Com triar canonades de fibra de vidre: especificitats de producció i revisió dels principals fabricants
Gràcies a la combinació de les característiques positives del vidre i els polímers, les canonades de fibra de vidre tenen perspectives d'aplicació gairebé il·limitades: des de la disposició de conductes de ventilació fins a la col·locació de rutes petroquímiques.
En aquest article, considerarem les característiques principals de les canonades de fibra de vidre, les marques, les tecnologies de fabricació de compostos polimèrics i les composicions dels components d'unió que determinen l'àmbit de funcionament del compost.
També presentarem criteris de selecció importants, prestant atenció als millors fabricants, perquè un paper important en la qualitat del producte el tenen les capacitats tècniques i la reputació del fabricant.
El contingut de l'article:
Característiques generals de la fibra de vidre
La fibra de vidre és un material plàstic que conté components de fibra de vidre i un farcit aglutinant (polímers termoplàstics i termoestables). Juntament amb la seva densitat relativament baixa, els productes de fibra de vidre tenen bones propietats de resistència.
Durant els darrers 30-40 anys, la fibra de vidre s'ha utilitzat àmpliament per a la fabricació de canonades per a diversos propòsits.
Les carreteres combinen les qualitats del vidre i els polímers:
- Pes lleuger. El pes mitjà de la fibra de vidre és d'1,1 g/cc. Per comparar, el mateix paràmetre per a l'acer i el coure és molt més alt: 7,8 i 8,9, respectivament. A causa de la seva lleugeresa, es faciliten els treballs d'instal·lació i el transport de material.
- Resistencia a la corrosió. Els components del compost tenen una reactivitat baixa i, per tant, no estan subjectes a corrosió electroquímica i descomposició bacteriana. Aquesta qualitat és un argument decisiu a favor de la fibra de vidre per a les xarxes subterrànies de serveis públics.
- Altes propietats mecàniques. La resistència a la tracció absoluta del compost és inferior a la de l'acer, però el paràmetre de resistència específica és significativament superior als polímers termoplàstics (PVC, HDPE).
- Resistència a la intempèrie. Interval de temperatura límit (-60 °C...+80 °C), el tractament de les canonades amb una capa protectora de gelcoat garanteix la immunitat als raigs UV. A més, el material és resistent al vent (límit – 300 km/h). Alguns fabricants afirmen que els seus accessoris de canonades són resistents a la sísmica.
- Resistència al foc. El vidre no combustible és el component principal de la fibra de vidre, de manera que el material és difícil d'encendre. Quan es crema, la dioxina de gas verinós no s'allibera.
La fibra de vidre té una conductivitat tèrmica baixa, la qual cosa explica les seves qualitats d'aïllament tèrmic.
A mesura que les parets interiors es desgasten, les fibres queden exposades i es trenquen; les partícules poden entrar al medi transportat.
Tecnologies per a la fabricació de tubs de fibra de vidre
Les característiques físiques i mecàniques del producte acabat depenen de la tècnica de producció. El reforç compost es produeix mitjançant quatre mètodes diferents: extrusió, pultrusió, fosa centrífuga i bobinat.
Tecnologia #1 - extrusió
L'extrusió és un procés tecnològic basat en el premsat continu de material pastós o altament viscós mitjançant una eina de conformació. La resina es barreja amb fibra de vidre triturada i un enduridor de plàstic, i després s'introdueix a l'extrusora.
Una línia d'extrusió d'alt rendiment permet obtenir productes compostos sense marc a un preu baix, però la demanda és limitada a causa de les baixes propietats mecàniques. La base de la matriu polimèrica és el polipropilè i el polietilè.
Tecnologia #2: pultrusió
La pultrusió és una tecnologia per a la fabricació d'elements compostos llargs de petit diàmetre amb una secció transversal constant. Passant per una matriu de conformació escalfada (+140 °C), les peces fetes de material de fibra de vidre impregnades amb resina termoendurible s'extreuen.
A diferència del procés d'extrusió, on la influència determinant és la pressió, en una unitat pultrusiva aquest paper el juga l'acció de tracció.
Procés tecnològic:
- Els fils de fibra de les bobines s'alimenten a un bany de polímer, on s'impregnen amb resines termoplàstiques.
- Les fibres tractades passen per una unitat de preformat: els fils s'alineen i prenen la forma desitjada.
- El polímer no endurit entra a la matriu. Utilitzant diversos escalfadors, es crea el mode òptim per a la polimerització i es selecciona la velocitat de dibuix.
El producte curat és estirat per una màquina de dibuix i serrat en segments.
Característiques distintives de la tecnologia de pultrusió:
- polímers que es poden processar — epoxi, resines de polièster, vinils;
- velocitat de dibuix — l'ús d'innovadors polímers de "pultrusió" optimitzats permeten accelerar el brotxat a 4-6 m/min. (estàndard - 2-3 m/min.);
- execució de la zona de treball: mínim – 3,05*1 m (força de tracció fins a 5,5 t), màxim – 1,27*3,05 m (força de tracció – 18 t).
La sortida és una canonada amb parets exteriors i internes perfectament llises, característiques de resistència d'alt nivell.
Els inconvenients del mètode no es relacionen amb la qualitat del producte inicial, sinó amb la pròpia tecnologia.Arguments en contra: alt cost i durada del procés productiu, impossibilitat de fabricar canonades de gran diàmetre dissenyades per a càrregues importants.
Tecnologia #3: fosa centrífuga
empresa suïssa Hobas desenvolupat i patentat la tècnica de formació centrífuga. En aquest cas, la producció es realitza des de la paret exterior de la canonada fins a la paret interior mitjançant un motlle giratori. La canonada conté: fils de vidre triturat, sorra i resines de polièster.
Les matèries primeres s'alimenten en una matriu giratòria: es forma l'estructura de la superfície exterior de la canonada. Durant la producció, els components sòlids, el farciment i la fibra de vidre es barregen a la resina líquida; sota la influència d'un catalitzador, la polimerització es produeix més ràpidament.
Avantatges addicionals:
- alta precisió de les dimensions del producte inicial (la secció transversal interna del motlle giratori correspon al diàmetre extern del producte acabat);
- la capacitat de llançar una paret de qualsevol gruix;
- alta rigidesa de l'anell del compost de polímer;
- obtenint una superfície llisa a l'exterior i a l'interior dels accessoris de canonada.
El desavantatge de la producció centrífuga de canonades de fibra de vidre és la intensitat energètica i l'alt cost del producte final.
Tecnologia #4: bobinatge progressiu
La tècnica més popular és el bobinat continu. La canonada es crea alternant el mandril amb fibra de vidre i polímers amb processos de refrigeració. El mètode de producció té diversos subtipus.
Tecnologia d'anell espiral
L'apilador de fibres és un anell especial, al voltant de la circumferència del qual hi ha matrius amb fils.
L'element de treball es mou contínuament al llarg de l'eix del marc mòbil i distribueix les fibres al llarg de les línies helicoïdals.
Principals avantatges del mètode:
- resistència uniforme a tota la superfície de la carretera;
- excel·lent tolerància a les càrregues de tracció: s'exclouen les esquerdes;
- creació de productes de diàmetres i seccions variables amb configuracions complexes.
Aquesta tècnica permet obtenir canonades d'alta resistència dissenyades per al funcionament a alta pressió (xarxes d'enginyeria de bombes i compressors).
Enrotllament de cinta espiral
La tècnica és similar a l'anterior, la diferència és que l'apilador alimenta una cinta estreta de fibres. S'aconsegueix una capa de reforç densa augmentant el nombre de passades.
La producció implica un equip més barat que el mètode d'anell en espiral, però l'enrotllament de "cinta" té un parell d'inconvenients importants:
- rendiment limitat;
- La col·locació solta de fibres redueix la força de la canonada.
El mètode de la cinta en espiral és rellevant per a la fabricació d'accessoris de canonades sota pressió baixa i moderada.
Mètode longitudinal-transversal
Es realitza un enrotllament continu: l'apilador col·loca fibres longitudinals i transversals simultàniament. No hi ha moviment invers.
Característiques del mètode:
- s'utilitza principalment per crear canonades amb una secció transversal de fins a 75 mm;
- hi ha la possibilitat de tensar els fils axials, per la qual cosa s'aconsegueix força, com amb el mètode de l'espiral.
La tecnologia longitudinal-transversal és altament productiva. Les màquines permeten canviar la relació de reforç axial i anell en una àmplia gamma.
Tecnologia de capes creuades longitudinals
El desenvolupament dels enginyers de Kharkov té una demanda entre els fabricants nacionals. Amb l'enrotllament oblic, l'apilador produeix un "vel" format per un feix de fils de connexió. La cinta s'introdueix al marc amb un lleuger angle, superposant-se amb el gir anterior: es forma un reforç d'anell.
Un cop finalitzat el processament de tot el mandril, les fibres s'enrotllen amb corrons: s'eliminen els polímers d'unió restants i es compacta el recobriment de reforç.
Característiques del moletejat oblic:
- densitat de fibres de vidre;
- diàmetre il·limitat de canonades produïdes;
- propietats dielèctriques elevades a causa de l'absència de reforç continu al llarg de l'eix.
El mòdul d'elasticitat de la fibra de vidre de "capa creuada" és inferior al d'altres tècniques. A causa del risc d'esquerdes entre capes, el mètode no es pot implementar quan es creen canonades a alta pressió.
Paràmetres per triar tubs de fibra de vidre
L'elecció de canonades compostes de vidre es basa en els criteris següents: rigidesa i pressió de disseny, tipus de component de connexió, característiques de disseny de les parets i mètode de connexió.Els paràmetres significatius s'indiquen als documents adjunts i a cada tub - marques abreujades.
Classificació de duresa i pressió
La rigidesa de la fibra de vidre determina la capacitat del material per suportar càrregues externes (pesesa del sòl, trànsit) i la pressió sobre les parets des de l'interior. Segons l'estandardització ISO, els accessoris de canonades es classifiquen en diverses classes de rigidesa (SN).
El grau de rigidesa augmenta a mesura que augmenta el gruix de la paret de la canonada de fibra de vidre.
La classificació per pressió nominal (PN) mostra la gradació dels productes en relació a la pressió líquida segura a una temperatura de +20 ° C durant tota la seva vida útil (uns 50 anys). La unitat de mesura del PN és MPa.
Alguns fabricants, com Hobas, indiquen característiques combinades per a dos paràmetres (pressió i duresa) mitjançant una fracció. Les canonades amb una pressió de treball de 0,4 MPa (classe PN - 4) amb un grau de duresa (SN) de 2500 Pa es marcaran - 4/2500.
Tipus de material aglutinant
Les propietats de rendiment de la canonada depenen en gran mesura del tipus d'aglutinant. En la majoria dels casos, s'utilitzen additius de polièster o epoxi.
Característiques dels aglutinants PEF
Les parets estan formades per resines de polièster termoestables reforçades amb fibra de vidre i additius de sorra.
Els polímers utilitzats tenen qualitats importants:
- baixa toxicitat;
- curat a temperatura ambient;
- adhesió fiable a les fibres de vidre;
- inercia química.
Les canonades compostes amb polímers PEF no estan subjectes a corrosió i ambients agressius.
Característiques de la resina epoxi
L'aglutinant dóna al material una major resistència. El límit de temperatura dels compostos amb epòxids és de fins a +130 °C, la pressió màxima és de 240 atmosferes.
Un avantatge addicional és la conductivitat tèrmica gairebé nul·la, de manera que les línies muntades no requereixen aïllament tèrmic addicional.
Disseny de parets de canonades compostes
Segons el seu disseny, es divideixen en: canonades de fibra de vidre d'una, dues i tres capes.
Característiques dels productes monocapa
Les canonades no tenen un revestiment protector, per la qual cosa tenen un cost baix. Característiques dels accessoris de canonada: impossibilitat d'utilitzar en regions amb terreny difícil i clima dur.
A més, aquests productes requereixen una instal·lació acurada: cavar una gran rasa, disposar un "coixí" de sorra. Però el cost del treball d'instal·lació augmenta per això.
Característiques de les canonades de doble capa
Els productes estan folrats des de l'interior amb un recobriment de pel·lícula: polietilè d'alta densitat. La protecció augmenta la resistència química i millora l'estanquitat de la línia sota càrregues externes.
Tanmateix, el funcionament de les vàlvules en oleoductes industrials ha revelat els punts febles de les modificacions de dues capes:
- adhesió insuficient entre la capa estructural i el revestiment - violació de la solidesa de les parets;
- deteriorament de l'elasticitat de la pel·lícula protectora a temperatures sota zero.
Quan es transporta un medi que conté gas, el revestiment es pot desenganxar.
Paràmetres de la canonada de tres capes
Estructura del tub de fibra de vidre:
- Capa exterior de polímer (gruix 1-3 mm) - Augment de la resistència mecànica i química.
- Capa estructural – una capa estructural responsable de la resistència del producte.
- Revestiment (gruix 3-6 mm) – carcassa interior de fibra de vidre.
La capa interior proporciona suavitat, estanquitat i suavitza les fluctuacions cícliques de la pressió interna.
Mètode d'unió de la xarxa de fibra de vidre
Segons el mètode de connexió, la gamma d'accessoris de canonada composta es divideix en 4 grups.
Grup núm. 1 - unió sòcol-tenó
Les juntes de goma elàstiques es munten en ranures recíproques a les puntes finals de les canonades. Els anells de seient es formen mitjançant equips controlats electrònicament, garantint una col·locació i dimensions precises.
Grup núm. 2 - espiga de campana amb segell i tap
Quan es construeix una canonada sobre el sòl, cal compensar l'efecte de les forces axials sobre la canonada. Amb aquesta finalitat, a més del segell, es col·loca un tap.L'element està fet de cable metàl·lic, clorur de polivinil o poliamida.
Grup núm. 3 - connexió de brida
Unir una canonada composta amb accessoris en forma o canonades metàl·liques. Es regulen les dimensions de connexió de les brides de fibra de vidre GOST 12815-80.
Grup núm. 4 - fixació adhesiva
Mètode de connexió permanent: als extrems s'aplica una composició de materials de vidre de reforç amb l'addició d'un component de polièster curat "en fred". El mètode garanteix la força i l'estanquitat de la línia.
Marcatge de la capa interior protectora
El mètode de producció de productes de canonada permet produir productes amb diferents composicions de la capa interior, que determina la resistència de la canonada al medi transportat.
Els fabricants nacionals utilitzen les següents marques per als recobriments protectors.
La designació de la lletra reflecteix l'àmbit d'ús admissible:
- A – transport de líquids amb abrasius;
- P – subministrament i retirada d'aigua freda, inclosa l'aigua potable;
- X – Es permet l'ús en ambients de gas i líquids químicament agressius;
- G – sistemes de subministrament d'aigua calenta (límit 75 °C);
- AMB – altres líquids, inclosos els d'alta acidesa.
El recobriment protector s'aplica en una capa de fins a 3 mm.
Revisió dels productes dels principals fabricants
Entre la varietat de productes presentats, hi ha marques de renom amb molts anys de reputació positiva. Aquests inclouen productes de les següents empreses: Hobas (Suïssa), Steklokompozit (Rússia), Amiantit (una empresa de l'Aràbia Saudita amb instal·lacions de producció a Alemanya, Espanya i Polònia), Ameron International (EUA).
Joves i prometedors fabricants de canonades de fibra de vidre compostes: Poliek (Rússia), Arpipe (Rússia) i Fiberglass Pipe Plant (Rússia).
Fabricant #1 - marca HOBAS
Les fàbriques de la marca es troben als EUA i molts països europeus. Els productes del grup Hobas han merescut el reconeixement mundial per la seva excel·lent qualitat. Les canonades GRT amb aglutinant de polièster es fabriquen mitjançant tecnologia de fosa centrífuga a partir de fibra de vidre i resines de polièster insaturades.
Característiques de les canonades compostes Hobas:
- diàmetre - 150-2900 mm;
- Classe de duresa SN - 630-10.000;
- Nivell de pressió PN - 1-25 (PN1 - canonada sense pressió);
- la presència d'un revestiment interior anticorrosió;
- Resistència a ambients àcids en un ampli rang de pH.
S'ha establert la producció de peces conformades: colzes, adaptadors, tubs amb brides i tees.
Fabricant #2 - empresa Steklokompozit
L'empresa Steklokompozit ha establert una línia per a la producció de canonades de fibra de vidre Flowtech; la tècnica de producció és de bobinat continu.
S'utilitzen equips amb doble subministrament de substàncies resinoses.S'utilitzen resines d'alta tecnologia per col·locar la capa interior i s'apliquen composicions més barates a la capa estructural. La tècnica permet racionalitzar el consum de material i reduir el cost dels productes.
Fabricant #3 - Marca Amiantit
Els components principals de les canonades Amiantit Flowtite són: fibra de vidre, resina de polièster, sorra. La tècnica utilitzada és el bobinat continu, que garanteix la creació d'una canonada multicapa.
L'estructura de fibra de vidre inclou sis capes:
- bobinatge extern fet de cinta no teixida;
- capa de potència: fibra de vidre picada + resina;
- capa mitjana: fibra de vidre + sorra + resina de polièster;
- poder de recapa;
- revestiment de fils de vidre i resina;
- recobriment protector fet de fibra de vidre no teixida.
Els estudis realitzats van mostrar una alta resistència a l'abrasió: més de 100 mil cicles de tractament de grava, la pèrdua del recobriment protector va ascendir a 0,34 mm.
Fabricant #4 - empresa Poliek
Poliek LLC produeix diverses modificacions dels productes de canonades Fpipes fetes de fibra de vidre. La tècnica de fabricació (enrotllament longitudinal-transvers oblic continu) permet la creació de tubs de tres capes de fins a 130 cm de diàmetre.
Els materials compostos de polímers s'utilitzen en la creació de canonades de carcassa, enllaços de columnes elevadores d'aigua, canonades de subministrament d'aigua i sistemes de calefacció.
A més de canonades de fibra de vidre, el mercat ofereix molts productes fets amb altres materials: acer, coure, polipropilè, metall-plàstic, polietilè, etc. Que, a causa del seu preu més assequible, s'utilitzen activament en diverses àrees d'ús domèstic: instal·lació de sistemes de calefacció, subministrament d'aigua, clavegueram, ventilació, etc.
Podeu familiaritzar-vos amb les característiques de les canonades fetes de diversos materials als nostres articles següents:
- Tubs metall-plàstics: tipus, característiques tècniques, característiques d'instal·lació
- Tubs i accessoris de polipropilè: tipus de productes de PP per a mètodes de muntatge i connexió de canonades
- Tubs de ventilació de plàstic per a campanes: tipus, les seves característiques, aplicació
- Tubs i accessoris de coure: tipus, marques, característiques de la disposició de canonades de coure
- Tubs d'acer: tipus, gamma, visió general de característiques tècniques i matisos d'instal·lació
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Tecnologia de fabricació i viabilitat d'utilitzar tubs de fibra de vidre:
Comparació de tècniques de bobinat de fibra contínua i periòdica:
En la construcció d'habitatges privats, les canonades de fibra de vidre s'utilitzen molt poques vegades. La raó principal és l'alt cost en comparació amb els homòlegs de plàstic. Tanmateix, en l'àmbit industrial s'aprecia la qualitat del composite, i les línies metàl·liques gastades s'estan substituint massivament per unes de fibra de vidre..
Després de llegir el nostre article, encara teniu preguntes? Pregunteu-los al bloc de comentaris: els nostres experts intentaran donar una resposta completa.
O potser voleu complementar el material presentat amb dades o exemples rellevants de l'experiència personal? Escriu la teva opinió sota aquest article.
En un moment, vaig triar les canonades de fibra de vidre equivocades per al subministrament d'aigua i els problemes, és clar que em van causar molt. Es queixaven de partícules d'alguna cosa desconeguda a l'aigua, però fluïen constantment.
Algú ha utilitzat els productes (tubes de fibra de vidre) d'aquesta planta? - https://ntt.su
Què pots dir de la qualitat?
L'article conté moltes imprecisions tant pel que fa als mètodes com a les característiques finals. Espero que l'autor no els hagi permès intencionadament