Кожного року, з початком активного сонячного сезону, починаються скарги користувачів на проблеми з деформаціями кольорових ПВХ вікон (дверей). Нажаль, незважаючи на чисельні інновації в профільних системах та конструкціях, кількість питань з цієї тематики з роками не зменшується.
Спробуємо розібратися в суті явища і сфокусуємося саме на кольорі ПВХ. Цей матеріал підготовлений мною для початківців віконної галузі але можливо буде корисний і загалу.
Багато термінів, але треба розібратися…
Процес взаємодії сонячного проміння з ПВХ профілем включає в себе 4 послідовні етапи
- Поглинання сонячної радіації, яка складається з ультрафіолетового (УФ, ~5%), видимого (~45%) та інфрачервоного (ІЧ, ~50%) випромінювання. Ця величина залежить від оптичних властивостей поверхні профілю та вимірюється коефіцієнтами поглинання (α), відбиття (ρ) і пропускання (τ)
- Теплопередача. Поглинена енергія перетворюється на тепло, яке розподіляється всередині матеріалу (теплопровідність). При цьому частина енергії втрачається за рахунок конвекції та випромінювання в навколишнє середовище.
- Термічне розширення. Нагрівання спричиняє збільшення розмірів профілю відповідно до коефіцієнта лінійного термічного розширення (КЛТР)
- Термічна деформація. Це фізичне явище при якому міцність матеріалу починає знижуватись і при наближенні до певного температурного порогу ( T_g) він переходить у еластичний стан, де деформація стає суттєвою.
Фізика та хімія…
Колір профілю ПВХ формується пігментами які використовуються при його створенні.
Білий колір ПВХ досягається додаванням пігментів, таких як діоксид титану (TiO₂).Вони ефективно відбивають світло завдяки високому показнику заломлення і розсіюванню. Білий ПВХ має високий коефіцієнт відбиття (ρ ≈ 0.7-0.9) і поглинає відносно мало сонячної енергії ( α ≈ 0.1-0.3). Це призводить до не суттєвого нагрівання і як наслідок знижує термічне розширення і ймовірність деформації. Температура поверхні під прямими сонячними променями зазвичай досягає 40-50°C у помірному кліматі .
Темні кольори ПВХ створюються пігментами (сажа, оксиди заліза і т.п), які активно поглинають широкий спектр випромінювання. І тому вони мають низький коефіцієнт відбиття (ρ ≈ 0.05-0.3) та високий коефіцієнт поглинання (α ≈ 0.7-0.95). Саме це і призводить до значного нагрівання профілю ( 70-85°C або вище в жаркому кліматі). Такі температури збільшують ризик розм'якшення матеріалу і незворотної деформації. Це може призвести до прогинів, викривлення або втрати геометричної стабільності конструкцій.
Інноваціі та сучасні розробки
Виробники ПВХ намагаються мінімізувати нагрів та термічну деформацію темних ( кольорових) профілів. Основні підходи включають:
Коекструзію із захисним шаром - нанесення на поверхню профілю тонкого шару полімеру (наприклад поліметилметакрилату ПММА) , який має високу стійкість до УФ-випромінювання та низький коефіцієнт поглинання. Це призводить до значного зменшення термічного розширення.
Пігменти, що відбивають інфрачервоне світло (складні оксиди металів - хром-залізо-нікель). Вони здатні відбивати ІЧ-випромінювання. Це зменшує нагрів на 10-20°C порівняно з традиційними темними пігментами.
Нанокомпозити. Додавання нанонаповнювачів (наприклад, оксиду алюмінію або кремнію) може знизити термічне розширення і підвищити стабільність ПВХ. Це перспективний напрямок, але поки менш поширений у масовому виробництві.
Ламінуючі плівки з ІЧ-відбивними властивостями . Вони можуть бути нанесені на темні профілі, зменшуючи поглинання тепла. Такі плівки містять металізовані шари або спеціальні пігменти.
Однак навіть із цими технологіями темні профілі залишаються більш уразливими, порівняно з білими. Це наглядно показано в таблицях нижче
Що робити якщо клієнт хоче?
Тренди, мода, дизайн, естетика, маркетинг, реклама і ще десятки причин чому клієнт хоче мати кольоровий ПВХ профіль у своєму вікні або дверях.
В такому випадку необхідно дотримуватись певних рекомендацій
- Запропонуйте кольоровий профіль який має технологію мінімізації нагріву та деформації
- Дотримуйтесь рекомендацій виробника профілю щодо конфігурації армування
- Намагайтесь використовувати склопакети з селективними покриттями, що відбивають ІЧ-випромінювання. Використовуйте дистанційні рамки з поліаміду або TPS . Це знижує теплопередачу в зоні примикання склопакета до профілю
- Віддайте перевагу профілям класу A, де зовнішні стінки мають товщину більше від 2.8 мм. Використовуйте профілі з глибиною ≥ 70 мм (наприклад, 76 мм або 82 мм) для підвищення жорсткості.
- Забезпечте вентиляцію навколо вікна (наприклад, через мікропровітрювання), щоб знизити локальне нагрівання профілю
- При монтажі конструкцій с кольорового ПВХ необхідно враховувати термічне розширення і для цього забезпечити рекомендовані зазори між профілем і стіною, а також використовувати еластичні ущільнювачі
Вибирайте виробників ПВХ профілів з підтвердженим досвідом. Якщо є сумніви перевіряйте наявність сертифікатів (наприклад, EN 12608) і даних про термічну стабільність.
Віталій Вельт (windows_ua)
Освічені – значить вільні !
P.S
Викладений матеріал носить узагальнюючий характер. Характеристики конкретного бренду та марки ПВХ профіля можуть відрізнятися від наведених даних
P.P.S Думка автора може не співпадати з думкою редакції
