كلوريد البولي فينيل المكلور
كلوريد البولي فينيل المكلور ( CPVC ) هو مادة لدنة حرارية تُنتج عن طريق كلورة راتنج كلوريد البولي فينيل (PVC) . يتميز CPVC بمرونة أعلى بكثير من PVC، كما أنه يتحمل درجات حرارة أعلى. تشمل استخداماته أنابيب توصيل المياه الساخنة والباردة، ومناولة السوائل الصناعية. يُعتبر CPVC، مثل PVC، آمنًا لنقل واستخدام مياه الشرب .
تاريخ
قامت شركة جينوفا برودكتس، التي يقع مقرها في ميشيغان، في البداية بتصنيع أول أنابيب ووصلات CPVC لأنظمة توزيع المياه الساخنة والباردة في أوائل الستينيات. وقد طورت جينوفا، بالتعاون مع شركة بي إف جودريتش ، المطور الأصلي لراتنج CPVC، تركيبات رباعي هيدروفوران (THF) / ميثيل إيثيل كيتون (MEK) الأصلية لأسمنت CPVC.
عملية الإنتاج
كلوريد البولي فينيل المكلور (CPVC) هو كلوريد فينيل تم كلورته عبر تفاعل كلورة الجذور الحرة . يبدأ هذا التفاعل عادةً بتطبيق طاقة حرارية أو فوق بنفسجية باستخدام طرق مختلفة. في هذه العملية، يتحلل غاز الكلور إلى كلور الجذور الحرة ، والذي يتفاعل بدوره مع كلوريد البولي فينيل في خطوة لاحقة للإنتاج، ليحل محل جزء من الهيدروجين الموجود في كلوريد البولي فينيل بالكلور.
بحسب الطريقة المُستخدمة، تُضاف كميات متفاوتة من الكلور إلى البوليمر، مما يسمح بضبط الخصائص النهائية بدقة. قد يختلف محتوى الكلور من مُصنِّع لآخر؛ إذ تتراوح نسبته في المادة الأساسية بين 56.7% و74% من كتلة PVC، مع العلم أن معظم الراتنجات التجارية تحتوي على نسبة كلور تتراوح بين 63% و69%. مع زيادة محتوى الكلور في CPVC، ترتفع درجة حرارة التحول الزجاجي ( Tg ) بشكل ملحوظ. في ظل ظروف التشغيل العادية، يصبح CPVC غير مستقر عند نسبة كلور تبلغ 70% من الكتلة.
تُضاف مواد مختلفة إلى الراتنج لجعل المادة أكثر قابلية للمعالجة. قد تشمل هذه المواد مواد مثبتة، ومواد معدلة للصدمات، وأصباغ، ومواد تشحيم.
الخصائص الفيزيائية
يشترك البولي فينيل كلوريد المكلور (CPVC) مع البولي فينيل كلوريد (PVC) في معظم خصائصه ومميزاته، ولكنه يتميز ببعض الاختلافات الرئيسية. يتميز CPVC بسهولة تشكيله، بما في ذلك عمليات التشغيل الآلي واللحام والتشكيل. وبفضل مقاومته الممتازة للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة، يُعد CPVC مثاليًا للإنشاءات ذاتية الدعم في بيئات تصل فيها درجات الحرارة إلى 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت). كما أن سهولة ثنيه وتشكيله ولحامه تُمكّنه من استخدامه في مجموعة واسعة من العمليات والتطبيقات. ويتميز أيضًا بخصائص مقاومة للحريق .
مقارنة مع كلوريد البولي فينيل (PVC)
مقاومة للحرارة
يتحمل البولي فينيل كلوريد المكلور (CPVC) الماء المسبب للتآكل عند درجات حرارة أعلى من البولي فينيل كلوريد (PVC)، عادةً ما تكون أعلى بمقدار 40-50 درجة مئوية (أعلى بمقدار 72-90 درجة فهرنهايت) ، مما يساهم في شيوع استخدامه كمادة لأنظمة أنابيب المياه في المباني السكنية والتجارية. تصل درجة حرارة التشغيل القصوى للبولي فينيل كلوريد المكلور إلى 200 درجة فهرنهايت (93 درجة مئوية).
الخواص الميكانيكية
يتمثل الاختلاف الميكانيكي الرئيسي بين CPVC وPVC في أن CPVC أكثر مرونة بشكل ملحوظ ، مما يسمح بمقاومة أكبر للانحناء والسحق. بالإضافة إلى ذلك، تجعل القوة الميكانيكية لـ CPVC منه خيارًا مناسبًا لاستبدال العديد من أنواع الأنابيب المعدنية في الظروف التي تحد فيها قابلية المعدن للتآكل من استخدامه.
خصائص CPVC و PVC الجدول 40 الجدول 80 CPVC مادة PVC CPVC مادة PVC أقصى ضغط تشغيل 450 رطل لكل بوصة مربعة (3100 كيلو باسكال) 450 رطل لكل بوصة مربعة (3100 كيلو باسكال) 630 رطل لكل بوصة مربعة (4300 كيلو باسكال) 630 رطل لكل بوصة مربعة (4300 كيلو باسكال) قوة الشد 8200 رطل لكل بوصة مربعة (57000 كيلو باسكال) 7500 رطل لكل بوصة مربعة (52000 كيلو باسكال) 8200 رطل لكل بوصة مربعة (57000 كيلو باسكال) 7500 رطل لكل بوصة مربعة (52000 كيلو باسكال) حدود درجة الحرارة 33–200 درجة فهرنهايت (1–93 درجة مئوية) 33–140 درجة فهرنهايت (1–60 درجة مئوية) 33–200 درجة فهرنهايت (1–93 درجة مئوية) 33–140 درجة فهرنهايت (1–60 درجة مئوية)
إضافةً إلى ذلك، يُعدّ البولي فينيل كلوريد المكلور (CPVC) مادةً لدنة حرارية، ولذلك يتمتع بعزل حراري أفضل من أنابيب النحاس. وبفضل هذا العزل المحسّن، يقلّ تكوّن التكثيف على أنابيب CPVC، مما يُحسّن من الحفاظ على درجة حرارة الماء في التطبيقات الساخنة والباردة على حدّ سواء.
الترابط
نظراً لتركيبه المحدد، يتطلب ربط CPVC مادة لاصقة مذيبة متخصصة تختلف عن PVC، حيث تم تقديم تركيبات عالية القوة لأول مرة في عام 1965 بواسطة Genova Products، تلتها بدائل مثل خط Weld-On من IPS .
وبحسب ما ورد، يجب أن تستوفي المواد الأولية، والأسمنت المذيب، وعوامل الربط الخاصة بـ CPVC مواصفات ASTM F493، وهو ما يختلف عن الأسمنت المذيب PVC الذي يجب أن يلتزم بمعايير ASTM D2564.
خصائص الحريق
يُشابه البولي فينيل كلوريد المُعالج حرارياً (CPVC) البولي فينيل كلوريد (PVC) في مقاومته للحريق. وعادةً ما يكون من الصعب جداً إشعاله، ويميل إلى الانطفاء الذاتي عندما لا يتعرض للهب مباشر.
بسبب محتواه من الكلور، فإن حرق مادة CPVC، سواء في حريق أو في عملية التخلص الصناعي، يمكن أن يؤدي إلى تكوين الديوكسينات المكلورة ومركبات ثنائي بنزوفيوران متعددة الكلور الخطيرة بالمثل ، وكلاهما يتراكم بيولوجيًا .
مراجع
- بوليمرات الفينيل
- البلاستيك