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管材塑料綜論 塑料是一種塑膠材料的總稱，它可分為：一、熱塑性樹脂；二、熱固性樹脂（EPOXY）兩類。今我們要了解塑料管材的應(yīng)用，所以我們只說明塑料管材的應(yīng)用。塑料管材是屬于熱塑性樹脂，它可分為通用樹脂與工程塑膠，而今我們建筑上、飲用水上所用的管材屬于通用樹脂。它包含：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS樹脂、AS樹脂、壓克力樹脂、聚乙烯醇（PVA）、聚二氯亞乙烯（PVDC）、聚對苯二甲酸乙烯脂（PET）等塑料大都可以制成管子，但在用途上其差別就很大了，目前以我們建筑業(yè)、排水、飲用水管道常用的為聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）三種主流。 最早期，人們使用聚氯乙烯管（PVC）為最方便，其價(jià)格也最便宜，施工可用膠合也最方便，但人們發(fā)現(xiàn)其對環(huán)境的污染、氯在飲用水上有致癌的可能，因此被禁止使用，只能用在排水管上。這是眾所皆知的事。 同期聚丙烯（PP）也問世。聚丙烯塑料是由乙烯——丙烯共聚為原料，加工制成管子，因其無毒、無味，被用在建筑飲用水管道上，但在使用的過程中發(fā)現(xiàn)PP管子的缺點(diǎn)：一、氧滲透率特別大，不適合飲用水輸送；二、膨脹系數(shù)特別大，在使用后接頭處容易漏水；三、材質(zhì)的老化快。雖經(jīng)多次改良材質(zhì)PPC、PPR，但這些缺點(diǎn)還是無法根除，因此在歐美逐漸被PE、PEX所代替。目前在歐美，因其有較優(yōu)良的耐腐蝕性，故在工業(yè)上用于抗酸、堿的輸送管道。 同期聚乙烯（PE）也問世，聚乙烯管是一種無毒、無味的塑料，適合做在食品、藥品上的包裝材料，當(dāng)然也適合用在管材上；但聚乙烯（PE）也是一種材料的總稱，它并不能以一種材料做出所有的東西來，因此聚乙烯有分為低密度聚乙烯（LDPE）密度在0.926以下、超低密度聚乙烯（LLDPE）密度在0.916以下、中密度聚乙烯（MDPE）密度在0.926~0.942之間、高密度聚乙烯（HDPE）密度在0.942~0.955之間、超高密度聚乙烯其密度為0.955以上。聚乙烯（PE）目前在國際上已廣泛的被應(yīng)用在民生用品上、工業(yè)用品上。但在密度上大致就區(qū)分為五等級。若在由其流動(dòng)率、物理特性等區(qū)分，就可知聚乙烯的產(chǎn)品種類多，亦可做出各種不同的東西。如今就以管材來說，低密度聚乙烯（LDPE）能做出低密度的軟管，但其材質(zhì)能否適合做為供飲用水管材所要具備的物理特性，如長期使用壓力在10kg/cm2、耐候性及材質(zhì)不易老化、龜裂等物理性要求。故在管材上的要求是所有聚乙烯材料中要求最嚴(yán)的一種，因此管材的聚乙烯價(jià)格常要比一般聚乙烯高出1/2到1倍的價(jià)格，因此常有不道德的廠家為了要有豐厚的利潤而用不是真正管材的材料來生產(chǎn)管子，因?yàn)橐粫r(shí)之間無法識(shí)破其劣質(zhì)的管材，要等三、五年后其材質(zhì)經(jīng)不住自然環(huán)境、物理性能的破壞，而導(dǎo)致管子破裂漏水，此時(shí)求償無門，后悔已來不及。 因此如何認(rèn)識(shí)管材是最重要的一點(diǎn)，可由其使用的材料來作初步的鑒定： 1、 LDPE密度在0.926以下是用來作一般軟性用的水管不能使用在建筑上，其管 子抗壓也在6kg/cm2以下，使用年限在5年以下。 2、 高密度聚乙烯密度在0.942至0.955之間，但一般制作PE管、硬質(zhì)管選擇材 料在0.944至0.950之間，再高高分子材料容易龜裂，雖然短時(shí)間抗壓高，但長期使用下來容易發(fā)現(xiàn)管材有龜裂性漏水，所以高密度聚乙烯管最好不要彎曲，否則容易在彎曲處環(huán)狀龜裂以致漏水，超高密度聚乙烯不適合作管材。 3、 中密度聚乙烯其密度在0.926至0.942之間，但其用在管材上，必須選擇在 0.938~0.944之間，因0.938以下其材質(zhì)較軟、抗張強(qiáng)度太低、無法長期承受較大的壓力，而使用密度0.944以上材質(zhì)因材質(zhì)太硬不能彎曲，且材質(zhì)較易龜裂。因此在制造聚乙烯管，應(yīng)選擇在中密度與高密度之間的邊界線上的密度，不但能達(dá)到要求的抗張強(qiáng)度，其管材也較柔軟，有不失其耐壓、耐候的優(yōu)良特性，但此規(guī)格之聚乙烯，在制造上就有其困難，因?yàn)槠浞肿硬婚L不短很難控制，所以制造成本無形之中就增加，又因?yàn)槠湓偌庸こ晒懿?，也因其加工特性不是很好，因此損耗率較大，而使用的制造機(jī)器也要求要比較精密，所以其材料、制造成本、損耗率無形之中增加數(shù)倍。 因此，就給一些投機(jī)廠家有可乘之機(jī)，利用不是管材的塑料來生產(chǎn)管材，以此不但價(jià)格較低產(chǎn)，也容易欺騙無知的消費(fèi)者，因?yàn)槠洳馁|(zhì)可耐候三、五年。三、五年后出事，他已賺到一把，早已逃之夭夭，消費(fèi)者無從索賠，受害的還是消費(fèi)大眾 有關(guān)交聯(lián)原料及生產(chǎn)工藝區(qū)別 歐洲發(fā)展塑料管材已有30年的歷史，早期的交聯(lián)管以“過氧化物”（peroxide）交聯(lián)方式，簡稱（PEX-a），是由粉狀初始原料加工而成，有交聯(lián)度但非常不均勻，材質(zhì)易脆化、龜裂、耐候性不足、易氧滲透等缺失。早在20年來已在國際市場中淘汰。目前管材市場的主流交聯(lián)方式為“硅烷”（silane）交聯(lián)，簡稱（PEX-b），其優(yōu)點(diǎn)為利用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，達(dá)到管材均勻交聯(lián)，以達(dá)成其長期壽命的要求。目前國際上生產(chǎn)交聯(lián)原料的大廠皆已停止生產(chǎn)（PEX-b）的原料，而普遍提供PEX-b原料。如歐美最大的交聯(lián)原料供應(yīng)商意大利Padanaplast即早已不生產(chǎn)PEX-b原料。 由于國內(nèi)目前管材市場較為混亂，開發(fā)商及消費(fèi)者對塑料管材的接觸時(shí)間較短，了解不夠深入，另由于PEX-a的原料成本低，生產(chǎn)工藝簡易（設(shè)備廉價(jià)），韓國國內(nèi)生產(chǎn)PEX-a的設(shè)備、原料被本國淘汰后大量向中國傾銷，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家也在韓國管材業(yè)者的帶動(dòng)下普遍采用國際上早已淘汰的PEX-a方式生產(chǎn)PEX管并大量運(yùn)用在地板輻射采暖工程上，造成許多工程在質(zhì)量上的隱患。 而目前國際先進(jìn)國家，如歐盟，北美，他們所使用的PEX都是用硅烷交聯(lián)所生產(chǎn)的。但硅烷交聯(lián)的PEX-b管在取代了PEX-a二十多年來，還是無法改善氧滲透及在地板采暖彎曲處易打折，使水流堵賽及長久使用在彎曲處易硅裂、漏水的缺點(diǎn)。因而制造商在十余年前成功的研發(fā)PEX-b夾鋁管（國內(nèi)稱鋁塑管）來克服氧滲透及在地板采暖彎曲處有金屬來支撐，長久不易變形堵塞，但由于中間層多了鋁金屬層，價(jià)格較貴，生產(chǎn)工藝較難，設(shè)備較昂貴，造成PEX-b鋁塑管造價(jià)較貴。因此又有制造商為市場要廉價(jià)的PEX-b，而改變在PEX-b外層加有顏色的膠料來區(qū)別有未抗氧滲透的功能。但并不能克服純塑料管在使用中其他的缺點(diǎn)和問題。目前市面上最好的PEX管道要算是pex-c了，由于PEXc管采用高性能射線輻照交聯(lián)的方式，具有較顯著的特點(diǎn)： 1、交聯(lián)度均勻： 由于PEXc管是采用聚乙烯擠出管后，采用計(jì)算機(jī)控制的電子加速器或鈷源產(chǎn)生高能射線輻照交聯(lián)是屬于后交聯(lián)，交聯(lián)所需的射線劑量完全由計(jì)算機(jī)控制，因此，所生產(chǎn)的交聯(lián)管（PEXc）在橫截面及長度方向具有均勻的交聯(lián)度，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量（化學(xué)交聯(lián)法的交聯(lián)均勻度受化學(xué)交聯(lián)劑、催化劑等助劑混合均勻度、擠出溫度、轉(zhuǎn)速、停留時(shí)間等因素的影響） 2、純凈度高、衛(wèi)生性能好 由于PEXc管無需添加任何有毒的化學(xué)交聯(lián)劑和催化劑，因此產(chǎn)品對做運(yùn)輸?shù)牧黧w（水或其他流體）不會(huì)產(chǎn)生污染，也不會(huì) 在使用過程中有低分子物析出，保持整個(gè)水或流體輸送系統(tǒng)免受污染，這也特別適用于諸好純凈水等高要求的流體輸送。 因此，PEXc管是真正意義上的綠色環(huán)保管材。 PEXa是過氧化物交聯(lián)，受溫度和比例等條件約束，交聯(lián)度不是太穩(wěn)定，還有異味。不能認(rèn)為是最好的交聯(lián)管。 PEXb是硅烷交聯(lián)，蒸煮交聯(lián)，也由于交聯(lián)度的高低和工藝還有人為因素很多。不能確保成功。 PEXc是目前最穩(wěn)定的交聯(lián)管道，但是設(shè)備造價(jià)昂貴。成本太高。所以推廣的很慢很少。 鋁塑管與PEX管比較 自上個(gè)世紀(jì)七十年代鋁塑管開始發(fā)明的最初目的就是為了應(yīng)用在地板輻射采暖中克服純塑料管及金屬管的固有缺點(diǎn)，換言之，若純塑管及金屬管能完全符合地暖需求，則國際上根本無發(fā)明鋁塑管的必要。與鋁塑管相比，PEX管的主要問題如下： 1、PEX純塑管有氧滲透。 在使用中，PEX管壁內(nèi)滲透入氧分子會(huì)滋生綠藻使管徑變小，減小水流量，長期綠藻阻塞后甚至還可能造成管子堵塞。所以PEX作地暖盤管需要用1620型，而鋁塑管因中間層有一層鋁保護(hù)內(nèi)層PE，可有效避免滲氧不堵塞，只需要用1216型。 2、PEX管不易彎曲。 PEX管是一種純塑料管，彎曲后會(huì)回彈，難成型。施工時(shí)彎曲半徑較大，管間距還不能保持一定，視覺上歪歪扭扭，使用中則會(huì)影響散熱的均勻性。且彎曲部分易打折，造成實(shí)際管徑縮小甚至不通。長期彎曲時(shí)，因彎曲處不斷的應(yīng)力集中，易導(dǎo)致老化龜裂現(xiàn)象。而鋁塑管中間層選用的鋁是延展性最好的金屬，彎曲時(shí)可以起到固定并緩沖釋放應(yīng)力作用，能確保管子彎曲半徑較小，施工時(shí)橫平豎直，視覺上非常美觀。 3、PEX管導(dǎo)熱性能差。 PEX管的導(dǎo)熱系數(shù)是0.25W/MK，鋁塑管的系數(shù)是0.45W/MK。因此，使用PEX管的地暖系統(tǒng)需要水溫比較高，耗能較高，一般在地暖中用6分管，以增大水流量。 4、PEX管的熱膨脹系數(shù)大。 PEX管的熱膨脹系數(shù)是鋁塑管的6倍，因此通熱水后會(huì)有較大的膨脹變形，原來的直管會(huì)變的彎彎曲曲，對管子和混凝土都有較大的負(fù)面影響，嚴(yán)重的會(huì)造成地板拱起變形等工程質(zhì)量問題。 5、PEX管的強(qiáng)度低。 因?yàn)镻EX管終究是一種純塑料管，強(qiáng)度遠(yuǎn)不如鋁塑管，抗拉、壓強(qiáng)度都不如鋁塑管，一旦老化，彎曲的部分最易出現(xiàn)裂紋，就會(huì)造成大量漏水。 6、壽命短。 由于PEX管的以上種種缺點(diǎn)，它的壽命并不能達(dá)到所宣稱的50年。一般PEX管的壽命在10年左右（在國家地?zé)嵋?guī)范中PEX管也只有20年的壽命）。而作為地埋管，翻修需要打開地板全部重新鋪設(shè)，對用戶來講10年后產(chǎn)品這些問題的出現(xiàn)將會(huì)造成極大的麻煩和損失。 綜上所述，鋁塑管的發(fā)明正是為了替代PEX管，國際上公認(rèn)鋁塑管是地暖的最佳管材。在歐美等國家，PEX管主要用在大型賓館的地暖中，因賓館一般隔5年左右就會(huì)重新裝修，所以用PEX管已經(jīng)能滿足需要且又節(jié)約了成本。國內(nèi)，由于大量韓國淘汰設(shè)備、淘汰技術(shù)、淘汰原料的傾銷，以價(jià)格低廉誤導(dǎo)市民，從而導(dǎo)致PEX管占據(jù)地暖市場重要部分。 鋁塑管與PB、PPR比較 1、歷史的發(fā)展：， PB管是由德國人發(fā)明的，在歐洲自1971年量產(chǎn)已將近30年的歷史，PP-R管也是由德國人發(fā)明，在歐洲量產(chǎn)已超過20年。鋁塑管的發(fā)明即是為了改良純塑料的管材缺失而因應(yīng)發(fā)明的。79年當(dāng)時(shí)歐洲將純塑料的管子（PP-R管、PEX管、PB管）普遍用于地板輻射采暖，但經(jīng)過了3~5年的實(shí)際運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)純塑料管在彎曲的部分產(chǎn)生了龜裂、變形折塞的現(xiàn)象，導(dǎo)致漏水或水無法流通。發(fā)明者才想到在塑料管外層加一層鋁合金，主要的目的即取鋁合金優(yōu)異的延展性，而后又為了保護(hù)鋁合金在外層再加一層PE層，而PE及鋁合金之間有膠合層，而成為目前市場上所見之五層結(jié)構(gòu)之鋁塑復(fù)合管。鋁塑管是排除了鍍鋅鐵管（會(huì)生銹）及純塑管（會(huì)氧滲透及折彎、堵塞）的缺點(diǎn)。而綜合了兩者優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)品，正式在歐洲問世是1986年，而實(shí)際量產(chǎn)銷售為1989年的事情。 2、材料的比較： 鋁塑管用交聯(lián)高密度聚乙烯其基本材料是由高分子量的高密度聚乙烯所制成，而以有機(jī)過氧化氫為交聯(lián)觸媒，管子本身系由擠出成型，其聚合鏈結(jié)在高壓下形成一個(gè)三度空間的立體結(jié)構(gòu)。其中合成長分子鏈結(jié)比率（即交聯(lián)比率）至少在65%以上，這樣結(jié)構(gòu)的管子特別具有耐高壓、耐撞擊、耐熱及管子不會(huì)因壓力而產(chǎn)生縫隙之特色。 PP-R無規(guī)共聚聚丙烯是由PP材料添加聚丁膠利用觸媒技術(shù)制作的大分子量無規(guī)三元聚合PP。在聚合時(shí)要將分子量的分布做到最適當(dāng)?shù)膶挾龋瑫r(shí)也要配合管材的基本要求，提高耐沖擊度、耐寒性與剛性。 3、特性的區(qū)別 鋁塑管與PB、PP-R的特性區(qū)別由下列所表示：   4、綜合說明： PB管由于耐酸堿性能極佳，因此被稱為“塑料黃金”。但其主要用途在于工業(yè)上，而在地板輻射采暖的運(yùn)用中，PB管仍然具有所有塑料管所固有的一些缺點(diǎn)如氧滲透、不易彎曲、膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性能差、強(qiáng)度低等，使用性能與PEX管很相似，耐溫性能甚至不如PEX，價(jià)格卻比PEX昂貴的多。 PPR是一種熱塑性管材，熱塑性即受熱后熔融塑化，冷卻后變硬定型。目前在作為地暖主管得到了少量使用。但同樣作為一種純塑料管，PPR受熱后因膨脹系數(shù)較大而易導(dǎo)致大幅度變形，冷熱循環(huán)過程重復(fù)較多后，管道下垂扭曲，且0℃以下很易脆化。在耐溫性能上，PPR廠家標(biāo)稱一般是常溫70℃，瞬間高溫95℃，實(shí)際國際標(biāo)準(zhǔn)只是通過冷水管標(biāo)準(zhǔn)。又因PPR熱熔連接，對熱熔工具、熱熔溫度、熱熔時(shí)間等都有比較高的要求，國內(nèi)施工人員很難具備這樣的素質(zhì)。且國內(nèi)施工方所用熱熔工具一般都是廉價(jià)的仿制品，正規(guī)的進(jìn)口熱熔機(jī)要超過千元，國內(nèi)仿制的只有數(shù)十元，其施工效果自然無法相比。基于這種施工技術(shù)的缺陷，PPR在使用中易出現(xiàn)熱熔處開裂、滲水等現(xiàn)象。 故而，在歐美等發(fā)達(dá)國家基本沒有把PB用于地暖中，而國內(nèi)只是受商家誤導(dǎo)。 鋁塑管與PERT管比較 PE-RT為非交連聚乙稀管道原料，其特性為加工簡易、廢料可回收使用，可熔接，可耐溫（70℃）以下，最初由美國研發(fā)，后由韓國演變更改，其提出的理論基礎(chǔ)為在分子結(jié)構(gòu)上，它的主鏈?zhǔn)怯删€性聚乙烯形成，而辛稀的較短分子鏈構(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)量和分布進(jìn)行控制，達(dá)到耐熱的性能。 惟此原料研發(fā)出來，目前在歐美國家尚屬論證階段，對于是否有長期壽命進(jìn)行試驗(yàn)。國內(nèi)廠家卻依此理論大肆推廣PE-RT管材，甚至有些廠家把PE-RT用于鋁塑復(fù)合管替代正規(guī)可耐高溫的交鏈聚乙烯原料，姑且不論其理論是否正確，惟此類管材在沒有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)做基礎(chǔ)依據(jù)的情況下，貿(mào)然使用無異成為廠家的試驗(yàn)品。 另由于沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、檢測的手段，更有不肖廠家只是打著PE-RT是新型原料的旗號，用普通的PE原料生產(chǎn)，消費(fèi)者亦無法察覺及辨別，使用后將造成工程上的隱憂。 國際市場正常管道市場的發(fā)展都是循序漸進(jìn)的，任何一種新型管材從研發(fā)、試驗(yàn)、問世一直到市場的接受通常需要經(jīng)過一、二十年的時(shí)間，其中通過時(shí)間的考驗(yàn)將標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及至于檢測認(rèn)證的制定，都是相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，反觀國內(nèi)由于接觸新型管材的時(shí)間較短，盲目的追求“新”的管材，而廠商也愿意提供“新”的東西，可賣出高價(jià)，賺取暴利。結(jié)果是造成工程質(zhì)量的低落，正當(dāng)?shù)拈_發(fā)商付出了代價(jià)，卻得不到客戶的認(rèn)可。  目前歐美地板輻射采暖市場主流仍然是技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、最完善的PEX鋁塑管。國際知名的鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)商如加拿大IPEX、意大利Valser、羅馬尼亞Rompipes、以色列Metzerplas、Kisan、德國Rehau鋁塑管(瑞好)等等都采用交聯(lián)的PEX原料生產(chǎn)制造。 |
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