История ПВХ

История ПВХ
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, что если внимательно приглядеться к самому заурядному предмету, можно открыть массу нового и интересного.

ПВХ относится к старейшим строительным материалам. Начнем с названия. Все уже привыкли к сочетанию «Профиль - ПВХ». Однако, мало кто, кроме химиков знает, что обозначает эта странная аббревиатура – ПВХ. Между тем, эти буквы составляют сокращенное название полезнейшего материала – поливинилхлорида.
История его открытия интересна и, если это слово применимо к химическому соединению, драматична. Его открывали и забывали, затем снова открывали. В итоге у этого довольно простого соединения оказалось четыре создателя, а признание затянулось больше чем на век. История ПВХ началась в 1835 году, когда французкий горный инженер и химик Анри Виктор Реньо, работавший в лаборатории Юстуса фон Либигса в Гиссене, открыл винилхлорид. Ученый продолжил свои испытания во Франции, в Лионе. В содержащем винилхлорид растворе, в пробирке, которая находилась на подоконнике, за несколько дней произошли изменения:
образовался белый порошок.

Очевидно, в реакции принимал участие солнечный свет. Реньо проводил с порошком различные опыты, но не смог ни растворить его, ни вызвать никакой другой реакции. Ученый записал и опубликовал свои наблюдения, но больше не занимался этим случайно полученным веществом. Реньо, сам не зная того, впервые получил поливинилхлорид. В 1878 году продукт полимеризации винилхлорида впервые был исследован более подробно, но результаты исследований так и не стали достоянием промышленности. Это произошло только в нашем столетии.
Идея замены традиционной деревянной оконной рамы на пластик впервые пришла в голову американцам, но отнюдь не была принята благосклонно.

Дальше история напоминает экономический детектив: в конце ХIХ века несколько предпринимателей решили, что будущее в освещении городов – за ацетиленом (был открыт простой и дешевый способ синтеза этого горючего газа). Они запустили многотонное 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 дешево к радости химиков-исследователей. В 1912-м году начались поиски возможностей промышленного выпуска ПВХ. В 1912 году один из этих 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.

В 1913 году Фриц Клатте получает первый патент на производство ПВХ из винилхлорида. Он предполагает использовать ПВХ вместо легко воспламеняющегося целлулоида, потому что ПВХ имел важное преимущество по сравнению со своим предшественником: он трудно воспламенялся. Фриц Клатте считается основоположником промышленного использования ПВХ, производство ПВХ в крупных масштабах началось в Германии, в 1931 году концерн pASF выпустил первые тонны этого материала. В 1938 году в Биттерфельде начала работу линия, рассчитанная на производство ПВХ -1500 тонн в год. Фирма запатентовала вещество в Германии, но практического применения ему так и не нашла, и в 1925 году срок патента истек. По иронии судьбы в следующем, 1926 году, на другом континенте американский химик Уолдо Силон, работавший на компанию «Б.Ф.Гудрич», также занимался исследованиями ацетилена, тоже получил полимер и 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 сложилась удачно – в 1931 году концерном BASF было запущено первое многотонное производство, и из ПВХ стали делать буквально все – начиная от детских бутылочек и кончая деталями автомобиля.

В середине ХХ века победное шествие поливинилхлорида докатилось и до производства окон. Вначале 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, что позволило наладить массовый выпуск очень качественных окон.  

Впервые окна из ПВХ – профиля были запущены в серийное производство в 1954 году немецкой фирмой TROCAL.
В конце 60-х годов на рынке появились системы пластиковых окон, определенно базировавшихся на инженерных знаниях. Серьезные отличия при теоретическом рассмотрении заключались скорее в том, что в одной системе большее значение придавалось возможности статически высококачественных армирований, а в другой – деталям фурнитуры с резьбовым соединением многоходовой резки и т.п.
Один из первых немецких патентов на оконные рамы из ПВХ датируется 1952 годом. В 1959 году были оборудованы первые квартиры с окнами из твердого, модифицированного на ударную вязкость поливинилхлорида. После этого прошло еще несколько лет, пока рамы из ПВХ профилей стали находить массовое применение.

Систематическая работа как над сырьем, так и над машинами (экструдерами) сопровождали быстрое развитие окон из ПВХ профилей. Важнейшей целью работ было достижение как минимум того же срока службы, какой был известен у деревянных окон, а по возможности, превышение его. Сегодня можно говорить о том, что это удалось: опыты доказали, что «средняя продолжительность жизни» пластикового окна – минимум 40 лет. Недавно в Германии был отмечен своеобразный юбилей.
Фирма – производитель ПВХ в рекламных целях бесплатно заменила пластиковые окна одному из своих первых клиентов, установившему их 35 лет назад.

Важнейшим этапом в завоевании пластиковыми окнами мирового рынка стали научные исследования, которые были призваны доказать экологичность этого материала. Результат – усовершенствование производства, из которого постепенно исчезли использовавшиеся в качестве катализаторов тяжелые металлы, а также свинец, который добавляли в пластик для придания ему безупречной белизны. Сегодня производители для этих целей применяют безопасные для здоровья цинк и кальций. Добившись стабильности поливинилхлорида, 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.
Существует довольно предвзятое мнение о том, что, дескать, пластиковые окна не экологичны, поскольку сделаны из искусственного материала. Однако не экологичность ПВХ во многом надумана. 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 деревянных 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 году. Нельзя сказать, что оно выглядело, как новенькое, но служило вполне исправно и могло простоять еще как минимум лет тридцать.
Подытоживая, можно смело сказать, что такой привычный и знакомый пластик может быть действительно незаменимым для производства оконного профиля и других полезных вещей.