Поливинилхлорид — основной материал для изготовления профиля, используемого в производстве пластиковых окон. На сегодняшний день оконные системы из ПВХ-профиля являются наиболее гибкими и технологичными. Невысокая стоимость изготовления и хорошие характеристики способствовали массовому применению пластика для изготовления самых разных светопрозрачных конструкций.
История открытия ПВХ
Впервые поливинилхлорид был получен в 1835 году французским химиком Анри Виктором Реньо. Это произошло случайно. Проводя исследования в области органической химии, Реньо как-то раз оставил на подоконнике раствор винилхлорида. Спустя некоторое время в растворе образовался белый осадок. Как выяснилось позднее, этому способствовал свет, действовавший на раствор в течение нескольких дней. Учёный отделил этот белый порошок и провёл с ним несколько опытов. Однако он не смог ни растворить его, ни подействовать на него как-то ещё, и поэтому вскоре утратил интерес к своему случайному открытию. Так поливинилхлорид сразу же продемонстрировал свою высокую химическую стойкость.
Промышленное производство поливинилхлорида развернулось уже в ХХ столетии. Немецкий химик Фриц Клатте искал замену для целлулоида, который считается первым термопластом. Целлулоид оказался хорошей заменой рогу для изготовления пуговиц и расчёсок, использовался в производстве киноплёнки, но отличался высокой горючестью. Любопытно, что Клатте, по-видимому, не знал об опытах Реньо с винилхлоридом и «открыл» ПВХ заново.
В 1913 году он вместе со своими коллегами Эмилем Захариасом и Адольфом Роллеттом запатентовал технологию производства поливинилхлорида. К сожалению, эта технология ещё не была готова для использования в коммерческих целях; инженеры и химики продолжали исследования. Промышленное производство ПВХ начала компания BASF только в 1934 году.
После Второй мировой войны поливинилхлорид благодаря своей невысокой стоимости и технологичности обработки стал широко использоваться для изготовления труб, профилей, искусственных покрытий для пола, всевозможных плёнок, электрической изоляции и других изделий из пластмассы. В 1950-х годах ПВХ начали применять для изготовления оконных рам. Первые оконные профили были запатентованы в США и Германии.
Особенности поливинилхлорида
ПВХ является производным этилена, который, в свою очередь, является продуктом пиролиза жидких дистиллятов нефти или низших насыщенных углеводородов, таких как этан, бутан и пропан. Исходным сырьём для получения ПВХ является нефть, а также природный и попутный нефтяной газ.
Поливинилхлорид отличается высокой стойкостью к растворителям, кислотам, минеральным маслам и другим агрессивным воздействиям. В чистом виде он не поддерживает горение. В то же время ПВХ подвержен фотодеструкции: под действием солнечного света материал постепенно теряет прочность и эластичность. Применение различных химических добавок позволило исправить этот недостаток: светопоглощающие красители ограничивают деградацию изделий из ПВХ очень тонким слоем в 0,05 мм.
Использование различных добавок позволяет менять свойства материала в широких пределах, приспосабливая его к конкретным требованиям, иногда совершенно противоположным. Например, для оконного профиля от материала требуется жёсткость, а для кабельной изоляции и линолеума гибкость.
Изготовление ПВХ-профиля
Профиль, используемый для окон, изготавливается из гранулированного ПВХ методом непрерывной экструзии на автоматизированных линиях. Процесс тщательно контролируется на всех этапах производства: начиная от чистоты исходного сырья и заканчивая точностью геометрических размеров изделия и проверкой его на прочность.
ПВХ - профили получают методом экструзии - непрерывного выдавливания размягченного материала через отверстие определенного сечения, определяемого типом фильеры (детали машины для формования химических волокон в виде колпачка или пластины) при температуре 80-120 Со.
Экструдер состоит из привода с двигателем и редуктором, а также цилиндра с находящимися внутри него шнеками и входной воронкой. Загружаемый через входную воронку материал перемешивается в зоне разогрева цилиндра при помощи двух шнеков до гомогенного расплава, который поступает на фильеру.
Расплавленная экструдируемая масса приобретает необходимую форму и размеры в фильере и вакуумном калибре, в котором происходит первоначальное охлаждение профиля.
На следующей стадии профиль поступает на участок вторичного охлаждения, где на него подается холодная вода. Далее расположен узел, который равномерно вытягивает профиль из участка охлаждения и подает его на участок маркировки, где также наклеивается защитная пленка.
В конце линии установлена пила, отрезающая профиль необходимого размера, после чего он упаковывается в палеты. При экструзии необходимо строго выдерживать режимы разогрева смеси и охлаждения профиля. Поскольку ПВХ-профиль имеет сложную пространственную структуру с горизонтальными и вертикальными стенками различной толщины, неравномерный температурный режим приводит к искривлению профиля уже непосредственно на стадии экструзии.
Поэтому VEKA осуществляет сложный многоступенчатый контроль качества экструзии. Все предприятия концерна через систему спутниковой связи связанны с центральным контрольным пультом VEKA AG, где отслеживается работа каждого экструдера - от Германии до США. Каждый час контрольные образцы готовых профилей подвергаются жесткому лабораторному контролю на самом современном оборудовании.
После экструзионной линии профиль нарезается и армируется стальными вставками. Они компенсируют относительно большой коэффициент термического расширения ПВХ и добавляют конструкциям из профиля дополнительную жёсткость. Готовый профиль оклеивается защитной плёнкой, маркируется и отправляется на склад готовой продукции. И уже оттуда поступает на предприятия по изготовлению окон.