Polyvinylchlorid (PVC): Chemické značení, výroba, vlastnosti a dopady

Polyvinylchlorid (PVC) je termoplastický polymer, který se řadí mezi nejrozšířenější plasty na Zemi, hned po polyethylenu a polypropylenu. Poprvé byl syntetizován v roce 1872 německým chemikem Eugenem Baumannem, avšak jeho komerční význam se projevil až na počátku 20. století.

PVC je nerozpustný ve vodě, v olejích ani v koncentrovaných anorganických kyselinách a zásadách, což z něj činí materiál s vysokou chemickou a biologickou odolností.

Výroba polyvinylchloridu

Základní surovinou pro výrobu PVC je vinylchlorid monomer (VCM), který je těkavý, jemně nasládlý plyn s teplotou varu -13,9 °C. Výroba VCM začíná elektrolýzou solanky, při níž se získává chlór, zatímco zpracováním ropy se získává etylen. Sloučením etylenu a chlóru vzniká etylendichlorid (EDC), ze kterého se dále vyrábí vinylchlorid monomer (VCM) - základní stavební jednotka PVC.

Polymerací VCM do částečně se rozvětvujících řetězců vzniká bílý prášek nebo granulát. Polymerace monomeru vinylchloridu probíhá metodami suspenzní, emulzní nebo objemové polymerace. Proces suspenze, který tvoří přibližně 80 % celosvětové produkce PVC, probíhá v reakční nádobě při teplotě 40-60 °C za řízeného tlaku s použitím iniciátoru polymerace.

Přísady a modifikace

Samotný polymer se poté mísí s různými přísadami, které zlepšují jeho vlastnosti pro konkrétní cílové použití. Mezi tyto přísady patří především:

Čtěte také: Využití chemické kotvy v praxi

• Plniva: Např. křída.
• Stabilizátory: Zvyšují tepelnou stabilitu a odolnost vůči ultrafialovému i tepelnému záření. Dříve se používaly i těžké kovy (kadmium, olovo) či organické sloučeniny cínu, ale v důsledku evropské politiky REACH byly většinou nahrazeny přísadami na bázi ekologického vápníku. I v případě náhrady stabilizátorů na bázi těžkých kovů organickými stabilizátory (např. tributyltin) přetrvávají obavy týkající se jejich nepříznivého vlivu na lidské zdraví.
• Změkčovadla (plastifikátory): Pro lepší manipulaci a zvýšení pružnosti PVC. Používají se především ftaláty (např. DEHP), které jsou však v současné době nahrazovány ftaláty s nižší molekulovou hmotností. Některé ftaláty působí nepříznivě na vývoj mužských reprodukčních orgánů a jsou toxické pro testikulární buňky. Mezi další změkčovadla patří adipáty, trimelitáty a citráty.
• Maziva: Pro lepší zpracovatelnost.

Typy PVC

PVC existuje v několika formách, z nichž každá je navržena pro specifické aplikace a požadavky na výkon:

• Tuhé PVC (neměkčené PVC): Nabízí vynikající pevnost a odolnost pro konstrukční aplikace bez přídavku změkčovadel. Udržuje svůj tvar i při namáhání. Je známe také pod označením novodur®.
• Plastifikované PVC (měkčené PVC): Obsahuje změkčovadla, která umožňují, aby polymer zůstal měkký a poddajný při pokojové teplotě. Je známe také pod označením novoplast®.
• CPVC (chlorovaný polyvinylchlorid): Vyrábí se zvýšením obsahu chloru dodatečným procesem chlorace, což zvyšuje tepelnou a chemickou odolnost.
• PVC plastisoly: Tekuté disperze částic PVC pryskyřice v plastifikátorech, které zůstávají při pokojové teplotě tekuté.

Použití PVC

Díky poměrně snadné a levné výrobě a významným užitným vlastnostem, jako je snadná zpracovatelnost, schopnost želatinace se změkčovadly, značná chemická a biologická odolnost až netečnost a dobrá tepelná odolnost, nalezl polyvinylchlorid své uplatnění ve všech oborech lidské činnosti.

Více než polovina z celosvětově vyráběného množství PVC se používá ve stavebnictví. Zde masově nahrazuje tradiční stavební materiály jako dřevo, beton či hlínu. Neměkčené PVC se zde využívá pro aplikace, u kterých je žádoucí tvarová stálost po celou dobu životnosti (v řádu desítek let), například:

• Odpadová potrubí (obecně známé pod označením „novodur“).
• Okenní a dveřní rámy.
• Podlahové a střešní krytiny.
• Obklady a střešní krytiny zajišťující ochranu před povětrnostními vlivy a energetickou účinnost.
• Geosyntetika pro zadržování vody v jezírkách a rybnících.

Měkčené PVC je využíváno pro výrobky polotuhé až elastické, jako jsou:

• Fólie (nesprávný obecný název „igelit“).
• Ochranné rukavice.
• Kabely.
• Podlahové krytiny (nesprávný obecný název „linoleum“).
• Hadice.
• Dýchací masky.
• Zdravotnické vaky a další zdravotnické pomůcky.
• Hračky, kancelářské potřeby, obaly včetně potravinových.

Průmyslové tkaniny z PVC představují základní materiál v odvětví technických textilií, který poskytuje základní výkonnostní charakteristiky pro různorodé průmyslové aplikace. Tyto specializované PVC sloučeniny, navržené pro náročná prostředí, poskytují výjimečnou trvanlivost, chemickou odolnost a pružnost, takže jsou ideální pro použití v potahových tkaninách, plachtách, průmyslových krytech, napínacích konstrukcích a dopravníkových pásech.

Čtěte také: Montáž chemické kotvy krok za krokem

Dopady PVC na zdraví a životní prostředí

Přestože výrobky z PVC, které splňují regulační normy, jsou pro zamýšlené použití považovány za bezpečné, celý životní cyklus PVC - výrobu, používání i likvidaci - doprovází úniky toxických látek. Mnoho z nich je rakovinotvorných, způsobuje poruchy reprodukce, vrozené vady a poškozuje imunitní systém. Regulační dohled nad výrobou vinylchloridmonomeru a PVC je přísný z důvodu ochrany zdraví a bezpečnosti.

Rizika spojená s výrobou

• Při výrobě může do prostředí uniknout toxický prvek chlór a primární vinylchlorid monomer (VCM), který je karcinogenem vyvolávajícím zvláštní typ rakoviny jater (angiosarkom).
• Výrobu polyvinylchloridu doprovází vznik dioxinů, které patří mezi rizikové toxické látky.
• Meziprodukty samotné výroby PVC - ethylendichlorid (EDC) a vinylchlorid monomer (VCM) - jsou velice nebezpečné a toxické chemikálie. Mohou zapříčinit vznik rakoviny, poškození jater, plic, kardiovaskulárního, nervového, imunitního a reprodukčního systému.
• Při výrobě chlóru, který je základní surovinou, se často využívá amalgámová elektrolýza. Tato metoda je považována za nejhorší technologický postup, neboť v důsledku jejího provozování dochází k emisím rtuti a dioxinů do životního prostředí.
• K problematickým látkám provázejícím výrobu PVC patří i chloroform, 1,1,2-trichloreten, tetrachloretan anebo tetrachlormetan, což jsou těkavé organické látky, které zhoršují kvalitu ovzduší a přispívají k poškozování ozónové vrstvy.

Rizika spojená s používáním

• Některé přísady, zejména změkčovadla (ftaláty, adipáty), nejsou v PVC pevně vázány a postupně se z něj uvolňují. Mohou se pak dostat do lidského organismu. Používání těch nejrizikovějších ftalátů bylo již v minulosti omezeno v hračkách a potravinových obalech, stále se však používají například v určitých typech zdravotnických pomůcek.
• Ačkoliv čisté PVC je mechanicky pevný materiál, dobře odolný počasí, vodě a chemikáliím, je relativně nestálý vůči teplu a světlu. Teplo a ultrafialové záření vede ke ztrátě chlóru ve formě chlorovodíku.

Rizika spojená s likvidací a požáry

• PVC není nehořlavé, ale pouze samozhášivé. V podmínkách požáru však při jeho tepelném rozkladu vzniká chlorovodík, který je zdraví nebezpečný a při reakci s vodní parou tvoří koncentrovanou kyselinu chlorovodíkovou, jež působí korozivně na kovové konstrukce a elektrické obvody.
• Při náhodných požárech budov či skládek, kde je přítomno PVC, se do ovzduší uvolňuje chlorovodík, dioxiny, hexachlorbenzen a polyaromatické uhlovodíky. Dioxiny, furany, polychlorované bifenyly (PCB) a další chlororganické sloučeniny jsou velmi toxické, téměř se neodbourávají z prostředí a snadno se akumulují v potravním řetězci.
• Většina PVC končí na skládkách, kde degraduje a uvolňují se z něj ftaláty a těžké kovy, které kontaminují skládkové vody a mohou se dostat do životního prostředí.
• Spalování je vůbec nejhorším způsobem likvidace PVC, protože při něm dochází k uvolňování velkého množství nebezpečných látek do životního prostředí. Navíc je nutné přidávat větší množství látek k čištění spalin, což celý proces prodražuje.

Recyklace PVC

PVC lze recyklovat mechanickou recyklací (zpracováním na nové výrobky), recyklací surovin (rozkladem na monomery) nebo energetickým využitím. PVC je pro správné třídění označeno recyklačním kódem č. 3.

Recyklace PVC s sebou nese značná omezení. Každý výrobce přidává do PVC odlišná aditiva, aby docílil požadovaných vlastností, což komplikuje recyklaci. Recyklovaný PVC plast navíc často obsahuje již zakázané stabilizátory a změkčovadla, která jsou zdraví nebezpečná. PVC se nehodí do směsného plastu určeného k recyklaci, protože negativně ovlivňuje jeho vlastnosti. Například jedna láhev z PVC může znehodnotit recyklaci 30-50 tisíc láhví z PETu.

Přestože ekologické a zdravotní aspekty jsou i nadále hnací silou inovací ve složení a výrobních procesech, základní vlastnosti PVC jej činí nenahraditelným v mnoha kritických aplikacích.

Čtěte také: Jak používat chemickou kotvu

tags: #chemicka #znacka #pvc #informace

Oblíbené příspěvky:

• Jak postavit krmítko s rákosovou střechou
• Použití marmolitu na sokly
• Přečtěte si článek o DINITROL 410 UV
• Využití triangle designu v interiérech
• Praktické tipy pro zdění Ytong příček