Особенности ПВХ


    ПВХ – один из старейших пластиков. Он был открыт немецким химиком Регнальдом, в 1835 году. С того времени прошло много лет, проводились разработки и усовершенствования, поиски новых решений и конструкций. С 1912 года начались работы по техническому улучшению технологии производства, и уже в 1931 году были получены первые партии материала – на заводах одного из концернов под названием «BASF».
    То, насколько быстро производители ухватились за новую идею и создание инновационного материала, можно объяснить легким доступом к продуктам, из которого он делается. Вплоть до конца 60-х годов ПВХ производили исключительно в Германии, на базе местных ресурсов, из извести, угля и каменной соли. Первые два компонента использовались для изготовления ацетилена, из каменной соли получали хлор. Из всего этого можно сделать выводы, что для производства материала ресурсов было неограниченное количество, именно поэтому он стал таким доступным и популярным.
   

Состав ПВХ
Окно в разрезе

   В современном мире нефтехимия развивается стремительными темпами. Со временем технологии производства изменились и ПВХ начали производить из нефтепродуктов. Несмотря на это 56% всего количества материала изготовляют из соляной кислоты, которая получается из каменной соли. 44% материала делают из этилена, сделанного специальным методом, с помощью парофазногокрекирования. При этом используется нафта – один из компонентов такого продукта, как нефть. Таким образом, можно сделать вывод, что производство ПВХ зависит в первую очередь от того доступности других компонентов.

   ПВХ, который используется для изготовления оконных профилей – это белый мелкий порошок. Многие рассказывают о недостатках данного материала. С другой стороны, ведутся разговоры и о преимуществах порошка ПВХ. Для того чтобы расставить все акценты, стоит обратиться к физике и химии, а не слушать пустые разговоры. Чаще всего они необоснованны и совсем не имеют ничего общего с правдой. Многие же, наслушавшись разговоров о вреде профилей из ПВХ, отказывают себе в таком удобстве и откладывают установку окон на потом.

   Те, кто твердит, что оконные системы из ПВХ оказывают вредное влияние, должны учесть и то, что древесная пыль таким же образом опасна, так как может вызвать даже раковые опухоли. Древесина – материал ничуть не безопаснее ПВХ. При его горении в атмосферу выделяется около шестнадцати видов разных канцерогенных токсинов. Они влияют на организм крайне негативно – это и бензопирены, и диоксин, альдегиды, крезолы и фенолы.

   Почему некоторые люди настолько активно выступают против использования материала ПВХ для изготовления оконных систем? Защитники окружающей среды рассказывают о недостатках ПВХ и не акцентируют внимание на его преимуществах по сравнению с другими материалами. Если бы они рассказывали о вреде, например, древесины, то все начали бы массово отказываться от изделий из дерева.


    Древесина содержит древесную пыль, однако, те, кто работает в столярных цехах, не болеют раком или другими, не менее тяжелыми заболеваниями? Все зависит от нашего собственного организма. Он способен сам себя лечить в некоторых ситуациях. Объяснить это легко на примере ежедневного рациона. Если брать, например, овощи и фрукты, то можно сказать, что в каждом из них содержаться канцерогенные вещества. Любимые всем яблоки, виноград, груши, капуста, диетический сельдерей – они дают человеку около 10 пропромилле токсинов. Причем токсины эти не попадают в растение и его плод из внешней среды. Они вырабатываются ими самими. Это защитная реакция овоща или фрукта на процесс роста или на защиту от вредителей.


    Несмотря на этот факт, никто от овощей не болеет, да и фрукты, наоборот, способствуют скорейшему выздоровлению. Это объясняют врачи – наши клетки способны сами справляться с нарушениями и проблемами в структуре ДНК. Ежедневно таким способом исправляются около 10 тысяч разного рода нарушений, именно поэтому незначительные дозы канцерогенов и токсинов моментально разрушаются и не приносят никакого вреда человеческому организму.


    А как насчет ПВХ – действительно ли этот материал настолько вреден для здоровья, что стоит отказаться от удобных и комфортных профилей из него? Существуют стандарты производства оконных систем из ПВХ. Например, в Германии, откуда родом этот материал, содержание винилхлоридов, одних из самых распространенных канцерогенов, не должен превышать 1 промилле, а это десятая доля допустимой нормы тех вредных веществ, которые может исправить наш организм за день. Согласно исследованиям, не найдено прямой связи между установкой оконных систем из ПВХ и заболеваниями. Производство материала происходит из белого порошкообразного вещества с помощью современных методов и нового оборудования.
Порошкообразное вещество, из которого производят ПВХ, нельзя использовать без предварительной обработки. Для того чтобы порошок можно было применить в производстве оконных профилей, его перемешивают с другими веществами, с добавками, до получения однородной массы определенной консистенции. В качестве добавок используют такие вещества, как стабилизаторы, полимерные реагенты, смягчители, наполнители, пигменты и пластификаторы.


    Каким образом выбирают, какую добавку дать к порошку ПВХ? Выбор вещества, которое служит в качестве добавки, обусловлен технологией, по которой будет осуществляться производство. Кроме того, это зависит и от назначения ПВХ – для чего и где он будет использоваться. Дальнейшая обработка возможна только с добавками, с другой же стороны именно добавки оказывают влияние на свойства уже готового изделия. Получается, что из одного и того же порошка можно получить совершенно разные виды материала – тонкую пленку или толстостенную трубу для водопровода.
    Сколько времени можно эксплуатировать оконную систему из ПВХ? Если говорить о традиционных материалах, из которых делают профили, то самым распространенным до недавнего времени материалом была древесина. Деревянные окна из породы мягкого дерева служат своему владельцу около пятнадцати лет. По истечению этого времени они должны быть отреставрированы или заменены на новые.


    Деревянные рамы начинают подгнивать к самых уязвимых местах, стеклопакеты со временем мутнеют и запотевают, фурнитура начинает портиться и ломаться, перестает соответствовать современным требованиям к деталям такого типа. Уплотнения делаются хрупкими и замене не поддаются. Что касается твердых пород дерева, то срок эксплуатации оконных систем, сделанных из них, срок эксплуатации достигает тридцати лет.
    Еще одним недостатком деревянных рам является необходимость соответствующего ухода за ними. Например, это касается их покраски и шлифовки. Это дополнительные расходы, материальные траты. Многие исследования показали, что использование пластиковых окон намного эффективнее и экономнее, кроме того, экологичнее, чем установка деревянных конструкций и их постоянная покраска, во время которой выделяются вредные вещества.
Другие исследования, которые базировались на данных за пятнадцать лет, показали, что именно окна из ПВХ – доступные и выгодные по цене, являются самыми доступными с точки зрения ухода за ними. Оконные профили, кроме того, являются объектом для переработки. В Германии действует специальная система по сбору и утилизации материала ПВХ. Изготовленные из переработанного материала окна сертифицируются, что подтверждает их высокое качество.
    Многие не решаются на покупку окон из переработанного материала, так как считают их менее качественными и прочными. На самом деле они ничем не хуже сделанных из первичного материала. Окна из переработанного ПВХ такие же качественные, прочные и надежные. Кроме того, они намного доступнее по цене и помогают бороться с загрязнениями внешней среды. Профильная рама из материала ПВХ превосходит по многим параметрам сделанную из дерева. Такие окна намного функциональнее и удобнее, чем другие виды изделий на рынке.


    Производиться профили ПВХ начали в Германии. Использовался в то время только ударовязкий модифицированный материал ПВХ. Из него делали конструктивно хорошо сочетаемые элементы, основные и дополнительные, вспомогательные профили. К основным профилям относятся профили створок, рам, ригели и стойки. Вспомогательные профили – это соединительные элементы, стекольные штапики, направляющие, накладки, короба для жалюзи и пластиковые подоконники.
    Сложные профили из ПВХ изготовляют методом экструзии, так как материал сам по себе температуроустойчивый, не склонный к усадке и такому процессу, как коробление, относительно плохо плавится, имеет широкий диапазон размягчения. Уже в 1996 году в Германии производилось больше 12 миллионов оконных блоков из пластика ежегодно. На это ушло около 240 тысяч тонн смеси порошка ПВХ и добавок, что в общем можно считать 250 тысячами тонн чистого материала ПВХ.
    Около 100 тысяч тонн материала ПВХ в Германии ушло на экспорт – в виде пластиковых профилей и готовых изделий. Основной профиль весит в среднем около 1,3 кг/м, доля именно таких профилей в производстве занимает около 85%. Общая длина основных профилей составляет приблизительно 220 000 километров. Средняя скорость движения материала, который обрабатывается, составляет 2,5 м/мин - это 0,15 км/ч. Это приблизительно составляет около 1,5 млн. часов работы.
    В среднем каждый экструдер, который производит рамы или створки, работает в год семь тысяч часов. Получается, что все оконные профили и другие составные можно изготовить на 215 экструдерах. Это легко вычисляется с помощью простых подсчетов и математических операций. Это означает, что в такой стране, как Германия, для производства всех составляющих оконных систем необходимо вдвое больше оборудования. Кроме того, необходимо еще учесть непредвиденные ситуации и поломки. Именно поэтому оборудования должно быть еще больше -с учетом резервных объектов.


    Какое оборудование используется для производства современных профилей из ПВХ? Все поточные линии, которые используются для изготовления изделий методом экструзии, состоит из фильеры, из экструдера, калибровочного стола и вакуумного насоса, из приемных тянущих валков, профилеукладчика, пилы, устройства, которое упаковывает готовую продукцию.
    В чем собственно функция экструдера? Он обеспечивает точную подачу смеси ПВХ и дает возможность преобразовать ее в однородный сплав. С его помощью формируется профиль с определенными геометрическими параметрами. Двухшнековые экструдеры изготовляют оконные профили из ПВХ – из порошка или, что крайне редко, из гранулята.


    Смотря на массу ПВХ-профилей определяется пропускная мощность экструдера. Если пропускная способность равна 300-500 кг/ч, то это означает, что скорость выпуска профиля будет приблизительно 3-5 м/мин. Сегодня, впрочем, можно увидеть тенденцию к повышению пропускной способности такого элемента как фильера – вплоть до 700 кг/ч. Это соответствует определенной скорости выпуска – около 10 м/мин. Число оборотов, которые осуществляет шнек, должно быть достаточно низким. Это нужно для того чтобы избежать локального перегрева приготовленного расплава, который может быть вызван фрикционными процессами. Таким образом, температура расплава должна быть около 180-200 градусов по Цельсию, именно такой уровень дает возможность обеспечить самую максимальную пластификацию для формовочной массы. Такой параметр как вязкость расплава из ПВХ, должен также быть низким. Это дает возможность добиться правильной расформовки профиля, который находится в головке экструдера. В то же время, вязкость должна быть достаточной для того чтобы расплав был в меру жестким на входе – входе в калибровочный элемент.
    Порошок ПВХ или гранулят подаются только через воронку экструдера. Если шнеки цилиндричные, то они работают при полной воронке, причем при каждом обороте поступает фиксированный объем массы ПВХ. В тех экструдерах, в которых шнеки конические, есть специальные устройства, которые осуществляют дозировку. Это дает возможность при каждом обороте, который осуществляет шнек, регулировать в точности пропускную способность системы. На сегодняшний день и цилиндрические экструдеры оснащены дозирующими механизмами. Они дают возможность более точно регулировать и контролировать пропускную способность экструдера, а значит обеспечить более стабильное качество профилей.


    Если рассматривать процесс разработки и производства оконных профилей ПВХ, то можно выделить несколько технологических этапов, которые четко регламентируются соответствующими нормативными актами и законами. В экструдере осуществляется пластификация формовочной массы, в фильере, головке экструдера и в калибровочно-охладительном элементе происходит отформовка массы и ее охлаждение. Приемные тянущие валки обеспечивают проход профилей, уже отформованных, отрезку профилей осуществляет режущее устройство.
    Очень важно обеспечить правильную стабилизацию оконных систем. Стабилизация с самого начала осуществлялась с помощью солей бария-кадмия, модифицированный же ПВХ делался ударовязким, в свою очередь легко поддаваясь обработке. Чуть позже были придуманы новые способы стабилизации профилей ПВХ. Сначала это была замена ударовязких компонентов специальными сополимерами – этилена и винилацетата. Позже их заменили на полимерный акриловый эфир. Это дало возможность применить в стабилизации оконных систем свинцовый сплав. Такая замена была выгодна со всех сторон – как с коммерческой, так и с технической стороны.


    Стабилизированная свинцом смесь ПВХ изготавливается намного проще. Готовую смесь поставляли производители сырья, все затраты на стабилизацию материала ПВХ с помощью свинца были намного ниже, чем стабилизация с использованием кадмия и бария. Готовые смеси такого типа – очень удобные. Они содержат все необходимые компоненты – смягчители, стабилизаторы – все в правильных пропорциях. Чем это выгодно? Подача такой смеси осуществляется полностью автоматизировано, то есть без участия человеческого фактора. Именно поэтому риск ошибок персонала снижается к минимуму.
    Соединения свинца очень прочно связаны с композицией ПВХ, если рассматривать ее с биологической точки зрения, то их вообще не заметно. Из профиля не выделяются вредные вещества, он не вредит здоровью. Если взять, к примеру, Германию, то в этой стране свинцовые трубы используют даже для подачи питьевой воды, причем уже на протяжении тридцати лет. Если бы был хоть малейший риск проникновения свинца в воду, то для таких целей трубы такого состава не использовались бы. Питьевая вода проходит особо тщательный контроль, так как при ее заражении получается катастрофа очень большого масштаба. С медицинской и с научной точки зрения не было найдено причин запрета использования свинца в оконных профилях ПВХ.
    Шум около стабилизации оконных систем с помощью свинца привел к тому, что был придуман новый вариант. Стабилизация стала проводиться без кальция и без цинка.


    Каким образом осуществляется стабилизация оконных систем с помощью нового метода? Плохую термостабильность поднимают с помощью неорганических и органических добавочных кислот, таких как синтетические и природные цеолиты или гидроксифосфит кальция и алюминия. Среди органических добавочных стабилизаторов следующие: ацетилацетонат кальция, 1,3-дикетоны и другие. Такие стабилизаторы намного дороже традиционных со свинцом. Кроме того, стабилизированные с помощью свинцово-кальциевых соединений профили намного надежнее и прочнее, они в эксплуатации имеют очень хорошие характеристики и значительно сокращают расходы на уход. Нет никаких проблем с их установкой и переработкой. Вторичная переработка дает возможность смешивать соединения с составами других рецептур.
    Те, кто рассказывает о недостатках свинцового способа стабилизации, не задумывается о том, что потребителям он более выгоден и доступен. Переход на новую систему стабилизации подразумевает дополнительные расходы. Заказчику намного удобнее купить профили по сниженной цене, чем приобрести более безопасные и дорогие. Если бы покупатели могли понести такие дополнительные расходы, то и производство можно было бы немного изменить, однако никому это не выгодно. Именно поэтому профили продолжают стабилизировать с помощью свинца, а потребители получают более дешевый продукт. Кроме того, стоит еще раз уточнить, что нет никаких запретов с технической и с медицинской точки зрения на использование свинца таким методом. Профили ПВХ абсолютно безопасны как для человека, так и для внешней среды.

 

  Копирование материалов запрещено. Вернуться на главную