Окна из поливинилхлорида. История происхождения. Описание.
В нашей первой статье мы затронули достаточно подробно тему заполнений для окон- стеклопакетов теперь настало время познакомить нашего читателя с более специфичным материалом- поливинилхлоридными профилями для изготовления окон. Поливинилхлорид относится к старейшим искусственным материалам, известность приобрёл в далёком 1835 году. Французский химик и горный инженер Анри Виктор Реньо, получивший раствор винилхлорида, случайно обнаружил, что по истечении времени в пробирке образовался белый порошок. Учёный провёл с порошком различные опыты, но не получив никакого удовлетворительного результата, утратил интерес к случайно открытому им веществу. В 1878 году проект полимеризации ПВХ впервые был исследован более подробно, но результаты исследований так и не стали достоянием промышленности. Это произошло только в нашем столетии. В 1913 году немецкий учёный Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Он предполагал использовать трудновоспламеняемый поливинилхлорид вместо легко воспламеняемого целлюлоида. Начавшаяся Первая мировая война помешала раскрыть все возможности нового материала, но тем не менее Клатте по праву считается основоположником промышленного производства ПВХ. Производство ПВХ в крупных масштабах началось в 30-е годы в Германии. В это же время успешные разработки в этой области были проведены в США и Англии. После Второй мировой войны поливинилхлорид стал самым массовым материалом для изготовления труб, профилей, покрытий для пола, плёнок, кабельной изоляции и множества других пластмассовых изделий. Родиной современных окон из ПВХ по общему признанию является Германия. Именно здесь в 1954 году фирмой Trocal оконные профили были впервые запущены в серийное производство. На сегодняшний день по разнообразию оконных профилей ПВХ-системы являются наиболее гибкими и технологичными. Относительно низкая стоимость сырья и производства, наряду с хорошими физическими характеристиками (низкая теплопроводность, достаточно высокая химическая стойкость), сделали их самыми массовыми в центральной Европе. Вместе с тем, эксплуатация окон из ПВХ в странах с суровым континентальным климатом, к числу которых относится и Россия, связана с определёнными техническими ограничениями, обусловленными специфическими свойствами пвх.
Изготовление профиля.
Экскурсия на завод по производству основных профилей REHAU (РЕХАУ) в г. Гжель (Московская область, Раменский район)
ПВХ-профили получают методом экструзии- непрерывного выдавливания размягчённого материала через отверстие определённого сечения, определяемого типом фильеры. Под каждый тип профиля, а номенклатура современных оконных систем может достигать нескольких десятков видов, существует своя фильера.
Расплавленная экструдируемая масса приобретает необходимую форму и размеры в фильере и вакуумном калибре, в котором происходит первоначальное охлаждение профиля.
На следующей стадии профиль поступает на участок вторичного охлаждения, где на него подаётся холодная вода.
Далее расположен узел, который равномерно вытягивает профиль из участка охлаждения и подаёт его на участок маркировки, где также наклеивается защитная плёнка. В конце линии установлена пила, отрезающая профиль необходимого размера, после чего он упаковывается в паллеты.
Профильные системы. Классификация. Основные и дополнительные профили.
Сегодня в Мире известно достаточно большое количество профильных марок, некоторые из них получили известность, некоторые остались в тени и занимают свой небольшой сегмент рынка, работая на небольшой регион. Мы же в своей статье расскажем подробно о профильной системе REHAU (РЕХАУ) (Германия).
Для описания конструктивных решений оконных профилей из ПВХ необходимо дать определение профильной системы или, в более распространённом варианте терминологии, -оконной системы. Как и в любой строительной технологии, в данном случае под «системой» понимается определённая номенклатура изделий заводского изготовления, предназначенная для решения специализированных задач. В определение «система» всегда закладывается определённая идеология, призванная удовлетворить сложную совокупность требований, начиная отрешения архитектурно-композиционных задач и заканчивая организацией строительного производства. Все развитые оконные системы включают в себя как профили, предназначенные непосредственно для изготовления окон- рамы, створки, импоста и штапики, так и профили, позволяющие осуществить эффективный и качественный монтаж оконного блока в проёме. Профили рамы, створки, импоста и штапика, а также профили для распашных безимпостных окон (в некоторых источниках- профили с нащельной манжетой (штульпом) или упорной планкой- так называемые штульповые профили) относятся к группе основных профилей, которые формируют базу любой профильной системы. Все крупные производители выпускают по 5-7 наименований основных профилей каждого вида, что позволяет проектировщику учитывать требования архитектуры, статики и теплотехники для различных климатических условий, в зданиях различной этажности и ориентации. У компании REHAU (РЕХАУ) основными профильными системами по состоянию на май 2010 года являются : REHAU (РЕХАУ) BLITZ new, REHAU (РЕХАУ) Basic-Design, REHAU (РЕХАУ) Sib-Design, REHAU (РЕХАУ) Delight-Design new, REHAU (РЕХАУ) Brillant-Design, REHAU (РЕХАУ) GENEO new.
Пример №1. Система REHAU (РЕХАУ) Delight-Design new. Чертежи основных профилей.
Система REHAU (РЕХАУ) Blitz new. Чертежи основных профилей.
Пример №3. Система REHAU (РЕХАУ) Basic-Design. Чертежи основных профилей.
Пример №4. Система REHAU (РЕХАУ) Sib-Design. Чертежи основных профилей.
Пример №5. Система REHAU (РЕХАУ) Brilant-Design. Чертежи основных профилей.
Пример №6. Система REHAU (РЕХАУ) GENEO. Чертежи основных профилей.
Не сложно заметить, что чем современнее оконная система, тем сложнее её внутренняя структура. По времени появления можно сравнить чертежи профилей REHAU (РЕХАУ) Basic-Design и REHAU (РЕХАУ) GENEO, разница очевидна, между выпусками этих профилей прошло около 10 лет.
Все профили, отличные от основных, и выпускаемые определённым производителем в рамках конкретной системы, относятся к группе дополнительных профилей. Дополнительные профили в каждой оконной системе отличаются многообразием, в силу чего достаточно сложно поддаются классификации. Однако, по функциональному назначению можно принципиально выделить несколько групп наиболее распространённых профилей. К первой группе относятся профили, служащие для обеспечения качественного и технологичного монтажа оконного блока в существующем проёме. К ним относятся подставочные профили, нащельники , удлинители (доборные профили) и облицовочные профили. Вторую группу дополнительных профилей образуют профили, набор которых определяет гибкость и разнообразие архитектурных решений, возможных в рамках данной системы. К этой группе относятся штапики, соединители, всевозможные декоративные накладки, а также поворотные профили. В особую группу, функционально занимающую промежуточное положение между основными и дополнительными профилями, следует выделить реставрационные профили и усилители. Реставрационный профиль представляет из себя профиль рамы, закрепляемый на существующую коробку старого окна без её демонтажа. Применение реставрационных профилей делает работы по замене окна менее трудоёмкими и позволяет сохранить устоявшийся за много лет температурно-влажностный режим в зоне примыкания окна к стене. В качестве недостатка окон с реставрационным профилем следует отметить уменьшение светового проёма. Усилители применяются в том случае, если тонкий профиль или импост не проходит по статическому расчёту, а применение более мощного импоста невозможно. В некоторых системах при необходимости предусмотрено применение усилителей из алюминия. Наиболее широкое применение усилители находят в витражных конструкциях, для которых не предусмотрены какие-либо другие специальные профили.
Пример №1. Дополнительные профиля для оконных систем с монтажной глубиной 60 мм.
Как следует из примера, количество дополнительных профилей велико и охватывает все направления строительства, в ходе которого предполагается замена остекления, от современных зданий до зданий, построенных более 100 лет назад.
Особенности конструкций из оконных ПВХ-профилей.
По своей конструкции все ПВХ-системы образованы полыми профилями (как основными, так и дополнительными), имеющими несколько камер, заполненных воздухом. В зависимости от предъявляемых требований, могут использоваться основные профили с различным числом камер (как правило трёх-, четырёх-, пяти- или шестикамерные). При этом с увеличением числа камер растёт значение термического сопротивления профиля, а также его жёсткость. Толщина стенок профиля, в зависимости от расположения, составляет 1,5-3 мм. Наиболее распространённые в настоящее время профили имеют три камеры: основную, дренажную и камеру для крепления фурнитуры.
При этом трёхкамерный профиль применяется не всегда. Все крупные производители предлагают вариации профилей, различающихся по количеству камер, что даёт возможность проектировщику более гибко адаптироваться к конкретным решаемым задачам. Так например, в профиль может быть добавлена дополнительная камера для повышения его термического сопротивления, или, же наоборот, одна из камер может быть ликвидирована в пользу более мощного армирования для восприятия повышенных статических нагрузок. Рама и створка могут иметь наружные поверхности, расположенные в одной плоскости или же смещённые друг относительно друга. При расположении рамы и створки вровень, в профиле появляются дополнительные камеры- предкамеры, что даёт возможность устанавливать остекление большей толщины. Такие конструкции называют одноплоскостными. В некоторых случаях при необходимости установить стеклопакет толщиной более 50 мм применят, так называемы расширители. Расширитель- дополнительный профиль, увеличивающий ширину камеры для установки стеклопакета. Рассмотрим назначение каждой камеры на примере комбинации рамы и створки.
1.основная камера 2.дренажная камера 3.камера для крепления фурнитуры 4.дополнительная камера для увеличения термического сопротивления 5.армирование 6.паз для крепления фурнитуры 7. пазы для крепления дополнительных профилей 8. паз для крепления штапика 9.наклонный фальц для отвода воды 10.водоотвод 11. уплотнения12. подкладка под стеклопакет
Основная камера служит для установки усилительного вкладыша (армирующего профиля- в дальнейшем армирования). Сечение усилительного вкладыша и толщину стенок принимают на основании статического расчёта профиля на действие ветровых нагрузок, при этом принимая во внимание возможность температурных деформаций. Армирующие вкладыши, как правило, выполняются из оцинкованной стали, реже из алюминия и стеклопластика, профили последнего поколения (REHAU (РЕХАУ) GENEO) изначально разрабатывались без использования армирующего профиля. Ветровая нагрузка на армирующий профиль передаётся через горизонтальные ребра жёсткости в дренажной камере , а также через саморезы, посредством которых осуществляются крепление армирования к профилю. Таким образом осуществляется совместная работа ПВХ и стали в оконном профиле. За счёт наличия армирующего профиля, окна из ПВХ получили своё второе название- металлопластиковые окна. Геометрия основной камеры профиля створки предусматривает наличие «европаза» (поз. 6), предназначенного для установки основных элементов фурнитуры (главного механизма с закреплённой в нём оконной ручкой, кронштейнов , обеспечивающих поворотное или поворотно-откидное открывание створки и др. При этом петлевая группа закрепляется в камере для крепления фурнитуры (поз. 3). Профиль створки конструируется таким образом, чтобы крепёжные шурупы всегда проходили бы через две стенки, что повышает усилие выдёргивания их профиля, действующее при открытом положении окна. Дренажная камера оконного профиля предназначена для отвода наружу воды, проникающей через уплотнение при сильном дожде и ветре. С этой целью в раме и створке делается наклонный фальц, имеющий наклон к наружному краю, или специальный выемка, куда стекает вода, попадая затем в дренажные отверстия, вырезаемые в нескольких точках внизу окна по длине рамы и створки в дренажных камерах, причём по технологии допускается их прорезка, как на внешних плоскостях створки и рамы, так и в нижних их плоскостях. В наклонный фальц с определённым шагом устанавливаются выравнивающие прокладки (поз.12), предназначенные для монтажа стеклопакета. Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости, по всему контуру рамы и створки силиконовые уплотнения. В зависимости от профильной системы, окно может иметь один, два или три контура уплотнения . В зависимости от расположения в оконном профиле оконные уплотнения могут быть классифицированы как наружное, внутренние и среднее. Уплотнения производятся в чёрном и белом цвете. Применение неоригинальных, не сертифицированных продавцом уплотнений может привести к очень негативным последствиям. В дешёвых вариантах, как правило, присутствует эффект «памяти», т.е. уплотнение сжавшись после некоторого количества циклов открывания-закрывания остаётся в сжатом положении, что ведёт к продуванию, образованию конденсата и наледи. Системы уплотнения и водоотвода из профиля неразрывно связаны между собой и оказывают гораздо большее влияние на теплозащитные свойства оконного профиля и оконного блока в целом, чем количество камер. Многочисленные рекламации к оконным фирмам, связанные с выпадением конденсата и образованием наледи в нижней части окна говорят о том, что эта проблема является одной из наиболее актуальных для пластиковых окон в России.
Технология производства пластиковых окон достаточно сложна, поэтому очень подробно мы не будем на ней останавливаться, дабы не утомлять читателя скучным описание технологического процесса и особенностей того или иного промышленного оборудования. Отдельно, пожалуй остановимся на возможностях современного производства пластиковых окон. Как правило основные вопросы возникают по цветообразованию, формообразованию и ограничениям по минимальным и максимальным размерам.
Цветообразование.
На сегодняшний день компании производители окон из ПВХ готовы предложить своим клиентам поверхности отламинированные плёнками RENOLIT с одной или двух сторон. Причём основа может быть как белого цвета, так и кашированного (цветного). Стандартный каталог Renolit Classic включает в себя 29 плёнок, каталог Renolit Prestige- 13 плёнок различных фактур и расцветок.
Краткая справка о предприятии RENOLIT. Сегодня компания RENOLIT оглядывается назад, на свой более чем полувековой опыт в разработке и производстве пленок из искусственных материалов. История, приведшая к успеху, началась в далеком 1946 с создания предприятия в городе Вормс на Рейне в Германии. Основатель предприятия Якоб Мюллер начал тогда на территории бывшей кожевенной фабрики производство пленок из искусственных материалов, как замену дефицитной тогда натуральной кожи. Название "Ренолит" происходит от латинского слова "Rhenus" (так римляне называли реку Рейн), и от греческого слова "Lithos" (камень). В последствии окончание "лит" получило широкое распространение среди многих производителей искусственных материалов. Сегодня заводы RENOLIT в 16 странах мира с более чем 2200 работников производят высококачественные термопластичные пленки для дальнейшей промышленной переработки. Успех основывается на бескомпромиссном качестве производимой продукции. Это достигается специальными производственными рецептурами, новейшим оборудованием и технологиями, при содействии опытных и квалифицированных сотрудников, а также посредством сертифицированной системы контроля качества. Ежедневно, каждая партия продукции проходит испытания в лабораториях компании, являющихся ключевым звеном в системе контроля качества DIN ISO 9001.
Пример. Варианты цветов из каталога RENOLIT.
 | - | Renolit 2178001 RAL 7512 |
 | - | Renolit 3069041 RAL 7396 |
 | - | Renolit 3118076 RAL 9910 |
 | - | Renolit 3149008 RAL 9638 |
 | - | Renolit 3152009 RAL 4404 |
 | - | Renolit 2065021 RAL 9632 |
 | - | Renolit 2052090 RAL 9638 |
 | - | Renolit 1192001 RAL 7275 |
 | - | Renolit 2052089 RAL 4914 |
 | - | Renolit 715505 RAL 9922 |
 | - | Renolit 503005 RAL 5005 |
 | - | Renolit 515005 RAL 5011 |
 | - | Renolit 305405 RAL 9754 |
 | - | Renolit 611005 RAL 6001 |
 | - | Renolit 600505 RAL 6005 |
 | - | Renolit 851805 RAL 9631 |
Так же современные технологии допускают окраску поверхностей оконных ПВХ- профилей в любой цвет по таблицам RAL
То есть практически любой дизайнерский запрос сегодня может быть решён
Формообразование.
Возможности современного оборудования сегодня позволяют изготавливать ПВХ-окна как прямоугольной формы, так и имеющих скосы под тупыми и острыми углами, а также различные закруглённые формы. Следует отметить, что из всех оконных материалов ПВХ представляет наибольшие возможности гибки с различными радиусами кривизны.
Пример №1. Эскизы некоторых типов окон, изготовленных из профилей REHAU (РЕХАУ)
Ограничения по размерам
При практически безграничных возможностях производители ПВХ-окон всё-таки иногда сталкиваются с ситуациями, которые являются неразрешимыми. Это, в первую очередь размерные ограничения. Заказчик не всегда понимает, что материал ПВХ, являясь с одной стороны достаточно жёстким и твёрдым материалом, стойким к различным нагрузкам и механическим воздействиям с другой обладает достаточно большой пластичностью и при достижении определённых граничных параметров способен к деформациям и изломам. Все без исключения профильные марки проходят тестовые заводские испытания, на основании которых производителям выдаются таблицы размерных ограничений. Разберём данную ситуацию на примере профиля REHAU (РЕХАУ) BLITZ.
Следует отметить, что на каждый тип пвх-профиля существуют свои таблицы с ограничениями. При проектировании оконного блока одной профильной системы нельзя пользоваться расчётными таблицами от другой системы, даже если они имеют сходный сырьевой состав. Несколько лет назад концерном REHAU (РЕХАУ) была представлена на рынке система вклейки стеклопакета в створку. Внедрение этого метода позволило несколько увеличить границы открывающихся элементов. В систему заложено чёткое следование технологическому процессу и применение только оригинальных комплектующих, клеёв, герметиков и т.д. Из минусов стоит отметить, что при разрушении стеклопакета следует замена всей створки.
Гибка оконного профиля
Гибка рам и створок является наиболее отработанной стандартной операцией. Кроме того, можно гнуть импостные и штульповые профили. Для того, чтобы согнуть оконный профиль из жёсткого ПВХ, его необходимо разогреть до температуры размягчения, после чего определённым образом приложить изгибающие нагрузки, так чтобы получить изогнутый элемент с заданными геометрическими параметрами. Изгиб профиля должен осуществляться в одной плоскости, при этом необходимо избежать выгиба плоскости (депланации) узких наружных стенок профиля. Очевидно, что при многокамерной полой структуре пвх-профиля это требование является практически невыполнимым. Поэтому непосредственно до разогрева профиля в его основную камеру по всей длине заготовки вводят специальный вкладыш из отдельных кусочков жесткого пвх, соединённых между собой.
Пластиковые гибочные вкладыши индивидуальны для каждого профиля и называются цепями. В некоторых случаях внутренние полости заполняются мелкими стеклянными шариками, фракции до 1 мм. При всей своей простоте изготовления окон из ПВХ, гибка профиля является сложной операцией, требующей определённого опыта и навыков. Очевидно, что при изготовлении окна с открывающейся арочной створкой достаточно трудно в идеале выдержать совпадение радиуса изгиба рамного и створочного профиля. Если учесть при этом, что изогнутые профили не могут быть проармированы, то сложности в эксплуатации такого окна (за счёт организации плотного притвора в арочной части) дополнительно за счёт температурных деформаций неармированного пвх становятся очевидны. Не случайно опытные производители по возможности стараются сделать арочные части окон глухими.
Далее мы немного остановимся на технологической цепочке изготовления стандартного окна. На каждом конкретном производстве, а они бывают ручные, станочные, разделённые на пооперационные участки, полуавтоматические и полностью автоматические существуют свои маршрутные карты изготовления. Ниже будет приведён усреднённый технологический процесс.
1. доставка, разгрузка и складирование профиля
2. нарезка профиля на заготовки
3. нарезка стального усилителя
4. вставка и крепление стальных усилителей
5. сверление и фрезерование отверстий для водоотлива, вентиляции и фурнитуры
6. сваривание углов рамы и створки
7. механическое присоединение вертикальных и горизонтальных импостов
8. зачистка углов
9. монтаж фурнитуры
10. вставка уплотнителей по контуру окна
11. вставка стеклопакетов
12. функциональный контроль, проверка комплектации и промежуточное складирование
13. окончательный выходной контроль качества, отгрузка и доставка потребителю.
Технологический процесс для автоматизированных линий состоит из обработки одновременно большого количества заказов и основывается на оптимизации применяемых материалов.
