Hogyan válasszunk üvegszálas csöveket: gyártási sajátosságok és a vezető gyártók áttekintése
Az üveg és a polimerek pozitív tulajdonságainak kombinációjának köszönhetően az üvegszálas csövek szinte korlátlan alkalmazási lehetőséget kínálnak - a szellőzőcsatornák rendezésétől a petrolkémiai útvonalak lefektetéséig.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk az üvegszálas csövek fő jellemzőit, a jelöléseket, a polimer kompozitok gyártási technológiáit és a kötőelemek összetételét, amelyek meghatározzák a kompozit működési körét.
Fontos kiválasztási szempontokat is bemutatunk, figyelemmel a legjobb gyártókra, mert a termékminőségben fontos szerepet játszik a gyártó műszaki adottsága és hírneve.
A cikk tartalma:
Az üvegszál általános jellemzői
Az üvegszál olyan műanyag, amely üvegszálas komponenseket és kötőanyag-töltőanyagot (hőre lágyuló és hőre keményedő polimereket) tartalmaz. Viszonylag alacsony sűrűségük mellett az üvegszálas termékek jó szilárdsági tulajdonságokkal rendelkeznek.
Az elmúlt 30-40 évben az üvegszálat széles körben használták különféle célokra szolgáló csővezetékek gyártásához.
Az autópályák egyesítik az üveg és a polimer tulajdonságait:
- Könnyű súly. Az üvegszál átlagos tömege 1,1 g/cc. Összehasonlításképpen, ugyanaz a paraméter az acél és a réz esetében sokkal magasabb - 7,8 és 8,9. Könnyűsége miatt a szerelési munkák és az anyagszállítás megkönnyíti.
- Korrozióállóság. A kompozit komponenseinek reakciókészsége alacsony, ezért nincsenek kitéve elektrokémiai korróziónak és bakteriális bomlásnak. Ez a minőség döntő érv a földalatti közműhálózatok üvegszála mellett.
- Magas mechanikai tulajdonságok. A kompozit abszolút szakítószilárdsága alacsonyabb, mint az acélé, de a fajlagos szilárdsági paraméter lényegesen jobb, mint a hőre lágyuló polimereké (PVC, HDPE).
- Időjárásállóság. Határhőmérsékleti tartomány (-60 °C...+80 °C), a csövek kezelése védőréteggel gelcoat biztosítja az UV sugárzás elleni védelem. Ezenkívül az anyag szélálló (határérték – 300 km/h). Egyes gyártók azt állítják, hogy csőszerelvényeik szeizmikusan ellenállnak.
- Tűzállóság. Az üvegszál fő alkotóeleme a nem éghető üveg, ezért az anyag nehezen gyullad meg. Égéskor a mérgező dioxin gáz nem szabadul fel.
Az üvegszál alacsony hővezető képességgel rendelkezik, ami megmagyarázza hőszigetelő tulajdonságait.
Ahogy a belső falak kopnak, a szálak szabaddá válnak és letörnek - részecskék kerülhetnek a szállított közegbe.
Üvegszálas csövek gyártásának technológiái
A késztermék fizikai és mechanikai jellemzői a gyártási technikától függenek. A kompozit megerősítést négy különböző módszerrel állítják elő: extrudálással, pultrúzióval, centrifugális öntéssel és tekercseléssel.
Technológia #1 - extrudálás
Az extrudálás olyan technológiai eljárás, amely pépes vagy nagy viszkozitású anyag formázószerszámon keresztül történő folyamatos préselésén alapul. A gyantát összekeverik zúzott üvegszállal és műanyag keményítővel, majd betáplálják az extruderbe.
A nagy teljesítményű extrudálósor lehetővé teszi a keret nélküli kompozit termékek alacsony áron történő beszerzését, de az alacsony mechanikai tulajdonságok miatt korlátozott az igény rá. A polimer mátrix alapja a polipropilén és a polietilén.
Technológia #2 - pultrúzió
A pultrúziós technológia kis átmérőjű, állandó keresztmetszetű hosszú kompozit elemek gyártására. Fűtött alakítószerszámon (+140 °C) áthaladva a hőre keményedő gyantával impregnált üvegszálas anyagból készült részeket „kihúzzuk”.
Ellentétben az extrudív eljárással, ahol a nyomás a meghatározó hatás, a pultruzív egységben ezt a szerepet a húzóhatás tölti be.
Technológiai folyamat:
- Az orsók rostszálait egy polimer fürdőbe táplálják, ahol hőre lágyuló gyantával impregnálják.
- A kezelt szálak egy előformázó egységen haladnak át - a szálak egy vonalba kerülnek, és felveszik a kívánt formát.
- A meg nem keményedett polimer belép a szerszámba. Több fűtőelem használatával létrejön a polimerizáció optimális módja, és kiválasztják a húzási sebességet.
A kikeményedett terméket húzógép húzza és szeletekre vágja.
A pultruziós technológia megkülönböztető jellemzői:
- feldolgozható polimerek — epoxi, poliészter gyanták, vinilek;
- rajzolási sebesség – az innovatív, optimalizált „pultrúziós” polimerek használata lehetővé teszi a 4-6 m/perc sebességgel felgyorsítást. (normál – 2-3 m/perc);
- munkaterület felfutása: minimum – 3,05*1 m (húzóerő 5,5 t-ig), maximum – 1,27*3,05 m (húzóerő – 18 t).
A kimenet egy tökéletesen sima külső és belső falú cső, magas szintű szilárdsági jellemzőkkel.
A módszer hátrányai nem a kezdeti termék minőségével, hanem magával a technológiával kapcsolatosak.Elleni érvek: a gyártási folyamat magas költsége és időtartama, a jelentős terhelésre tervezett nagy átmérőjű csövek gyártásának lehetetlensége.
Technológia #3 - centrifugális öntés
Svájci cég Hobas kifejlesztette és szabadalmaztatta a centrifugális formálási technikát. Ebben az esetben a gyártás a cső külső falától a belső falig egy forgó öntőforma segítségével történik. A csővezeték tartalma: zúzott üvegszálak, homok és poliészter gyanta.
A nyersanyagokat egy forgó mátrixba táplálják - kialakul a csővezeték külső felületének szerkezete. A gyártás során szilárd komponenseket, töltőanyagot és üvegszálat kevernek a folyékony gyantába - katalizátor hatására a polimerizáció gyorsabban megy végbe.
További előnyök:
- a kezdeti termék méreteinek nagy pontossága (a forgó forma belső keresztmetszete megfelel a késztermék külső átmérőjének);
- bármilyen vastagságú fal öntésének képessége;
- a polimer kompozit nagy gyűrűmerevsége;
- sima felület kialakítása a csőszerelvényeken kívül és belül.
Az üvegszálas csövek centrifugális gyártásának hátránya az energiaintenzitás és a végtermék magas költsége.
Technológia #4 - progresszív tekercselés
A legnépszerűbb technika a folyamatos tekercselés. A cső úgy jön létre, hogy a tüskét üvegszállal és polimerekkel váltogatják hűtési eljárásokkal. A gyártási módnak több altípusa van.
Spirálgyűrűs technológia
A rostlerakó egy speciális gyűrű, melynek kerülete mentén menetes matricák vannak.
A munkaelem folyamatosan mozog a mozgó keret tengelye mentén, és elosztja a szálakat a spirális vonalak mentén.
A módszer fő előnyei:
- egyenletes szilárdság az autópálya teljes felületén;
- kiváló tűrőképesség a húzó terhelésekkel szemben - a repedések kizárva;
- változó átmérőjű és összetett konfigurációjú termékek készítése.
Ez a technika lehetővé teszi nagy szilárdságú csövek előállítását, amelyeket nagy nyomás alatti működésre terveztek (szivattyú- és kompresszormérnöki hálózatok).
Spirális szalag tekercselés
A technika hasonló az előzőhöz, a különbség az, hogy a rakodó egy keskeny szálszalagot táplál. Sűrű erősítőréteg érhető el az áthaladások számának növelésével.
A gyártás olcsóbb berendezésekkel jár, mint a spirálgyűrűs módszer, de a „szalagos” tekercselésnek van néhány jelentős hátránya:
- korlátozott teljesítmény;
- A szálak laza fektetése csökkenti a csővezeték szilárdságát.
A spirálszalagos módszer a csőszerelvények alacsony, mérsékelt nyomású gyártásánál releváns.
Hosszanti-keresztirányú módszer
Folyamatos tekercselés történik - a rakodó egyszerre helyezi el a hosszanti és keresztirányú szálakat. Nincs fordított mozgás.
A módszer jellemzői:
- elsősorban legfeljebb 75 mm keresztmetszetű csövek készítésekor használják;
- lehetőség van az axiális menetek megfeszítésére, aminek köszönhetően szilárdság érhető el, mint a spirálos módszernél.
A longitudinális-keresztirányú technológia rendkívül termelékeny. A gépek lehetővé teszik az axiális és gyűrűs erősítés arányának széles tartományban történő megváltoztatását.
Cross-layer cross-longitudinális technológia
A harkovi mérnökök fejlesztése igényes a hazai gyártók körében. Ferde tekercseléssel a felrakó „fátylat” állít elő, amely összekötő szálak kötegéből áll. A szalagot enyhe szögben a keretre táplálják, átfedve az előző fordulattal - gyűrűerősítés keletkezik.
A teljes tüske feldolgozásának befejezése után a szálakat hengerekkel hengereljük - a fennmaradó kötőpolimereket eltávolítják, és az erősítő bevonatot tömörítik.
A ferde recés jellemzői:
- üvegszálak sűrűsége;
- a gyártott csövek korlátlan átmérője;
- magas dielektromos tulajdonságok a folyamatos megerősítés hiánya miatt a tengely mentén.
A „keresztrétegű” üvegszál rugalmassági modulusa alacsonyabb, mint más technikáké. A rétegközi repedések veszélye miatt a módszer nem valósítható meg nagy nyomású csővezetékek kialakításánál.
Az üvegszálas csövek kiválasztásának paraméterei
A kompozit üvegcsövek kiválasztása a következő kritériumokon alapul: merevség és tervezési nyomás, a csatlakozóelem típusa, a falak tervezési jellemzői és a csatlakozási mód.A jelentős paraméterek a kísérő dokumentumokban és minden csövön vannak feltüntetve - rövidített jelölések.
Keménység és nyomás minősítés
Az üvegszál merevsége határozza meg az anyag azon képességét, hogy ellenáll-e a külső terheléseknek (talaj nehézkessége, forgalom) és belülről a falakra nehezedő nyomásnak. Az ISO szabvány szerint a csőszerelvényeket több merevségi osztályba (SN) sorolják.
A merevség mértéke az üvegszálas csővezeték falvastagságának növekedésével nő.
A névleges nyomás (PN) szerinti osztályozás a termékek gradációját mutatja a biztonságos folyadéknyomáshoz képest +20 °C hőmérsékleten a teljes élettartamuk során (körülbelül 50 év). A PN mértékegysége MPa.
Egyes gyártók, például a Hobas, két paraméter (nyomás és keménység) kombinált jellemzőit adják meg egy tört használatával. A 0,4 MPa üzemi nyomású (PN - 4 osztály) 2500 Pa keménységi fokú (SN) csövek - 4/2500 jelölést kapnak.
A kötőanyag típusa
A cső teljesítményi tulajdonságai nagymértékben függenek a kötőanyag típusától. A legtöbb esetben poliészter vagy epoxi adalékanyagokat használnak.
A PEF kötőanyagok jellemzői
A falak hőre keményedő poliészter gyantából készülnek, amely üvegszálas és homok adalékanyagokkal van megerősítve.
A felhasznált polimerek fontos tulajdonságokkal rendelkeznek:
- alacsony toxicitás;
- szobahőmérsékleten történő keményítés;
- megbízható tapadás az üvegszálakhoz;
- kémiai tehetetlenség.
A PEF polimereket tartalmazó kompozit csövek nincsenek kitéve a korróziónak és az agresszív környezetnek.
Az epoxigyanta jellemzői
A kötőanyag fokozott szilárdságot ad az anyagnak. Az epoxidos kompozitok hőmérsékleti határa +130 °C, a maximális nyomás 240 atmoszféra.
További előny a szinte nulla hővezető képesség, így az összeszerelt vezetékek nem igényelnek további hőszigetelést.
Kompozit csövek faltervezése
Kialakításuk szerint: egy-, két- és háromrétegű üvegszálas csövekre oszthatók.
Az egyrétegű termékek jellemzői
A csövek nem rendelkeznek védőburkolattal, ami miatt alacsonyak a költségek. A csőszerelvények jellemzői: nem használható nehéz terepviszonyokkal és zord éghajlattal rendelkező területeken.
Ezenkívül ezek a termékek gondos telepítést igényelnek - nagy árok ásása, homokos „párna” elrendezése. De a telepítési munkák költsége emiatt nő.
A kétrétegű csövek jellemzői
A termékek belülről filmbevonattal vannak bevonva - nagy sűrűségű polietilén. A védelem növeli a vegyszerállóságot és javítja a vezeték tömítettségét külső terhelés esetén.
Az olajipari csővezetékek szelepeinek működése azonban feltárta a kétrétegű módosítások gyengeségeit:
- elégtelen tapadás a szerkezeti réteg és a bélés között - a falak szilárdságának megsértése;
- a védőfólia rugalmasságának romlása nulla alatti hőmérsékleten.
Gáztartalmú közeg szállításakor a bélés leválhat.
A háromrétegű cső paraméterei
Az üvegszálas cső felépítése:
- Külső polimer réteg (vastagság 1-3 mm) – fokozott mechanikai és kémiai ellenállás.
- Szerkezeti réteg – a termék szilárdságáért felelős szerkezeti réteg.
- Bélés (vastagság 3-6 mm) – üvegszálas belső héj.
A belső réteg simaságot, feszességet biztosít és kisimítja a belső nyomás ciklikus ingadozásait.
Üvegszálas hálózat csatlakoztatásának módja
A csatlakozási mód alapján a kompozit csőszerelvények választéka 4 csoportra oszlik.
1. csoport - dugó-csapos kötés
Az elasztikus gumi tömítések a csövek végtüskéire kölcsönösen kialakított hornyokba vannak felszerelve. Az ülésgyűrűket elektronikusan vezérelt berendezéssel alakítják ki, biztosítva a pontos elhelyezést és méreteket.
2. csoport - harangcsap tömítéssel és dugóval
Föld feletti csővezeték építésénél kompenzálni kell a csővezetékre ható axiális erők hatását. Erre a célra a tömítésen kívül dugót helyeznek el.Az elem fémkábelből, polivinil-kloridból vagy poliamidból készül.
3. csoport - karimás csatlakozás
Kompozit csővezeték csatlakoztatása formázott szerelvényekkel vagy fémcsövekkel. Az üvegszálas karimák csatlakozási méretei szabályozottak GOST 12815-80.
4. csoport - ragasztós rögzítés
Állandó csatlakozási mód - a végekre erősítő üveganyagok összetételét alkalmazzák „hideg” keményedő poliészter komponens hozzáadásával. A módszer biztosítja a zsinór szilárdságát és feszességét.
A belső védőréteg jelölése
A csőtermékek előállítási módja lehetővé teszi a belső réteg különböző összetételű termékek előállítását, amelyek meghatározzák a csővezeték ellenállását a szállított közeggel szemben.
A hazai gyártók a következő jelöléseket használják a védőbevonatokhoz.
A betűjelölés a megengedett felhasználási kört tükrözi:
- A – folyadék szállítása csiszolóanyaggal;
- P – hideg víz ellátása és elszállítása, beleértve az ivóvizet is;
- x – kémiailag agresszív gáz- és folyékony környezetben történő felhasználás megengedett;
- G – melegvíz-ellátó rendszerek (határérték 75 °C);
- VAL VEL – egyéb folyadékok, beleértve a magas savasságúakat is.
A védőbevonatot legfeljebb 3 mm-es rétegben hordják fel.
Vezető gyártók termékeinek áttekintése
A bemutatott termékek sokfélesége között vannak jó hírű márkák, amelyek sokéves jó hírnévvel rendelkeznek. Ide tartoznak a következő cégek termékei: Hobas (Svájc), Steklokompozit (Oroszország), Amiantit (Szaúd-Arábiából származó konszern, Németországban, Spanyolországban, Lengyelországban gyártó létesítményekkel), Ameron International (USA).
Fiatal és ígéretes kompozit üvegszálas csövek gyártói: Poliek (Oroszország), Arpipe (Oroszország) és Glass Pipe Plant (Oroszország).
Gyártó #1 - HOBAS márka
A márka gyárai az USA-ban és számos európai országban találhatók. A Hobas csoport termékei világszerte elismerést vívtak ki kiváló minőségükkel. A poliészter kötőanyaggal ellátott GRT csövek centrifugális öntési technológiával készülnek üvegszálból és telítetlen poliészter gyantából.
A Hobas kompozit csövek jellemzői:
- átmérő – 150-2900 mm;
- SN-keménységi osztály – 630-10 000;
- PN nyomásszint – 1-25 (PN1 – nyomás nélküli csővezeték);
- belső bélés korróziógátló bevonat jelenléte;
- széles pH-tartományban ellenáll a savas környezetnek.
Megalakult a formázott alkatrészek gyártása: könyökök, adapterek, karimás csövek és pólók.
Gyártó #2 - Steklokompozit cég
A Steklokompozit cég Flowtech üvegszálas csövek gyártósorát állította fel, a gyártási technika folyamatos tekercselés.
Gyantaszerű anyagok kettős ellátásával rendelkező berendezéseket használnak.A belső réteg lefektetéséhez csúcstechnológiás gyantákat, a szerkezeti rétegre pedig olcsóbb kompozíciókat alkalmaznak. A technika lehetővé teszi az anyagfelhasználás ésszerűsítését és a termékek költségének csökkentését.
Gyártó #3 - Amiantit márka
Az Amiantit Flowtite csövek fő összetevői: üvegszál, poliészter gyanta, homok. Az alkalmazott technika folyamatos tekercselés, amely többrétegű csővezeték létrehozását biztosítja.
Az üvegszálas szerkezet hat rétegből áll:
- külső tekercs nem szőtt szalagból;
- erőréteg – apróra vágott üvegszál + gyanta;
- középső réteg – üvegszál + homok + poliészter gyanta;
- újrarétegző teljesítmény;
- üvegszálak és gyanta bélés;
- védőbevonat nem szőtt üvegszálból.
Az elvégzett vizsgálatok nagy kopásállóságot mutattak - több mint 100 ezer kavicskezelési ciklus során a védőbevonat elvesztése 0,34 mm volt.
Gyártó #4 - Poliek cég
A Poliek LLC az Fpipes üvegszálból készült csőtermékek különféle módosításait gyártja. A gyártási technika (folyamatos ferde hosszanti-keresztirányú tekercselés) lehetővé teszi akár 130 cm átmérőjű háromrétegű csövek létrehozását.
A polimer kompozit anyagokat burkolatcsövek, vízemelő oszlopok, vízellátó csővezetékek és fűtési rendszerek létesítésére használják.
Az üvegszálas csövek mellett a piac számos más anyagból készült terméket kínál - acél, réz, polipropilén, fém-műanyag, polietilén stb. Amelyeket kedvezőbb áruk miatt aktívan használnak a háztartási felhasználás különböző területein - fűtési rendszerek telepítése, vízellátás, csatornázás, szellőztetés stb.
A különböző anyagokból készült csövek jellemzőit a következő cikkeinkben ismerheti meg:
- Fém-műanyag csövek: típusok, műszaki jellemzők, beépítési jellemzők
- Polipropilén csövek és idomok: PP termékek típusai csővezeték-szereléshez és csatlakozási módokhoz
- Műanyag szellőzőcsövek páraelszívókhoz: típusok, jellemzőik, alkalmazás
- Rézcsövek és szerelvények: típusok, jelölések, a rézvezeték-elrendezés jellemzői
- Acélcsövek: típusok, választék, műszaki jellemzők áttekintése és szerelési árnyalatok
Következtetések és hasznos videó a témában
Gyártási technológia és az üvegszálas csövek alkalmazásának megvalósíthatósága:
A folyamatos és periodikus száltekercselési technikák összehasonlítása:
A magánlakásépítésben az üvegszálas csöveket meglehetősen ritkán használják. A fő ok a műanyag társaihoz képest magas költségek. Az ipari szférában azonban felértékelődik a kompozit minősége, az elhasználódott fémsorokat tömegesen cserélik üvegszálasra..
Cikkünk elolvasása után van még kérdése? Kérdezd meg őket a megjegyzésblokkban - szakértőink megpróbálnak átfogó választ adni.
Vagy esetleg szeretné kiegészíteni a bemutatott anyagot releváns adatokkal vagy személyes tapasztalatokból származó példákkal? Kérjük, írja le véleményét a cikk alá.
Egy időben rossz üvegszálas csöveket választottam a vízellátáshoz és problémákhoz, persze ezek okoztak nekem sokat. Panaszkodtak valami ismeretlen részecskékre a vízben, de folyamatosan áradtak.
Használta valaki ennek a növénynek a termékeit (üvegszálas csöveket)? – https://ntt.su
Mit lehet mondani a minőségről?
A cikk számos pontatlanságot tartalmaz mind a módszerek, mind a végső jellemzők tekintetében. Remélem a szerző nem szándékosan engedte meg őket