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塑料管道新产品发展动向浅析

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塑料管道新产品发展动向浅析

发布日期:2015-08-07 00:00 来源:http://www。gzsmxcl。com 点击:

   GHFB方型单壁波纹管按照塑料管道的各种应用领域划分,对国内外市场上常用的塑料管道和部分新产品进行了阐述和分析。

一、 建筑给水管道系统

根据《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术公告》,GHFB方型高压电力电缆保护单壁波纹管该领域可分为四大类。

1、建筑给水(冷水)塑料管道系统:铝塑复合管(PAP)、聚乙烯管(PE)、交联聚乙烯管(PEX)、聚丙烯管(PP-R、PP-B)、PP-R稳态管、纤维增强PP-R复合管、硬聚氯乙烯管(PVC-U)管(非铅盐稳定剂生产)、丙烯酸共聚聚氯乙烯管(AGR)等。

2、建筑给水(热水)塑料管道系统:交联铝塑复合管(XPAP)、交联聚乙烯管(PEX)、无规共聚聚丙烯管(PP-R)、PP-R稳态管、纤维增强PP-R复合管、耐热聚乙烯管(PE-RT)、聚丁烯管(PB)、氯化聚氯乙烯(PVC-C)等。

3、建筑地面辐射采暖塑料管道系统:交联铝塑复合管(XPAP)、交联聚乙烯管(PEX)、聚丙烯管(PP-R)、耐热聚乙烯管(PE-RT)、聚丁烯管(PB)等。

4、散热器采暖塑料管道系统:交联铝塑复合管(XPAP)、交联聚乙烯管(PEX)、无规共聚聚丙烯管(PP-R)、PP-R稳态管、纤维增强PP-R复合管等。

目前,建筑给水领域的镀锌钢管已被淘汰GHFB方型单壁波纹管,有利于健康和环保的各种塑料管道逐渐成为市场的首选。根据2002年资料显示,我国建筑给水管用量为8万吨,占塑料管总量的6.5%,其中PP-R、PERT、PEX为主要的产品。

在建筑给水领域中的新产品主要是丙烯酸共聚聚氯乙烯管(AGR)、纤维增强PP-R复合管和几种金属-塑料的复合管。


丙烯酸共聚聚氯乙烯管(AGR)AGR管材是日本积水化学工业株式会社研发的新产品。AGR管材的原料为丙烯酸共聚聚氯乙烯树脂,它采用独特的聚合工艺由超微粒子的亚克力弹性体成分与氯乙烯分子接枝共聚而成,是一种新型的共聚树脂。由于亚克力弹性体粒子的直径变为普通粒子直径1/20的超微粒子、分布均匀且与共聚树脂分子以化学键结合,GHFB方型高压电力电缆保护单壁波纹管所以,当受到外部冲击力时,材料能够分散、吸收外部冲击的应力,能够迅速阻止微裂纹的传播,抗冲击性能、特别是低温冲击性能得到大幅度的提高。AGR的连接方法非常简单,只需溶剂便可连接,大口径管材亦可采用弹性密封圈连接。并且,AGR有一套完整的管件系统,无需其它材料的管件来连接。这都在最大程度上保证了AGR管道安装施工的低成本、快捷与便利性。该产品目前主要由积水(青岛)塑胶有限公司生产,目前有城镇建设行业标准CJ/T 218-2005。AGR管材属于日本积水的专利保护产品,其他塑料加工企业没有大型的化工公司作为研发后盾,难于开发此产品。另外,AGR管昂贵的价格也制约了它不会成为建筑给水领域的主流产品。


纤维增强PP-R复合管是2006年全国建设行业科技成果推广项目。该技术采用纯PPR材料,中间层对纯PPR进行增强改性的三层共挤生产工艺。具有纯PPR管材的特性外,其尺寸稳定性得到大幅度提高,管材的刚性增加、耐高温可达120℃以上的供热、供暖承压管道。适用于建筑物内冷、热水供水承压管道系统。该产品没有统一的国家或行业标准,天津市军星管材制造有限公司采用企业标准生产,已通过110℃、8760h热稳定性试验和5000次冷热水循环试验。生产设备采用三台挤出机共挤,其中中间层的挤出机应与生产FRPP管材(玻璃纤维增强聚丙烯管材)的设备相同。但该产品没有很好的解决PP-R管材的冷脆性问题,市场发展前景并不乐观。

几种金属-塑料的复合管包括钢塑复合管、铝塑PP-R复合管和PPR衬铜管。钢塑复合管采用镀锌钢管为外管,内壁复衬聚乙烯(PE)或无规共聚聚丙烯(PP-R)管,经特殊工艺热复合而成。产品兼具优异的强度和卫生性能,但这种产品的连接处是它的薄弱点,不管是螺纹连接还是卡箍连接,均难以保证长期强度和接头处的耐腐蚀性。PPR衬铜管为三层结构,由内到外分别是铜、黏合剂和PPR,该产品耐高温性能好,线性膨胀系数低,可以利用热熔连接,但价格较高。铝塑PP-R复合管是采用搭接焊铝管作为嵌入金属层增强,通过共挤热熔粘合剂与内外层无规共聚聚丙烯(PP-R) 塑料复合而成的建筑物内输送冷热水的铝塑复合压力管道,该产品与PPR稳态管相比强度更高,线性膨胀系数低,可以采用热熔连接,在这几种复合管道中,从性能和价格上比较具有显著的优势。

建筑给水管道系统中冷热水管道的发展前景

在欧洲热水管道市场,PERT管道已经后来具上,成为该领域的主要产品。但在国内,PERT仍仅限于地板采暖领域,这于原料供应商在中国的宣传定位有关,使用户仅能意识到PERT管在地板采暖中的应用优势,但从长远的发展趋势来看,由于PERT比PPR具有更好的耐低温性和柔韧性,PERT在冷热水管道领域也将具有很大的竞争力。

二、 市政给水管道系统

品种主要包括:聚乙烯管(PE),硬聚氯乙烯管(PVC-U)(非铅盐稳定剂)、玻璃钢夹砂管(GRP)、钢骨架聚乙烯复合管、钢塑复合管(SP)。

市政给水领域是我国塑料管道中应用最大的领域,2002年用量为30万吨,占塑料管道总量的24.2%。

玻璃钢夹砂管(GRP)和钢塑复合管(SP)与传统的热塑性塑料管道差别较大,本文不在阐述。下面对其他几种管道的发展趋势进行分别叙述。

1、 聚乙烯类

聚乙烯双层复合管:推广依据是自来水中的游离氯能够引起树脂的老化,而混配料中的碳黑大大地加速了这种作用,但该说法缺乏理论依据,这种产品的推广更多的是一种概念炒做,不会成为主流产品。该产品使用两台挤出机共挤,内层使用PE本色料,外层使用混配料,生产工艺简单。目前没有统一的国家或行业标准。

聚乙烯复合增强管:与上面的双层复合管生产工艺相似,同样使用两台挤出机共挤,内层为普通PE,外层共挤一层耐磨PE,可用于非开挖技术;或者在内层采用耐磨PE,可使用在输送泥浆、疏浚等领域。GHFB方型高压电力电缆保护单壁波纹管增强PE料可选用阿托菲那的原料XSC50PE100)或大韩油化生产的牌号为P601KUBL的双峰PE80管道包覆料。以非开挖用外层增强的PE复合管为例,若外增强层厚度为总壁厚的25%(国家标准中对PE管道的慢速裂纹扩展使用20%壁厚的切口液压试验),则可满足非开挖的安全性要求。该产品目前没有统一的国家或行业标准,可起草企业标准进行生产,产品检测项目参照国标GB/T13663—2000的要求;其他性能检测参考标准冲击强度的测定GB/T18743-2002 和耐裂纹扩展的测定(缺口试验GB/T18476-2001 、点荷载试验ASTM D3350)。

非开挖管道修复用聚乙烯(PE)薄壁衬管:改进的内衬法或紧配合的内衬法是在施工前先将新管(主要是PE管)通过机械变形,使其断面产生变形(直径变小或改变形状),随后将其送入旧管内,最后通过加热、加压或靠自然作用使其恢复到原来的形状和尺寸,从而与旧管形成紧密的配合。该产品的生产需要一套可调节定径套和一套叠管设备(将管材变成U型),生产工艺较简单。目前没有统一的国家或行业标准。

钢骨架聚乙烯(PE)复合管:该产品品种较多,大概有钢丝网骨架聚乙烯复合管、钢丝缠绕增强聚乙烯复合管、孔网钢带聚乙烯复合管等。各种生产工艺大同小异,都是通过中间层的钢骨架提高产品的强度,大都采用电熔管件连接和法兰连接,共同的难点是断面的防锈处理没有很好的办法。产品标准主要有:CJ/T123-2004 给水用钢骨架聚乙烯塑料复合管、CJ/T181-2003 给水用孔网钢带聚乙烯复合管。

2、 聚氯乙烯类

PVC-O管材:PVC-O管材是荷兰瓦云(wavin)公司研发的新产品。PVC-O管材是双向拉伸的PVC管材,管材分子结构由单取向改为双取向,由链状结构改为网状结构。管材的抗冲击、点载荷的能力增强,主要是PVC-O的断面结构为多层结构极大改善了在点负荷情况下的性能(PVC-U破坏后,断面呈单层结构)。0℃时,PVC-U冲击能64Nm(80 Nm脆裂),PVC-O冲击能300Nm仍完好无损。提供了在储存、装卸、安装过程中较PVC-U更高的抗损坏性能。通过调整拉伸工艺,材料的最小要求强度(MRS值)可提升至45MPa(PVC-U的MRS值为25MPa)。质量更轻、输水量更大、可大大节省材料。PVC-0管材可实现在线扩口,管材可使用弹性密封圈连接,安装方便。该产品有一国际标准ISO 16422:2006 给水用取向硬聚氯乙烯(PVC-O)管材。PVC-O管材需要专用的挤出生产线,从国外引进需昂贵的设备费用和技术转让费,仅仅依靠我公司自己的技术力量难以独立研发该产品。

PVC-M管材:高抗冲聚氯乙烯(PVC-M)管材是在PVC母体中加入增韧剂形成的聚合物合金。增韧剂的加入增加了材料的延展性并且同时保持了材料原有的强度,明显改善了材料的韧性和冲击性能。该产品的特点:

A)PVC -M的韧性和比较高的强度已经容许其采用比PVC-U更高的设计应力。GHFB方型高压电力电缆保护单壁波纹管PVC-M管材具有更高的设计应力,比PVC-U管材更节省材料,提高输水量。英国,澳大利亚和南非等国开发的增韧改性聚氯乙烯PVC-M(PVC-A)管材要求在提高韧度的同时提高设计应力,相当于提高了实用的强度。目前都已经有国家标准(规范),设计应力值是17.5MPa,都比PVC-U国际标准设计应力值12.5MPa高40%。宝硕采用16Mpa的设计应力,是因为这样产品壁厚与PVC-U刚好相差一个系列,即0.63Mpa的PVC-M与0.8Mpa的PVC-U管材壁厚相同,节省了开发模具的费用。

B)由于PVC-M管材具有更强的韧性,20℃冲击能可达(300-600)Nm,改善了PVC-U管材贮存、安装过程中易损坏、耐点载荷能力差的缺点。下面比较各个国家冲击性能指标,以dn110为例:

标准或产品

名称

方法

条件

要求

ISO4422

PVC-U

落锤冲击

0 1.6kg 2m

TIR10%

GB/T 10002.1-1996

PVC-U

落锤冲击

0 0.5kg 2m

TIR5%

GB/T 10002.1-2006

PVC-U

落锤冲击

0 1.6kg 2m

TIR5%

英国BSI PAS 27

PVC-A

落锤冲击

0 2.75kg 2m

TIR5%

AS/NZS4765

PVC-M

高速冲击

22 10kg 20m

无脆性破坏

南非SANS 966-2

PVC-M

高速冲击

23 15kg 20m

无脆性破坏

我国PVC-U管材对于韧度的测试历来只有落锤冲击一项。值得注意的为了切实地保证管材的韧度(防止脆性破坏),国际上开发了多种测试方法。在PVC-U的国际标准ISO 4422:1996中已经要求测定‘断裂韧度(fracture toughness)’(按照ISO 11673标准,即C-环测试法)。在英国,澳大利亚和南非等国开发增韧改性聚氯乙烯PVC-M(PVC-A)中都非常强调需要开发有效的测试方法,在英国,澳大利亚和南非等国的PVC-M(PVC-O)标准中都规定了多项控制韧度的测试方法和要求。显然是认为只有通过这些测试才能证实达到了增韧改性目标,实现了对于管材长期行为可预测(不发生脆性开裂),才可以放心地提高设计应力。

C)PVC-M管材可使用溶剂粘接或弹性密封圈连接的方法,简便易行、安全可靠。目前产品标准主要有:澳大利亚/新西兰标准AS/NZS 4765:2000、南非标准SANS 966-2:2006和英国规范PAS27:1999。

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