ポリ塩化ビニル

このポリマーは線状で強度が高い。モノマーは主にヘッド・トゥ・テール構造で配列しており、これは塩素原子が交互に炭素原子の中央に位置することを意味する。PVCは主にアタクチック立体化学構造を持ち、これは塩素原子の相対的な立体配置がランダムであることを意味する。鎖にある程度シンジオタクティシティが存在することで、数パーセントの結晶化度が得られ、これが材料の特性に影響を与える。

PVCの質量の約57%は塩素です。塩素基の存在により、このポリマーは構造的に関連する材料であるポリエチレンとは全く異なる特性を持ちます。^{[ 16 ]} PVCの密度は1.4 g/cm ^{3で、ポリエチレン（0.88～0.96 g/cm 3}）やポリメチルメタクリレート（1.18 g/cm ³ ）などの構造的に関連するプラスチックよりも高くなっています。

環境規制への対応や規模の経済性の問題により多くの中国のPVC工場が閉鎖されたにもかかわらず、世界のPVC生産能力の約半分は中国に集中している。2018年時点で最大の単一PVC生産者は日本の信越化学工業で、世界シェアは約30%である。^{[ 17 ]}

一般的なプラスチックの中で、PVCは大量の可塑剤を受け入れることができるという点で独特であり、硬質固体から軟質ゲルまで連続的に変化する物理的特性をもたらします^{[ 20 ]}。また、可塑剤生産量のほぼ90%がフレキシブルPVCの製造に使用されています^{[ 21 ] [ 22 ]} 。その大部分はフィルムやケーブル被覆に使用されています^{[ 23 ] 。フレキシブルPVCは質量比で85%以上の可塑剤を含むことがありますが、非可塑化PVC（UPVC）には可塑剤が} 含まれていてはなりません^{[ 24 ] 。}

フタル酸エステル類

PVCに使用される最も一般的な可塑剤はフタル酸ジエステルであるフタル酸エステル類です。フタル酸エステル類は、分子量に応じて高分子量と低分子量に分類できます。ビス(2-エチルヘキシル)フタル酸エステル(DEHP)やジブチルフタル酸エステル(DBP)などの低分子量フタル酸エステル類は健康リスクが高く、一般的に段階的に廃止されています。ジイソノニルフタル酸エステル(DINP)やジイソデシルフタル酸エステル(DIDP)などの高分子量フタル酸エステル類は、一般的に安全であると考えられています。^{[ 22 ]}

DEHPは長年にわたり医療機器での使用が医学的に承認されてきましたが、2008年に米国議会によって米国での子供用製品での使用が永久に禁止されました。^{[ 25 ]} PVC-DEHPの組み合わせは、DEHPが赤血球を安定させ、溶血（赤血球の破裂）を最小限に抑えるため、血液バッグの製造に非常に適していることが証明されていました。しかし、DEHPはヨーロッパでますます圧力を受けています。フタル酸エステル類、特にPVC医療機器におけるDEHPの使用に関連する潜在的なリスクの評価は、欧州連合当局による科学的および政策的レビューの対象となり、2010年3月21日、CMR（発がん性、変異原性、または生殖毒性）に分類されるフタル酸エステル類を含むすべての機器に対して、EU全体で特定のラベル表示要件が導入されました。^{[ 26 ]}このラベルは、医療従事者がこの機器を安全に使用し、必要に応じて、過剰曝露のリスクがある患者に対して適切な予防措置を講じることができるようにすることを目的としています。^{[ 27 ]}

PVCは他の汎用ポリマーよりも熱に不安定です。分解開始温度は250℃付近ですが、ポリエチレンは400℃まで安定しています。^{[ 28 ]}熱安定剤はHClの損失を最小限に抑えます。従来は重金属（鉛、カドミウム）の誘導体など、さまざまな薬剤が使用されてきました。金属石鹸（ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸の金属「塩」）は、フレキシブルPVC用途でよく使用されます。^{[ 9 ]}

BaZn安定剤は、ヨーロッパの多くのPVC半硬質および軟質用途において、カドミウム系安定剤の代替として成功裏に使用されている。^{[ 29 ]}

ヨーロッパ、特にベルギーでは、カドミウム（以前は窓枠の熱安定剤の成分として使用されていた）の使用を廃止し、液体オートジアクロメートやポリヒドロクミン酸カルシウムなどの鉛系熱安定剤（パイプやプロファイルの領域で使用されていた）を2015年までに段階的に廃止するという取り組みが行われてきました。Vinyl 2010の最終報告書によると、^{[ 30 ]} 2007年までにヨーロッパ全体でカドミウムが廃止されました。鉛系安定剤の段階的な代替により、2000年から2010年にかけて75%削減されました。^{[ 30 ]}これに伴い、ヨーロッパ以外でも、鉛系安定剤の代替としてカルシウム系安定剤が相応に増加しました。^{[ 9 ]}

生のPVCの耐熱性は非常に低いため、製品の特性を確保するには、製造工程で熱安定剤を添加する必要があります。従来のPVC製品の最高使用温度は約60  ℃（140  °F）で、熱による変形が始まります。^{[ 36 ]}熱可塑性樹脂であるPVCは、結露の発生を抑制し、高温および低温の液体の内部温度変化に抵抗するのに役立つ固有の断熱性を備えています。^{[ 36 ]}

世界の年間生産量のおよそ半分は、自治体や産業用途のパイプの製造に使用されています。 ^{[ 37 ]}個人住宅市場では、米国の家庭市場の66%を占め、家庭用下水管用途では75%を占めています。^{[ 38 ] [ 39 ]} PVC下水配管には、硬質の非可塑化PVCが使用されています。^{[ 40 ]}水道と下水の両方の用途で、直径100  mm（4 インチ）以上の埋設PVCパイプは、通常、ガスケットシールジョイントによって接合されます。北米で最も一般的なタイプのガスケットは、金属強化エラストマーで、一般的にリーバーシールシステムと呼ばれています。^{[ 41 ]}

PVCは、電気ケーブルの絶縁被覆としてよく使用されます。PVCは、優れた電気絶縁性、押し出しやすさ、耐燃性などの理由で選ばれています。 ^{[ 42 ]}

火災時には、PVCは塩化水素ガスを発生させることがあります。塩素はフリーラジカルを捕捉する働きをし、PVC被覆電線を難燃性にします。塩化水素ガス自体も健康被害を引き起こす可能性がありますが、水分に溶けて表面に分解し、特に空気が呼吸できるほど冷たい場所では吸入されることはありません。^{[ 43 ]}

PVCは建設業界で広く大量に使用されています。^{[ 9 ]}例えば、ビニールサイディングは、特にアイルランド、英国、米国、カナダで、メンテナンスの手間がかからない人気の素材として広く使用されています。この素材は、写真効果のある木目調仕上げなど、さまざまな色と仕上げがあり、主に新築の建物に断熱ガラスを設置する際の窓枠や敷居の塗装木材の代替品として、または古い単層ガラス窓の交換に使用されます。これは、分解せず、耐候性があるためです。

その他の用途としては、破風板、外壁材、羽目板などがあります。この材料は、配管や排水設備において鋳鉄の使用をほぼ完全に置き換えており、排水管、雨どい、縦樋などに使用されています。PVCは、化学薬品、日光、水による酸化に対する耐性が高いことで知られています。^{[ 44 ]}

ポリ塩化ビニルは、さまざまな厚さと色の平らなシート状に成形されます。平らなシート状のPVCは、内部に空隙を作るために発泡加工されることが多く、重量を増やすことなく厚みを増し、コストも最小限に抑えることができます（独立気泡PVC発泡ボードを参照）。シートは、のこぎりや回転切断装置を使用して切断されます。

可塑化PVCは、単に「ビニール」と呼ばれる、薄くて着色または透明な粘着剤付きフィルムの製造にも使用されます。これらのフィルムは通常、コンピューター制御のプロッター（ビニールカッターを参照）で切断されるか、大判プリンターで印刷されます。これらのシートやフィルムは、さまざまな商業用看板製品、車両の美観やラッピング広告用のビニールラップやレーシングストライプ、汎用ステッカーの製造に使用されます。^{[ 45 ]}

PVC生地は耐水性があり、コート、スキー用具、靴、ジャケット、エプロンなどの耐候性に使用されています。^{[ 46 ]}ロバのジャケットの肩は伝統的にPVCで作られています。初期の高視認性衣料もPVCで作られていました。

医療承認済みの使い捨てPVC化合物の主な用途は、柔軟な容器とチューブの2つです。血液や血液成分、尿の収集、ストーマ製品に使用される容器、採血・輸血セット、カテーテル、人工心肺装置、血液透析装置などに使用されるチューブです。ヨーロッパでは、医療機器からのPVCの消費量は年間約85,000トンです。プラスチック製の医療機器のほぼ3分の1はPVCで作られています。^{[ 47 ]}

^{PVCは、ボトル[ 48 ]} 、包装フィルム^{[ 48 ]} 、ブリスターパック^{[ 48 ]} 、ラップ^{[ 48 ]}、金属製の蓋のシールなど、さまざまなアイテムに適用されています。

PVCは加圧押出成形により、汎用用途で使用されるワイヤーロープや航空機用ケーブルを覆うことができる。PVCコーティングされたワイヤーロープは取り扱いが容易で、腐食や摩耗に強く、視認性を高めるために色分けされている場合もある。屋内外を問わず、さまざまな産業や環境で使用されている。^{[ 49 ]}

成形PVCは、蓄音機、つまり「ビニール」レコードの製造に使用されます。PVCパイプは、楽器製作に使用される金属管よりも安価な代替品です。そのため、管楽器、特に趣味用やコントラバスフルートのような珍しい楽器の製作において、一般的な代替品となっています。ほぼ完全にPVCチューブで作られている楽器は、サンダルなどで開いたチューブを叩いて演奏する打楽器であるトンゴフォンです。 ^{[ 50 ]} PVCは、自動車のアンダーボディコーティングの原材料としても使用されています。^{[ 51 ]}

プラスチックに可塑剤として組み込まれるフタル酸エステルは、米国の可塑剤市場の約70%を占めています。フタル酸エステルは、ポリマーマトリックスに共有結合しないように設計されているため、溶出しやすい性質があります。フタル酸エステルはプラスチックに高濃度で含まれています。例えば、点滴用医療バッグでは重量比で最大40%、医療用チューブでは重量比で最大80%を占めることがあります。^{[ 58 ]}ビニール製品は、おもちゃ^{[ 59 ]}、自動車の内装、シャワーカーテン、床材など、広く普及しており、最初は化学ガスを空気中に放出します。いくつかの研究では、この添加剤のガス放出が健康上の問題を引き起こす可能性があることが示されており、シャワーカーテンなどへのDEHPの使用禁止を求める声が上がっています。^{[ 60 ]}

2004年、スウェーデンとデンマークの共同研究チームは、ビニール床材に使用されているDEHPとBBzP（ブチルベンジルフタレート）の室内空気濃度と子供のアレルギーとの間に統計的な関連性があることを発見した。 ^{[ 61 ]} 2006年12月、欧州委員会の欧州化学物質局は、BBzPの最終リスク評価案を発表し、子供を含む消費者の曝露については「懸念なし」であると結論付けた。^{[ 62 ]}

鉛化合物は、以前は作業性や安定性を向上させるためにPVCに広く添加されていましたが、PVCパイプから飲料水に溶出することが示されています。^{[ 63 ]}

ヨーロッパでは鉛系安定剤の使用が中止されました。 2000年に始まったVinylPlus自主的な取り組みにより、欧州安定剤製造業者協会（ESPA）の会員は2015年に鉛系安定剤の代替を完了しました。^{[ 64 ] [ 65 ]}

1970年代初頭、塩化ビニル（通常は塩化ビニルモノマーまたはVCMと呼ばれる）の発がん性が、ポリ塩化ビニル産業の労働者の癌と関連付けられました。具体的には、ケンタッキー州ルイビル近郊のBFグッドリッチ工場の重合部門の労働者が、まれな疾患である肝血管肉腫（血管肉腫とも呼ばれる）と診断されました。^{[ 66 ]}それ以降、オーストラリア、イタリア、ドイツ、英国のPVC労働者の研究はすべて、特定の種類の職業性癌と塩化ビニルへの曝露を関連付けており、 VCMが発がん物質であることは広く受け入れられています。^{[ 9 ]}

PVCは燃焼時に塩酸、水、二酸化炭素を生成する。

家庭ごみの焼却に関する研究では、PVC濃度の上昇に伴いダイオキシン生成量が一貫して増加することが示されている。^{[ 67 ]}米国環境保護庁のダイオキシンインベントリによると、埋立地火災は環境へのダイオキシンのさらに大きな発生源となる可能性が高い。国際的な研究の調査では、野焼きの影響を受けた地域で一貫して高濃度のダイオキシンが確認されており、同族体パターンを調べた研究では、最も高いダイオキシン濃度のサンプルが「PVCの熱分解に典型的なもの」であることが判明した。他のEUの研究では、PVCが「埋立地火災中にダイオキシン生成に利用可能な塩素の圧倒的大多数を占めている」可能性が高いことが示されている。^{[ 67 ]}

米国環境保護庁のインベントリで次に大きなダイオキシン発生源は、医療廃棄物焼却炉と都市廃棄物焼却炉です。^{[ 68 ]}さまざまな研究が行われていますが、結果は矛盾しています。たとえば、商業規模の焼却炉の研究では、廃棄物のPVC含有量とダイオキシン排出量の間に関係がないことが示されました。^{[ 69 ] [ 70 ]}他の研究では、ダイオキシン生成と塩化物含有量の間に明確な相関関係が示されており、PVCが焼却炉でのダイオキシンとPCBの両方の生成に大きく寄与していることが示されています。^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]}

2007年2月、米国グリーンビルディング協会（USGBC）の技術科学諮問委員会は、LEEDグリーンビルディング評価システムにおけるPVC回避関連材料クレジットに関する報告書を発表した。報告書は、「人間の健康と環境への影響のすべてのカテゴリーにおいて、単一の材料が最良または最悪として現れることはない」が、「ダイオキシン排出のリスクにより、PVCは人間の健康への影響に関して常に最悪の材料の1つとなる」と結論付けている。^{[ 74 ]}

ヨーロッパでは、燃焼条件がダイオキシン生成に及ぼす影響が多くの研究者によって明らかにされている。ダイオキシン様化合物の生成において最も重要な要因は、燃焼ガスの温度である。酸素濃度もダイオキシン生成に大きく影響するが、塩素含有量は影響しない。^{[ 75 ]}

いくつかの研究では、廃棄物からPVCを除去しても、排出されるダイオキシンの量は大幅には減らないことが示されています。EU委員会は2000年7月に「PVCの環境問題に関するグリーンペーパー」を発表しました^{[ 76 ]。}

欧州委員会が委託した「PVCおよび主要な競合材料のライフサイクルアセスメント」に関する研究では、「最近の研究では、PVCの存在はプラスチック廃棄物の焼却によって放出されるダイオキシンの量に大きな影響を与えないことが示されている」と述べられている。^{[ 77 ]}

可塑化PVCは医療用手袋の一般的な材料です。ビニール手袋は柔軟性と弾力性が低いため、いくつかのガイドラインでは、手先の器用さを必要とする臨床ケアや処置、または短時間以上患者と接触する処置には、ラテックス手袋またはニトリル手袋の使用を推奨しています。ビニール手袋は、グルタルアルデヒド系製品や、作業面を拭く消毒剤や手指消毒剤の配合に使用されるアルコールなど、多くの化学物質に対する耐性が低いです。PVCの添加剤は、アレルギー性接触皮膚炎などの皮膚反応を引き起こすことも知られています。例えば、抗酸化剤のビスフェノールA、殺生物剤のベンゾイソチアゾリノン、プロピレングリコール/アジペートポリエステル、エチルヘキシルマレイン酸塩などです。^{[ 87 ]}

• Titow, W. (1984). PVC技術. ロンドン: Elsevier Applied Science Publishers. ISBN 978-0-85334-249-6。
• リチャード・F・グロスマン著：ビニル配合ハンドブック（PDF文書）、第2版、ワイリー社、2008年