Vliv tuku na vlastnosti polyvinylchloridu (PVC) a jeho důsledky

Polyvinylchlorid (PVC) je v současné době třetím nejvíce používaným plastem, hned po polyethylenu a polypropylenu. Poprvé byl syntetizován v roce 1935 a jeho výroba byla industrializována na počátku 30. let 20. století. Polyvinylchlorid je polymerní materiál, který používá atom chloru k nahrazení atomu vodíku v polyethylenu. Je to amorfní polymer s malým množstvím krystalické struktury, jehož struktura je [-CH2-CHCl-]n. 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.

Výroba polyvinylchloridu

Základní surovinou pro výrobu PVC je vinylchlorid monomer (VCM - těkavý, jemně nasládlý plyn). Mechanismus polymerační reakce vinylchloridového monomeru (VCM) v peroxidech, azosloučeninách a dalších iniciátorech, stejně jako působením světla a tepla, je základem polyvinylchloridu. Jeho polymerací do řetězců, jen částečně se rozvětvujících, vzniká bílý prášek nebo granulát. PVC je bílý prášek s amorfní strukturou. Stupeň větvení je malý, relativní hustota je asi 1.4, teplota skelného přechodu je 77 ~ 90 ℃ a začíná se rozkládat při asi 170 ℃. 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. Molekulová hmotnost průmyslově vyráběného PVC je obecně v rozmezí 50,000 110,000 až 80 85, s velkou polydisperzitou a molekulová hmotnost se zvyšuje s poklesem polymerační teploty; nemá pevný bod tání, začíná měknout při 130-160 °C a stává se viskoelastickým při 180 °C. Samotný polymer se poté mísí s různými přísadami, které zlepšují jeho vlastnosti. Těmito přísadami jsou především plniva (např. křída), stabilizátory (pro zvýšení tepelné stability a odolnosti vůči ultrafialovému i tepelnému záření), změkčovadla (pro lepší manipulaci), maziva (pro lepší zpracovatelnost) atd.

Při výrobě může do prostředí uniknout jak toxický prvek chlór, tak primární vinylchlorid monomer, jenž je karcinogenem. Výrobu polyvinylchloridu doprovází vznik dioxinů, které patří mezi rizikové toxické látky. 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.

Mezi hlavní metody výroby PVC patří:

• Suspenzní polymerace: Jde o hlavní metodu, která představuje asi 80 % celkové produkce PVC. Monomery se suspendují a dispergují ve vodní fázi a polymerace probíhá v kapičkách.
• Emulzní polymerace: Jedna z prvních průmyslových výrobních metod PVC, kde se používají povrchově aktivní látky jako emulgátory.
• Objemová polymerace: Polymerace probíhá ve dvou stupních, nejprve v předpolymerační nádobě a poté v horizontální polymerační nádobě.

Modifikace a vlastnosti PVC

Polyvinylchlorid je tvrdý plast, který je chemicky odolný vůči vodě, anorganickým kyselinám a zásadám, solím a tukům. PVC pryskyřice je polární nekrystalický polymer, hustota: 1.380 g/cm3, teplota skelného přechodu: 87°C. Má špatnou tepelnou stabilitu a obtížně se zpracovává. Proto jej nelze použít přímo, je nutné jej upravovat a míchat, lze přidat související přísady a plniva. Vzhledem k různým typům a frakcím přidaných souvisejících přísad a plniv se však určuje, že vlastnosti a požadavky připravených PVC materiálů jsou odlišné.

Čtěte také: jak správně vybrat a aplikovat novou fasádní barvu

Modifikačními metodami jsou především chemická modifikace, modifikace výplně, modifikace výztuže, blending modifikace a modifikace nanokompozitů. Základním principem modifikace je poskytnout materiálům funkce nebo zlepšit určité vlastnosti pomocí přísad. PVC je obecně potřeba nejprve upravit a peletizovat. Po přípravě na pelety pomocí jednotky šnekového extrudéru bude plně plastifikován a bude snadněji zpracovatelný, zejména pokud se jedná o vstřikované výrobky.

Stabilizátory a změkčovadla

Aby bylo PVC pevné, musí být přidány stabilizátory. Jako stabilizátory se dříve používaly i těžké kovy (kadmium, olovo) či organické sloučeniny cínu, ale (i v důsledku evropské politiky REACH) byly většinou nahrazeny přísadami na bázi ekologického vápníku. Aby bylo PVC pružné a měkké, musí být přidány plastifikátory - nejčastěji jsou to ftaláty (především je najdeme v PVC zdravotnických pomůckách) a adipáty (především jsou používány v obalových materiálech). Jako změkčovadla se zpravidla používají ftaláty (např. DEHP).

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. Na příklad o olovu je dobře známo, že nepříznivě ovlivňuje vývoj nervové soustavy a kadmium mimo jiné zvyšuje riziko výskytu rakoviny a způsobuje poškození ledvin. Organické stabilizátory (např. tributyltin, tetrabutyltin, monooctyltin, dioctyltin) začaly být používány, aby nahradily stabilizátory na bázi těžkých kovů. Nicméně i v tomto případě přetrvávají obavy týkající se jejich nepříznivého vlivu na lidské zdraví.

Barvení PVC

Vliv pigmentů na PVC se odráží v tom, zda pigment reaguje s PVC a dalšími složkami, které tvoří výrobky z PVC, a také na migrační odolnosti a tepelné odolnosti samotného pigmentu. Některé složky v barvivu mohou podporovat degradaci pryskyřice. Například ionty železa a ionty zinku jsou katalyzátory pro degradační reakci PVC pryskyřice. Proto použití pigmentů na bázi oxidu železa (červeného, žlutého, hnědého a černého) nebo bílých pigmentů, jako je oxid zinečnatý, sulfid zinečnatý a lithopon, sníží tepelnou stabilitu PVC pryskyřic. Některá barviva mohou interagovat s degradačními produkty PVC pryskyřice. Například ultramarínové pigmenty jsou špatně odolné vůči kyselinám, takže v procesu barvení PVC budou interagovat s chlorovodíkem generovaným rozkladem PVC a ztratí svou správnou barvu.

K barvení PVC se používají sulfidická barviva (jako je kadmiová červeň, žlutá atd.) a separací barviv se může uvolňovat sirovodík. K migraci dochází pouze u výrobků z měkčeného PVC a při použití barviv nebo organických pigmentů. Takzvaná migrace spočívá v tom, že částečně rozpustná barviva nebo organické pigmenty se uvolňují.

Čtěte také: Příčiny šednutí smrkového dřeva venku

Ekologické a zdravotní dopady PVC

Úspěch PVC na světovém trhu je vedle některých vhodných technologických vlastností zajištěn zejména jeho relativně nízkou cenou a šikovnou marketingovou strategií jeho výrobců. PVC má bohužel ale také svou stinnou stránku o které se ví již méně. 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. 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 amalgámové 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. Tyto dvě látky jsou příčinou rakoviny a způsobují poškození jater, plic, kardiovaskulárního systému, nervového, imunitního a reprodukčního systému. 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. Dioxiny jsou vysoce toxické látky nebezpečné již ve stopových koncentracích. Kumulují se v živočišných tukových tkáních. Jejich koncentraci v životním prostředí zvyšují i drobné prachové částice. Dlouhodobé působení dioxinů a PCB vede k poškození imunitního a nervového systému, dále ke změnám endokrinního systému (zejména štítné žlázy) a reprodukčních funkcí. Některé studie prokázaly také jejich vliv na snížení inteligence, snížení schopnosti soustředění a vliv na chování (hyperaktivita u dětí). Jsou to látky, které se dlouhodobě kumulují v těle. Nejjedovatější z dioxinů 2,3,7,8 -TCDD byl zařazen Mezinárodní zdravotnickou organizací (WHO) mezi rakovinotvorné látky s účinkem na člověka. Mezi nejvíce ohrožené skupiny patří děti, staří lidé, pracovníci spaloven, ale také třeba sportovní rybáři.

Hexachlorbenzen (HCB) se vyráběl dříve jako pesticid anebo pro technické využití. Podobně jako dioxiny anebo PCB vzniká také jako nezamýšlený vedlejší produkt například při spalování chlorovaných látek. Svými účinky na lidské zdraví je srovnatelný s PCB a dioxiny - působí negativně na imunitní a hormonální systém člověka. Polychlorované bifenyly (PCB) byly vyráběny od roku 1930 jako chemické látky pro průmyslové využití. Jsou to velice stabilní chlororganické látky. Nerozpouštějí se ve vodě, zato se vážou na tuky. Lidé, kteří přicházeli pravidelně do styku s vysokými koncentracemi PCB onemocněli tzv. PCB akne.

Čtěte také: Co přináší nový stavební zákon?

Změkčovadla a jejich rizika

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.

Aby bylo PVC pružné a měkké, musí být přidány plastifikátory - nejčastěji jsou to ftaláty (především je najdeme v PVC zdravotnických pomůckách) a adipáty (především jsou používány v obalových materiálech). Ftaláty představují skupinu asi 40 látek, přičemž nejčastěji se používá DEHP (di-2-ethyl-hexylftalát). Některé ftaláty působí nepříznivě na vývoj mužských reprodukčních orgánů a jsou toxické pro testikulární buňky, které zajišťují normální produkci hormonů a spermií. Nezanedbatelné jsou také jejich účinky na játra, ledviny, plíce a na srážlivost krve.

Negativní účinky adipátů na lidské zdraví a životní prostředí se v současné době důsledně zkoumají. Např. americká „Agency for Toxic Substancec and Disease Registry“ (Agentura pro registraci toxických látek a nemocí) zařadila di(2-ethylhexyl)adipát, neboli DEHA na „Priority List of Hazardous Substances“. DEHA se používá jako změkčovadlo pro PVC, ze kterého se vyrábí některé obalové materiály používané i na potraviny. Takto měkčený druh PVC se používá na obalové materiály pro potraviny i v České republice. Zvýšená obezřetnost by měla být přijata zejména v případě balení potravin s vyšším obsahem tuku, do kterých DEHA velmi dobře přechází, přičemž množství uvolněného změkčovadla do velké míry závisí na době, po kterou byly potraviny s obalem ve styku a také na teplotě. Vliv DEHA na lidské zdraví není jednoduché posoudit, existují však některé studie, které testovaly vliv DEHA na laboratorních zvířatech. Například výzkum provedený ICI Chemical Corporation v roce 1998 odhalil spojitost tohoto změkčovadla s výskytem vývojových abnormalit u hlodavců. Látka je na seznamu tzv. prioritních látek, kterými se má zabývat ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry), která zpracovává oficiální hodnocení toxicity a nebezpečnosti látek pro americkou EPA. Podobně jako u ftalátů, se také u adipátů zjistilo, že mají schopnost se z PVC vyluhovat. Jde o klasický příklad látky, jejíž uvedení na trh měl předcházet důkladný výzkum jejího působení na lidské zdraví a životní prostředí.

Při výrobě PVC se často přidávají ftaláty, aby se zvýšila pružnost materiálu. Tyto ftaláty se však mohou z materiálu uvolňovat do okolního ovzduší. Některé studie prokázaly, že tyto plyny mohou způsobovat zdravotní problémy. Patří mezi ně bolesti hlavy, hormonální poruchy a dýchací problémy. Lidé jsou vystaveni chemikáliím, jako jsou ftaláty, tím, že jí a pijí potraviny, které se dostaly do kontaktu s plastovými výrobky obsahujícími ftaláty. I v malých množstvích mohou škodlivé chemikálie, jako jsou ftaláty a bisfenoly jako BPA, ohrozit naše zdraví a zejména zdraví dětí. Expozice BPA může také ovlivnit vývoj mozku a chování. BPA je také spojován s narušením hormonů, reprodukčními problémy u mužů a žen, vývojových, metabolických poruch a dalšími škodlivými dopady na zdraví, včetně rakoviny. Některé studie ukazují, že expozice ftalátů může být spojena s ovlivněním funkce ledvin, hormonálního systému a s vyšší četností alergických onemocnění, včetně astmatu, zejména u dětí.

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.

PVC v potravinářských obalech

Ačkoliv je množství PVC určeného pro balení potravin v porovnání s celkovou produkcí tohoto polymeru relativně malé, z hlediska možných vlivů na lidské zdraví se jedná o velmi citlivou oblast. Je to dáno tím, že PVC obsahuje mnoho přísad, které v něm nejsou pevně chemicky vázány, a proto se mohou z obalového materiálu uvolňovat, což může při styku s potravinami představovat vážný problém. Z tohoto hlediska jsou nejdiskutovanější zejména pružné PVC obaly, které obsahují velké množství změkčovadel.

Mezi hlavní chemické látky pro možnou migraci z obalu na potraviny jsou považována změkčovadla, která se mohou při kontaktu během zpracování nebo balení potravin přenést na potraviny a tím se dostat do lidského organismu. Četné studie uvádějí, že změkčovadla jsou potenciálními migranty, které se mohou uvolnit do potravin. Mezi nejčastěji sledované látky patří ftaláty. Ftaláty s nízkou molekulovou hmotností se snadněji uvolňují z obalu do potravin. BPA může migrovat zejména při kontaktu s potravinami obsahujícími tuky nebo při vyšších teplotách. Dále se v plastových obalech používají amidy na bázi mastných kyselin, jako kluzná činidla či aditiva u polyolefinů, PS a PVC.

Obalový materiál má významný vliv na migraci chemických látek. Tloušťka a plastifikace obalového materiálu typicky ovlivňují migraci. Řada vědeckých studií se zaměřila na to, jaké látky se mohou uvolňovat z běžných plastových materiálů používaných pro balení potravin. Testy ukázaly, že některé plasty, běžně používané pro styk s potravinami, mohou uvolňovat chemikálie s toxickými účinky nebo schopností narušit hormonální rovnováhu. Nejhůře dopadly materiály jako PVC a polyuretan, které v testech vykazovaly schopnost poškozovat buňky nebo narušovat hormonální rovnováhu - např. blokováním mužských hormonů (anti-androgenní účinky) nebo zhoršením jaterních funkcí. Naopak plasty jako HDPE, PET a některé druhy polypropylenu (PP) se ukázaly jako relativně bezpečnější z hlediska uvolňování chemických látek do potravin.

Regulace a doporučení pro spotřebitele

V Evropské unii se na všechny materiály určené pro styk s potravinami a výrobky z nich vztahuje jednotné, ve všech státech EU přímo aplikovatelné nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1935/2004 ze dne 27. října 2004. Toto nařízení stanovuje jednotná pravidla a požadavky pro všechny výrobce, dovozce, distributory, ale i kontrolní orgány členských států Evropské unie. Nejlépe a nejhlouběji propracovaným specifickým opatřením v rámci EU je nařízení Evropské komise č. 10/2011. Toto nařízení také stanovuje pravidla pro posuzování bezpečnosti plastů a předmětů z nich pomocí migračních testů, včetně podmínek pro jejich laboratorní provádění.

Bisfenol A (BPA) je již zakázán v kojeneckých lahvích a od ledna 2025 podléhá dalším omezením pro všechny materiály určené ke styku s potravinami. Migrace chemických látek z plastových obalů do potravin je ovlivněna délkou kontaktu, teplotou, obsahem tuku v potravinách a typem plastu.

Doporučení pro spotřebitele:

• Vyhnout se vysoce zpracovaným potravinám (např. konzervám, mraženým polotovarům), které často přicházejí do kontaktu s plastovými obaly.
• Jíst tzv. „celé“ potraviny (ovoce, zelenina, čerstvé maso), které nevyžadují tolik obalového materiálu nebo jsou baleny v bezpečnějších variantách.
• Plastové materiály používat opakovaně s opatrností - některé nejsou pro opakované použití určeny.
• Správné zacházení s potravinami v plastových obalech je na odpovědnosti každého spotřebitele.

Srovnání PVC s jinými plasty

Následující tabulka ukazuje souhrnné vyhodnocení obalových materiálů podle jejich vlivu na životní prostředí, založené na kritériích jako je spotřeba energie, znečištění, recyklovatelnost, produkce odpadů, vliv na ekosystémy a toxicita.

Výše uvedená analýza ukazuje, že náhrada PVC je dosažitelná a ekonomicky únosná. 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.

tags: #vliv #tuku #na #vlastnosti #pvc

Oblíbené příspěvky:

• moderní bílé obklady do koupelny
• Vruty pro dřevostavby
• Kompletní průvodce polykarbonátovými deskami
• Přečtěte si recenzi akrylátové vany Besco Modern Slim
• Elegance travertinu ve vinylu