Vliv chloru a teploty na polyvinylchlorid (PVC)

Polyvinylchlorid (PVC) je amorfní polymer s malým množstvím krystalické struktury, jehož molekulární řetězec je [-CH2-CHCl-]n. Jedná se o třetí nejpoužívanější plast na světě, přičemž jeho výroba dosáhla v roce 2002 přibližně 27 milionů tun. PVC je široce používáno pro svou odolnost, všestrannost a relativně nízkou cenu. Nachází uplatnění v široké škále spotřebních produktů, od hraček po stavební materiály, včetně podlahových krytin a potrubí. Úspěch PVC na světovém trhu je zajištěn zejména jeho relativně nízkou cenou a marketingovou strategií výrobců. Nicméně, PVC má i své stinné stránky, které jsou často opomíjeny. Celý životní cyklus PVC, od výroby přes používání až po konečnou likvidaci, je spojen s řadou rizik pro životní prostředí a lidské zdraví.

Chemická odolnost PVC vůči chloru

Polyvinylchlorid je přirozeně odolný vůči mnoha korozivním činidlům, včetně chemikálií na bázi chloru, jako je chlornan sodný a rozpuštěný plynný chlor. Molekulární struktura PVC obsahuje silné vazby uhlík-chlor, které přispívají k jeho stabilitě při vystavení chlorované vodě. To zabraňuje rychlé degradaci a pomáhá materiálu udržovat konzistentní výkon v průběhu času.

PVC terasové desky jsou navrženy tak, aby napodobovaly vzhled a pocit skutečného dřeva, s texturovaným povrchem, který poskytuje vynikající trakci. Jednou z klíčových výhod dřevěných podlahových krytin z PVC je jejich vlastní chemická odolnost. Naše dřevěná podlaha z PVC obsahuje přísady a stabilizátory, které zvyšují její chemickou odolnost. Tyto přísady pomáhají chránit terasu před oxidačními účinky chloru a jiných chemikálií v bazénové vodě.

Vliv koncentrace chloru a teploty

Přestože je PVC odolné vůči chloru, životnost se může lišit v závislosti na koncentraci chemikálií a teplotě kapaliny. Vyšší koncentrace chloru zvyšují pravděpodobnost chemických reakcí s podlahovou krytinou. Čím déle je dřevěná podlaha z PVC vystavena bazénové vodě, tím větší je riziko poškození.

Teplota hraje zásadní roli v ovlivnění chemických reakcí. Vyšší teploty obecně urychlují chemické reakce. PVC má špatnou stabilitu vůči světlu a teplu. Nad 100 ℃ nebo po dlouhé době vystavení slunečnímu záření se rozloží za vzniku chlorovodíku, který dále autokatalyzuje rozklad, způsobí změnu barvy a fyzikální a mechanické vlastnosti také rychle klesnou.

Čtěte také: Vlastnosti dřeva pro topení

UPVC potrubí má špatnou tepelnou odolnost a pevnost v tahu klesá v prostředí nad 60 °C (vhodné pro kontinuální výstupní teplotu nepřesahující 40 °C a okamžitou výstupní teplotu nepřesahující 80 °C pro domácí odpadní vody). Proto by konstrukce a použití měly být udržovány mimo dosah zdroje tepla, například vzdálenost od okraje kamen je větší nebo rovna 400 mm a vzdálenost od potrubí teplé vody je větší nebo rovna 200 mm.

Standardní referenční bod pro každou publikovanou velikost PVC je obecně použitelný pro 22 stupňů. Při nižších nebo nižších teplotách není obvykle pevnost PVC trubek ovlivněna. Je však třeba poznamenat, že s rostoucí teplotou potrubí klesá jeho schopnost pojmout stlačené tekutiny a také se stává pružnějším. Odolnost trubek z PVC se navíc se zvýšením teploty sníží, což znamená, že je třeba přijmout dodatečnou péči a ochranná opatření, aby se zabránilo zbytečným účinkům. Pro horní mezní teplotu se mohou konkrétní omezení lišit v závislosti na specifických specifikacích PVC potrubí. Přesto je nejvíce doporučená horní hranice 80 stupňů. Překročení této teploty znamená riziko poškození a ztráty struktury PVC trubky. V každém jiném případě je doporučená nepřetržitá pracovní teplota 40 stupňů, což znamená, že celá stěna potrubí má 40 stupňů a je vhodná pro konstantní průtok tekutiny ve stejné horizontální rovině. Vzhledem k nízké tepelné vodivosti PVC může být teplota tekutiny během přerušovaného proudění vyšší. V tomto případě emise a doba trvání určují především maximální teplotu a měly by být nejprve vyhodnoceny na základě průměrného limitu 60 stupňů pro tloušťku potrubí.

Změny materiálu v důsledku chloru a teploty

Jedním z nejvýraznějších znaků poškození je změna barvy. Terasa může začít blednout nebo může získat žlutavý nebo hnědavý odstín. Povrch palubovky může být drsný nebo jamkovitý. V závažných případech se na palubovce mohou objevit praskliny nebo se mohou stát křehkými. Polyvinylchlorid má špatnou tepelnou stabilitu a odolnost vůči světlu. Chlorovodík se při 150 °C začíná rozkládat a s obsahem změkčovadla dochází k nežádoucím reakcím.

Opatření pro ochranu PVC

• Terasu pravidelně čistěte jemným čisticím prostředkem a vodou, abyste odstranili zbytky obsahující chlor.
• Zajistěte správnou drenáž kolem bazénu, abyste zabránili hromadění vody na terase.
• Nanesení ochranného nátěru na dřevěnou podlahu z PVC může poskytnout další vrstvu ochrany proti chloru.
• Vzhledem k velkému vlivu teploty a velkému koeficientu roztažnosti je nutné instalovat dilatační spáry na každou vrstvu svislých trubek a dlouhých vodorovných trubek.
• Rázová houževnatost tuhých plastových drenážních trubek z PVC je snížena v prostředí s nízkými teplotami. Proto v konverzní vrstvě zařízení s klimatizací lze místo tvrdých PVC drenážních trubek zvážit litinové trubky, aby byla zajištěna bezpečnost odvodnění.

Složení a aditiva v PVC

PVC je lineární polymer, ve kterém je většina monomerů VCM spojena ve struktuře hlava-ocas. Atomy uhlíku jsou uspořádány klikatě a všechny atomy jsou spojeny vazbami σ. Na molekulárním řetězci PVC je krátká syndiotaktická struktura. S klesající teplotou polymerace se zvyšuje syndiotakticita. V makromolekulární struktuře polyvinylchloridu existují některé nevýhody, jako je struktura hlavy, větvený řetězec, dvojná vazba, allylchlorid, terciární chlor a další nestabilní struktury, které snižují tepelnou deformaci a odolnost proti stárnutí.

Polyvinylchlorid je ve svém surovém stavu velmi křehká a nepružná hmota, a aby bylo dosaženo požadovaných mechanických vlastností, které se odvíjejí od způsobu jeho použití, musí se do něj přidávat mnoho přísad, které rovněž často bývají problematické z ekologického i zdravotního hlediska. Tyto přísady přitom mnohdy tvoří 40-70% finálního produktu, a protože nejsou v PVC pevně chemicky vázány, mohou se z PVC uvolňovat po celou dobu jeho existence.

Čtěte také: OSB desky a oheň

Změkčovadla

K tomu, aby surové, křehké a tvrdé PVC bylo poddajné, používají výrobci podlahových krytin změkčovadla. Ftaláty, které jsou v dětských výrobcích legislativně regulovány, se však stále používají při dalším zpracování plastů třeba pro vinylové podlahy nebo vodovodní rozvody. Navíc nejsou pevně vázány v materiálu. Do lidského těla se mohou dostat prachem z domácnosti a trvale unikat z podlah.

Docent Christian Ippach a Kai Thomas chtěli zjistit, do jaké míry se i dnes v PVC podlahách vyskytují pochybná změkčovadla a další škodlivé přísady. Pro testování vybrali dvanáct vzorků podlah a vinylů v síti hobby a bau marketů jako jsou Hornbach, Bauhaus a Globus a tyto podrobili rozboru v profesionální laboratoři TÜV. Průměr třídy byl opět velmi špatný: osm krytin naprosto selhává s jednoznačným hodnocením „nedostatečné“, popisuje výsledek docent Christian Ippach, renomovaný odborník na problematiku z německé akademie TÜV Rheinland. Kai Thomas dodává: „To je způsobeno hlavně změkčujícími přísadami. Více než polovina všech testovaných krytin jasně překračuje naše devalvační limity pro právně regulované ftaláty.“

Protestujeme proti DINP, která má mimo jiné hormonální účinky. Látka patří do skupiny ftalátů, které jsou právně regulovány ve výrobcích, které do úst vkládají děti mladší tří let. Až na jednu výjimku vykazují všechny testované vzorky také náhradní změkčovadla. Nalezené sloučeniny dosud nebyly dostatečně prozkoumány na možná zdravotní rizika.

Stabilizátory

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. Tomuto je možné zabránit pomocí přídavku stabilizátoru, které se liší dle účelu použití PVC. Stabilizátory se často skládají ze solí a kovů jako je olovo, barium, vápník, kadmium nebo organické látky.

Dva produkty z testovaných vzorků obsahují úrovně dibutylcínu (DBT), které jsou relevantní z hlediska poškození. I malé dávky DBT mohou ovlivnit imunitní a hormonální systém zvířat a pravděpodobně i člověka. DBT Dibutylcín se řadí mezi tzv. organocínové sloučeniny, což jsou organokovové sloučeniny, které obsahují cín. Jsou toxické a v praxi se používají především jako stabilizátor PVC, jako jedy (biocidy) pro likvidaci škůdců. Podle evropského chemického práva nesmí koncentrace cínu ve výrobcích pro širokou veřejnost překročit 0,1 procenta na základě jejich hmotnosti.

Čtěte také: Požární odolnost lamina: Důležité informace

Šest podlahových krytin obsahuje organofosforové sloučeniny, které obvykle slouží jako retardéry hoření, ale také znečišťují životní prostředí.

Dopady PVC na životní prostředí a zdraví

Výroba, používání i konečná likvidace tohoto polymeru je totiž spojena s celou řadou rizik, která mají značné dopady na životní prostředí a ačkoliv to nemusí být vždy na první pohled zřejmé, tak i na lidské zdraví. Životním cyklem míníme jednotlivé fáze, kterými materiál prochází, a to od své výroby až po konečné odstranění. V případě PVC se po celou dobu jeho životního cyklu setkáváme s mnoha ekologickými a zdravotními problémy. Hlavní příčinou je zde především velké množství chlóru, které je v něm obsaženo.

Dioxiny a chlorované sloučeniny

I výroba PVC polymeru na bázi ropy a kamenné soli uvolňuje nebezpečné znečišťující látky: mimo jiné dioxiny. Látky z této skupiny látek se mohou dostat do ovzduší, podzemních vod a půdy. Biodegradují velmi pomalu, hromadí se primárně prostřednictvím příjmu potravy ve zvířecí a lidské tukové tkáni a jsou toxické v různých stupních. Světovou zdravotnickou organizací (WHO) jsou klasifikovány jako karcinogenní a extrémně toxické i v nejmenších množstvích.

Chlór dokáže velmi dobře reagovat s atomy uhlíku, které jsou hlavním stavebním kamenem všech živých organismů a podílí se např. na tvorbě molekul DNA, cukrů, proteinů nebo hormonů. Prostřednictvím těchto reakcí může chlór pozměňovat původní molekuly a ovlivňovat jejich funkci.

Další problém, který se týká chlóru, spočívá v tom, že velká část jeho evropské produkce je založena na amalgánové elektrolýze. Tato metoda je přitom považována za nejhorší technologický postup při výrobě chlóru a alkalických hydroxidů, protože v důsledku provozování amalgámové technologie dochází k emisím velmi toxických látek jako rtuti a dioxinů do životního prostředí. Rtuť je například známá tím, že poškozuje nervovou soustavu, trávicí trakt. Dioxiny patří mezi jedny z nejnebezpečnějších látek vůbec, například způsobují poruchy imunitního, hormonálního a reprodukčního systému a některé jsou karcinogenní.

Rovněž meziprodukty samotné výroby PVC - ethylendichlorid (EDC) a vinylchlorid monomer (VCM) - jsou velice nebezpečné a toxické chemikálie. Chlór a výše zmíněné suroviny (EDC a VCM) způsobují, že při výrobě PVC vzniká velké množství chlororganických sloučenin jakožto vedlejších produktů. Ke vzniku těchto látek dochází také při spalování odpadu s obsahem PVC. Mezi chlororganické sloučeniny patří mimo jiné nechvalně známé dioxiny a furany, polychlorované bifenyly (PCB), hexachlorbenzen, hexachloretan a hexachlorbutadien. Přítomnost chlóru v těchto látkách způsobuje, že jsou velmi toxické, téměř se neodbourávají z prostředí a snadno se akumulují v potravním řetězci.

Likvidace PVC odpadu

Na konci životního cyklu PVC, když se tento plast stane odpadem, nastává další problém, a to jak jej bezpečně zlikvidovat. Vzhledem k obsahu některých látek (těžkých kovů, ftalátů atd.) by mělo být řazeno mezi nebezpečný odpad. Tak tomu ale v praxi není a PVC končí jako odpad komunální nebo v nádobách na plasty. Komunální odpad je v České republice nejčastěji skládkován a spalován. Ani jedno z těchto řešení není bezpečné.

Při skládkování se z PVC uvolňují nebezpečné ftaláty a těžké kovy. Spalování je vůbec nejhorším způsobem likvidace PVC, protože se uvolňují nebezpečné látky jako chlorovodík a dioxiny. Během hoření se rovněž uvolňují těžké kovy. Bylo zjištěno, že spálením 1 kg PVC v EU vzniká průměrně 0,8 - 1,4 kg nebezpečných odpadů jako důsledek neutralizace kyseliny chlorovodíkové, která vzniká z chlorovodíku, zásaditými činidly. PVC se pro svoje vlastnosti nehodí ani do směsného plastu určeného k recyklaci, protože negativně ovlivňuje jeho vlastnosti.

Alternativy k PVC

Náhrada PVC bezpečnějšími alternativami, s výrazně menšími dopady na životní prostředí, je v současné době zcela reálná a to i bez nebezpečí zásadního vzrůstu nákladů. Hlavní výhodou alternativních materiálů ve srovnání s PVC je mnohem nižší riziko výskytu nebezpečných látek v průběhu jejich výroby i finální likvidace. Ve většině případů u nich nehrozí vznik chlorovaných meziproduktů, jakými jsou např. dioxiny.

Také mezi plasty, které se dnes používají, existují značné rozdíly v míře, jakou zatěžují životní prostředí. Zajímavé srovnání ekologických bilancí různých obalových materiálů nabízí holandská studie z roku 1991. Používané materiály byly hodnoceny na základě několika kritérií, jako je spotřeba energie, obnovitelnost surovinových zdrojů, znečištění ovzduší vody a půdy, recyklovatelnost, produkce pevných odpadů, nepříznivé vlivy na ekosystémy a charakter krajiny a bezpečnost a toxicita.

Na základě výsledků analýzy ekologické bilance byly jednotlivé běžně používané obalové materiály rozděleny do tří skupin, a to na ekologicky šetrné (papír, lepenka, sklo a z plastů PE, PP a PET), následovala střední skupina (PS a PC), a jako materiály se závažným ekologickým dopadem byly hodnoceny hliník a z plastů PVC. V případě PVC bylo zejména přihlíženo k problémům s toxicitou, bezpečností práce a problémy s uvolňováním chlorovodíku při spalování.

Srovnání obalových materiálů a jejich vlivu na životní prostředí

Univerzita v Tuftu publikovala zprávu, která vypočítává náklady, jenž by musely být vynaloženy k úplné náhradě PVC. Ve studii se konstatuje, že náhrada PVC je dosažitelná a ekonomicky únosná, a dále poukazuje na to, že výhody PVC se v mnoha případech přeceňují a že PVC není ani výrazně levnější než mnohé alternativy, které navíc vykazují podobné, nebo i lepší užitné vlastnosti a současně jsou k dispozici prakticky ve všech případech, kde se dnes používá PVC.

Pokud jde o obaly na potraviny, tak zde je náhrada PVC za jiné materiály bezesporu možná. Sdružení Arnika provádělo v průběhu několika posledních let monitoring zastoupení PVC obalů v některých českých supermarketech. Z šetření vyplynulo, že obaly z PVC v současnosti používá jen omezená skupina dodavatelů, přičemž majoritu obalových materiálů tvoří plasty typu PE, PP, PET nebo PS. Nejčastěji používaným PVC obalem je smršťovací folie, která bývá používána zejména při balení masných výrobků. Tato fólie je nicméně dobře nahraditelná například fólií z PE, která je v současné době používána již mnoha výrobci. Méně měkčené PVC se také poměrně často používá při výrobě mističek a vaniček, v kterých bývají skladovány saláty, pomazánky apod. To, že většina dodavatelů nicméně již pro tyto účely běžně používá např. PS nebo PP, ukazuje na to, že i zde je výměna možná.

tags: #vliv #chloru #a #teploty #na #PVC

Oblíbené příspěvky:

• Údržba studny a čistá voda
• Moderní izolace pro pochozí střechy
• Kompletní průvodce světem nerostů
• Mlatové a kalené povrchy
• obdélníková akrylátová vana Ravak