• kylmäkutiste
• reach
• silikoni

Silikonimateriaaleihin liitetään paljon pelottavia sanoja ja lyhenteitä, mm. ECHA, SVHC, REACH, VOSiC, D4, D5 sekä D6. Nämä herättävät pelkoa, epäilyksiä ja kysymyksiä. Onko silikoni hyvä vai huono asia?

Kosmetiikan silikonit päätyivät vesistöön

Useissa tutkimuksissa siloksaanin, yhden silikonin raaka-aine komponenteista, on todettu olevan inertti jätevedenkäsittelylle sekä hajoavan heikosti luonnossa. Tämä johtuu pääasiassa siloksaaniyhdisteiden kemiallisesta luonteesta ja korkeasta molekyylipainosta. Ympäristöä koskevat huolet heräsivät, kun silikonia alettiin laajasti käyttää kosmetiikkatuotteissa. Ympäristöriskiä aiheuttivat kosmetiikkatuotteet, jotka huuhdottiin käytön jälkeen pois, jonka seurauksena silikoni ja haihtuvat orgaaniset piiyhdisteet päätyivät jätevesijärjestelmiin ja sitä kautta pohjavesiin. Erityisesti huolta aiheuttivat silikonin D4, D5 ja D6 yhdisteet. Vuonna 2015 D4:n ja D5:n käyttöä kosmetiikkatuotteissa rajoitettiin ja yhdisteet lisättiin ECHA:n SVHC ehdokaslistalle. SVHC ehdokaslistalle päätyminen on pakottanut valmistajat ja maahantuojat toteuttamaan riskienhallintakäytäntöjä, jotka minimoivat mahdolliset riskit sekä ihmisille että ympäristölle, kattaen kyseisten tuotteiden koko elinkaaren.
Silikonin ympäristövaikutuksia arvioitaessa on tärkeää ottaa huomioon nämä havainnot ja säädökset, erityisesti kosmetiikkatuotteiden yhteydessä. Olisi kuitenkin tarpeen tehdä lisätutkimuksia ja arviointeja, jotta ymmärretään kattavasti myös muiden teollisuusalojen silikonin käyttöön liittyvien sovellusten mahdolliset ympäristöriskit.

Mitä ovat pahat, ikävännäköiset D4, D5 ja D6 -yhdisteet?

D4, D5 ja D6 ovat VOSiC yhdisteitä, joilla ei ole tarkoituksenmukaista toimintoa silikonissa, vaan ne esiintyvät epäpuhtauksina ja jääminä nestemäisessä silikonikumissa (LSR). D4, D5 ja D6 ovat kuitenkin keskeisiä monomeereja silikonikumin valmistuksessa, joita ei ole nykyisen teknologian avulla mahdollista täysin poistaa LSR:stä. Sopivilla tekniikoilla on kuitenkin mahdollista minimoida tuotteen VOSiC pitoisuus.

Yksi tehokas tapa merkittävästi vähentää tai jopa poistaa VOSiC yhdisteiden määrää valetuista silikonituotteista on käyttää sopivaa jälkikovetusmenetelmää. Jälkikovetuksella varmistetaan silikonimateriaalin perusteellinen ristisilloitus. VOSiC yhdisteet saadaan poistettua jo tuotantovaiheessa, jonka ansiosta valmistajat voivat tehokkaasti vähentää D4:n, D5:n ja D6:n mahdollista vapautumista ympäristöön ja voivat minimoida lopputuotteen ympäristövaikutukset.

D4:n, D5:n ja D6:n kemialliset rakenteet (Brothers, 2017).

Onko silikonin käyttö ok?

Päätös silikonin käytöstä riippuu kyseisestä kontekstista ja tarkoituksesta. Vaikka silikonilla on haittapuolia, on tärkeää harkita sen soveltuvuutta eri sovelluksiin. Kosmetiikkatuotteissa, joissa silikonia sisältävät tuotteet aiheuttavat ympäristöhuolia mm. jätevedenkäsittelyn kannalta ja kerääntyvät helposti lietteeseen, silikonin käyttö ei ole suositeltavaa.

Toisaalta maakaapelivarusteissa, joissa silikonin ainutlaatuiset ominaisuudet ovat ratkaisevia ja käyttöikä on vuosikymmeniä, voi sen käyttö olla perusteltua. Silikonin kyky kestää suurta sähköistä ja mekaanista rasitusta sekä sen kestävyys äärimmäisissä olosuhteissa tekevät siitä sopivan valinnan tällaisiin sovelluksiin. Lisäksi silikoni voi usein toimia turvallisempana vaihtoehtona vaarallisemmille ja ympäristölle haitallisemmille kemikaaleille.

Lopullinen päätös silikonin käytöstä kyseisessä kontekstissa tulisi tehdä tarkkaan harkiten arvioimalla käytön hyötyjä ja haittoja. Päätöksessä tulisi ottaa huomioon mahdolliset ympäristövaikutukset sekä vaihtoehtoisten materiaalien tai teknologioiden saatavuus.

Maakaapelivarusteiden kylmäkutistetuotteet

Maakaapelijatkoksissa ja -päätteissä kylmäkutistevarusteet ovat tärkeässä roolissa. Nämä varusteet muodostavat yhtenäisen järjestelmän kaapeleiden kanssa ja niiden on kestettävä samanlaista sähköistä rasitusta kuin itse kaapeleiden. Siksi maakaapelivarusteissa käytettävien materiaalien on täytettävä sekä sähköiset että mekaaniset vaatimukset. Kaapelijatkoksissa ja päätteissä tarvitaan riittävän eristävyyden lisäksi myös sähköisen stressin hallintaa sekä mekaanista– että ympäristönsuojaa.

Kylmäkutisteissa käytetty silikonieristemateriaali on valittu sen eristävien ominaisuuksien ja hyvän dielektrisen lujuuden perusteella. Eristekerroksella on useita käyttötarkoituksia – se suojaa mekaanisesti kaapelia ja liitintä ja estää veden pääsyn liitokseen tai päätteeseen.

Kylmäkutistevarusteet on suunniteltu esivalmistettaviksi, ja niiden tarkoituksena on minimoida kentällä asennuksen aikaista käsittelyä. Tämän ansiosta voidaan vähentää asennusvirheiden määrää, mikä osaltaan parantaa luotettavuutta ja suorituskykyä.

Ymmärtämällä silikonin kemiallista rakennetta voimme arvostaa sen poikkeuksellisia ominaisuuksia ja soveltuvuutta erilaisiin sovelluksiin, kuten kylmäkutistevarusteisiin.

Miksi silikoni on hyvä vaihtoehto kylmäkutisteisiin?

Silikoni omaa erinomaiset mekaaniset, fysikaaliset ja sähköiset ominaisuudet, jotka voidaan liittää sen ainutlaatuiseen kemialliseen rakenteeseen. Seuraavat silikonikumin ominaisuudet voidaan selittää tutkimalla sen kemiallista koostumusta:
•Lämmönkestävyys: Silikonikumilla on poikkeuksellinen lämmönkestävyys sen rakenteessa olevan siloksaanisidoksen suuren sitoutumisenergian ansiosta. Tämän vahvan sidoksen ansiosta silikonikumi kestää korkeita lämpötiloja ilman merkittävää hajoamista tai fysikaalisten ominaisuuksien heikkenemistä.
• Elastisuus ja kokoonpuristuvuus: Silikonin korkea elastisuus ja kokoonpuristuvuus johtuvat sen rakenteessa olevista alhaisista kierteisistä ja molekyylien välisistä voimista. Tämän ansiosta silikoni pystyy muuttamaan muotoaan rasituksessa ja palaamaan nopeasti alkuperäiseen muotoonsa, kun rasite on poistettu.
• Kylmäkestävyys: Silikonikumi osoittaa kykyä vastustaa kylmiä lämpötiloja, jälleen sen alhaisten kierteisten ja molekyylien välisten voimien vuoksi. Tämän ominaisuuden ansiosta se pysyy joustavana ja säilyttää mekaaniset ominaisuudet myös äärimmäisissä kylmissä ympäristöissä.
• Säänkestävyys ja vedenkestävyys: Silikonikumin rakenne mahdollistaa sen, että sen ulkopuolella olevat metyyliryhmät voivat pyöriä vapaasti. Tämä molekyylien järjestely parantaa materiaalin sään- ja vedenkestoa, koska vapaasti pyörivät metyyliryhmät muodostavat suojan ympäristöelementtejä vastaan.
• Ristisidos ja muistiefekti: Silikonin ristisilloitus luo monimutkaisen verkkorakenteen, joka antaa silikonille muistiefektin. Silikoninen kylmäkutiste voidaan laajentaa tukirakenteen päälle, ja tuen poistamisen jälkeen tuote kutistuu takaisin alkuperäiseen muotoonsa materiaalin sisäänrakennetun muistiefektin ansiosta.

Ymmärtämällä silikonin kemiallista rakennetta voimme arvostaa sen poikkeuksellisia ominaisuuksia ja soveltuvuutta erilaisiin sovelluksiin, kuten kylmäkutistevarusteisiin.

Lähde:

Baarman, M. 2023. Material substitution for MV cable accessories : substitution process for cold shrink joint – Theseus,Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.