PE-RT地暖管材高速高效生產(chǎn)技術(shù)
耐熱聚乙烯（Polyethylene of Raised Temperature resistance），縮寫(xiě)為PE-RT。是一種可以用於熱水管的非交聯(lián)的聚乙烯，也是一種采用特殊的分子設計和合成工藝生產(chǎn)的新型聚乙烯產(chǎn)品。
普通PE管材耐熱性較差，通常只適用於常溫冷水的輸送。PPI（美國塑料管材協(xié)會(huì )）規定最高使用溫度為140℉（60℃）。而為提高PE的耐熱性能所開(kāi)發(fā)的交聯(lián)聚乙烯PEX管材，存在著(zhù)加工困難、維修困難、衛生性差（細菌滋生高），在環(huán)保上存在不能回收利用等缺點(diǎn)。PP-R管由於其硬度及低溫脆性其應用也受到一定限制。
2002年3月，陶氏DOWLEX2344E率先通過(guò)國際認證機構BODYCOTE的認證，正式宣告PE管材只能使用於冷水領(lǐng)域歷史的結束。2003年5月，韓國SK株式會(huì )社的YUCLAIR DX800也正式通過(guò)BODYCOTE的認證，成為世界上第二個(gè)合格的PE-RT管材專(zhuān)用料。
PE-RT管可用於ISO10508中所有級別的熱水領(lǐng)域，尤其適用於地板采暖，不需交聯(lián)但耐熱程度高，加工方便可以回收利用。
PE-RT結構分析
普通聚乙烯僅適用於45℃以下的高溫范圍，而PE-RT（本文以SK開(kāi)發(fā)的DX800為例）產(chǎn)品生產(chǎn)出的管材可以在80℃的條件下使用，其耐熱能力達到交聯(lián)聚乙烯的水準。為什麼PE-RT會(huì )有如此優(yōu)異的耐高溫性能？
PE-RT是乙烯和辛烯的共聚產(chǎn)物。在分子結構上它的主鏈是由線(xiàn)性聚乙烯構成，而辛烯的較短，分子鏈構成其支鏈，在聚合反應中對聚乙烯分子鏈上支鏈的數目和分布進(jìn)行適度控制，使其具有耐熱性能和優(yōu)良的耐長(cháng)期靜壓能力。DX800采用C8（辛烯）分子做共聚單體，保證了足夠長(cháng)度，當聚合物分子在高溫高壓下承受較大應力時(shí)，C8分子的延展吸收了部分能量，防止晶格破壞。通過(guò)合理的分子設計使C8單體在聚合物分子內均勻分布，使聚合物分子受力均勻并且通過(guò)控制其數量提高了熱穩定性和長(cháng)期耐壓性能，這就是PE-RT具有高耐熱性能的根本原因。 相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
PE-RT與其他塑料管材性能比較
長(cháng)期耐壓性能 僅從設計應力上講，PB的耐壓性能最佳，但由於各方面的因素，地板采暖管的實(shí)際壁厚通常為2mm。而在這個(gè)壁厚下各類(lèi)管材均能滿(mǎn)足地板采暖的要求，PB管耐壓優(yōu)勢體現不出來(lái)。
柔軟性 PB、PE-RT和PEX較柔軟，施工時(shí)不需要特殊的工具，因此加工成本相對較低，而PP-R較硬，加工成本相對較高。
導熱性 用於地板采暖的管材需要有好的導熱性，PE-RT和PEX導熱性能較好，其導熱系數為PP-R和PP-B管材的兩倍，比較適合地板采暖使用。
低溫耐熱沖擊性 PE-RT、PB和PEX的耐低溫沖擊性能比較好，冬季施工時(shí)管材不易受到?jīng)_擊而破裂，增加了施工安排的靈活性，而PP-R耐低溫性能較差，給冬季施工增加困難。
環(huán)保性 PE-RT、PB和PP-R可以回收利用，不污染環(huán)境，而PEX不能回收會(huì )產(chǎn)生二次污染。
加工性能穩定性 PEX存在控制交聯(lián)度和交聯(lián)均勻度等問(wèn)題，加工復雜且加工直接影響管材性能，而PE-RT、PB和PP-R加工簡(jiǎn)便，管材性能基本上由原料來(lái)決定，性能比較穩定。
表1 PE-RT等各類(lèi)管材性能比較
PE-RT管材專(zhuān)用料認證的測試依據為ISO/WD24033及DIN16833。 相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
ISO/WD24033要求97.5%以上的實(shí)驗點(diǎn)在標準曲線(xiàn)上方，PE-RT只有德國標準，目前正在擬定國際標準。
DIN16833要求全部實(shí)驗點(diǎn)在標準曲線(xiàn)的上方，規定了部分指定溫度和環(huán)應力下管材最小破壞時(shí)間。
PE-RT管材的中國標準
PE-RT管材的中國標準，名為中華人民共和國城鄉建設行業(yè)標準GJ/T175-2002《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統》，由建設部標準定額研究所提出，於2002年11月9日首次發(fā)布，2003年1月1日實(shí)施。
本標準修改采用德國標準DIN61833：2001《耐熱聚乙烯管道（PE-RT）—一般質(zhì)量要求檢驗》。
表2 DIN16833管材試驗標準
PE-RT管材擠出設備
PE-RT管材生產(chǎn)要求把原料良好的性能“復制”到管材上，并且希望實(shí)現連續快速擠出，以達到生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和較好的經(jīng)濟效益的目的。以下以寧波國榮基康潤機械公司研制開(kāi)發(fā)的PE-RT專(zhuān)用設備介紹PE-RT管材生產(chǎn)線(xiàn)的主要特點(diǎn)。 相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
PE-RT管材生產(chǎn)線(xiàn)一般由以下幾部分組成：自動(dòng)加料乾燥系統、高效單螺桿擠出機、PE-RT管材專(zhuān)用模具、定徑，冷卻系統、高速牽引機、管材列印機、無(wú)屑切割機、收卷機、生產(chǎn)線(xiàn)控制系統等。
在PE-RT管材加工過(guò)程中，在原料熔融、管坯成型、冷卻定徑等過(guò)程中，如果控制不佳，會(huì )由於原料的分解、分子鏈的取向或冷卻過(guò)程中的結晶造成管材力學(xué)性能下降。原料的塑化及管坯的冷卻定徑是控制擠出質(zhì)量的關(guān)鍵。對擠出設備而言，應滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：
（1）采用低熔體溫度，最大程度減少原料在熔融和塑化過(guò)程中分解。
（2）使熔體具有優(yōu)良均勻的性能，在管坯成型過(guò)程中保證聚合物分子鏈不沿縱向取向。
（3）實(shí)現均勻冷卻，減少管材內應力。
螺桿機筒設計
根據PE-RT管材料特點(diǎn)，螺桿長(cháng)徑比要求相對較大，閔氏塑料設備集團公司設計為33:1，在螺桿結構上采用雙階混煉型螺桿，在螺桿的中部和頭部各有一段混煉元件，避免對材料的過(guò)度剪切；加料段機筒采用獨立襯套結構，冷卻介質(zhì)冷卻，內表面軸向開(kāi)槽，這些結構設計有助於提高加料段的輸送效率；螺桿機筒材料選用優(yōu)質(zhì)合金，表面進(jìn)行特殊處理；擠出機采用高扭矩輸出，進(jìn)口推力軸承，齒輪為特殊合金特殊熱處理而成，降低了噪音與熱損耗；擠出操作采用先進(jìn)的控制系統，保證PE-RT的穩定、安全、高速擠出。
主機設計非常重要，否則產(chǎn)量和質(zhì)量都難以達到要求。生產(chǎn)線(xiàn)采用Φ65螺桿，產(chǎn)量可達250kg/h，穩定生產(chǎn)速度達25m/min以上，以上設計力求從技術(shù)與經(jīng)濟的角度將各過(guò)程完美組合，以達到最佳性能和性?xún)r(jià)比。
PE-RT專(zhuān)用機頭設計
普通擠管機頭—支架芯棒式模頭由於料流的熔合缺陷，難以保證PE-RT管材的生產(chǎn)。目前國內外大多用螺旋式模頭。
閔氏塑料設備集團公司在實(shí)踐中設計了一種較適合PE-RT擠出的模頭，稱(chēng)之為PE-RT式專(zhuān)用模頭。來(lái)自擠出機的料流進(jìn)入模頭時(shí)，首先通過(guò)梅花形分流梭，分成多股，而後又匯合通過(guò)螺旋分流體形成環(huán)形管狀料流，此料流經(jīng)環(huán)形過(guò)濾裝置，匯合後逐漸壓縮，最後進(jìn)入由芯棒與口模組成的成型流道，形成管坯擠出，料流在多次的分流和匯合中，達到高度均質(zhì)塑化。實(shí)踐證明，該模頭可實(shí)現國外先進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)所提倡的PE-RT“低溫低壓”擠出，從設計上保證了材料不會(huì )因過(guò)度剪切而導致降解，更適合高速生產(chǎn)。 相關(guān)管材擠出設備信息請瀏覽http://www.minshigroup.cn/cnproduct/Pipeline/ 或致電13864210210垂詢(xún)。
高效定徑冷卻系統
PE-RT管道生產(chǎn)線(xiàn)與一般聚烯烴管道生產(chǎn)線(xiàn)基本構成一樣，主要區別在於冷卻定徑部分結構不同。
例如，聚丁烯熔體粘度大，為使管坯順利進(jìn)入定徑套，一般在定徑套前增加一個(gè)預冷環(huán)。另外，由於聚丁烯熱焓大，為了加快冷卻速度，可以采用套管式和碟片式組合冷卻定型裝置。定徑套的結構、加工精度及冷卻方式對加工PE-RT管材的質(zhì)量非常需要。碟片水環(huán)定徑套（冷卻水對定徑水套進(jìn)行循環(huán)冷卻，冷卻水不接觸管材）可在短時(shí)間內生產(chǎn)薄壁（冷水）管，但由於物料進(jìn)入定徑套時(shí)溫度較高，粘度較大，采用傳統水膜式定徑套在長(cháng)時(shí)間生產(chǎn)中，會(huì )造成管材外表逐漸粗糙甚至拉斷，所以，PE-RT管的生產(chǎn)，采用水簾碟片式定徑套，在管材進(jìn)入定徑套前對其進(jìn)行預冷卻，另外，也防止物料粘附在定徑套入口，造成阻塞。PE-RT材料熱容量較大，尤其是高速做管時(shí)，為滿(mǎn)足較快的擠出速度需配置較長(cháng)的定徑冷卻長(cháng)度，可滿(mǎn)足高速生產(chǎn)情況下冷卻和定型的需要。詳情請致電我司咨詢(xún)13864210210。
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