福彩3d开机号近10天|福彩3d开机号最近10期
COSMO 堅持用工匠精神打造每一個產品,不斷提升品質和服務
當前位置:首頁 > 企業動態 > 行業資訊
PE-Xa、PE-RT地暖管材綜述(史上最全)
發布時間:2019-02-20 09:36:55 點擊次數:249

01

前言

近年來,地面供暖憑借其舒適節能的突出優勢得到了市場和百姓的普遍認可。地面供暖目前主要有低溫熱水地面輻射供暖、發熱電纜地面供暖、電熱膜地面供暖等幾種形式。目前在市場上占主流的是低溫熱水地面輻射供暖,其使用應用技術已經具有規范的產品標準、施工驗收規程,已經是完全成熟的技術。在低溫熱水地面輻射供暖系統中主要是通過傳熱媒介(水)在塑料管道的流動來傳遞熱能并將其自下至上輻射至室內。目前市場上可以采用的地板采暖管材有PE-Xa(過氧化物交聯聚乙烯)、PE-Xb(硅烷交聯聚乙烯)、PE-Xc(輻照交聯聚乙烯)、PE-RT(耐熱聚乙烯)、PP-R(無規共聚聚丙烯)、PP-B(抗沖擊聚丙烯)、PB(聚丁烯-1)和PP-R鋁塑復合管等管材。地暖管材中PE-Xa以其卓越的性能和成本優勢在工程應用中占據絕對優勢,PE-RT在近兩年來在市場上的發展速度也十分迅速。

本文旨在通過對PE-Xa和PE-RT兩種應用量最大的管材從原料至施工進行全方位的介紹,以便于廣大選用者更詳細地了解材料,進而正確選用材料,從而促進地暖系統安全性的提高,使地面供暖行業更健康的持續發展。


02

原料介紹


1、PE-Xa管材用原輔材料

PE-Xa主要原料為一種特殊的高密度聚乙烯,為粉末狀樹脂。目前國內市場的主要原料供應商有:韓國LG化學的HDPE XL1800;韓國湖石化學的HDPE 8100GX;韓國三星和大韓油化雖然也有PE-Xa專用料,但目前在國內市場基本看不到。另據傳,目前國內某石化企業已開始向市場推廣其PE-Xa專用料

表一 典型的PE-Xa樹脂性能

1.jpg

輔助材料主要交聯劑、抗氧劑和輔助抗氧劑。目前行業內使用的輔料有進口和國產的分別,進口輔料生產廠家均為世界一些知名的化工企業,Degussa(德固)、AkzoNobel(阿克蘇.諾貝爾)、Ciba(汽巴)等,這些進口輔料的價格偏高,但其材料純度較高,批次間穩定性好,生產的產品穩定性和性能較國內更好一點少數正規廠家采用的都是上述原輔材料,而一般廠家或不重視或為降低成本較多選擇價格偏低的輔料

2、PE-RT管材料

PE-RT即耐熱聚乙烯,是Polyethylene of raised temperature resistance的英文縮寫,目前市場上出售的PE-RT原材料多數為改性的中密度聚乙烯樹脂。眾所熟知,一般PE給水管道的應用范圍為低于40℃的溫度,無法用于熱水輸送管道。經過長時間探索,技術人員研究出一種采用乙烯和辛烯或者丁烯共聚的方法,通過控制側鏈的數量和分布得到獨特的分子結構,來提高PE的耐熱性。利用此種工藝得到的PE-RT樹脂將使用溫度大大提高,可以用于低溫熱水地面輻射供暖系統以及熱水系統。

目前國內市場的主要PE-RT原料牌號有韓國LG化學的MDPE SP980以及韓國SK的MDPE DX980,另外陶氏化學的DOWLEX 2344E的性能也較好,但國內廠家使用的量并不大,BASELL(原料型號HDPE 4731B)以及韓國DAELIM(原料型號MDPE  XP9000)去年以來開始加大在中國市場推廣PE-RT原料的力度。

表二 典型的PE-RT樹脂性能

2.jpg

需要特殊說明的是,PE-RT和PE-Xa的使用條件是在較高溫度(一般系統溫度40-60℃,短時間可達80℃甚至100℃)下使用,所以GB/T18992-2003《冷熱水用交聯聚乙烯(PE-X)管道系統》以及CJ/T175-2002均對管材的原料選用作了嚴格的限制,要求選用經認證合格的材料。首先要求原料為HDPE(高密度聚乙烯),并且將由該材料制成的管材按照GB/T18252標準方法作出該材料的蠕變破壞曲線。該材料的蠕變破壞曲線與標準中給出的預測靜液壓強度參照曲線相比較,試驗結果的бLcl(長期靜液壓強度的置信下限值),在全部溫度及時間范圍內均應高于參照曲線上的對應值。對應用于飲用水系統的PEX管材,還要求原材料符合GB/T17219衛生性要求。

    生產廠家在購買使用前應要求其材料廠家提供其材料牌號的蠕變破壞曲線測試報告,否則并不能保證由其原料制成的材料達到50年以上的使用期限。

微信圖片_20181011120158.jpg


03

生產設備及工藝


1、PE-Xa管材的生產設備及工藝

PE-Xa樹脂有超高的分子量,從表一中可以看出其熔指極低,其MFR<0.01g/10min(測試條件2.16kg/190℃),可以看出其在熔融狀態下流動性極差,根本無法用一般單螺桿擠出機進行生產,只能使用一種特殊的柱塞式擠出機在極高的壓力下進行高壓擠出成型。

為保證PE-Xa在熱水中長期使用的要求,應在HDPE基料中同時加入交聯劑、抗氧劑和輔助抗氧劑等材料。過氧化物交聯工藝配方:HDPE99%,過氧化物1%,少量主輔抗氧化劑;其機理是對高分子量高密度聚乙烯基料,通過過氧化物交聯劑,在高溫、高壓條件下,使聚乙烯的長分子鏈間產生化學鍵,實現化學交聯,使之成為三維網狀結構。因為聚乙烯分子為不飽和鍵,收到紫外線照射及氧氣的侵蝕會緩慢發生分子鍵斷裂,必須加入主輔抗氧化劑,以提高其抗光老化和抗氧老化的性能。

柱塞式擠出法的生產工藝如下:原料+輔料→高速混合→輸送上料→柱塞擠出→油墨熱印字→冷水冷卻→牽引→盤卷→定長切割→下卷檢驗→包裝→入庫。

典型的柱塞擠出機工藝溫度列舉如下:

    下料口:90~110℃    連接體:150~170℃

     口 模:230~260℃    導熱油:190~205℃

生產速度一般在1.0--1.5 m/min。

由于設備模具長度長、壓力大,導致在擠出過程中管材壁厚容易出現較大的波動且為連續生產隨時監控不容易。如何保證管材壁厚的均勻性是PE-Xa管材生產的工藝控制的關鍵點之一。另外由于樹脂為粉末狀,交聯劑為液體,交聯劑及抗氧劑均為微量,原輔材料是否充分混合成為影響管材交聯度是否均勻的又一個工藝控制的關鍵點。再則交聯是在幾十公分的模具中用極短的時間迅速完成交聯,設備模具溫度也是工藝控制的關鍵點之一。當然還有其他很多環節會對管材質量產生影響,但僅就生產工藝而言,以上幾點為關鍵的工藝控制點。

2、PE-RT管材的生產設備及工藝

PE-RT的原料的分子量并不高,其加工的流動性好于一般的PE100級PE原料,一般采用螺桿長徑比為1:30的單螺桿擠出機即可生產。但普通的擠出機其設備結構為通用型PE或PP適用的螺桿,并未根據PE-RT原料的特性對螺桿進行改進,其生產速度一般在6-8米/分鐘,最快達到10米/分鐘左右,生產效率不高。目前市面上已有國外及國內廠家推出PE-RT專用高效擠出機,配置高性能PE-RT管所需的同步控制擠出、牽引、冷卻速度等核心技術,并在螺桿設計及機頭模具方面采用獨特技術,生產速度可達到25米/分鐘以上。由于速度較快,冷卻定形裝置采用疊加式結構,其產品外觀較一般擠出機生產的光潔度略差,呈現一種發白的半透明狀態。筆者曾專門做過對比試驗,使用同一個廠家的PE-RT原料在普通擠出機和高速擠出機上生產出的管材進行性能測試,高速擠出機生產的PE-RT管其靜液壓強度平均高于普通擠出機。原因可能是由于高速擠出機螺桿長徑比長,其塑化效果更佳,且其螺桿內的壓力更高,原料的壓縮密實程度更高的緣故。另外高速生產線的輔機配置較好,整體生產的產品的穩定性也更好。

生產工藝流程如下:

原料———干燥———真空上料———擠出機擠出成型———真空定徑———冷卻———噴墨印字———牽引———收 卷———定尺切割———檢 驗———包裝入庫

PE-RT管材典型加工工藝參數(僅供參考):

主機轉速:48-60rpm    牽引速度540-630rpm

機臺壓力:14-15MPa    扭  矩  30-70%左右

熔體溫度:210℃

主機溫度:180/190/200/200

模頭溫度:195/195/195/195/195/200/190/190

水    溫:33/33/30

9.jpg


04

管材性能要求


1、PE-Xa管材(參照GB/T 18992-2003冷熱水用交聯聚乙烯(PE-X)管道系統)

①外觀

a.管材的內外表面應該光滑平整干凈,不能有可能影響產品性能的明顯劃痕、凹陷、氣泡等缺陷。

b.管壁應無可見的雜質,管材表面顏色應均勻一致,不允許有明顯色差。

c.管材端面應切割平整,并與管材的軸線垂直。

②規格尺寸(部分)

3.jpg

③管材性能檢測(部分)

4.jpg

④其它性能檢測

管材的衛生性能、系統適用性、熱循環、循環壓力沖擊實驗、耐拉拔實驗、彎曲實驗、真空實驗等按國標要求進行。

2、PE-RT管材(參照CJ/T 175-2002_冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統)

①顏色 根據供需雙方協商確定。管材的色澤應基本一致。

②外觀 管材內外表面應光滑、平整、清潔,無凹陷、氣泡和其它影響性能的表面缺陷。管材端面切割平整并與軸線垂直。

③規格尺寸 

1公稱外徑、平均外徑及管系列對應的壁厚(部分)

5.jpg

④管材性能檢測

6.jpg

⑤其它性能檢測

管材的衛生性能、系統適用性、熱循環、循環壓力沖擊實驗、耐拉拔實驗、彎曲實驗、真空實驗等按國標要求進行。

⑥其他項目

管材以盤管或直管供貨,長度不小于標定值。

管材印字應清晰,一般每1m標識1個。

管材包裝應完整無缺損,包裝物外表面用合格證顏色、生產日期來區分班組。

微信圖片_201902191538501.png


05

地暖管材市場常見質量因素分析


1、PE-Xa管材

原料方面:一般小廠家采用國產交聯劑,管材的交聯度相對波動較大,影響管道的長期耐壓強度;或添加交聯劑分量不足,交聯度偏低,大大縮短管道的使用年限。另外抗氧劑應添加主抗氧劑和輔抗氧劑兩種,如添加抗氧劑分量不足或不添加輔抗氧劑,將直接影響管道的耐熱氧老化性能,即不能保證50年使用壽命,表現為熱穩定性試驗(即110℃,8760h試驗)不合格。

管材方面:由于PE-Xa管材采用特殊的柱塞式擠出工藝,其管材常出現一定的環狀波紋,如波紋較大將影響管材的耐壓性能;同時柱塞式擠出工藝中擠出壓力偏高,導致生產中管材容易出現偏壁,一般生產線無在線測壁厚裝置,至管材到長度下線時才發現偏壁,小廠家為降低成本,偏壁管材仍按照合格品出售。據筆者了解,工程出現破裂滲漏的事故有很多是管材偏壁導致壁厚不合格造成的。

另外PE-Xa管材使用原料為粉料,采用高速混合機對原輔材料進行混合。在添加入生產線過程中如不注意,易混進雜質,造成管材質量缺陷。PE-Xa采用高分子量樹脂,無法正常擠出,采用的口模內壁應涂敷耐溫的特殊涂層,芯棒采用特氟龍類的收縮管,以降低擠出阻力。而涂層及收縮管均受到高溫高壓下的摩擦,其壽命不易提前預知,如涂層及收縮管磨損被破壞后易導致管材外觀出現缺陷,如生產現場控制不嚴,有缺陷管材流入工程,將導致嚴重的質量事故,這是采用PE-Xa管材需要特殊注意的部分。

2、PE-RT管材

原料方面:PE-RT原料是對聚乙烯原料進行特殊接枝以改變其耐熱性能的一種特殊材料。但是其本身的加工流動性較好,與普通聚乙烯較類似,比較容易加工。在管道生產企業中使用普通PE或PPR生產線均可進行PE-RT加工。從加工難度上方便了使用造假或摻假原料。

目前市場上常見的有以下幾種作假的方法:其一是直接用普通聚乙烯冒充PE-RT進行加工;其二是在PE-RT中摻入部分LDPE或LLDPE達到降低成本的目的;其三是生產中加入超過國標規定的10%的添加比例大量添加回收料;其四是部分廠家加入LLDPE等原料并添加帶顏色母料以掩人耳目。

管材方面:目前市場中使用管材有以下幾點在選用時需要格外注意:一是選用管材應注意其產品厚度,有的廠家采用降低壁厚(在國家標準壁厚的規定值略下)的方法來降低成本并以較低價格銷售,這種做法是極其不負責任的。目前許多工程選用管材的安全系數選擇的并不高,如果管材壁厚不達標,使用中稍有不當就會導致管材出現滲漏,后果就極為嚴重。二是有的產品沒有合格全項的檢測報告就流入工地。因為部分摻假的PE-RT管材一般的檢測是能夠過關的,但是基本上只有長期熱穩定性實驗才能檢測出來,所以選擇PE-RT管材是不容易全部鑒別的一件事。因為長期熱穩定性實驗費用較高,一般的小廠家不會花費太高費用去做,而大部分大廠家是會堅守質量責任的底線的。所以選擇PE-RT材料廠家一般情況是選擇實力較強的廠家并要求其提供全面的檢測報告,質量才較為可靠。

選擇材料時的另一個注意事項是要考核管材的卷長。目前部分廠家報價較低,其就在管材長度上做文章。舉例而言,一盤200米的管長度縮短5米,一般情況是無法準確測量的,但就是5米長就使廠家增加了2.5%的純利潤;反過來因為工程設計時一般考慮的管材長度并不富裕,如管材長度不夠將會帶來返工或者干脆加寬管材間距,后果比較棘手。

8.jpg


06

管道選擇應注意項目


1、管系列選擇

目前地暖工程中最常用的為Ф20×1.9mm的PE-Xa管材和Ф20×2.0mm的PE-RT管材,需要注意的是雖然按照產品標準來看以上兩種管材均是S5系列,但是按照標準中規定的使用條件Ф20×1.9mm的PE-Xa管材按照地板采暖的應對應級別4的設計壓力是0.8MPa,Ф20×2.0mm的PE-RT管材按照地板采暖的應對應級別4的對應的設計壓力是0.6MPa。Ф20×1.9mm的PE-Xa管材和Ф20×2.0mm的適用壓力范圍并不相同。另外在國家城鎮建設行業標準CJ/T 205-2000建筑給水交聯聚乙烯管材中S5系列的PE-Xa管材對應壁厚為2.0mm。

根據以上情況,筆者特別提醒,在工程應用中管材的壁厚變化和壓力設計直接關系到地暖系統的安全可靠性,需要嚴格按照標準來慎重的選擇使用管材。

2、管道的長期使用壽命評價

地暖管材廠家宣傳中,常常有人提到管材壽命為50年。因為地暖管材大規模應用是最近十年的事,不可能直接采用管材做50年實驗。那么,50年的壽命是怎樣得出來的呢?地暖管材的50年壽命是根據其所用高分子材料的特性及相應的實驗推導得出的。

塑料壓力管材長期耐溫耐壓性能的國家標準是GB/T18252—2000《塑料管道系統 用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定》。它是管材壽命的評價方法。它的原理是在利用高溫短時間作出的環應力與時間曲線的結果向低溫和長時間壽命外推。

下面簡要介紹實驗原理及方法。根據選定的溫度和應力對管材打壓,記錄管材破壞的時間與類型。改變應力得到另一數據。同一溫度下,得到一組數據。同理,改變溫度得到另一組數據,得到多組實驗數據后,作圖以lgσ為縱坐標,lgt為橫坐標,定出各組溫度和時間對應的破壞點。將同一溫度下的數據運用統計學根據四參數模型進行線形回歸,得到在此溫度下的長期靜液壓強度σLTHS(LTHS=long time hydrostatic strength)。分別將不同溫度的數據回歸,得到不同溫度的σLTHS。對聚烯烴類和氯乙烯類材料進行外推。高溫實驗得到的最長時間tmax乘以ΔT(高溫實驗溫度-將要打算外推的溫度)得到低溫外推時間極限Tmax。Tmax可以理解為我們將要得到的低溫理論最長工作時間。我們所說的50年的壽命即由此而來。對聚烯烴類塑料,如果在60度進行實驗,實驗時間達到一年以上, 那么在20度時外推,ΔT =60-20=40 對應的ke為50年,20度時外推時間極限tmax=1*50=50年。即20度時,使用壽命可以達到50年。

在實驗中出現破壞點的時間即為管材的有效推算時間,破壞點又稱拐點。根據原材料的測試數據可以看出,PE-Xa并不出現拐點,而PE-RT在60℃的測試曲線在15年后出現拐點,而60℃以下溫度的測試則無拐點出現。說明PE-Xa管材的長期耐熱耐壓性能應該比PE-RT管材更好。目前已有石化企業在研究新型PE-RT材料,今年巴塞爾推出PE100級牌號為4731B的PE-RTⅡ型原料,已通過國際權威檢測部門的8760小時檢測合格,關于二型PE-RT管材新標準目前我國正在討論修改補充之中。

3、抗紫外線老化問題。

筆者在此提出一個以前很多人忽略的問題,即PE-Xa管材及PE-RT管材的抗光氧老化問題。多數業內人都知道PE-Xa及PE-RT管材使用的原料屬于聚乙烯的一種。聚乙烯是由乙烯單體聚合而成,乙烯單體中含有不飽和化學鍵,分子鏈上有許多短支鏈,很容易引發自由基存在不穩定性。雖然PE-Xa及PE-RT的材料經過改性,可以耐高溫。但是在日光的紫外線照射下,PE-Xa及PE-RT管材中的不飽和鍵將趨于不穩定,分子鏈逐漸分解斷裂。在經過一段時間的日光照射后,無論是PE-Xa還是PE-RT管材,其長期耐熱穩定性能都會迅速降低,其使用壽命也大幅縮短。

筆者提醒有關生產單位及施工單位:無論是PE-Xa還是PE-RT管材,在存放和施工期間均不能在日光下長時間曝曬。另外PE-Xa、PE-RT管材如要用于明裝輸水,應添加抗紫外線老化劑或特殊處理,否則并不能保證長期使用。

4、運輸施工注意事項

聚乙烯屬于熱塑性材料,PE-Xa、PE-RT管材均為柔性管,管材的外觀質量成為能否長期使用的關鍵因素之一。如管道表層出現劃傷、凹坑等缺陷,將直接影響其耐壓性能。所以在管材運輸中應避免磕碰及摔砸,以免造成管道受損;在施工中應注意避免交叉作業對管材造成破壞。據筆者了解的情況,在地暖工程泄漏事故中有較大比例原因就是管材受損并在損壞點破裂導致滲漏,其帶來的經濟損失往往很大,需要特別加以警惕。

5、關于連接方式

PE-Xa管材因為經過交聯工藝,已具有熱固性性能,高溫下不溶不熔,所以一般情況只能通過機械方式進行連接。目前市場上有銅件、塑件、快速接頭等多種方式用于PE-Xa管材的連接,其長期使用效果有差異。

目前有些PE-RT生產廠家對外宣傳PE-RT的突出優勢是可以熱熔連接,并在地暖工程中可以熱熔連接正常使用。筆者認為此觀點有誤導消費者之嫌。PE-RT是可以通過熱熔進行連接。但是在地暖施工中,一般情況采用的管道為Ф20×2.0mm或Ф20×2.3mm的薄壁管材,施工者采用的熱熔機多為PPR專用熱熔機(溫度已按照PPR的施工溫度設定好),而PE-RT的熱熔溫度應比PPR低20℃左右,由于施工者多為手工操作,熱熔時管材管件熔接部位并不均勻,其同心度有較大偏差,結果,熱熔連接方式在熔接部位的強度高于管材強度的優勢不但不能發揮、在熔接部位形成薄弱點,耐壓強度反而有可能降低。筆者的觀點是,地暖施工中在PE-RT熱熔部位不能封閉水泥層,如想通過管材熱熔連接來降低材料成本更是會產生貪小利造成大損失的嚴重后果。

微信圖片_20181011120220.jpg


07

結束語


PE-Xa、PE-RT管材以其優越的性能得到了市場的廣泛認可和接受,成為目前國內地暖工程中最常用的地暖管材。筆者希望生產者能真正發揮材料的先進性,制造出合格的地暖管材;希望施工單位和房地產開發單位在選用地暖管材時要慎重,避免假冒偽劣的地暖管材混入工程,給自己給業主帶來不必要的損失。筆者堅信,只有尊重科學,合理選用,PE-Xa、PE-RT管材才會發揮卓越性能,才能使更多的家庭更好地享受地暖這種采暖方式給人們帶來的高檔次優質生活,地暖行業的發展前景也才會越走越廣闊!

二維碼名片.gif


在線
客服

產品

產品中心

技術

技術研發

科斯曼

公司簡介

服務

服務支持

新聞

公司動態
返回頂部
福彩3d开机号近10天