendio, los cables recubiertos de PVC pueden formar vapores de cloruro de hidrógeno ; el cloro sirve para eliminar los radicales libres y es la fuente del retardo del fuego del material . Si bien los vapores de cloruro de hidrógeno también pueden representar un peligro para la salud por sí mismos, se disuelve en la humedad y se descompone en las superficies, particularmente en áreas donde el aire es lo suficientemente frío para respirar y no está disponible para inhalación. [30] Con frecuencia, en aplicaciones donde el humo es un peligro importante (especialmente en túneles y áreas comunes), se prefiere el aislamiento de cables sin PVC, como el aislamiento de bajo humo y cero halógenos (LSZH).

Construcción [ editar ]

Casa "moderna de estilo Tudorbethan " con canalones y bajantes de PVC , salpicadero , imitación decorativa de " entramado de madera ", ventanas y puertas

El PVC es un plástico común, fuerte pero liviano que se usa en la construcción. Se hace más suave y flexible mediante la adición de plastificantes. Si no se agregan plastificantes, se conoce como uPVC (cloruro de polivinilo no plastificado) o PVC rígido.

El uPVC se usa ampliamente en la industria de la construcción como material de bajo mantenimiento, particularmente en Irlanda , Reino Unido, Estados Unidos y Canadá. En los EE. UU. Y Canadá, se conoce como vinilo o revestimiento de vinilo . [31] El material viene en una gama de colores y acabados, incluido un acabado de madera con efecto fotográfico, y se utiliza como sustituto de la madera pintada, principalmente para marcos de ventanas y antepechos al instalar acristalamientos aislantes en edificios nuevos; o para reemplazar las viejas ventanas de un solo vidrio, ya que no se descompone y es resistente a la intemperie. Otros usos incluyen fascia y revestimiento o tablas de intemperie.. Este material ha sustituido casi por completo el uso de hierro fundido para fontanería y drenaje , siendo utilizado para desagües , desagües , canalones y bajantes . Se sabe que el uPVC tiene una fuerte resistencia a los productos químicos, la luz solar y la oxidación del agua. [32]

Unidades de doble acristalamiento

Signos [ editar ]

El cloruro de polivinilo se forma en láminas planas en una variedad de espesores y colores. Como láminas planas, el PVC a menudo se expande para crear huecos en el interior del material, lo que proporciona un grosor adicional sin peso adicional y un costo adicional mínimo (ver cartón pluma de PVC de celda cerrada ). Las hojas se cortan con sierras y equipos de corte rotativos. El PVC plastificado también se usa para producir películas delgadas, coloreadas o transparentes, con respaldo adhesivo denominadas simplemente vinilo. Por lo general, estas películas se cortan en un trazador controlado por computadora (ver cortador de vinilo ) o se imprimen en una impresora de gran formato . Estas láminas y películas se utilizan para producir una amplia variedad de carteles comerciales.productos, incluidas las rayas y adhesivos para la carrocería .

Ropa [ editar ]

Pantalón PVC negro
Artículo principal: ropa de PVC

La tela de PVC es resistente al agua y se utiliza por sus cualidades de resistencia a la intemperie en abrigos, equipos de esquí, zapatos, chaquetas , delantales , parches [33] y bolsas de deporte.

La tela de PVC tiene un papel de nicho en la ropa especial, ya sea para crear un material de cuero artificial o, a veces, simplemente por su efecto. La ropa de PVC es común en el gótico , el punk , el fetiche de la ropa y las modas alternativas . El PVC es menos costoso que el caucho , el cuero o el látex , que se utiliza para simular.

Cuidado de la salud [ editar ]

Las dos áreas principales de aplicación de los compuestos de PVC de un solo uso aprobados médicamente son los recipientes y tubos flexibles: recipientes utilizados para sangre y componentes sanguíneos, para la recogida de orina o para productos de ostomía y tubos utilizados para la extracción de sangre y equipos de donación de sangre, catéteres, corazón-pulmón equipos de derivación, equipos de hemodiálisis, etc. En Europa, el consumo de PVC para dispositivos médicos es de aproximadamente 85.000 toneladas al año. Casi un tercio de los dispositivos médicos a base de plástico están hechos de PVC. [34] Las razones para utilizar PVC flexible en estas aplicaciones durante más de 50 años son numerosas y se basan en la rentabilidad vinculada a la transparencia, el peso ligero, la suavidad, la resistencia al desgarro, la resistencia a la torsión, la idoneidad para la esterilización y la biocompatibilidad.

Pisos [ editar ]

Ver también: pisos de vinilo en láminas y baldosas de composición de vinilo

Los pisos de PVC flexible son económicos y se usan en una variedad de edificios, incluidos hogares, hospitales, oficinas y escuelas. Son posibles diseños complejos y en 3D , que luego se protegen con una capa de desgaste transparente. Una capa intermedia de espuma de vinilo también brinda una sensación cómoda y segura. La superficie lisa y resistente de la capa superior de desgaste evita la acumulación de suciedad, lo que evita que los microbios se reproduzcan en áreas que deben mantenerse estériles, como hospitales y clínicas.

Cuerda de alambre [ editar ]

El PVC puede extruirse bajo presión para revestir el cable de acero y el cable de avión que se utiliza para aplicaciones de uso general. El cable de acero recubierto de PVC es más fácil de manejar, resiste la corrosión y la abrasión y puede estar codificado por colores para una mayor visibilidad. Se encuentra en una variedad de industrias y entornos, tanto en interiores como en exteriores. [35]

El PVC se ha utilizado para una gran cantidad de productos de consumo. Una de sus primeras aplicaciones de consumo masivo fue la producción de discos de vinilo . Los ejemplos más recientes incluyen revestimientos de paredes, invernaderos, patios de recreo para el hogar, espuma y otros juguetes, adornos para camiones personalizados ( lonas ), tejas de techo y otros tipos de revestimientos interiores.

Las tuberías de PVC son más baratas que los metales utilizados en la fabricación de instrumentos musicales; por lo tanto, es una alternativa común a la hora de fabricar instrumentos, a menudo para el ocio o para instrumentos más raros como la flauta de contrabajo . [36]

PVC clorado [ editar ]

Artículo principal: cloruro de polivinilo clorado

El PVC se puede modificar de manera útil mediante cloración, lo que aumenta su contenido de cloro hasta un 67% o más. El cloruro de polivinilo clorado (CPVC), como se le llama, se produce mediante la cloración de una solución acuosa de partículas de PVC en suspensión seguida de la exposición a la luz ultravioleta que inicia la cloración por radicales libres. [7] La reacción produce CPVC, que se puede utilizar en entornos más calientes y corrosivos que el PVC.

Salud y seguridad [ editar ]

Degradación [ editar ]

La degradación durante la vida útil, o después de una eliminación descuidada, es un cambio químico que reduce drásticamente el peso molecular promedio del polímero de cloruro de polivinilo. Dado que la integridad mecánica de un plástico depende de su alto peso molecular medio, el desgaste inevitablemente debilita el material. La degradación de los plásticos por la intemperie da como resultado la fragilización y microfisuración de su superficie, lo que produce micropartículas que continúan en el medio ambiente. También conocidos como microplásticos , estas partículas actúan como esponjas y absorben contaminantes orgánicos persistentes (COP) a su alrededor. Por lo tanto, cargadas con altos niveles de COP, las micropartículas a menudo son ingeridas por organismos de la biosfera [ cita requerida ] .

Sin embargo, hay evidencia de que tres de los polímeros (HDPE, LDPE y PP) absorbieron constantemente COP en concentraciones de un orden de magnitud más altas que los dos restantes (PVC y PET). Después de 12 meses de exposición, por ejemplo, hubo una diferencia de 34 veces en el promedio de COP totales acumulados en LDPE en comparación con PET en un lugar. En otro sitio, el promedio de COP totales adheridos al HDPE fue casi 30 veces mayor que el del PVC. Los investigadores piensan que las diferencias en el tamaño y la forma de las moléculas de polímero pueden explicar por qué algunas acumulan más contaminantes que otras. [37] El hongo Aspergillus fumigatus degrada eficazmente el PVC plastificado. [38] Phanerochaete chrysosporium se cultivó sobre PVC en un agar de sal mineral. [39] Phanerochaete chrysosporium , Lentinus tigrinus , Aspergillus niger y Aspergillus sydowii pueden degradar eficazmente el PVC. [40]

Plastificantes [ editar ]

Los ftalatos, que se incorporan a los plásticos como plastificantes, comprenden aproximadamente el 70% del mercado de plastificantes de EE. UU. Los ftalatos, por diseño, no están unidos covalentemente a la matriz del polímero, lo que los hace altamente susceptibles a la lixiviación. Los ftalatos están contenidos en plásticos en altos porcentajes. Por ejemplo, pueden contribuir hasta un 40% en peso a las bolsas médicas intravenosas y hasta un 80% en peso a los tubos médicos. [41] Los productos de vinilo son generalizados, incluidos juguetes, [42] interiores de automóviles, cortinas de ducha y pisos, e inicialmente liberan gases químicos en el aire. Algunos estudios indican que esta desgasificación de aditivos puede contribuir a complicaciones de salud y han dado lugar a un llamado a prohibir el uso de DEHP en cortinas de baño, entre otros usos.[43] Las empresas automotrices japonesas Toyota , Nissan y Honda eliminaron el uso de PVC en el interior de los automóviles desde 2007.

En 2004, un equipo de investigación conjunto sueco-danés encontró una asociación estadística entre las alergias en los niños y los niveles de DEHP y BBzP ( ftalato de butilbencilo ) en el aire interior , que se utiliza en suelos de vinilo. [44] En diciembre de 2006, la Oficina Europea de Sustancias Químicas de la Comisión Europea publicó un borrador final de evaluación de riesgo de BBzP que no encontró "preocupación" por la exposición del consumidor, incluida la exposición de los niños. [45]

Decisiones de la UE sobre ftalatos [ editar ]

Las evaluaciones de riesgo han llevado a la clasificación de los ftalatos de bajo peso molecular como sustancias reprotóxicas de Categoría 1B según los términos del Reglamento de clasificación, etiquetado y envasado 1272/2008 . Tres de estos ftalatos, DBP, BBP y DEHP se incluyeron en el anexo XIV del reglamento REACH en febrero de 2011 y la UE los eliminará gradualmente en febrero de 2015, a menos que se presente una solicitud de autorización antes de julio de 2013 y se otorgue una autorización. DIBP todavía se encuentra en la lista de candidatos de REACH para autorización. Environmental Science & Technology , una revista revisada por pares publicada por la American Chemical Society, afirma que es completamente segura. [46]

En 2008, el Comité Científico de la Unión Europea sobre Riesgos para la Salud Emergentes y Recientemente Identificados (SCENIHR) revisó la seguridad del DEHP en los dispositivos médicos. El informe del SCENIHR establece que ciertos procedimientos médicos utilizados en pacientes de alto riesgo resultan en una exposición significativa al DEHP y concluye que todavía hay una razón para tener algunas preocupaciones sobre la exposición de bebés varones nacidos prematuramente a dispositivos médicos que contienen DEHP. [47]El Comité dijo que hay algunos plastificantes alternativos disponibles para los cuales hay suficientes datos toxicológicos para indicar un peligro menor en comparación con el DEHP, pero agregó que la funcionalidad de estos plastificantes debe evaluarse antes de que puedan usarse como una alternativa al DEHP en dispositivos médicos de PVC. Los resultados de la evaluación de riesgos han mostrado resultados positivos con respecto al uso seguro de ftalatos de alto peso molecular. Todos han sido registrados para REACH y no requieren ninguna clasificación por efectos sobre la salud y el medio ambiente, ni están en la lista de candidatos para autorización. Los ftalatos altos no son CMR (cancerígenos, mutagénicos o tóxicos para la reproducción), ni tampoco se consideran disruptores endocrinos.

En la Evaluación de Riesgos de la UE, la Comisión Europea ha confirmado que el ftalato de di-isononilo (DINP) y el ftalato de di-isodecilo (DIDP) no representan ningún riesgo para la salud humana o el medio ambiente por cualquier uso actual. Conclusiones de la Comisión Europea (publicadas en el Diario Oficial de la UE el 13 de abril de 2006) [48]confirmar el resultado de una evaluación de riesgos que implica más de diez años de evaluación científica exhaustiva por parte de los reguladores de la UE. Tras la reciente adopción de la legislación de la UE con respecto a la comercialización y el uso de DINP en juguetes y artículos de puericultura, las conclusiones de la evaluación de riesgos establecen claramente que no es necesario adoptar más medidas para regular el uso de DINP. En Europa y en algunas otras partes del mundo, el uso de DINP en juguetes y artículos de puericultura se ha restringido como medida de precaución. En Europa, por ejemplo, el DINP ya no se puede usar en juguetes y artículos de puericultura que se pueden llevar a la boca, aunque la evaluación científica de riesgos de la UE concluyó que su uso en juguetes no representa un riesgo para la salud humana o el medio ambiente. Las rigurosas evaluaciones de riesgos de la UE,

El documento de la FDA titulado "Evaluación de seguridad de di (2-etilhexil) ftalato (DEHP) liberado de dispositivos médicos de PVC" establece que los pacientes gravemente enfermos o lesionados pueden tener un mayor riesgo de desarrollar efectos adversos para la salud a causa del DEHP, no solo en virtud de un aumento exposición relativa a la población general, sino también debido a los cambios fisiológicos y farmacodinámicos que se producen en estos pacientes en comparación con los individuos sanos. [49]

Líder [ editar ]

Anteriormente, el plomo se había agregado con frecuencia al PVC para mejorar la trabajabilidad y la estabilidad. Se ha demostrado que el plomo se filtra al agua potable desde las tuberías de PVC. [50]

En Europa, el uso de estabilizadores a base de plomo fue reemplazado gradualmente. El compromiso voluntario de VinylPlus , que comenzó en 2000, hizo que los miembros de la Asociación Europea de Productores de Estabilizadores (ESPA) completaran la sustitución de los estabilizadores a base de Pb en 2015. [51] [52]

Monómero de cloruro de vinilo [ editar ]

Artículo principal: cloruro de vinilo

A principios de la década de 1970, la carcinogenicidad del cloruro de vinilo (generalmente llamado monómero de cloruro de vinilo o VCM) se relacionó con los cánceres en los trabajadores de la industria del cloruro de polivinilo. Específicamente, a los trabajadores de la sección de polimerización de una planta de BF Goodrich cerca de Louisville, Kentucky , se les diagnosticó angiosarcoma hepático también conocido como hemangiosarcoma , una enfermedad rara. [53] Desde entonces, los estudios de trabajadores de PVC en Australia, Italia, Alemania y el Reino Unido han asociado ciertos tipos de cánceres ocupacionales con la exposición al cloruro de vinilo, y se ha aceptado que el VCM es un carcinógeno. [7] La tecnología para la eliminación de VCM de los productos se ha vuelto estricta, acorde con las regulaciones asociadas.

Dioxinas [ editar ]

Artículo principal: dibenzodioxinas policloradas

El PVC produce HCl tras la combustión en relación casi cuantitativa con su contenido de cloro. Amplios estudios en Europa indican que el cloro que se encuentra en las dioxinas emitidas no se deriva del HCl de los gases de combustión . En cambio, la mayoría de las dioxinas surgen en la fase sólida condensada por la reacción de cloruros inorgánicos con estructuras grafíticas en partículas de ceniza que contienen carbón. El cobre actúa como catalizador de estas reacciones. [54]

Los estudios sobre la quema de desechos domésticos indican aumentos constantes en la generación de dioxinas con concentraciones crecientes de PVC. [55] Según el inventario de dioxinas de la EPA, es probable que los incendios en vertederos representen una fuente aún mayor de dioxinas para el medio ambiente. Una encuesta de estudios internacionales identifica consistentemente altas concentraciones de dioxinas en áreas afectadas por la quema de desechos al aire libre y un estudio que analizó el patrón homólogo encontró que la muestra con la concentración más alta de dioxinas era "típica de la pirólisis de PVC". Otros estudios de la UE indican que el PVC probablemente "representa la inmensa mayoría del cloro disponible para la formación de dioxinas durante los incendios de vertederos". [55]

Las siguientes fuentes más importantes de dioxinas en el inventario de la EPA son los incineradores de desechos médicos y municipales. [56] Se han realizado varios estudios que llegan a resultados contradictorios. Por ejemplo, un estudio de incineradores a escala comercial no mostró ninguna relación entre el contenido de PVC de los desechos y las emisiones de dioxinas. [57] [58] Otros estudios han mostrado una clara correlación entre la formación de dioxinas y el contenido de cloruro e indican que el PVC es un contribuyente significativo a la formación de dioxinas y PCB en los incineradores. [59] [60] [61]

En febrero de 2007, el Comité Asesor Técnico y Científico del Consejo de Edificios Verdes de los Estados Unidos (USGBC) publicó su informe sobre un crédito de materiales relacionados con la evitación de PVC para el sistema de Calificación de Edificios Verdes LEED . El informe concluye que "ningún material aparece como el mejor en todas las categorías de impacto ambiental y de salud humana, ni como el peor", pero que "el riesgo de emisiones de dioxinas coloca al PVC entre los peores materiales para los impactos en la salud humana". [62]

En Europa, numerosos investigadores han establecido la enorme importancia de las condiciones de combustión en la formación de dioxinas. El factor más importante en la formación de compuestos similares a las dioxinas es la temperatura de los gases de combustión. La concentración de oxígeno también juega un papel importante en la formación de dioxinas, pero no en el contenido de cloro. [63]

El diseño de los incineradores modernos minimiza la formación de PCDD / F optimizando la estabilidad del proceso térmico. Para cumplir con el límite de emisión de la UE de 0,1 ng EQT -I / m 3, los incineradores modernos funcionan en condiciones que minimizan la formación de dioxinas y están equipados con dispositivos de control de la contaminación que captan las bajas cantidades producidas. La información reciente muestra, por ejemplo, que los niveles de dioxinas en las poblaciones cercanas a las incineradoras en Lisboa y Madeira no han aumentado desde que las plantas comenzaron a funcionar en 1999 y 2002, respectivamente.

Varios estudios también han demostrado que eliminar el PVC de los desechos no reduciría significativamente la cantidad de dioxinas emitidas. La Comisión de la UE publicó en julio de 2000 un Libro Verde sobre las cuestiones medioambientales del PVC " [64]La Comisión declara (en la página 27) que se ha sugerido que la reducción del contenido de cloro en los desechos puede contribuir a la reducción de la formación de dioxinas, aunque el mecanismo real no se comprende completamente. También se espera que la influencia en la reducción sea una relación de segundo o tercer orden. Lo más probable es que los principales parámetros de incineración, como la temperatura y la concentración de oxígeno, tengan una influencia importante en la formación de dioxinas ". El Libro Verde afirma además que, con los niveles actuales de cloro en los residuos municipales, no parece haber ser una relación cuantitativa directa entre el contenido de cloro y la formación de dioxinas.

Un estudio encargado por la Comisión Europea sobre "Evaluación del ciclo de vida del PVC y de los principales materiales competidores" afirma que "Estudios recientes muestran que la presencia de PVC no tiene un efecto significativo sobre la cantidad de dioxinas liberadas a través de la incineración de residuos plásticos ". [sesenta y cinco]

Fin de la vida [ editar ]

La jerarquía europea de residuos se refiere a los cinco pasos incluidos en el artículo 4 de la Directiva marco sobre residuos : [66]

  1. Prevención: prevenir y reducir la generación de residuos.
  2. Reutilización y preparación para la reutilización: dar una segunda vida a los productos antes de que se conviertan en residuos.
  3. Reciclar: cualquier operación de recuperación mediante la cual los materiales de desecho se reprocesan en productos, materiales o sustancias, ya sea para el propósito original o para otros fines. Incluye compostaje y no incluye incineración.
  4. Recuperación: incineración de residuos basada en una fórmula política no científica [67] que mejora los incineradores menos ineficientes.
  5. Eliminación: procesos para la eliminación de residuos ya sea en vertedero, incineración, pirólisis, gasificación y otras soluciones finalistas. El vertido está restringido en algunos países de la UE a través de Directivas sobre vertidos y existe un debate sobre la incineración . Por ejemplo, el plástico original que contiene mucha energía simplemente se recupera en energía en lugar de reciclarse. De acuerdo con la Directiva Marco de Residuos, la Jerarquía de Residuos Europea es legalmente vinculante, excepto en los casos en los que pueden requerir que flujos de residuos específicos se aparten de la jerarquía. Esto debería justificarse sobre la base del pensamiento del ciclo de vida.

La Comisión Europea ha establecido nuevas reglas para promover la recuperación de residuos de PVC para su uso en una serie de productos de construcción. Dice: "Se debe fomentar el uso de PVC recuperado en la fabricación de ciertos productos de construcción porque permite la reutilización del PVC viejo ... Esto evita que el PVC sea descartado en vertederos o incinerado provocando la liberación de dióxido de carbono y cadmio en el medio ambiente". .

Iniciativas de la industria [ editar ]

En Europa, la evolución de la gestión de residuos de PVC ha sido supervisada por Vinyl 2010, [68] establecido en 2000. El objetivo de Vinyl 2010 era reciclar 200.000 toneladas de residuos de PVC posconsumo al año en Europa para finales de 2010, excluidos los flujos de residuos ya. sujeto a otra legislación o más específica (como las Directivas europeas sobre vehículos al final de su vida útil , embalajes y residuos de aparatos eléctricos y electrónicos).

Desde junio de 2011, le sigue VinylPlus, un nuevo conjunto de objetivos para el desarrollo sostenible. [69] Su principal objetivo es reciclar 800 000 toneladas anuales de PVC para 2020, incluidas 100 000 toneladas de residuos "difíciles de reciclar". Un facilitador para la recolección y reciclaje de desechos de PVC es Recovinyl. [70] El tonelaje de PVC reciclado mecánicamente notificado y auditado en 2016 fue de 568.695 toneladas, que en 2018 había aumentado a 739.525 toneladas. [71]

Un enfoque para abordar el problema de los residuos de PVC es también a través del proceso llamado Vinyloop . Es un proceso de reciclaje mecánico que utiliza un disolvente para separar el PVC de otros materiales. Este disolvente se convierte en un proceso de circuito cerrado en el que se recicla el disolvente. El PVC reciclado se utiliza en lugar del PVC virgen en diversas aplicaciones: revestimientos para piscinas, suelas de zapatos, mangueras, túnel de diafragmas, tejidos revestidos, láminas de PVC. [72] La demanda de energía primaria de este PVC reciclado es un 46 por ciento menor que la del PVC producido convencionalmente. Por lo tanto, el uso de material reciclado conduce a una huella ecológica significativamente mejor . El potencial de calentamiento global es un 39 por ciento menor. [73]

Restricciones [ editar ]

En noviembre de 2005, una de las redes de hospitales más grandes de los EE. UU., Catholic Healthcare West , firmó un contrato con B. Braun Melsungen para bolsas y tubos intravenosos sin vinilo. [74]

En enero de 2012, un importante proveedor de atención médica de la costa oeste de EE. UU., Kaiser Permanente , anunció que dejaría de comprar equipos médicos intravenosos (IV) fabricados con plastificantes de PVC y tipo DEHP. [75]

En 1998, la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. (CPSC) llegó a un acuerdo voluntario con los fabricantes para eliminar los ftalatos de los sonajeros, mordedores, tetinas de biberones y chupetes de PVC. [76]

Guantes de vinilo en medicina [ editar ]

El PVC plastificado es un material común para guantes médicos . Debido a que los guantes de vinilo tienen menos flexibilidad y elasticidad, varias pautas recomiendan guantes de látex o nitrilo para la atención clínica y los procedimientos que requieren destreza manual y / o que implican el contacto con el paciente durante más de un breve período. [77] Los guantes de vinilo muestran poca resistencia a muchos productos químicos, incluidos los productos a base de glutaraldehído y los alcoholes utilizados en la formulación de desinfectantes para limpiar superficies de trabajo o para frotar las manos. [77] También se sabe que los aditivos del PVC provocan reacciones cutáneas como la dermatitis alérgica por contacto. Estos son, por ejemplo, el antioxidante bisfenol A , el biocidabencisotiazolinona , poliéster de propilenglicol / adipato y maleato de etilhexilo. [77]

Sostenibilidad [ editar ]

El PVC está hecho de combustibles fósiles , incluido el gas natural. El proceso de producción también utiliza cloruro de sodio. El PVC reciclado se descompone en pequeñas virutas, se eliminan las impurezas y el producto se refina para hacer PVC puro. Se puede reciclar aproximadamente siete veces y tiene una vida útil de alrededor de 140 años.

En Europa, el Informe de progreso de VinylPlus informa que se reciclaron 771,313 toneladas de PVC en 2019. El informe también cubre los cinco desafíos de sostenibilidad que el sector se ha fijado para sí mismo, que abarcan la gestión de circuitos controlados, las emisiones de organoclorados, el uso sostenible de aditivos, el uso sostenible de la energía y materias primas y conciencia de sostenibilidad. [78] La Autoridad de Entrega Olímpica (ODA), por ejemplo, después de rechazar inicialmente el PVC como material para diferentes sedes temporales de los Juegos Olímpicos de Londres 2012 , ha revisado su decisión y desarrollado una política para su uso. [79]Esta política destacó que las propiedades funcionales del PVC lo convierten en el material más apropiado en determinadas circunstancias, teniendo en cuenta los impactos ambientales y sociales a lo largo de todo el ciclo de vida, por ejemplo, la tasa de reciclaje o reutilización y el porcentaje de contenido reciclado. Las partes temporales, como las cubiertas de los techos del Estadio Olímpico , el Waterpolo Arena y el Royal Artillery Barracks , serían deconstruidas y una parte reciclada en el proceso VinyLoop . [80] [81]

Ver también [ editar ]

  • Cloropolímeros
  • Sistemas de tuberías de presión de plástico
  • Reciclaje de plastico
  • Polietileno
  • Polipropileno
  • Arcilla polimérica
  • Fluoruro de polivinilo
  • Cloruro de polivinilideno
  • Fluoruro de polivinilideno
  • Ropa de PVC
  • Tarima de exterior de PVC
  • Fetichismo del PVC
  • Membrana de techo de vinilo

Referencias [ editar ]

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Bibliografía [ editar ]

  • Titow, W. (1984). Tecnología PVC . Londres: Editores de ciencia aplicada de Elsevier. ISBN 978-0-85334-249-6.

Enlaces externos [ editar ]

  • El Portal Europeo de PVC (Consejo Europeo de Fabricantes de Vinilo)
  • Tarjetas internacionales de seguridad química del cloruro de polivinilo — CDC / NIOSH
  • El Consejo de Vinilo de Canadá
  • Instituto de Vinilo de EE. UU.