Виробництво пвх профілю для вікон методом екструзії

винахідником полівінілхлориду (ПВХ) є Віктор Регно, який зробив своє відкриття в 1835 році. Технологія промислового виробництва ПВХ була розроблена набагато пізніше, в 1912 р німецьким вченим Фрітцем Клатте. На початку 30-х років минулого століття в Німеччині і США почалося виробництво нового синтетичного матеріалу. Перший полівінілхлорид отримували з вугілля, кухонної солі і вапна. Сьогодні для цього використовують етилен і поварену сіль, при цьому етилен отримують в результаті крекінгу нафти. За мировою обсягом виробництва ПВХ поступається тільки поліетилену. Зокрема на європейському ринку частка полівінілхлориду займає 28% від всього виробництва пластмас.

Близько 25% від усього обсягу ПВХ витрачається на виробництво трубопроводів та фітингів. на профілі з непластифікованого полівінілхлориду, що має підвищену жорсткість, йде ще 20%. Ці профілі використовуються для виготовлення вікон і дверей. З іншого ПВХ виготовляють ізоляцію, плівку, упаковку і т.п.

З усіх пластмас ПВХ має саме краще співвідношення: ціна / якість. матеріал екологічно чистий, володіє довговічністю, стійкістю до негативних впливів атмосфери.

Вихідний полівінілхлорид - дрібний білий порошок. Однак в чистому вигляді він не є конструкційним матеріалом. Для того щоб отримати з вихідної сировини виріб з необхідними технічними та експлуатаційними характеристиками додають різні речовини. Це можуть бути стабілізатори, пластифікатори і модифікатори, а так же наповнювачі, мастила і фарбувальні пігменти. Кожна добавка надає вихідного матеріалу свої властивості.

Виробництво виробів з ПВХ відбувається при температурі понад 120о С. При такому нагріванні, структура полівінілхлориду частково руйнується з виділенням газу хлороводню. Запобігти цьому процесу допомагає введення стабілізаторів. Для стабілізації використовують як органічні, так і неорганічні сполуки різних металів, в основному свинцю, олова, цинку, кальцію, кадмію і барію.

Основний технологічний процес виробництва виробів з ПВХ - екструзія. При переході в в`язкотекучий стан потрібне підвищення плинності, для чого використовують внутрішні мастила. Зовнішні мастила застосовують для запобігання прилипання розігрітого матеріалу до деталей і елементів технологічного обладнання.

Характерний білий колір полівінілхлориду надає TiO2 (двоокис титану). Цей пігмент не тільки має сліпучу білизну, але і збільшує стійкість ПВХ-профілів до примх погоди. Зниження витрат на виробництво - ода з основних завдань розробників і технологів. Зменшити собівартість виготовлення ПВХ допомагає використання в якості добавки крейди, який пройшов спеціальну обробку. Звичайний крейда має досить високі абразивні властивості, які призводять до передчасного зносу металевих деталей і фурнітури, а так само до необхідності частої заміни елементів технологічного обладнання, на якому здійснюється екструзія ПВХ. Додавання модифікаторів збільшує ударну міцність полівінілхлориду.

Крім вищеназваних добавок для виготовлення ПВХ можуть вводитися речовини збільшують вогнестійкість і пластичність, зменшують виникнення статичної електрики, а так само інші додаткові компоненти. Одним з основних умов виробництва високоякісних виробів з ПВХ - це ретельне дотримання технології і зокрема пропорцій вихідних компонентів, витримування заданого тиску, температури, швидкості подачі матеріалу та інших рекомендацій технологів.

У сучасному виробництві використовується два методи приготування вихідної суміші. У першому випадку в ПВХ додають компаунд з усіма необхідними добавками. У другому випадку компоненти додають окремо. При цьому багато що залежить від досвіду і кваліфікації технологів, завдання яких - точно дотримати рецептуру.
Ось один з найбільш поширених рецептів застосовуваний для виготовлення ПВХ-профілів: на 100 масових частин ПВХ, додають 5 частин крейди, 5 частин двоокису титану, 5,4 частин однокомпонентного стабілізатора і 6.5 частин модифікатора.

Змішання здійснюється в три етапи. Спочатку в розігрітому міксері, а потім в холодному. Після чого суміш витримують протягом доби при температурі від 15 до 30о С. Приготовленная даними чином, суміш засипається в екструдер. Метод екструзії використовується для виробництва профільних елементів з пластику або гуми. При цьому відбувається безперервна подача розплавленої маси через отвір задає профіль вироби.
Вперше шнековий екструдер був використаний німецькими інженерами в 1935 році для переробки термопластичних мас. На сьогоднішній день можна купити екструдер китайського, німецького виробництва та вироблені в інших країнах. Географія виробників подібного обладнання досить широка. Екструдер дозволяє створити розігрітий гомогенний розплав достатньої в`язкості і подати його під великим тиском в профілюючу головку. Крім самого екструдера до складу лінії входить фильера, механізм для калібрування, принтер для маркування, витягує пристрій, різак і систему складування і упаковки.

Готова суміш засипається в циліндр екструдера, там її захоплює шнек і переміщує по зонам нагріву, температура яких поступово збільшується від 150 до 210о С. В зоні початкового нагріву здійснюється перемішування. При подальшому переміщенні вихідний матеріал переходить в розплавлений стан, після чого відбувається його ущільнення і дегазація, а так само видалення захопленого повітря і зневоднення. На заключній стадії створюється необхідний тиск для подачі розплавленого матеріалу через фільєру.

Профіль майбутнього виробу задається інструментом, що складається з фільєри, сухих і вологих калібраторів. Інструмент не тільки формує профіль, але і визначає якість виробу. Це вимагає особливої ретельності при його виготовленні. Щілинний канал фільєри утворюється матрицею і дорном, через які і протікає розплав матеріалу. Якість поверхні в значній мірі залежить від дотримання температурного режиму. Минулий через фільєру матеріал має досить високу температуру. Калібратори допомагають йому зберегти заданий перетин профілю і швидко охолодитися. Первинне охолодження і формування відбувається в сухому калібраторі. У його щілинних шліцах створюється невелике розрідження, яке і притягує профіль. Через це цей вид калібрування ще називають вакуумним. Усередині стінок є канали, в яких циркулює вода, за рахунок чого і відбувається охолодження.

Повний охолодження відбувається у вологому калібраторі, за рахунок зрошення водою. Остаточно сформована і охолоджений профіль охолоджують повітряним струменем. Після чого принтер через кожен метр завдає відповідне маркування. Витягування профілю здійснює тракові механізм, при цьому його швидкість відповідає швидкості подачі сировини. Зазвичай ця величина не перевищує 8 м / хв. Для збільшення швидкості подачі потрібна зміна рецептури суміші. Готовий ПВХ-профіль автоматично нарізається на потрібну довжину, упаковується і надходить на склад готової продукції.