PVC by Elisa Vettori

PVC - proprietà e applicazioni edili

Il cloruro di polivinile, o PVC, é un materiale termoplastico ricavato da materie naturali: sale (cloro 57%) e petrolio (etilene 43%). Il PVC é uno dei polimeri più versatili, economici e diffusi. Un po’ di storia. Il PVC fu sintetizzato per la prima volta nel 1872, e la sua produzione industriale iniziò solo nel 1936, quando si provò che, mescolato con opportuni plastificanti, poteva sostituire efficacemente la gomma. Negli anni cinquanta cominciò ad essere usato anche per altri impieghi, a partire dalla realizzazione di tubi rigidi per i sistemi di irrigazione. Da allora il suo utilizzo si è diffuso progressivamente, tanto che oggi il PVC è largamente prodotto, in tutte le società industriali più avanzate. In circa settant’anni di vita industriale, il PVC è stato sottoposto ad una serie approfondita di studi che ne garantiscono la sicurezza e l’affidabilità. Inoltre i processi industriali di produzione sono stati innovati costantemente per aumentarne l’efficienza e la produttività e per minimizzarne l’impatto ambientale. Perchè scegliere il PVC. E' indicato per i serramenti per un insieme di caratteristiche che lo rendono particolarmente idoneo all'ambito specifico: insensibile agli acidi, inattaccabile dai microorganismi delle muffe ed autoestinguente, presenta una elevata rigidità ed è un ottimo isolante termico. Il PVC è costituito per il 57% da sale e per il restante 43% da petrolio. Si tratta quindi di un materiale termoplastico di origine prevalentemente naturale, che fa un uso ridotto di materie prime a disponibilità limitata e non rinnovabili. In particolare, il PVC impiegato per la realizzazione di serramenti è un PVC cosiddetto rigido, cioè esente da plastificanti. Confrontata con la trasformazione di materiali alternativi, quali il legno o l'alluminio, la lavorazione del PVC determina una produzione modestissima di polvere, un’emissione minima di ossido di carbonio ed una bassa diffusione di anidride solforosa. Inoltre, le fasi di miscelazione ed estrusione durante la fabbricazione dei profilati avvengono in sistemi chiusi e le precauzioni introdotte nella lavorazione sono disciplinate da severe norme di sicurezza. La produzione del PVC richiede un impiego ridotto di energia, che risulta in ogni caso inferiore a quella necessaria per produrre altri materiali, come ad esempio l'alluminio. Inoltre, i serramenti in PVC garantiscono un elevato isolamento termico consentendo un ulteriore risparmio energetico per il minor consumo degli impianti di riscaldamento e di condizionamento degli edifici, con conseguente riduzione dell'inquinamento dell'aria. Oggi è possibile recuperare gli sfridi derivanti dall'estrusione del profilato, i residui di produzione del serramento e i vecchi infissi in PVC, reintegrandoli nel circuito produttivo. Gli sfridi di PVC vengono macinati e termorefusi nell'estrusore. Settori d’impiego. I prodotti in PVC sono omologati come materiali edili e sono ben noti agli architetti e agli addetti ai lavori. Per tubazioni, grondaie, rivestimenti esterni, coperture, pareti continue in vetro, rifiniture interne e canaline per cavi, l'uso del PVC é praticamente scontato così come per finestre, avvolgibili e imposte. L'utilizzo nel lungo periodo dà risultati positivi, sia dal punto di vista economico che ecologico. I prodotti utilizzati nell'edilizia devono rispondere ai massimi requisiti in merito a resistenza al vento e alle intemperie, alta stabilità, perfezione di superficie, resistenza al caldo e al gelo, facilità d'uso e di manutenzione e tutte queste caratteristiche devono poter durare nel tempo. Manutenzione. Nel caso del PVC si può davvero parlare di facilità di manutenzione. La superficie perfettamente liscia e satinata assorbe ovviamente meno sporco, asciutto, umido o aggressivo che sia, di quanto non lo faccia una vernice screpolata. Per la manutenzione ordinaria é normalmente sufficiente un detergente neutro. Economizzazione della manutenzione. La finestra in PVC presenta due prerogative importanti ai fini della lunga vita del prodotto: asetticità ed insensibilità agli agenti atmosferici, unita all'elasticità ed alla morbidezza delle guarnizioni. Inoltre, per la sua composizione omogenea, l'infisso in PVC non richiede alcuna verniciatura periodica o ristrutturazione, ma solamente una semplice pulizia con soluzioni acquose di saponi o detergenti tensioattivi.

Difesa dalla pioggia. Il PVC è un materiale che non assorbe acqua: la termosaldatura degli angoli rende infatti la finestra un corpo solidale, continuo e privo di giunzioni. La particolare sagoma del profilo, inoltre, facilita lo scivolamento della pioggia all'esterno. In ogni caso, la finestra in PVC consente l'evacuazione di eventuali infiltrazioni attraverso camere di drenaggio. La struttura in acciaio contenuta nel profilo ed ancorata ad esso conferisce all'infisso un'eccezionale stabilità dimensionale. Un'ulteriore impermeabilizzazione della finestra è svolta anche dalle guarnizioni elastiche sulle battute. In pratica, la tenuta all'acqua dell'infisso in PVC è assicurata anche nelle condizioni meteorologiche più avverse. Resistenza al vento. Per le sue caratteristiche strutturali, la finestra in PVC costituisce una solida barriera contro la forza meccanica del vento. Gli infissi costruiti in questo materiale permettono inoltre l'applicazione di elementi supplementari di chiusura e tipi di vetro per zone particolarmente esposte, in modo da assicurare il massimo comfort e la massima sicurezza all' utente, anche in presenza di sollecitazioni estreme. Eliminazione dell’appannamento. Le finestre con vetri semplici si appannano o si "brinano", per il semplice fatto che le lastre sono troppo fredde e l'umidità presente nell'ambiente si condensa o si cristallizza. L'alto isolamento termico dei moderni profili per finestra, in combinazione con il vetro isolante, impedisce praticamente la formazione di condensa sulle finestre. I nostri nonni avevano addirittura previsto delle canaline inserite nel telaio della finestra per raccogliere la condensa che spesso colava copiosamente. Risparmio energetico. Il PVC è un buon isolante termico. Per questo la finestra in PVC costituisce un ottimo diaframma fra esterno e interno dell'abitazione sia alle massime che alle minime temperature. Ne consegue la riduzione notevole dei consumi energetici imputabili a impianti di climatizzazione o di riscaldamento. Prendendo a riferimento la superficie totale della finestra, la perdita di calore può essere ridotta a meno di un quarto in confronto alle vecchie finestre a vetro semplice. A questo scopo é necessario montare dei vetri termici speciali. Ma anche con le normali lastre in vetro isolante é possibile ridurre sensibilmente l’uso del riscaldamento. Silenzio. L'infisso in PVC costituisce di per sè un'importante protezione dall'inquinamento acustico dato dai rumori esterni. Se a ciò si aggiunge che le guarnizioni assorbono le vibrazioni del vetro e che il profilo multicamera arresta le onde sonore, si ottiene un effetto isolante elevatissimo, ulteriormente esaltato dall'impiego di vetri appropriati. Aerazione. Per il sistema costruttivo del telaio e per la presenza di guarnizioni opportunamente posizionate, l'infisso in PVC non consente la penetrazione di correnti d'aria all'interno dell'ambiente.La chiusura però non è così ermetica da non consentire il ricambio d'aria. L'eventuale inserimento di sistemi d'aerazione può graduare tale ricambio secondo le necessità dell'utente. Difesa dalle fiamme. Il fatto che il PVC contenga nella propria struttura il 57% di cloro, lo rende di per sè un polimero ignifugo. La presenza di cloro, sostanza altamente ignifuga, migliora infatti notevolmente il comportamento al fuoco del PVC, sino a renderlo in grado di rallentare la propagazione della fiamma. A differenza di altre materie plastiche, il PVC è un materiale autoestinguente e, come tale, non contribuisce ad alimentare la fiamma. Al contrario arresta la combustione non appena allontanato il focolaio. Come per tutti i materiali utilizzati nell'edilizia, anche il PVC è oggetto di test per quanto riguarda il suo comportamento al fuoco, ritenuto in numerosi paesi europei decisamente positivo. In Francia, ad esempio, il PVC rigido normalmente utilizzato per i serramenti è posizionato nella categoria M1, all'interno della classificazione in ordine crescente che va da M0 sino a M4. In Italia è posizionato nella classe 1 all'interno della classificazione in ordine crescente che va da 0 a 5 (la classe 0 è attribuita ai materiali non combustibili.

Tavola di confronto tra PVC, legno e alluminio. COMPOSIZIONE

ENERGIA (consumo per l’elaborazione della materia e dei profili) PROFILI

SALUTE (pericolo per l’utente) LONGEVITA’

RESISTENZA DEGLI ANGOLI

MANUTENZIONE (stato delle superfici)

RISPARMIO ENERGETICO (tenuta) ISOLAMENTO TERMICO

PVC 43% di etilene: sottoprodotto di raffinazione del petrolio. 57% di sale: disponibile in quantità inesauribile a livello mondiale. Consumo molto ridotto di energia per l’elaborazione e l’estrusione. Progettazione e produzione soggette al parere tecnico e certificazione di controlli. No

Valutata a + 50 anni.

Angoli saldati stagni e resistenti: 300kg (telaio mobile) e 350 kg (telaio fisso). Semplice lavaggio, materia tinta nella massa (bianco), insensibile all’aria di mare e all’umidità. Eccellente: guarnizioni di tenuta sistemica. K = 1,6 Superficie calda al tatto.

LEGNO Le quantità di conifere in Europa ne consente un uso limitato. Il ricorso massiccio al legno tropicale rappresenta un pericolo per l’equilibrio ecologico e biologico.

ALLUMINIO La bauxite è disponibile solo in quantità limitata su scala mondiale. Il suo impiego dovrebbe essere riservato ai casi in cui non può essere sostituita da altri materiali.

Consumo più o meno pari a quello del PVC per l’abbattimento, la segatura e profilatura. Libera scelta della profilatura da parte del carpentiere.

Altissimo consumo di energia per l’elaborazione (7,5 volte in più del PVC).

No: salvo ritinteggiatura con solventi o catalizzatori. Variabile a seconda del tipo di legno e della manutenzione: da 5 a … anni.

Angoli incollati.

Angoli incollati: tenuta stagna degli assemblaggi con l’uso del mastice.

Ritinteggiatura ogni 2-5 anni. Sensibile all’umidità.

Erosione dell’anodizzazione per effetto degli agenti atmosferici. Sensibile all’aria di mare. Cemento e calce distruggono l’anodizzazione. Identico al PVC.

Come per il PVC, salvo il caso che il legno si imbarchi (ipotesi rara). Per il legno secco: telaio fisso 56mm K = 1,52 telaio fisso 38mm K = 2,24 Al telaio caldo identica al PVC.

Identica al PVC.

Circa 50 anni per l’alluminio anodizzato. L’alluminio smaltato (per es. nel caso delle auto) si opacizza col tempo.

Senza taglio termico: K = 5,18 Con taglio termico: K = 2,6 Freddo metallico al tatto.

Ciclo di produzione. Il cloruro di vinile monomero è il risultato di un processo di produzione che impiega come materie prime acido cloridrico, etilene e ossigeno. A partire da esse, attraverso il processo detto di clorurazione diretta o di ossiclorurazione a seconda della tecnologia impiegata, si ottiene il 1,2 Dicloroetano (DCE), prodotto intermedio per la produzione del CVM. Il DCE opportunamente purificato, viene inviato a forni di cracking dove viene riscaldato fino a 500 gradi centigradi. A questa temperatura, il DCE si decompone in acido cloridrico e CVM. Separato dagli altri componenti tramite distillazione, il CVM puro viene caricato nei reattori di polimerizzazione assieme ad acqua, sospendenti ed altri additivi. Attraverso processi definiti come “in sospensione” o “in emulsione”, il CVM viene trasformato nel polimero PVC. Il PVC, dopo essere stato depurato dal CVM residuo in una colonna di strippaggio, viene separato dall’acqua per centrifugazione e quindi essiccato mediante correnti di aria calda. Il PVC secco, viene separato dall'aria di essiccamento per mezzo di cicloni, setacciato e quindi trasferito a stoccaggio mediante trasporto pneumatico. Prima di essere utilizzato per la produzione di manufatti, la resina di PVC può passare attraverso un’ulteriore fase di lavorazione: la compoundizzazione. Questa consiste nel miscelare e nell’omogeneizzare, ad elevate temperature, il PVC con altri additivi per rendere la mescola adatta ai diversi tipi di impiego. Le sostanze che vengono aggiunte sono stabilizzanti, cioè sali per impedirne l’invecchiamento e la degradazione, pigmenti per colorare, plastificanti per conferire una maggiore flessibilità ed elasticità e additivi specifici come lubrificanti per facilitare la lavorazione della mescola nelle macchine trasformatrici o per conferire ai corrispondenti manufatti particolari caratteristiche, ad esempio la resistenza alla luce ed all’atmosfera. Principali processi di lavorazione. Calandratura. Derivata dalle tecniche di produzione dell'industria cartaria e della gomma, la calandratura è stata il primo procedimento adottato per la lavorazione delle materie plastiche ed è divenuta di largo uso soprattutto per la trasformazione del PVC in film e fogli di varia larghezza e spessore, con un'ampia gamma di finiture superficiali. Le principali applicazioni sono: fogli e lastre per la successiva termoformatura in imballaggi o componenti sagomati, fogli rigidi e plastificati, più o meno sottili, per l'industria cartotecnica o per la stampa (per es. carte di credito) per tovagliati, abbigliamento, rivestimenti murali e decorativi, tende o altri particolari per l'arredamento. Il materiale plastico viene dapprima addizionato con stabilizzanti, lubrificanti, coloranti, ecc., e successivamente trattato a caldo in apposite macchine, nelle quali viene trasformato in una massa omogenea. Viene quindi immesso nella calandra vera e propria, costituita da una serie di cilindri paralleli (in numero variabile tra 4 e 5) e via via più vicini tra loro. All'uscita della calandra il semilavorato passa alla bobinatrice, se in film, o al taglio, se in lastra. Estrusione. È il procedimento di trasformazione delle materie plastiche attualmente più diffuso e impiegato prevalentemente, ma non esclusivamente, per la produzione di manufatti continui come tubi, profilati (importante il segmento telai per finestre), film sottili, rivestimenti continui, cavi e fili, ecc. Il corpo principale della macchina impiegata in questo processo, detta trafila o estrusore, è costituito da un cilindro entro il quale ruota una vite senza fine. Per accelerare i tempi di lavorazione e migliorare le caratteristiche di alcuni prodotti si vanno diffondendo estrusori a due o più viti. Nella lavorazione, la mescola di PVC è immessa nella tramoggia nel cilindro, ove viene progressivamente riscaldata fino a fusione, anche per effetto del lavoro meccanico della vite stessa che, ruotando la omogeneizza e la trasporta, sospingendola verso il foro d'uscita. Questo, detto filiera o matrice, è sagomato secondo il profilo che si vuol dare al manufatto: può essere quindi a sezione piatta per la produzione di film o di laminati, a sezione di corona circolare per la produzione di tubi o film tubolari, a sezione elaborata per la produzione di profilati. All'uscita della filiera il prodotto viene raffreddato in modo che assuma definitivamente la forma voluta. La tecnica dell'estrusione è talvolta abbinata alla tecnica del soffiaggio per la produzione di corpi cavi (ad esempio: le bottiglie). Metallizzazione e laccatura. I film calandrati in PVC rigido possono essere sottoposti a successivi trattamenti di nobilitazione, tra i quali la metallizzazione, ottenuta per sublimazione di alluminio sotto vuoto spinto. Il film metallizzato trattato con lacche trasparenti e colorate, è largamente utilizzato per gli effetti estetici che consente di ottenere (per esempio nell'avvolgimento delle uova di Pasqua). Stampaggio a iniezione. Lo stampaggio ad iniezione permette di produrre oggetti o componenti anche molto complessi (dal corpo delle macchine da scrivere e dei calcolatori alle protesi artificiali da trapianto) con grande precisione di particolari. Le tecniche usate sono di due tipi, in relazione alle caratteristiche della pressa. Nella pressa a pistone il materiale plastico è immesso in un cilindro riscaldato, dove viene reso fluido e spinto da un pistone

verso un piccolo ugello. Nella pressa a vite il materiale plastico, immesso nel cilindro riscaldato, viene spinto verso l'ugello da una vite rotante. In ambedue i casi il materiale, riscaldato fino alla fusione, viene iniettato a pressione in uno stampo fino a riempirne completamente la cavità. Avvenuta la solidificazione per raffreddamento, può essere aperto lo stampo per estrarne il manufatto. Termoformatura. La termoformatura permette di modellare per effetto della pressione i film termoplastici rigidi, convenientemente riscaldati (ma senza raggiungere la temperatura di fusione), realizzando alveolature e cavità. Le proprietà del PVC permettono di ottenere così imballaggi, anche trasparenti, modellati in corrispondenza alla forma dell'oggetto da contenere, come per esempio i blister dei prodotti farmaceutici. Nella termoformatura sotto vuoto la lastra di materiale plastico viene fissata ad un supporto sovrastante lo stampo e riscaldata. Viene poi aspirata l'aria dallo spazio che separa il foglio plastico dallo stampo, creandovi una depressione: il foglio plastico viene spinto contro lo stampo dalla pressione atmosferica sovrastante, e ne assume la forma. Nella termoformatura sotto pressione, invece, la lastra plastica riscaldata viene fatta aderire allo stampo dalla pressione esercitata mediante aria compressa (a 3-5 atmosfere). Stampaggio rotazionale. È un procedimento di lavorazione applicabile a mescole di PVC in polvere (dry blends) o sotto forma di pasta (plastisol). La mescola è introdotta in uno stampo cavo che viene collocato in un forno e fatto ruotare attorno a due assi perpendicolari; la forza centrifuga fa aderire la materia plastica allo stampo, opportunamente riscaldato, fino alla sua gelificazione; il pezzo viene poi raffreddato ed estratto. Questo tipo di processo viene utilizzato ad esempio per la produzione dei cruscotti per auto, articoli che in passato venivano realizzati per termoformatura ed oggi invece, con la tecnologia più avanzata dello stampaggio rotazionale, direttamente da polvere; o per la produzione di bambole, palloni, ecc., ottenuti dal plastisol.

Fonti : *Materioteca (http://www.materioteca.com) *brochure on-line “Perché scegliere il PVC” dei Profilati Kömmerling (http://www.aleenergia.altervista.org/serramenti-in-pvc) *Centro di Informazione sul PVC (http://www.pvcforum.it)