Структура молекулы ПВХПВХ или Поливинилхлорид, как устойчивое соединение, был впервые получен в 1835 г. французским инженером-химиком Генри Виктором Регно. Изначально материал не вызвал интереса к практическому применению и только в 1912 году, немецким ученым Фритцем Клатте, были получены первые патенты и заложены основы технологии индустриального производства поливинилхлорида (ПВХ). Но прошло еще два десятка лет, прежде чем потребовались и были получены первые промышленные партии ПВХ.

Первыми синтез нового материала в промышленных масштабах начали заводы США и Германии. Изначально, процесс получения ПВХ представлял собой переработку доступных материалов: угля, извести и поваренной соли. С развитием технологий, производители перешли на использование поваренной соли и этилена СН2 = СН2. Поваренная соль всегда имеется в изобилии, а этилен получают из нефти.

Доступность и невысокая стоимость исходных составляющих сделали ПВХ очень популярным материалом. На мировом рынке пластмасс поливинилхлорид практически самый популярный материал, он уступает только полиэтилену. На европейском рынке доля продуктов ПВХ составляет 28% от всех перерабатываемых синтетических материалов. Спектр применения ПВХ как материала или исходного сырья очень широк:

  • Приблизительно 37% идет на производство профилей из ПВХ, включая и оконные профили;
  • Примерно 25% от всего производимого ПВХ, используется при производстве кабельной продукции;
  • Далее по убыванию: пленки и листы, трубы и фитинги, упаковочные материалы и прочее.

Отметим еще раз превосходные потребительские качества ПВХ

  1. Невысокая стоимость;
  2. Долговечность;
  3. Стойкость к атмосферным воздействиям;
  4. Экологичность;
  5. Изделия из ПВХ можно без потерь качества многократно перерабатывать.

Изначально, ПВХ получают как мелкий белый порошок. В чистом виде ПВХ не используют, так как это только исходное сырье для более сложных соединений. Для придания ему конструкционных качеств необходима переработка: добавление всевозможных присадок и добавок, в технологическом производстве называемых – «Аддитивами».

В категорию Аддитивов входят:

  • Модификаторы;
  • Стабилизаторы;
  • Смазки;
  • Красители;
  • Наполнители;
  • Модификаторы.

Каждый элемент выполняет свою функцию, чаще всего понятную из названия. Рассмотрим каждый их по отдельности.

Стабилизаторы

Для чего они нужны? Как и следует из названия – для стабилизации. Так как ПВХ материал термопластичный, т.е. меняющий свою форму при нагревании, ему необходимо вещество, которое будет регулировать этот процесс, держать его в необходимых, заданных рамках. Процесс переработки исходного сырья (ПВХ) в готовую продукцию, происходит при температурах примерно 120 град. С. При таком нагреве ПВХ сначала плавится (начинает с температуры 80 град. С.), а потом начинает “обугливаться”, при этом выделяется хлористый водород. Для предотвращения процесса “обугливания” и применяют стабилизаторы. Они позволяют удерживать смесь в пластичном состоянии без неприятных последствий. В качестве стабилизаторов используют: соединения свинца, кальция и цинка, кадмия и олова.

Смазки

Опять, как следует из названия – для смазки. Различают внутренние смазки и внешние смазки. Внутренние увеличивают текучесть при смене физического состояния исходного вещества (расплавлении), внешние смазки выполняют роль разделителей при экструзии, когда вещество контактирует с горячими элементами экструзионной машины. От качества смазки во многом зависит и продолжительность жизни так называемого “инструмента” или фильеры, которая формирует конечный продукт. При плохой смазывающей способности смеси, фильера “стачивается” и приходит в негодность. Для понимания – стоимость фильеры для производства створки – порядка 250 000 евро.

Красители

Очень важный компонент при производстве оконных профилей – краситель. От его качества зависит восприятие профиля в целом, если профиль имеет сероватый оттенок, он воспринимается потребителем как старый, бывший в употреблении. Оконные компании очень стараются получить приятные, голубоватые оттенки для своих профилей, именно они формируют впечатление от системы. Чаще всего в качестве красителя или пигмента при производстве ПВХ используют двуокись титана. Он придает белым профилям яркость. Кроме того, это вещество способствует стойкости профилей против атмосферных воздействий.

Наполнители

Снова, суть компонента в его названии. Наполнители позволяют экономить сырье. Их добавление в смесь не ухудшает конструкционных свойств материала, а стоимость наполнителя на порядок ниже, чем стоимость пвх. В качестве наполнителя чаще всего применяют специальный мел. Применять необработанный мел нельзя, так как произойдет быстрый износ оборудования за счет его абразивных свойств.

Модификаторы

Последним из основных рецептурных ингредиентов являются модификаторы. Они что-то модифицируют. Разберемся – что? Модификаторы улучшают ударную вязкость. Для чего она нужна? Для того, чтобы конечное изделие можно было легко обрабатывать при различных температурах. Очень необходимое качество при монтаже окон в зимних условиях.

Как производят ПВХ профили для окон?

Мы рассмотрели основные компоненты смеси для экструзии, которые радикально влияют на качество и определяют характеристики конечного продукта. Помимо этого, в рецептуру ПВХ-смеси в небольших количествах вводятся:

  • Антистатики;
  • Пластификаторы;
  • Другие вспомогательные компоненты.

Естественно, все компоненты вводятся в смесь строго в соответствии с рецептурой, разработанной для этого вида продукции.

Разработкой рецептуры занимаются специальные лаборатории, входящие в состав крупных химических концернов. От качества составления рецептуры зависит очень многое, в том числе и сроки службы оборудования. Именно по этому, большинство не очень крупных фирм, производящих пвх профили, стараются купить уже готовый “компаунд” (приготовленную смесь), в который уже включены все необходимые компоненты.

В противном случае производителю придется контролировать всю цепочку приготовления смеси для экструзии и контролировать качество большого количества химических реагентов, от стабильности которых зависит качество конечного продукта.

Цена ошибки в приготовлении смеси очень велика, так как процесс экструзии это беспрерывный процесс. Если смесь составлена не верно – потери будут колоссальными.

Что же такое экструзия?

Экструдер для ПВХ профилейЭкструзия – это способ изготовления изделий, имеющих определенный профиль. Если сказать проще – выдавливание смеси через отверстие определенной конфигурации под давлением.

Экструдер по принципу действия очень похож на “мясорубку”. Подача смеси происходит за счет вращения шнека, одного или двух. Выдавливание происходит через специальную насадку (фильеру), которая имеет отверстие в виде необходимого профиля.

Первые шнековые экструдеры были созданы в Германии в 1935 г. Экструдер очень сложное устройство, состоящее из нескольких частей и имеющее очень значительную стоимость. Экструдер требует очень внимательного обслуживания и бесперебойного электропитания. Любой сбой в электросети может привести к остановке процесса либо отключения одной из контролирующих систем, что приведет к застыванию смеси внутри частей экструдера, на устранение таких неполадок может уйти несколько недель, а стоимость будет просто “космическая”.

На описание всех процессов, происходящих в экструдере, уйдет не один час, поэтому мы рассмотрим только основные части этой необычной “машины” и основные процессы, происходящие в ней.

Производственная линия состоит из:

  1. Загрузочного бункера, в котором смесь перемешивается и подготавливается;
  2. Основного блока экструдера, в котором смесь плавится и создается давление необходимое для продавливания разогретой смеси через фильеру;
  3. «Инструмента» или «Фильеры», в которых окончательно формируется смесь и начинается процесс выдавливания;
  4. Калибратора – устройства сухой и влажной калибрации, в котором формируется необходимый профиль и происходит охлаждение (остывание) профиля;
  5. Маркирующего принтера, наносящего всю информацию о материале, партии, смене, номере экструдера и т.д.;
  6. Тянущего устройства, обеспечивающего непрерывную, стабильную вытяжку материала;
  7. Пилы для резки профиля, нарезающей материал на равные, заданные отрезки;
  8. Устройства для сбора, складирования и упаковки продукции.

Начало экструзии

Смесь подготавливается в специальных бункерах и через систему подачи подается в ту часть экструдера, которая еще называется “материальным цилиндром”. Далее, смесь захватывается шнеками и продвигается по зонам с различной температурой, 150-170 град. C. на входе и 190-210 град. C. на выходе из цилиндра.

В первой зоне материального цилиндра, происходит перемешивание смеси и начальный разогрев. В следующей зоне, называемой “зоной пластикации” смесь переходит в «вязкотекучее» состояние. В этой же зоне происходит первичное уплотнение и смесь дегазируется. В зоне выхода из материального цилиндра создается необходимое давление смеси для прохода её через фильеру.

Основная часть 

всей экструзионной установки – это комплекс устройств называемых “Инструмент”. В это понятие входят – непосредственно фильера и несколько калибраторов. Именно в “инструменте” сосредоточены все ноу-хау и технологические секреты компаний. От процессов, происходящих в этой зоне экструзионной установки, в большей степени зависит качество конечного продукта: качество поверхности и геометрические отклонения по всей длине.

Голова экструдера ПВХ профилей                       

Фильера

состоит из двух составных частей:

  1. Первая – Матрица;
  2. Вторая – Дорн.

Эти два элемента и формируют «фигурное» отверстие, по которому проходит расплавленная смесь. Температурный режим фильеры – тщательно охраняемый технологический секрет любой компании. На выходе из фильеры, сформированный профиль не должен потерять свою геометрическую форму и достаточно быстро охладиться.

Калибраторы

Охлаждение первоначальное и окончательное происходит в следующих устройствах:

  1. Сухой калибратор – в нем осуществляется формовка. Процесс довольно необычный и сложный, так как профиль имеет много тонких внутренних перегородок. На помощь приходит вакуум. Вакуум легкий, но тем не менее позволяющий удержать горячий профиль в стабильном состоянии за счет притягивания его к стенкам калибратора. В этой же зоне происходит и первичное охлаждение.
  2. Влажный калибратор – в нем происходит дальнейшее охлаждение за счет охлаждения водой. Холодная вода циркулирует по каналам калибратора и отводит излишнее тепло от профиля, специальные датчики следят за температурой циркулирующей воды и в случае необходимости корректируют её.

Маркирующее устройство

После калибраторов профиль высушивается воздухом и маркируется на специальном принтере. Маркируется каждый метр или полтора готового профиля. Маркировка позволяет в будущем определить, на каком экструдере, и в какой смене был произведен профиль. Это позволяет очень четко контролировать качество.

Тянущее устройство

Все передвижения профиля выполняются тянущим транспортером, скорость которого согласована с вращением шнеков и другим устройствами экструзионной линии. Средняя скорость экструзии пвх профилей примерно 5-8 метров в минуту. Регулировка скорости экструзии очень тонкий процесс, он увязан с рецептурой и температурными режимами в различных зонах, поэтому он практически никогда не меняется.

Заключительный этап 

производства ПВХ профиля – это резка, упаковка и складирование готовых профилей. Для этих процессов у каждой компании выработаны свои нормы и правила, увязанные с логистическими процессами внутри компании и с перевозчиками продукции.

Из какого ПВХ делают окна?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *