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EVOH阻氧管及其擠出生產(chǎn)設備

2014-6-20 23:05:56??????點(diǎn)擊:

EVOH即乙烯-乙烯醇共聚物,是一種新型的阻隔材料,其阻氣性(阻O2、水蒸氣和CO2)比PA(聚酰胺)高100倍,比PE、PP高10000倍,比目前常用的高阻隔性材料PVDC(聚偏二氯乙烯)高數10倍以上。另外,EVOH的透明性、光澤性、機械強度、伸縮性、耐磨性、耐寒性和表面強度都非常優(yōu)異。由于在高性能阻隔樹(shù)脂中,它的熱穩定性最高,使得加工生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料可以被再生利用。由于對氣體、香氣及溶劑等都有很好的阻隔性能,EVOH主要被用于硬包裝和軟包裝,同時(shí)基于某些管道領(lǐng)域如采暖管道對于阻氧性的特殊要求,其在塑料管材方面的應用也越來(lái)越廣泛。 

解決熱水管道銹蝕問(wèn)題 

在熱水系統(采暖、空調及地暖等)中,使用一般的塑料管材如PEX管、PPR管、PE-RT管及PB管,都會(huì )因管道具有滲氧性,并且這種滲氧性隨著(zhù)溫度的升高越發(fā)突出而導致管道內熱水中的含氧量隨溫度的升高而增加。有關(guān)技術(shù)資料顯示,當熱水溫度為40℃、滲氧量>0.1mg/(L·day)時(shí),將對采暖系統中的金屬加熱器、金屬閥門(mén)、管件、散熱器及水泵等帶來(lái)嚴重的腐蝕。因此,目前歐洲在熱水系統中大量采用阻氧型的塑料管材。在地板采暖工程中,歐洲、美國和澳大利亞均強制要求采用防滲氧的塑料管道。

 

圖1 5層EVOH阻氧管生產(chǎn)線(xiàn)

EVOH阻氧管具有極低的氧氣透過(guò)率(見(jiàn)表1),在用作采暖管道時(shí)解決了銹蝕的問(wèn)題,同時(shí)它還具有以下優(yōu)點(diǎn):確保50年的使用壽命、耐高溫性強(可達110℃)以及高溫下的長(cháng)期耐應力開(kāi)裂性好、顯著(zhù)的記憶性、低溫下優(yōu)秀的抗沖擊強度(可低至-50℃)、高耐磨性和機械抵抗能力(適宜用在條件較差的工地環(huán)境)以及優(yōu)秀的耐化學(xué)性。

 圖2 5層EVOH阻氧管生產(chǎn)線(xiàn)的擠出部分

EVOH阻氧管結構 

按EVOH阻氧層在管材中的位置,有3種不同的EVOH管:內層是EVOH阻氧層,外層是PE或PEX層,兩層間是熱熔膠層;內層是PE或PEX層,外層是EVOH阻氧層,兩層間是熱熔膠層;內層是PE或PEX層,中間層是EVOH阻氧層,外層再覆蓋一層PE或PEX層,內外兩層間各有一層熱熔膠層。前兩種EVOH管都是3層結構,后一種是5層結構。 

雖然5層結構較3層結構的EVOH阻氧管生產(chǎn)設備復雜,設備價(jià)格也昂貴一些,但綜合比較管材的使用性能、成本及質(zhì)量穩定性,將EVOH阻氧層放在中間即選擇5層結構比較好。這是因為,阻氧層在外層的EVOH管,薄薄的阻氧層在運輸和施工中難免會(huì )碰到硬物而受到損傷;阻氧層在最內層時(shí),不便于觀(guān)察阻氧層的變化,且EVOH阻氧材料與熱水長(cháng)時(shí)間接觸(相對濕度>60%時(shí))會(huì )造成阻隔性急劇下降。盡管可以將3層結構做得厚一些以減少阻隔層的損傷或失效,但同時(shí)會(huì )造成原料成本增加。 

EVOH阻氧管規格 

關(guān)于EVOH阻氧管的規格,可參見(jiàn)表2和表3。

 

如上所述,由于EVOH放在內層或外層時(shí),容易損傷或失效,所以在3層結構的EVOH管中,EVOH層略為厚些,而5層結構EVOH管的EVOH層可以做得薄一些。兩種結構的EVOH管材都可以向大規格或向上規格延伸。 

EVOH阻氧管設備的特殊性 

生產(chǎn)EVOH管的設備與生產(chǎn)一般塑料管材的設備很接近,但因EVOH樹(shù)脂過(guò)熱會(huì )分解,易粘附在金屬表面,因此擠出元件要避免有凹凸部件、尖角及死點(diǎn)。此外,該設備在一些關(guān)鍵環(huán)節還存在著(zhù)某些特殊性。 

1.EVOH擠出機筒和螺桿需專(zhuān)門(mén)設計 

擠出EVOH所用的機筒和螺桿的材料要使用耐腐蝕的表面經(jīng)細磨的氧化鋼或者特殊的合金,如鍍鉻材料。機筒要有4~5區精確的溫度控制。進(jìn)料口處需有水冷卻裝置,避免原料過(guò)早熔化。 

擠出螺桿要選用適合擠出薄層材料的螺桿類(lèi)型,避免使用低轉速和長(cháng)徑比過(guò)大的螺桿,以縮短熔體在機筒內的停留時(shí)間,減少EVOH受熱分解的機會(huì )。EVOH材料的牌號不同,采用的長(cháng)徑比也應該有所不同,如F級材料(含32%乙烯)宜選用L/D≥26的螺桿,E 級(含44%乙烯)則選用L/D≥24的螺桿。 

2.多層共擠機頭 

多層共擠機頭已日漸常見(jiàn),特別是在高檔的吹膜機組中應用最廣泛。多層共擠的流道結構一般采用螺旋分配器,各參數的設計和加工、調試都需要經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的摸索試驗,方能適合所使用的材料。 

3.高精度的溫度和速度控制 

由于EVOH材料對加工溫度十分敏感,因而對擠出設備的溫度控制精度要求相當高。同時(shí),由于多層結構中各層的厚度以及小EVOH管的總厚度比較薄,對管材擠出生產(chǎn)線(xiàn)的速度控制精度也提出了較高的要求。廣州勵進(jìn)新技術(shù)有限公司憑借多年對電控技術(shù)的掌握,在EVOH管材生產(chǎn)線(xiàn)的高精度自動(dòng)化控制技術(shù)方面達到了較高的水平,所設計和制造的管材控制系統可以與國外同行相比美。 

4.特別的加工工藝 

EVOH材料的擠出工藝要求比較高,加熱、冷卻、定徑及拉伸等環(huán)節都要被控制得恰到好處。我公司經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)研究,摸索出一套完整的加工工藝,為高速生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)EVOH阻氧管打下了堅實(shí)的基礎。 

結語(yǔ) 

我國城鎮居民住宅的迅猛發(fā)展,必將帶動(dòng)我國城市及建筑供暖系統對于EVOH阻氧管的巨大需求,進(jìn)而有力推動(dòng)管材上游包括塑料原料、生產(chǎn)設備等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

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