浅谈塑料管材质量对地暖安装产业的影响

浅谈塑料管材质量对地暖安装产业的影响
（来源：北京亚特伟达冷暖节能工程技术有限公司 转载请注明）
当今世界的三大主题“节能”、“环保”、“质量”，已经得到了各国政府的高度重视，我国也围绕这些主题出台了各项政策，正在采取着各项措施，促进城乡建设可持续发展。
新型塑料管道应用到北方冬季采暖系统，这项划时代的革命已被人们所接受，它的节能与环保是其具有生命力的根本基础，所以在引进的短短十年间，特别是在近五年来，其迅猛发展之势是方兴未艾，其采用的管材品种也从PB、铝塑复合管、PP-C（B）、PP-R，发展到现在普遍使用的PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc、PE-RT、铜管，尤其是PE-Xa管材的应用量更为突出，据不完全统计，预订将达到70%的地暖安装管材用量，为此，其管材质量的优劣将直接影响着整个地暖安装产业的良性发展，业内人士都在关注着这一问题，但是，又有几家管材生产企业在用心地将质量问题上升至道德之高度来对待呢，今天唐山道诚管业公司愿将PE-Xa管材的主要几个质量控制关键技术介绍给大家，希望能给这个产业及每个“地暖安装人”有所帮助。
谈PE-Xa管材的质量控制
为了确保管材质量，使管材的使用寿命真正达到50年以上，以更好的推动地暖安装产业的发展，做为管材的生产企业，应严格控制好管材的质量。
笔者凭六年来生产PE-X管材的经验认为PE-Xa管材生产质量控制要点主要是如下几项：
1.基料的选择
性能优秀、质量稳定的原料是生产高质量PE-Xa管材的首要条件，目前我国生产PE-Xa管材的专用料全部依赖于从韩国进口，韩国生产这种专用料的厂商有LG化学、湖南（HONAM）石油化学、三星综合化学及大韩油化等几家大型石化企业。如果是大规模生产，笔者建议厂家选用LG化学的XL1800及湖南石油化学的8100GX这两个牌号的高密度聚乙烯粉料做为PE-Xa管材的基料。LG化学最早将PE-Xa管材及PE-Xa管材专用料XL1800从韩国引入中国,为了PE-Xa管材及地暖安装在中国的推广付出了很大的心血，为我国地暖安装产业的发展做出了巨大的贡献，LG化学的PE-Xa管材专用料的产销量均居世界首位，产品质量相当稳定，供货非常有保证，而且其售后服务体系非常完善，适合于大规模生产。湖南石油化学是亚洲最早生产PE-Xa管材专用料的企业，产量也很大，生产出来的管材内在质量及外观质量都很优秀，但由于湖南石化8100GX这种专用料的销售是靠一家韩国的代理公司（韩国BCF商社）做的，售后服务上较LG化学稍显逊色，而且市场推广力度不大。上述两个厂家的专用业料在笔者的工厂均有过大批量的应用，全部通过了10000小时以上的热稳定性试验。韩国其它几个厂家因这种专用料的产量较小，在中国的推广力度不大，经常在国内断货，所以不推荐大规模的厂家选用。
此外，笔者了解到南方一些小的作坊式厂家生产PE-Xa管材时，在专用基料中加入普通的低分子量的普通聚乙烯粉料以降低成本，这种做法是相当不可取的，生产出的管材性能将会大打折扣，最终会影响整个产业的发展，为了使地暖安装产业在我国健康发展，笔者号召各厂家及用户及一些职能部门监督这种行为。
2.辅料的选择与配方
PE-Xa管材的配方组份较少，而且全部是非污染型无毒助剂，PE-Xa管材生产选用如下几种助剂：
（1）交联剂
二叔丁基过氧化物DTBP 分子式C8H18O2
（2）主抗氧剂
推荐使用：抗氧剂1076(丙酸十八碳醇酯 ) 分子式C35H62O3
抗氧剂1076为酚类抗氧剂，是优良的非污染型无毒抗氧剂。 与树脂相容性好，抗氧性能高，耐洗涤，挥发性小， 广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、聚酯等塑料制品，最大的特点是该抗氧剂的熔点比较低，比较适应柱塞式挤出机这种不带混炼功能的挤出工艺。有个别韩国的原料厂家提供的配方里主抗氧剂选用抗氧剂1010，但经过笔者试验，抗氧剂1010由于熔点太高，在Engel法工艺中应用时不能充份熔融，不但起不到应用的抗氧效果，而且还会在PE-Xa管壁内形成小的抗氧剂结晶块，使管材的耐压性能受到影响，以笔者愚见，抗氧剂1010不适合Engel法的PE-Xa管。
（3）辅助抗氧剂
推荐使用抗氧剂DSTDP
抗氧剂DSTDP属于辅助抗氧剂，与酚类抗氧剂（如抗氧剂1010、1076等）并用有协同作用，能够大大提高酚类抗氧剂的抗氧效果
根据韩国湖南石化研究所提供的数据，单独采用抗氧剂1076,而不采用辅助抗氧剂DSTDP生产的管材，其热稳定性试验（110℃，环应力2.5Mpa）的结果只能达到7000小时，而同样规格同样壁厚的管材，采用的是组合抗氧剂配方，其热稳定性试验的结果全部能超过8760小时，笔者工厂生产的管材采用了组合抗氧剂配方，并根据韩国LG的配方进行了适当的调整，在国家化学建材测试中心通过了11500小时的热稳定性试验，在正常的工作条件下，其使用寿命可达65年。同时提醒各PE-Xa管的用户，现在有各别小厂家为了降低成本及提高管材的外观质量，不使用上述两种抗氧剂，这种管材的长期性能没有任何保证，辩别的方法是：加了抗氧剂的管材外观稍显发黄，透明度会降低，未添加抗氧剂的管材颜色青白，透明度较高，所以说选择PE-Xa管材时不要过分的看中管材的外观青白、透明，这种管材很有可能是未添加抗氧剂的产品。
3.原料的混合工艺的控制
（1）由于PE-Xa管材生产使用的是专用的柱塞式挤出机，这种生产工艺对原料没有混炼功能，而辅料中的交联剂及抗氧剂在HDPE中分散的是否均匀直接影响到管材的性能，这一点是靠混料工艺来控制的，为了确保管材的质量稳定，在混料过程中应做到如下几点：
（2）混料时间：12—15分钟
（3）混料机转速：250—350rpm，如果条件允许，建议使用双速混合机，在高速混合时加入辅料，混合3—5分钟后改为低速混合。
（4）混料温度：混合好的原料温度应在30—35℃之间，温度太低，不利于交联剂在HDPE粉料中的分散，造成管材交联不均匀，温度太高则会使交联剂挥发，造成管材交联度过低，管材的热强度降低，最终缩短管材的使用寿命。为了保证合理的混料温度，建议使用带水冷装置的混合机。
4.工艺温度的控制
（1）工艺温度的设定原则——在不影响管材的交联度及外观质量的前提下，温度设定的越低越好。
（2）模具前端的加料段（机体、转接段）的温度不能过高，最高不要超过180 ℃，否则将会出现预交联现象，提早交联的原料会覆着在转接器内壁及分流锥处，时间一长就会造成碳化脱落，与管材一起挤出，在管壁内形成杂质，极易在施工打压及使用过程中发生泄漏，同时建议各PE-Xa管材生产企业定期清理挤出机的转接器及分流锥。
（3）原料的配方是固定的，生产工艺温度要依据管材的生产速度变化而进行适当的调整，只有这样才能保证管材的交联度稳定。
5.生产速度及交联度的控制
（1）为了确保PE-Xa管材的长期性能，同时考虑生产厂家的生产效率，建议生产速度应控制在1.2—1.6米/分钟。
（2）PE-Xa管材的交联度并不是越高越好，之所以PE-Xa管材的交联度要高于PE-Xb管材的交联度，是因为要消除两者因交联结构不同对性能影响的差异，但交联度过高会影响管材的耐压性能，凭个人经验，交联度应控制在80%—85%的范围之内。
（3）下面是道诚的一组试验数据，谨供参考：
（4）为了确保PE-Xa管材的长期性能，同时考虑生产厂家的生产效率，建议生产速度应控制在1.2—1.6米/分钟。
（5）PE-Xa管材的交联度并不是越高越好，之所以PE-Xa管材的交联度要高于PE-Xb管材的交联度，是因为要消除两者因交联结构不同对性能影响的差异，但交联度过高会影响管材的耐压性能，凭个人经验，交联度应控制在80%—85%的范围之内。
（6）下面是道诚的一组试验数据，谨供参考：
交联度
生产速度
常温爆破压力
试样一
85%
1.4m/min
4.5Mpa
试样二
85%
1.8m/min
4.0Mpa
试样三
80%
1.5m/min
4.4Mpa
试样四
95%
1.5m/min
3.8Mpa
6.管材的出厂检验
管材的出厂检验应严格按照GB/T18992.2—2003标准要求的项目进行检验，对于各检验项目在此不一一赘述了，对于标准没有提到关于壁厚偏差率的问题，我建议各生产企业可能参考行业标准CJ/T205—2000要求的，壁厚偏差率不大于14％，具体核算公式如下：
为了确保管材的出厂合格率，笔者的工厂对每一盘管材均进行气密试试验。