Díky kombinaci pozitivních vlastností skla a polymerů mají trubky ze skleněných vláken téměř neomezené možnosti použití - od uspořádání ventilačních kanálů až po pokládku petrochemických cest.
V tomto článku se zabýváme hlavními charakteristikami trubek vyrobených ze skleněných vláken, značením, výrobou polymerních kompozitních kompozic a složením složek pojiva, které určují oblast činnosti kompozitu.
Také dáváme důležitá kritéria výběru, věnujeme pozornost nejlepším výrobcům, protože důležitá role v kvalitě výrobků je dána technickou kapacitou a pověstí výrobce.
Obecné vlastnosti sklolaminátu
Sklolaminát je plastový materiál, který obsahuje komponenty ze skleněných vláken a pojivové výplně (termoplastické a termosetové polymery). Spolu s výrobky z laminátu s relativně nízkou hustotou mají dobré pevnostní vlastnosti.
Poslední 30-40 let, sklolaminát je masivně používán pro výrobu potrubí pro různé účely.
Polymerní kompozit je vhodnou alternativou skla, keramiky, kovu a betonu při výrobě konstrukcí určených pro provoz v extrémních podmínkách (petrochemie, letectví, výroba plynu, stavba lodí atd.)
Dálnice kombinují vlastnosti skla a polymerů:
- Nízká hmotnost. Průměrná hmotnost skelných vláken je 1, 1 g / cm3. Pro srovnání, stejný parametr pro ocel a měď je mnohem vyšší - 7, 8 resp. 8, 9. Díky snadnosti, snadnější instalaci a přepravě materiálu.
- Odolnost proti korozi. Složky kompozitu mají nízkou reaktivitu, proto nepodléhají elektrochemické korozi a rozkladu bakterií. Tato kvalita je rozhodujícím argumentem ve prospěch skleněných vláken pro podzemní inženýrské sítě.
- Vysoké mechanické vlastnosti. Absolutní pevnost v tahu kompozitu je nižší než u oceli, ale specifický parametr pevnosti značně převyšuje termoplastické polymery (PVC, HDPE).
- Odolnost proti povětrnostním vlivům. Rozsah hraničních teplot (-60 ° C .. + 80 ° C), zpracování trubek ochrannou vrstvou gelcoatu poskytuje odolnost proti UV záření. Kromě toho je materiál odolný vůči větru (limit - 300 km / h). Někteří výrobci tvrdí seismickou odolnost potrubních tvarovek.
- Požární odolnost Nehořlavé sklo je hlavní složkou sklolaminátu, proto materiál není snadno hořlavý. Při hoření nevypouští toxický plyn dioxin.
Sklolaminát má nízkou tepelnou vodivost, což vysvětluje jeho tepelně izolační vlastnosti.
Nevýhody kompozitních trubek: citlivost na abrazivní opotřebení, tvorba karcinogenního prachu v důsledku mechanického zpracování a vysoké náklady ve srovnání s plasty \ t
Jak se vnitřní stěny obrušují, vlákna se uvolní a odlomí - částice se mohou dostat do transportovaného média.
Technologie výroby trubek ze skleněných vláken
Fyzikálně-mechanické vlastnosti hotového výrobku závisí na způsobu výroby. Kompozitní kování se vyrábí čtyřmi různými způsoby: protlačováním, pultruzí, odstředivým litím a navíjením.
Technologie č. 1 - Extruze
Extruze je technologický postup založený na kontinuálním vytlačování pastovitého nebo vysoce viskózního materiálu tvarovacím nástrojem. Pryskyřice se smísí s rozdrceným skleněným vláknem a plastovým tužidlem a potom se přivádí do extrudéru.
Hotový výrobek nemá pevný výztužný rám, protože pojivo se plní náhodně skleněnými vlákny. Nedostatek "armopoyas" ovlivňuje snížení pevnosti potrubí
Vysoce výkonná vytlačovací linka umožňuje získat bezrámové kompozitní výrobky za nízkou cenu, avšak poptávka po nich je omezena nízkými mechanickými vlastnostmi. Základem polymerní matrice je polypropylen a polyethylen.
Technologie č. 2 - Pultrusion
Pultrusion je výrobní technologie kompozitních dlouhých délkových prvků malého průměru s konstantním průřezem. Průchodem vyhřívané lisovací desky (+140 ° C) jsou části vytaženy ze sklolaminátového materiálu impregnovaného termosetovou pryskyřicí.
Na rozdíl od vytlačovacího procesu, kde rozhodujícím vlivem je tlak, hraje v pultrusivní jednotce tuto roli tahový efekt.
Hlavní pracovní jednotky pultrusion závodu: vlákno zásobování komplex, polymer nádrž, předtvarovací zařízení, termo-formy, tahání pásky a řezací stroj \ t
Technologický proces:
- Vláknitá vlákna z cívek jsou přiváděna do polymerní lázně, kde jsou impregnovány termoplastickými pryskyřicemi.
- Upravená vlákna procházejí předtvarovacím strojem - závity jsou vyrovnány a zaujmou požadovaný tvar.
- Nevytvrzený polymer vstupuje do lisovací desky. Díky několika ohřívačům se vytvoří optimální režim polymerace a zvolí se rychlost tažení.
Vytvrzený produkt je tažen tažným strojem a řezán do segmentů.
Charakteristické rysy technologie pultrusion:
- přípustné polymery - epoxidové, polyesterové pryskyřice, vinyly;
- Rychlost tažení - použití inovativních optimalizovaných "pultruded" polymerů nám umožňuje urychlit tah na 4-6 m / min. (standard - 2-3 m / min.);
- rozběh pracovní zóny : minimálně - 3, 05 * 1 m (tahová síla až 5, 5 tun), maximum - 1, 27 * 3, 05 m (síla - 18 tun).
Na výstupu je trubka s ideálně hladkými vnějšími a vnitřními stěnami, s vysokou úrovní pevnosti a pevnosti.
Charakteristiky sklolaminátu získaného metodou pultruze: mez pevnosti při ohybu - 700-1240 MPa, tepelná vodivost - 0, 35 W / m2 ° C, stupeň pružnosti v tahu - 21-41 GPa
Nevýhody metody nesouvisí s kvalitou původního výrobku, ale s vlastní technologií. Argumenty „proti“: vysoké náklady a doba trvání výrobního procesu, neschopnost vyrábět trubky o velkém průměru, určené pro těžké náklady.
Technologie # 3 - Odstředivé lití
Švýcarská společnost Hobas vyvinula a patentovala techniku odstředivky. V tomto případě je výroba prováděna z vnější stěny trubky do vnitřní stěny, když je aktivován otočný tvar. Potrubí se skládá z: drceného skelného popruhu, písku a polyesterových pryskyřic.
Suroviny jsou přiváděny do rotující matrice - vytváří se struktura vnějšího povrchu potrubí. Jak postupuje výroba, pevné složky se mísí do kapalné pryskyřice, plniva a skleněných vláken - za působení katalyzátoru probíhá polymerace rychleji.
V důsledku toho se vytvoří vícevrstvé hladké stěny. Díky odstředivé "postřikové" technice je konstrukce potrubí monolitická, homogenní bez rozvrstvení a plynných částic.
Další výhody:
- vysoká přesnost rozměrů originálního výrobku (vnitřní část rotujícího tvaru odpovídá vnějšímu průměru hotového výrobku);
- schopnost odlévat stěnu jakékoliv tloušťky;
- vysoká tuhost prstence polymerního kompozitu;
- získání hladkého povrchu vnějších a vnitřních potrubních armatur.
Nedostatek odstředivé výroby trubek ze skleněných vláken - energetická náročnost a vysoké náklady konečného výrobku.
Technologie č. 4 - vinutí
Nejoblíbenější technikou je kontinuální navíjení. Trubka je vytvořena střídavým střídáním trnu s polymery ze skleněných vláken s chladicími procesy. Výrobní metoda má několik poddruhů.
Technologie spirálového kruhu
Stohovač vláken je speciální kroužek, po jehož obvodu jsou raznice s nitěmi.
Pracovní prvek se pohybuje kontinuálně podél osy pohyblivého rámu a rozděluje vlákna podél spirálových čar.
Při změně rychlosti otáčení ráfku a pohybu stohovače se mění úhel skleněných vláken. Na koncích trubky pracuje kroužek v režimu „reverzní“ a nese závity s minimálním sklonem
Hlavní výhody metody:
- rovnoměrnou pevnost po celé ploše dálnice;
- výborná snášenlivost v tahu - trhliny jsou vyloučeny;
- tvorba produktů s variabilním průměrem a průřezy složité konfigurace.
Tato technika umožňuje získání trubek s vysokou pevností, určených pro provoz pod vysokým tlakem (inženýrské sítě čerpadel-kompresorů).
Vinutí spirálové pásky
Technika je podobná té předchozí, rozdíl je v tom, že stohovač přivádí úzkou stuhu vláken. Husté výztužné vrstvy je dosaženo zvýšením počtu průchodů.
Levnější vybavení je zapojeno do výroby než metodou spirálového kroužku, ale „stuha“ vinutí má několik závažných vad:
- omezený výkon;
- volné uložení vláken snižuje pevnost potrubí.
Metoda spirálové pásky je důležitá při výrobě potrubních armatur za nízkého, mírného tlaku.
Metoda podélné-příčné
Provádí se kontinuální navíjení - stohovač ukládá podélná a příčná vlákna současně. Reverzní pohyb chybí.
Pod rotujícím trnem jsou pohyblivé cívky, přivádějící podélná výztužná vlákna. Při výrobě objemných trubek se vyžaduje použití velkého počtu cívek.
Charakteristika metody:
- používá se hlavně při vytváření trubek s průřezem do 75 mm;
- existuje možnost napínání axiálních závitů, díky kterým je dosaženo pevnosti, jako u spirálové metody.
Technologie podélné-příčné je vysoce produktivní. Stroje umožňují měnit poměr axiální a prstencové výztuže v širokém rozsahu.
Šikmá příčná podélná technologie
Vývoj inženýrů Charkov je poptávka mezi domácími výrobci. Když šikmé navíjení stohovač odstraní “závoj”, sestávat ze svazku vázacích nití. Páska je přiváděna do rámu v mírném úhlovém překrytí s vytvořením předchozí kruhové výztuže.
Po dokončení zpracování celého trnu se vlákna válcují válci - zbytky pojivových polymerů se odstraní, vyztužující povlak se zhutní.
Válcování umožňuje dosáhnout minimálního požadovaného obsahu plastu. Podíl skla ve vytvrzeném kompozitu je asi 80% - optimální výsledek, poskytující vysokou pevnost a nízkou hořlavost
Vlastnosti šikmého rýhování:
- těsnost skleněných vláken;
- neomezený průměr vyráběných trubek;
- vysoké dielektrické vlastnosti v důsledku nedostatku pevné výztuže podél osy.
Modul pružnosti "šikmého" sklolaminátu je nižší než u jiných technik. Vzhledem k riziku vzniku trhlin v mezivrstvě není tato metoda možná při vytváření potrubí pod vysokým tlakem.
Možnosti výběru GRP potrubí
Výběr skleněných kompozitních trubek je založen na následujících kritériích: tuhost a konstrukční tlak, typ pojivové složky, konstrukční vlastnosti stěn a způsob připojení. Významné parametry jsou uvedeny v průvodních dokumentech a na každé zkumavce zkrácené označení.
Tuhost a jmenovitý tlak
Tuhost skleněného vlákna určuje schopnost materiálu odolávat vnějšímu zatížení (gravitace půdy, provoz) a tlaku na stěny zevnitř. Podle ISO standardizace jsou potrubní armatury rozděleny do několika tříd tuhosti (SN).
Maximální přípustná úroveň pracovního tlaku pro každou třídu: SN 2500 - 0, 4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2, 5 MPa
Stupeň tuhosti se zvyšuje s rostoucí tloušťkou sklolaminátové trubky.
Klasifikace jmenovitým tlakem (PN) odráží odstupňování výrobků s ohledem na bezpečný tlak kapaliny při teplotě +20 ° C po celou dobu životnosti (cca 50 let). Jednotka pro PN je MPa.
Někteří výrobci, jako například Hobas, uvádějí kombinované charakteristiky dvou parametrů (tlak a tuhost) přes zlomek. Potrubí s pracovním tlakem 0, 4 MPa (třída PN - 4) se stupněm tuhosti (SN) 2500 Pa bude označeno - 4/2500.
Typ pojiva
Výkonové vlastnosti trubky jsou do značné míry závislé na typu pojiva. Ve většině případů se používají polyesterové nebo epoxidové přísady.
Vlastnosti PEF-pojiva
Stěny jsou tvořeny termosetovými polyesterovými pryskyřicemi vyztuženými skleněnými vlákny a písčitými přísadami.
Použité polymery mají důležité vlastnosti:
- nízká toxicita;
- vytvrzování za podmínek pokojové teploty;
- spolehlivé spojení se skleněnými vlákny;
- chemická inertnost.
Kompozitní trubky s PE-polymery nepodléhají korozi a korozivním médiím.
Použití: inženýrské sítě, přívod vody, potrubí na čištění odpadních vod, průmyslové a domácí odpadní vody. Provozní omezení: teplota nad +90 ° C, tlak přes 32 atmosfér
Vlastnosti epoxidové pryskyřice
Pojivo dodává materiálu zvýšenou pevnost. Teplotní limit kompozitů s epoxidy do +130 ° C, maximální tlak - 240 atmosfér.
Další výhodou je prakticky nulová tepelná vodivost, proto montované dálnice nevyžadují dodatečnou tepelnou izolaci.
Trubky této třídy budou stát více než PE-produkty. Trubky ze skleněných vláken s epoxidovým pojivem se zpravidla používají v ropném a plynárenském, petrochemickém průmyslu a při organizaci infrastruktury námořních přístavů.
Struktura stěny kompozitní trubky
Konstrukce rozlišuje: jedno-, dvou- a třívrstvé sklolaminátové trubky.
Charakteristika jednovrstvých výrobků
Trubky nemají ochranný povlak, díky kterému se vyznačují nízkými náklady. Vlastnosti potrubních tvarovek: nemožnost použití v oblastech s obtížným terénem a drsným podnebím.
Také tyto výrobky vyžadují pečlivou instalaci - kopání velkého výkopu, uspořádání písku "polštář". Ale odhad instalačních prací z tohoto důvodu roste.
Vlastnosti dvouvrstvých trubek
Výrobky jsou vnitřně potaženy filmovým povlakem - vysokotlakým polyethylenem. Ochrana zvyšuje chemickou odolnost a zlepšuje těsnost linky při vnějším zatížení.
Provoz ventilů v ropovodech ropy však odhalil nedostatky ve dvouvrstvých úpravách:
- nedostatek přilnavosti mezi konstrukční vrstvou a obložením - porušení pevnosti stěn;
- zhoršení pružnosti ochranného filmu při teplotách pod nulou.
Při přepravě média obsahujícího plyn lze obložení odloupnout.
Účelem dvouvrstvého potrubí je transport odplyněných hmot. Kompozitní trubky jsou vhodné pro čerpání odpadních vod, pokládání kanalizace a vodovodu
Parametry třívrstvé trubky
Konstrukce potrubí GRP:
- Vnější polymerová vrstva (tloušťka 1-3 mm) - zvyšuje mechanickou a chemickou odolnost.
- Konstrukční vrstva - konstrukční vrstva, zodpovědná za pevnost výrobku.
- Vložka (tloušťka 3-6 mm) - vnitřní plášť ze skleněného vlákna.
Vnitřní vrstva zajišťuje hladkost, těsnost a vyhlazuje cyklické výkyvy vnitřního tlaku.
Fyzikomechanické vlastnosti třívrstvých GRP trubek umožňují jejich použití v různých průmyslových odvětvích pro přepravu plynných a kapalných médií.
Metoda dokovací stanice GRP
Podle způsobu připojení je sortiment potrubních tvarovek z kompozitu rozdělen do 4 skupin.
Skupina №1 - bell-posed docking
Elastická pryžová těsnění se montují do vzájemných drážek na koncových hrotech trubek. Sedací prstence jsou vytvořeny na zařízení s elektronickým ovládáním, které zajišťuje přesnost jejich umístění a velikosti.
V závislosti na umístění inženýrské sítě a typu dopravního média je zvolen typ pryžového těsnění. Potrubní armatury jsou doplněny potřebnými kroužky.
Skupina №2 - zvon-trn s těsněním a zátkou
Při uspořádání pevné linky je nutné kompenzovat vliv axiálních sil na potrubí. Za tímto účelem je vedle těsnění umístěna zátka. Prvek je vyroben z kovového kabelu, polyvinylchloridu nebo polyamidu.
Zátka je instalována v prstencových drážkách přes objímku na špičce hrotu. Omezovač zabraňuje axiálnímu pohybu prvků zavazadlového prostoru
Skupina číslo 3 - přírubové připojení
Ukotvení kompozitního potrubí s tvarovanými tvarovkami nebo kovovými trubkami. Připojovací rozměry přírub ze skleněných vláken jsou upraveny GOST 12815-80 .
Pro upevnění příruby na dně trubky je k dispozici speciální „patka“ s otvory pro upevňovací prvky. Šířka spojovacích stran závisí na parametrech potrubí
Skupina číslo 4 - fixace lepidla
Na koncích se nanese nerozebíratelný způsob připojení - složení výztužných skleněných materiálů s přídavkem polyesterové složky „studeného“ vytvrzování. Metoda poskytuje pevnost a těsnost linky.
Označení ochranné vnitřní vrstvy
Způsob výroby trubkových výrobků umožňuje vyrábět výrobky s různým složením vnitřní vrstvy, které určuje odolnost linky vůči dopravovanému médiu.
Rozmanitost zboží je rozdělena do 4 skupin. Sklolaminátové trubky kategorie HP tiše vydrží pravidelné čerpání kapaliny do +90 ° C, přičemž konečná hodnota pH by neměla překročit 14 ° C.
Domácí výrobci používají následující označení ochranných nátěrů.
Písmeno označuje platný rozsah použití:
- - přeprava kapalin brusivy;
- P - dodávka a odběr studené vody včetně pití;
- X - přijatelné použití v chemicky agresivním plynném a kapalném médiu;
- D - systémy dodávky teplé vody (limit 75 ° С);
- C - jiné kapaliny, včetně kapalin s vysokou kyselostí.
Ochranný povlak se nanáší vrstvou do 3 mm.
Přehled výrobků vedoucích výrobců
Mezi rozmanitostí prezentovaných produktů patří renomované značky s dlouholetou pozitivní pověstí. Patří mezi ně produkty firem: Hobas (Švýcarsko), Steklokomposite (Rusko), Amiantit (obava ze Saúdské Arábie s výrobními závody v Německu, Španělsku, Polsku), Ameron International (USA).
Mladí a slibní výrobci kompozitních trubek ze skleněných vláken: Poliek (Rusko), Arpipe (Rusko) a továrna na sklolaminátové trubky (Rusko).
Výrobce # 1 - značka HOBAS
Ochranné známky této značky se nacházejí v USA a mnoha evropských zemích. Produkty skupiny Hobas získaly celosvětové uznání za vynikající kvalitu. Trubky GRT s polyesterovým pojivem se vyrábějí metodou odstředivého lití skleněných vláken a nenasycených polyesterových pryskyřic.
Potrubní systémy Hobas jsou široce používány v kanalizačních, kanalizačních a vodovodních systémech, průmyslových potrubích a vodních elektrárnách. Pozemní stohování, umístění mikrotunnelů a tažení jsou přijatelné.
Specifikace kompozitních trubek Hobas:
- průměr - 150-2900 mm;
- Třída tuhosti SN - 630-10 000;
- PN-tlak - 1-25 (PN1 - netlakové potrubí);
- přítomnost vnitřního obložení antikorozního povlaku;
- odolnost vůči kyselému prostředí v širokém rozsahu pH.
Výroba tvarových dílů: kolena, adaptéry, přírubové trysky a odbočky.
Výrobce # 2 - Steklocomposite Company
Společnost Steklokomposit založila linku pro výrobu laminátových trubek Flowtech, výrobní technologie - kontinuální navíjení.
Zapojené zařízení s dvojitým tokem pryskyřičných látek. High-tech pryskyřice jsou přiváděny na pokládku vnitřní vrstvy a levnější kompozice na konstrukční vrstvu. Tato technika umožňuje racionalizovat spotřebu materiálu a snížit výrobní náklady.
Názvosloví trubek Flowtech je 300-3000 mm, třída PN je 1-32. Standardní záběry - 6, 12 m. V rámci zakázky lze vyrobit do 0, 3-21 m
Výrobce # 3 - Amiantit Brand
Hlavní komponenty trubek Flowtite od firmy Amiantit: sklolaminát, polyesterová pryskyřice, písek. Aplikovaná technologie - průběžné navíjení, zajišťující vytvoření vícevrstvého potrubí.
Struktura sklolaminátu zahrnuje šest vrstev:
- vnější vinutí netkané pásky;
- výkonová vrstva - sekané sklolaminát + pryskyřice;
- střední vrstva - sklolaminát + písek + polyesterová pryskyřice;
- opakovaná vrstva síly;
- obložení skleněné příze a pryskyřice;
- Fólie ze skel z netkaných vláken.
Studie ukázaly vysokou odolnost proti oděru - přes 100 tisíc cyklů zpracování štěrku, ztráta ochranného povlaku byla 0, 34 mm.
Třída pevnosti výrobků Flowtite je 2500 - 10000, dle objednávky je možné vyrábět potrubí SN-30000. Provozní tlak - 1 - 32 atmosfér, maximální průtok - 3 m / s (pro čistou vodu - 4 m / s)
Producent # 4 - Poliack Company
Poliek LLC provádí různé modifikace trubkových výrobků ze skleněných vláken Fpipes. Technologie výroby (průběžné šikmé podélné a příčné navíjení) umožňuje vytvořit třívrstvou trubku o průměru až 130 cm.
Polymerní kompozitní materiály zabývající se tvorbou skříně, částí zvedacích sloupů, vodovodních potrubí a topných systémů.
Řádek nomenklatury kanalizačních trubek GRP je 62, 5-300 mm, vysokotlaké výrobky 62, 5-200 mm, ventilační kanály 200-300 mm, skříň 70-200 mm
Kromě trubek ze skleněných vláken existuje mnoho výrobků z jiných materiálů - oceli, mědi, polypropylenu, plastu, polyethylenu atd. Díky své cenově dostupnější ceně se aktivně využívají v různých oblastech domácího použití - instalace topení, vodovodu, kanalizace, větrání atd.
S vlastnostmi trubek z různých materiálů se můžete seznámit v následujících článcích:
- Kovově plastové trubky: typy, technické vlastnosti, instalační prvky
- Polypropylenové trubky a tvarovky: typy PP výrobků pro montáž potrubí a způsoby připojení
- Plastové větrací potrubí pro odsávání: typy, jejich vlastnosti, použití
- Měděné trubky a tvarovky: typy, značení, vlastnosti uspořádání měděného potrubí
- Ocelové trubky: typy, rozsah, přehled technických charakteristik a montážních nuancí
Závěry a užitečné video na toto téma
Technologie výroby a proveditelnost použití laminátových trubek:
Porovnání technik kontinuálního a přerušovaného navíjení vláken:
V soukromém domě se používají sklolaminátové trubky poměrně zřídka. Hlavním důvodem jsou vysoké náklady ve srovnání s plastovými protějšky. V průmyslové sféře však byla oceněna kvalita kompozitu a opotřebované kovové linky byly nahrazeny plastovými plastovými vlákny .
Máte po přečtení našeho článku nějaké dotazy? Zeptejte se jich v komentáři - naši experti se pokusí poskytnout komplexní odpověď.
Nebo možná chcete doplnit prezentovaný materiál o relevantní data nebo příklady z osobní zkušenosti? Napište svůj názor podle tohoto článku.