Труба полипропиленовая, армированная стекловолокном

При изготовлении труб используется широкий ряд металлов и полимеров, а также различные варианты их сочетаний. Один из распространенных видов изделий – полипропиленовая (ПП) труба стекловолокно, нашедшая применение в ряде сфер промышленности и коммунального хозяйства.

Стекловолокно, используемое при изготовлении трубных изделий, выполняет функции термостабилизирующего и армирующего (укрепляющего) слоя. Благодаря полученным свойствам была значительно расширена сфера применения армированных труб.

Рис. 1 Стекловолокно и стеклопластик

Свойства стекловолокна

Стеклянное волокно изготавливают из разных видов стекла, в том числе и из стеклянного боя. Технологический процесс его получения состоит в вытягивании через фильеры расплавленной стеклянной массы (стеклянных шариков во времена СССР) или ее раздувании паром при выбросе из центрифуги. При первом методе получают стеклянную нить, а по второй технологии — стекловату.

Полученное стекловолокно обладает следующими характеристиками:

• Низкой тепловой передачей, что используется в стекловате, коэффициент теплопроводности которой около 0,05 Вт/м·°С.
• Главная характеристика стекла — его повышенная устойчивость и нейтральность практически ко всем агрессивным химическим веществам в их высокой концентрации.
• Плотность самих стеклянных нитей составляет 2500 кг/м3, при использовании с другими компонентами (пластиками, смолами) в комбинированном материале она становится меньше.
• Температура плавления стекла зависит от его состава и обычно лежит в диапазоне от 1200 до 1400 °С.
• Само стеклянное волокно является негорючим материалом, однако при смешивании с полимерами общий композит может стать пожароопасным.
• Стекло является диэлектриком, обладает высокой устойчивостью к блуждающим токам.
• Стекловолокно коррозионно и биологически стойкий материал.
• Стеклянные нити по прочности не уступают стали, стеклоткань намного крепче капроновой.
• По толщине нити выпускают несколько видов волокна, ультратонкое имеет диаметр 1 мкм, у самого толстого размер достигает 25 мкм.

Рис. 2 Материалы для стекловолоконного производства по ГОСТ 32650—2014

Технология производства

В трубном промышленном производстве единственная труба армированная стекловолокном — это полипропиленовая (ПП). Благодаря технологии введения в трубную оболочку внутреннего стекловолоконного слоя получилось значительно улучшить физические характеристики изделий.

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном на современных производствах выпускают по следующей технологии:

• Гранулированный полипропилен ППР-100 из силосов, в которых осуществляется его хранение, направляется в расходные бункеры.
• На участке по подготовке стекловолоконного наполнителя из волокон фибры и полипропилена под воздействием высокой температуры формируются жгуты. После охлаждения они дробятся на гранулы.
• Гранулы стекловолоконной фибры и полипропилена по пневматическому трубопроводу поступают в бункеры автоматизированной экструдерной линии.
• После формования трубной оболочки в экструдере на его выходе получает трехслойную армированную трубу.
• Далее изделие проходит вакуумный калибратор и ванны охлаждения.
• После вытяжное устройство гусеничного типа со стабильной скоростью протяжки подает трубу на отрезной станок.
• Там производится беспылевая резка труб ножами на отрезки нужной длины.
• После обрезания готовые изделия поступают в накопитель, где происходит их пакетирования и сбрасывание в транспортные тележки опрокидывателем с пневмоприводом.

Рис. 3 Технология производства труб из полипропилена

Зачем производится армирование алюминием

Решение этих проблем было найдено в конструкторской области. Массив полипропилена в трубе усиливают армирующими вставками. Были выбраны материалы с противоположными механическими свойствами: стекловолокно и металл.
А прочностные показатели возросли более чем вдвое – армированные трубы способны переносить давление горячей воды до 20 атмосфер. Таким способом был получен результат, позволяющий широкое применение полипропиленовых труб, армированных алюминием для водопроводных систем горячей воды и отопления.

Особого внимания заслуживает армирование полипропилена фольгой из алюминия. Прежде всего – почему выбран алюминий? Характерной особенностью этого металла является надежная защита поверхности изделий из него пленкой окисла. Алюминиевая патина (Al2O3) очень устойчива к воздействию любых окислителей и химически активных веществ.

Ее могут разрушить только соли ртути. Поэтому он является надежной химической защитой для упрочнения труб. В то же время механической прочности изделий достаточно для того, чтобы противостоять избыточному давлению от транспортируемой жидкости изнутри при толщине 0,1-0,5 миллиметра.

Подобными свойствами в полной мере обладают еще некоторые металлы, например золото, серебро и платина. Но всерьез рассматривать их использование при производстве труб мы не будем по понятным причинам.

Сферы применения

Основные области использования полипропиленовых трубопроводов — бытовое и коммунальное хозяйство, пищевая и химическая промышленность. В быту их применяют для:

• Подачи холодной воды внутри помещений. Для этих целей используют обычную ПП-трубу, в которой отсутствует армирующий слой. Однако не исключено применение труб с волокном в трубопроводных магистралях с высоким давлением, которое присутствует в сетях многоэтажных домов.
• В линиях горячего водоснабжения. ПП труба армированная стекловолокном лучше других по своим техническим характеристикам подходит для внутридомовых сетей горячего водоснабжения. Она является оптимальным выбором с точки зрения соотношения цены и качества, способна выдержать максимальный срок эксплуатации при стандартном давлении и температуре воды в системе.
• В трубопроводах систем отопления. Стоит отметить, что полипропиленовые трубы для отопления со стекловолоконным армированием рекомендуется использовать в отопительных системах как коммунального, так и бытового назначения не выше 80 ºС и давлении (PN) 20 или 25 бар. Но далеко не каждая индивидуальная отопительная система функционирует с теплоносителем, имеющим температуры нагревания в 80 или 90 °С.

Физические и эксплуатационные свойства

В быту ПП труба армированная стекловолокном используется в качестве трубы для отопления для подачи отопительной жидкости и горячей воды — это накладывает определенные ограничения на ее физические характеристики и размерные параметры. Основные свойства армированных стекловолокном ПП-труб:

• Рандомный сополимер полипропилена PP-R, из которого в основном изготавливают ПП трубы для отопления, может выдерживать температуры до 165 °С. При этом рабочая температура среды, при которой материал может функционировать в течении всего эксплуатационного срока в 50 лет, не должна превышать 80 °С.
• Труба полипропиленовая армированная стекловолокном рассчитана на эксплуатацию при номинальном давлении PN не более 20 бар. Некоторые производители (российско-итальянский Valtec) выпускают ПП-трубы на 20 бар с красной стекловолоконной оболочкой и на 25 бар с серой.
• Армированные стекловолокном ПП-трубы соединяют методом пайки, используя для этого специальные паяльники для полипропиленовых труб. Внутреннюю и наружную оболочки двух спаиваемых деталей разогревают при температуре + 260 °С, и стыкуют между собой. В результате взаимной диффузии полимеров образуется прочное и надежное соединение. Для перехода на металл любое производство одновременно с трубной продукцией выпускает широкий ряд фитингов, во многие из которых впаивают резьбовые латунные втулки.
• Коэффициент теплопроводности стекловолоконных ПП-труб относительно невысок и составляет 0,25 Вт/м·°С.

Рис. 5 Сферы применения стекловолоконных ПП – труб от Valtec

• Типоразмеры ПП труб армированных стекловолокном, задаются их наружным диаметром из стандартного ряда 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90 и 110 мм.
• Гарантированный и соответствующий стандарту срок службы ПП-труб со стекловолокном для отопления — не менее 50 лет при условии эксплуатации их в рабочей среде с температурными параметрами, на которую они рассчитаны (не более + 80 °С).
• Основной недостаток ПП-труб — высокий коэффициент линейного расширения, доходящий до 9 см на 100 метров участке чистого полипропилена. Так как дополнительный слой является смесью стекловолокна с ПП, на линейное расширение это не оказывает существенного влияния. Трубный армированный полипропилен чуть меньше (на 2 — 3 см) удлиняется при нагревании 100 м участка.
• Как и подавляющее количество полимеров, полипропилен не выносит прямого солнечного излучения. Для защиты от ультрафиолета его окрашивает в серые, зеленые, черные цвета.
• Также к недостаткам полипропилена можно отнести его высокую кислородопроницаемость, что может оказаться вредным для трубопроводов, отопительного оборудования с деталями, содержащими сплавы железа.

Рис. 6 Паяльное оборудование для полипропилена

Способы армирования

При армировании с помощью алюминия фольга чаще всего крепится внахлест. Такую технологию используют многие отечественные производители. Конечно, в последнее время популярности набирает соединение армированного слоя встык. Данный процесс выполняется с помощью специального лазера. При использовании первого метода необходимо провести зачистку фольги к дальнейшей спайке.

Вначале для армирования использовалась сплошная фольга. Это позволяло предотвратить попадание кислорода в теплоноситель, а также придать поверхности трубы гладкости. Недостаток заключался в плохом соединении армированного слоя с полипропиленом. Поэтому к материалам, а также соединительным веществам предъявляются высокие требования. В особенности это касается материалов, используемых для сооружения отопительной системы.

Если в процессе производства были допущены ошибки, то это приведет к снижению эксплуатационных характеристик трубы. Так, это может быть нарушение производственного процесса или использование некачественного сырья. Частой проблемой является проникание влаги через верхний слой полипропилена. В результате вода скапливается на армированном слое, что приводит к сдуванию материала. Это значительно снижает его прочность.

Чтобы избежать такого результата, полипропиленовые трубы армируются с помощью перфорированной алюминиевой фольги. Иными словами, фольга имеет круглые отверстия, что повышает качество соединения слоев по всей площади. В зависимости от сферы использования полипропиленовые трубы могут прослужить от 20 до 50 лет. В холодном водоснабжении такие материалы служат дольше, так как функционируют в щадящих условиях.

Центральное армирование

Полипропиленовые трубы, изготовленные методом внахлест, имеют некоторые недостатки. В первую очередь это касается проведения монтажа трубопровода. В процессе выполнения работ проводится зачистка армированных труб к сварке. Здесь подразумевается снятие алюминиевого и полипропиленового слоя. Чтобы несколько упростить соединение элементов трубопровода, производители стали использовать изделия центрального армирования.

72af26d38d2f148b65da6d8f05dfeaed.jpe

Использование таких изделий позволяет сохранить их преимущества. Конечно, они имеют некоторые недостатки. Это касается зачистки труб перед сваркой, что позволит предотвратить контактирование армированного слоя с теплоносителем. Если этого не выполнить и использовать для соединения обычные насадки, то в результате вода просочиться между слоями. Как результат, вздутие материалов.

В процессе монтажа трубопровода необходимо выполнить качественное торцевание элементов. Это обеспечит надежное и прочное соединение. К сожалению, выполнить торцевание труб на существующем трубопроводе довольно сложно. Это значительно понижает качество соединений. Единственный вариант – использование специальных насадок, которые имеют конструктивные особенности.

С помощью насадки выполняется прогрев внешней и внутренней поверхности. Это возможно благодаря специальному отверстию в конструкции элемента. Через него выводится воздух, который попадает в пространство между насадкой и армированной трубы. Также это отверстие позволяет выполнять зрительный контроль над проведением нагрева элемента трубопровода.

Армирование стекловолокном

Альтернативой алюминия является стекловолокно. Армирование проводится по аналогичной технологии. Отличие заключается в том, что вместо алюминия используют стекловолокно. В результате этого армированная труба состоит из двух слоев полипропилена, между которых размещается стекловолокно. Здесь стоит отметить, что слои выполняются монолитными, что повышает прочность армированной полипропиленовой трубы.

В процессе производства внутренний слой сваривается с наружным и внутренним. Таким образом, полипропилен надежно скрепляется со стекловолокном, которое предотвращает его деформацию. Для соединения слоев трубы не используют клей, как это было в предыдущем случае.

К недостаткам армирования полипропиленовой трубы стекловолокном можно отнести увеличение веса изделия. Но, стоит отметить, что стоимость такого материала несколько ниже. Помимо этого, стекловолокно не препятствует попаданию кислорода в теплоноситель. В результате это повышает возникновения коррозийного процесса на металлических элементах системы.

Труба стекловолокно — монтаж

Монтаж полипропиленовых труб с армированием из стекловолокна ничем не отличается от обычных — для соединения отдельных участков, фитингов и арматуры используют метод пайки при температуре 260 °С.

Каждый производитель стекловолоконных полипропиленовых труб выпускает широкий ряд фасонных деталей для проведения паяльных работ. К ним относят муфты, переходники с малого диаметра на большой и с полипропилена на резьбовую латунь, угловые отводы, тройники, запорные шаровые краны и ряд других фасонных элементов.

Стоить заметить, что для сварки полипропиленовых труб армированных стекловолокном применяются те же фитинги, что и при пайке обычных труб, вся фасонина является универсальной.

Существует два основных типа паяльных агрегатов для соединения полипропилена: мечевидные и стержневые. Для работы с крупногабаритными элементами применяют дисковые утюги больших диаметров. Хотя ценовой диапазон паяльников довольно широк и рынок насыщен большим количеством не слишком качественных китайских приборов, неплохой прибор турецкого производства для полупрофессионального и бытового использования можно приобрести всего лишь за 3000 рублей.

Рис. 7 Фитинги, фасонные детали и арматура для пайки полипропилена

Сама процедура пайки полипропилена не выглядит слишком сложной, нередко хозяева ради экономии финансовых осваивают пайку самостоятельно и прокладывают внутридомовые магистрали своими руками.

Чтобы соединить две трубы из полипропилена одинаковых или разных диаметров на мечевидном паяльнике, проводят следующие операции:

• Собирают паяльной прибор, подсоединяя к нему с двух сторон цилиндрические насадки.
• Включают паяльник в электрическую сеть и ожидают нагрева утюга до нужной температуры — об этом сигнализирует индикатор.
• Одновременно с двух сторон одевают на насадки трубу и муфту, удерживают их некоторое время, указанное в инструкции на паяльный аппарат.
• Снимают трубу и муфту, быстро стыкуют их между собой, стараясь выдержать взаимное расположение деталей строго по осевой линии. Ни в коем случае нельзя вращать детали относительно друг друга.
• После фиксации заданное время стыковка двух элементов считается завершенной.
• Далее все всю процедуру повторяют, разогревая на насадках второй трубный отрезок и первый с припаянной муфтой.

Обзор производителей и стоимость

В сети интернет можно найти массу всевозможных рейтингов производителей полипропиленовой продукции. В их число входят европейские, китайские, турецкие и отечественные фирмы. В рейтингах чаще других упоминаются: немецкая марка «Рехау», итальянская «Валтек», испанская FADO, чешская «ЭКОПЛАСТИК», турецкие «TEBO», Firat, Pilsa.

Valtec

Итальянская торговая марка Valtec предлагает целую гамму одно- и многослойных изделий различных диаметров. В список продукции бренда входят полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, алюминиевой фольгой, всевозможные фитинги к отопительным, водопроводным и технологическим магистралям.

Вся продукция адоптирована к системам тепло- и водоснабжения, эксплуатирующимся на постсоветском пространстве. Многоуровневая система контроля качества практически исключает появление на рынке бракованных изделий.

Wavin Ekoplastic

Чешская компания Wavin Ecoplastic занимается изготовлением трубопроводных пластиковых систем, начиная с 1990 года. Вся продукция фирмы имеет международную сертификацию и хорошо известна более чем в пятидесяти странах мира.

На предприятиях компании Ecoplastic в год производится около 28 тыс. км. полимерных изделий, включая сотни наименований пластиковых и комбинированных фитингов.

Fado

Ассортимент продукции итальянской фирмы Fado невероятно широк и позволяет создавать трубопроводные системы любой сложности. Кроме самих трубопроводов из полипропилена, Fado предлагает весь спектр креплений, соединительных и комбинированных фитингов, запорной арматуры, коллекторов и уплотнительных материалов. Вся продукция сертифицирована на территории Европы и стран СНГ.

Отличным дополнением к трубопроводным системам является фирменный инструмент для пайки полипропилена.

Tebo

Бренд Tebo, принадлежащий компании Novoplast, производит инженерные полипропиленовые системы. Основной вид продукции — трубы и фитинги PP-R.

При их изготовлении используется высококачественное сырье от всемирно известного концерна Borealis и фирмы Hyosang. Все технологические процессы производства тщательно контролируются, а само изготовление изделий происходит на современных автоматизированных линиях.

Львиную долю рынка занимают китайские производители. Цены на полипропиленовую продукцию могут сильно отличаться. Например, высококачественная труба VALTEC PP — FIBER PN20 25 мм, армированная стекловолокном, стоит порядка 6,5 долларов за 4-метровый отрезок, в то время как китайский низкосортный аналог обходится в два раза дешевле.

Учитывая важность различного рода полипропиленовых коммуникаций, которые должны служить не один десяток лет, выбирать следует только качественные изделия от известных фирм-изготовителей

Маркировка полипропиленовых труб со стекловолокном

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном маркируют, оставляя продольную символьную полоску на наружной оболочке.

Стоит отметить, что порядок расположения, наличие тех или иных символов у разных производителей отличается из-за отсутствия единых стандартов. Но в любой маркировке обязательно присутствуют размерные параметры изделия и его напорные характеристики. Расшифровка буквенно-цифровой символики в порядке расположения:

• Логотип, товарный знак предприятия изготовителя.
• Фирменное наименование изделия
• Материал изготовления. Обычно ставят стандартное обозначение — PP-R/GF/PP-R или PPR-GF-PPR (иногда PPR-GF), где — PP-R — рандомный сополимер пропилена; — GF — внутренний слой из смеси полипропилена и стекловолокна.
• SDR — стандартное соотношение диаметра к толщине стенки.
• S — серия трубы, показывает соотношение наружного диаметра к толщине стенки. Показатель дублирует SDR и связан с ним по формуле S = (SDR-1)/2.
• MRS — минимальная длительная прочность. Показывает, при каком давлении труба сможет гарантированно отработать эксплуатационный срок в 50 лет при условии транспортировки по ней рабочей среды с температурой, не превышающей 20 °С.
• PN — номинальное давление, состоит из указанного символа и числа.
• Диаметр изделия и толщина стенки.
• Класс эксплуатации, обычно ставится на продукции отечественных производителей: — 1 – изделие рассчитано на эксплуатацию в сетях горячего водоснабжения при температуре рабочей среды не более 50 °С. — 2 – для использования в магистралях горячего водоснабжения при температуре воды до 70 °С. — 3 – изделие подходит для эксплуатации в низкотемпературном радиаторном отоплении с температурой отопительный жидкости не более 50 °С. — 4 – труба предназначена для использования в высокотемпературном радиаторном отоплении с температурой теплового носителя до 70 °С. — 5 – изделие рассчитано на применение в напольном отоплении при температуре рабочей среды не более 90 °С. — ХВ – труба предназначена для эксплуатации в сетях холодного водоснабжения.
• Технические условия, нормативный документ или стандарт.
• Заводская информация: смена, партия, дата выпуска.
• Штрих-код изделия.
• Страна-производитель.

Рис. 9 Примеры маркировки ПП-труб

Статья по теме:

Автономная система отопления частного дома – полное руководство. Как правильно организовать автономную систему отопления, какие материалы и оборудование выбрать, как все правильно организовать, какие будут нужны документы.