Nove mogućnosti i izazovi arhitektonskog projektovanja obojenih profila
PVC profili za vanjsko korišćenje predominantno dolaze u svim bojama koje vi želite kao i bela. Proizvodnja obojenih profila predstavlja i ekonomski i tehnički izazov. Ovo uključuje osiguranje da ekstruzija podupire oboje i prihvatljiv izgled i zahtevane mehaničke osobine posle višegodišnjeg izlaganja elemenata.
Broj različitih rešenja za ove probleme je komercijalizovan u zavisnosti od željenih zahteva iz industrije građevinarstva za obojene profile. Najjednostavnije rešenje je bojenje kompletnog PVC-a korišćenog u ekstruziji, ali ovo zahteva korišćenje UV otpornih prahova koji se dodaju i važni su za cenu profila. Druga približenja uključuju akrilne plastifikovane filmove za pokrivanje PVC-a, korišćenjem PU ili akrilnih boja ili koekstruzija sa spoljnim slojem PMMA preko profila.
Ova rešenja će pomoći da se osigura UV otpornost, ali oni mogu biti skloni preteranom razvoju toplote čiji razvoj može biti poseban problem kada su tamne boje izložene jakom sunčevom zračenju. Kao rezultat, popularne tamne boje, kao što su zelena i braon, mogu samo biti korišćeni na površinama sa niskim opterećenjem od sunčevog zračenja. Ovo uključuje koekstrudiranje UV otporne obojene PVC „kože” na bazni profil standardno niske cene PVC bez UV stabilizatora. Jasno je da PVC „koža” ima nizak infracrveni koeficijent apsorpcije, što znači da se manje razvija toplota i zato je termalna deformacija smanjena. Debljina površinskog sloja može biti ograničena do 200 μm i sa tom debljinom osigurava zahtevanu boju. Bazni sloj može biti ili beli ili iste boje kao površinski sloj.
Drugi način nije neophodan za korišćenje visoko otpornog UV materijala. Standardna oblast boja koje se nude za površine materijala uključuje tamnu braon, zelenu, plavu, žutu, crvenu, oranž i ljubičastu. Ispitivanja na starenje su izvršena u gradu Bandol na južnoj obali Francuske, Rheinbergu u Nemačkom rurskom basenu i Ubatuba na jugu Brazila. Ova ispitivanja se izvode od 1993. godine.
Posle pet godina izlaganja braon, zeleni, plavi i žuti proizvodi imali su zadovoljavajuću boju na tri mesta. Ovo znači da najpopularnije boje pokazuju veoma dobru vremensku otpornost čak i u veoma oštrim klimama kao što su južni Brazil.
Crveni i ljubičasti profili pokazuju zahtevanu otpornost na starenje u Rheinbergu, ali crvena verzija ne zadovoljava dugoročne zahteve u Bandolu. Obe boje padaju ispod nivoa prihvatljivosti posle pet godina u Ubatuba. Ove manje korišćene boje moraju biti primenjene sa više analiza u pojedinim regionalnim vremenskim uslovima.
Osim vremenske otpornosti, druga glavna briga koja se odnosi na obojene profile je porast temperature površine, koja je rezultat površine apsorpcije solarne radijacije. Ovaj faktor je naročito značajan za tamne boje. Porast temperature može uzrokovati dva tipa deformacija. Prva je reverzibilna ekspanzija. Druga, ozbiljnija je ireverzibilna ekspanzija. To je uzrokovano relaksacijom unutrašnjeg napona generisanog za vreme ekstruzije. Kada temperatura raste, neuredna orijentacija molekula dovodi do skupljanja profila. Dok se čvrstoća profila smanjuje sa porastom temperature, deformacija se lakše uzrokuje unutrašnjim naponom. Kao rezultat, skupljanje značajno raste sa porastom temperature.
I termalna ekspanzija i skupljanje su uzrokovani unutrašnjim naponima koji se javljaju na površinama koje se zagrevaju sunčevim zračenjem. Međutim, zbog niske toplotne provodljivosti PVC-a, oni nemaju isti efekat na suprotne površine, koje ostaju na mnogo nižoj temperaturi. Kao rezultat imamo deformaciju savijanja. U slučaju prozorskih ramova ovo može ozbiljno oštetiti zavarene uglove.
Nekoliko metoda može biti korišćeno za suzbijanje deformacija profila. Ovo uključuje ograničavanje unutrašnjeg napona za vreme ekstruzije, dozvoljavajući ekspanziju i skupljanje za vreme montaže, razvijajući formulaciju (recepturu) za manja skupljanja, modifikaciju materijala ka ograničenju gubitka čvrstoće sa porastom temperature i promena recepture radi smanjenja temperature površine za vreme izlaganja sunčevom zračenju bez promene boje.
Granična temperatura površine bez modifikovanja boje nije jednostavna stvar, bez izbora pravog pigmenta. Kompletna receptura mora biti pažljivo ispitana. Kompanije ne objavljuju svoju recepturu tzv. „hladnu formulaciju”, ali daju detalje rezultata ispitivanja korišćenjem IR lampi i sunčevog zračenja. Rezultati ispitivanja pokazuju tipično sniženje temperature od 5 do 10 °C za tamne boje. Ovo sniženje temperature će smanjiti deformaciju profila i ona će biti značajno manja. Iako za veće zahteve primene neophodno je korišćenje baznih materijala sa malim skupljanjem ili poboljšanom termo-mehaničkom stabilnošću. Ovaj način rešavanje je još u fazi ispitivanja.
Obojeni UV otporni i sa niskim stepenom IR apsorpcije PVC je samo korišćen u vrlo tankom koekstrudiranom sloju. Oni osiguravaju ekonomičnije rešenje za obojene PVC profile. Kompanije takođe naglašavaju da svi PVC pristupi nude ove faktore koji će pomoći da PVC prodre u tamno-obojene profile. Primene su prethodno bile otežane ili čak nemoguće za ostvarenje.
Poslovna gradnja
AMI je kompletirao detaljnu studiju sektora profila u građevinarstvu u Zapadnoj Evropi. Zahtevi građevinarstva za polimerima u Zapadnoj Evropi bili su aproksimativno 1,18 miliona tona u 1998. godini, što predstavlja oko 7% porasta u odnosu na 1997. Zahtevi građevinarstva za polimerima u 2019. godini iznosili su 2,36 miliona tona. Računa se da je učešće PVC-a na tržištu gotovo oko 95% dok 5% uključuje druge PP, PS, PE, inženjerske plastike i TPE. Tržište profila za građevinarstvo pokriva široku oblast primena, iako su profili prozorskih ramova vodeći i računa se da je njihovo učešće oko 56% zahteva za prahom.
Drugi proizvodi uključuju prevlačenje vrata, roletne, oluke, podprozorske daske i ukrasne oplate. AMI procenjuje da se nalazi oko 1000 mesta za ekstruziju profila u zapadnoj Evropi i da je tekuće kompletiranje detaljne studije o ovim operacijama (broj kompanija koje rade na ovom sektoru će biti manji, ukoliko ima više nego jedno proizvodno mesto).
Na 725 mesta AMI je ispitivao podatke, 446 (61,5%) proizvodnje građevinskih profila, dok je ostatak ekstrudirani profili, druga primena korišćenja su motorna vozila, proizvodi za svetlost, nameštaj, prodajni displeji i igračke.
Prosečno godišnje ova mesta naprave profila za građevinarstvo oko 2670 tona. Svako mesto prosečno ima 20 ekstruderskih linija. Pedeset najvećih proizvođača u sektoru profila za građevinarstvo participira 81% tržišta. Ovaj procenat je veći nego na drugim površinama plastične proizvodnje kao što je ekstruzija cevi (765), PE ekstruzija filma (56%), duvanje u kalupe (53%) i injekciono oblikovanje (22%).
Koncentracija posla između najvećih ekstrudera profila je naglašena činjenicom da aproksimativno 30% tržišta građevinskih profil obezbeđuju upravo 10 vodećih proizvođača. Ovde su uključeni Veka, Kőmmerling i Deceuninck. Saglasno AMI, konsolidacija u ovom sektoru se nastavlja, profitabilnost je smanjena dugoročnom erozijom realnog nivoa cena i činjenicom da kapacitet prevazilazi zahtev.
Postoje različiti stepeni i tipovi zastupanja integracije na tržištu. Tessenderlo je integrisan od proizvođača PVC-a profila i preko (LVM) kroz kompaundiranje do ekstruzije profila. S druge strane, Heywood Williams je integrisan u drugom pravcu, od kompaundiranja kroz ekstruziju profila i distribuciju do fabrike i montaže prozora i vrata i održavanja. Prema AMI, aproksimativno oko 20% profila u građevinarstvu se ekstrudira u zapadnoj Evropi od dry blenda ili kompaunda, što je vlastita formulacija PVC-a kuće.
Perspektiva za PVC profile u zapadnoj Evropi je razumno dobra sa prosečnim zapreminskim porastom od 3% na godišnjem nivou, računajući pet narednih godina. Međutim treba naglasiti da je porast u vrednosti cena manji.
Autori: Prof. dr Dragan Škobalj i Žarko Đokić dipl.inž.
