30.10.2013 Ed.5 Polyolefiinit TIETOA PROSESSOINNIN JA TULIPALOJEN EMISSIOISTA Polyolefiineja, polyeteeni (PE) ja polypropeeni (PP), voidaan työstää useilla erilaisilla menetelmillä. Korotetuissa lämpötiloissa tapahtuu lämpöhajoamista ja oksidoitumista, joiden seurauksena vapautuu haihtuvia yhdisteitä (VOC). Tässä dokumentissa esitetty tieto koskee vain polyolefiinien käyttäytymistä tulipaloissa ja korotettua lämpötilaa vaativissa työstömenetelmissä. Näitä ovat mm. ekstruusiopäällystys, puhallus- ja tasokalvoekstruusio, putki- ja profiiliekstruusio, puhallusmuovaus, ruiskuvalu, rotaatiovalu, hitsaus, kuumasaumaus ja kutistekalvotekniikka. LÄMPÖHAJOAMINEN Lämpöhajoaminen (terminen hajoaminen) on nimensä mukaisesti lämmön aiheuttama palautumaton kemiallinen prosessi. Polymeeriketjujen pilkkoutumisen seurauksena polymeerin molekyylipaino vähenee, ketjuihin syntyy kaksoissidoksia ja matalan molekyylimassan omaavia hiilivetyjä muodostuu. Lämpöhajoaminen jakaantuu kahteen osaan, hapettomaan ja hapelliseen hajoamiseen. Työstössä lämpöhajoaminen alkaa ekstruuderiruuvissa, hapettomissa olosuhteissa ja päättyy hapellisena hajoamisena muovisulan kohdatessa ilman hapen suuttimella. Hapellista hajoamista tapahtuu kuitenkin jo ekstruuderiruuvissa, sillä pieniä määriä happea kulkeutuu työstökoneeseen granulaattien mukana. Polymeerin leikkaantuminen voi lähteä liikkeelle korkean lämpötilan lisäksi myös leikkausvoimien ansiosta. Hajoamistapahtuman käynnistyttyä polymeerin lopulliset hajoamistuotteet ovat samoja reaktiopolusta riippumatta. VAIKUTTAVAT PARAMETRIT Useat parametrit vaikuttavat emissioiden määrään ja laatuun. työstölämpötila ja työstömenetelmä. Näitä ovat muovimateriaali, lisäaineet, Muovimateriaali määrittää syntyviä hajoamistuotteita. Polyolefiinit muodostuvat hiilestä ja vedystä, joten niiden hajoamistuotteetkin ovat hiilivetyjä. Epäpuhtaudet, kuten katalyyttijäännökset, voivat käynnistää hajoamisen. Lisäaineita, suuremmaksi osaksi antioksidantteja, käytetään polyolefiineissa varsin pieninä pitoisuuksina. Näin niistä syntyvien emissioiden määrä on lähes olematon. Sen sijaan lisäaineilla on suuri vaikutus lämpöhajoamiseen kaiken kaikkiaan. Lämpöhajoaminen ja sen myötä syntyvät hajoamistuotteet vähenevät, koska hajoamistapahtuma estyy antioksidanttien vaikutuksesta. Työstölämpötila ja happipitoisuus muuttavat emissioita. Mitä korkeampi työstölämpötila on, sitä enemmän polymeeri hajoaa. Mitä suurempi ekstrudaatin hapelle alttiina olevan pinnan suhde sen tilavuuteen on, sitä enemmän hapellisia hajoamistuotteita syntyy. Ekstruusiopäällystyksessä työstölämpötila on korkea, yli 300 C, eikä antioksidantteja käytetä, koska oksidaation halutaan tapahtuvan polymeerin kiinnittymiseksi pinnoitettavaan alustaan, esimerkiksi kartonkiin. Tämä johtaa polymeerin nopeampaan hajoamiseen ja muita työstömenetelmiä suurempiin emissioihin. Työstömenetelmä ja erilaiset ajo-olosuhteet vaikuttavat hajoamiseen. Tyypillisiä tekijöitä ovat ekstruuderin koko ja tyyppi, ekstruusiolämpötila ja nopeus, jäähdytysnopeus sekä ruuvin aiheuttama leikkausvoima. Korkea Borealis AG Wagramerstrasse 17-19 1220 Vienna Austria Telephone +43 1 224 00 0 Fax +43 1 22 400 333 FN 269858a CCC Commercial Court of Vienna Website www.borealisgroup.com Sivu 1 / 4
30.10.2013 Ed.5 Polyolefiinit tuotantonopeus kasvattaa emissioita, mutta vähentää emissioiden kokonaismäärää prosessoitua polymeerikilogrammaa kohden. Tehokas jäähdytys pienentää sekin emissioita. EMISSIOTUOTTEET PROSESSOINNISSA Polyeteenin ja polypropeenin lämpöhajoamistuotteet ovat pitkälti samoja molemmilla polymeereillä. Rakenteestaan johtuen polypropeeni hajoaa polyeteeniä helpommin ja sen vuoksi sen prosessoinnissa syntyykin jonkin verran enemmän emissioita. Prosessoinnin emissiot ovat pääosin erilaisia hiilivetyjä, joilla on tyydyttynyt tai tyydyttymätön lineaarinen, haaroittunut tai rengasrakenne. Myös joitakin aromaattisia yhdisteitä syntyy lisäaineiden hajotessa. Hapettuneiden hajoamistuotteiden osuus kokonaisemissioista on pieni. Suurimman pitoisuuden hapettuneita hajoamistuotteita ovat formaldehydi, asetaldehydi, muurahaishappo ja asetoni. Prosessoinnissa muodostuu myös vesihöyryä, hiilimonoksidia (CO) eli häkää ja hiilidioksidia (CO 2). Pölyä ja aerosoleja, jotka muistuttavat parafiinivahahöyryjä, syntyy huomattavia määriä. Emissioiden absoluuttista kokonaismäärää on äärimmäisen vaikea arvioida, koska syntyvät emissiot riippuvat paikallisista olosuhteista. TULIPALOT Tulipalo käynnistyy sytyttävän lähteen, esim. kipinän, sytyttäessä palavan materiaalin hapen läsnäollessa. Se voi myös alkaa itsesyttymisen seurauksena korkeissa lämpötiloissa. Polyolefiinit palavat helposti, koska niillä on alhainen happi-indeksi (17) ja korkea energiasisältö. Tämä johtaa korkeisiin lämpöarvoihin ja palon nopeaan etenemiseen sekä palamiseen. Palaessaan polyolefiinit pehmenevät, sulavat ja tippuvat palavina pisaroina. Tämä kasvattaa palavaa pintaa ja edistää palon leviämistä. Polyolefiinien palaessa syntyy savua. Savunmuodostus on polyolefiineillä muita muoveja vähäisempää, mutta puuta runsaampaa. Runsashappisessa liekehtivässä palossa savua muodostuu kytevää palamista vähemmän. Yksittäisten muovien suhteellinen syttymisherkkyys riippuu paitsi muovista ja sen palo-ominaisuuksista, myös paloolosuhteista ja palavan materiaalin koosta ja muodosta. EMISSIOTUOTTEET TULIPALOISSA Koska palaminen on paloissa epätäydellistä, syntyy suuri määrä erilaisia palamistuotteita. Vesihöyryn ja hiilidioksidin lisäksi syntyy esimerkiksi hiilimonoksidia ja nokea. Muovipaloissa hiilimonoksidi on kaasujen myrkyllisin komponentti. Myös pieniä määriä aldehydejä (formaldehydi, akroleiini), ketoneja, alkoholeja ja estereitä muodostuu. TYÖHYGIEENISET VAIKUTUKSET Muovien työstössä ja tulipaloissa syntyy satoja erilaisia yhdisteitä. Lähes kaikki yhdisteet esiintyvät kuitenkin niin pieninä pitoisuuksina, ettei niillä ole käytännössä työhygieenisiä vaikutuksia. Yksittäisten hajoamistuotteiden pitoisuudet työstössä ovat merkittävästi työhygieenisiä raja-arvoja alhaisempia. Borealis AG Wagramerstrasse 17-19 1220 Vienna Austria Telephone +43 1 224 00 0 Fax +43 1 22 400 333 FN 269858a CCC Commercial Court of Vienna Website www.borealisgroup.com Sivu 2 / 4
30.10.2013 Ed.5 Polyolefiinit Hiilimonoksidi on myrkyllisin hajoamistuote sekä tulipaloissa että työstössä. CO sitoutuu veren hemoglobiiniin ja salpaa veren kyvyn kuljettaa happea elimistöön. Tämä voi aiheuttaa häkämyrkytyksen, joka voi johtaa tajuttomuuteen ja edelleen kuolemaan. Jo varsin vähäiset määrät hiilimonoksidia aiheuttavat huimausta, päänsärkyä ja väsymystä. Raportoidut työhygieeniset terveyshaitat ovat pääosin erilaisia tilapäisiä ärsytys- tai allergiaoireita ja pahoinvointia. Aerosolien on raportoitu olevan merkittävin työhygieeninen ongelma muovien prosessoinnissa niiden ärsyttävän vaikutuksen vuoksi. Erityisesti niiden näkyvyys ja haju voi synnyttää haittaa. Altistuminen puhalluskalvokuplan tai suljetun muotin sisällä oleville emissioille edustaa suurinta työhygieenistä riskiä työstössä. Emissiopitoisuudet kuitenkin laskevat nopeasti matalalle tasolle niiden sekoittuessa ympäröivään ilmaan esimerkiksi kalvokuplan puhkeamisen yhteydessä. Emissioiden vähäisistä määristä huolimatta tehokas ilmastointi on aina tarpeen työympäristön turvallisuuden varmistamiseksi ja mahdollisten työhygieenisten riskien minimoimiseksi. LAATIJA Tämän dokumentin on laatinut Borealis Group Product Stewardship Vastuuvapauslauseke Tässä asiakirjassa oleva tieto on parhaan tietomme mukaan tarkkaa ja luotettavaa julkaisuajasta lukien, kuitenkaan me emme ota mitään vastuuta sellaisen tiedon tarkkuudesta ja täydellisyydestä. Borealis ei anna mitään takuita, jotka ylittävät tähän asiakirjaan sisältyvän kuvauksen. Mikään tässä asiakirjassa ei muodosta kauppakelpoisuuden tai tiettyyn tarkoitukseen sopivuuden takuuta. On asiakkaan vastuulla tarkistaa ja kokeilla meidän tuotteitamme saadakseen tyytyväisyyden tuotteiden sopivuudesta asiakkaan tiettyyn tarkoitukseen. Asiakas on vastuussa tuotteidemme asianmukaisesta, turvallisesta ja laillisesta käytöstä, työstöstä ja käsittelystä. Mitään vastuuta ei voida hyväksyä Borealiksen tuotteiden käytön suhteen yhdessä muiden materiaalien kanssa. Tähän asiakirjaan sisältyvä tieto liittyy yksinomaan meidän tuotteisiimme, ellei niitä ole käytetty kolmannen osapuolen materiaalien kanssa. Borealis AG Wagramerstrasse 17-19 1220 Vienna Austria Telephone +43 1 224 00 0 Fax +43 1 22 400 333 FN 269858a CCC Commercial Court of Vienna Website www.borealisgroup.com Sivu 3 / 4