Polichlorek winylu (PVC, PCW) – czy jest trujący? Właściwości, zastosowanie, szkodliwość

Czym jest polichlorek winylu?

PCW, znane jako PCW spienione, czyli polichlorek winylu, jest polimerem syntetycznym z grupy winylowych, który stosowany jest do wytwarzania tworzyw sztucznych. Jest jednym z chętniej wykorzystywanych tworzyw w różnych dziedzinach gospodarki. Wszystko za sprawą jego parametrów fizycznych i chemicznych. Często w Polsce możemy spotkać się ze skracaniem nazwy polichlorku winylu do PCV, co jest niepoprawne i nie funkcjonuje w nazewnictwie międzynarodowym. Należy pamiętać, że polichlorek winylu posiada tylko dwa poprawne skróty: PCW (od polichlorku winylu) i PVC (od ang. Poli Vinyl Chloride) i pod takimi nazwami powinniśmy szukać wspomnianego materiału.

Polichlorek winylu po raz pierwszy został otrzymany w 1835 roku, kiedy to francuski chemik i fizyk Henri Victor Regnault otrzymał biały proszek nazwany później polichlorkiem winylu. Z kolei w 1913 roku niemiecki chemik dr Fritz Klatte opatentował wytwarzanie żywicy z winylowych związków. Otrzymana substancja wykazywała silne właściwości termoplastyczne i odporność na szereg rozpuszczalników. Jednak wówczas otrzymane tworzywo nie zostało docenione i nie zyskało na popularności. Dopiero po wybuchu I wojny światowej polichlorek winylu zaczęto pozyskiwać jako substytut powszechnie stosowanego przez armię kauczuku. Jednak w latach trzydziestych XX wieku nastąpił prawdziwy przełom i na terenie USA i Niemiec powstały fabryki, które masowo zaczęły jego produkcję. Z kolei w okresie II wojny światowej polichlorek winylu wykorzystywano m.in do izolacji kabli, co sprawiło, że stał się popularny na całym świecie.

Polichlorek winylu – otrzymywanie

Otrzymywanie polichlorku winylu odbywa się w trzech etapach. W pierwszym wytwarzany jest monomer, który zostaje poddany polimeryzacji. W kolejnym etapie następuje sporządzenie mieszanki do produkcji konkretnych wyrobów z PVC. Kluczowym etapem jest właśnie polimeryzacja, bowiem to właśnie ze sposobu polimeryzacji polichlorku winylu wynikają zróżnicowane właściwości fizyczne.

• Polimeryzacja emulsyjna – polega na emulgowaniu chlorku winylu z wodą z wykorzystaniem odpowiednich związków chemicznych zwanych emulgatorami. Proces prowadzony jest w sposób ciągły lub też periodyczny w reaktorach zaopatrzonych w mieszadło i system wymiany ciepła. Otrzymany produkt w postaci wodnej zawiesiny polichlorku winylu zostaje osuszony w celu uzyskania drobnego proszku. W wyniku polimeryzacji emulsyjnej otrzymujemy E-PVC, który wykazuje właściwości przezroczyste i pochłania wodę. Produkt otrzymujemy w postaci sproszkowanej, a reakcja jest najstarszą ze stosowanych.
• Polimeryzacja suspensyjna – proces przeprowadzany jest w reaktorach periodycznych w podwyższonej temperaturze (około 60^oC) z udziałem stabilizatorów suspensji oraz inicjatorów rodnikowych. To najpopularniejsza reakcja otrzymywania polichlorku winylu (około 90 proc.) S-PVC wykazuje wysokie właściwości elektroizolacyjne.
• Polimeryzacja w masie – chlorek winylu polimeryzowany jest wraz z inicjatorami rodnikowymi. To najbardziej problematyczna reakcja, wymagająca wykorzystania skomplikowanej aparatury, jednak produkt końcowy jest najczystszą postacią polichlorku winylu.

Czytaj również: Czy gotowanie z użyciem folii aluminiowej może być niebezpieczne dla zdrowia?

Polichlorek winylu – właściwości

Właściwości polichlorku winylu różnią się w zależności od postaci wytworzonego materiału. Możemy otrzymać polichlorek winylu w postaci twardej (nieplastyfikowanej) lub w postaci miękkiej (plastyfikowanej).

PCW nieplastyfikowany wykazuje bardzo wysoką odporność na korozję oraz ekstremalne czynniki atmosferyczne. Jest odporny na chemikalia, oleje. PCW w postaci twardej jest łatwy do przetwarzania, łączenia, barwienia i drukowania. Ponadto jest lekki, posiada doskonałe właściwości izolacyjne i można z niego produkować wyroby przezroczyste, półprzezroczyste i nieprzezroczyste. Jest odporny na działanie ognia, posiada właściwości samogasnące, a tym samym jest bardzo bezpiecznym materiałem. Nadaje się do formowania na gorąco i obróbki mechanicznej tj. cięcia, klejenia, łączenia, spawania.

Polichlorek winylu plastyfikowany jest materiałem bardzo plastycznym, elastycznym i giętkim. Jest odporny na uszkodzenia mechaniczne i wyróżnia się wydłużeniem przy rozrywaniu. PVC miękki ma doskonałą przejrzystość, nie jest wrażliwy na ekstremalne warunki atmosferyczne. Wykazuje wysoką udarność i twardość. Jego formowanie odbywa się w temperaturach o wiele niższych niż PVC twardego. Wyroby z polichlorku winylu miękkiego powstają w procesie wytłaczania, prasowania, wtrysku lub odlewania.

Polichlorek winylu – zastosowanie

Materiał PVC wykorzystywany jest w różnych dziedzinach gospodarki. Służy do produkcji rur i kształtek do wykonywania instalacji w budynkach, do produkcji stolarki okiennej i drzwiowej, jak i różnego rodzaju akcesoriów np. listew przypodłogowych i wykończeniowych. Polichlorek winylu wykorzystywany jest do wyrobu opakowań, dywaników samochodowych, drobnych przedmiotów. To izolacja w przewodach i kablach. PCW w medycynie służy do wyrobu strzykawek, sond, cewników. Pokrywane są nim także powierzchnie sportowe. To materiał na wykładziny podłogowe, tapety, węże ogrodowe, uszczelki, worki.

Można spotkać się z opiniami, że produkty z PVC przyczyniają się do zanieczyszczania środowiska ze względu na to, że nie nadają się do recyklingu i nieprzetworzone zalegają na składowiskach odpadów. W rzeczywistości polimer ten po uprzednim oczyszczeniu można odzyskiwać wielokrotnie bez straty jakościowej. Same produkty wykonane z PVC odznaczają się długowiecznością – mogą być stosowane przez wiele lat, co zmniejsza jednocześnie generowanie odpadów. Wiele organizacji pozarządowych zwraca jednak uwagę na fakt, że polichlorek winylu może zanieczyszczać środowisko jako mikroplastik – drobne cząsteczki tworzywa, które odkładając się w organizmach istot żywych stanowią dla nich potencjalne zagrożenie.

Polichlorek winylu – szkodliwość

Polichlorek winylu a szkodliwość – jaka jest prawda? Najprawdopodobniej chyba żaden materiał nie został tak dokładnie przebadany pod kątem toksyczności jak PCW. W świadomości społecznej PVC uznane jest za jedno z najniebezpieczniejszych tworzyw sztucznych. To mieszanina wielu toksycznych związków. Choć w trakcie pożaru PCW nie pali się, to w temperaturze 120^oC wydziela chlorowodór (HCl), a także dioksyny i furany (PCDD i PCDF), czyli jedne z bardziej szkodliwych substancji.

Chlorowodór jest substancją o działaniu toksycznym i żrącym. Może występować w formie gazowej oraz jako roztwór wodny (kwas solny). Działa drażniąco na tkanki ludzkiego organizmu – gazowa postać chlorowodoru dostając się do oczu wywołuje ból, łzawienie oraz zaczerwienienie spojówek, może też uszkodzić rogówkę, doprowadzając do utraty wzroku. Skażenie błon śluzowych chlorowodorem wywołuje silny piekący ból oraz kaszel, a w wyższych stężeniach także obrzęk krtani i płuc.

Dioksyny i furany to związki chemiczne, wykazujące działanie alergiczne oraz karcerogenne. Ksenobiotyki te działają wyniszczająco na ludzki organizm – ich obecność zaburza funkcjonowanie układu immunologicznego oraz gospodarkę hormonalną, przyczynia się do schorzeń kości oraz chorób układu sercowo-naczyniowego. Zatrucie dioksynami prowadzi również do degeneracji gruczołów łojowych, czyli tzw. trądziku chlorowego. Dioksyny i furany mogą wpływać negatywnie na układ rozrodczy. Są także teratogenami – w przypadku kobiet w ciąży przenikają przez łożysko do krwioobiegu płodu i uszkadzają go.

Należy jednak zaznaczyć, że poziom toksyczności dymu powstającego przy spalaniu PVC i innych materiałów jest bardzo podobny. Emisja trujących związków, dioksyn i furanów nie jest większa niż ta, która towarzyszy pożarom lasu, przetwarzaniu złomu metali nieżelaznych czy spiekaniu rud, a znacznie poważniejsze zagrożenie stanowi powstający podczas spalania tlenek węgla.

Powszechne obawy względem PVC budzą również wchodzące w jego skład stabilizatory, będące najczęściej szkodliwymi metalami ciężkimi, takimi jak ołów czy kadm. Ołów, wysoce toksyczny pierwiastek chemiczny, znany jest ze swojej zdolności do zaburzania pracy enzymów ludzkiego ciała. Zatrucie ołowiem uszkadza nerki (nefropatia), powoduje problemy z ciśnieniem, a nawet prowadzi do bezpłodności. Ponadto ołów niszczy neurony i upośledza ich pracę, co prowadzi do uszkodzenia mózgu. Z kolei kadm jest jedną z najbardziej znanych substancji rakotwórczych, oddziałującą negatywnie na organy wewnętrzne, przede wszystkim na nerki i wątrobę. Mimo oczywistej szkodliwości obu tych metali należy wiedzieć, że jako stabilizatory wiążą się one trwale z PVC i nie uwalniają się z niego. Ponadto obecnie w produkcji polichlorku winylu używane są coraz nowocześniejsze oraz bardziej ekologiczne stabilizatory, które nie zawierają tak szkodliwych substancji.

Niektórzy twierdzą, że wyroby z PVC uwalniają rakotwórczy chlorek winylu, jednak monomery w postaci tego związku mogą występować w PCW jedynie w śladowych ilościach, a mit dotyczący emisji chlorku winylu wynika przede wszystkim z faktu, że w pierwszych wersjach tworzywa był on często stosowany.

Czytaj również: Chlorek glinu – czy jest bezpieczny?