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EVOH阻氧管及其挤出生产设备 |
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作者：广州励进新技术有限公司技术部 李桦 来源：PT现代塑料 |
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EVOH即乙烯－乙烯醇共聚物，是一种新型的阻隔材料，其阻气性（阻O2、水蒸气和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）高数10倍以上。另外，EVOH的透明性、光泽性、机械强度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面强度都非常优异。由于在高性能阻隔树脂中，它的热稳定性最高，使得加工生产中产生的废料可以被再生利用。由于对气体、香气及溶剂等都有很好的阻隔性能，EVOH主要被用于硬包装和软包装，同时基于某些管道领域如采暖管道对于阻氧性的特殊要求，其在塑料管材方面的应用也越来越广泛。
解决热水管道锈蚀问题
在热水系统（采暖、空调及地暖等）中，使用一般的塑料管材如PEX管、PPR管、PE-RT管及PB管，都会因管道具有渗氧性,并且这种渗氧性随着温度的升高越发突出而导致管道内热水中的含氧量随温度的升高而增加。有关技术资料显示，当热水温度为40℃、渗氧量＞0.1mg/（L·day）时，将对采暖系统中的金属加热器、金属阀门、管件、散热器及水泵等带来严重的腐蚀。因此，目前欧洲在热水系统中大量采用阻氧型的塑料管材。在地板采暖工程中，欧洲、美国和澳大利亚均强制要求采用防渗氧的塑料管道。
图1 广州励进的5层EVOH阻氧管生产线
EVOH阻氧管具有极低的氧气透过率（见表1），在用作采暖管道时解决了锈蚀的问题，同时它还具有以下优点：确保50年的使用寿命、耐高温性强(可达110℃)以及高温下的长期耐应力开裂性好、显著的记忆性、低温下优秀的抗冲击强度（可低至-50℃）、高耐磨性和机械抵抗能力（适宜用在条件较差的工地环境）以及优秀的耐化学性。
图2 广州励进5层EVOH阻氧管生产线的挤出部分
EVOH阻氧管结构
按EVOH阻氧层在管材中的位置，有3种不同的EVOH管：内层是EVOH阻氧层，外层是PE或PEX层，两层间是热熔胶层；内层是PE或PEX层，外层是EVOH阻氧层，两层间是热熔胶层；内层是PE或PEX层，中间层是EVOH阻氧层，外层再覆盖一层PE或PEX层，内外两层间各有一层热熔胶层。前两种EVOH管都是3层结构，后一种是5层结构。
虽然5层结构较3层结构的EVOH阻氧管生产设备复杂，设备价格也昂贵一些，但综合比较管材的使用性能、成本及质量稳定性，将EVOH阻氧层放在中间即选择5层结构比较好。这是因为，阻氧层在外层的EVOH管，薄薄的阻氧层在运输和施工中难免会碰到硬物而受到损伤；阻氧层在最内层时，不便于观察阻氧层的变化，且EVOH阻氧材料与热水长时间接触（相对湿度＞60%时）会造成阻隔性急剧下降。尽管可以将3层结构做得厚一些以减少阻隔层的损伤或失效，但同时会造成原料成本增加。
EVOH阻氧管规格
关于EVOH阻氧管的规格，可参见表2和表3。
如上所述，由于EVOH放在内层或外层时，容易损伤或失效，所以在3层结构的EVOH管中，EVOH层略为厚些，而5层结构EVOH管的EVOH层可以做得薄一些。两种结构的EVOH管材都可以向大规格或向上规格延伸。
EVOH阻氧管设备的特殊性
生产EVOH管的设备与生产一般塑料管材的设备很接近，但因EVOH树脂过热会分解，易粘附在金属表面，因此挤出元件要避免有凹凸部件、尖角及死点。此外，该设备在一些关键环节还存在着某些特殊性。
1．EVOH挤出机筒和螺杆需专门设计
挤出EVOH所用的机筒和螺杆的材料要使用耐腐蚀的表面经细磨的氧化钢或者特殊的合金，如镀铬材料。机筒要有4~5区精确的温度控制。进料口处需有水冷却装置，避免原料过早熔化。
挤出螺杆要选用适合挤出薄层材料的螺杆类型，避免使用低转速和长径比过大的螺杆，以缩短熔体在机筒内的停留时间，减少EVOH受热分解的机会。EVOH材料的牌号不同，采用的长径比也应该有所不同，如F级材料（含32%乙烯）宜选用L/D≥26的螺杆，E 级（含44%乙烯）则选用L/D≥24的螺杆。
2．多层共挤机头
多层共挤机头已日渐常见，特别是在高档的吹膜机组中应用最广泛。多层共挤的流道结构一般采用螺旋分配器，各参数的设计和加工、调试都需要经过长时间的摸索试验，方能适合所使用的材料。
3．高精度的温度和速度控制
由于EVOH材料对加工温度十分敏感，因而对挤出设备的温度控制精度要求相当高。同时，由于多层结构中各层的厚度以及小EVOH管的总厚度比较薄，对管材挤出生产线的速度控制精度也提出了较高的要求。广州励进新技术有限公司凭借多年对电控技术的掌握，在EVOH管材生产线的高精度自动化控制技术方面达到了较高的水平，所设计和制造的管材控制系统可以与国外同行相比美。
4.特别的加工工艺
EVOH材料的挤出工艺要求比较高，加热、冷却、定径及拉伸等环节都要被控制得恰到好处。广州励进新技术有限公司经过开发研究，摸索出一套完整的加工工艺，为高速生产优质EVOH阻氧管打下了坚实的基础。
结语
我国城镇居民住宅的迅猛发展，必将带动我国城市及建筑供暖系统对于EVOH阻氧管的巨大需求，进而有力推动管材上游包括塑料原料、生产设备等产业的发展。(end)
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(12/4/2009) |
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