Na cestě k ekologickým změkčovadlům

Návazně na toto opatření v srpnu 2008 zveřejnila Evropská agentura pro chemické látky seznam látek s potenciálem nejen závažných účinků na člověka a životní prostředí, ale i pozdější kontroly ze strany EU.

Daný vývoj může mít za následek nové zákonné povinnosti pro dodavatele surovin, výrobce směsí a aplikace pro konečné použití.

Na seznamu látek (SVHC - Substances of Very High Concern) je zařazena i trojice změkčovadel DEHP (di-2-ethylhexyl ftalát, dříve známý jako DOP), DBP (dibutyl ftalát) a BBP (benzyl butyl ftalát), které se dosud bez větší újmy používaly v chemickém průmyslu. Legislativní úpravy však používání těchto změkčovadel v rozsahu uplatnění nyní omezily. V důsledku toho je jejich náhrada vhodným změkčovadlem pro výrobce předmětem velkého zájmu. "Náhradní" varianty na sebe nenechaly dlouho čekat. Jednou z nich je i změkčovadlo Mesamoll z produkce německé firmy Lanxess. Jeho možnosti ukazují dva následující příklady.

CHOVÁNÍ "NÁHRADNÍKA" V ODVĚTVÍ PVC...

Změkčovadlo DEHP na bázi ftalátu se dosud používalo například do směsí nitrilbutadienového kaučuku (NBR), které v podobě výrobků přicházejí do kontaktu s oleji, pohonnými hmotami a rozpouštědly, a to pro jeho dobrou chemickou a mechanickou odolnost proti těmto materiálům. Optimalizuje viskozitu, přilnavost, pružnost za studena a vlastnosti při protlačování tak, aby bylo dosaženo požadovaných atributů. Typické aplikace zahrnují hadice, plochá těsnění, membrány, těsnění či dopravní pásy.

S tím je ale teď konec a prostor, coby vhodné náhrady za DEHP, se otevírá pro Mesamoll, ester kyseliny alkansulfonové bez ftalátu, který není uveden na seznamu SVHC a má velmi nízkou těkavost. Právě to ho podle výrobce protěžuje jako adekvátní záměnu, neboť pro výrobní proces je žádoucí směs s nižší těkavostí. Firma Lanxess k tomu uvádí, že za kladnou odezvu u reparačního změkčovadla může nízký tlak výparů. Dalším plusem při produkci by také měla být jeho schopnost, že gelovatí rychleji než standardní změkčovadla, což zvýší rychlost výroby, včetně efektivnosti, a naopak sníží výrobní náklady na jednotku. Dobré zmýdelnění výrobku dále vede k vynikající odolnosti konečného výrobku proti povětrnostním vlivům.

Změkčovadla Mesamoll prokazují kompatibilitu s NBR a s polymerem se rychle směšují. Ke zjištění mechanických vlastností, zpracovatelnosti a vulkanizace ve směsi byly provedeny srovnávací zkoušky DEHP (má vulkanizaci vynikající, tím se špatně nahrazuje) a změkčovadla Mesamoll. Při zkouškách se použilo NBR s 20 hmotnostními díly, resp. 100 hmotnostními díly změkčovadla. Kvantitativní výsledky jsou zobrazeny v pavučinovém grafu na obrázku č. 1, kde hodnota 0 představuje nežádoucí vlastnosti a 6 udává vynikající chování ve směsi NBR.

Graf ukazuje, že Mesamoll se ve většině oblastí chová stejně dobře jako DEHP, ne-li lépe. Jeho vliv na viskozitu směsi je za podmínek ekvivalentního podílu nepatrně méně efektivní než u DEHP, což má za následek mírně vyšší hodnotu viskozity Mooney.

Materiály s nižší viskozitou Mooney (30 až 50) je možné nasadit při vstřikování nebo válcování, zatímco produkty s vyšší viskozitou Mooney (60 až 80) lze více protahovat a používat při protlačování a lisování. Tvrdost Shore A změkčovadla firmy Lanxess ve vulkanizovaném konečném produktu z NBR je ve srovnání s DEHP mírně lepší, zatímco mechanické vlastnosti, jako pevnost v tahu a prodloužení při přetržení jsou u obou změkčovadel srovnatelné. Zkoušky trvalého přetvoření tlakem měří schopnost NBR vrátit se k jeho původní tloušťce po dlouhotrvajících stlačeních při dané teplotě a deformaci. Když je nitrilový kaučuk stlačen příliš dlouho, ztrácí svoji schopnost vrátit se ke své původní tloušťce. Tato ztráta pružnosti (paměti) může časem snížit schopnost plochého těsnění, těsnění nebo pružné podložky z elastomeru plnit svoji funkci. V těchto zkouškách obě změkčovadla vykazovala ve stlačené směsi NBR podobné chování.

... A V POLYURETANOVÝCH TĚSNICÍCH PROSTŘEDCÍCH

Alternativní změkčovadlo Mesamoll se uplatní i v oblasti polyuretanových těsnicích prostředků (PUR). Ty pro dobrou přilnavost k rozmanitému množství podkladů, a dobré mechanické vlastnosti, jsou účelné hlavně ve stavebním a automobilovém průmyslu.

Jednou ze slabých stránek produktů PUR je jejich omezená odolnost proti UV záření, což může způsobit i praskliny v jejich povrchu. Jde hlavně o případy při použití systémů na bázi aromatických materiálů. Zlepšit tuto kritickou vlastnost je možné užitím vhodného změkčovadla, které konečnému výrobku dodá dostatečnou odolnost proti povětrnostním vlivům. Šance pro Mesamoll.

Vzhledem ke skutečnosti, že se změkčovadlo na polymer chemicky neváže, je běžným problémem migrace. Jeho ztrátou může PUR ztuhnout, a výrobek v konečné fázi selhat. Stejný výsledek lze dostat, když u změkčovadla, tj. esteru, získávaného z kyselin a alkoholů, dojde ke zmýdelnění. Na rozdíl od migrace změkčovadla z těsnicího prostředku může voda vsakující se do něho způsobit hydrolýzu změkčovacího esteru do jeho složek. Tato hydrolýza, označovaná jako zmýdelnění, je urychlována alkáliemi. Když k němu dojde, plastifikovaný výrobek se stává křehčím a trpí jeho provozní parametry. Tento problém se týká hlavně stavebního průmyslu, kde se používá hydroxid vápenatý a beton, zejména bezprostředně po jejich použití, kdy tyto materiály mají tendenci být nejvíce alkalické. Odolnost proti tomuto zmýdelnění znamená pro PUR dlouhou životnost. V kontextu s tímto prokázaly estery kyseliny alkylsulfonové dobré výsledky, na rozdíl od BBP a univerzálních ftalátů. Ve zkoušce imunity podle DIN 534 04 došlo ke zmýdelnění kolem 75 % BBP, v porovnání s pouze asi 25 % prostředku Mesamoll II.

Použití "ekologických" změkčovadel, jako je Mesamoll, nepředstavuje žádné riziko ani pro zdraví člověka, ani pro životní prostředí, navíc reaguje na spotřebitelskou poptávku zlepšit vlastnosti a prodloužit životní cyklus konečných výrobků. V důsledku toho přirozeně roste tržní poptávka po recepturách bez ftalátů.