Hoe glasvezelbuizen te kiezen: productiespecificaties en beoordeling van toonaangevende fabrikanten
Dankzij de combinatie van de positieve eigenschappen van glas en polymeren hebben glasvezelbuizen vrijwel onbeperkte toepassingsmogelijkheden - van het aanbrengen van ventilatiekanalen tot het aanleggen van petrochemische routes.
In dit artikel zullen we de belangrijkste kenmerken van glasvezelbuizen, markeringen, productietechnologieën van polymeercomposieten en de samenstellingen van bindende componenten beschouwen die de reikwijdte van de werking van het composiet bepalen.
We zullen ook belangrijke selectiecriteria presenteren, waarbij we aandacht besteden aan de beste fabrikanten, omdat de technische capaciteiten en reputatie van de fabrikant een belangrijke rol spelen in de productkwaliteit.
De inhoud van het artikel:
Algemene kenmerken van glasvezel
Glasvezel is een kunststofmateriaal dat glasvezelcomponenten en een bindmiddel (thermoplastische en thermohardende polymeren) bevat. Samen met hun relatief lage dichtheid hebben glasvezelproducten goede sterkte-eigenschappen.
De afgelopen 30 tot 40 jaar is glasvezel op grote schaal gebruikt voor de vervaardiging van pijpleidingen voor verschillende doeleinden.
De snelwegen combineren de kwaliteiten van glas en polymeren:
- Lichtgewicht. Het gemiddelde gewicht van glasvezel is 1,1 g/cc. Ter vergelijking: dezelfde parameter voor staal en koper is veel hoger: respectievelijk 7,8 en 8,9. Vanwege het lichte gewicht worden installatiewerkzaamheden en transport van materiaal vergemakkelijkt.
- Corrosieweerstand. De componenten van het composiet hebben een lage reactiviteit en zijn daarom niet onderhevig aan elektrochemische corrosie en bacteriële ontleding. Deze kwaliteit is een doorslaggevend argument vóór glasvezel voor ondergrondse nutsnetwerken.
- Hoge mechanische eigenschappen. De absolute treksterkte van het composiet is lager dan die van staal, maar de specifieke sterkteparameter is aanzienlijk beter dan die van thermoplastische polymeren (PVC, HDPE).
- Weersbestendigheid. Grenstemperatuurbereik (-60 °C..+80 °C), behandeling van buizen met een beschermende laag gelcoat zorgt voor immuniteit tegen UV-stralen. Bovendien is het materiaal bestand tegen wind (limiet – 300 km/u). Sommige fabrikanten beweren dat hun buisfittingen aardbevingsbestendig zijn.
- Vuurbestendig. Onbrandbaar glas is het hoofdbestanddeel van glasvezel, waardoor het materiaal moeilijk ontbrandt. Bij verbranding komt het giftige gas dioxine niet vrij.
Glasvezel heeft een lage thermische geleidbaarheid, wat de thermische isolatiekwaliteiten verklaart.
Door het schuren van de binnenwanden komen de vezels bloot te liggen en breken ze af. Er kunnen deeltjes in het getransporteerde medium terechtkomen.
Technologieën voor de productie van glasvezelbuizen
De fysieke en mechanische kenmerken van het eindproduct zijn afhankelijk van de productietechniek. Composietwapening wordt op vier verschillende manieren geproduceerd: extrusie, pultrusie, centrifugaalgieten en oprollen.
Technologie #1 - extrusie
Extrusie is een technologisch proces gebaseerd op het continu persen van pasta-achtig of zeer stroperig materiaal door een vormgereedschap. De hars wordt gemengd met gebroken glasvezel en een plastic verharder en vervolgens in de extruder gevoerd.
Een hoogwaardige extrusielijn maakt het mogelijk om frameloze composietproducten te verkrijgen tegen een lage prijs, maar de vraag ernaar is beperkt vanwege de lage mechanische eigenschappen. De basis van de polymeermatrix is polypropyleen en polyethyleen.
Technologie #2 - pultrusie
Pultrusie is een technologie voor het vervaardigen van lange composietelementen met een kleine diameter en een constante doorsnede. Via een verwarmde vormmatrijs (+140 °C) worden onderdelen gemaakt van glasvezelmateriaal geïmpregneerd met thermohardende hars “uitgetrokken”.
In tegenstelling tot het extrusieve proces, waarbij de bepalende invloed druk is, wordt deze rol bij een pultrusieve eenheid gespeeld door de trekkende actie.
Technologisch proces:
- Vezeldraden van spoelen worden in een polymeerbad gevoerd, waar ze worden geïmpregneerd met thermoplastische harsen.
- De behandelde vezels passeren een voorvormeenheid - de draden worden uitgelijnd en nemen de gewenste vorm aan.
- Het ongeharde polymeer komt de matrijs binnen. Met behulp van verschillende verwarmers wordt de optimale modus voor polymerisatie gecreëerd en wordt de treksnelheid geselecteerd.
Het uitgeharde product wordt door een trekmachine getrokken en in segmenten gezaagd.
Onderscheidende kenmerken van pultrusietechnologie:
- polymeren die kunnen worden verwerkt — epoxy, polyesterharsen, vinyl;
- tekensnelheid — het gebruik van innovatieve, geoptimaliseerde “pultrusie”-polymeren maakt het mogelijk het brootsen te versnellen tot 4-6 m/min. (standaard – 2-3 m/min.);
- aanloop van het werkgebied: minimaal – 3,05*1 m (trekkracht tot 5,5 t), maximaal – 1,27*3,05 m (trekkracht – 18 t).
De output is een pijp met perfect gladde buiten- en binnenwanden, hoge sterkte-eigenschappen.
De nadelen van de methode hebben niet betrekking op de kwaliteit van het oorspronkelijke product, maar op de technologie zelf.Argumenten tegen: hoge kosten en duur van het productieproces, onmogelijkheid om buizen met een grote diameter te vervaardigen die zijn ontworpen voor aanzienlijke belastingen.
Technologie #3 - centrifugaal gieten
Zwitsers bedrijf Hoba's ontwikkelde en patenteerde de centrifugale vormingstechniek. In dit geval wordt de productie uitgevoerd vanaf de buitenwand van de buis tot aan de binnenwand met behulp van een roterende mal. De pijpleiding bevat: gebroken glasstrengen, zand en polyesterharsen.
Grondstoffen worden in een roterende matrix gevoerd - de structuur van het buitenoppervlak van de pijpleiding wordt gevormd. Tijdens de productie worden vaste componenten, vulstof en glasvezel in de vloeibare hars gemengd - onder invloed van een katalysator vindt polymerisatie sneller plaats.
Bijkomende voordelen:
- hoge nauwkeurigheid van de afmetingen van het oorspronkelijke product (de interne doorsnede van de roterende mal komt overeen met de externe diameter van het eindproduct);
- de mogelijkheid om een muur van elke dikte te gieten;
- hoge ringstijfheid van het polymeercomposiet;
- het verkrijgen van een glad oppervlak aan de buiten- en binnenkant van buisfittingen.
Het nadeel van de centrifugale productie van glasvezelbuizen is de energie-intensiteit en de hoge kosten van het eindproduct.
Technologie #4 - progressieve wikkeling
De meest populaire techniek is continu wikkelen. De buis wordt gemaakt door de doorn af te wisselen met glasvezel en polymeren met koelprocessen. De productiemethode kent verschillende subtypen.
Spiraalringtechnologie
De vezelstapelaar is een speciale ring, rond de omtrek waarvan zich matrijzen met draden bevinden.
Het werkelement beweegt continu langs de as van het bewegende frame en verdeelt de vezels langs de spiraalvormige lijnen.
Belangrijkste voordelen van de methode:
- uniforme sterkte over het gehele oppervlak van de snelweg;
- uitstekende tolerantie voor trekbelastingen - scheuren zijn uitgesloten;
- creatie van producten met variabele diameters en secties met complexe configuraties.
Deze techniek maakt het mogelijk om buizen met hoge sterkte te verkrijgen die zijn ontworpen voor gebruik onder hoge druk (pomp- en compressornetwerken).
Spiraalvormige bandwikkeling
De techniek is vergelijkbaar met de vorige, het verschil is dat de stapelaar een smal lint vezels aanvoert. Door het aantal passages te vergroten, wordt een dichte versterkende laag bereikt.
De productie omvat goedkopere apparatuur dan de spiraalringmethode, maar het "tape" wikkelen heeft een aantal belangrijke nadelen:
- beperkte prestaties;
- Het los leggen van vezels vermindert de sterkte van de pijpleiding.
De spiraalbandmethode is relevant voor de vervaardiging van buisfittingen onder lage, matige druk.
Longitudinale-transversale methode
Er wordt continu gewikkeld - de stapelaar plaatst tegelijkertijd longitudinale en transversale vezels. Er is geen omgekeerde beweging.
Kenmerken van de methode:
- voornamelijk gebruikt bij het maken van buizen met een doorsnede tot 75 mm;
- er is de mogelijkheid om de axiale draden te spannen, waardoor sterkte wordt bereikt, zoals bij de spiraalmethode.
Longitudinale-transversale technologie is zeer productief. Met de machines kunt u de verhouding tussen axiale en ringwapening binnen een groot bereik wijzigen.
Cross-layer cross-longitudinale technologie
Er is veel vraag naar de ontwikkeling van Kharkov-ingenieurs bij binnenlandse fabrikanten. Bij schuin wikkelen produceert de stapelaar een “sluier” bestaande uit een bundel verbindingsdraden. De tape wordt onder een kleine hoek op het frame aangebracht, overlappend met de vorige draai - er wordt een ringversterking gevormd.
Na voltooiing van de verwerking van de gehele doorn worden de vezels met rollen gerold - de resterende bindende polymeren worden verwijderd en de versterkende coating wordt gecompacteerd.
Kenmerken van schuin opruwen:
- dichtheid van glasvezels;
- onbeperkte diameter van geproduceerde buizen;
- hoge diëlektrische eigenschappen vanwege de afwezigheid van continue versterking langs de as.
De elasticiteitsmodulus van “cross-layer” glasvezel is inferieur aan die van andere technieken. Vanwege het risico op scheuren tussen de lagen kan de methode niet worden geïmplementeerd bij het maken van pijpleidingen onder hoge druk.
Parameters voor het kiezen van glasvezelbuizen
De keuze voor glascomposietbuizen is gebaseerd op de volgende criteria: stijfheid en ontwerpdruk, type verbindingsonderdeel, ontwerpkenmerken van de wanden en aansluitmethode.Significante parameters worden aangegeven in de begeleidende documenten en op elke buis - afgekorte markeringen.
Hardheid en drukwaarde
De stijfheid van glasvezel bepaalt het vermogen van het materiaal om externe belastingen (zwaarte van de grond, verkeer) en druk op de muren van binnenuit te weerstaan. Volgens ISO-standaardisatie worden buisfittingen ingedeeld in verschillende stijfheidsklassen (SN).
De mate van stijfheid neemt toe naarmate de wanddikte van de glasvezelpijpleiding toeneemt.
Classificatie op basis van nominale druk (PN) geeft de gradatie van producten weer ten opzichte van de veilige vloeistofdruk bij een temperatuur van +20 ° C gedurende hun gehele levensduur (ongeveer 50 jaar). De meeteenheid voor PN is MPa.
Sommige fabrikanten, zoals Hobas, geven gecombineerde kenmerken voor twee parameters (druk en hardheid) aan met behulp van een breuk. Leidingen met een werkdruk van 0,4 MPa (klasse PN - 4) met een hardheidsgraad (SN) van 2500 Pa worden gemarkeerd - 4/2500.
Soort bindmiddelmateriaal
De prestatie-eigenschappen van de buis zijn grotendeels afhankelijk van het type bindmiddel. In de meeste gevallen worden polyester- of epoxyadditieven gebruikt.
Kenmerken van PEF-bindmiddelen
De wanden zijn gevormd uit thermohardende polyesterharsen versterkt met glasvezel en zandadditieven.
De gebruikte polymeren hebben belangrijke eigenschappen:
- lage toxiciteit;
- uitharden bij kamertemperatuur;
- betrouwbare hechting op glasvezels;
- chemische inertie.
Composietbuizen met PEF-polymeren zijn niet onderhevig aan corrosie en agressieve omgevingen.
Kenmerken van epoxyhars
Het bindmiddel geeft het materiaal meer sterkte. De temperatuurlimiet van composieten met epoxiden bedraagt maximaal +130 °C, de maximale druk is 240 atmosfeer.
Een bijkomend voordeel is dat de thermische geleidbaarheid vrijwel nul is, zodat de geassembleerde leidingen geen extra thermische isolatie vereisen.
Wandontwerp van composietbuizen
Volgens hun ontwerp zijn ze onderverdeeld in: één-, twee- en drielaagse glasvezelbuizen.
Kenmerken van enkellaagse producten
De buizen hebben geen beschermende voering, waardoor ze goedkoop zijn. Kenmerken van buisfittingen: onmogelijkheid van gebruik in regio's met moeilijk terrein en een ruw klimaat.
Ook vereisen deze producten een zorgvuldige installatie: het graven van een grote greppel, het plaatsen van een zandkussen. Maar hierdoor stijgen de kosten van installatiewerkzaamheden.
Kenmerken van dubbellaagse buizen
De producten zijn van binnenuit bekleed met een filmcoating - polyethyleen met hoge dichtheid. De bescherming verhoogt de chemische weerstand en verbetert de dichtheid van de lijn onder externe belastingen.
De werking van kleppen in olie-industriële pijpleidingen heeft echter de zwakke punten van tweelaagse modificaties aan het licht gebracht:
- onvoldoende hechting tussen de structurele laag en de voering - schending van de stevigheid van de wanden;
- verslechtering van de elasticiteit van de beschermende film bij temperaturen onder nul.
Bij het transporteren van een gashoudend medium kan de bekleding loslaten.
Parameters van drielaagse buis
Structuur van glasvezelpijp:
- Buitenste polymeerlaag (dikte 1-3 mm) – verhoogde mechanische en chemische weerstand.
- Structurele laag – een structurele laag die verantwoordelijk is voor de sterkte van het product.
- Voering (dikte 3-6 mm) – binnenschaal van glasvezel.
De binnenste laag zorgt voor gladheid, strakheid en verzacht cyclische schommelingen in de interne druk.
Methode voor het verbinden van glasvezelleidingen
Op basis van de aansluitmethode is het assortiment composiet buisfittingen verdeeld in 4 groepen.
Groep nr. 1 - mof-penverbinding
Elastische rubberen pakkingen zijn gemonteerd in wederzijdse groeven op de eindpunten van de buizen. De zittingringen worden gevormd met behulp van elektronisch gestuurde apparatuur, waardoor een nauwkeurige plaatsing en afmetingen worden gegarandeerd.
Groep nr. 2 - belpen met zegel en stop
Bij de aanleg van een bovengrondse pijpleiding is het noodzakelijk om het effect van axiale krachten op de pijpleiding te compenseren. Hiervoor wordt naast de afdichting een stop geplaatst.Het element is gemaakt van metaalkabel, polyvinylchloride of polyamide.
Groep nr. 3 - flensverbinding
Verbinding maken met een composietleiding met gevormde fittingen of metalen buizen. De aansluitmaten van glasvezelflenzen zijn gereguleerd GOST 12815-80.
Groep nr. 4 - zelfklevende fixatie
Permanente verbindingsmethode - op de uiteinden wordt een samenstelling van versterkende glasmaterialen met toevoeging van een "koud" uithardende polyestercomponent aangebracht. De methode garandeert de sterkte en strakheid van de lijn.
Markering van de beschermende binnenlaag
De productiemethode van pijpproducten maakt het mogelijk om producten te produceren met verschillende samenstellingen van de binnenlaag, die de weerstand van de pijpleiding tegen het getransporteerde medium bepalen.
Binnenlandse fabrikanten gebruiken de volgende markeringen voor beschermende coatings.
De letteraanduiding weerspiegelt het toegestane gebruiksbereik:
- A – transport van vloeistof met schuurmiddelen;
- P – aan- en afvoer van koud water, inclusief drinkwater;
- X – gebruik in chemisch agressieve gas- en vloeistofomgevingen is toegestaan;
- G – warmwatervoorzieningssystemen (limiet 75 °C);
- MET – andere vloeistoffen, inclusief vloeistoffen met een hoge zuurgraad.
De beschermende coating wordt aangebracht in een laag van maximaal 3 mm.
Beoordeling van producten van toonaangevende fabrikanten
Onder de verscheidenheid aan gepresenteerde producten bevinden zich gerenommeerde merken met een jarenlange positieve reputatie. Het betreft producten van de volgende bedrijven: Hobas (Zwitserland), Steklokompozit (Rusland), Amiantit (een concern uit Saoedi-Arabië met productiefaciliteiten in Duitsland, Spanje, Polen), Ameron International (VS).
Jonge en veelbelovende fabrikanten van composiet glasvezelbuizen: Poliek (Rusland), Arpipe (Rusland) en Fiberglass Pipe Plant (Rusland).
Fabrikant #1 - HOBAS-merk
De fabrieken van het merk bevinden zich in de VS en veel Europese landen. De producten van de Hobas-groep hebben wereldwijde erkenning gekregen vanwege hun uitstekende kwaliteit. GRT-buizen met een polyesterbindmiddel worden vervaardigd met behulp van centrifugaalgiettechnologie uit glasvezel en onverzadigde polyesterharsen.
Kenmerken Hobas composietbuizen:
- diameter – 150-2900 mm;
- SN-hardheidsklasse – 630-10.000;
- PN-drukniveau – 1-25 (PN1 – niet-drukleiding);
- de aanwezigheid van een corrosiewerende coating aan de binnenzijde;
- weerstand tegen zure omgevingen over een breed pH-bereik.
De productie van vormdelen is gevestigd: bochten, adapters, flensbuizen en T-stukken.
Fabrikant #2 - Steklokompozit-bedrijf
Het bedrijf Steklokompozit heeft een lijn opgezet voor de productie van Flowtech glasvezelbuizen; de productietechniek is continu wikkelen.
Er wordt gebruik gemaakt van apparatuur met dubbele toevoer van harsachtige stoffen.Voor het leggen van de binnenlaag worden hightech harsen gebruikt en op de structurele laag worden goedkopere composities aangebracht. Met deze techniek kunt u het materiaalverbruik rationaliseren en de kosten van producten verlagen.
Fabrikant #3 - merk Amiantit
De belangrijkste componenten van Amiantit Flowtite-buizen zijn: glasvezel, polyesterhars, zand. De gebruikte techniek is het continu wikkelen, waardoor een meerlaagse pijpleiding ontstaat.
De glasvezelstructuur bestaat uit zes lagen:
- externe wikkeling gemaakt van niet-geweven tape;
- krachtlaag – gehakte glasvezel + hars;
- middelste laag – glasvezel + zand + polyesterhars;
- kracht opnieuw aanbrengen;
- bekleding van glasdraden en hars;
- beschermende coating gemaakt van niet-geweven glasvezel.
De uitgevoerde onderzoeken toonden een hoge slijtvastheid aan: meer dan 100.000 cycli grindbehandeling bedroeg het verlies van de beschermende coating 0,34 mm.
Fabrikant #4 - bedrijf Poliek
Poliek LLC produceert diverse modificaties van Fpipes pijpproducten gemaakt van glasvezel. De productietechniek (continue schuine longitudinale-transversale wikkeling) maakt het mogelijk drielaagse buizen tot een diameter van 130 cm te creëren.
Polymeercomposietmaterialen worden gebruikt bij het maken van mantelbuizen, verbindingen van waterhefkolommen, watertoevoerleidingen en verwarmingssystemen.
Naast glasvezelbuizen biedt de markt veel producten gemaakt van andere materialen: staal, koper, polypropyleen, metaal-kunststof, polyethyleen, enz. Die, vanwege hun meer betaalbare prijs, actief worden gebruikt op verschillende gebieden van huishoudelijk gebruik: installatie van verwarmingssystemen, watervoorziening, riolering, ventilatie, enz.
In onze volgende artikelen kunt u kennismaken met de kenmerken van buizen van verschillende materialen:
- Metaal-kunststof buizen: typen, technische kenmerken, installatiekenmerken
- Polypropyleen buizen en fittingen: soorten PP-producten voor pijpleidingmontage en verbindingsmethoden
- Kunststof ventilatiebuizen voor afzuigkappen: typen, hun kenmerken, toepassing
- Koperen buizen en fittingen: typen, markeringen, kenmerken van koperen pijpleidingarrangementen
- Stalen buizen: typen, bereik, overzicht van technische kenmerken en installatienuances
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Productietechnologie en haalbaarheid van het gebruik van glasvezelbuizen:
Vergelijking van continue en periodieke vezelwikkeltechnieken:
In de particuliere woningbouw worden glasvezelbuizen vrij zelden gebruikt. De belangrijkste reden zijn de hoge kosten in vergelijking met plastic tegenhangers. In de industriële sfeer wordt de kwaliteit van het composiet echter gewaardeerd en worden versleten metalen lijnen massaal vervangen door glasvezellijnen..
Heeft u na het lezen van ons artikel nog vragen? Stel ze in het opmerkingenblok - onze experts zullen proberen een uitgebreid antwoord te geven.
Of misschien wilt u het gepresenteerde materiaal aanvullen met relevante gegevens of voorbeelden uit persoonlijke ervaring? Schrijf uw mening onder dit artikel.
Ik heb ooit de verkeerde glasvezelbuizen gekozen voor de watervoorziening en problemen, die hebben mij natuurlijk veel veroorzaakt. Ze klaagden over deeltjes van iets onbekends in het water, maar ze stroomden constant.
Heeft iemand de producten (glasvezelbuizen) van deze plant gebruikt? — https://ntt.su
Wat kun je zeggen over de kwaliteit?
Het artikel bevat veel onnauwkeurigheden met betrekking tot zowel de methoden als de uiteindelijke kenmerken. Ik hoop dat de auteur dit niet opzettelijk heeft toegestaan