柔性塑料保溫管及其生產技術

柔性塑料保溫管及其生產技術摘要：柔性塑料保溫管，其技術在生產過程中的有效實施，可以使管道生產質量的可控性得到提高，拓寬柔性塑料保溫管的工程應用范圍，以保持暖通空調以及給排水工程的生產水平;另外，應用新的生產理念，可降低傳統(tǒng)柔性塑料保溫管的生產成本，顯著延長管道使用年限。關鍵詞：柔性；塑料保溫管；生產技術柔性管道由于其運行的靈活性，逐漸出現在人們的視野中。柔性管道安裝簡單，如建筑物間的管道連接可通過管道彎曲繞過障礙物來實現，因此無需進行管道預規(guī)劃。柔性管道能幾百米連續(xù)鋪設，因此所需接頭少，從而避免了管道連接時間和后續(xù)填縫，最終在降低成本基礎上有效完成管道鋪設。同時，柔性管道敷設只需狹窄的溝槽，這也意味著降低了挖掘成本，尤其是對小管徑管道，能在很大程度上節(jié)約成本。一、柔性復合管的設計1、介質管薄壁鋼管和軟銅管。作為一種介質管，鋼管具有良好的耐熱性，但耐腐蝕性較差，如isoflex及isowell管道。isoflex柔性保溫管介質管由薄壁P195GH、1.0348合金鋼管組成，焊接精密，內表面光滑。合金鋼管采用氣焊，如鎢極惰性氣體保護焊。保溫管的耐熱溫度可達130°C，最大工作壓強可達2.5MPa，最大許用環(huán)應力可達150N/mm2。isowell的最大管徑可達140mm，介質管采用直縫焊螺旋波紋狀1.4404不銹鋼管，鋼管主要通過法蘭熱縮套連接，最大限制溫度為140C，最大使用壓力為2.5MPa。軟銅管。與鋼管一樣，軟銅的突出優(yōu)點是具有較好的耐熱性，但環(huán)應力低于鋼管。例如，柔性管道isocu的介質管由冷成型無縫軟銅管組成，焊接方法為毛細管焊接配件或壓力焊接配件。管道最大管徑為90mm，耐熱溫度可達130°C,運行壓強2.5MPa，最大環(huán)應力可達110N/mm2。交聯(lián)聚乙烯(PEX)。采用交聯(lián)聚乙烯作為復合保溫管的介質管，具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性及耐水腐蝕性，但耐熱溫度較低。例如，柔性管道isopex的最大管徑為250mm，運行溫度為90C，運行壓力為0.06MPa(熱水管/污水管)。國外市場上常用的柔性管介質管是耐腐蝕效果最佳的PEX，在我國，由于人口眾多，尤其是小區(qū)建筑群龐大，需大管徑保溫管來滿足需求，所以基本上采用直管鋼管復合保溫管。2、保溫層。柔性管保溫材料的選擇是聚氨酯泡沫，通常有三種環(huán)保泡沫體系，即零臭氧消耗與零全球變暖潛能值，包括水和異氤酸酯反應生成二氧化碳發(fā)泡全水發(fā)泡體系、二氧化碳和物理發(fā)泡劑HFCs同時發(fā)泡聚氨酯的HFCs/水雙發(fā)泡體系、二氧化碳和物理發(fā)泡劑環(huán)戊烷發(fā)泡聚氨酯的環(huán)戊烷/水雙發(fā)泡體系。為確保柔性保溫管的保溫層在盤卷和安裝中不會與介質管和夾克管分離，所需的聚氨酯泡沫體系必須具有較高的柔韌性，此外，對溫度低于95C長期使用的PEX管，耐熱性為95C的保溫材料能滿足需求，但對于通常使用銅或鋼管作為介質管且工作溫度高達130C的管道系統(tǒng)，泡沫材料需更高的耐熱性。因此，鑒于硬質聚氨酯泡沫柔韌性用耐熱性不能同時滿足的缺陷，需對發(fā)泡體系進行新的調整，例如新一代半柔質多元醇泡沫體系配方，由長鏈與短鏈多元醇獨特組合而成的泡沫具有高耐熱性及高柔韌性，同時，為克服半柔質泡沫入老化速度過快的缺陷，在體系配方中進一步進行了研發(fā)，抓住長鏈與短鏈多元醇間的平衡能延緩氣體擴散關鍵點，因此研發(fā)了延緩半柔質泡沫體系入老化配方。表1為Huntsman的半柔質泡沫體系，DaltofoamTE44200及DaltofoamTE44203，兩個體系按配方配制多元醇混合物，即聚醚多元醇、水、硅氧烷表面活性劑，形成水吹塑泡沫。生成的泡沫適用于連續(xù)法軟質聚氨酯預制保溫管的生產。DaltofoamTE44203高抗壓強度使其更適用于大管徑管道，而DaltofoamTE44200更適用于小管徑管道。DaliofoamTE44200DeItofoamTE44203理■法謹掘長反逐茨宣20P副三時1'三LO113035kg/cnraa575-6匚您逐宓Jigcm56!64柔韌性16UkPaS50970杭g里宣kPa21026Q%<S<S閉孔里%>90>90r143HI3、 阻隔層。為避免聚氨酯發(fā)泡中的氣體交換，通常在保溫層和夾克管間設置防擴散阻隔層。阻隔層通常用于連續(xù)澆筑法生產工藝中，因其能保證整個生產中泡沫的低熱量損失，從而形成結構穩(wěn)定的泡沫保溫層。阻隔層材料可是塑料薄膜或金屬箔，例如，在isoflex及isowell等柔性保溫管生產工藝中，采用PE電暈處理后的PE鋁箔層，能達到100%密封阻隔效果。4、 夾克管。由于PE材料受天氣影響小，具有良好的抗紫外線線性，并能抵御土壤中幾乎所有化合物的腐蝕，因此它是所有國家和國際標準中提到的唯一合適的夾克管材料。聚乙烯作為柔性管的夾克層，表面均勻光滑。生產中，高彈性熱塑性低密度聚乙烯連續(xù)擠壓在聚氨酯泡沫層表面形成夾克層，該夾克管表面光滑，柔韌性好，保溫效果好，如用于isoplus的夾克管導熱系數入PE為0.35W/(m?K)。二、柔性聚氨酯塑料保溫管生產技術柔性保溫管作為一種管中管系統(tǒng)，其生產技術包括間歇法及連續(xù)法。其中，間歇法成本低，可生產各種尺寸的管道，通常用于直管柔性管，不適合大規(guī)模生產。當前，應用較多的間歇法生產方法為澆筑法，生產的管道長度最大僅為16m，生產工藝是在介質管與夾克管間略微傾斜的水平空腔中澆注聚氨酯泡沫，稍微傾斜能使泡沫發(fā)泡密度分布更均勻，澆筑法生產工藝設備簡單，易于操作，缺點是傾斜度使發(fā)泡擴張距離過大，不易獲得最佳結構。與間歇法相比，連續(xù)法優(yōu)點是不限制管道生產長度，因此特別適用于盤卷柔性管的生產，能以相對較低的成本實現快速穩(wěn)定的生產，同時需要較低的填充密度及套管厚度，能有效控制材料成本。因此，當前大型管材制造商采用連續(xù)法生產大量相同管徑管道。缺點是改變管徑及保溫層厚度時，與間歇法相比，需更冗長的操作時間和更高的技術成本。連續(xù)法生產包括：第一階段是通過模具、傾倒或噴涂將泡沫管填充到介質管上，第二階段通過擠壓或卷繞在泡沫上形成夾克層，然后利用真空冷卻來切割所需長度的管道。在連續(xù)法生產柔性塑料保溫管時，需克服難點為：一是由于工廠場地的限制，介質管需盤管，因此管徑有限；二是對聚氨酯泡沫發(fā)泡體系的要求更加嚴格，在介質管連續(xù)工作條件下，必須保證泡沫層的均勻穩(wěn)定形成。常用的連續(xù)法泡沫保溫管生產工藝有連續(xù)澆筑法及連續(xù)噴涂法，其中，連續(xù)澆筑法多了一層阻隔層，也就是說，當泡沫填充到介質管上時，從盤卷中退出帶狀金屬或塑料薄膜卷繞在介質管上，為相應厚度的保溫層留出空間，形成密封阻隔層，連續(xù)澆筑法與連續(xù)噴涂法的生產工藝流程，見圖1。圖1綜上所述，聚氨酯泡沫保溫管主要用于區(qū)域供暖供冷，但在國內，人口眾多，小區(qū)結構復雜，為贏得市場，柔性聚氨酯保溫管先要不斷開發(fā)大尺寸保溫管，并將聚氨酯泡沫長期耐熱性提高到180°C，若溫度達到此范圍，聚氨酯可替代玻璃泡沫、礦棉或目前使用的其它無機保溫材料。做到上述要求后，柔性管時間及成本節(jié)約性將使其得到更廣泛的