Атлас Окон

Стабилизация строительных экструдированных ПВХ профилей:кальций-цинк или свинец.

При выборе ПВХ окна или двери из экструдированных ПВХ профилей потребителей данного вида продукции часто встречает в рекламных проспектах местных фирм - сборщиков сведения типа "…наши профили стабилизированы кальций - цинком (вариант - оловоорганическими соединениями)", "…наши профили свободны от свинца…", "Pb free" и т.п.
Экологический козырь в конкурентной борьбе часто действует на потребителя безотказно и он готов переплачивать, лишь бы уберечься от злокозненного и зловредного свинца - тяжёлого металла. Такие приёмы в конкуренции вполне допустимы, хочу только добавить, что слишком поднимать цены на "без свинцовые" ПВХ профили вовсе не обязательно.
Принципиальной разницы для потребителя ПВХ окон при использовании как свинцово содержащих, так и без свинцовых термо стабилизаторов в плане их экологической безопасности нет!
Обратные утверждения - пример недобросовестной конкуренции и спекуляция на невежестве потребителя (особенно - восточноевропейского).
Рассмотрим подробнее для чего нужны стабилизаторы в ПВХ компаунде и есть ли между ними принципиальная разница, существенная для потребителя конечного продукта - ПВХ окна.
ПВХ полимеры и изделия из них при эксплуатации подвергаются комплексу факторов неблагоприятного воздействия (температура, атмосферные кислород и озон, солнечная радиация, атмосферные загрязнения и т.п.); в результате могут изменяться механические, электрические свойства, цвет.
Принцип применения стабилизаторов в ПВХ компаундах заключается в устранении дегидрохлорирования ПВХ с образованием двойных связей С = С под действием различных факторов. Кислород атмосферы присоединяется к радикалам и препятствует сшивке макромолекул и в ПВХ образуется много кислородсодержащих групп - активаторов разложения ПВХ. Для устранения этого фактора используют стабилизаторы - антиоксиданты и антиозонаторы.
Стабилизация ПВХ достигается в этом случае введением в ПВХ компаунд акцепторов кислорода, или ингибиторов, способных обрывать цепную реакцию дегидрохлорирования ПВХ. Для этого в ПВХ компаунд вводят фенолсульфиды, вторичные ароматические амины, бисфенолы, карбоксилаты металлов и т.п. Подвижный водород этих веществ легко присоединяется к молекуле С и дегидрохлорирование (а соответственно и терморазложение ПВХ) прекращается.

Кальций-цинк Сa/Zn стабилизаторы.

Использование Сa/Zn стабилизаторов в строительных экструдированных ПВХ профилях началось более 20 лет назад. Для ПВХ окон используют смесь карбоксилатов Ca и Zn, особым способом добавляемую в экструзионный ПВХ компаунд при приготовлении (смешивании) ПВХ компаунда в специальных комбинированных смесителях периодического действия; (карбоксил - одновалентная атомная группа, состоящая из карбонильной и гидроксильной групп). Для снижения стоимости в состав иногда подмешивают смеси карбоксилатов Al и Mg. Но даже в этом случае термо стабилизационные свойства часто бывают недостаточны для строительных ПВХ профилей и приходиться добавлять в компаунд некоторые полиоли, эпоксидированнон соевое масло, некоторые органофосфиты. Всё это ведёт к удорожанию ПВХ компаунда и профилей.
Применение подобных Ca/Zn термо стабилизаторов позволяет получать ПВХ профили (как жёсткие, так и пластифицированные) самого широкого применения и с хорошими механическими, диэлектрическими, органолептическими свойствами и с хорошей погодостойкостью. Вследствие этого, такие ПВХ компаунды широко применяются для изготовления различных медицинских трубок, капельниц, катетеров, мешков хранения и переливания крови, жёстких и полужёстких простых и барьерных плёнок для упаковки пищевых продуктов и плодов, трубопроводов для питьевой воды и отопления и т.п.
Сa/Zn термо стабилизаторы повышают цену ПВХ профиля сугубо за счёт психологического фактора (потребитель ПВХ профилей знает, что, например, накопление свинца в организме опасно и поэтому не доверяет свинцовым термо стабилизаторам, хотя никто, даже серьёзные химики, не могут объяснить, как свинец в связи с сильным радикалом - карбоксилатом и в составе ПВХ компаунда может угрожать его здоровью). Но рынок не терпит пустоты, и производители предлагают любые ПВХ профили, которые можно стабилизировать чем угодно, если только покупатель готов платить больше. К слову сказать, и ПВХ, как главный полимер для строительных профилей выбран только по причине стоимости.Многие полимеры превосходят его по многим параметрам, есть полипропиленовые, полиамидные, углепластиковые, ММА, полисульфоновые, даже фторопластовые строительные профили и окна и сайдинг панели из них, но все они намного дороже. ПВХ - самый дешёвый полимер, удовлетворяющий требованиям к строительным профилям из пластиков.
Применение ПВХ профилей, стабилизированных Ca/Zn, становится всё популярнее в экструзии электрокабельной изоляции, труб, сайдинга и cladding панелей ("виниловая вагонка").
Эти термо стабилизаторы являются комплексными и более дорогими, по сравнению с традиционными свинцовыми и металлическимии мылами из-за необходимости применять первые со специальными костабилизационными добавками. Применение таких добавок и стабилизаторов пока незначительно и разработка рецептур ПВХ компаундов для строительных профилей требует много времени и средств на научные и экспериментальные работы.
Вследствие этого, в ЕС за 1998 г. применение Ca/Zn стабилизаторов для профилей составило от общего числа:
• для труб и кабельной изоляции - менее 2 %
• для оконных и отделочных (siding, cladding) профилей - менее 7%
Но рост их применения продолжается, а особенно для экструзии разнообразных плёнок, где в основном применяются Ba/Zn карбоксилаты.
Ca/Zn термо стабилизаторы, и их соли большинства кислот, признаны нетоксичными и не генерирующими токсичных веществ в соединении с другими добавками в ПВХ компаунде (в соответствие с заключением "Директивы по химикатам для полимерной промышленности ЕС"). Но применение их с другими костабилизаторами должно всегда проверяться на безопасность для рабочего персонала.
Можно ещё добавить, что Zn в пылевидном состоянии (чистый металл), так же опасен для здоровья, как и свинец. Но термо стабилизаторы (как свинцовые, так и кальций - цинковые) поставляются на экструзионные предприятия в гранулированном виде и в них, конечно же не содержится чистый свинец, или чистый цинк. Можно заключить, что Ca/Zn термо стабилизаторы в составе строительных профилей не представляют опасности здоровью, но исследования в этой области ещё не закончены.

Свиней Pb стабилизаторы.

Свинец - один из древнейших по использованию металлов. В 1998 году было добыто 3400000 тонн свинца. Использование свинца для стабилизации ПВХ профилей составляет в настоящее время 2,4 % от его общего объёма. Изделия, термо стабилизированные свинцом, составляют более 75% от общего объёма произведённых ПВХ окон в прошлом году. Применение свинцовых недорогих термо стабилизаторов (в основном это комплексные карбоксилаты свинца) позволяет экструдировать строительные ПВХ профили с отличной тепловой и световой стабильностью, диэлектричекой константой, нулевым водопоглощением, отличной устойчивостью к механическим динамическим и статическим нагрузкам.
Вследствие токсичности, применение свинца строго регулируется особыми промышленными правилами ЕС. На упаковках с такими стабилизаторами всегда наклеивается ярлык "особо опасен беременным женщинам", но их наклеивают и на упаковки Ca/Zn стабилизаторов. Работы по приготовлению ПВХ компаундов с различными типами термо стабилизаторов строго регламентируются правительственными нормами безопасности по ПДК свинца, цинка, кадмия, бария. Ежемесячно на этих предприятиях госинспекторами проверяется уровень концентрации веществ в воздухе, воде, крови персонала.
Однажды будучи внедрён в состав ПВХ компаунда, свинцовый термо стабилизатор уже никак не может мигрировать из его состава, и свинец никак не выделяется из состава стабилизатора, даже при сгорании ПВХ окон. Подобные ПВХ компаунды (со свинцовым термо стабилизатором) широко применяются для экструзии питьевых труб. Исследования на предмет выделения свинца в питьевую воду велись более 40 лет во всём мире (так как никто не доверял исследованиям соседей, все они выявили, что при соблюдении всех технологических норм при приготовлении ПВХ компаунда и экструзии ПВХ труб, содержание свинца после ряда специальных провоцирующих исследований меньше в 8 - 10 раз ПДК, определённой ВОЗ. Многочисленные исследования национальных институтов не смогли доказать, что свинцовые термо стабилизаторы в строительных ПВХ профилях вызывают раковые заболевания. Эти выводы и заключения содержатся в официальных отчётах: Королевской Инспекции Питьевой Воды (Великобритания) за 1995 год, Шведского Агентства Защиты Окружающей Среды, Шведской Ассоциации Водоснабжения и Канализации (обе они указали на допустимость применения в ПВХ трубах для питьевой воды и профилях свинцовых термо стабилизаторов), Норвежской Трубной Федерации, Австрийского Института Полимеров (в его исследованиях были приведены данные о том, что в некоторых случаях, содержание свинца в питьевой воде водопроводов выше, чем содержание ионов свинца в воде из ПВХ трубопроводов, стабилизированных свинцом). Надо отметить, что изделия из ПВХ, со свинцовыми термо стабилизаторами, никогда не используются для прямого контакта с пищевыми продуктами. За 50 лет в ЕС не было ни одного, юридически доказанного случая вреда, нанесённого применением ПВХ изделий, стабилизированных свинцовыми термо стабилизаторами. Покупателю в ЕС предоставляется полная свобода осознанного выбора ПВХ профилей, стабилизированных как Ca/Zn так и свинцом, оловоорганикой, Ba/Zn и т.п.; фирмы сборщики окон там, как правило, не козыряют перед потребителем непонятными им самим химическими терминами.

к.т.н. Владимир Коваль