Qual a diferença entre CPVC e PVC?

O cloreto de polivinil (PVC) é um termoplástico familiar e versátil, especialmente conhecido como material de tubos e conexões utilizadas em aplicações residenciais e comerciais. O polivinil clorado ( CPVC) é da mesma família do PVC. Na mesma família termoplástica do PVC é cloreto de polivinil clorado (CPVC).

CPVC, embora semelhante ao PVC em nome e tipos de produtos disponíveis, exibe resistência superior ao calor e à pressão, o que permite que ele seja usado em aplicações industriais mais exigentes.

A diferença de resistência ao calor e à pressão decorre da composição molecular de cada material.

Composição molecular do CPVC e PVC

CPVC é um homopolímero de PVC que foi submetido a uma reação de cloração. Normalmente, o cloro e o PVC reagem através de um mecanismo básico de radicais livres, que pode ser iniciado por energia térmica e/ou raios UV.

No PVC, um átomo de cloro ocupa 25% dos locais de ligação na estrutura do carbono, e os restantes dos locais são preenchidos por hidrogênio.

O CPVC difere do PVC na medida em que cerca de 40 % dos locais de ligação na estrutura são preenchidos com átomos de cloro. Os átomos de cloro que cercam a estrutura de carbono do CPVC são suficientemente grandes para proteger sua cadeia de carbono de condições que muitas vezes enfraquecem outros termoplásticos.

O teor de cloro do PVC de base pode ser aumentado de 56,7 % em massa para um percentual em massa de 74%, embora a maioria das resinas de CPVC comerciais contem 63 a 69 % em massa de cloro.

Diagrama de CPVC (esquerda) em um nível molecular comparado ao PVC (à direita). As esferas vermelhas representam elementos de cloro.

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Propriedades de desempenho: CPVC x PVC

Muitas características importantes de CPVC e PVC são comuns entre os materiais. E de outras formas, principalmente a resistência à temperatura e pressão, as diferenças moleculares do CPVC tornam suas características padrões superiores ao PVC.

Resistência química

Os termoplásticos estão crescendo em popularidade, muitas vezes como uma alternativa aos materiais metálicos tradicionais. O mercado de PVC, por exemplo, que foi avaliado em US$ 57 bilhões em 2015, deverá atingir quase US$ 79 bilhões em 2021.

Ao contrário dos metais, que são suscetíveis a corrosão, escamação e furos, PVC e CPVC são inertes para a maioria dos ácidos, bases e sais, além de hidrocarbonetos alifáticos. Isso pode prolongar sua vida útil muitas vezes por anos ou décadas a mais. A resistência química é uma clara vantagem para CPVC e PVC.

No entanto, devido à diferença no teor de cloro, cada material tem uma vantagem de nicho. Um exemplo é com concentrações mais elevadas de ácido sulfúrico. Supondo que o material seja habilmente fabricado, o CPVC é superior ao PVC. Por outro lado, um produto químico como a amônia é altamente reativo com o cloro. O aumento do teor de cloro do CPVC significa que o PVC realmente funciona melhor contra a amônia e a maioria das aminas.

Antes de indicar o CPVC, consulte o gráfico de compatibilidade química e contate o suporte técnico para garantir que seja adequado para sua aplicação.

Este gráfico mostra a resistência química do CPVC para uso com diferentes grupos químicos. Para a compatibilidade química do CPVC CORZAN^® com mais de 400 produtos químicos, consulte os Dados de Resistência Química do CPVC CORZAN^®.

Resistência à temperatura

A temperatura de transição vítrea (Tg) aumenta à medida que o teor de cloro no CPVC aumenta. O Tg é o ponto em que o polímero transita de um material duro e vítreo para uma substância macia e emborrachada, perdendo sua integridade estrutural

A resistência à temperatura superior do CPVC é exibida nos padrões ASTM para cada material, uma vez que a temperatura máxima de serviço para PVC é de até 140°F (60°C) e para CPVC é de até 200°F (93,3°C). Nota: Certifique-se de verificar com o fabricante para analisar as capacidades operacionais individuais de seus produtos.

Não só o CPVC pode ser usado acima da temperatura de serviço máxima do PVC, mas a sua maior resistência à temperatura permite que ele desempenhe melhor a temperaturas dentro da faixa de trabalho do PVC. Por exemplo, mesmo abaixo de 140 ° F (60 ° C), o CPVC é superior ao PVC em termos de resistência ao impacto e resistência à tração.

Resistência à pressão

O teste nas tubulações de CPVC e PVC tem a mesma classificação de pressão a 73°F (22,8°C), mas à medida que a temperatura aumenta, o CPVC mantém sua classificação de pressão melhor que o PVC.

Por exemplo, vamos calcular a taxa de pressão para 10 polegadas de tubulação Schedule 80 a 130 ° F (54,4 ° C) para PVC e CPVC. Observe que cada material é pressurizado com 230 psi  73°F (22,8°C).

• O PVC tem um fator de redução de 0,31 a 130°F (54,4°C)fazendo com que a pressão seja avaliada até 71,3 psi a essa temperatura (230 psi x 0,31 = 71,3 psi).
• O CPVC possui um fator de redução de 0,57 a 54,4 ° C (130 ° F), tornando a pressão avaliada até 131,1 psi a essa temperatura (230 psi x 0,57 = 131,1 psi).

Embora o PVC ainda possa ser especificado para aplicações a 130 ° F (54,4 ° C), o material pode suportar significativamente menos pressão a temperaturas elevadas (acima de 73 ° F ou 22,8 ° C) do que CPVC.

Este gráfico mostra que o CPVC mantém uma classificação de pressão mais alta que o PVC à medida que a temperatura aumenta. Acima de 140 ° F (60 ° C), o PVC está além da temperatura de trabalho máxima.

Desempenho ao Fogo

Termoplásticos, como polipropileno e polietileno, muitas vezes dão a todos os termoplásticos uma reputação negativa quando se trata de desempenho ao fogo. No entanto, a susceptibilidade à combustão e derretimento não é verdade para todos os termoplásticos.

O CPVC industrial, especificamente, é projetado para limitar a inflamabilidade e produção de fumaça. Especificamente, existem testes da ASTM que avaliam o material:

Temperatura de Combustão: a temperatura mais baixa suficiente na qual o gás combustível pode ser inflamado por uma pequena chama externa. O CPVC CORZAN® deve estar a 900 ° F (482 ° C) para que isso ocorra, e o PVC rígido deve ser de 750°F (399°C).

Índice de Oxigênio Limitante (LOI): A porcentagem de oxigênio necessária na atmosfera circundante para sustentar uma chama. O LOI do CPVC CORZAN® é 60 e o PVC é 45. Para referência, a atmosfera da Terra é de 21% de oxigênio.

Tipos comuns de produtos CPVC e PVC

Tanto a resina de PVC como a resina de CPVC começam em uma forma de pó ou de grânulos, muitas vezes com os aditivos já misturados. A resina é então modelada ou moldada nos produtos utilizados para uso residencial, comercial e industrial.

São utilizados dois métodos principais de moldagem para PVC e CPVC.

• Moldagem por injeção: para a produção em grande volume, a moldagem por injeção é um processo facilmente repetível. A resina é alimentada em um barril aquecido, injetado a partir desse ponto de entrada através da ferramenta do molde e depois esfriado para endurecer.
• Extrusão: também um processo para produtos de alto volume, a extrusão começa quando a resina é alimentada na parte superior da máquina. A matéria-prima é gradualmente derretida através da energia mecânica de um parafuso giratório e por aquecedores ao longo do cilindro. É então formado em um contorno contínuo e resfriado para endurecer.

Tubos, conexões e válvulas: Um relatório de mercado de PVC 2016 descobriu que os tubos e conexões constituem 62% da receita de PVC. A facilidade de instalação e resistência à corrosão tornam-no um substituto valioso para materiais alternativos. O CPVC é comumente indicado como tubulação, conexões e válvulas onde o calor, pressão e resistência química são preocupações.

Tubulação: com o aumento das normas e regulamentos de emissão de ar, a necessidade de sistemas confiáveis de tratamento de gases, especialmente em ambientes corrosivos, está crescendo rapidamente. Dependendo das demandas, principalmente a temperatura, tanto o PVC quanto o CPVC são indicados onde a confiabilidade é necessária.

Chapa e Revestimento: A excelente resistência à corrosão e o desempenho ao fogo do CPVC podem ser aplicados em vários processos industriais e serem utilizados e reforçados com fibra (FRP). E, quando a chapa ou o revestimento enfrentar menos demandas de temperatura e pressão, o PVC pode ser indicado.

Outros tipos de produtos: Muitas vezes, começando com a chapa CPVC ou PVC como base, os fabricantes podem cortar e formar o material para uso em aplicações variadas.

Aplicações do PVC e CPVC

O valor do PVC e CPVC está na sua versatilidade, custo relativo, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Mantendo essas vantagens em mente, os usos comuns para cada uma dependem das demandas da aplicação.

Usos do PVC

O PVC é um material de baixo custo e confiável que também pode ser instalado sem o uso de soldadores experientes e caros. Globalmente, mais de 50% da resina de PVC é fabricado para uso em construção.

Água: A relativa resistência à corrosão e baixo custo torna o PVC a escolha popular em aplicações de tubulações de baixa temperatura e pressão.

• Água potável
• Esgoto pluvial
• Esgoto sanitário
• Drenagem

Habitação: a chapa de PVC pode ser fabricada para substituir outros materiais, como a madeira, como um substituto leve e resistente. O material é muitas vezes pintado ou acabado para dar a aparência de outros materiais tradicionais.

• Revestimento de vinil
• Armação de janela
• Parapeito de janela
• Acabamentos do armários
• Pavimento

Isolamento de cabo elétrico: os plastificantes podem tornar o PVC mais macio e mais flexível para uso como isolamento de cabo. Além disso, o PVC é resistente ao fogo e barato.

Sinalização: por causa de que o PVC pode ser econômico, relativamente durável e facilmente pintado, as folhas deste material são comumente usadas para sinalização.

Usos do CPVC

Como o CPVC baseia-se nos pontos fortes do PVC, ele pode ser usado em muitas das mesmas aplicações, mas pode ter um custo elevado comparado ao PVC , tornando a segunda opção uma alternativa viável.

No entanto, quando uma aplicação requer a resistência química de um PVC ou CPVC, com condições exigentes de temperatura e pressão, o CPVC é a opção confiável.

Aplicações industriais: o CPVC é uma solução que não gera problemas e é duradoura para os ambientes industriais mais severos, e muitas vezes é indicada em uma série de exigências indústrias.

• Processamento químico: transporte confiável de produtos químicos agressivos a altas temperaturas, sob pressão, sem problemas de corrosão.
• Cloro Alcalino: Transporte de produtos químicos através de alguns dos ambientes mais corrosivos imagináveis sem problemas de corrosão.
• Processamento mineral: Suportam as demandas de operações de processamento de matérias-primas e pedras preciosas.
• Geração de Energia: Suporta a longo prazo as altas pressões e produtos químicos corrosivos comumente usados pelas usinas de energia.
• Semicondutor: Conheça os padrões de alta pureza para salas de higienização e elimine as preocupações de corrosão causadas por produtos químicos agressivos.
• Tratamento de águas residuais: ponha fim à corrosão, mesmo quando se transporta os produtos químicos de desinfecção mais agressivos.

Tubulação Residencial e Comercial: para aplicações de tubulação que requerem mais confiabilidade de temperatura e pressão, o CPVC fornece um sistema seguro, eficiente e flexível, resistente ao aumento de escamação, ao acúmulo de bactérias, independentemente do pH da água ou níveis de cloro.

• Hospitalidade: restaurantes e prédios de escritórios de baixa altura.
• Varejo: prédios de escritórios e shoppings de médio porte.
• Educação: escolas do maternal ao segundo grau, bem como faculdades e universidades.
• Saúde: Hospitais, clínicas médicas e complexos médicos.
• Multi-familiar: Estruturas de seis andares ou menos, incluindo apartamentos, condomínios, hotéis e motéis.
• Prédios Altos: Apartamentos, condomínios e hotéis que abrangem sete andares ou mais.

Sprinklers de Incêndio Residencial e Comercial: A resistência a combustão e à fumaça do CPVC, juntamente com o seu simples método de junção, o torna ideal para diferentes aplicações de habitação.

• Família pequena (NFPA 13D): habitação autônoma, casas móveis.
• Residencial (NFPA 13R): Estruturas de quatro andares e menores, incluindo condomínios, hotéis ou motéis e prédios de apartamentos de várias unidades.
• Residencial Comercial (NFPA 13): Estruturas de cinco andares e maiores, incluindo edifícios altos, condomínios, hotéis e multi-unidades.

Como comparar o CPVC aos materiais de tubulação de metal?

Para determinadas aplicações, PVC e CPVC são comumente indicados para substituir o metal. Confira nosso artigo de recursos, Metal x Sistema de Tubulação CPVC, para saber mais sobre como o CPVC resiste a alternativas metálicas. 

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