Екструзія віконних профілів із ПВХ

Полівінілхлорид уперше був отриманий в 1835г Віктором Регно. Основи технології індустріального виробництва полівінілхлориду (ПВХ) були розроблені в 1912г Фритцем Клатте. Перші промислові партії ПВХ були виготовлені спочатку 30 років на заводах США й Німеччини. Спочатку ПВХ одержували, використовуючи широко розповсюджені й доступні вугілля, вапно й поварену сіль.

Сучасні технології передбачають використання повареної солі й этилена СН2 = СН2, одержуваного в крекінг-процесі переробки нафти. У структурі світового ринку пластмас ПВХ посідає друге місце після полиэтилена. У Європі частка ПВХ продуктів становить 28% від загальної кількості синтетичних матеріалів, що переробляються. Структура споживання: приблизно чверть виробленого ПВХ іде на виготовлення труб і фитингов, п'ята частина на профілі із твердого (непластифицированного) ПВХ - у тому числі віконні, далі випливають плівки, кабельна продукція, пакувальні матеріали й ін.

ПВХ володіє найкращим із всіх пластиков співвідношенням: ціна/експлуатаційні якості. Виробу з нього мають довговічність, стійкістю до атмосферних впливів, экологичностью.

Як вихідну сировину ПВХ одержують у вигляді дрібного білого порошку. Чистий ПВХ не є конструкційним матеріалом. Для того, щоб його переробити у виріб з певними експлуатаційними якостями, до порошку ПВХ додається ціла рецептура аддитивов: стабілізатори, змащення, наповнювачі, барвники, модифікатори.

Стабілізатори. Переробка ПВХ у готові вироби виробляється при підвищених температурах (більше 120*З). У цих умовах ПВХ деструктирует з виділенням газоподібного хлористого водню. Для запобігання цього процесу в рецептуру вводять стабілізатори. Як стабілізатори застосовуються неорганічні й органічні сполуки свинцю, кадмію, барію, олова, кальцію й цинку.

Змащення. Змащення необхідні для нормального протікання процесу экструзии ПВХ. Внутрішні змащення збільшують плинність ПВХ при переході його у вязкотекучее стан, а зовнішні охороняють суміш від прилипания до гарячих металевих частин устаткування.

Барвник. Універсальним барвним пігментом з високої разбеливающей здатністю є двоокис титану. Саме цей пігмент надає білим профілям яскравість і сприяє максимальної атмосферостойкости профілів при зовнішнім застосуванні.

Наповнювач. З метою економії ПВХ у рецептуру додається спеціально оброблена крейда. Застосування неопрацьованої крейди викликає швидке абразивне зношування металевих частин дорогого экструзионного встаткування.

Модифікатори. Модифікатори служать для додання готовим виробам із ПВХ ударної міцності.

У невеликі й строго розрахованих кількостях у рецептуру Пвх-Суміші вводяться додатково антистатики, антипирены, пластифікатори й допоміжні добавки. Варто підкреслити, що для досягнення високої якості профілю й довговічної роботи встаткування необхідно строге дотримання рецептури, рекомендованою фірмою-постачальником цього встаткування, а також дотримання технологічних режимів: температури тиску й швидкості экструзии.

У цей час виробники ПВХ профілю готовлять суміш двома способами:

ПВХ змішується з компаундом "усе в одному", до складу якого входять всі необхідні аддитивы для стабілізації й переробки.

Роблять змішання всіх компонентів самостійно. Підбор рецептури виробляється методом проб і помилок і залежить від кваліфікації хіміків-технологів

Як приклад сучасної рецептури для віконного профілю можна привести наступний склад: 100 частин ПВХ 5 частин мела 5 частин двоокису титану 5.4 частин однопакетного стабілізатора 6.5 частин модифікатора Змішання всіх компонентів рецептури проводиться в три етапи: змішання в гарячому змішувачі, змішання в холодному змішувачі, витримка суміші при температурі 15-30*С у плин 24 годин. Підготовлена в такий спосіб суміш подається в экструдер.

Экструзия - це спосіб виготовлення профільних виробів великої довжини із пластмас і гуми. Процес безперервний і полягає у видавлюванні розплаву полімеру через отвір певного перетину. Перший шнековий экструдер для переробки термопластов був створений у Німеччині в 1935р.

Функція экструдера складається в забезпеченні плавлення безупинно подаваної твердої полімерної суміші, утворенні гомогенного грузлого розплаву й нагнітання розплаву під високим тиском у профільну голівку. Виробнича лінія включає экструдер, інструмент (фильеру, утройство сухий і вологої калибрации), що маркірує принтер, що тягне утсройство, пилку для різання профілю, пристрій для укладання й упакування готової продукції.

Підготовлена суміш ПВХ подається в матеріальний циліндр экструдера, захоплюється шнеком і просувається по зонах, температура обігріву яких підвищується від 150-170C на вході до 190-210C на фильере. У першій зоні відбувається перемішування й попередній розігрів матеріалу. У наступній зоні пластикации матеріал переходить у вязкотекучее стан, ущільнюється й надходить у зону дегазації для видалення газоподібних включень, захопленого повітря й вологи. В останній зоні виходу створюється тиск матеріалу необхідне для проходження розплаву через фильеру.

"Серцем" всієї экструзионной лінії по праву вважається інструмент: фильера й калибраторы. Саме інструмент у вирішальному ступені визначає якість профілю й вимагає максимальної старанності у своєму виробництві. Фильера складається з матриці й дорна, які формують щілинний канал протікання розплаву. Від температурного режиму фильеры залежить рівність і глянець профілю

. Виходячи з фильеры, гарячий тільки що сформований профіль повинен зберегти свою геометричну форму й швидко остудитися. Для цієї мети служать калибраторы: сухий і вологий. У сухому калибраторе гаряча заготівля профілю піддається формуванню й прохолоджується. Формування здійснюється шляхом притягання профілю до стінок калибратора за рахунок легкого вакууму в щілинних шліцах калибратора.

Такий вид калібрування називається вакуумним. Для охолодження поверхні профілю в стінках калибратора розташовані канали для циркуляції холодної води

. Остаточний відвід тепла із всієї маси профілю здійснюється у вологому калибраторе, де профіль зрошується водою. Далі профіль осушується струмом повітря, маркірується на кожному метрі й проходить траковое тягнучий пристрій, швидкість якого строго погодиться зі швидкістю обертання шнеків в экструдере й подачею сировини. Швидкість экструзии профілів ПВХ невелика, максимальної вважається швидкість 8 метрів у хвилину. Збільшення швидкості экструзии може негативно впливати на якість профілю. При істотному збільшенні швидкості экструзии необхідно переглядати рецептуру ПВХ- суміші й технологічні параметри экструзии.

Заключним етапом виробництва ПВХ профілю є автоматичне різання, упакування й складування готової продукції.