О производстве строительных вспененных ПВХ профилей методом экструзии

Кроме широко применяемых в строительстве жестких экструдированных ПВХ профилей, существенное место на этом рынке занимают и вспененные экструдированные ПВХ профили.

Для них характерна устойчивость к гниению и к микроорганизмам, высокие механические свойства, малая масса и невысокая стоимость (в СНГ эти профили не производятся, крупнейшие их производители - фирмы "Dollken", "Deceuninck", "Schaffer", "Callken", "Veka", "Goodrich" и пр.). Если эти профили используются как полуфабрикат, то в их дальнейшей обработке применяют обычные деревообрабатывающие и металлорежущие станки и проводят такие операции, как распиловка, строгание, фрезерование, сверление, выдалбливание и пр... Соединять их можно при помощи гвоздей, шурупов, скобок, винтов, склеиванием, тепловой или ультразвуковой сваркой. Вспененные ПВХ профили имеют высокую жесткость и прочность на смятие.

Ассортимент ПВХ пенопрофилей весьма широк: сплошные и полые изделия различной конфигурации и с различной толщиной стенок, профили для обшивки стен, потолков, фасадов, плинтусы, молдинги, отделочные планки и т.д. и т.п. Даже целые дверные полотна (в основном для межкомнатных дверей, душевых и гардеробных кабин) делают методом коэкструзии жесткого (наружный слой) и вспененного (внутренний слой) ПВХ компаундов. Трубы самого разного назначения со вспененной сердцевиной все более вытесняют традиционные стальные трубы (им не нужна наружная теплоизоляция).В зависимости от применяемой технологии и конструктивного оформления оснастки возможно получение профилей с гладкой, матовой, или шероховатой поверхностью.

ПВХ пенопрофили, как правило, являются декоративно-отделочными и реже - конструкционными, поэтому к ним предъявляются требования экономичности и возможности использования для их изготовления наиболее дешевых композиций и стандартных экструзионных линий с минимальными переделками. Обычно экструдированные ПВХ пенопрофили имеют плотность 0,5-1,2 г/см 3 и толщину внешней монолитной оболочки 0,1-1,0 мм.

Сейчас используются несколько технологических схем экструзии ПВХ пенопрофилей.

Celuka (фирма "U. Kuhlman", Франция). В основу метода положены регулирование и контроль процесса вспенивания ПВХ на выходе из экструзионной фильеры специальной конструкции и охлаждение экструдата снаружи с помощью калибрующего устройства, установленного вплотную к фильере.

Калибратор имеет такие же размеры поперечного сечения, как и фильера, поэтому вспенивание материала происходит внутрь. По этому методу можно получать профили различной конфигурации с монолитной поверхностью и жесткими допусками на размеры, поскольку материал подвергается сжатию в калибраторе до тех пор, пока форма профиля не стабилизируется.

Дальнейшее развитие процесса привело к разработке метода коэкструзии жесткого и вспененного ПВХ материалов.

Gedal (фирма "Сd F Chimie", Франция). Эктрузионное оборудование для этого метода требует незначительных переделок в конструкции экструзионной фильеры и контроля процесса вспенивания. Вспенивание экструдата происходит на выходе из фильеры, сечение которой к выходу непрерывно сужается. Особенностью процесса является строгий контроль за изменением размеров при вспенивании в направлениях, перпендикулярных оси экструзии.

Процесс позволяет получать облегченные профили высокого качества из различных термопластов (полистирола, АБС, uPVC, ПЭВП и т.д.) с плотностью 0,4-1,2 г/см 3 на стандартных экструзионных линиях.

Goodrich (фирма "Goodrich", США). Этот способ мало отличается от обычной профильной экструзии термопластов. Вспенивание экструдата осуществляется на выходе из фильеры, далее экструдат попадает в вакуумную ванну, в которой установлены калибрующая втулка или пластины.

Непосредственное охлаждение экструдата водой интенсифицирует процесс образования твердой гладкой корки. Толщина этого коркового слоя составляет 0,1 мм и более, качество поверхности профиля несколько хуже, чем у профилей, изготовленных методом Celuka, но американский способ предпочтительнее, т.к. предусматривает использование стандартного оборудования и не требует затрат на приобретение запатентованных устройств и приспособлений. Процесс позволяет получать профильные изделия открытого типа сечением 0,5-4,5 см 2 со скоростью 3-12 м/мин.

Процесс производства профилей и труб из вспененного ПВХ

Один из основных процессов - Armocell (фирма "Armosig" Франция). Для него применяют экструзионные фильеры высокого сопротивления, имеющие перед формующей частью специальную зону декомпрессии. По сравнению с процессом экструзии строительных профилей из жесткого ПВХ, для этого способа на основе анализа течения расплава ПВХ изменены размеры некоторых деталей. Калибрующее устройство (обычно вакуумное) расположено на некотором расстоянии от фильеры. Процесс позволяет получать профили из любых марок вспенивающегося ПВХ компаунда, количество порофора в которых находится в пределах 0,2-0,3 в.ч.. Плотность профилей в этом случае составляет 0,8-0,9 г/см 3.

Процесс Ekazel (фирма "Bitterfeld" Германия) позволяет получать ПВХ профили с плотностью 0,7-0,9 г/см 3 на стандартных одношнековых экструзионных агрегатах из суспензионного жесткого ПВХ компаунда. Для этого в стандартной профильной экструзионной линии надо сменить лишь фильеру. Для калибрования применяются те же вакуумные калибраторы и ванны.

Оборудование для экструзии вспененных ПВХ профилей

Типичная экструзионная линия для производства вспененных ПВХ профилей состоит из экструдера с системой загрузки материала, экструзионной фильеры, калибраторов, системы охлаждения, тянущего устройства и устройства складирования готовых профилей.

Экструдеры: для производства пеноПВХ профилей применяются одно или двухшнековые экструдеры с диаметром шнека 45-90 мм. Диаметр шнека экструдера выбирают в зависимости от сечения профиля. Двухшнековые экструдеры в этом процессе предпочтительнее; они позволяют обеспечить постоянство температуры расплава ПВХ по сечению каналов экструзионной фильеры, что необходимо для равномерного вспенивания и постоянства плотности материала в изделии. При использовании двухшнековых экструдеров сопротивление фильеры практически не влияет на процесс пластикации, поэтому при изменении формующего инструмента требуется минимальная корректировка режима работы всей линии. Для равномерного заполнения каналов шнеков загрузочная воронка в нижней части должна иметь вертикальные стенки, чтобы исключить зависание материала и неравномерность питания экструдера ПВХ компаундом. Предварительная сушка композиции перед переработкой не требуется.

Система охлаждения: длина пути охлаждения вспененных ПВХ профилей при экструзии больше, чем для жестких ПВХ профилей, так как теплопроводность вспененного ПВХ значительно ниже. Охлаждение пенопрофилей также производят и в охлаждающих ваннах погружением или разбрызгиванием воды из форсунок, что позволяет дифференциально охлаждать участки разнотолщинных профилей. В конце зоны охлаждения для выравнивания возможного коробления или продольного изгиба ("саблевидности") профиля иногда устанавливают подогревающие устройства.

Тянущие устройства: для отвода пенопрофилей используют траковые тянущие устройства с резиновыми траками, определенной жесткости или устройства из сплошных резиновых лент (ремней), позволяющими обеспечить сохранность вытягиваемого профиля. Длина зоны контакта должна быть не менее 800 мм.

Режущие устройства: резка ПВХ пенопрофилей при экструзии осуществляется вращающимися дисковыми пилами.Скорость резки достигает 15 м/мин. Для отбора пыли при резке в месте контакта устанавливается специальный пылесос с пылесборником.

Оборудование для декорирования: принцип декорирования ПВХ пенопрофилей такой же, как и для обычного столярного и плотницкого деревянного погонажа. Нанесение рисунка на поверхность профиля осуществляется специальными машинами - грейнерами, позволяющими наносить печать с одной или обеих сторон. Ширина нанесения печати на таких машинах - 330-450 мм., скорость нанесения - 20-45 м/мин. Участок декорирования обычно размещают в отдельном помещении, чтобы не вызывать образования дефектов на поверхности от пыли порошкообразных композиций.

Некоторые экструзионные фирмы наносят на поверхности своих ПВХ пенопрофилей особым способом натуральное чипсовое покрытие из мелкой гранитной или мраморной крошки ("Dollken" Германия); при этом профили cladding для облицовки фасадов зданий придают им вид декоративной штукатурки, но в отличие от нее лишены всех ее недостатков (работа только при плюсовой температуре, дороговизна, отслаивание; достаточно посмотреть на фасад здания Академии Управления при президенте на ул. Московской, чтобы понять, что наши строители не в силах освоить качественное применение импортных отделочных фасадных смесей по традиционному мокрому способу). Вопреки общепринятому абсолютно ошибочному мнению, фасады из таких ПВХ профилей абсолютно паропроницаемы.

В СНГ такие вспененные ПВХ строительные профили пока не производит ни одно экструзионное предприятие, хотя их импорт в СНГ в 1998 году составил примерно 15 000 000$ и динамика ввоза по сравнению с 1997 годом - положительная.

Владимир КОВАЛЬ, belprod@belsonet.net