Vďaka kombinácii pozitívnych vlastností skla a polymérov majú rúrky zo sklených vlákien takmer neobmedzené možnosti použitia - od usporiadania ventilačných kanálov až po kladenie petrochemických ciest.
V tomto článku sa zaoberáme hlavnými charakteristikami rúr vyrobených zo sklených vlákien, etiketovaním, výrobou polymérových kompozitných materiálov a zložením zložiek spojiva, ktoré určujú oblasť pôsobenia kompozitu.
Taktiež dávame dôležité výberové kritériá, venujeme pozornosť najlepším výrobcom, pretože dôležitá úloha v kvalite výrobkov je daná technickým možnostiam a reputáciou výrobcu.
Všeobecné vlastnosti sklolaminátu
Sklolaminát je plastový materiál, ktorý obsahuje komponenty zo sklených vlákien a lepiace plnivo (termoplastické a termosetové polyméry). Spolu s laminátovými výrobkami s relatívne nízkou hustotou majú dobré pevnostné vlastnosti.
Posledných 30-40 rokov, sklolaminát je masívne používaný pre výrobu potrubí pre rôzne účely.

Diaľnice kombinujú vlastnosti skla a polymérov:
- Nízka hmotnosť. Priemerná hmotnosť sklených vlákien je 1, 1 g / cm3. Pre porovnanie, rovnaký parameter pre oceľ a meď je oveľa vyšší - 7, 8 resp. 8, 9. Vďaka jednoduchosti, jednoduchšej montážnej práci a transportu materiálu.
- Odolnosť voči korózii. Zložky kompozitu majú nízku reaktivitu, preto nepodliehajú elektrochemickej korózii a rozkladu baktérií. Táto kvalita je rozhodujúcim argumentom v prospech sklených vlákien pre podzemné inžinierske siete.
- Vysoké mechanické vlastnosti. Absolútna pevnosť v ťahu kompozitu je nižšia ako u ocele, ale špecifický parameter pevnosti vysoko prevyšuje termoplastické polyméry (PVC, HDPE).
- Odolnosť voči poveternostným vplyvom. Rozsah hraničných teplôt (-60 ° C .. + 80 ° C), spracovanie rúrok ochrannou vrstvou gelcoatu poskytuje odolnosť voči UV žiareniu. Okrem toho je materiál odolný voči vetru (limit - 300 km / h). Niektorí výrobcovia tvrdia seizmickú odolnosť tvaroviek.
- Požiarna odolnosť Nehorľavé sklo je hlavnou zložkou sklolaminátu, preto materiál nie je ľahko horľavý. Pri spaľovaní nevypúšťa toxický plyn dioxín.
Sklené vlákno má nízku tepelnú vodivosť, čo vysvetľuje jeho tepelnoizolačné vlastnosti.

Ako vnútorné steny sa obrúsia, vlákna sa obnažia a prasknú - častice sa môžu dostať do transportovaného média.
Technológia výroby laminátových rúr
Fyzikálno-mechanické vlastnosti hotového výrobku závisia od výrobnej techniky. Kompozitné kovanie sa vyrába štyrmi rôznymi spôsobmi: extrúziou, pultrúziou, odstredivým liatím a navíjaním.
Technológia # 1 - Extrúzia
Vytláčanie je technologický proces založený na kontinuálnom vytláčaní pastovitého alebo vysoko viskózneho materiálu tvárniacim nástrojom. Živica sa zmieša s rozdrveným skleneným vláknom a plastovým tužidlom a potom sa privádza do extrudéra.

Vysoko výkonná extrusívna linka umožňuje získať bezrámové kompozitné výrobky za nízku cenu, ale dopyt po nich je obmedzený kvôli nízkym mechanickým vlastnostiam. Základom polymérnej matrice je polypropylén a polyetylén.
Technológia # 2 - Pultrusion
Pultrusion je výrobná technológia kompozitných prvkov dlhej dĺžky s malým priemerom s konštantným prierezom. Prechádzajúc cez vyhrievanú lisovaciu dosku (+140 ° C), sú časti vyťahované z materiálu zo sklených vlákien impregnovaného termosetovou živicou.
Na rozdiel od procesu vytláčania, kde rozhodujúcim vplyvom je tlak, v pultrusívnej jednotke túto úlohu hrá ťahový efekt.

Technologický proces:
- Vláknité filamenty z cievok sa privádzajú do polymérneho kúpeľa, kde sú impregnované termoplastickými živicami.
- Upravené vlákna prechádzajú cez predtvarovací stroj - závity sú vyrovnané a majú požadovaný tvar.
- Nevytvrdený polymér vstupuje do doštičkovej dosky. Vďaka niekoľkým ohrievačom sa vytvorí optimálny spôsob polymerizácie a zvolí sa rýchlosť ťahania.
Vytvrdený produkt je ťahaný ťahacím strojom a rozrezaný na segmenty.
Charakteristické vlastnosti technológie pultrusion:
- prípustné polyméry - epoxidové, polyesterové živice, vinyly;
- rýchlosť ťahu - použitie inovatívnych optimalizovaných "pultruded" polymérov nám umožňuje zrýchliť ťah na 4-6 m / min. (štandard - 2-3 m / min.);
- rozbeh pracovnej zóny : minimálne - 3, 05 * 1 m (ťažná sila do 5, 5 t), maximálne - 1, 27 * 3, 05 m (sila - 18 ton).
Na výstupe je rúra s ideálne hladkými vonkajšími a vnútornými stenami, s vysokou úrovňou pevnosti a pevnosťou.

Nevýhody metódy nesúvisia s kvalitou pôvodného výrobku, ale so samotnou technológiou. Argumenty „proti“: vysoké náklady a trvanie výrobného procesu, neschopnosť vyrábať rúry s veľkým priemerom, určené pre ťažké bremená.
Technológia # 3 - Odstredivé liatie
Švajčiarska spoločnosť Hobas vyvinula a patentovala techniku odstredivej tvorby. V tomto prípade sa výroba vykonáva z vonkajšej steny rúry do vnútornej steny, keď sa aktivuje rotačný tvar. Potrubie pozostáva z: drvených sklenených postrojov, piesku a polyesterových živíc.
Suroviny sa privádzajú do rotujúcej matrice - vytvára sa štruktúra vonkajšieho povrchu potrubia. Ako prebieha výroba, tuhé zložky sa zmiešajú do kvapalnej živice, plniva a sklených vlákien - pod vplyvom katalyzátora prebieha polymerizácia rýchlejšie.

Ďalšie výhody:
- vysoká presnosť rozmerov pôvodného výrobku (vnútorná časť rotujúceho tvaru zodpovedá vonkajšiemu priemeru hotového výrobku);
- schopnosť liatia steny akejkoľvek hrúbky;
- vysoká tuhosť kruhu polymérneho kompozitu;
- získanie hladkého povrchu vonkajšieho a vnútorného potrubného príslušenstva.
Nedostatok odstredivej výroby sklenených vlákien - energetická náročnosť a vysoké náklady na konečný výrobok.
Technológia # 4 - Navíjanie
Najobľúbenejšou technikou je kontinuálne navíjanie. Rúra je vytvorená striedaním striedania tŕňa s polymérmi zo sklenených vlákien s procesmi chladenia. Spôsob výroby má niekoľko poddruhov.
Technológia špirálového krúžku
Stohovač vlákien je špeciálny krúžok, na ktorého obvode sú matrice so závitmi.
Pracovný prvok sa pohybuje kontinuálne pozdĺž osi pohyblivého rámu a rozdeľuje vlákna pozdĺž špirálových línií.

Hlavné výhody metódy:
- rovnomerná pevnosť po celom povrchu diaľnice;
- vynikajúca znášanlivosť ťahových síl - trhliny sú vylúčené;
- tvorba produktov s premenlivým priemerom a prierezmi komplexnej konfigurácie.
Táto technika umožňuje získať vysoko pevné rúry, určené na prevádzku pri vysokom tlaku (inžinierske siete čerpadiel-kompresorov).
Navíjanie špirálovej pásky
Technika je podobná tej predchádzajúcej, rozdiel je v tom, že zakladač zásobuje úzky pás vlákien. Hustá výstužná vrstva sa dosahuje zvýšením počtu prechodov.
Lacnejšie zariadenie je zapojené do výroby ako pri metóde špirálového krúžku, ale „stuha“ vinutia má niekoľko závažných nedostatkov:
- obmedzený výkon;
- voľné uloženie vlákien znižuje pevnosť potrubia.
Metóda špirálovej pásky je dôležitá pri výrobe potrubných tvaroviek pri nízkom, miernom tlaku.
Pozdĺžna-priečna metóda
Uskutoční sa nepretržité navíjanie - zakladač umiestni pozdĺžne a priečne vlákna súčasne. Reverzný pohyb chýba.

Charakteristiky metódy:
- používa sa hlavne pri vytváraní rúrok s prierezom do 75 mm;
- existuje možnosť napínania axiálnych závitov, vďaka čomu sa dosahuje pevnosť, ako pri spôsobe špirály.
Pozdĺžna priečna technológia je vysoko produktívna. Stroje umožňujú meniť pomer axiálnej a prstencovej výstuže v širokom rozsahu.
Šikmá priečna pozdĺžna technológia
Vývoj inžinierov Charkov je dopyt medzi domácimi výrobcami. Keď šikmé navíjanie stohovač odstráni "závoj", ktorý sa skladá zo zväzku väzbových vlákien. Páska sa privádza do rámu v miernom uhlovom prekrytí s predchádzajúcou výstužou kruhového krúžku.
Po dokončení spracovania celého tŕňa sa vlákna navíjajú valčekmi - zvyšky spojivových polymérov sa odstránia, spevňujúci povlak sa zhutní.

Vlastnosti šikmého ryhovania:
- tesnosť sklenených vlákien;
- neobmedzený priemer vyrábaných rúr;
- vysoké dielektrické vlastnosti v dôsledku nedostatku tuhých výstuží pozdĺž osi.
Modul pružnosti "šikmého" sklolaminátu je horší ako u iných techník. Vzhľadom na riziko vzniku trhlín v medzivrstve nie je metóda možná pri vytváraní potrubí pod vysokým tlakom.
Možnosti výberu GRP rúry
Výber sklenených kompozitných rúr je založený na nasledujúcich kritériách: tuhosť a konštrukčný tlak, typ spojivového komponentu, konštrukčné vlastnosti stien a spôsob pripojenia. Významné parametre sú uvedené v sprievodných dokumentoch a skrátené označenie na každej trubici.
Tuhosť a menovitý tlak
Tuhosť sklolaminátu určuje schopnosť materiálu odolávať vonkajším zaťaženiam (gravitácia v pôde, doprava) a tlak na steny zvnútra. Podľa normalizácie ISO sú potrubné tvarovky klasifikované do niekoľkých tried tuhosti (SN).

Stupeň tuhosti sa zvyšuje s rastúcou hrúbkou sklolaminátového potrubia.
Klasifikácia podľa menovitého tlaku (PN) odráža odstupňovanie výrobkov s ohľadom na bezpečný tlak kvapaliny pri teplote +20 ° C počas celej životnosti (asi 50 rokov). Jednotka pre PN je MPa.
Niektorí výrobcovia, ako napríklad Hobas, označujú kombinované charakteristiky dvoch parametrov (tlak a tuhosť) cez zlomok. Potrubia s pracovným tlakom 0, 4 MPa (trieda PN - 4) so stupňom tuhosti (SN) 2500 Pa budú označené - 4/2500.
Typ spojiva
Výkonnostné vlastnosti rúry do značnej miery závisia od typu spojiva. Vo väčšine prípadov sa používajú polyesterové alebo epoxidové prísady.
Vlastnosti PEF spojiva
Steny sú vytvorené z termosetových polyesterových živíc vystužených sklenenými vláknami a pieskovými prísadami.
Použité polyméry majú dôležité vlastnosti:
- nízka toxicita;
- vytvrdzovanie v podmienkach izbovej teploty;
- spoľahlivé spojenie so sklenenými vláknami;
- chemická inertnosť.
Kompozitné rúry s PE-polymérmi nepodliehajú korózii a korózii.

Vlastnosti epoxidovej živice
Spojivo dodáva materiálu zvýšenú pevnosť. Teplotný limit kompozitov s epoxidmi do +130 ° C, maximálny tlak - 240 atmosfér.
Ďalšou výhodou je prakticky nulová tepelná vodivosť, preto montované diaľnice nevyžadujú dodatočnú tepelnú izoláciu.

Kompozitná štruktúra steny rúry
Dizajn, rozlišovať: jedno-, dvoj- a trojvrstvové sklolaminátové rúry.
Vlastnosti jednovrstvových výrobkov
Rúry nemajú ochranný povlak, vďaka ktorému sa vyznačujú nízkymi nákladmi. Vlastnosti potrubných tvaroviek: nemožnosť použitia v oblastiach s ťažkým terénom a drsným podnebím.
Aj tieto výrobky vyžadujú opatrnú inštaláciu - kopanie veľkého výkopu, usporiadanie piesku "vankúš". Ale odhad inštalačných prác z tohto dôvodu sa zvyšuje.
Vlastnosti dvojvrstvových rúr
Výrobky sú vnútorne potiahnuté filmovým poťahom - vysokotlakovým polyetylénom. Ochrana zvyšuje chemickú odolnosť a zlepšuje tesnosť linky pri vonkajšom zaťažení.
Prevádzka ventilov v potrubiach ropného priemyslu však odhalila slabé miesta v dvojvrstvových modifikáciách:
- nedostatok adhézie medzi konštrukčnou vrstvou a obložením - porušenie pevnosti stien;
- zhoršenie elasticity ochrannej fólie pri teplotách nižších ako 40 ° C.
Pri preprave média s obsahom plynu sa môže obloženie odlúpnuť.

Parametre trojvrstvovej rúrky
Štruktúra potrubia GRP:
- Vonkajšia vrstva polyméru (hrúbka 1-3 mm) - zvyšuje mechanickú a chemickú odolnosť.
- Konštrukčná vrstva - konštrukčná vrstva, zodpovedná za pevnosť výrobku.
- Vložka (hrúbka 3-6 mm) - vnútorný plášť zo skleneného vlákna.
Vnútorná vrstva zabezpečuje hladkosť, tesnosť a vyhladzuje cyklické výkyvy vnútorného tlaku.

Metóda dokovacej stanice GRP
Podľa spôsobu pripojenia je sortiment potrubných tvaroviek z kompozitného materiálu rozdelený do 4 skupín.
Skupina №1 - zvon-posiaty dok
Elastické gumové tesnenia sa montujú do vzájomných drážok na koncových hrotoch rúrok. Sedadlové prstence sú vytvorené na zariadeniach s elektronickým ovládaním, ktoré zaisťujú presnosť ich umiestnenia a veľkosti.

Skupina №2 - zvon-tŕň s tesnením a zátkou
Pri usporiadaní pevnej linky je potrebné kompenzovať vplyv axiálnych síl na potrubie. Za týmto účelom sa okrem tesnenia umiestni zátka. Prvok je vyrobený z kovového kábla, polyvinylchloridu alebo polyamidu.

Skupina číslo 3 - prírubové pripojenie
Dokovanie kompozitného potrubia s tvarovanými tvarovkami alebo kovovými rúrkami. Pripojovacie rozmery laminátových prírub reguluje GOST 12815-80 .

Skupina číslo 4 - fixácia lepidla
Na koncoch sa nanesie nerozoberateľný spôsob spojenia - kompozícia výstužných sklenených materiálov s prídavkom polyesterovej zložky „studeného“ vytvrdzovania. Способ обеспечивает прочность и герметичность магистрали.
Маркировка защитного внутреннего слоя
Методика производства трубной продукции позволяет выпускать изделия с разным составом внутреннего слоя, определяющим стойкость магистрали к транспортируемой среде.

Отечественные производители применяют следующую маркировку защитных покрытий.
Буквенное обозначение отображает допустимую сферу использования:
- А – транспортировка жидкости с абразивами;
- П – подача и отвод холодной воды, в том числе питьевой;
- Х – допустимо использование в химически агрессивной газовой и жидкостной среде;
- Г – системы горячего водоснабжения (предел 75 °С);
- С – другие жидкости, в том числе с повышенной кислотностью.
Защитное покрытие наносится слоем до 3-х мм.
Обзор товаров лидирующих производителей
Среди многообразия представленной продукции есть авторитетные бренды с многолетней положительной репутацией. К числу таких относятся товары компаний: Hobas (Швейцария), Стеклокомпозит (Россия), Amiantit (концерн из Саудовской Аравии с производственными мощностями в Германии, Испании, Польше), Ameron International (США).
Молодые и перспективные производители композитных стеклопластиковых труб: Полиэк (Россия), Arpipe (Россия) и Завод стеклопластиковых труб (Россия).
Производитель #1 - бренд HOBAS
Заводы торговой марки расположены в США и многих странах Европы. Продукция группы Hobas заслужила всемирное признание за отменное качество. GRT-трубы с полиэфирным связующим изготовлены по технике центробежного литья из стекловолокна и ненасыщенных полиэфирных смол.

Характеристики композитных труб Hobas:
- диаметр – 150-2900 мм;
- класс SN-жесткости – 630-10 000;
- уровень PN-давления – 1-25 (PN1 – безнапорный трубопровод);
- наличие внутреннего футеровочного антикоррозийного покрытия;
- стойкость к кислотной среде в широком диапазоне pH.
Налажено производство фасонных деталей: колен, переходников, фланцевых патрубков и тройников.
Производитель #2 - компания Стеклокомпозит
Компания «Стеклокомпозит» наладила линию по выпуску стеклопластиковых труб Flowtech, техника производства – непрерывная намотка.
Задействовано оборудование с двойной подачей смолистых веществ. Высокотехничные смолы подаются на укладку внутреннего слоя, а более дешевый состав – на структурный слой. Методика позволяет рационализировать расход материала и удешевить продукцию.

Производитель #3 - бренд Amiantit
Основные компоненты труб Flowtite от Amiantit: стекловолокно, полиэфирная смола, песок. Применяемая техника – непрерывная намотка, обеспечивающая создание многослойного трубопровода.
Структура стеклопластика включает шесть слоев:
- внешняя намотка из нетканой ленты;
- слой мощности – рубленое стекловолокно + смола;
- средняя прослойка – стекловолокно + песок + полиэфирная смола;
- повторный слой мощности;
- подкладка стеклянных нитей и смолы;
- защитное покрытие из нетканого стекловолокна.
Проведенные исследования показали высокую абразивную стойкость – за 100 тыс. циклов обработки гравием, потери защитного покрытия составили 0, 34 мм.

Производитель #4 - компания Полиэк
ООО «Полиэк» производит различные модификации трубной продукции Fpipes из стеклопласта. Техника изготовления (непрерывная косослойная продольно-поперечная намотка) позволяет создавать трехслойные трубы до 130 см в диаметре.
Полимерные композитные материалы задействованы при создании обсадных труб, звеньев водоподъемных колонн, водоснабжающих трубопроводов и отопительных систем.

Кроме труб из стеклопластика на рынке представлено много изделий из других материалов – стали, меди, полипропилена, металлопластика, полиэтилена и т.д. Которые, благодаря своей более доступной цене, активно используются в различных сферах бытового назначения – монтаж систем отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции и прочее.
Ознакомиться с характеристиками труб из различных материалов можно в следующих наших статьях:
- Металлопластиковые трубы: виды, технические характеристики, особенности монтажа
- Полипропиленовые трубы и фитинги: виды ПП изделий для сборки трубопроводов и способы соединений
- Пластиковые вентиляционные трубы для вытяжки: виды, их характеристики, применение
- Медные трубы и фитинги: виды, маркировка, особенности обустройства медного трубопровода
- Oceľové rúry: typy, rozsah, prehľad technických charakteristík a montážnych nuancií
Závery a užitočné video na túto tému
Технология изготовления и целесообразность использования стеклопластиковых труб:
Сравнение техники непрерывной и периодической намотки волокна:
В частном домостроении стеклопластиковые трубы используются довольно редко. Основная причина – высокая стоимость, по сравнению с пластиковыми аналогами. Однако в промышленной сфере качества композита оценили по достоинству, и массово меняют изношенные металлические магистрали на стеклопластиковые .
После прочтения нашей статьи у вас остались вопросы? Задавайте их в блоке комментариев – наши эксперты постараются дать исчерпывающий ответ.
А может вы хотите дополнить изложенный материал актуальными данными или примерами из личного опыта? Пишите, пожалуйста, свое мнение под этой статьей.