Журнал «Материально-техническое снабжение», №2-2008

Еще не канули в Лету советские времена, когда почти все наши окна представляли собой излишне нежные и не слишком долговечные деревянные элементы зданий. Кроме того, такие окна плохо защищали от холода зимой, от жары - летом и уличного шума - круглогодично. Бывало, в лютые морозы во многих головах возникала мысль заложить оконные проемы кирпичом.

Но технологический бум родил и новые окна, в том числе на основе поливинилхлоридных (ПВХ) профилей. С ними стало теплее зимой и прохладнее летом. Но не спокойнее на душе. Ибо пластмасса по причине исторической молодости еще не доказала своей долговременной экологической безвредности.

Тем не менее, окна из ПВХ стремительно обрели широкую популярность. И она пока не убывает. Даже в тех странах, где к экологической чистоте строительной продукции относятся с особым вниманием. Объясняется это в первую очередь технологической удачей, позволившей получить достаточно надежные оконные профили. Причем в плане номенклатурного разнообразия равных им на сегодня нет.

Еще в начале XX века русский химик Иван Остромысленский и его коллега Фриц Клатте из Германии задумали применять трудновоспламеняемый ПВХ в коммерческих целях. Но лишь в 1930-е годы этот материал стали выпускать в промышленных объемах, и не в России, откуда И. Остромысленский эмигрировал в 1922 году в США, а в Германии. Неудивительно поэтому, что и ПВХ-окна появились именно в этой стране, где в 1954 году началось их серийное производство. Самыми массовыми рассматриваемые оконные системы стали и благодаря сравнительно низкой стоимости сырья и изготовления, а также неплохим физико-механическим свойствам. Но, делая ставку на ПВХ, надо знать о его особенностях как конструкционного материала.

Свойства ПВХ существенно зависят от температуры. Это обусловлено тем, что он является представителем группы термопластов с линейным строением молекул и их слабой связью между собой, которая к тому же становится хуже при нагревании. Ощутимое падение прочности ПВХ происходит уже при плюс 40°С, а в районе плюс 80°С он начинает размягчаться. Следовательно, окна из этого материала однозначно нельзя устанавливать в помещениях с повышенной температурой внутреннего воздуха. Что касается окон южной и близкой к ней ориентации, то их профили надлежит защищать от аккумулирования тепла. Не все хорошо с поведением ПВХ и в условиях низких температур. С одной стороны, при понижении температуры его модуль упругости и, соответственно, прочность на сжатие, растяжение и изгиб увеличиваются. А с другой - примерно в 2 раза снижается ударная вязкость. Например, при падении температуры с комнатного уровня до 0°С.

ПВХ, который состоит из углерода, водорода и хлора, стоек к воздействию многих химических веществ. Например, азотной кислоты 10%-й концентрации при температуре 60°С, концентрированного водного раствора аммиака и 100%_й муравьиной кислоты - 40°С, скипидара - 20°С. Но при тех же 20°С у ПВХ отсутствует сопротивляемость к воздействию, например, анилина, бензола и толуола. Интересно, что ПВХ представляет собой один из редких полимеров, изготавливаемых не полностью из нефти. Для его производства применяют получаемый из нефти этилен (43%) и получаемый из поваренной соли хлор (57%).

Львиная доля ПВХ производится в рамках метода полимеризации в суспензии. Исходный винилхлорид диспергируется в реакторе давления с водой, в которой не растворяется, разделяется на мельчайшие капли и подогревается до 40-80°С. Затем в суспензию вводится инициатор реакции и происходит полимеризация вышеупомянутых капель. Но тут будущий ПВХ подстерегает серьезная опасность. Дело в том, что выделяющаяся при полимеризации теплота грозит разложением его молекул, да еще с выделением ускоряющей процесс разрушения материала соляной кислоты. Именно поэтому и применяется термостабилизатор, покрывающий полимеризовавшиеся капли. И до сих пор при изготовлении, наверное, большинства профилей в качестве такого стабилизатора выступают токсичные соединения свинца. Впрочем, как заверяют специалисты, в случае точного соблюдения технологического регламента свинец из термостабилизатора не выделяется.

Однако в странах Евросоюза переходят на безвредные стабилизаторы. Тем более что в 2005 году комиссия Евросоюза по охране окружающей среды предложила сократить использование свинца. В основе современных термостабилизаторов значатся более безопасные для человека кальций и цинк. Хотя новая технология дороже, в экологическом смысле она намного чище. Что же касается физико-механических и химических характеристик стабилизированного по-старому и по-новому ПВХ, то они в обоих случаях практически равноценны.

В состав ПВХ-компаунда, предназначенного для производства оконных профилей, входят также пигменты (обычно оксид титана и оксид железа), вещества для смазывания стенок экструдера (воск или мыло), наполнители для улучшения свойств профилей (активнее всего применяетсямел) и пластификаторы для повышения эластичности ПВХ при отрицательных температурах (такой модифицированный ПВХ имеет приемлемую хрупкость от минус 30 до плюс 30°C).

Оконные профили из ПВХ изготавливаются экструзионным способом при температуре 80-120°С. Здесь нужно заметить, что нарушения температурного режима разогрева компаунда и охлаждения выдавленного из экструдера профиля ведут к его искривлению еще на стадии изготовления. Во многом этому способствует разная толщина стенок профиля. Оценивая конструкции ПВХ_окон, следует понимать, что коэффициент температурного расширения ПВХ в 10 раз больше, чем у стекла и каменных материалов наружных стен. В связи с этим монтаж и уплотнения окон из ПВХ имеют специфические отличия по сравнению с окнами из других материалов.

Как правило, в Беларуси и местах с более холодным климатом используются основные оконные ПВХ-профили с тремя, четырьмя или пятью заполненными воздухом камерами. Чем больше камер - тем выше теплозащитные свойства и жесткость профиля. Толщина его стенок, как правило, от 1,5 до 3,0 мм. Ширина самых «теплых» профилей достигает 127 мм. Подобные пятикамерные профили предназначены для зданий с низким энергопотреблением и территорий с суровым климатом (например для северных регионов России). Для массового применения в условиях Беларуси годятся трехкамерные профили с двухкамерными стеклопакетами. Но лучше все же четырехкамерные. Пример поперечного сечения оконного блока из таких основных ПВХ-профилей показан на рисунке.

Окна из ПВХ могут иметь до трех контуров упругого уплотнения по контуру коробки и переплета. Как свидетельствует практика, уплотнение наряду с водоотводом из профилей влияет на теплозащитные свойства окна намного серьезнее, нежели количество камер. При этом дренажные отверстия зачастую являются источником образования наледи в нижней части окон. Поэтому рекомендуется отверстия, расположенные в одной стенке профиля, смещать относительно отверстий, расположенных в другой стенке профиля. К сожалению, в случае окон из ПВХ обойтись без таких отверстий невозможно. Ведь из-за наступающего через два-три года неизбежного разуплотнения нового окна атмосферная влага так или иначе будет попадать внутрь ПВХ-профилей. Хороший выход из положения - заполнение вспенивающейся теплоизоляцией камер оконных профилей, находящихся снаружи от водосточной системы. Но такие окна намного дороже обычных и применяются они в зданиях с самой высокой степенью теплозащиты, например в пассивных домах.

Важно и то, насколько глубоко стеклопакет входит внутрь переплета. Для условий климата с сильными колебаниями температур наружного воздуха и повышенными ветровыми нагрузками лучше, когда этот размер больше обычных 18 мм хотя бы на 3 мм. Ведь дистанционная рамка стеклопакета - это неплохой мостик холода. И ее перемещение в более теплую зону заметно снижает вероятность недопустимого понижения температуры краев стеклопакета. Одно из подсказанных жизнью улучшений ПВХ-окон коснулось и увеличения фальцевой зоны в ряде стандартных коробки переплетов, в связи с чем в них можно устанавливать двухкамерные стеклопакеты. А двухкамерный стеклопакет может иметь коэффициент сопротивления теплопередаче 1,0 Вт/(м²· °С). Примерно такой же показатель, между прочим, у обычных, дополнительно не утепленных, наружных кирпичных стен.

Несмотря на некоторую отмеченную выше проницаемость, окна из ПВХ надежно закупоривают помещения, лишая их естественного воздухообмена. Если принудительной вентиляции нет или она недостаточна, нужно правильно организовать естественную вентиляцию через окна. Причем так, чтобы требования норм в отношении тепло- и звукоизоляции были соблюдены. Среди различных вариантов подобного воздухообмена есть, например, следующая система самовентиляции. Наружный воздух поступает через нижние и вертикальные элементы окна между коробкой и переплетом в наружную камеру перед внутренним контуром уплотнения и перемещается вверх. После прохождения через отдельную полость коробки, которая снабжена звукопоглощающими элементами, воздух оказывается в пространстве между коробкой и переплетом. Отсюда он попадает в помещение через смещенные прорези в верхнем профиле переплета. Практически бесшумный воздухообмен происходит за счет разности давлений на противоположных сторонах здания, поскольку наружный воздух поступает в здание с наветренной стороны, а внутренний воздух уходит с подветренной стороны.

Хотя срок службы мастерски выполненных окон из ПВХ может достигать 50 лет, все равно их надо утилизировать. Но эта задача толком не решена, и при сжигании отслуживших свое ПВХ-профилей продолжаются выбросы высокотоксичных хлорорганических соединений. К слову, подобные выбросы усугубляют последствия пожаров строений, оборудованных окнами из ПВХ.

На белорусском рынке представлено немало предприятий, компаний и индивидуальных предпринимателей, предлагающих пластиковые окна. Это и конструкции от ведущих мировых производителей, и то, что сделано на основе их фирменных или лицензированных профилей, в т.ч. российского производства. И порой выбрать подходящий вариант непросто. Непросто, в частности, потому, что продавцы пластиковых окон зачастую максимально выпячивают достоинства своего товара и нещадно критикуют предложения конкурентов. Доходит и до абсурда, когда достаточно образованные люди заявляют, что использование ПВХ абсолютно безвредно. Хотя общеизвестно: ничего абсолютного в нашем бренном мире нет. Тем более не может быть абсолютно безвредным, ввиду своего «пластмассового происхождения», и ПВХ. Однако его негативные свойства - в нашем случае применительно к окнам - реально минимизировать. Что неплохо делают приличные западные производители ПВХ-профилей.

версия для печати

послать другу