Подробно о ПВХ, использование ПВХ в производстве пластиковых окон.

Поливинилхлорид – это один из самых известных пластиков, который был создан еще в 1835 году известным химиком Регнольдом. С 1912 года технологии производства этого материала совершенствовались, а к 1931 году ПВХ получил большую популярность в промышленности.

Огромную популярность поливинилхлорид получил благодаря доступности исходных продуктов, что позволяло получать готовую продукцию достаточно дешево. До 60-х годов ПВХ изготавливали в Германии только на собственном сырье: извести, угле и каменной соли. Так, для получения ацетилена использовалась известь и уголь. Хлор получали из каменной соли. Сырьевого материала для производства ПВХ было неограниченное количество.

В современном мире, когда такая отрасль, как нефтехимия является одной из самых основных, нефтепродукты также стали использоваться для изготовления ПВХ. Однако, как и раньше, этот материал содержит большую часть (56 процентов) соляной кислоты, добываемой из каменной соли. На 44 процента ПВХ состоит из этилена, который получается из нефти.

ПВХ, который используется при изготовлении оконных профилей, изначально выделяется в качестве белого порошка. Однако сначала давайте вспомним, и о другом белом порошке, которого ежегодно только в Германии производится более 7 млн. тонн. Такой порошок способен вызывать аллергию, в нем имеются такие стабилизирующие добавки, как карбонат аммония. Также здесь присутствуют и другие вредные примеси, которые при распадении образуют аммиак и двуокись углерода, попадающие в окружающую среду. Помимо этого в порошке имеются специальные стабилизаторы, благодаря которым он защищен от плесени, гнили и повреждения грибком. А чтобы данный продукт обладал какими-то особыми свойствами, в него могут добавлять и синильную кислоту. В любом случае в производстве этого порошка используются бутиродиолеин, хлорид натрия и пальмитодистеарин.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что речь идет о каком-то взрывоопасном и достаточно вредном веществе, которое нельзя вдыхать, и употреблять продукты, изготовленные из него. Однако, посещая магазин продуктов питания, мы достаточно часто приобретаем этот порошок, и употребляем в пищу продукты, изготовленные из него. А речь идет о муке.

Такое отклонение от темы ПВХ позволит вам лучше понять, как быстро в людей вселяется неуверенность, когда в разговоре присутствуют только несколько «химических» терминов. Именно поэтому, чтобы не пугаться, не стоит воспринимать всю информацию о вредных веществах с полной доверчивостью. Как известно, древесная пыль способствует образованию раковых опухолей. А при горении, древесина выделяет более 16 видов токсических веществ и канцерогенов, которые тоже вызывают опухоли. Здесь могут выделяться бензопирены, полициклические ароматические углеводороды, диоксин, альдегиды, крезолы, фенолы и многие другие «смертельно» опасные вещества.

Если активность и настойчивость защитников окружающей среды направить на агитацию того, что древесина является источником повышенной безопасности, не только для человека, но и для всей окружающей среды, как это делается с ПВХ, то уже многие города объявили бы себя «зоной свободной от древесины». А это означает, что люди перестали бы использовать древесину, которая так необходима в повседневной жизни.
Однако если пыль древесины настолько вредна, то напрашивается вопрос, почему все люди, или хотя бы мастера, занимающиеся обработкой древесины, не имеют поголовных злокачественных опухолей? Для этого можно рассмотреть наше питание, ведь практически каждый растительный продукт содержит вредные канцерогенные вещества. Груши, яблоки, картофель, виноград, капуста, сельдерей. Например, в базилике содержится около 10 пропромилле канцерогенных токсинов. Причем стоит отметить, что эти токсины попали не извне, а были выработаны самим растением, в процессе его роста. Прежде всего, это позволяет растениям защищаться от многочисленных вредителей. Мы ежедневно употребляем такие продукты, однако это не привело к вымиранию человечества. Это объясняется тем, что клетки человеческого организма каждый день способны исправлять около 10 тысяч нарушений в структуре ДНК. Именно поэтому, если в употребляемых продуктах будет даже 10 промилле канцерогенов, человечество будет еще очень далеко до получения максимально допустимой дозы.

На сегодняшний день в Германии существует закон, который определяет допустимое количество канцерогенных винилхлоридов. Их должно быть не более 1 промилле, а это лишь десятая доля тех канцерогенов, которые содержатся во многих натуральных продуктах питания. Но при этом стоит учитывать, что ПВХ создается не для еды, а лишь для создания изделий, которыми пользуется человечество. И, как показывает практика, никто от этого еще не заболел.

Производство ПВХ.

В качестве исходного сырья оконного профиля поливинилхлорид поступает в виде порошка. Однако для этого необходимо произвести предварительную доработку, без которой ПВХ еще не является рабочим материалом. Для получения необходимых свойств, в него добавляются различные примеси и добавки. После получения однородной смеси, ПВХ используется для изготовления конечного продукта. Добавками, без которых ПВХ не имели бы своих свойств, являются: наполнители, стабилизаторы, пластификаторы, полимерные вспомогательные реагенты, смягчители, в некоторых случаях могут добавляться и пигменты.

Выбор необходимых добавок осуществляется в зависимости от технологий дальнейшей обработки и требований, которые выдвигаются готовому изделию. Лишь только при наличии в ПВХ всех необходимых добавок, возможна его дальнейшая обработка. Эти же самые добавки оказывают существенное влияние на свойства готового ПВХ профиля. К примеру, используя различные добавки, из одинакового исходного материала можно получить как трубу с толстыми стенами, так и тонкую пленку, которая предназначена для упаковки пищевых продуктов. Также стоит отметить, что цена поливинилхлорида позволяет использовать этот материал не только в оконной отрасли.

Насколько долговечен поливинилхлорид?

Если рассматривать окна, которые изготовлены из древесины мягких пород деревьев, то их капитальный ремонт должен производиться примерно через 15 лет. В некоторых случаях такие окна нуждаются в полной замене. Причин для этого достаточно:

- деревянная рама в некоторых местах начинает прогнивать;
- внутрь стекол начинает попадать влага, из-за чего они запотевают и зимой даже могут лопнуть;
- уплотнения утрачивают свои первоначальные свойства, а заменить их не представляется возможным;
- фурнитура выходит из строя. Если же она еще исправна, то не соответствует современным требованиям.

Если же оконная рама изготовлена из древесины твердых пород, или же из поливинилхлорида, срок эксплуатации такой оконной конструкции составляет около 30 лет. Однако рама, изготовленная даже из твердой древесины, имеет некоторые недостатки. Так, например, для поддержания ее в рабочем состоянии, необходимо периодически производить покраску. Также стоит отметить, что несколько лет назад один из управляющих достаточно крупного жилищно-строительного кооператива проводил тщательные исследования. Здесь он изучал вопросы, связанные с финансированием жилищного строительства. В своем отчете он сообщил, что применение металлопластиковых конструкций в жилищном строительстве является не только самым экономичным решением, но и лучшим с экологической точки зрения.

Это не единственный кооператив, который занимался изучением использования ПВХ профилей в жилищном строительстве. Так, за 15 лет исследований был сделан вывод, что выгоду приносит не только установка металлопластикового окна, но и его обслуживание.

Также стоит отметить, что оконные профили из поливинилхлорида имеют возможность перерабатываться вторично. Стоимость изделия из вторсырья делает такие конструкции более доступными, причем качество остается на высоком уровне. В развитых странах, таких как Германия, функционирует специальная система сбора ПВХ и его утилизации. Причем из вторичного сырья также изготавливаются сертифицированные профили для оконных конструкций, на которые зачастую действуют существенные скидки. Качество таких изделий практически не отличается от качества профиля, изготовленного из первичного материала. Отсюда можно сделать вывод, что рама из ПВХ во многом превосходит даже самую лучшую деревянную раму.

Изготовление ПВХ профилей.

Не зря немецкий профиль имеет огромную ценность. Ведь именно в Германии оконные профили изготавливаются только из модифицированного ПВХ. Причем это касается не только основных, но и вспомогательных профилей. К основным относятся профили рам, створок, импосты и стойки. Вспомогательными профилями называются направляющие, накладки, соединительные элементы, стекольные штапики, подоконники и короба для жалюзи.

Поливинилхлорид является идеальным материалом, который позволяет изготавливать достаточно сложные элементы путем экструзии. Это связано с тем, что он имеет достаточно широкий диапазон плавления, практически не склонен к короблению и усадке, обладает высокой устойчивостью к температурам.
В 1996 году в Германии было выпущено более 12 млн. металлопластиковых конструкций для окон. Для этого понадобилось около 240 тысяч тонн ПВХ смеси, причем чистого ПВХ было использовано около 205 тысяч тонн. Также стоит отметить, что в виде готовых изделий на экспорт ушло около 100 тысяч тонн ПВХ, из которых общая длина основных профилей составляет более 220 тыс. км. Средняя скорость движения обрабатываемого материала составляет 0.15 км/ч. Механизм, который изготавливает раму и створку, работает около 7 тысяч часов в год. Чтобы произвести 220 тыс. профилей, понадобится примерно 215 экструдеров. Столько же необходимо для экструзии вспомогательных и дополнительных профилей. Из вышесказанного можно сделать вывод – для изготовления ПВХ профилей в Германии должно работать не менее 450 экструдеров. Однако чтобы компенсировать простои, необходимые для обслуживания и ремонта оборудования, имеется и небольшой резерв. Так, общее количество экструдеров составляет около 500 единиц, благодаря чему купить профили можно во многих специализированных точках. Многие компании продают свою металлопластиковую продукцию и через интернет-магазин, что также пользуется достаточно большой популярностью.

Оборудование для изготовления ПВХ профиля.

Каждое оборудование, на котором изготавливается оконный профиль методом экструзии, состоит из фильеры, экструдера, калибровочного стола, калибровочного охладительного элемента, пилы, тянущих валков, укладчика профиля и приспособления, которое упаковывает уже готовую продукцию.

Работа экструдера заключается в обеспечении подачи ПВХ смеси и преобразования ее в однородную массу. Также он отвечает за формирование профиля необходимых геометрических параметров. Если экструдер имеет два шнека, для изготовления профиля можно выбрать не только порошок, но и гранулят.

В зависимости от необходимо массы конечной продукции, задается пропускная мощность экструдера. Как правило, пропускная способность оборудования составляет от 300 до 500 кг/ч. На сегодняшний день это стандартный уровень, при котором скорость выпуска профиля составляет 3-5 м/мин. Однако постепенно пропускная способность оборудования повышается. Уже можно найти системы с пропускной способностью до 700 кг/ч, что позволяет производить профиль со скоростью около 10 м/мин. Причем скорость оборотов шнека должна быть максимально низкой, чтобы избежать локального перегрева. Так, температура расплава, при давлении в 150-300 бар должна быть около 180-200 градусов по Цельсию. Это позволяет обеспечивать пластификацию обрабатываемой массы. Также стоит отметить, что вязкость ПВХ смеси должна быть настолько низкой, чтобы профиль максимально правильно формировался в головке экструдера. Однако ее должно хватать для того, чтобы смесь имела достаточную жесткость при входе в первый калибровочный элемент.

Подача ПВХ порошка, а в некоторых случаях гранулята, производится при помощи воронки экструдера. Такие устройства имеют специальные дозирующие элементы. Это позволяет полностью загружать воронку, где при каждом обороте шнека в систему поступает определенное количество ПВХ смеси. Благодаря современным технологиям, экструдеры оснащены новейшими дозирующими приспособлениями, благодаря чему происходит более точная регулировка и контроль над их пропускными способностями. Это позволяет получить более качественный профиль, выбор которого просто огромен.

Этапы технологии производства.

Для изготовления качественного профиля, ПВХ смесь должна пройти несколько отдельных технологических этапов. Так, в экструдере происходит пластификация формовочной массы. Отформовка, а затем охлаждение – в фильере, калибровочно-охладительном элементе и головке экструдера. Благодаря приемным тянущим валкам обеспечивается проход отформованных профилей через все необходимые устройства. А необходимая длина профилей получается благодаря использованию специального режущего устройства.

Стабилизация ПВХ профилей.

Чтобы первый полученный ПВХ профиль был достаточно устойчивым к негативному воздействию атмосферы, необходима его стабилизация. Для этого используются соли бария-кадмия. Такой профиль лучше поддается дальнейшей обработке, при этом он становится ударовязким.

В качестве стабилизатора стали использовать соединения свинца. Это не только дешево, но и достаточно безопасно для здоровья. Ведь смесь ПВХ, стабилизированную свинцом, изготавливать намного проще, так как она поставлялась производителями сырья уже «готовая», в упаковке. В ней уже имеются все необходимые компоненты – смягчители и стабилизаторы в нужных пропорциях. Благодаря этому подача такой смеси в экструдер производится в автоматическом режиме, что позволяет избежать каких-либо ошибок в пропорциях.

Добавление свинца в ПВХ профиль не является вредным. Даже если кому-то вздумается полизать профиль, это не нанесет никакого вреда здоровью. Также стоит отметить, что трубы, изготовленные из ПВХ с применением свинца, в Германии уже на протяжении многих лет используются для подачи питьевой воды. Если же поливинилхлорид представлял хоть какую-то опасность для здоровья человека, то вряд ли кто-то бы разрешил использовать такие трубы для питьевой воды, за качеством которой следят особенно пристально. Именно поэтому отказываться от такого стабилизатора, как свинец, нет никаких оснований, ни с экологической, ни с медицинской, ни с научной точек зрения.

Однако после разговоров о том, что соединения свинца вредны для плода будущей матери, такие стабилизаторы стали подвергаться сильной критике со стороны общественности. Конечно же, компаниям-производителям, которые занимались производством таких стабилизаторов, пришлось отреагировать на общественное мнение. Именно поэтому стали выпускаться новые профили, в которых стабилизаторами являлись более безвредные соединения цинка и кальция. Именно поэтому, на сегодняшний производство ПВХ без свинца – лучший вариант.

Так как цинк и кальций имеют достаточно плохую термостабильность, сюда добавляются органические и неорганические добавочные стабилизаторы и смягчители. Применение добавочных стабилизаторов имеет большую стоимость, в сравнении с привычными соединениями свинца. Это и стало причиной того, что стоимость готовой продукции немного повысилась. Здесь присутствуют расходы на техническое переоснащение производства, переход на новую технологию, расширение складского хозяйства. Однако такие затраты являются оправданными, ведь ПВХ профили, в которых в качестве стабилизаторов применяются соединения кальция и цинка, обладают отличными качественными характеристиками. Безупречной можно назвать и устойчивость таких профилей к атмосферным воздействиям. Также отсутствуют какие-либо проблемы с их эксплуатацией и утилизацией.

Многие компании, которые специализируются на производстве стабилизаторов, уже давно могли бы перейти на новую технологию производства, где применяются цинк и кальций. Но и по сей день еще не все потребители готовы взять на себя дополнительные расходы. Да и нет острой необходимости в полном переходе на новую технологию по стабилизации ПВХ при помощи цинка и кальция.www.podrobnoo.org

Подробно о пластиковых окнах