1 耐熱聚乙烯（PE-RT）的介紹 

耐熱聚乙烯的英文名稱為Polyethylene of Raised Temperature resistance，縮寫為PE-RT，耐熱聚乙烯（PE-RT）管材專用料最先由美國的陶氏化學(xué)公司于2002年3月生產(chǎn)，牌號為DOW2344。后來陶氏化學(xué)又開發(fā)出牌號為DOW2388管材專用料；這是一種性能比DOW2344管材專用料更為優(yōu)良的PE-RT專用料。 

 1.1 PE-RT耐熱原理 

PE-RT是乙烯和辛烯的共聚產(chǎn)物。在分子結(jié)構(gòu)上它的主鏈?zhǔn)怯删€性聚乙烯構(gòu)成，而辛烯的較短，分子鏈構(gòu)成其支鏈，在聚合反應(yīng)中對聚乙烯分子鏈上支鏈的數(shù)目和分布進(jìn)行適度控制，使其具有耐熱性能和優(yōu)良的耐長期靜壓能力。當(dāng)聚合物分子在高溫高壓下承受較大應(yīng)力時，辛烯分子的延展吸收了部分能量，防止晶格破壞。通過合理的分子設(shè)計使辛烯單體在聚合物分子內(nèi)均勻分布，使聚合物分子受力均勻并且通過控制其數(shù)量提高了熱穩(wěn)定性和長期耐壓性能，這就是PE-RT具有高耐熱性能的根本原因。

 1.2  PE-RT管材的優(yōu)點 

優(yōu)異的長期靜液壓性能：不需交聯(lián)便能在高溫高壓下呈現(xiàn)優(yōu)異的長期靜液壓性能；優(yōu)異的抗沖擊性能：PE-RT管的脆化溫度很低，可以在－70℃以上的環(huán)境下使用，可以自由的任意彎曲，而且不必采用過大的曲率半徑；優(yōu)異的柔韌性：在管道彎曲處的應(yīng)力能很快得到釋放，其特有的“應(yīng)力松馳性能”和熱熔連接方式可減少質(zhì)量事故；優(yōu)于PB或PP-R的熱傳導(dǎo)性：PE-RT的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.4w/m.K，遠(yuǎn)高于PP-R的0.22 W/m.K和PB的0.17 w/m.K，在采暖應(yīng)用中可以提高熱傳導(dǎo)效率；可回收性：在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄邊角料和不合格的管材和管件均可再次加工利用，不會對環(huán)境造成污染；連接方便：PE-RT管除可以采用專用配件連接外，還可以采用熱熔連接，施工安裝、修補(bǔ)方便[2]；產(chǎn)品質(zhì)量容易得到保證：目前全世界僅五家公司生產(chǎn)PE-RT管道專用料，都通過了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可，它不需要進(jìn)行后期處理，質(zhì)量更加容易得到保證；價格適中，易于加工：PE-RT原料的價格基本上與PPR的價格持平，是PB原料價格的40%左右，一般單螺桿擠出機(jī)都可以塑化，生產(chǎn)設(shè)備基本上可以和PPR生產(chǎn)設(shè)備兼容，有利于產(chǎn)品切換。但這也給造假提供了便利，需要各生產(chǎn)企業(yè)和國家相關(guān)部門多監(jiān)督和規(guī)范市場。

2 影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素 

2.1原料 

    PE-RT管材性能主要由原材料自身來提供，因此決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素就在于管材專用料的質(zhì)量，要確保PE-RT管材優(yōu)質(zhì)的性能必須選用經(jīng)過國際管道認(rèn)證機(jī)構(gòu)Kiwa-Gastec認(rèn)證的原料，目前市場常見的PE-RT專用料，有韓國SK化學(xué)公司開發(fā)的DX800的PE-RT管材專用料，韓國LG化學(xué)公司開發(fā)的SP980管材專用料，韓國大林公司開發(fā)出的XP9000管材專用料，荷蘭巴塞爾公司開發(fā)的4731B管材專用料等。 其中2344、DX800、SP980、XP9000屬于Ⅰ型料，2388、4731B屬于Ⅱ型料，并且4731B屬于高密度聚乙烯。

 2.2 擠出機(jī)     

     具備了優(yōu)質(zhì)的原料，還必須結(jié)合相適宜的擠出設(shè)備，目前PE-RT管材的擠出設(shè)備為單螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)螺桿的長徑比選擇應(yīng)在30以上，螺桿、料筒必須由專用合金制成，流道表面需經(jīng)過特殊涂覆處理，防止塑化過程中粘料，在高溫高壓條件下引起分解，造成焦料形象質(zhì)量。 

     由于PE-RT管材市場發(fā)展迅猛，發(fā)展?jié)摿薮?，不少設(shè)備廠家都推出了PE-RT專用擠出設(shè)備，也有一些廠家為擴(kuò)大產(chǎn)品競爭力推出PE-RT/PPR兼容機(jī)。作為PE-RT的生產(chǎn)最好采用專業(yè)的擠出設(shè)備，PE-RT原料雖然耐熱但在擠出過程中，也可能因高溫出現(xiàn)受熱分解的現(xiàn)象，原料的熔體質(zhì)量流動速率也會發(fā)生變化，而且在融化過程中會產(chǎn)生氣泡。如果擠出機(jī)背壓較低，氣泡不能順利從進(jìn)料口排出，產(chǎn)品有可能不夠密實，會含有氣泡，這將進(jìn)而影響管材的承壓能力，造成質(zhì)量隱患。目前主要采用BM屏障型螺桿（如圖1），可促使PE-RT物料在壓縮段實現(xiàn)固液分離。合理的選擇擠出機(jī)可以實現(xiàn)低溫、快速擠出的目的，從而使原料的優(yōu)異性能完全轉(zhuǎn)移到管材上來。

2.3 工藝 

  有了優(yōu)異的原料，合適的擠出設(shè)備，還必須找到合理的加工工藝，合理的工藝不僅能保證原料的優(yōu)異性能完全轉(zhuǎn)移到管材上來，而且還能保證快速的擠出，挖掘設(shè)備的潛力，提高產(chǎn)能。合理的擠出工藝主要體現(xiàn)在溫度的設(shè)定、主機(jī)轉(zhuǎn)速和牽引速度的選取及定型箱真空度等方面的確定。 

（1）溫度的設(shè)定：一般料筒一區(qū)為加料段，溫度不能太高否則影響下料，溫度太低又不利于壓縮段的壓縮塑化，故一般設(shè)定為160℃左右，下料口應(yīng)有冷卻水冷卻，下料口溫度最好不要超過50℃。料筒二區(qū)、三區(qū)為壓縮段、均化段，需要提供較多的熱量使料加快塑化，但溫度又不能太高，長時間高溫會使物料在高溫和高剪切力下分解，給質(zhì)量造成隱患，一般設(shè)定170℃～185℃左右。四區(qū)為均化混煉段，在此區(qū)物料基本已經(jīng)塑化完全，不需要太多的熱量，一般設(shè)定180℃左右，使料流進(jìn)一步塑化。連接體合流芯，由于流道變窄，壓力、摩擦力較大，產(chǎn)熱也多，為保證料流順利通過，溫度設(shè)定在200℃左右。物料通過合流芯后再次分流，為保證料流的順暢和塑化的質(zhì)量，溫度一般設(shè)定在200℃～210℃之間?？谀^(qū)為了保證管材良好的外觀和消除熔接痕口模溫度一般設(shè)定在220℃左右。此溫度設(shè)置僅做參考，不同的設(shè)備對溫度要求不完全一樣?？傊?，一個原則在滿足生產(chǎn)的前提下盡量采用低溫擠出，最大程度減少原料在熔融和塑化過程中分解。 

（2）主機(jī)轉(zhuǎn)速和牽引速度設(shè)定：主機(jī)的轉(zhuǎn)速和牽引速度兩者都可以獨立調(diào)節(jié)管材的壁厚但也是一對聯(lián)系很緊密的工藝條件。兩者的比值稱為速比，是擠出工藝中很重要的一個工藝。管材不同的規(guī)格、系列對應(yīng)不同的壁厚，所要求的速比不同，但對同一臺主機(jī)和同一副模具來說，即使管材的規(guī)格、系列相同，如果選取的口模、芯棒、定徑套的尺寸不同，則速比也略有差異。所以實際生產(chǎn)中的速比要根據(jù)實際情況而定。企業(yè)為獲取最大產(chǎn)量一般希望主機(jī)轉(zhuǎn)速保持在最高轉(zhuǎn)速，建議不要使主機(jī)完全滿負(fù)荷的運轉(zhuǎn)，最高應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速的90%～95%，因為滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)不單單是會嚴(yán)重縮短設(shè)備的使用壽命，還會造成生產(chǎn)不必要的麻煩，因為生產(chǎn)總會有波動，如果壁薄了，主機(jī)加不上去，就必須降低牽引速度，由于PERT管材是盤卷，需要用噴碼機(jī)印字控制長度，這樣勢必需要調(diào)節(jié)噴碼機(jī)的設(shè)置，比較繁瑣，所以生產(chǎn)中壁厚波動最好調(diào)節(jié)主機(jī)轉(zhuǎn)速，固定牽引速度。

（3）真空度的設(shè)定：定型真空的選取也非常重要，定型真空的大小可以調(diào)節(jié)管材的外徑，外徑小加大真空度，外徑大減小真空度。真空度過大會增加阻力和產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，不利于高速擠出和保證產(chǎn)品性能，過小又會造成外觀差，尺寸不合格，因此一般真空度選取應(yīng)為-0.01MPa～-0.02MPa。 

2.4 模具 

PE-RT模具應(yīng)該選擇專業(yè)的模具，材質(zhì)應(yīng)選用專業(yè)合金，流道應(yīng)有特殊鍍層防止粘料。目前國內(nèi)外大多用螺旋式模頭（如圖2）。此模頭的作用為，使物料首先通過分流梭，分成多股，然后通過螺旋分流體進(jìn)一步壓縮均化，最后使物料進(jìn)入由芯棒與口模組成的成型流道，形成管坯擠出，料流在分流和匯合中，達(dá)到高度均質(zhì)塑化和融合，使熔體具有優(yōu)良均勻的性能，在管坯成型過程中保證聚合物分子鏈不沿縱向取向，保證產(chǎn)品性能的均一。

2.5定徑套 

因為定徑套的結(jié)構(gòu)、加工精度及冷卻方式對PE-RT管材實現(xiàn)均勻冷卻，減少管材內(nèi)應(yīng)力的和光亮的外觀等質(zhì)量非常重要，所以PE-RT管材的冷卻定徑部分結(jié)構(gòu)不同與其它管材的定徑結(jié)構(gòu)。目前較廣泛應(yīng)用的是水簾銅套定徑套（如圖3）和水簾碟片定徑套（如圖4），水簾銅套式定徑套價格低，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，冷卻效果也不錯，但管材外觀稍差，光澤度較低，并且管材通過時阻力也大，不利于高速擠出。所以目前PE-RT管的生產(chǎn)，應(yīng)用比較多的是采用水簾碟片式定徑套，其價格較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)比較困難，但冷卻效果好在管坯進(jìn)入定徑套前對其進(jìn)行水環(huán)預(yù)冷卻，另外，也防止物料粘附在定徑套入口，造成阻塞，管坯再進(jìn)入定徑套內(nèi)部與冷卻水充分接觸，冷卻效果較好，光澤度較高，并且與碟片的實際接觸面積較小，阻力也小，可以實現(xiàn)高速擠出。 

2.6冷卻水

冷卻水質(zhì)的好壞，水壓的穩(wěn)定性及水溫的高低，直接影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性，決定冷卻的速率、晶型的成型和應(yīng)力的產(chǎn)生，定徑套中的水環(huán)穩(wěn)定程度決定產(chǎn)品壁厚的偏差，生產(chǎn)缺陷的形成等質(zhì)量因素。因此，實際生產(chǎn)中冷卻水質(zhì)要好，水環(huán)中的水要單獨由高位水箱（如圖5）提供穩(wěn)定的水流和壓力，水溫要盡可能的低并保持較快的循環(huán)速度。

3 影響產(chǎn)量的因素 

3.1主機(jī) 

    根據(jù)PE-RT管材料特點，為加大擠出量和良好的塑化程度，螺桿長徑比要求相對較大，一般選用螺桿直徑大于60mm，長徑比大于30的BM型螺桿；加料段機(jī)筒采用獨立襯套結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)冷卻，內(nèi)表面軸向開槽，這些結(jié)構(gòu)有助于提高加料段的輸送效率；螺桿機(jī)筒材料選用優(yōu)質(zhì)合金，表面進(jìn)行特殊處理，加強(qiáng)硬度，防止粘料；擠出機(jī)采用高扭矩輸出，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(tǒng)，才能保證PE-RT的穩(wěn)定、安全、高速擠出。

3.2模具 

    模體選用梅花8流道分流螺旋體式模頭，合理的模頭壓縮比和口模、芯棒平直段長度，能夠保證擠出量的同時，達(dá)到理想的塑化程度并有效避免了熔體破碎和嚴(yán)重出模膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。模體溫度的精確控制也很重要，應(yīng)配備大功率加熱圈和設(shè)計模體內(nèi)孔散熱通道，保證在高速擠出的同時，實現(xiàn)溫度的精確控制，防止塑化不良或過度受熱分解。 

3.3 高效定徑冷卻系統(tǒng) 

（1）定徑套采用自然預(yù)冷加水簾預(yù)冷結(jié)構(gòu)和蝶片式相結(jié)合的定徑方式，設(shè)定合適的真空度，不僅使管胚與定徑套貼合緊密，又避免了熔融物粘模、管坯被刮傷的現(xiàn)象，從而使摩擦阻力減小，使冷卻速度加快，確保了管材在高速生產(chǎn)中尺寸的穩(wěn)定性和圓度。 

（2）真空定性箱的大小、長短也決定生產(chǎn)速度的快慢，較低的水溫，較大的冷卻水供應(yīng)量和較長的冷卻長度等都有利于快速的生產(chǎn) ，一般為達(dá)到更快的生產(chǎn)速度，可以再添加1～2節(jié)冷卻水箱，高速生產(chǎn)線的冷卻水箱總長度一般都會超過10米。

 3.4 牽引機(jī) 

    目前牽引機(jī)的應(yīng)用主要是履帶式，也有少許皮帶式。履帶式壓力較大，牽引均勻，使用壽命長等優(yōu)點，但高速生產(chǎn)時，如果速度調(diào)節(jié)不當(dāng)，會產(chǎn)生共軛效應(yīng)，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。皮帶式牽引機(jī)，牽引比較平穩(wěn)，不會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，比較適合PE-RT的擠出。 

4 生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題 

4.1螺桿、模體定期清理：由于原料的本身原因，合成時產(chǎn)生的小分子物質(zhì)、造粒時添加的助劑在加工時會析出一部分，由于單螺桿沒有自潔作用，所以析出物會粘附在料筒、螺桿和模體流道表面，一則影響加熱效率，浪費能源；二則長時間處在高溫高壓環(huán)境中會分解，焦化最后碳化，形成小黑點進(jìn)入管材影響管材的性能與外觀。所以建議生產(chǎn)3～4個月清理一次螺桿、料筒、模體。 

4.2 水路、定型箱噴淋定期清理：通常所用的冷卻水為循環(huán)水，長時間的使用勢必會產(chǎn)生不少污垢和混進(jìn)去雜質(zhì)，即使水路有過濾網(wǎng)也難完全過濾除去，生產(chǎn)周期長了，水路會不暢，噴淋會有一定的堵塞，影響水壓的穩(wěn)定和冷卻效果，造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定。所以建議根據(jù)水質(zhì)的好壞定期清理。 

4.3 口模、芯棒定期清理：長時間生產(chǎn)，口模、芯棒上會粘附不少析出物，會造成產(chǎn)品內(nèi)外壁凹線，影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)壁質(zhì)量。所以建議根據(jù)實際情況定期清理，一般2～3天清理一次。 

4.4 保溫時間注意事項：開機(jī)保溫時間視模具大小而定，一般最長不超過1.5小時，保溫時間過長容易產(chǎn)生焦料，保溫過短塑化差，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 

5 PERT管材生產(chǎn)過程中疑難雜癥如何解決    

1.管子表面有焦跡 可能原因是機(jī)身或機(jī)頭溫度過高；機(jī)頭和過濾器沒清洗干凈；粒料中有雜質(zhì)；原料熱穩(wěn)定性差或熱穩(wěn)定劑量過少；控制溫度儀表失靈。    2.管材表面有黑色條紋 可能原因機(jī)頭溫度過高，過濾器沒清洗干凈。    

3.管材表面無光澤 可能是口模溫度過低或過高。    

4.管材表面有皺紋 可能是口模四周溫度不均勻；冷卻水太熱；牽引太慢。    

5.管材內(nèi)壁毛糙 可能是芯棒溫度偏低；機(jī)身溫度過低；螺桿溫度過高。    

6.管材內(nèi)壁有裂紋 可能是料有雜質(zhì)；芯棒溫度過低；機(jī)身溫度低；牽引速度過快。    

7.管內(nèi)壁有凹凸不平 可能螺桿溫度過高；螺桿轉(zhuǎn)速太快。    

8.管內(nèi)壁有氣泡 可能料受潮了。   

 9.管壁厚度不均 可能口模，芯模沒有對正；機(jī)頭溫度不均勻；牽引不穩(wěn)定；壓縮空氣不穩(wěn)定。    

10.管材彎曲 可能管材壁厚不均；機(jī)頭四周溫度不均勻；機(jī)頭冷卻槽，牽引切割中心沒有對正；冷卻槽兩端孔不同心。    

11.制品發(fā)脆 可能機(jī)身塑化程度不夠；螺桿轉(zhuǎn)速太快；機(jī)頭溫度太低；樹脂粘度過高。    

12.管材縱向或橫向收縮大 可能定徑套與口模內(nèi)徑的徑向差大（橫向）；牽引速度偏高（縱向）。    

13.突然出料慢 可能螺桿加料段溫度高；機(jī)身進(jìn)水；機(jī)頭溶體壓力小。

6 結(jié)束語 

影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的因素還有很多，本文只是根據(jù)經(jīng)驗，對其主要因素進(jìn)行分析和探討，實際生產(chǎn)中因生產(chǎn)條件不同，還會有新的問題出現(xiàn)，需要根據(jù)具體的實際情況進(jìn)行解決

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