取向聚氯乙烯(PVC-O)管是于1974年首次出現(xiàn)的管道品種。因其性能卓越，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，符合可持續(xù)發(fā)展的大方向，因此一直是全球塑料管道行業(yè)努力開發(fā)的目標(biāo)，已經(jīng)在英國、法國、荷蘭、葡萄牙、美國、澳大利亞、南非和日本等國家應(yīng)用多年。雖然由于制造工藝上的困難，至今PVC-O管的用量還不大，但是世界各國始終給以高度重視。近年來不僅國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO已經(jīng)正式發(fā)布了取向聚氯乙烯(PVC-O)管的國際標(biāo)準(zhǔn)，而且很多國家也制定和發(fā)布了各自的標(biāo)準(zhǔn)或地方法規(guī)。先后發(fā)布的這些標(biāo)準(zhǔn)不僅表明全世界都認(rèn)識到了PVC-O管的非凡性能與價值，急切需要發(fā)展這種管道，也證明了PVC-O管的技術(shù)已經(jīng)成熟和可靠。這是值得我國塑料管行業(yè)密切注意的發(fā)展新動向。

相關(guān)進(jìn)展

很多國家在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16422的基礎(chǔ)上制定了各自的有關(guān)PVC-O管的地方法規(guī)，如巴西和厄瓜多爾。

作為塑料管道年產(chǎn)量最大的國度，中國至今還沒有商品化生產(chǎn)的取向聚氯乙烯(PVC-O)管上市，盡管我國生產(chǎn)硬聚氯乙烯(PVC-U)管道已經(jīng)有50年歷史，改性聚氯乙烯(PVC-M) 近年也迅速發(fā)展了起來。令人欣慰的是，國內(nèi)有幾家領(lǐng)先的塑料管生產(chǎn)企業(yè)和科研單位對于PVC-O管已經(jīng)進(jìn)行了多年的技術(shù)探索?，F(xiàn)在是我國突破PVC-O管技術(shù)瓶頸的前夜。

卓越性能

眾所周知，塑料管道的抗腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)管道。但是塑料管道的機械性能相對處于弱勢。至今應(yīng)用量最大的兩類塑料管-硬聚氯乙烯(PVC-U)管和高密度聚乙烯(HDPE)管在機械性能上都是既有優(yōu)點又有缺點。硬聚氯乙烯管強度和剛度比較高，但是其抗沖擊抗開裂性能差；高密度聚乙烯管的柔韌性很好，但是強度比較低。能不能開發(fā)出強度很高、抗沖擊抗開裂性能也很好，同時成本又比較低的塑料管呢？現(xiàn)在看來，塑料管業(yè)的這個愿望可以藉由取向聚氯乙烯管實現(xiàn)。

取向聚氯乙烯管的基本原材料和硬聚氯乙烯管一樣，只是通過分子取向工藝后，取向聚氯乙烯管具有了非常顯著和突出的性能：

短期和長期靜液壓強度成倍提高

國際標(biāo)準(zhǔn)體系ISO中，表征塑料管強度的最重要的性能指標(biāo)是最小要求強度(MRS)（在北美標(biāo)準(zhǔn)體系是靜液壓設(shè)計基礎(chǔ) (HDB)）。從強度指標(biāo)的比較表中可以清楚地看出，取向聚氯乙烯管和硬聚氯乙烯管相比，最小要求強度(MRS)大幅度增加，最高等級的可以增加一倍。和高密度聚乙烯管比，差值就更大了（篇幅所限，表略）。

非凡的韌性

取向聚氯乙烯(PVC-O)管具有非常突出的韌度（抗開裂抗沖擊性能），因此被稱為“打不破的管材”。這是因為經(jīng)分子取向加工后，形成薄片分層結(jié)構(gòu)。如果管材由于缺陷和點負(fù)載產(chǎn)生了徑向裂紋，則分層結(jié)構(gòu)會阻礙裂紋在管壁中通過。同時取向聚氯乙烯管具有非常良好的抗疲勞損壞性能，特別適用于預(yù)計有壓力周期變化的場合。取向聚氯乙烯管材還具有非常良好的抗水錘性能……?？傊?，其機械性能全面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于PVC-U管。

PVC-O管的兩類制造技術(shù)

取向聚氯乙烯管的制造技術(shù)分為兩大類：兩步加工法和一步加工法。
兩步加工法，又稱離線（off-line）工藝或分批（In batch）工藝，其特點是將擠出厚料胚和雙向拉伸取向分兩步進(jìn)行。取向是將擠出成型并已經(jīng)冷卻的PVC-U管材段（厚料胚）放在模具內(nèi)，通過加熱和加壓膨脹到要求尺寸來實現(xiàn)的。
一步加工法，又稱在線（in-line）工藝。是在管材擠出生產(chǎn)線上，把已經(jīng)擠出成型的PVC-U管材（厚料胚）連續(xù)地通過徑向的擴張和軸向的拉伸實現(xiàn)雙軸取向，然后冷卻定型成為PVC-O管材。
實踐證明這兩種制造方法各有優(yōu)點或缺點，所以至今都在使用。
兩步加工法開發(fā)較早，設(shè)備和工藝比較簡單，可以達(dá)到較大的取向效果，容易達(dá)到優(yōu)良的性能，可生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍較寬。但是傳統(tǒng)的兩步加工法生產(chǎn)效率較低，耗費勞動和能源較多。
一步加工法是后來開發(fā)的，生產(chǎn)效率較高，耗費勞動和能源較少。但是設(shè)備或工藝比較復(fù)雜，且產(chǎn)品范圍有一定限制。例如：WAVIN 公司生產(chǎn)的Apello壓力到PN16，管材直徑才到315mm；Vinidex 公司生產(chǎn)的Supermain壓力到PN16，管材直徑才到300mm。

目前一步加工法都屬于專利技術(shù)（我國曾有企業(yè)和WAVIN 公司洽談過引進(jìn)其制造PVC-O的一步加工法技術(shù)事宜，但因為技術(shù)費用要價太高沒有達(dá)成合作）。這里簡單介紹Uponor BV 公司和Vinidex公司合作開發(fā)的Cornet工藝。生產(chǎn)線的前部是通常的擠出線，連續(xù)擠出用做料胚的厚管，在料胚管中的固定位置有兩個塞體；在前面的“分隔塞”和在后面的“可膨脹塞”。在控制溫度下，通過內(nèi)操作管向兩個塞體之間輸入高壓水，實現(xiàn)料胚管徑向的膨脹，同時通過生產(chǎn)線前后牽引速度差實現(xiàn)料胚管的軸向拉伸。在這個過程中，可膨脹塞要相應(yīng)地膨脹，保持對兩塞之間高壓水的密封（塞面和管材內(nèi)壁之間始終在滑動）。最后經(jīng)過徑向的擴張和軸向的拉伸，實現(xiàn)了雙軸取向的管材冷卻定型（Cornet工藝方法通常徑向的擴張比在2:1，軸向的拉伸比在20%到30%）。顯然，此種工藝有不少技術(shù)上的難點需要克服。例如，要求膨脹塞既要有可以膨脹近3倍的柔韌性，又要有能承受高壓的強度，塞面既要保證密封性能，又要在不斷滑過內(nèi)壁的狀態(tài)下耐磨損。另一個難點是成型連體的承口也已經(jīng)有專利技術(shù)。下表比較兩種制造工藝的優(yōu)缺點。

兩步加工法與一步加工法的比較

PVC-O管制造技術(shù)的創(chuàng)新性突破

      因為過去的兩步加工法工藝效率較低，耗費較大，因此發(fā)展比較緩慢。業(yè)內(nèi)大都將研發(fā)重點放在一步加工法上。但是，一步加工法的工藝技術(shù)較復(fù)雜，控制較困難，因此限制了其進(jìn)一步推廣。非常值得注意的是，最近以來，兩步加工法工藝有了重大技術(shù)突破，有可能使管材保持優(yōu)點的同時克服其原有的缺點，因此對一步加工法才是發(fā)展方向這一觀點構(gòu)成挑戰(zhàn)。

      西班牙Molecor公司在2007年7月開發(fā)出新的PVC-O兩步加工法工藝—完全干法系統(tǒng)“full dry system”，其特點是利用空氣，而不是水，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和膨脹拉伸取向。Molecor公司用這一新工藝生產(chǎn)PVC-O管材（商品名為TOM PVC-O），并出售技術(shù)和設(shè)備。據(jù)報道，該公司已于2008年向澳大利亞和歐洲的客戶銷售了兩套系統(tǒng)。根據(jù)Molecor公司在2008年國際塑料管會議的報告及其網(wǎng)站（www,molecor.com）上提供的資料，完全干法系統(tǒng)是一種具有技術(shù)創(chuàng)新性的PVC-O兩步加工法工藝，和過去的PVC-O兩步加工法工藝比較起來，具有非常顯著的改進(jìn)，在保持了兩步加工法工藝優(yōu)點的同時，基本克服了原有的缺點。主要表現(xiàn)為以下幾方面：

制造效率明顯提高：

制造效率比過去的兩步加工法工藝提高了5-6倍。其生產(chǎn)線有三個型號：生產(chǎn)線M-OR-P 1120產(chǎn)量約為2000 t/a, M-OR-P 1640約為3000 t/a, M-OR-P3163約為4000 t/a。

尺寸和壓力范圍更寬：

三個型號生產(chǎn)線均可以制造直徑110-630mm、壓力16-25bar的PVC-O管材。而過去用水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和膨脹拉伸取向的PVC-O管材直徑最大只能達(dá)到12英寸直徑（315mm）左右。

取向效果更好：

直徑拉伸比可以超過2:1，能夠制造最高等級的PVC-O管（500級，ISO 16422）。

能耗降低：

和傳統(tǒng)的兩步加工法比較，能耗節(jié)約顯著。

減少占用場地：

生產(chǎn)線緊湊，大到400mm管材的取向占地僅4x15米，因此可以和擠出料胚管的生產(chǎn)線協(xié)調(diào)連接。傳統(tǒng)的兩步加工法因為效率低，需要安排中間庫存。

勞動節(jié)約：系統(tǒng)全自動，操作也容易掌握。

PVC-O管的開發(fā)建議

國內(nèi)幾家領(lǐng)先的塑料管生產(chǎn)企業(yè)（亞通，寶碩，波達(dá)等）和科研單位（四川大學(xué)，北京化工大學(xué)等）對于取向聚氯乙烯管的技術(shù)探索已經(jīng)持續(xù)了多年，進(jìn)行了大量試驗研究，并已經(jīng)取得初步成果。如于最近（2009年9月）舉行的全國塑料管道交流會上，杭州波達(dá)塑膠公司發(fā)表了《在線雙軸取向聚氯乙烯管材開發(fā)研究》的報告。根據(jù)我們了解的情況，國內(nèi)以前開發(fā)PVC-O都在探索一步加工法工藝。我們的建議是在繼續(xù)努力探索一步加工法工藝的同時，積極開展對于兩步加工法工藝的探索。理由是：

(1) 從國外技術(shù)創(chuàng)新的動向看，阻礙兩步加工法工藝的主要缺點（效率低、消耗大）有可能會被克服。認(rèn)為兩步加工法工藝沒有前途的觀點是需要修正的。

(2) 兩步加工法工藝技術(shù)相對比較簡單，需要的投資也較少，估計有可能較早形成商品化生產(chǎn)。即使我國自己開發(fā)的兩步加工法工藝初期在生產(chǎn)效率、能源和勞動耗費等方面低于國外的水平，只要我們能夠領(lǐng)先在國內(nèi)生產(chǎn)出高耐壓、高抗沖、直徑較大的PVC-O管材，填補市場的空白，預(yù)期就會有較好的效益。

(3) 最能顯示PVC-O管材競爭優(yōu)勢的是要求耐壓特別高、抗沖擊性特別強的應(yīng)用領(lǐng)域，如環(huán)境惡劣的礦山和工業(yè)場所。換句話說，PVC-O管的目標(biāo)市場應(yīng)該設(shè)定在PVC-U管、PVC-M管，以及HDPE管難以勝任的地方。而兩步加工法工藝可以制造的尺寸和壓力范圍更寬。要求一般的通用管道市場國內(nèi)外都已經(jīng)嚴(yán)重供過于求，如欲進(jìn)一步發(fā)展我國塑料管業(yè)，必須拓寬市場，進(jìn)軍目前還較落后或?qū)倏瞻椎母叨耸袌觥?o:p>

(4) 國外改進(jìn)兩步加工法工藝的成果已經(jīng)發(fā)表，我們可以借鑒利用。

(5) 必須注意系統(tǒng)開發(fā)。PVC-O管壁薄，影響到連接和鋪設(shè)，需要采取特殊措施。PVC-O管的承插連接也需要與國內(nèi)目前采用的簡單密封圈所不同的技術(shù)。

希望我國塑料管行業(yè)能夠?qū)τ谶@個重大技術(shù)的開發(fā)給于充分的重視，注意總結(jié)過去的經(jīng)驗教訓(xùn)，吸收國際的最新成果，使我國盡快進(jìn)入大量生產(chǎn)PVC-O管的國家隊列。