1 стр. из 1

Привычные вещи

Многие вещи настолько привычны, что кажется — они существовали всегда. Мы пользуемся ими, не задумываясь, а ведь еще сравнительно недавно обыденные предметы были новинкой, технологическим прорывом. Во времена Наполеона III дамы высшего света заказывали у самых знаменитых ювелиров колье и подвески из алюминия. И эти вещицы обходились дороже золота! А давно ли мобильные телефоны, компьютеры и жидкокристаллические мониторы были реквизитами из фантастических фильмов? Да мало ли примеров можно еще привести…
 Именно такой обыденной вещью уже стали окна из пластика. Казалось бы, ну что может быть интересного в обыкновенном окне из ПВХ ? Да, сквозняков нет, открывается в разных плоскостях, рама красивая, мыть легко… Подумаешь, достижения! Куда как далеко от полетов на Марс и нанотехнологий. Спорить не будем. Но скажем только, если внимательно приглядеться к самому заурядному предмету, можно открыть массу нового и интересного.

Биография пластика

Начнем с названия. Все уже привыкли к сочетанию «ПВХ-профиль». Однако мало кто, кроме химиков, знает, что обозначает эта странная аббревиатура — ПВХ. Между тем, эти буквы составляют сокращенное название — поливинилхлорид.
История его открытия интересна и, если это слово применимо к химическому со-единению, драматична. Его открывали и забывали, затем снова открывали… В итоге, этого довольно простого соединения оказалось четыре создателя, а признание затянулось больше чем на век.

Впервые его получил в 1835 г. французский инженер и химик Анри Виктор Реньо. Он исследовал свойства ацетилена и первый догадался пропустить его через соляную кислоту. Он же описал дальнейшую полимеризацию, но, не сумев ничего сделать с белыми крупинками поливинилхлорида, прекратил исследования. Следующее обращение к удивительному материалу произошло уже в 1878 г., но и эти опыты не получили развития.

Дальше история напоминает экономический детектив. В конце ХIХ в. несколько предпринимателей решили, что будущее в освещении городов — за ацетиленом (был открыт простой и дешевый способ синтеза этого горючего газа). Они запустили многотоннажное производство карбида, но… Технический прогресс сыграл с ними злую шутку. Были изобретены мощные генераторы электрического тока и города действительно осветились, но не ацетиленовыми горелками, а электрическими лампочками.

Предприниматели обанкротились, а огромные запасы карбида были распроданы по дешевке, к радости химиков-исследователей. В 1912 г. один из исследователей, служащий химической фирмы «Грайсхайн Электрон» Фриц Клатте, обработал ацетилен хлороводородом и поставил получившийся раствор на полку. Через некоторое время он обратил внимание на выпавший осадок. Поскольку в то время химия уже много знала о строении вещества, он понял, что получил полимер, производное хлорида этилена (чаще называемого винилхлоридом), и описал его. О работах Реньо он, по всей видимости, не подозревал.

Фирма запатентовала вещество в Германии, но практического применения ему так и не нашла, а в 1925 г. срок патента истек. По иронии судьбы в следующем, 1926 г., на другом континенте американский химик Уолдо Силон, работавший на компанию «Б. Ф. Гудрич», так же занимался исследованиями ацетилена и тоже, получив полимер, вновь описал его. Компания запатентовала поливинилхлорид уже в Америке, но, в отличие от немцев, достаточно быстро придумала способ его применения — его предложил сам Силон, порекомендовав делать из нового материала занавески для ванных комнат.

Дальнейшая судьба вещества складывалась удачно: в 1931 г. концерном BASF было запущено первое многотоннажное производство, и из ПВХ стали делать буквально всё — начиная от детских бутылочек и заканчивая деталями автомобиля.

Дешево и качественно

В середине ХХ в. победное шествие поливинилхлорида докатилось и до производства окон. Сначала в США, а потом в Германии были запатентованы первые оконные профили с использованием ПВХ. Вначале они представляли собой довольно сложную составную конструкцию из металла, облицованную мягким полимером, и лишь несколько позже, с изобретением различных модифицирующих добавок к ПВХ, начался выпуск полностью пластиковых окон.

Такое широкое применение ПВХ обусловлено многими причинами, из которых главными можно назвать две: его замечательные физико-химические свойства и дешевизну. Это позволило наладить массовый выпуск очень качественных окон. Что касается дешевизны, то она обусловлена простотой современного способа получения вещества из обычной поваренной соли и этилена — продукта переработки нефти.

А вот над достижением приемлемых физико-химических свойств химикам пришлось немало поработать. С одной стороны, поливинилхлорид — вещество весьма устойчивое к возгоранию. При нагревании молекулы полимера вступают в реакцию с кислородом воздуха, при этом из ПВХ выделяется хлороводород, который и гасит пламя.

Однако это свойство, очень удачное для противопожарных мероприятий, имеет, как всегда, и обратную сторону — чистый полимер начинает разрушаться уже при 100 0С. А это сильно сужает возможности переработки (она обычно ведется при довольно высоких температурах). Для повышения, как говорят химики, пиростабильности, то есть устойчивости к нагреву, а также для устойчивости к солнечному свету и деформации были придуманы специальные добавки — стабилизаторы.

За время развития производства ПВХ разработано много видов стабилизаторов, но наибольше распространение, в силу дешевизны и эффективности, получили органические соли свинца. После введения в ПВХ соли он совершенно безвреден, поскольку находится в связанном состоянии. Однако сам процесс производства свинцовосодержащих стабилизаторов и переработки отходов ПВХ может представлять опасность для окружающей среды и здоровья персонала производства.

В связи с этим Комиссия Евросоюза по охране окружающей среды предложила к концу 2005 г. свести к минимуму использование свинца и других тяжелых металлов. В принципе, более экологичные способы стабилизации полимера были известны достаточно давно, однако приемлемой технологии, позволяющей перейти на них без существенного удорожания профилей, не существовало.
Среди производителей оконных профилей из ПВХ первым на новые требования откликнулся крупнейший европейский концерн profine GmbH и входящая в него немецкая марка «КБЕ». Специалистами концерна была разработана бессвинцовая рецептура стабилизации ПВХ. Новая технология green line предполагает использование экологически чистого соединения кальций-цинк (CaZn) в качестве стабилизатора. Уже весной 2004 г. бессвинцовая рецептура green line была внедрена на всех предприятиях концерна, в том числе на российском заводе «КБЕ», лидера на рынке пластикового профиля для окон и дверей в России.

Удобный материал

Добившись стабильности поливинил-хлорида, исследователи и производственники по достоинству оценили его качества: высокую механическую прочность, износоустойчивость, химическую инертность и устойчивость к погодным явлениям, малую усадку (это свойство позволяет сохранять первоначально заданные размеры) и удобство механической обработки. Кроме того, ПВХ может многократно перерабатываться, что крайне важно для охраны окружающей среды.

Для производства профилей из ПВХ были применены специальные химические машины — так называемые экструдеры. Эти сложные, высокоавтоматизированные агрегаты напоминают известную всем мясорубку. Здесь тоже есть шнек (правда, не один), а вместо сетки стоят специальные фильеры, которые и образуют заданный инженерами профиль готового изделия.

Процесс производства довольно прост: в нагреваемый цилиндр, где вращаются два шнека, поступает гранулированный полимер с добавками (модификаторами, пигментами и стабилизаторами). Шнеки перемешивают поступающий материал, одновременно перемещая его в разогретую часть машины, где он превращается в однородный расплав. Затем полученный расплав поступает на фильеру, где формуется и первично охлаждается в вакуумном калибраторе. После этого уже готовый профиль передается на участок вторичного охлаждения, и там на него подается холодная вода. Следующий узел механизма равномерно вытягивает профиль с участка вторичного охлаждения, после чего на него наклеивается защитная пленка и он поступает в конец производственной линии, где установлено специальное режущее устройство, отделяющее профиль необходимой длины.

Основным требованием экструзионной технологии является высочайшая культура производства. Дело в том, что получаемый профиль имеет очень сложно организованную и рассчитанную пространственную структуру, и малейшее несоблюдение заданных режимов приводит к его искривлению и потере заявленных качеств. Вообще, в производстве профилей важна крайняя педантичность и аккуратность, не случайно мировыми лидерами в их создании по праву считаются немцы.

Экология и пластик

Существует предвзятое мнение о том, что, дескать, пластиковые окна неэкологичны, поскольку сделаны из искусственного материала. Однако, неэкологичность ПВХ во многом надуманна. Его производство не вредит окружающей среде, он химически инертен (применяется даже в медицине), кроме того, как уже говорилось, относится к трудновоспламеняемым и самогасящимся материалам. Это значит, что он не может гореть без источника огня (в отличие от дерева). Вообще, сравнение ПВХ с другим популярным материалом для изготовления окон — деревом — по ряду потребительных и экологических параметров может быть далеко не в пользу последнего.

В настоящее время вместо капризного в обработке цельного дерева для производства окон используют в основном клееный брус. Причем, технология его производства не отличается экологичностью, поскольку включает применение немалого числа сложных химических соединений.

В частности, чтобы нивелировать такое опасное свойство дерева, как горючесть, его обрабатывают специальными веществами — антипиренами. Кроме того, чтобы защитить материал от влаги и гнилостных грибков, его также пропитывают водоотталкивающими и противогнилостными составами. Таким образом, современный клееный брус имеет не больше прав называться природным материалом, чем пластик.

Помимо этого стоит вспомнить, что при производстве ПВХ не срубается ни одного дерева. А отходы ПВХ и оконные конструкции, отработавшие свой срок, могут быть полностью переработаны до пяти раз, что исключает загрязнение окружающей среды.

Что касается срока службы ПВХ-профилей, то приведем один пример. Недавно в Германии демонтировали окно, установленное в 1964 г. Нельзя сказать, что оно выглядело, как новенькое, но служило вполне исправно и могло простоять еще, как минимум, лет тридцать.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!