Реклама
Цікаво

Вікна з палітурками з полівінілхлориду



  Вікна з палітурками з полівінілхлориду Полівінілхлорид ЯК МАТЕРІАЛ для виробництва віконних профілів Полівінілхлорид (ПВХ) відноситься до найстаріших штучних матеріалів. Вперше полівінідхлорід був отриманий в лабораторних умовах в 1835 році французьким гірським інженером і хіміком Анрі Віктором Реньо. Реньо, підучившись розчин вінілхлориду, випадково виявив, що після закінчення деякого часу в пробірці утворився білий порошок. Вчений провів з порошком різні досліди, але, не отримавши ніякого задовільного результату, втратив інтерес до випадково відкритим ним речовини. У 1878 році продукт полімеризації вінілхлориду вперше був досліджений детальніше, але результати досліджень так і не стали надбанням промисловості. Це сталося тільки в нашому столітті. У 1913 році німецький вчений Фріц Клатте отримав перший патент на виробництво ПВХ. Він припускав використовувати важко займистий полівінілхлорид замість легко займистих Целль-Лоід. Перша світова війна перешкодила Фріцу Клатте зайнятися докладним дослідженням властивостей ПВХ і можливостей його застосування, а виробництво було припинено. Тим не менш, Клатте по праву вважається основоположником промислового виробництва ПВХ. Виробництво ПВХ в крупних масштабах почалося в 30-ті роки в Німеччині. У цей же час успішні розробки в цій області були проведені в США та Англії. Після закінчення Другої світової війни полівінілхлорид став наймасовішим матеріалом для виготовлення труб, профілів, покриттів для підлоги, плівок, кабельної ізоляції і безлічі інших пластмасових виробів. Батьківщиною сучасних вікон з палітурками з ПВХ (надалі - вікон із ПВХ) за загальним визнанням є Німеччина. Саме тут в 1954 році фірмою Trocal віконні профілі з ПВХ були вперше запущені в серійне виробництво. На сьогоднішній день за різноманітністю віконних профілів віконні ПВХ-системи є найбільш гнучкими і технологічними. Відносно низька вартість сировини і виробництва, поряд з чудовими фізичними характеристиками (низька теплопровідність, досить висока хімічна стійкість), зробили їх наймасовішими в центральній Європі. Разом з тим, експлуатація вікон з ПВХ в країнах з суворим континентальним кліматом пов'язана з певними технічними обмеженнями, зумовленими специфічними властивостями полівінілхлориду. За своїм хімічним складом полівііілх, горід відноситься до групи термопластів, для яких характерне швидке зниження механічних властивостей при підвищенні температури, обумовлене лінійним строеніелг молекул полімеру і їх малої зв'язком один з одним, що знижується, при нагріванні. Така будова обумовлює сильну залежність властивостей полівінілхлориду від температури. Безпосередньо перед оцінкою фізико-механічних властивостей ПВХ наведемо терміни та визначення опору матеріалів. Як відомо, механічні випробування матеріалів можуть бути статичними (навантаження на зразок збільшується поступово), динамічними (навантаження на зразок діє миттєво) і повторно-змінними (навантаження на зразок багаторазово змінюється по величині і напрямку). Набір необхідних випробувань визначається відповідно до характеру напружень, що виникають в елементі під впливом експлуатаційних і технологічних навантажень. ПВХ-профілі випробовують на розтяг і удар. Крім того, для ПВХ як полімеру важливі такі показники як температура розм'якшення, коефіцієнт лінійного розширення і цветоустойчивость. Відповідно до закону Гука, подовження зразка при його випробуваннях на розтяг до певної межі росте по прямій пропорційній залежності, що характеризує пружні властивості матеріалу. Коефіцієнт пропорційності є величиною, що оцінює ступінь опору матеріалу пружної деформації і називається модулем поздовжньої пружності (модулем пружності) Е [Н/м2, МН/м2, Н/мм2, кгс/см2]. Чим більше Е, тим менше пружна деформація і навпаки. В якості ілюстрації наведемо порівняльну таблицю значень модуля пружності різних матеріалів.

Вікна з палітурками з полівінілхлориду

Залежність модуля пружності ПВХ від температури наведена на рис. 2. ]. Н / мм

Вікна з палітурками з полівінілхлориду

Вікна з палітурками з полівінілхлориду відповідне навантаженні Вікна з палітурками з полівінілхлориду перерізу зразка. Вікна з палітурками з полівінілхлориду в місці розриву Вікна з палітурками з полівінілхлоридуВікна з палітурками з полівінілхлориду , До його розрахункової довжині L0, виражене у відсотках Вікна з палітурками з полівінілхлориду визначати здатність матеріалу протидіяти динамічним навантаженням і виявляти схильність матеріалу до крихкого руйнування при різних температурах. Для випробувань застосовують стандартні зразки квадратного або прямокутного перерізу з надрізом або без нього. Зразок встановлюють на двох опорах, після чого на нього з деякою висоти Н падає вантаж вагою Р, руйнує зразок і за інерцією знову піднімається на деяку висоту7 h. При цьому на руйнування зразка витрачається робота А н = Р (Hh) [Дж, кДж]. Вікна з палітурками з полівінілхлориду визначають як відношення роботи, за-Гаяне на руйнування зразка, до площі поперечного перерізу зразка FH в місці надрізу Вікна з палітурками з полівінілхлориду Випробування на твердість проводять за різними шкалами, шляхом вдавлювання в матеріал сталевих кульок, алмазних наконечників і ін Твердість визначають як відношення прикладеного навантаження до плоша відбитка. Таким чином, для ПВХможет бути виведена група показників, що характеризують його поведінку як конструкційного матеріалу в процесі виготовлення, встановлення та експлуатації вікна при поєднанні різних навантажень і впливів. Як видно з графіка, показаного на рис. 2.1, при зниженні температури модуль пружності ПВХ підвищується, а отже, зростають і його характеристики міцності на розтяг, стиск і вигин. Однак, при цьому збільшується його крихкість (падає ударна в'язкість). Так, згідно з табл. 2.3, при зниженні температури ПВХ з 23 до О ° С, його ударна в'язкість падає вдвічі. Не випадково віконні фірми, що мають достатній досвід роботи, призупиняють монтажі вікон з ПВХ в зимовий час при температурі зовнішнього повітря нижче -10-15 ° С, коли ризик руйнування крихкого ПВХ при механічному впливі великий. З підвищенням температури полівінілхлорид поступово розм'якшується - його відносне подовження при розриві збільшується, міцність на стиск і вигин падає. У зоні температур від +10 ° С до-МО ° С механічні характеристики зменшуються дуже незначно, і в більшості випадків цими змінами можна знехтувати. Різке падіння міцнісних властивостей ПВХначінается вище температури +40 ° С, а поблизу t - +80 ° С знаходиться його точка розм'якшення. Таким чином, можна зробити висновок про те, що застосування ПВХ-вікон неприпустимо в приміщеннях з підвищеними тепловиділеннями, а при проектуванні вікон, орієнтованих на південну сторону, слід передбачати заходи, що запобігають акумуляцію тепла вікон-ним профілем. За своїм хімічним складом полівінілхлорид складається з елементів вуглецю, водню і хлору. Стійкий до впливу більшості хімічних реагентів. Нижче наведено скорочений варіант таблиці стійкості ПВХ до впливу різних хімічних речовин. Повністю таблиця наводиться в технічному керівництві всіх виробників профільних систем з ПВХ.

Вікна з палітурками з полівінілхлориду

ПВХ належить до тієї невеликої групи полімерів, що проводяться не повністю на основі нафти. В якості сировини для його виробництва використовується добувають з нафти етилен (43%) і хлор (57%), що видобувається з куховарської солі. З кам'яної солі за допомогою електролізу хлористого натрію виходить хлор. З нафти виходить етилен. Етилен і хлор вступають в реакцію з утворенням дихлоретану, з якого в результаті наступної реакції утворюється вінілхло-рид. Вінілхлорид перетворюється за допомогою полімеризації в полівінілхлорид. Пронеси освіти ПВХ можна умовно розділити на чотири методи, при цьому 80% всього ПВХ видобувається за так званою полімеризації в суспензії. Цей метод заснований на тому, що вінілхлорид розчиняється у воді. Вінілхлорид диспергується у воду через трубки в реактор тиску, об'ємом 80 .... 150 м3. Таким чином, вінілхлорид поділяється на мікрокапелькі і підігрівається до необхідної температури 40-80 ° С. Після введення в суспензію розчинної ініціатора реакції (як правило органічного пероксиду) починається полімеризація окремих крапельок вініл хлориду. Оскільки процес полімеризації супроводжується виділенням теплоти, то виникає небезпека терморазложенія ПВХ - виникнення зворотної реакції дегідрохлорування - розкладання молекули ПВХ з виділенням соляної кислоти.

Вікна з палітурками з полівінілхлориду

Під впливом утворився з'єднання ПВХ змінює колір і стає червоно-коричневим. Виділятимуться соляна кислота прискорює каталітично подальше руйнування ПВХ. Для того, щоб уникнути зворотної реакції, додається спеціальний стабілізатор, який покриває утворилися в результаті полімеризації частинки захисною оболонкою. Ці суспензійовані частинки, розміром від 20 до 200 мкм легко відокремлюються на центрифузі, ситі або фільтрах, а не вступив в реакцію вінілхлорид видаляється у вигляді газу за допомогою спеціальної апаратури. У переважній більшості ПВХ-профідей, що виробляються в даний час, як термостабілізатора використовуються сполуки свинцю (Pb). Внаслідок токсичності застосування свинцю як такого строго регулюється особливими промисловими правилами Європейського Співтовариства (ЄС). Роботи з приготування ПВХ з різними типами термостабілізатора суворо регламентуються урядовими нормами безпеки за ГДК (гранично допустимої концентрації) на виробництві. Однак, запроваджений до складу порошку з суспендованих часток ПВХ-компаунда свинцевий термостабілізатор не може мігрувати з його складу, і свинець ніяк не виділяється з стабілізатора. В даний час у Європі спостерігається тенденція переходу до використання при виробництві ПВХ стабілізаторів на основі більш чистих і безпечних для людини кальцію і цинку. Кальцієво-цинкові (Са / Zn) термостабілізатора та їх солі більшості кислот визнані нетоксичними, не генеруючими токсичних речовин в поєднанні з іншими добавками у компаунді. Така технологія є більш дорогою, проте її застосування робить процес виробництва ПВХ більш екологічно чистим. Кальцієво-цинкову стабілізацію вже багато років застосовують такі відомі німецькі виробники профілів як PLUS PLAN (система PlusTec) і Bragmarm. Фізико-механічні та хімічні властивості ПВХ, стабілізованого свинцем і кальцієм-цинком, практично не відрізняються один від одного. Нижче наведено порівняльну таблицю технічних характеристик матеріалу профілів з різною стабілізацією.

Вікна з палітурками з полівінілхлориду

Крім стабілізаторів до складу ПВХ-компаунда входять різні добавки, що дозволяють регулювати як його експлуатаційні, так і технологічні властивості. До них відносяться; 1 - Барвники (пігменти), в якості яких при виробництві ГТВХ-профілю використовуються зазвичай оксид титану (білий) та оксид заліза (коричневий). Не використовуються пігменти містять кадмій. Мастильні речовини, наприклад віск або мило, що є допоміжними матеріалами, які полегшують плинність розплаву ПВХ-суміші за рахунок того, що вони змазують поверхню між розплавом і металевими стінками екструдера. Наповнювачі, службовці для поліпшення фізико-хімічних характеристик ПВХ-профілю та розширення можливостей його обробки. Основний обсяг серед наповнювачів займає крейда, не представляє ніякої небезпеки для здоров'я і навколишнього середовища. Пластифікатори, призначені для підвищення еластичності ПВХ при негативних температурах. Щодо крихкий з низькою ударною в'язкістю твердий ПВХ, що використовується у віконному виробництві, перемішується, як правило, з акрілкаучуком.

Такий ПВХ називається модифікованим і має відносно рівномірну крихкість у всьому робочому діапазоні температур - від +30 до -30 GC. ПВХ ~ профшта отримують методом екструзії - безперервного видавлювання розм'якшеного матеріалу через отвір певного перерізу, що визначається типом фільєри (деталі машини для формування хімічних волокон у вигляді ковпачка або пластини) при температурі 80-120 ° С. Екструдер складається з приводу з двигуном і редуктором, а також циліндра з розташованими усередині нього шнеками і вхідний лійкою. Завантаження через вхідні воронку матеріал перемішується в зоні розігріву циліндра за допомогою двох шнеків до гомогенного розплаву, який надходить на фильеру. Розплавлена екструдіруемая маса набуває необхідної форми і розміри в філь'єрі і вакуумному калібрі, в якому відбувається первісне охолодження профілю. На наступній стадії профіль надходить на ділянку вторинного охолодження, де на нього подається холодна вода. Далі розташований вузол, який рівномірно витягує профіль з дільниці охолодження і подає його на ділянку маркування, де також наклеюється захисна плівка. Наприкінці лінії встановлена пила, відрізана профіль необхідного розміру, після чого він упаковується в палети. При екструзії необхідно строго витримувати режими розігріву суміші та охолодження профілю. Оскільки ПВХ-профіль має складну просторову структуру (див. розділ 2.2.2 і 2.2.3) з горизонтальними і вертикальними стінками різної товщини, нерівномірний температурний режим призводить до викривлення профілю вже безпосередньо на стадії екструзії.

Великі виробники ПВХ  профілів здійснюють вихідний контроль геометричних розмірів і маси погонного метра через кожну годину. Профіль, що має відхилення вище допустимих технологічним регламентом, відправляється на вторинну переробку Оскільки при екструзії віконних профілів відбувається ретельне гомогенне перемішування всіх складових частин рецептури, то може бути отриманий матеріал, спектр властивостей якого варіюється в самому широкому діапазоні. Разом з тим застосування добавок не змінює основоположних властивостей ПВХ як термопласту, які є визначальними при проектуванні віконних конструкцій. Як видно з табл. 2.3., Полівінілхлорид має дуже високий коефіцієнт температурного розширення, що дорівнює 80 х 10 ~ 6 [1 / ° С]. Для порівняння ця величина для сталі і бетону становить близько 10 х 10 ~ 6 [1 / ° С], а для скла 8.5 х 10 6 [1/йС]. Таким чином ПВХ має коефіцієнт у 10раз більший в порівнянні зі склом і з матеріалом примикають до вікна зовнішніх стін. Таке співвідношення величин приводить до того, що температурні деформації, а відповідно, і напруги в профілі, засклення і прилеглих до вікна конструкціях, різко відрізняються за величиною. Ця особливість, в поєднанні з низьким модулем пружності ПВХ практично повністю визначає специфіку монтажу та системи ущільнень металопластикових вікон в порівнянні з вікнами з інших матеріалів - дерева, алюмінію й склопластику. Докладно ці питання викладені в розділі 2.2.3.

Copyright © 2015. Всі права захищені. Копіювання матеріалів припустиме лише з посиланням на наш сайт