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【摘 要】本文主要介绍PE-RT地暖管材从原料工艺、挤出设备、螺杆/螺筒、机头设计、高效定径冷却系统的技术探讨来实现其高速挤出生产。
【关键词】PE-RT管材；高速；挤出；生产技术；探讨
1、概述
耐热聚乙烯（Polyethylene of Raised Temperature resistance），缩写为PE-RT 。PE-RT管材作为一种新型塑料管材，以优于传统PE管材的优秀的长期静液压强度、耐温性、加工灵活性、长寿命、可热熔性以及可回收性，成为建筑热水系统和地暖系统中的主力军，尤其在地暖管道系统中的市场占有率正在稳步上升。为了适应巿场高速增长的需要，企业采用提高劳动生产效率的办法，即提高挤出设备的生产线速度来提高单位时间的产量。高速生产线一般生产速度是普通线（5—6米/分）的一倍以上，特别是规模比较大的管材生产企业，减少设备台数，意味着厂房可更有效地使用，并且可以减少人工费用支出。设备台数的减少还可使得生产工艺容易控制，这对确保管材质量均匀一致非常重要。而且高速生产线在高速运转时比普通生产线实际功率消耗要小得多，要来得节能。单台设备效率成倍提高有利于管材企业适应市场千变万化的要求，能够在最短的时间完成客户的订单，并且可以减少成品的库存，加快资金的周转。本文将探讨如何进行生产过程的技术控制，实现PE-RT地暖管材高速生产，以提高生产效率，来满足日益增长的市场需求。
2、工艺控制
工艺流程：颗粒原料→干燥→挤出机加热→PE-RT管材专用模具→真空吸附定径→冷却定型→管材喷印→高速牵引机→无屑切割机→收卷机→检验外观、尺寸→简单包装→打压试验→合格后包装→入库
PE-RT管材用材料选择美国陶氏DOWLEX2344/2388E、韩国SK株式会社的YUCLAIR DX800、DX900、LG公司的SP980、大林公司的XP 9000及国产齐鲁石化QHM22F等。在高速挤出时，由于原料的差异，加工参数有明显的区别，因此严格控制原料的质量也是保证高速生产PE-RT管材质量与使用寿命的重要保证。
PE-RT原料加工温度在180—210℃之间产量最高，在高速挤出时如果温度较低，塑化不好，管材外观不光滑无亮度或出现熔体破碎；温度太高时，出口料坯太软，管材表面容易出现小痕纹，因此控制温度上下波动范围在5℃左右，相差太大时管材的薄厚和性能都会发生变化。
3、PE-RT管材挤出设备
因为地暖管材是盘管，200—300米一捆，中间管材有偏差不易发现，就会有质量隐患。PE-RT管材生产要求把原料良好的性能“复制”到管材上，并且希望实现连续快速挤出，以达到生产出优质产品和较好的经济效益的目的，必须要求设备先进，控制仪器的高精确度，因此主机设计非常重要，否则产量和质量都难以达到要求。生产线主机通常采用Φ65螺杆，产量可达250kg/h，稳定生产速度达15—25m/min以上，以上设计力求从技术与经济的角度将各过程完美组合，以达到最佳性能和性价比。由于PE-RT熔体粘度比较大，挤出机采用高扭矩输出，进口推力轴承，齿轮为特殊合金特殊热处理而成，降低了噪音与热损耗；挤出操作采用先进的控制系统，保证PE-RT的稳定、安全、高速挤出。
在PE-RT管材加工过程中，在原料熔融、管坯成型、冷却定径等过程中，如果控制不佳，会由于原料的分解、分子链的取向或冷却过程中的结晶造成管材力学性能下降。原料的塑化及管坯的冷却定径是控制挤出质量的关键。对挤出设备而言，应满足以下几点：
（1）采用低熔体温度，最大程度减少原料在熔融和塑化过程中分解。
（2）使熔体具有优良均匀的性能，在管坯成型过程中保证聚合物分子链不沿纵向取向。
（3）实现均匀冷却，减少管材内应力。
4、螺杆机筒设计
根据PE-RT管材原料特点，螺杆长径比要求相对较大，通常设计为33：1，在螺杆结构上采用双阶混炼型螺杆，在螺杆的中部和头部各有一段混炼元件，避免对材料的过度剪切；加料段机筒采用独立衬套结构，冷却介质冷却，内表面轴向开槽，这些结构设计有助于提高加料段的输送效率；螺杆机筒材料选用优质合金，表面进行特殊处理。机筒螺杆要保证很高的精度，如果精度比较差，根据时温等效原理，在不光滑地方如果有滞留物粘附，时间长了等于大大提高温度，连续生产时间长了就会有降解或者分解物出现，管材表面就会有间断性的小黑点，影响产品质量。
5、PE-RT专用机头设计
普通挤管机头—支架芯棒式模头由于料流的熔合缺陷，难以保证PE-RT管材的生产。目前国内外大多用螺旋式模头，拉伸膨胀比为1.3-1.6之间。口模与芯棒的光滑度直接影响管材的外观，如因产量与质量不稳定，管材易出现划痕和水冷成型造成的假裂纹、熔体堆积现象，管材经过长期高温与压力的使用，就会从痕纹处引发爆破点，影响产品的使用寿命。
在实践中设计了一种较适合PE-RT挤出的模头，称之为PE-RT式专用模头。来自挤出机的料流进入模头时，首先通过梅花形分流梭，分成多股，而后又匯合通过螺旋分流体形成环形管状料流，此料流经环形过滤装置，汇合后逐渐压缩，最后进入由芯棒与口模组成的成型流道，形成管坯挤出，料流在多次的分流和汇合中，达到高度均质塑化。实践证明，该模头可实现国外先进生产线所提倡的PE-RT“低温低压”挤出，从设计上保证了材料不会因过度剪切而导致降解，更适合高速生产。
6、高效定径冷却系统
PE-RT管道生产线与一般聚烯烃管道生产线基本构成一样，主要区别在于冷却定径部分结构不同。
由于PE-RT熔体粘度大，为使管坯顺利进入定径套，一般在定径套前增加一个预冷环。另外，由于PE-RT热焓大，为了加快冷却速度，可以采用套管式和碟片式组合冷却定型装置。定径套的结构、加工精度及冷却方式对加工PE-RT管材的质量非常需要。碟片水环定径套（冷却水对定径水套进行循环冷却，冷却水不接触管材）可在短时间内生产薄壁（冷水）管，但由于物料进入定径套时温度较高，粘度较大，采用传统水膜式定径套在长时间生产中，会造成管材外表逐渐粗糙甚至拉断，所以，PE-RT管的生产，采用水帘碟片式定径套，在管材进入定径套前对其进行预冷却，另外，也防止物料粘附在定径套入口，造成阻塞。PE-RT材料热焓值较大，尤其是高速做管时，为满足较快的挤出速度需配置较长的定径冷却长度，通常生产线总冷却长度约为23米以上，包括一台真空定径机以及二台冷却水槽。冷却长度配置的目的是为了满足15m/min以上的线速度生产20x2.0mm的管材时所需要的冷却量。
7、结语
PE-RT管材高速生产要想保证产量与质量，必须采用比较先进的、精度比较高的设备、模具，采用比较合理、适用的定径方法与良好的工艺控制，采取严格的质量控制手段和优质的原料高速生产高质量的产品。通过提高劳动生产率来获得较低的生产加工成本和较高的产量，使价格更合理，来满足市场不断扩大的需求。
参考文献
[1]张双全，王明科，郭晓玲.雅式工业专网
[2]《现代塑料》.2007，9：49
【关键词】PE-RT管材；高速；挤出；生产技术；探讨
1、概述
耐热聚乙烯（Polyethylene of Raised Temperature resistance），缩写为PE-RT 。PE-RT管材作为一种新型塑料管材，以优于传统PE管材的优秀的长期静液压强度、耐温性、加工灵活性、长寿命、可热熔性以及可回收性，成为建筑热水系统和地暖系统中的主力军，尤其在地暖管道系统中的市场占有率正在稳步上升。为了适应巿场高速增长的需要，企业采用提高劳动生产效率的办法，即提高挤出设备的生产线速度来提高单位时间的产量。高速生产线一般生产速度是普通线（5—6米/分）的一倍以上，特别是规模比较大的管材生产企业，减少设备台数，意味着厂房可更有效地使用，并且可以减少人工费用支出。设备台数的减少还可使得生产工艺容易控制，这对确保管材质量均匀一致非常重要。而且高速生产线在高速运转时比普通生产线实际功率消耗要小得多，要来得节能。单台设备效率成倍提高有利于管材企业适应市场千变万化的要求，能够在最短的时间完成客户的订单，并且可以减少成品的库存，加快资金的周转。本文将探讨如何进行生产过程的技术控制，实现PE-RT地暖管材高速生产，以提高生产效率，来满足日益增长的市场需求。
2、工艺控制
工艺流程：颗粒原料→干燥→挤出机加热→PE-RT管材专用模具→真空吸附定径→冷却定型→管材喷印→高速牵引机→无屑切割机→收卷机→检验外观、尺寸→简单包装→打压试验→合格后包装→入库
PE-RT管材用材料选择美国陶氏DOWLEX2344/2388E、韩国SK株式会社的YUCLAIR DX800、DX900、LG公司的SP980、大林公司的XP 9000及国产齐鲁石化QHM22F等。在高速挤出时，由于原料的差异，加工参数有明显的区别，因此严格控制原料的质量也是保证高速生产PE-RT管材质量与使用寿命的重要保证。
PE-RT原料加工温度在180—210℃之间产量最高，在高速挤出时如果温度较低，塑化不好，管材外观不光滑无亮度或出现熔体破碎；温度太高时，出口料坯太软，管材表面容易出现小痕纹，因此控制温度上下波动范围在5℃左右，相差太大时管材的薄厚和性能都会发生变化。
3、PE-RT管材挤出设备
因为地暖管材是盘管，200—300米一捆，中间管材有偏差不易发现，就会有质量隐患。PE-RT管材生产要求把原料良好的性能“复制”到管材上，并且希望实现连续快速挤出，以达到生产出优质产品和较好的经济效益的目的，必须要求设备先进，控制仪器的高精确度，因此主机设计非常重要，否则产量和质量都难以达到要求。生产线主机通常采用Φ65螺杆，产量可达250kg/h，稳定生产速度达15—25m/min以上，以上设计力求从技术与经济的角度将各过程完美组合，以达到最佳性能和性价比。由于PE-RT熔体粘度比较大，挤出机采用高扭矩输出，进口推力轴承，齿轮为特殊合金特殊热处理而成，降低了噪音与热损耗；挤出操作采用先进的控制系统，保证PE-RT的稳定、安全、高速挤出。
在PE-RT管材加工过程中，在原料熔融、管坯成型、冷却定径等过程中，如果控制不佳，会由于原料的分解、分子链的取向或冷却过程中的结晶造成管材力学性能下降。原料的塑化及管坯的冷却定径是控制挤出质量的关键。对挤出设备而言，应满足以下几点：
（1）采用低熔体温度，最大程度减少原料在熔融和塑化过程中分解。
（2）使熔体具有优良均匀的性能，在管坯成型过程中保证聚合物分子链不沿纵向取向。
（3）实现均匀冷却，减少管材内应力。
4、螺杆机筒设计
根据PE-RT管材原料特点，螺杆长径比要求相对较大，通常设计为33：1，在螺杆结构上采用双阶混炼型螺杆，在螺杆的中部和头部各有一段混炼元件，避免对材料的过度剪切；加料段机筒采用独立衬套结构，冷却介质冷却，内表面轴向开槽，这些结构设计有助于提高加料段的输送效率；螺杆机筒材料选用优质合金，表面进行特殊处理。机筒螺杆要保证很高的精度，如果精度比较差，根据时温等效原理，在不光滑地方如果有滞留物粘附，时间长了等于大大提高温度，连续生产时间长了就会有降解或者分解物出现，管材表面就会有间断性的小黑点，影响产品质量。
5、PE-RT专用机头设计
普通挤管机头—支架芯棒式模头由于料流的熔合缺陷，难以保证PE-RT管材的生产。目前国内外大多用螺旋式模头，拉伸膨胀比为1.3-1.6之间。口模与芯棒的光滑度直接影响管材的外观，如因产量与质量不稳定，管材易出现划痕和水冷成型造成的假裂纹、熔体堆积现象，管材经过长期高温与压力的使用，就会从痕纹处引发爆破点，影响产品的使用寿命。
在实践中设计了一种较适合PE-RT挤出的模头，称之为PE-RT式专用模头。来自挤出机的料流进入模头时，首先通过梅花形分流梭，分成多股，而后又匯合通过螺旋分流体形成环形管状料流，此料流经环形过滤装置，汇合后逐渐压缩，最后进入由芯棒与口模组成的成型流道，形成管坯挤出，料流在多次的分流和汇合中，达到高度均质塑化。实践证明，该模头可实现国外先进生产线所提倡的PE-RT“低温低压”挤出，从设计上保证了材料不会因过度剪切而导致降解，更适合高速生产。
6、高效定径冷却系统
PE-RT管道生产线与一般聚烯烃管道生产线基本构成一样，主要区别在于冷却定径部分结构不同。
由于PE-RT熔体粘度大，为使管坯顺利进入定径套，一般在定径套前增加一个预冷环。另外，由于PE-RT热焓大，为了加快冷却速度，可以采用套管式和碟片式组合冷却定型装置。定径套的结构、加工精度及冷却方式对加工PE-RT管材的质量非常需要。碟片水环定径套（冷却水对定径水套进行循环冷却，冷却水不接触管材）可在短时间内生产薄壁（冷水）管，但由于物料进入定径套时温度较高，粘度较大，采用传统水膜式定径套在长时间生产中，会造成管材外表逐渐粗糙甚至拉断，所以，PE-RT管的生产，采用水帘碟片式定径套，在管材进入定径套前对其进行预冷却，另外，也防止物料粘附在定径套入口，造成阻塞。PE-RT材料热焓值较大，尤其是高速做管时，为满足较快的挤出速度需配置较长的定径冷却长度，通常生产线总冷却长度约为23米以上，包括一台真空定径机以及二台冷却水槽。冷却长度配置的目的是为了满足15m/min以上的线速度生产20x2.0mm的管材时所需要的冷却量。
7、结语
PE-RT管材高速生产要想保证产量与质量，必须采用比较先进的、精度比较高的设备、模具，采用比较合理、适用的定径方法与良好的工艺控制，采取严格的质量控制手段和优质的原料高速生产高质量的产品。通过提高劳动生产率来获得较低的生产加工成本和较高的产量，使价格更合理，来满足市场不断扩大的需求。
参考文献
[1]张双全，王明科，郭晓玲.雅式工业专网
[2]《现代塑料》.2007，9：49