摘 要:隨著我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)推進(jìn),地板輻射式采暖差代替?zhèn)鹘y(tǒng)集中式采暖,耐熱聚乙烯為底板輻射式采暖管道主要材料,得到廣泛應(yīng)用。PE-RT是力學(xué)性能穩(wěn)定的中密度聚乙烯,其特有乙烯主鏈,使之具有乙烯優(yōu)異韌性,耐低溫,杰出的長(zhǎng)期耐水壓性能。是目前唯一不需交聯(lián)可在高溫下呈現(xiàn)優(yōu)異長(zhǎng)期靜液壓性能的塑料管材。簡(jiǎn)單介紹PE-RT材料,分析PE-RT性能特點(diǎn),圍繞硬質(zhì)耐熱聚乙烯管加工工藝進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:硬質(zhì)PE-RT管材;生產(chǎn)工藝;管材性能
耐熱聚乙烯為塑料管材,相比鋼管等傳統(tǒng)金屬管材具有良好穩(wěn)定性及連續(xù)可靠性。具有節(jié)能,安裝簡(jiǎn)單等特點(diǎn),可滿足地板采暖系統(tǒng)內(nèi)部管道要求。工作溫度為70℃,PE-RT管可使用50年以上,原料獲得國(guó)際專門認(rèn)證機(jī)構(gòu)地暖材料認(rèn)證,PE-RT具有優(yōu)異的耐低溫性能,在彎曲管道時(shí)無需預(yù)熱,散熱性能好,在采暖應(yīng)用中可提高熱傳導(dǎo)效率,目前耐熱聚乙烯管材主要應(yīng)用于底板采暖,埋地式地面輻射采暖具有室內(nèi)溫度均勻,等特點(diǎn),地暖采暖為隱蔽工程,塑料類管材相比傳統(tǒng)金屬管材具有耐腐蝕,連接可靠,安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),未來耐熱聚乙烯管在城市采暖工程廣泛應(yīng)用成為必然,對(duì)PE-RT管材性能與加工工藝研究具有重要意義。
1.耐熱聚乙烯管材簡(jiǎn)述
耐熱聚乙烯為可用于熱水管非交聯(lián)聚乙烯,采用特殊分子設(shè)計(jì)的乙烯與辛烯共聚物,耐熱聚乙烯是新型耐高溫非交聯(lián)聚乙烯管材,具有易加工,可焊接,熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。目前耐熱聚乙烯樹脂主要有韓國(guó)公司SK化學(xué)公司生產(chǎn),Dow化學(xué)公司采用耐熱聚乙烯樹脂有Dowlex2344E,DowlexBG2340,韓國(guó)SK化學(xué)公司采用YuclairDX800耐熱聚乙烯樹脂通過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定蠕變曲線測(cè)試,滿足熱水管使用要求長(zhǎng)期靜液壓性能。
耐熱聚乙烯為可控支鏈分布結(jié)構(gòu),通常用于制作地?zé)峁懿?,耐熱聚乙烯材料支鏈化程度高,相比聚乙烯材料常?guī)結(jié)構(gòu),立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料具有更好力學(xué)性能,耐熱聚乙烯材料具有良好熱穩(wěn)定性。PE-RT管材具有柔韌性,散熱性,可回收性,熔體強(qiáng)度高等特點(diǎn)【1】。耐熱聚乙烯管材通常具有很高柔韌度,可輕易進(jìn)行彎曲,彎曲狀態(tài)下外部應(yīng)力可分散到管材各部位。耐熱聚乙烯管材在地?zé)岵膳到y(tǒng)建設(shè)中鋪設(shè)簡(jiǎn)單,只需按管道線路長(zhǎng)度要求準(zhǔn)備耐熱聚乙烯管材即可,無需考慮管道銜接等問題。由于耐熱聚乙烯管材可長(zhǎng)期保持彎曲不會(huì)損壞,鋪設(shè)時(shí)對(duì)管材用量減小,有利于施工成本控制。
耐熱聚乙烯管材常用于輸送熱水,常規(guī)管材長(zhǎng)期接觸熱水通常出現(xiàn)熱老化現(xiàn)象,表現(xiàn)為斷裂標(biāo)稱應(yīng)變降低,耐熱聚乙烯管材處于100℃高溫環(huán)境斷裂標(biāo)稱應(yīng)變可保持較高水平,是耐熱聚乙烯管材長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性的表現(xiàn)。PE-RT管材可作為熱水長(zhǎng)期運(yùn)輸管道,可將管道內(nèi)部熱量傳遞到外部空間,是耐熱聚乙烯管道用于地暖系統(tǒng)的重要原因。管材散熱性能由材料導(dǎo)熱系數(shù)決定,PE-RT管材導(dǎo)熱系數(shù)為0.4wt/m·k,耐熱聚乙烯管材熱水散熱速度快于其他同類管材,應(yīng)用于地面采暖系統(tǒng)中大大提升室內(nèi)采暖效果。
2.硬質(zhì)PE-RT管材生產(chǎn)工藝
硬質(zhì)PE-RT管材具有加工性能穩(wěn)定性,優(yōu)異的長(zhǎng)期靜液壓性能等特性,生產(chǎn)設(shè)備要求螺桿為固液相分離型單螺桿,模頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用水簾式真空定徑系統(tǒng),采用皮帶式牽引裝置。PE-RT原料分子量分布狹窄,高出分解溫度下出現(xiàn)氧化降解,必須使其在加工中充分塑化,固液相分離型螺桿可提高塑化能力,要求螺桿硬度大,表面鍍鉻處理。可選擇有雙合金鍍層料筒結(jié)構(gòu),生產(chǎn)dn32以下管材選用60×33單螺桿擠出機(jī)。
由于PE-RT生產(chǎn)速度快,擠出機(jī)工料必須穩(wěn)定,否則易堵塞定徑套中斷生產(chǎn)。要求下料段采用強(qiáng)制進(jìn)料系統(tǒng),在下料段開設(shè)縱向溝槽,特點(diǎn)是進(jìn)料穩(wěn)定,下料段溫度控制為80-100℃,擠出機(jī)工作穩(wěn)定。為滿足原料快速塑化,建議將料筒溫度控制在190-205℃,根據(jù)加熱段數(shù)由低到高增加溫度。由于擠出機(jī)為60機(jī),溫度控制在200-205℃。螺旋機(jī)頭設(shè)置四段加熱,口模處溫度需單獨(dú)設(shè)置,加工中口模溫度對(duì)管材成型有很大影響,機(jī)頭溫度控制在210-215℃,口模溫度根據(jù)成型情況在190-215℃調(diào)整【2】。管材外觀光亮,口模處劃痕較多可調(diào)低口模溫度,管材外出現(xiàn)麻點(diǎn)調(diào)高口模溫度。
PE-RT管材在一定溫度下通過擠出設(shè)備將原料進(jìn)行塑化的連續(xù)管材,經(jīng)定徑套冷卻定型形成固定尺寸管材,為防止管材粘附定徑套需灑水冷卻。采用外徑真空定徑,冷卻方式為逐步水冷,定徑箱均勻分布噴嘴使水流分散成霧狀,冷卻后管材通過鋸切處理成所需長(zhǎng)度。PE-RT材料分子量分布狹窄,彈性恢復(fù)較快,熔壓過高,離模膨脹度高,造成管材外觀不佳,過低熔體壓力不利于管材融合線消除,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),溶體壓力控制在20-35MPa。PE-RT管材真空度控制在-0.04~0.08,隨加工管材公稱外徑變化調(diào)整。
結(jié)語
PE-RT管材相比其他聚乙烯管材具有長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性,柔韌性等方面管材性能優(yōu)勢(shì)。耐熱聚乙烯管材優(yōu)異性能得到有關(guān)行業(yè)管理機(jī)構(gòu)的肯定,具備大規(guī)模應(yīng)用條件,預(yù)計(jì)PE-RT用量快速增長(zhǎng),在采暖管材領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。在生產(chǎn)中掌握好溫度控制,熱熔焊接等加工工藝要點(diǎn),使新型管材得到廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
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[2]雷鋼強(qiáng).PE-RT管材擠出口模積料解決方案的探究[J].塑料科技,2020,48(01):86-89.
作者簡(jiǎn)介:
李志敏,男,1978年8月,漢族,湖北武漢人。武漢化工學(xué)院,本科畢業(yè)。石家莊星泉管業(yè)有限公司,董事長(zhǎng)。研究方向:管材管件設(shè)計(jì)加工。
(石家莊星泉管業(yè)有限公司 ? 河北 石家莊 ? 051134)