Kuidas valida klaaskiudtorusid: tootmisspetsiifika ja juhtivate tootjate ülevaade
Tänu klaasi ja polümeeride positiivsete omaduste kombinatsioonile on klaaskiudtorudel peaaegu piiramatud kasutusvõimalused – alates ventilatsioonikanalite korraldamisest kuni naftakeemiateede rajamiseni.
Selles artiklis käsitleme klaaskiudtorude põhiomadusi, märgistusi, polümeerkomposiitide tootmistehnoloogiaid ja sidekomponentide koostisi, mis määravad komposiidi töö ulatuse.
Samuti tutvustame olulisi valikukriteeriume, pöörates tähelepanu parimatele tootjatele, sest toote kvaliteedis on oluline roll tootja tehnilistel võimalustel ja mainel.
Artikli sisu:
Klaaskiu üldised omadused
Klaaskiud on plastmaterjal, mis sisaldab klaaskiust komponente ja sideaine täiteainet (termoplastsed ja termoreaktiivsed polümeerid). Lisaks suhteliselt väikesele tihedusele on klaaskiudtoodetel head tugevusomadused.
Viimase 30-40 aasta jooksul on klaaskiudu laialdaselt kasutatud erinevatel eesmärkidel torustike valmistamiseks.
Maanteed ühendavad klaasi ja polümeeride omadused:
- Kerge kaal. Klaaskiu keskmine kaal on 1,1 g/cc. Võrdluseks, terase ja vase puhul on sama parameeter palju kõrgem – vastavalt 7,8 ja 8,9. Tänu oma kergusele on paigaldustööd ja materjali transportimine hõlbustatud.
- Korrosioonikindlus. Komposiidi komponentidel on madal reaktsioonivõime ja seetõttu ei allu need elektrokeemilisele korrosioonile ega bakterite lagunemisele. See kvaliteet on otsustav argument maa-aluste tehnovõrkude klaaskiu kasuks.
- Kõrged mehaanilised omadused. Komposiidi absoluutne tõmbetugevus on madalam kui terasel, kuid eritugevuse parameeter on oluliselt parem kui termoplastsetel polümeeridel (PVC, HDPE).
- Ilmastikukindlus. Piirtemperatuuri vahemik (-60 °C..+80 °C), torude töötlemine gelcoat kaitsekihiga tagab immuunsuse UV-kiirte suhtes. Lisaks on materjal tuulekindel (piirang – 300 km/h). Mõned tootjad väidavad, et nende toruliitmikud on seismiliselt vastupidavad.
- Tulekindlus. Mittesüttiv klaas on klaaskiu põhikomponent, mistõttu materjali on raske süttida. Põlemisel ei eraldu mürgist gaasi dioksiini.
Klaaskiust on madal soojusjuhtivus, mis seletab selle soojusisolatsiooni omadusi.
Siseseinte hõõrdumisel kiud paljastuvad ja katkevad – osakesed võivad sattuda transporditavasse keskkonda.
Klaaskiust torude valmistamise tehnoloogiad
Valmistoote füüsikalised ja mehaanilised omadused sõltuvad tootmistehnikast. Komposiitarmatuuri valmistatakse nelja erineva meetodiga: ekstrusioon, pultrusioon, tsentrifugaalvalu ja kerimine.
Tehnoloogia nr 1 – ekstrusioon
Ekstrusioon on tehnoloogiline protsess, mis põhineb pastakujulise või väga viskoosse materjali pideval pressimisel vormimistööriista kaudu. Vaik segatakse purustatud klaaskiuga ja plastist kõvendiga ning juhitakse seejärel ekstruuderisse.
Suure jõudlusega ekstrusiooniliin võimaldab saada raamita komposiittooteid madala hinnaga, kuid nõudlus selle järele on madalate mehaaniliste omaduste tõttu piiratud. Polümeermaatriksi aluseks on polüpropüleen ja polüetüleen.
Tehnoloogia nr 2 – pultrusioon
Pultrusioon on väikese läbimõõduga, konstantse ristlõikega pikkade komposiitelementide valmistamise tehnoloogia. Läbi kuumutatud vormimisvormi (+140 °C) “tõmmatakse välja” termoreaktiivse vaiguga immutatud klaaskiudmaterjalist osad.
Erinevalt ekstrusiooniprotsessist, kus määravaks mõjuks on rõhk, mängib pultrusiivses üksuses seda rolli tõmbetegevus.
Tehnoloogiline protsess:
- Poolidelt saadud kiudniidid juhitakse polümeervanni, kus need immutatakse termoplastsete vaikudega.
- Töödeldud kiud läbivad eelvormimisüksuse – niidid on joondatud ja omandavad soovitud kuju.
- Kõvenemata polümeer siseneb stantsi. Mitme kütteseadme abil luuakse polümerisatsiooni optimaalne režiim ja valitakse joonistuskiirus.
Tardunud toode tõmmatakse tõmbemasinaga ja saetakse segmentideks.
Pultrusioonitehnoloogia eripära:
- polümeerid, mida saab töödelda — epoksü, polüestervaigud, vinüülid;
- joonistamise kiirus — uuenduslike optimeeritud pultrusioonipolümeeride kasutamine võimaldab kiirendada läbimurdmist kiiruseni 4-6 m/min. (standard – 2-3 m/min.);
- tööala ülestöötamine: minimaalne – 3,05*1 m (tõmbejõud kuni 5,5 t), maksimaalne – 1,27*3,05 m (tõmbejõud – 18 t).
Väljund on täiesti siledate välis- ja siseseintega, kõrgetasemeliste tugevusomadustega toru.
Meetodi puudused ei ole seotud mitte esialgse toote kvaliteediga, vaid tehnoloogia endaga.Vastuargumendid: tootmisprotsessi kõrge hind ja kestus, suure läbimõõduga torude valmistamise võimatus, mis on mõeldud märkimisväärsetele koormustele.
Tehnoloogia nr 3 - tsentrifugaalvalu
Šveitsi firma Hobas töötas välja ja patenteeris tsentrifugaalmoodustise tehnika. Sel juhul toimub tootmine pöörleva vormi abil toru välisseinast siseseinani. Torujuhe sisaldab: purustatud klaaskiude, liiva ja polüestervaike.
Tooraine söödetakse pöörlevasse maatriksisse - moodustub torujuhtme välispinna struktuur. Tootmise käigus segatakse vedelasse vaigusse tahked komponendid, täiteaine ja klaaskiud – katalüsaatori mõjul toimub polümerisatsioon kiiremini.
Täiendavad eelised:
- algtoote mõõtmete suur täpsus (pöörleva vormi sisemine ristlõige vastab valmistoote välisläbimõõdule);
- võimalus valada mis tahes paksusega seina;
- polümeerkomposiidi kõrge rõnga jäikus;
- toruliitmike välis- ja sisepinna sileda pinna saamine.
Klaaskiust torude tsentrifugaaltootmise puuduseks on energiamahukus ja lõpptoote kõrge hind.
Tehnoloogia nr 4 - progressiivne mähis
Kõige populaarsem tehnika on pidev mähis. Toru luuakse toru vaheldumisel klaaskiuga ja polümeeridega jahutusprotsessidega. Tootmismeetodil on mitu alatüüpi.
Spiraalrõnga tehnoloogia
Kiudude virnastaja on spetsiaalne rõngas, mille ümbermõõdul on keermega stantsid.
Tööelement liigub pidevalt mööda liikuva raami telge ja jaotab kiud piki spiraalseid jooni.
Meetodi peamised eelised:
- ühtlane tugevus kogu maantee pinnal;
- suurepärane taluvus tõmbekoormustele - praod on välistatud;
- muutuva läbimõõduga ja keeruka konfiguratsiooniga sektsioonide toodete loomine.
See tehnika võimaldab saada kõrgtugevaid torusid, mis on ette nähtud kasutamiseks kõrge rõhu all (pumba- ja kompressoritehnikavõrgud).
Spiraalne lindi mähis
Tehnika on sarnane eelmisele, erinevus seisneb selles, et virnastaja toidab kitsast kiudude paela. Tihe tugevduskiht saavutatakse läbikäikude arvu suurendamisega.
Tootmine hõlmab odavamaid seadmeid kui spiraalrõnga meetod, kuid "lindi" mähisel on paar olulist puudust:
- piiratud jõudlus;
- Kiudude lahtine paigaldamine vähendab torujuhtme tugevust.
Spiraallindi meetod on asjakohane toruliitmike tootmiseks madala ja mõõduka rõhu all.
Piki-risti meetod
Teostatakse pidev mähis - virnastaja asetab piki- ja põikisuunalised kiud üheaegselt. Tagurpidi liikumist ei toimu.
Meetodi omadused:
- kasutatakse peamiselt kuni 75 mm ristlõikega torude loomisel;
- on võimalus aksiaalkeermeid pingutada, tänu millele saavutatakse tugevus, nagu spiraalmeetodi puhul.
Pikisuunaline-ristitehnoloogia on väga produktiivne. Masinad võimaldavad aksiaal- ja rõngasarmatuuri suhet muuta laias vahemikus.
Ristkihi ristpikisuunaline tehnoloogia
Harkovi inseneride arendamine on kodumaiste tootjate seas nõutud. Viltuse mähisega loob virnastaja "loori", mis koosneb ühendusniitide kimbust. Lint juhitakse raamile kerge nurga all, kattudes eelmise pöördega - moodustub rõnga tugevdus.
Pärast kogu südamiku töötlemise lõpetamist rullitakse kiud rullidega - ülejäänud siduvad polümeerid eemaldatakse ja tugevduskate tihendatakse.
Kaldse rihvelduse omadused:
- klaaskiudude tihedus;
- toodetud torude piiramatu läbimõõt;
- kõrged dielektrilised omadused pideva tugevduse puudumise tõttu piki telge.
Ristkihilise klaaskiu elastsusmoodul on madalam kui teistel tehnikatel. Kihtidevaheliste pragude ohu tõttu ei saa meetodit rakendada kõrge rõhu all olevate torustike loomisel.
Klaaskiust torude valimise parameetrid
Klaaskomposiittorude valikul lähtutakse järgmistest kriteeriumidest: jäikus ja arvestuslik rõhk, ühenduskomponendi tüüp, seinte konstruktsioonilised iseärasused ja ühendusviis.Olulised parameetrid on märgitud saatedokumentides ja igal torul - lühendatud märgised.
Kõvadus ja surveaste
Klaaskiu jäikus määrab materjali võime taluda väliskoormust (pinnase raskus, liiklus) ja survet seintele seestpoolt. ISO standardi järgi liigitatakse toruliitmikud mitmesse jäikusklassi (SN).
Klaaskiust torujuhtme seina paksuse kasvades suureneb jäikuse aste.
Klassifikatsioon nimirõhu (PN) järgi näitab toodete gradatsiooni võrreldes ohutu vedeliku rõhuga temperatuuril +20 ° C kogu nende kasutusea jooksul (umbes 50 aastat). PN mõõtühik on MPa.
Mõned tootjad, näiteks Hobas, näitavad kahe parameetri (rõhk ja kõvadus) kombineeritud omadusi, kasutades murdosa. Torud töörõhuga 0,4 MPa (klass PN - 4), mille kõvadusaste (SN) on 2500 Pa, märgitakse - 4/2500.
Sideaine materjali tüüp
Toru tööomadused sõltuvad suuresti sideaine tüübist. Enamasti kasutatakse polüester- või epoksülisandeid.
PEF sideainete omadused
Seinad on valmistatud termoreaktiivsetest polüestervaikudest, mis on tugevdatud klaaskiu ja liiva lisanditega.
Kasutatavatel polümeeridel on olulised omadused:
- madal toksilisus;
- kõvenemine toatemperatuuril;
- usaldusväärne nakkumine klaaskiududega;
- keemiline inertsus.
PEF-polümeeridega komposiittorud ei allu korrosioonile ega agressiivsele keskkonnale.
Epoksüvaigu omadused
Sideaine annab materjalile suurema tugevuse. Epoksiididega komposiitide temperatuuripiirang on kuni +130 °C, maksimaalne rõhk 240 atmosfääri.
Täiendav eelis on peaaegu null soojusjuhtivus, mistõttu kokkupandud liinid ei vaja täiendavat soojusisolatsiooni.
Komposiittorude seinakujundus
Disaini järgi jagunevad need: ühe-, kahe- ja kolmekihilisteks klaaskiudtorudeks.
Ühekihiliste toodete omadused
Torudel puudub kaitsevooder, mille tõttu on need madalad. Toruliitmike omadused: võimatu kasutada raske maastiku ja karmi kliimaga piirkondades.
Samuti nõuavad need tooted hoolikat paigaldamist - suure kraavi kaevamist, liivapadja paigaldamist. Kuid paigaldustööde maksumus selle tõttu suureneb.
Kahekihiliste torude omadused
Tooted on seestpoolt vooderdatud kilekattega - kõrge tihedusega polüetüleeniga. Kaitse suurendab keemilist vastupidavust ja parandab liini tihedust väliskoormuse all.
Naftatööstuslike torustike ventiilide töötamine on aga paljastanud kahekihiliste modifikatsioonide nõrkused:
- ebapiisav haardumine konstruktsioonikihi ja voodri vahel - seinte tugevuse rikkumine;
- kaitsekile elastsuse halvenemine miinustemperatuuridel.
Gaasi sisaldava aine transportimisel võib vooder maha kooruda.
Kolmekihilise toru parameetrid
Klaaskiust toru struktuur:
- Välimine polümeerkiht (paksus 1-3 mm) - suurenenud mehaaniline ja keemiline vastupidavus.
- Struktuurne kiht – toote tugevuse eest vastutav konstruktsioonikiht.
- Vooder (paksus 3-6 mm) – klaaskiust sisekest.
Sisemine kiht tagab sileduse, tiheduse ja tasandab siserõhu tsüklilisi kõikumisi.
Klaaskiust vooluvõrku ühendamise meetod
Ühendusmeetodi alusel on komposiittoruliitmike valik jagatud 4 rühma.
Grupp nr 1 - pesa-tihvti liigend
Elastsed kummitihendid paigaldatakse torude otste naelu vastassuunastesse soontesse. Istmerõngad on moodustatud elektrooniliselt juhitavate seadmete abil, tagades täpse paigutuse ja mõõtmed.
Rühm nr 2 - tihendi ja korgiga kelluke
Maapealse torustiku ehitamisel on vaja kompenseerida telgjõudude mõju torustikule. Sel eesmärgil asetatakse lisaks tihendile kork.Element on valmistatud metallkaablist, polüvinüülkloriidist või polüamiidist.
Grupp nr 3 - äärikühendus
Komposiittorustiku ühendamine vormitud liitmike või metalltorudega. Klaaskiust äärikute ühendusmõõtmed on reguleeritud GOST 12815-80.
Rühm nr 4 - liimiga fikseerimine
Püsiühendusmeetod - otstele kantakse tugevdavate klaasmaterjalide koostis, millele on lisatud "külm" kõvenevat polüesterkomponenti. Meetod tagab liini tugevuse ja tiheduse.
Sisemise kaitsva kihi märgistus
Torutoodete tootmismeetod võimaldab toota sisemise kihi erineva koostisega tooteid, mis määrab torujuhtme vastupidavuse transporditavale keskkonnale.
Kodumaised tootjad kasutavad kaitsekatete jaoks järgmisi märgiseid.
Tähetähis peegeldab lubatud kasutusala:
- A – vedeliku transportimine abrasiividega;
- P – külma vee, sh joogivee tarnimine ja äraviimine;
- X – kasutamine keemiliselt agressiivses gaasi- ja vedelas keskkonnas on lubatud;
- G – sooja veevarustussüsteemid (piir 75 °C);
- KOOS – muud vedelikud, sealhulgas kõrge happesusega vedelikud.
Kaitsekate kantakse kuni 3 mm kihina.
Juhtivate tootjate toodete ülevaade
Esitletud toodete hulgas on mainekaid kaubamärke, millel on paljude aastate positiivne maine. Nende hulka kuuluvad järgmiste ettevõtete tooted: Hobas (Šveits), Steklokompozit (Venemaa), Amiantit (Saudi Araabia kontsern, mille tootmisüksused asuvad Saksamaal, Hispaanias, Poolas), Ameron International (USA).
Noored ja paljulubavad komposiitklaaskiudtorude tootjad: Poliek (Venemaa), Arpipe (Venemaa) ja Fiberglass Pipe Plant (Venemaa).
Tootja nr 1 – HOBAS bränd
Brändi tehased asuvad USA-s ja paljudes Euroopa riikides. Hobas grupi tooted on pälvinud ülemaailmse tunnustuse oma suurepärase kvaliteedi poolest. Polüestersideainega GRT torud valmistatakse klaaskiust ja küllastumata polüestervaikudest tsentrifugaalvalu tehnoloogial.
Hobas komposiittorude omadused:
- läbimõõt – 150-2900 mm;
- SN-kõvadusklass – 630-10 000;
- PN rõhutase – 1-25 (PN1 – survevaba torustik);
- sisemise voodri korrosioonivastase katte olemasolu;
- vastupidavus happelisele keskkonnale laias pH vahemikus.
Kehtestatud on vormitud osade tootmine: põlved, adapterid, äärikuga torud ja teed.
Tootja nr 2 – Steklokompoziti ettevõte
Ettevõte Steklokompozit on loonud liini Flowtechi klaaskiudtorude tootmiseks, tootmistehnikaks on pidev mähis.
Kasutatakse kahekordse vaiguga ainete varuga seadmeid.Sisekihi ladumisel kasutatakse kõrgtehnoloogilisi vaiku, struktuurkihile kantakse odavamaid kompositsioone. Tehnika võimaldab teil ratsionaliseerida materjali tarbimist ja vähendada toodete maksumust.
Tootja nr 3 – kaubamärk Amiantit
Amiantit Flowtite torude põhikomponendid on: klaaskiud, polüestervaik, liiv. Kasutatav tehnika on pidev mähis, mis tagab mitmekihilise torujuhtme loomise.
Klaaskiust struktuur koosneb kuuest kihist:
- mittekootud lindist välismähis;
- jõukiht – hakitud klaaskiud + vaik;
- keskmine kiht – klaaskiud + liiv + polüestervaik;
- uuesti kihi võimsus;
- vooder klaasniidist ja vaigust;
- mittekootud klaaskiust kaitsekate.
Läbiviidud uuringud näitasid suurt abrasiivset vastupidavust - üle 100 tuhande kruusa töötlemise tsükli oli kaitsekatte kadu 0,34 mm.
Tootja nr 4 – Polieki ettevõte
Poliek LLC toodab erinevaid klaaskiust torutoodete modifikatsioone Fpipes. Valmistamistehnika (pidev kaldus piki-põiki mähis) võimaldab luua kuni 130 cm läbimõõduga kolmekihilisi torusid.
Polümeerkomposiitmaterjale kasutatakse manteltorude, veetõstekolonnide lülide, veevarustustorustike ja küttesüsteemide loomisel.
Lisaks klaaskiudtorudele pakutakse turul palju tooteid, mis on valmistatud muudest materjalidest - terasest, vasest, polüpropüleenist, metallplastist, polüetüleenist jne. Mida oma soodsama hinna tõttu kasutatakse aktiivselt erinevates kodumajapidamistes - küttesüsteemide paigaldus, veevarustus, kanalisatsioon, ventilatsioon jne.
Erinevatest materjalidest valmistatud torude omadustega saate tutvuda meie järgmistes artiklites:
- Metallplasttorud: tüübid, tehnilised omadused, paigaldusomadused
- Polüpropüleenist torud ja liitmikud: PP-toodete tüübid torujuhtmete monteerimiseks ja ühendamiseks
- Plastikust õhupuhastite ventilatsioonitorud: tüübid, nende omadused, kasutusala
- Vasktorud ja liitmikud: tüübid, märgised, vasktorustiku paigutuse omadused
- Terastorud: tüübid, valik, tehniliste omaduste ülevaade ja paigaldusnüansid
Järeldused ja kasulik video sellel teemal
Tootmistehnoloogia ja klaaskiudtorude kasutamise otstarbekus:
Pideva ja perioodilise kiumähimise tehnikate võrdlus:
Eramuehituses kasutatakse klaaskiudtorusid üsna harva. Peamine põhjus on plastist kolleegidega võrreldes kõrge hind. Tööstussfääris aga hinnatakse komposiidi kvaliteeti ning kulunud metallliine asendatakse massiliselt klaaskiust vastu..
Kas teil on pärast meie artikli lugemist veel küsimusi? Küsige neilt kommentaaride blokis - meie eksperdid püüavad anda ammendava vastuse.
Või äkki soovite esitatud materjali täiendada asjakohaste andmete või näidetega isiklikust kogemusest? Kirjutage oma arvamus selle artikli alla.
Omal ajal valisin veevarustuseks valed klaaskiudtorud ja probleemid, loomulikult tekitasid need mulle palju. Nad kaebasid millegi tundmatu aineosakeste üle vees, kuid need voolasid pidevalt.
Kas keegi on selle taime tooteid (klaaskiudtorusid) kasutanud? - https://ntt.su
Mida saate kvaliteedi kohta öelda?
Artikkel sisaldab palju ebatäpsusi nii meetodite kui ka lõplike omaduste osas. Loodan, et autor ei lubanud neid tahtlikult