ПВХ как особый материал

Как установлено практикой, основными источниками теплопотерь в эксплуатируемых зданиях являются окна и двери, на них приходится около 37% общих теплопотерь.

Через кровли теряется около 15%, стены - 35, подвальные помещения - 13%. Поэтому и применение конструкций окон на базе новых материалов, обладающих высокими теплотехническими характеристиками, является одним из наиболее эффективных способов экономии энергоресурсов.

В строительстве и производстве оконных и дверных блоков в Европе в настоящее время чаще всего используется поливинилхлорид (ПВХ) - термопластичный искусственный материал.

Основной промышленный патент на него был получен в Германии Фрицем Клатте в 1913 г. Поливинилхлорид производится из природного сырья: поваренной соли (57%) и нефти (43%).

Поскольку ПВХ в основном состоит из широко доступной поваренной соли и, кроме того, может быть многократно подвергнут вторичной переработке, причем без ухудшения присущих ему свойств, он закономерно может считаться ресурсосберегающим и чрезвычайно экономически выгодным материалом.

Сегодня на рынке строительных изделий предлагается немало вариантов оконных и дверных блоков из различных материалов: это изделия из древесины, металла (чаще всего алюминия), различных пластмасс. И если к деревянным или алюминиевым изделиям мы уже привыкли, то к пластмассам все еще относимся с недоверием, если не сказать с предубежденностью. А ведь никто не осмелится оспаривать факт, что синтез пластических масс становится все более совершенным.

Материал по конкретным заказам с определенными жесткими характеристиками стал реальностью. Пластмассы становятся вязче и могут обладать большей прочностью, чем сталь, они могут быть проводящими электрический ток или идеально его изолирующими, с экстремальными тепло- и морозостойкостью, а также негорючими. Многие отрасли промышленности уже просто невозможно себе представить без использования пластмасс.

Давайте рассмотрим сравнительные характеристики 3 основных строительных материалов для производства окон:

1. Дерево, несомненно, обладает целым рядом ценных свойств, хорошими изоляционными свойствами и прочностью. Но древесина требует специального ухода, большего, чем ПВХ или алюминий, особенно со временем.

Это и специальная сушка заготовок, обработка противогнилостными препаратами, периодическая покраска, ремонт в связи с короблением и гниением и т.д.

2. В отношении прочности алюминий имеет преимущества по сравнению с древесиной и ПВХ. Он не требует дополнительного ухода или ремонта, но, обладая высокой теплопроводностью (почти в 1000 раз большей, чем у ПВХ), практически совсем не сохраняет тепло.

3. ПВХ не требует никакого специального ухода и ремонта, обладает высокой прочностью и долговечностью, хорошими изоляционными свойствами. ПВХ-профили с внутренним армированием стальным профилем отвечают самым строгим требованиям прочности и статической нагрузки. То есть ПВХ как бы объединяет в себе лучшие свойства древесины и алюминия.

Стабилизация

Стабилизация первых полученных ПВХ-профилей осуществлялась с использованием солей бария-кадмия. Такая стабилизация придавала профилям хорошую атмосферостойкость. А ударовязкий модифицированный хлорированным полиэтиленом ПВХ легко поддавался последующей обработке.

Замена прежних ударовязких компонентов сополимерами этилена с винилацетатом, а позже - полимерным акриловым эфиром дало возможность использовать в качестве стабилизаторов ПВХ соединения свинца. Это имело как техническую, так и коммерческую выгоду. ПВХ-смесь, стабилизированную свинцом, было легче приготовить, поскольку фирмы-производители стабилизаторов поставляли так называемую "готовую смесь в упаковке", а затраты на стабилизацию ПВХ с использованием свинца были несколько ниже, чем при использовании бария и кадмия. Такая готовая смесь совершенно не пылит, и в ней содержатся все нужные компоненты-стабилизаторы и мягчители (внутренние смазки) в предварительно перемешанном виде, их дозировка при поступлении в систему осуществляется автоматически или полуавтоматически, а обслуживающий персонал, занятый на этапе подготовки ПВХ-смеси, не подвержен никакому риску.

При экструдировании профилей готовая к дальнейшей переработке ПВХ-смесь или гранулит подаются через закрытые подающие устройства в экструдер, где из них приготовляется расплав. Профиль проходит отформовку в головке экструдера и затем охлаждается в калибровочном элементе. Соединения свинца надежно замкнуты в композиции ПВХ-профиля, и с биологической точки зрения их как бы и нет вообще. Даже если кому-нибудь придет в голову полизать профиль языком, это не принесет вреда его здоровью. Во всяком случае, ПВХ-масса, из которой изготавливаются трубы для подачи питьевой воды - а они используются уже более 30 лет, - проходит стабилизацию соединениями свинца.

Вы могли бы себе представить такое, что питьевую воду - продукт, за качеством которого следят особенно пристально, было бы разрешено перекачивать по ПВХ-трубам, если бы существовала малейшая опасность для здоровья человека? Поэтому нет никаких оснований ни с медицинской, ни с научной, ни с экономической точек зрения отказываться от использования свинца как стабилизатора при изготовлении оконных профилей из ПВХ.

В настоящее время фирмы-производители стабилизаторов вышли на рынок с новой системой на базе кальция и цинка, пригодной для стабилизации ПВХ-профилей.

В таких системах изначально плохую термостабильность присутствующих в них карбоксилатов (кальция и цинка) поднимают до нужного уровня, добавляя в систему неорганические и органические добавочные стабилизаторы. Если теперь в систему добавить еще и мягчители, то стабилизация на базе кальция и цинка будет выглядеть, скорее всего, как "аптека после взрыва".

С качественной точки зрения профили, стабилизированные кальцием-цинком, также обладают безупречными характеристиками. Их стойкость к атмосферным воздействиям исключительна, и в повседневной эксплуатации они ведут себя безупречно. Проблем, связанных с их утилизацией, так же как и у профилей, стабилизированных свинцом, не существует вообще, и в процессе вторичной переработки их без проблем можно смешивать с составами других рецептур.

Немецкие требования к оконным профилям из ПВХ и методы их испытаний приведены в соответствующих нормативных требованиях к качеству продукции RAI-GZ 716/1 и в стандарте DIN 16830, часть 1 и 2.

В других странах действуют другие нормы, которые ориентированы во многом на немецкие нормативы.

Нанесение покрытий на поверхность профиля

Обычно оконные ПВХ-профили имеют белый цвет. Можно, однако, изготавливать профили других цветов. Это либо профили, окрашенные в массе, либо профили с поверхностным покрытием. Покрытие может быть нанесено на поверхность самыми разными способами, из которых признания добились лишь четыре: коэкструзия с использованием ПММА (полиметилметакрилат), пленочное покрытие, нанесение печатного покрытия, лакирование/покраска.

Коэкструзия

Благодаря схождению двух потоков расплавленной массы в зоне мундштука головки экструдера на одну или обе лицевые поверхности основного профиля наносится в процессе экструзии слой атмосферостойкого окрашенного ПММА толщиной 0,2-1,0 мм, который прочно приваривается к профилю, основе. При этом толщину наносимого слоя ПММА выбирают такой, чтобы цвет самой основы не был виден, чтобы естественные царапины не проступали на поверхность.

Недостаток такой технологии состоит лишь в том, что для каждой линии требуются специальные головки и два экструдера, что весьма дорогостояще. Профили с покрытием, нанесенным таким способом, могут быть сертифицированы в соответствии с RAL-GZ 716/1, часть 3.

Пленочное покрытие

Нанесение на поверхность профиля атмосферостойкой пленки осуществляется двумя способами. Обычная технология такова: в зависимости от потребности со склада берут необходимое количество основных профилей и при помощи специального устройства наносят на их лицевую поверхность полужесткую пленку из ПВХ, используя специальный клей. Атмосферостойкость такой пленки из ПВХ удалось заметно улучшить благодаря ламинированию с использованием тонкой и высокостойкой к воздействию ультрафиолетового излучения пленки из ПММА. Преимущество данной технологии заключается в ее исключительной гибкости в зависимости от свойств конечного продукта.

Ее недостатком является необходимость работы с растворителями, поскольку надежной системы склейки без растворителя пока еще не существует.

Профили, отработанные таким способом, могут быть сертифицированы в соответствии с RAL-GZ 716/1, часть 7.

Другой возможностью нанесения пленочного покрытия является способ "пластоформовки". В данном случае пленка ПММА, покрытая клеем-расплавом, вводится на потоке при проведении экструзии в головку экструдера на выходе из мундштука. Декорирование пленки осуществляется ее изготовителем заранее, в зависимости от требований потребителя.

Эта хорошо зарекомендовавшая себя технология позволяет получать профили с хорошей атмосферостойкостью. Но она имеет те же недостатки, что и коэкструзия: высокую стоимость вследствие энергоемкости производства, поскольку нужны головки специальной конструкции.

Такие профили могут быть сертифицированы в соответствии с RAL-GZ 716/1, часть 6.

Нанесение печатного покрытия

Нанесение на оконные профили ПВХ печатного покрытия может быть осуществлено двумя совершенно разными способами автономно.

При использовании так называемого "грязного", или "мокрого", способа обработки профили очищаются в специальной установке, работающей в автономном режиме и обеспечивающей регенерацию растворителя, а затем в три этапа (грунтовка, слой декора, верхний слой) на них наносится желаемое декоративное покрытие, чаще всего это текстура "под дерево".

Выгода этого способа в том, что здесь возможен любой декор. Для усиления древесной текстуры на некоторых профилях делается дополнительное тиснение. С другой стороны, производственные и капитальные затраты на установку, которая работает с использованием растворителей, на сегодняшний день еще очень высоки. Кроме этого, сам слой печатного покрытия довольно тонок, поэтому на поверхности таких профилей легко остаются царапины. Атмосферостойкость этих профилей очень высокая, уже много лет они находят широкое практическое применение и могут быть сертифицированы в соответствии с RAL-GZ 716/1, часть 6.

Для так называемого ускоренного способа обработки применяется довольно несложное устройство, где слой декора наносится на поверхность профиля после его очистки сухим способом с использованием полиэфирной пленки под воздействием температуры и давления. Этот способ действует безотказно лишь в том случае, когда покрытие наносят на очень чистую, ровную и гладкую поверхность. Такой декоративный слой очень тонок, и на нем остаются царапины, а сама пленка стоит очень дорого. Поэтому обработка оконных ПВХ-профилей таким способом на практике - явление довольно редкое.

Лакирование/покраска

Чтобы удовлетворить особым требованиям потребителя в отношении декоративного оформления профилей, оконные рамы после их сварки до установки фурнитуры, уплотнений и стекол иногда окрашивают лаком того цвета, который укажет потребитель. В зависимости от потребности любые окна могут быть окрашены в любой цвет. Такая работа может быть выполнена любой специализирующейся на этом фирмой. Лакокрасочные материалы предлагают многие известные производители, но сам лакокрасочный слой относительно тонок, поэтому на нем остаются царапины. В некоторых случаях, особенно при неправильной очистке или грунтовке рам перед их лакировкой, лакокрасочный слой может местами отставать от поверхности.

Чистка оконных профилей из ПВХ

ПВХ-профили не доставят особых хлопот во время ухода за ними благодаря особо гладкой поверхности и эластичным, не подверженным старению уплотнениям. Для обычного ухода за изделиями из ПВХ достаточно мягкого моющего средства.

Вот уже 2 года белорусское предприятие "Эксимпластик" производит экологически чистые, энерго- и теплосберегающие конструкции окон, дверей и перегородок из ПВХ-профилей по технологии немецкой фирмы "Gealan".

Немецкая фирма "Gealan" имеет почти тридцатилетний опыт производства изделий из ПВХ. На протяжении всего этого срока совершенствовался материал для профилированных строительных изделий. Результатом процесса оптимизации стала система оконных профилей Gealan S3000. Эта марка обладает стойкостью к действию кислот, оснований, солей, спирта и альдегида. Оконные и дверные блоки из ПВХ-профилей системы Gealan S3000 обладают разнообразными преимуществами, включающими высокие физико-механические свойства, долговечность, атмосферостойкость в любых климатических условиях, в том числе приморских, а также в районах с загрязненной атмосферой. Они характеризуются также высокой ударопрочностью, стойкостью к воздействию ультрафиолетового излучения, биостойкостью, теплостойкостью, пониженной возгораемостью, необходимыми декоративными качествами. Эксплуатация блоков возможна в диапазоне температур от -50 до +50 градусов Цельсия.

ПВХ-профиль этой системы отвечает всем самым современным технологическим и конструктивным требованиям. Он имеет трехкамерное строение: передняя камера с наружной стороны обеспечивает отвод влаги, средние камеры створочного, коробочного и импостно-поперечного профилей, в которых размещается армирующий профиль из оцинкованной стали, расположены таким образом, что выполняются все статические требования, предъявляемые к оконным изделиям, камера, обращенная внутрь помещения, служит для звукоизоляции и обеспечивает высокую теплоизоляцию.

Система профилей Gealan S3000 отличается высокими характеристиками теплоизоляции благодаря тому, что ПВХ является исключительно теплоизоляционным материалом, трехкамерная конструкция профилей использует лучший из природных изолирующих материалов - воздух, система уплотнений исключает возникновение сквозняков, в окна могут быть вставлены одно- и многокамерные стеклопакеты со стеклом различной толщины и разными теплоизолирующими характеристиками.

Благодаря низкой теплопроводности ПВХ и использованию многокамерных профилей при температуре -20°С на улице и +20°С в помещении, температура в средней камере не понижается ниже 0°С, а температура внутренней стороны профиля составляет приблизительно +15°С. Разница в 35°С несомненно указывает на особые теплоизоляционные свойства профилей.

В конструкции оконного блока используются износостойкие резиновые уплотнители, проходящие по всему периметру как коробок, так и створок. Благодаря широким поверхностям примыкания эти уплотнения обеспечивают высокие показатели водо- и воздухонепроницаемости. Герметизация крепления стеклопакетов также осуществляется с помощью специальных уплотнителей из профильной атмосферостойкой резины.

Герметичные однокамерные и двухкамерные стеклопакеты не запотевают никогда. При необходимости повышения теплоизоляции стеклопакетов их показатель можно увеличить почти в два раза путем использования теплоизолирующего стекла.

В данном случае речь идет об изолирующем К-стекле с пониженной эмиссией, то есть теплоотражающем стекле. Эмиссией стекла называют его способность вторично излучать поглощенное тепло. Чем ниже этот показатель, тем меньше теплообмен между стеклом и окружающей средой. Стандартные остекления, установленные в герметичном стеклопакете, снижают теплообмен, происходящий за счет теплопроводности и конвекции. Использование же изолирующего стекла в стеклопакете дает еще большую степень теплоизоляции. К-стекло, установленное в стеклопакете со стороны помещения, играет роль своего рода "зеркала", которое отражает тепло обратно внутрь помещения. При этом теплоизолирующее К-стекло сравнительно не намного превышает стоимость обычного стекла. Таким образом, можно отметить следующие его преимущества: в холодное время года оно помогает сохранять внутри помещения тепло солнечной радиации, а также тепло, вырабатываемое обогревающими устройствами и осветительными приборами; уменьшает затраты на отопление и кондиционирование воздуха.

Технологические характеристики изделий, производимых ООО "Эксимпластик" из ПВХ-профилей, отвечают требованиям европейских стандартов, прошли испытания и сертифицированы на соответствие требованиям отечественных стандартов.

Кроме того, использование изделий из ПВХ делает более эффективной защиту от загрязнения окружающей среды, так как приводит к снижению дымовых выбросов при отоплении, а вторичная безотходная переработка ПВХ предохраняет от появления свалок отходов производства.

Благодаря высоким конструктивным качествам окон может быть обеспечено снижение шума до 36 дБ, а вследствие использования армированных профилей такие окна можно применять в зданиях высотой до 100 м.

Изложенное позволяет утверждать, что:

1. ПВХ - экономичный, атмосферостойкий, теплоизолирующий, шумоизолирующий, экологически чистый, безвредный для здоровья, энергосберегающий, удобный в уходе, практичный, обладающий неограниченными возможностями формообразования материал, который смело можно назвать материалом не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня.

2. Оконные и дверные блоки из ПВХ-профилей экономичны, эффективны, практичны и эстетичны.

3. Оконные и дверные блоки из ПВХ-профилей по своим технологическим и конструктивным характеристикам соответствуют требованиям европейских стандартов и превосходят аналогичные изделия из альтернативных материалов.

4. Оконные и дверные блоки из ПВХ-профилей эффективно способствуют энергосбережению, снижая теплопотери, а также защите окружающей среды от загрязнения.