Procesos de producción del PVC

¿Qué es el PVC?El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo.

Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales cloruro de sodio o sal común (NaCl) (57%) y petróleo o gas natural (43%), siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros plásticos.

El PVC se presenta en su forma original como un polvo blanco, amorfo y opaco.

Producción del PVCLas principales materias primas para la producción de PVC son el petróleo y la sal común o cloruro sódico, sin embargo existen otros ingredientes, como plastificantes, catalizadores y pigmentos colorantes que mejoran sus propiedades.

En su composición, el PVC contiene:

La reacción del etileno y cloro da lugar al

monómero cloruro de vinilo (VCM), obteniéndose

previamente el producto intermedio dicloretano

(EDC).

Las reacciones que intervienen son las siguientes:

Como se observa de la reacción global el proceso es balanceado, en cuanto al ácido clorhídrico, siendo reutilizado todo el ácido generado en el craqueo

en la sección de oxicloración.Mediante la polimeración del monómero MCV en un reactor, en unas

condiciones adecuadas de presión y temperatura, se obtiene el polímero policloruro de vinilo (PVC).

1. El VCM junto con agua caliente se alimentan a un reactor discontinuo junto con los activadores y aditivos necesarios. En este reactor se lleva a cabo la polimerización en suspensión. La reacción de polimerización es endotérmica y el calor es extraído mediante agua de refrigeración en serpentines.

2. Una vez se ha completado se descarga a un depósito que hace de pulmón (" tanque blow down“) para mantener una producción continua a las siguientes secciones del proceso.

3. Después de la sección de reacción viene la sección de desgasado en la cual se desorbe el monómero no convertido empleando vapor en un stripper, esta corriente es comprimida, condensada y reciclada a la alimentación del proceso

4. Por el fondo del stripper sale una corriente con el polímero y con agua, para quitar el agua pasa a una centrífuga y el PVC húmedo pasa a la sección de secado.

5. El secado se produce en un ciclón con aire caliente. Del ciclón pasa mediante transporte neumático a un silo y a la unidad de envasado.

Las condiciones típicas del reactor son:

•Carga 20 toneladas de MCV con 23 toneladas de agua desmineralizada. En el reactor del tipo batch clásico se sucede la reacción de polimerización en fase líquida ( agua desmineralizada), entre el peróxido, que se descompone en presencia de calor ( el del agua desmineralizada ) y el monómero ; así mismo se adicionan emulsificantes, los cuales ayudan a obtener un tamaño fino de PVC y evitan la formación de aglomerados.

•Igualmente entre los aditivos se adiciona una solución buffer a fin de obtener un pH adecuado de la reacción , el cual es aproximadamente neutro. Todos los aditivos ingresan al reactor en forma de suspensiones.

El rendimiento del proceso es prácticamente del 100%, necesitándose 1001kg de VCM para obtener 1000kg de PVC. Los consumos de servicios auxiliares son de

aproximadamente 0,8t de vapor por tonelada de PVC, 170kWh y aditivos y productos químicos por un valor aproximado de 11€.

•El tiempo de reacción comprende un rango entre 4 y 6 horas, según la serie de PVC que se esté obteniendo, así como la cantidad de iniciador presente, la presión es de aproximadamente 151 psig, ( no se considera un proceso a alta presión ) y el reactor se mantiene entre 130 y 150o F. Son reactores de alta conversión, cercana al 98%.

Tipos de PVC PVC rígido Se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura

adecuada de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la intemperie.

Aplicaciones: en carpintería plástica, cortinas de enrollar, planchas, placas y plafones para revestimientos decorativos, cañerías para instalación sanitaria, desagües. Esta última aplicación tiene la ventajas de que son materiales livianos para el transporte y manipuleo, más económicos, no se corroen, etc

El PVC es un polímero termoplástico , obtenido de dos materias primas naturales:

Un 57% del cloruro de sodio o sal común (ClNa), fuente inagotable.

43% del petróleo

sal

• Derivada del cloro

Etileno

• Derivada del petróleo

Resulta dicloro etano

• El cual se convierte a a altas temperaturas en el gas cloruro de vinilo

Sometido a un proceso de

polimerización emulsión y suspensión

Cloruro de vinilo se convierte en un polvo blanco

quicamente inerte

Resina de PVC

PROPIEDADES IMPORTANTES EL PVC es un material termoplástico esta

propiedad les permite que bajo la acción del calor reblandezca y así puede moldearse fácilmente

La diferencia con los termostables en que estos últimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearles

Principales características del PVC Rango de temperatura de trabajo de -15 a

60°C.

Elevada resistencia química: necesaria con el continuo contacto con el material en descomposición, como así también la elevada tolerancia a substancias altamente alcalinas y acidas

Resistencia de corrosión . El tubo PVC es inmune a casi todos los tipos de corrosión experimentados en sistemas de tuberías subterráneas.

Resistencia al ataque biológico: tiene una excelente resistencia a la degradación y/o deterioro causado por acción de microorganismos.

PVC flexible También llamado PVC plastificado. Los

plásticos de policloruro de vinilo flexible incluyen una gran variedad de compuestos para moldeado, con una gran diversidad de propiedades y aplicaciones y que se procesan con casi todas las técnicas de transformación. El PVC tiene la ventaja de poder combinarse con plastificantes, como ningún otro plástico.

Plastisol El plastisol es la mezcla de una resina

(PVC), de un plastificante y otros aditivos que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente con propiedades visco-elásticas, es de color blanquecino (cuando no hay pigmento). Este compuesto, bajo la acción del calor (160º – 200º C), deja su estado líquido inicial para pasar a un estado sólido, sin pérdida de peso ni cambio de volumen notable.

Materia prima y Aditivos

Materias primas del PVC El PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común y un

43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo). El PVC toma entre el 0,3 y el 0,4% del total de petróleo obtenido en el mundo.

Cloruro de Sodio: (Sal común) Es un recurso prácticamente inagotable, del cual por un proceso electrolítico se obtiene cloro, sosa cáustica e hidrógeno.

Petróleo y/o Gas natural: A partir de uno de ellos se obtiene el etileno.

Etileno y cloro: se combinan para producir etileno diclorado.Etileno diclorado: se transforma en cloruro de vinilo (VCM) el cual, por un proceso de polimerización y secado produce un polvo blanco inocuo, el policloruro de vinilo (PVC).

Aditivos del PVCEl PVC es el material sintético que puede asimilar el más amplio espectro de aditivos. Los aditivos que un artículo de PVC puede contener son genéricamente los siguientes:

Plastificantes Estabilizantes Lubricantes Auxiliares de proceso Mejoradores de resistencia al impacto Cargas minerales, líquidas, gaseosas Pigmentos, filtros UV, etc

Plastificantes

Son parte constituyente de los productos blandos o flexibles como aislación de cables, juguetes inflables, telas vinílicas, equipos para transfusión de sangre, hemoderivados y sueros y muchos ejemplos más. Entre los plastificantes más conocidos podemos mencionar: DOP o DEHP (di - 2 - etilhexilftalato) DIOP (di - isooctilftalato) DINP (di - isononilftalato) DIDP (di - isodecilftalato) DOA (di - 2 - etilhexiladipato) DIOA (di - isooctiladipato) Otros, como fosfatos, trimelitatos, parafinas cloradas,

hidrocarburos (“extenders”), poliméricos, cumplen funciones específicas.

Las propiedades que los plastificantes dan al PVC varían de acuerdo al tipo y cantidad del plastificante usado: Reduce la dureza Baja la resistencia a la tracción a la ruptura Aumenta la elongación a la ruptura Mayor flexibilidad Mejor resistencia a la “fatiga” por doblado Mejor brillo y apariencia de las superficies Amplía las aplicaciones del PVC a bajas

temperaturas.

ESTABILIZANTESSe los encuentra siempre en los artículos a base de PVC porque son imprescindibles en los diferentes procesos de moldeo del polímero y luego lo protegen en su vida útil. La actividad principal de los estabilizantes es la de neutralizar el ácido clorhídrico que puede desprenderse del policloruro de vinilo e inhibir su degradación. Los más conocidos son: Estabilizantes de base plomo (Pb) Estabilizantes de base estaño (Sn) Estabilizantes de base bario (Ba), cadmio (Cd), calcio

(Ca), zinc (Zn). Co-estabilizantes: Aceites epoxidados y agentes

quelantes

COESTABILIZANTES

Son aditivos que no poseen efectos estabilizantes por sí mismos para el PVC. Actúan mejorando la eficiencia de los sistemas de estabilización y son: Fosfitos orgánicos. Ej.: tri-nonilfenil-fosfito Aceites epoxidados. Ej.: aceite de soja

epoxidado Polioles. Ej.: pentaeritritol Antioxidantes. Ej.:bisfenol A Otros. Ej.: estearoil benzoil metano

LUBRICANTES

Impacto ambiental y daños a la salud en la producción del PVC

Impacto ambiental, las desventajas de la aplicación del PVC

Características Naturales del Cloruro de Vinilo

El cloruro de vinilo líquido se evapora fácilmente.

En el aire, el cloruro de vinilo se degrada en cuestión de días. Algunos de los productos de esta degradación pueden ser dañinos.

Pequeñas cantidades de cloruro de vinilo pueden disolverse en el agua.

Una de las materias primas para la fabricación del PVC es el dicloro etano (DCE), el cual, es sumamente peligroso:

• Cancerígeno, induce defectos de nacimiento, daños en los riñones y otros órganos, hemorragias internas y trombosis.

• Altamente inflamable, puede explotar produciendo cloruro de hidrógeno y fosgeno.

• A partir del DCE se genera el gas extremadamente tóxico cloruro de vinilo (VCM): .

Daños a la salud

PVC y el fuego

Al entrar en contacto con el fuego, el PVC genera emisiones de los siguientes productos:

Metales pesados Compuestos organoclorados ( dioxinas y otros ) Cloruro de hidrógeno (HCI), que en contacto

con humedad (por ejemplo, en los pulmones) forma ácido clorhídrico. Este es un gas corrosivo que ocasionará graves quemaduras y daños en el sistema El PVC 11 respiratorio de las personas

El PVC y el reciclaje El PVC es fácilmente reciclable y una vez reciclado tiene una gran variedad de aplicaciones. Gracias a la facilidad de transformación y a su termoplasticidad, el PVC puede ser reciclado de las siguientes formas:

Reciclado mecánico

Es el sistema más utilizado. Tenemos que considerar dos tipos de PVC, o sea, el procedente del proceso industrial o scrap (realizado desde las materias primas del material) y el procedente de los residuos sólidos urbanos (RSU). En ambos casos los residuos son seleccionados, molidos, readitivados de ser necesario, y transformados en nuevos productos. Lo que diferencia los dos tipos son las etapas necesarias hasta la obtención del producto reciclado

Reciclaje químico Los residuos son sometidos a procesos químicos,

bajo temperatura y presión para descomponerlos en productos más elementales como aceites y gases. Actualmente este proceso es aplicado sólo en países desarrollados, tales como Alemania y Japón.

Reciclaje energético Consiste en la incineración controlada de los

residuos, bajo condiciones técnicamente avanzadas, para la recuperación de la energía contenida en el material. Esta tecnología es aplicada en toda Europa, EUA y Asia, pero poco utilizada en América del Sur.

Aplicaciones del PVC

Construcción

El PVC puede ser utilizado en el área de construcción para la fabricación de:

Tubos de agua potable y evacuación. Marcos de puertas, ventanas y persianas. Láminas para impermeabilización (techos,

suelos). Canalización eléctrica y para

telecomunicaciones. Papeles y tapices para paredes. Aislamiento de alambres. Etc.

Embalaje

El PVC puede ser utilizado en el área de embalaje para la fabricación de: Botellas y garrafones para agua y jugos. Frascos y potes (alimentos, fármacos,

cosmética, limpieza, aditivos automotrices, etc.).

Láminas o films (golosinas, alimentos). sellos de garantía. Bolsas y sacos.

Electricidad y electrónica

El PVC puede ser utilizado en el área de electricidad y electrónica para la fabricación de:

Partes de artefactos eléctricos. Recubrimientos aislantes para cables

eléctricos de uso doméstico, telefónica e industriales.

Cajas de distribución. Enchufes. Perfiles para instalaciones. Carcasas y partes de computadoras.

Aplicaciones médicas

En el área de medicina también se puede usar el PVC para la fabricación de: Tubos y bolsas para sangre, sueros y diálisis. Catéteres y válvulas. Guantes, delantales, botas, vestimenta y anexos

Bienes de consumo

En el área de bienes de consumo también se puede usar el PVC para la fabricación de:

Tarjetas de crédito. Artículos de librería (películas para forro de

libros). Juguetes y algunos artículos para el cuidado del

bebé. Piscinas para niños. Mantelería. Álbumes fotográficos. Discos de vinilo.

Agricultura

En el área de agricultura también se puede usar el PVC para la fabricación de:

Tuberías para riego y mangueras. Película para invernadero Almacenamiento de agua