Стабілізація будівельних екструдованих ПВХ профілів

При виборі вікна або дверей з екструдованих ПВХ- профілів покупці даного виду продукції часто зустрічають в рекламних проспектах місцевих фірм - виробників відомості на кшталт "наші профілі стабілізовані кальцій - цинком (варіант - оловоорганічними сполуками)", "наші профілі вільні від свинцю", "Pb free" і т.п.



Екологічний козир у конкурентній боротьбі часто діє на споживача безвідмовно і він готовий переплачувати, аби вберегтися від підступного і шкідливого свинцю - важкого металу. Такі прийоми в конкуренції цілком припустимі, хочу тільки додати, що занадто піднімати ціни на " безсвинцеві "ПВХ -профілі зовсім не обов'язково (що успішно демонструє наприклад німецький виробник віконних ПВХ- профілів "Plus Plan GmbH").

Беруся стверджувати, що принципової різниці для споживача готового столярного вироба з ПВХ- профілів при використанні як свинцовоутримуюча, так і безсвинцевих термостабилізаторів в плані їх екологічної безпеки немає!

Зворотні твердження - приклад недобросовісної конкуренції і спекуляція на незнанні споживача (особливо - східноєвропейського).

У попередніх номерах ми розглядали деякі аспекти приготування і використання вихідної сировини для екструдування будівельних ПВХ- профілів - екструзійний ПВХ- компаунд.

Розглянемо докладніше для чого потрібні стабілізатори в ПВХ- компаунді і чи є між ними принципова різниця, істотна для споживача кінцевого продукту - ПВХ вікна.

ПВХ полімери та вироби з них при експлуатації піддаються комплексу факторів несприятливого впливу (температура, атмосферний кисень і озон, сонячна радіація, атмосферні забруднення тощо); в результаті можуть змінюватися механічні, електричні властивості, колір.

Принцип застосування стабілізаторів в ПВХ- компаундах полягає в усуненні дегидрохлорування ПВХ з утворенням подвійних зв'язків С = С під дією різних факторів. Кисень атмосфери приєднується до радикалів і перешкоджає зшивці макромолекул і в ПВХ утворюється багато кисневмісних груп - активаторів розкладання ПВХ. Для усунення цього фактора використовують стабілізатори - антиоксиданти і антіозонатори.

Стабілізація ПВХ досягається в цьому випадку введенням в ПВХ- компаунд акцепторів кисню, або інгібіторів, здатних обривати ланцюгову реакцію дегидрохлорування ПВХ. Для цього в ПВХ- компаунд вводять фенолсульфіди, вторинні ароматичні аміни, бісфенол, карбоксилати металів тощо. Рухомий водень цих речовин легко приєднується до молекули С і дегидрохлорування (а відповідно і терморозклад ПВХ) припиняється.

Сa/Zn стабілізатори.

Використання Сa/Zn стабілізаторів в будівельних екструдованих ПВХ- профілях почалося більше 20 років тому. Для будівельних профілів використовують суміш карбоксилатів Ca і Zn, особливим способом додається в екструзійний ПВХ- компаунд при приготуванні (змішуванні) ПВХ- компаунда в спеціальних комбінованих змішувачах періодичної дії; (карбоксил - одновалентна атомна група, що складається з карбонільної і гідроксильної груп). Для зниження вартості до складу іноді підмішують суміші карбоксилатів Al і Mg. Але навіть у цьому випадку термостабілізаційны властивості часто бувають недостатні для будівельних ПВХ- профілів і доводитися додавати в компаунд деякі поліоліъ, епоксідіроване соєве масло, деякі органофосфіти. Все це веде до подорожчання ПВХ- компаунда і профілів.

Застосування подібних Ca/Zn термостабилизаторів дозволяє отримувати ПВХ- профілі (як жорсткі, так і пластифіковані) самого широкого застосування і з хорошими механічними, діелектричними, органолептичними властивостями і з хорошою погодостійкістю. Внаслідок цього, такі ПВХ- компаунди широко застосовуються для виготовлення різних медичних трубок, крапельниць, катетерів, мішків зберігання та переливання крові, жорстких і напівжорстких простих і бар'єрних плівок для упаковки харчових продуктів і плодів, трубопроводів для питної води та опалення і т.п.

Сa/Zn термостабілізатори підвищують ціну ПВХ-профілю суто за рахунок психологічного фактора (споживач ПВХ-профілів знає, що, наприклад, накопичення свинцю в організмі небезпечно і тому не довіряє свинцевим термостабілізаторам, хоча ніхто, навіть серйозні хіміки, не можуть пояснити, як свинець у зв'язку з сильним радикалом - карбоксилатів і в складі ПВХ-компаунда може загрожувати його здоров'ю). Але ринок не терпить порожнечі, і виробники пропонують будь-які ПВХ-профілі, які можна стабілізувати чим завгодно, якщо тільки покупець готовий платити більше. До слова сказати, і ПВХ, як головний полімер для будівельних профілів обраний тільки з причини вартості.

Багато полімерів перевершують його за багатьма параметрами, є поліпропіленові, поліамідні, вуглепластикові, ММА, полісульфонова, навіть фторопластові будівельні профілі та вікна і сайдинг панелі з них, але всі вони набагато дорожче. ПВХ - найдешевший полімер, що задовольняє вимоги до будівельних профілів із пластику.

Застосування ПВХ- профілів, стабілізованих Ca/Zn, стає все популярнішим в екструзії електрокабельної ізоляції, труб, сайдингу і cladding панелей ("вінілова вагонка").

Ці термостабілізатори є комплексними і дорожчими, у порівнянні з традиційними свинцевими і иеталевими - за необхідності застосовувати перші зі спеціальними костабілізаційними добавками. Застосування таких добавок і стабілізаторів поки незначе і розробка рецептур ПВХ-компаундів для будівельних профілів вимагає багато часу і коштів на наукові та експериментальні роботи.

Внаслідок цього, в ЄС за 1998 р. застосування Ca/Zn стабілізаторів для профілів склало від загального числа:
- Для труб і кабельної ізоляції - менше 2%;
- Для віконних та оздоблювальних (siding, cladding) профілів - менше 7%.

Але зростання їх застосування триває, а особливо для екструзії різноманітних плівок, де в основному застосовуються Ba / Zn карбоксилати.

Ca/Zn термостабілізатори, та їх солі більшості кислот, визнані нетоксичними і не генеруючими токсичні речовини в поєднанні з іншими добавками в ПВХ-компаунді (у відповідність з висновком "Директиви з хімікатів для полімерної промисловості ЄС". Але застосування їх з іншими костабілізаторами повинно завжди перевірятися на безпеку для робочого персоналу.

Можна ще додати, що Zn в пилоподібному стані (чистий метал), так само небезпечний для здоров'я, як і свинець. Але термостабілізатори (як свинцеві, так і кальцій - цинкові) поставляються на екструзійні підприємства в гранульованому вигляді і в них, звичайно ж не міститься чистий свинець, або чистий цинк. Можна укласти, що Ca/Zn термостабілізатори у складі будівельних профілів не становлять небезпеки здоров'ю, але дослідження в цій області ще не закінчені.

Pb термостабілізатори.

Свинець - один з найдавніших з використання металів. У 1998 році було видобуто 3400000 тонн свинцю. Використання свинцю для стабілізації ПВХ- профілів становить нині 2,4 % від його загального обсягу. Вироби, термостабілізовані свинцем, становлять понад 75% від загального обсягу вироблених ПВХ- виробів торік. Застосування свинцевих недорогих термостабілізаторов (в основному це комплексні карбоксилати свинцю) дозволяє екструдувати будівельні ПВХ -профілі з відмінною тепловою та світловою стабільністю, діелектричноюй константою, нульовим водопоглинанням, відмінною стійкістю до механічних динамічних і статичних навантажень.

Внаслідок токсичності, застосування свинцю сурово регулюється особливими промисловими правилами ЄС. На упаковках з такими стабілізаторами завжди наклеюється ярлик "особливо небезпечний вагітним жінкам", але їх наклеюють і на упаковки Ca/Zn стабілізаторів. Роботи з приготування ПВХ-компаундів з різними типами термостабилизаторів суворо регламентуються урядовими нормами безпеки по ПДК свинцю, цинку, кадмію, барію. Щомісяця на цих підприємствах держінспекторами перевіряється рівень концентрації речовин в повітрі, воді, крові персоналу.

Одного разу будучи впроваджений до складу ПВХ- компаунда, свинцевий термостабілізатор вже ніяк не може мігрувати з його складу, і свинець ніяк не виділяється зі складу стабілізатора, навіть при згорянні ПВХ -профілю. Подібні ПВХ- компаунди (зі свинцевим термостабілізаторами) широко застосовуються для екструзії питних труб. Дослідження на предмет виділення свинцю в питну воду велися більше 40 років у всьому світі (так як ніхто не довіряв дослідженням сусідів, всі вони виявили, що при дотриманні всіх технологічних норм при приготуванні ПВХ- компаунда і екструзії ПВХ -труб, вміст свинцю після ряду спеціальних провокуючих досліджень менше в 8 - 10 разів ГДК, визначеної ВООЗ. Численні дослідження національних інститутів не змогли довести, що свинцеві термостабілізатори в будівельних ПВХ- профілях викликають ракові захворювання.

Ці висновки і витяги містяться в офіційних звітах: Королівської Інспекції Питної Води (Великобританія) за 1995 рік, Шведського Агентства Захисту Навколишнього Середовища, Шведської Асоціації Водопостачання й Каналізації (обидві вони вказали на допустимість застосування в ПВХ- трубах для питної води і профілях свинцевих термостабилизаторів), Норвезької Трубної Федерації, Австрійського Інституту Полімерів (в його дослідженнях були наведені дані про те, що в деяких випадках, вміст свинцю у питній воді міськводопроводу вище, ніж вміст іонів свинцю у воді з ПВХ-трубопроводів, стабілізованих свинцем). Треба відзначити, що вироби з ПВХ, зі свинцевими термостабілізатором, ніколи не використовуються для прямого контакту з харчовими продуктами. За 50 років в ЄС не було жодного, юридично доведеного випадку шкоди, завданої застосуванням ПВХ-виробів, стабілізованих свинцевими термостабілізаторами. Покупцеві в ЄС надається повна свобода усвідомленого вибору ПВХ- профілів, стабілізованих як Ca/Zn так і свинцем, оловоорганіки, Ba/Zn тощо; фірми збирачі вікон там, як правило, не козиряють перед споживачем незрозумілими їм самим хімічними термінами.