Com triar les canonades de fibra de vidre: especificacions de producció i una visió general 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 d’organitzar conductes de ventilació fins a posar rutes petroquímiques.

En aquest article, considerem les principals característiques de les canonades de fibra de vidre, el marcatge, les tècniques de fabricació de compostos de polímer i la composició dels components aglutinants que determinen l’abast del compost.

També oferim criteris de selecció importants, atenent els millors fabricants, perquè un rol important en la qualitat dels productes s’assigna a les capacitats tècniques i la reputació del fabricant.

Característiques generals de la fibra de vidre

Fibra de vidre: un material plàstic, que inclou components de fibra de vidre i un farcit d’enllaç (polímers termoplàstics i termoestables). Juntament amb una densitat relativament baixa, els productes de fibra de vidre es caracteritzen per tenir bones propietats de resistència.

La fibra de vidre dels últims 30-40 anys s’utilitza àmpliament per a la fabricació de canonades amb diverses finalitats.

Un compost polimèric és una alternativa digna al vidre, ceràmica, metall i formigó en la fabricació d’estructures dissenyades per funcionar en condicions extremes (petroquímica, aviació, producció de gas, construcció naval, etc.)

Les carreteres combinen les qualitats del vidre i els polímers:

1. Pes lleuger. El pes mitjà de fibra de vidre és d’1,1 g / cc. Per comparació, el mateix paràmetre per a l'acer i el coure és molt superior - 7,8 i 8,9, respectivament.Gràcies a la facilitat, es faciliten les obres d’instal·lació i el transport de material.
2. Resistència a la corrosió Els components del compost tenen una baixa reactivitat, per tant, no estan sotmesos a corrosió electroquímica i descomposició bacteriana. Aquesta qualitat és un argument decisiu a favor de la fibra de vidre per a serveis públics subterranis.
3. Altes propietats mecàniques. La resistència a la tracció absoluta d’un compost és inferior a l’acer, però el paràmetre de resistència específic supera significativament els polímers termoplàstics (PVC, HDPE).
4. Resistent a la intempèrie El rang de temperatures límit (-60 ° C .. + 80 ° C), el tractament de les canonades amb una capa protectora de gelcoat proporciona immunitat als raigs UV. A més, el material és resistent al vent (el límit és de 300 km / h). Alguns fabricants afirmen una resistència al terratrèmol dels accessoris de canonades.
5. Resistència al foc. El vidre no combustible és el component principal de la fibra de vidre, de manera que el material és difícilment inflamable. En cremar-se, no s’allibera dioxina de gas tòxic.

La fibra de vidre té una conductivitat tèrmica baixa, cosa que explica les seves qualitats aïllants per calor.

Els desavantatges de les canonades compostes: la susceptibilitat a l’abrasió, la formació de pols cancerígena a causa del processament mecànic i l’elevat cost en comparació amb el plàstic

A mesura que les parets interiors es desgasten, les fibres s’exposen i es trenquen: les partícules poden entrar al medi transportat.

Tecnologies de fabricació de canonades de fibra de vidre

Les característiques físico-mecàniques del producte acabat depenen de la tècnica de producció. Els accessoris compostos es fabriquen de quatre maneres diferents: extrusió, pultrusió, colada centrífuga i bobinatge.

Tecnologia # 1: Extrusió

L’extrusió és un procés tecnològic basat en forçar contínuament un material semblant a una pasta o molt viscós mitjançant una eina de conformació. La resina es barreja amb fibra de vidre triturada i un enduridor de plàstic, i s'introdueix després a l'extrusora.

El producte acabat no té un marc de reforç continu, ja que l’enllaç s’omple aleatòriament amb fibra de vidre. L'absència de "armopoyas" afecta la disminució de la força de les canonades

La línia d’extrusió d’alt rendiment permet obtenir productes compostos sense marc a un preu baix, però la demanda d’aquest és limitada a causa de les baixes propietats mecàniques. La base de la matriu de polímers és el polipropilè i el polietilè.

Tecnologia # 2 - Pultrusió

Pultrusion és una tecnologia per fabricar elements llargs compostos de petit diàmetre amb secció constant. Al passar per una matriu formadora de motlles escalfada (+140 ° С), els detalls són "extrets" del material de fibra de vidre impregnat amb resina termoestable.

A diferència del procés d’extrusió, on la pressió és la influència determinant, a la unitat pultrusiva aquest paper el juga l’efecte tirador.

Les principals unitats de treball de la instal·lació de pultrusió: complex de subministrament de fibres, dipòsit de polímer, dispositiu preformador, termo-motlle, cinta de tracció i màquina de tallar

Procés tecnològic:

1. Els filaments fibrosos procedents de les bobines són introduïts en un bany de polímer, on s’impregnen de resines termoplàstiques.
2. Les fibres processades passen per una unitat preformadora: els fils s’alineen i adquireixen la forma desitjada.
3. El polímer no curat entra al dau. A causa de diversos escalfadors, es crea un mode òptim per a la polimerització i es selecciona la velocitat de tracció.

El producte curat és tirat per una màquina tiradora i tallat en segments.

Característiques distintives de la tecnologia pultrudida:

• polímers acceptables - epoxi, resines de polièster, vinils;
• velocitat de tirada - l'ús de innovadors polímers "pultrudats" optimitzats permet accelerar el broching fins a 4-6 m / min. (estàndard - 2-3 m / min.);
• run-up run-up: mínim - 3,05 * 1 m (força de tracció fins a 5,5 t), màxim - 1,27 * 3,05 m (força - 18 t).

La sortida és una canonada amb parets externes i internes perfectament llises, a un nivell elevat i indicadors de resistència.

Les característiques de la fibra de vidre obtinguda pel mètode de pultrusió: la tensió de flexió trencadora - 700-1240 MPa, la conductivitat tèrmica - 0,35 W / m2 ° C, el grau d'elasticitat a la tracció - 21-41 GPa

Els desavantatges del mètode no es relacionen amb la qualitat del producte original, sinó amb la tecnologia en si. Arguments “en contra”: l’elevat cost i la durada del procés de producció, la incapacitat de fabricar canonades de gran diàmetre dissenyades per a càrregues importants.

Tecnologia # 3 - Fundició centrífuga

Empresa suïssa Hobas desenvolupada i patentada tècnica de conformació centrífuga. En aquest cas, la producció es realitza des de la paret exterior de la canonada fins a la interna mitjançant un gir. La composició de la canonada inclou: remolcs de vidre triturats, sorra i resines de polièster.

Les matèries primeres s’incorporen a una matriu giratòria: es forma l’estructura de la superfície exterior del conducte. A mesura que es produeix la producció, els components sòlids, el farciment i la fibra de vidre es barregen amb la resina líquida. La polimerització avança més ràpidament sota la influència del catalitzador.

Com a resultat, es formen parets llises multicapa. Gràcies a la tècnica "polvorització" centrífuga, l'estructura del tub és monolítica, homogènia sense desamortització i partícules gasoses

Avantatges addicionals:

• alta precisió de les dimensions del producte original (la secció interna de la forma rotativa correspon al diàmetre extern del producte acabat);
• la capacitat de llançar una paret de qualsevol gruix;
• alta rigidesa de l'anell del compost polimèric;
• obtenint una superfície llisa fora i dins dels accessoris de les canonades.

El desavantatge de la producció centrífuga de canonades de fibra de vidre és la intensitat energètica i l’elevat cost del producte final.

Tecnologia # 4 - enrotllament progressiu

La tècnica més popular és l’enrotllament continu.La canonada es crea alternant el mandrí amb fibra de vidre amb polímers amb processos de refrigeració. El mètode de producció té diverses subespècies.

Tecnologia d’anells en espiral

L’apilador de fibres és un anell especial, a la circumferència del qual hi ha filetes amb fils.

L’element de treball es desplaça contínuament per l’eix del marc mòbil i distribueix les fibres al llarg de les línies helicoïdals.

En canviar la velocitat de gir del bastidor i el moviment de l’apilador, l’angle de les fibres de vidre. Als extrems de la canonada, l'anell funciona en el mode "inversa" i posa els fils amb una pendent mínima

Els principals avantatges del mètode:

• força uniforme sobre tota la superfície de la carretera;
• excel·lent tolerància a les càrregues de tracció: s’exclouen les esquerdes;
• creació de productes de diàmetre variable i seccions transversals amb una configuració complexa.

Aquesta tècnica permet obtenir canonades d’alta resistència, dissenyades per funcionar a alta pressió (xarxes d’enginyeria de compressor de bombes).

Enrotllament de cinta espiral

La tècnica és similar a l’anterior, la diferència és que l’apilador alimenta una cinta estreta de fibres. S'obté una densa capa de reforç augmentant el nombre de passades.

L'equipament més barat està implicat en la producció que amb el mètode d'anell en espiral, però un parell de desavantatges importants són inherents a l'enrotllament de "cinta":

• rendiment limitat;
• la col·locació solta de fibres redueix la força del conducte

El mètode de cinta en espiral és rellevant en la fabricació d’accessoris de canonades per a pressió baixa i moderada.

Mètode longitudinal-transversal

Es realitza un enrotllament continu: l’apilador posa les fibres longitudinals i transversals alhora. No hi ha cap moviment invers.

Sota el mandrí giratori, s'utilitzen bobines mòbils per alimentar fibres de reforç longitudinals. Per a la fabricació de canonades volumètriques cal utilitzar un gran nombre de bobines

Característiques del mètode:

• S'utilitza principalment per crear canonades amb secció de fins a 75 mm;
• hi ha la possibilitat de tensar els fils axials, a causa dels quals s’aconsegueix la força, com en el mètode en espiral.

La tecnologia transversal longitudinal és altament productiva. Les màquines permeten canviar la relació de reforç axial i anular en una àmplia gamma.

Tecnologia longitudinal transversal inclinada

El desenvolupament dels enginyers de Jarkov és molt exigent entre els fabricants nacionals. Quan es tanca una bobina creuada, l’apilador mostra un “vel” que consta d’un feix de fils aglutinants. La cinta s'alimenta al bastidor amb un lleuger angle de superposició amb el precedent armament format.

Un cop finalitzat el processament de tot el mandrí, les fibres són enrotllades per rodets; les restes dels polímers aglutinants s’eliminen, el recobriment de reforç es compacta.

El laminat permet assolir el contingut de plàstic mínim requerit. La proporció de vidre en el compost curat és d'aproximadament el 80%, un resultat òptim que proporciona gran resistència i baixa inflamabilitat

Característiques del rodatge en capa:

• hermeticitat de fibra de vidre;
• diàmetre il·limitat de canonades produïdes;
• altes propietats dielèctriques per absència de reforç continu al llarg de l’eix.

El mòdul elàstic de fibra de vidre "de capa creuada" és inferior al paràmetre similar d'altres tècniques. A causa del risc d'esquerdes entrellaçades, el mètode no és factible quan es creen canonades a alta pressió.

Paràmetres de selecció de tubs de fibra de vidre

L’elecció de les canonades compostes de vidre es basa en els criteris següents: rigidesa i pressió de disseny, tipus de component aglutinant, característiques estructurals de les parets i mètode de connexió. Els paràmetres significatius estan indicats en els documents adjunts i en cada tub - marcatge abreujat.

Rigidesa i ràtio de pressió

La rigidesa de fibra de vidre determina la capacitat del material per suportar càrregues externes (gravetat del sòl, trànsit) i pressió a les parets des de l'interior.Segons la normalització ISO, els accessoris de canonades es classifiquen en diverses classes de rigidesa (SN).

El nivell màxim de pressió permesa per a cadascuna de les classes: SN 2500 - 0,4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2,5 MPa

El grau de rigidesa augmenta augmentant el gruix de paret del tub de fibra de vidre.

La classificació per pressió nominal (PN) reflecteix la gradació dels productes respecte a la pressió de líquid segura a una temperatura de +20 ° C durant tota la vida útil (aproximadament 50 anys). La unitat de mesura per PN és MPa.

Alguns fabricants, com Hobas, indiquen característiques combinades per a dos paràmetres (pressió i rigidesa) a través d’una fracció. Es marcaran canonades amb una pressió de treball de 0,4 MPa (classe PN - 4) amb un grau de rigidesa (SN) de 2500 Pa - 4/2500.

Tipus d’enquadernador

Les propietats operatives de la canonada depenen en gran mesura del tipus d’aglutinant. En la majoria dels casos s’utilitzen additius de polièster o epoxi.

Característiques de PEF Binders

Les parets es formen a partir de resines termoestables de polièster reforçades amb fibra de vidre i additius de sorra.

Els polímers utilitzats tenen qualitats importants:

• baixa toxicitat;
• cura en condicions de temperatura ambient;
• acoblament fiable amb fibres de vidre;
• inèrcia química

Les canonades compostes amb polímers PEF no estan sotmeses a corrosió i medis agressius.

Abast: serveis d’habitatges i comunals, ingesta d’aigua, la canalització de les depuradores, el clavegueram industrial i domèstic. Restriccions de funcionament: temperatura superior a +90 ° С, pressió sobre 32 atmosferes

Característiques epoxi

Un aglutinant proporciona una major resistència al material. El límit de temperatura dels compostos amb epòxids és de fins a +130 ° С, i la pressió màxima és de 240 atmosferes.

Un avantatge addicional és la conductivitat tèrmica gairebé nul·la, de manera que el tronc muntat no requereix aïllament tèrmic addicional.

Les canonades d'aquesta classe tindran un cost superior als productes PEF. Per regla general, les canalitzacions de fibra de vidre amb un agent aglutinant epoxi s’utilitzen a la indústria petroliera i al gas, a la indústria petroquímica i a l’organització de la infraestructura dels ports marítims

Disseny de parets de canonades compostes

Segons el disseny, distingeixen: una, dues i tres capes de fibra de vidre.

Característiques dels productes d’una sola capa

Les canonades no tenen un recobriment folrat de protecció, a causa del qual són de baix cost. Característiques dels accessoris de canonades: incapacitat d’ús en regions amb terrenys difícils i clima dur.

A més, aquests productes requereixen una instal·lació acurada: excavar un gran volum de trinxera, organitzar un "coixí" de sorra. Però, per això, l'estimació dels treballs d'instal·lació augmenta.

Característiques de les canonades de doble capa

Els productes al seu interior estan folrats amb un recobriment de pel·lícula: polietilè d’alta pressió. La protecció augmenta la resistència química i millora l'estanquitat de la línia amb càrregues externes.

No obstant això, el funcionament dels accessoris en les canonades de petroli va revelar les debilitats de les modificacions de dues capes:

• falta d'adherència entre la capa estructural i el revestiment; violació de la solidesa de les parets;
• deteriorament de l'elasticitat del film protector a temperatures sub-zero.

Quan es transporta un medi que conté gas, el revestiment es pot delaminar.

El conducte de dues capes té com a objectiu el transport de masses de gas. Les canonades compostes són adequades per al bombeig d'aigües residuals, a la canalització i a la xarxa d'aigua

Paràmetres de canonada de tres capes

Estructura de tubs de fibra de vidre:

1. Capa externa de polímer (1-3 mm de gruix) - augment de la resistència mecànica i química.
2. Capa estructural - capa estructural responsable de la resistència del producte.
3. Forro (gruix 3-6 mm) - closca interior de fibra de vidre.

La capa interior proporciona una suavitat, estanquitat i suavitza les fluctuacions cícliques de la pressió interna.

Les característiques físico-mecàniques de les canonades de fibra de vidre de tres capes permeten utilitzar-les en diverses indústries per al transport de mitjans líquids que contenen gas i gas

Mètode d'atracament en fibra de vidre

Segons el mètode de connexió, l’assortiment d’accessoris de canonades compostos de material compost es divideix en 4 grups.

Grup Nº 1: atracament amb punteria

Les juntes de goma elàstiques es munten en solcs d’aparellament a les puntes de l’extrem de la canonada. Els anells de aterratge es formen en equips amb control electrònic, garantint la precisió de la seva ubicació i mida.

En funció de la ubicació de la xarxa d’enginyeria i del tipus de mitjà de transport, es selecciona el tipus de segellador de cautxú. Els accessoris de canonades estan equipats amb els anells necessaris

Grup núm. 2: espina de soca amb segell i tap

A l’hora d’organitzar una carretera terrestre, cal compensar l’efecte de les forces axials sobre la canonada. Per a aquest propòsit, a més del segell, hi ha una parada. L’element està format per un cable metàl·lic, clorur de polivinil o poliamida.

El tap està instal·lat a les ranures anulars a través del forat de la presa de l'extrem de la rosca. El limitador no permet el moviment axial dels elements del tronc

Grup núm. 3: connexió de brida

Atracament d'una canonada composta amb accessoris o canonades metàl·liques. Es regulen les dimensions de connexió de brides de fibra de vidre GOST 12815-80.

Per a la fixació de brides a la base de la canonada, es proporciona un "peu" especial amb forats per als fixadors. L'amplada de les brides de connexió depèn dels paràmetres de la canonada

Grup 4: fixació d’adhesius

Mètode de connexió inseparable: a les puntes s’aplica la composició de materials de vidre de reforç amb l’addició d’un component de polièster de curat “en fred”. El mètode proporciona força i estretesa de la línia.

Marcatge de la capa interior de protecció

La metodologia per a l’elaboració de productes de canonada permet produir productes amb composició diferent de la capa interior, cosa que determina la resistència de la línia al medi transportat.

La varietat de béns es divideix en 4 grups. Les canonades de fibra de vidre HP resisteixen tranquil·lament al bombament regular de líquids fins a +90 ° C, mentre que el pH final no hauria de superar els 14

Els fabricants nacionals apliquen la següent marca de recobriments de protecció.

La carta indica l’ús acceptable:

• A - transport de líquids amb abrasius;
• Pàg - subministrament i descàrrega d'aigua freda, inclòs el consum de begudes;
• X - ús permès en entorns líquids de gas i líquids químicament agressius;
• G - sistemes d’abastament d’aigua calenta (límit de 75 ° C);
• Amb - altres líquids, inclosos aquells amb alta acidesa.

El recobriment protector s’aplica amb una capa de fins a 3 mm.

Visió general dels productes de principals fabricants

Entre la varietat de productes presentats, hi ha marques de renom amb molts anys de reputació positiva. S'inclouen productes de companyies: Hobas (Suïssa), Steklokompozit (Rússia), Amiantit (una preocupació de l'Aràbia Saudita amb instal·lacions de producció a Alemanya, Espanya, Polònia), Ameron International (EUA).

Joves i prometedors fabricants de canonades compostes de fibra de vidre: Polyek (Rússia), Arpipe (Rússia) i Fibra de vidre (Rússia).

Fabricant # 1 - Marca HOBAS

Les fàbriques de marca es troben als EUA i a molts països europeus. Els productes Hobas han estat reconeguts a tot el món per la seva excel·lent qualitat. Les canonades GRT amb aglutinat de polièster es realitzen mitjançant la tècnica de colada centrífuga de fibra de vidre i resines de polièster insaturades.

Els sistemes de canonades Hobas s’utilitzen àmpliament en clavegueres, complexos de drenatge i fontaneria, canonades industrials i centrals hidroelèctriques. Posada de terra permesa, col·locació per microtunnel i mètode de tracció

Característiques de les canonades compostes Hobas:

• diàmetre - 150-2900 mm;
• Classe de rigidesa SN - 630-10 000;
• Nivell de pressió PN - 1-25 (PN1 - canonada sense pressió);
• la presència d’un revestiment anticorrosió de folre intern;
• resistència a l’àcid a una àmplia gamma de pH.

S’ha establert la producció de peces en forma: colzes, adaptadors, canonades de brides i tees.

Fabricant # 2 - empresa Steklokompozit

L'empresa "Steklokompozit" va establir una línia per a la producció de canonades de fibra de vidre Flowtech, tecnologia de producció - bobinatge continu.

Equipament implicat amb un doble subministrament de substàncies resinoses. Les resines d'alta tecnologia s'utilitzen per col·locar la capa interior i una composició més barata - per a la capa estructural. La tècnica permet racionalitzar el consum de material i reduir el cost de producció.

La gamma de canonades de Flowtech és de 300-3000 mm, la classe PN és de 1-32. Metratge estàndard: 6, 12 m. A petició, es pot realitzar una producció de 0,3-21 m

Fabricant # 3 - Marca Amiantit

Els components principals de les canonades Flowtite d’Amiantit són la fibra de vidre, la resina de polièster, la sorra. La tècnica que s’utilitza és l’enrotllament continu, proporcionant la creació d’un gasoducte multicapa.

L’estructura de fibra de vidre inclou sis capes:

• bobinat exterior de cinta no teixida;
• capa d’energia - fibra de vidre picada + resina;
• capa mitjana - fibra de vidre + sorra + resina de polièster;
• capa d’energia repetida;
• revestiment de fils de vidre i resina;
• Recobriment protector de fibra de vidre no teixit

Els estudis mostren una alta resistència a l’abrasió: durant 100 mil cicles de grava, la pèrdua del recobriment protector va ser de 0,34 mm.

La classe de força de productes Flowtite és 2500 - 10000; és possible fabricar canonades SN-30000 sota la comanda. Pressió de funcionament - 1-32 atmosferes, velocitat màxima de cabal - 3 m / s (per a aigua neta - 4 m / s)

Fabricant # 4 - Polyec

Polyek LLC realitza diverses modificacions de productes de canonades de fibra de vidre Fpipes. La tècnica de fabricació (bobinat continu longitudinal-transversal oblic) permet crear canonades de tres capes de fins a 130 cm de diàmetre.

Els materials compostos polimèrics participen en la creació de canonades, enllaços de columnes elevadores d'aigua, canonades de subministrament d'aigua i sistemes de calefacció.

El rang de nomenclatura de canonades de clavegueram de fibra de vidre és de 62,5-300 mm, productes d’alta pressió - 62,5-200 mm, conductes de ventilació - 200-300 mm, carcassa dels pous - 70-200 mm

A més de les canonades de fibra de vidre, el mercat ofereix molts productes d'altres materials: acer, coure, polipropilè, plàstic, polietilè, etc. Que, pel seu preu més assequible, s’utilitzen activament en diverses àrees d’ús quotidià: instal·lació de calefacció, subministrament d’aigua, aigües residuals, ventilació i altres.

Podeu conèixer les característiques de les canonades de diversos materials en els nostres articles següents:

• Tubs de plàstic: tipus, especificacions, característiques de la instal·lació
• Tubs i accessoris de polipropilè: tipus de productes PP per al muntatge de canonades i mètodes de connexió
• Tubs de ventilació de plàstic per a campanes: tipus, característiques seves, aplicació
• Tubs i accessoris de coure: tipus, marcatge, característiques de la disposició d'una canonada de coure
• Tubs d’acer: tipus, assortiment, visió general de les característiques tècniques i matisos de muntatge

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Tecnologia de fabricació i la viabilitat d’utilitzar canonades de fibra de vidre:

Comparació de tècniques de bobinatge continu i per lots:

A l'habitatge privat, les canonades de fibra de vidre s'utilitzen molt rarament. El principal motiu és l’elevat cost en comparació amb els homòlegs de plàstic. Tanmateix, en l’àmbit industrial, es va apreciar la qualitat del compost i es reemplacen massivament les línies desgastades de metall fins a fibra de vidre..

Tens alguna pregunta després de llegir el nostre article? Pregunteu-los al bloc de comentaris: els nostres experts tractaran de donar una resposta exhaustiva.

O potser voleu complementar el material presentat amb dades rellevants o exemples d’experiència personal? Escriviu la vostra opinió en aquest article.