-
PE-Xa
、
PE-RT
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前言
：
近年来，
地面供暖凭借其舒适节能的突出优势得到了市场和百姓的普遍认可。
地
面供暖目前主要有低温热水地面辐射供暖、
发热电缆地面供暖、
电热膜地面供暖等几种形式。
目前在市场上占主流的是低温热水地面辐射供暖，
其使用应用技术已经具有规范的产品标
准、
施工验收规程，
已经是完全成熟的技术。
在低温热水地面辐射供暖系统中主要是通过
传
热媒介
（水）
在塑料管道的流动来传
递热能并将其自下至上辐射至室内。
目前市场上可以采
用的地板
采暖管材有
PE-
Xa
（过氧化物交联聚乙烯）
、
PE-
Xb
（硅烷交联聚乙烯）
、
PE-Xc
（辐
照交联聚乙烯）
、
PE-RT
（耐热聚乙烯）
、
PP-R
（无规共聚聚丙烯）
、
PP-
B
（抗冲击聚丙烯）
、
PB
（聚丁烯
-1
）和
PP-
R
铝塑复合管等管材。地暖管材中
PE-Xa
< br>以其卓越的性能和成本优势
在工程应用中占据绝对优势，
PE-RT
在近两年来在市场上的发展速度也十分迅速。
本文旨在通过对
PE-
Xa
和
PE-RT
两种应用量最大的管
材从原料至施工进行全方位的介
绍，
以便于广大选用者更详细地
了解材料，
进而正确选用材料，
从而促进地暖系统安全性的
提高，使地面供暖行业更健康的持续发展。
一、原料介绍
1
、
PE-
Xa
管材用原辅材料
PE-
Xa
主要原料为一种特殊的高密度聚乙烯，为粉末状树脂。目前国内市场的主要原料
供应商有：韩国
LG
化学的
HDPE
XL1800
；韩国湖石化学的
HDPE
8100GX
；韩国三星和大韩油
化虽然也有
PE-Xa
专用料，
但目前在国内市场基本看不到。
另据传，
目前国内
某石化企业已
开始向市场推广其
PE-
Xa
专用料。
表一
典型的
PE-
Xa
树脂性能
性
能
树脂形态
平均粒径
密
度
表观密度
熔融温度
熔指（
2.16kg/190
℃）
（
21.6kg/190
℃）
测试方法
--
--
ASTM D-1505
DIN 53468
DSC
ASTM D 1238
单
位
--
--
g/cm
g/cm
℃
g/10min
3
3
数
值
粉状
250
0.950
0.42-0.45
133
＜
0.01
2.0
辅助材料主要有交联剂、
主抗
氧剂和辅助抗氧剂。
目前行业内使用的辅料有进口和国产
的分别
，
进口辅料生产厂家均为世界一些知名的化工企业，
有
Degussa
（德固赛）
、
< br>AkzoNobel
（阿克苏
.
诺贝尔）、
Ciba
（汽巴）等，这些进口辅料的价格偏高，但
其材料纯度较高，批
次间稳定性好，
生产的产品稳定性和性能较
国内更好一点。
少数正规的厂家采用的都是上述
原辅材料，而一
般厂家或不重视或为降低成本较多选择价格偏低的辅料。
2
、
PE-
RT
管材料
PE-
RT
即耐热聚乙烯，是
Polyethylene of
raised temperature resistance
的英文缩
写，目前市场上出售的
PE-RT
原材料多数为改性
的中密度聚乙烯树脂。众所熟知，一般
PE
给水管道的应用范围
为低于
40
℃的温度，无法用于热水输送管道。经过长时间探索
，技术
人员研究出一种采用乙烯和辛烯或者丁烯共聚的方法，
通
过控制侧链的数量和分布得到独特
的分子结构，来提高
PE
的耐热性。利用此种工艺得到的
PE-RT
树脂将使用温度大大提高，
可以用于低温热水地面辐射供暖系统以及热水系统。
目前国内市场的主要
PE-RT
原料牌号有韩国
LG
化学的
MDPE
SP980
以及韩国
SK<
/p>
的
MDPE
DX980,
另外陶氏化学的
DOWLEX 2344E
的性能也
较好，但国内厂家使用的量并不大，
BASELL
（原料型号<
/p>
HDPE
4731B
）以及韩国
DAELIM
（原料型号
MDPE XP9
000
）去年以来开始加大在
中国市场推广
PE-RT
原料的力度。
表二
典型的
PE-
RT
树脂性能
性
能
树脂形态
密
度
维卡软化点
熔指（
< br>2.16kg/190
℃）
测试方法
--
ASTM D-792
ASTM D 1525
ASTM D 1238
单
位
--
g/cm
℃
g/10min
3
数
值
无色颗粒状
0.933-0.937
123
0.6-0.65
需要特殊说明的是，
PE-
RT
和
PE-Xa
的使用条件是在较高
温度
（一般系统温度
40-60
℃，<
/p>
短时间可达
80
℃甚至
< br>100
℃）下使用，所以
GB/T18992-2003
《冷热水用交联聚乙烯（
PE-X
）<
/p>
管道系统》以及
CJ/T175-2002
均对管材的原料选用作了严格的限制，要求选用经认证合格
的材料。
< br>首先要求原料为
HDPE
（高密度聚乙烯）
,
并且将由该材料制成的管材按照
GB/T1825
2
标准方法作出该材料的蠕变破坏曲线。
该材料的蠕变破坏曲线
与标准中给出的预测静液压强
度参照曲线相比较，试验结果的
б
Lcl
（长期静液压强度的置信下限值），在全部温度及时
间范围内均应高于参照曲线上的对应值。
对应用于饮用水系统的
PEX
管材，
还要求原材料符
合
GB/T17219
卫生性要求。
生产厂家在购买使用前应要求其材料厂家提
供其材料牌号的蠕变破坏曲线测试报告，
否
则并不能保证由其原
料制成的材料达到
50
年以上的使用期限。
二、生产设备及工艺
1
、
PE-
Xa
管材的生产设备及工艺
PE-X
a
树脂有超高的分子量，
从表一中可以看出其熔指极低，
其
MFR
＜
0.01
g/10min
（测
试条件
2.16k
g/190
℃），可以看出其在熔融状态下流动性极差，根本无法用一般单螺杆挤
出机进行生产，只能使用一种特殊的柱塞式挤出机在极高的压力下进行高压挤出成型。
为保证
PE-Xa
在
热水中长期使用的要求，应在
HDPE
基料中同时加入交联剂、
主抗氧剂
和辅助抗氧剂等材料。
过氧化物交联工艺配方：
HDPE99%
，
过氧化物
< br>1%
，
少量主辅抗氧化剂；
其机
理是对高分子量高密度聚乙烯基料，
通过过氧化物交联剂，在高温、高压条件下，
使聚
乙烯的长分子链间产生化学键，
实现化学
交联，
使之成为三维网状结构。
因为聚乙烯分子为
不饱和键，收到紫外线照射及氧气的侵蚀会缓慢发生分子键断裂，必须加入主辅抗氧化剂，
以提高其抗光老化和抗氧老化的性能。
柱塞式挤
出法的生产工艺如下：
原料
+
辅料→高
速混合→输送上料→柱塞挤出→油墨热
印字→冷水冷却→牵引→盘卷→定长切割→下卷检
验→包装→入库。
典型的柱塞挤出机工艺温度列举如下：
下料口：
90
～
110
℃
连接体：
150
～
17
0
℃
口
模：
2
30
～
260
℃
导热油：
190
～
205
℃
生产速度一般在
1.0--1.5
m/min
。
由于设备模具长度长、
压力大，导致在挤出过程中管材壁厚容易出现较大的波动且为
连续生产随时监控不容易。
如何保证管材壁厚的均匀性是
PE-Xa
管材生产的工艺控制的关键
点之一。另外由于树脂为粉末状，交联剂为液体，
交联剂及抗氧剂均为微量，原辅材料是否
充分混合成为影响管材交联度是
否均匀的又一个工艺控制的关键点。
再则交联是在几十公分
的模
具中用极短的时间迅速完成交联，
设备模具温度也是工艺控制的关键点之一。
当然还有
其他很多环节会对管材质量产生影响，
但
仅就生产工艺而言，
以上几点为关键的工艺控制点。
2
、
PE-
RT
管材的生产设备及工艺
PE-R
T
的原料的分子量并不高，其加工的流动性好于一般的
PE10
0
级
PE
原料，一般采
用螺杆长径比为
1
：
30
的单螺杆挤出机即可生产。但普通的挤出机其设备结构为通用型
PE
或
PP
适用的螺杆，
< br>并未根据
PE-RT
原料的特性对螺杆进行改进，
其生产速度一般在
6-8
米
< br>/
分钟，
最快达到
10
米
/
分钟左右，
生产效
率不高。
目前市面上已有国外及国内厂家推出
PE-
RT
专用高效挤出机，配置高性能
PE-RT
< br>管所需的同步控制挤出、牵引、冷却速度等核心技术，
并在螺杆设计及机头模具方
面采用独特技术，
生产速度可达到
25
米
/
分钟以上。
由于速度较
快，
冷却定形装置采用叠加式结构，
其产品外观较
一般挤出机生产的光洁度略差，
呈现一种
发白的半透明状态。<
/p>
笔者曾专门做过对比试验，
使用同一个厂家的
PE-RT
原料在普通挤出机
和高速挤出机上生产出的管材
进行性能测试，
高速挤出机生产的
PE-RT
< br>管其静液压强度平均
高于普通挤出机。
原因可能是由于高
速挤出机螺杆长径比长，
其塑化效果更佳，
且其螺杆内
的压力更高，
原料的压缩密实程度更高的缘故。
另外高速生产线的辅机配置较好，
整体生产
的产品的稳定性也更
好。
生产工艺流程如下：
原料———干燥———真空上料———挤出机挤出成
型———真空定径———冷却—
——喷墨印字———牵引———收
卷———定尺切割———检
验———包装入库
PE-
RT
管材典型加工工艺参数（仅供参考）：
主机转速：
48-60rpm
牵引速度
540-630rpm
机台压力：
14-15MPa
扭
矩
30-70%
左右
熔体温度：
210
℃
主机温度：
180/190/200/200
模头温度：
195/195/195/195/195/200/190/19
0
水
温：
33/33/30
三、管材性能要求
1
、
PE-
Xa
管材（参照
GB/T 18992-2003
冷热水用交联聚乙烯
(PE-X)
管道系统）
①外观
a.
管材的内外表面应该光滑平整干净，
不能有可能影响产品性能的明显划痕、
凹陷、
气
泡等缺陷。
b.
管壁应无可见的杂质，管材表面颜色应均匀一致，不允许有明显色差。
c.
管材端面应切割平整，并与管材的轴线垂直。
②规格尺寸（部分）
公称
外径
dn
16
20
25
32
40
50
项
目
耐静液压
纵向回缩率
平均外径
mm
dem,min
16.0
20.0
25.0
32.0
40.0
50.0
dem,max
16.3
20.3
25.3
32.3
40.4
50.5
要
求
无渗漏、无破裂
≤
3%
最小壁厚
mm
S6.3
1.8
1.9
1.9
2.4
3.0
3.7
S5
1.8
1.9
2.3
2.9
3.7
4.6
S4
1.8
2.3
2.8
3.6
4.5
5.6
S3.2
2.2
2.8
3.5
4.4
5.5
6.9
③管材性能检测（部分）
实验参数
静液压应力
12.0MPa
，
20
℃，<
/p>
1h
静液压应力
4.8MPa
，
95
℃，
1h <
/p>
静液压应力
4.6MPa
，
95
℃，
165h
3<
/p>
个试样，
120
℃，
1h
，
en
≤
8mm
-
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