铝塑复合管大有可为

浙江双林塑料机械有限公司开发的对接焊铝塑复合管设备

铝塑复合管以其诸多优良特性被称为新型管材中的“全能冠军”，在建筑地暖领域具有极为广阔的市场前景。虽然这一产品在我国一度陷入低谷，但经过骨干生产企业和国内生产设备制造企业的共同努力，使其重新焕发了生机。

我国铝塑复合管的发展概况

铝塑复合管技术是在20世纪70年代末由英国学者Kiti申请专利，历经10年的工业化研究，于20世纪80年代末期在德国和英国首先实现了工业化生产。

在我国，铝塑复合管已经历了10多年的发展。1995年以“佛山日丰”和“安徽百通”等为代表的几家企业先后从德国尤尼克公司全套引进铝塑复合管设备和技术，按照ASTM标准生产铝塑复合管。自1997年建设部推荐使用铝塑复合管等新型管材来替代镀锌钢管以后，铝塑复合管行业在国内进人了一个高速增长期，很快就达到有20多家设备厂、600多家铝塑管厂、近千条生产线以及30多家配套管件厂的产业规模。

然而，在国内铝塑复合管行业的发展初期，由于发展过快过猛，产品标准和市场监管没有到位，出现了偷工减料、假冒伪劣产品泛滥等问题，导致频繁发生管材渗漏和爆管事故，使得铝塑复合管在用户心目中的形象一落千丈。仅仅2~3年的时间，国内铝塑复合管市场就在严重供大于求和用户不信任的双重压力下，出现大幅度下滑，从而令许多铝塑复合管生产企业纷纷转产甚至倒闭。国内铝塑复合管市场就此陷入低潮。

进入21世纪以来，随着国内建筑冷热水管市场需求的不断上升，铝塑复合管的市场开始回暖。同时，为规范市场，国内相继推出了铝塑复合管的国家标准和行业标准，而相关骨干企业也在坚持不懈地提高产品质量和配套技术水平。自此，国内铝塑复合管市场终于回归理性，走出低谷，确立了自身在建筑冷热水管市场中应有的地位和份额。目前，铝塑复合管已被建设部列入小康住宅的推荐产品。

图1 浙江双林塑料机械有限公司开发的具有优良性价比的搭接焊铝塑复合管设备

铝塑复合管用于地暖的优势

铝塑复合管是由中间纵焊铝管、内外层聚乙烯塑料以及铝管与内外层聚乙烯之间的热熔胶通过高温高压共挤复合而成，具有力学性能好、耐压、无气体渗透、热膨胀系数低、坚硬且柔性高、耐腐蚀、安全卫生、质量轻、安装方便、使用寿命长及价格适中的特点，被国内外专家称为新型管材中的“全能冠军”。特别是采用交联聚乙烯（PEX）或PE-RT制造的铝塑复合管，不仅具有上述特点，还可长期在95℃下使用，因而被国家建设部列为地板辐射采暖的优选管材。

与可用于地板辐射采暖的其他管材（如聚丁烯（PB）管及无规共聚聚丙烯（PP-R）管）相比，铝塑复合管具有多种优势。

1．耐压强度高，使用寿命长。在地板辐射采暖的施工中，需要将加热管埋于地板下细石混凝土中，因此要求加热管的使用年限长，且不需要维修。铝塑管中间铝层的增强作用，使管材的耐压强度大大提高。经测试，在1.0MPa使用压力范围内，铝塑复合管使用寿命可达50年以上，与建筑物的使用寿命相同。

2.易弯曲、不反弹，施工安装方便。在为地板辐射采暖铺设地下盘管时，由于弯曲部位较多、弯曲半径小，因而只能采取手工弯曲。纯塑料管无论是直管弯曲还是弯管调直，都会产生回弹，从而为盘管的固定带来一定的难度。尤其是PP-R管，弯曲困难，只能通过接头焊接，但这样做无疑增大了泄漏的可能性，进而大大降低了工程施工质量。而铝塑复合管以其易弯曲、不回弹的特性，在施工中铺设盘管快捷方便，管的定位和固定也十分容易，工作效率大大提高。

3．导热性好。地面辐射采暖的供热主要靠管内通热水，并通过盘管将地面均匀加热，再以整个地面为散热面，向室内进行供暖。铝塑复合管的中间铝管可大大加强管材的纵向散热能力，使管材的导热系数高至PP-R管等纯塑料管的1.5~2倍，达0.45W/(m·K)。因此，采用铝塑复合管更有利于管和地板之间热量的传递，从而显著提高采暖的热效率。

图2 搭接焊铝塑复合管的2步共挤工艺

4．热膨胀系数小，热稳定性好。地面辐射采暖的加热盘管埋于地板下，当管内通以热水时，加热管材会由于温度变化而产生膨胀。当膨胀幅度较大时，产生的应力容易引起地面破裂或管道系统本身损伤。铝塑复合管的热膨胀系数为0.025mm/(m·K)，这一数值与铝的线膨胀系数值0.0235mm /(m·K)相当，还不到交联聚乙烯管的1/6。同时，在管内热水循环温度波动较大时，铝塑复合管的尺寸稳定性也十分好，从而不会造成管道的损伤。

5．隔氧性能好。目前的热水采暖多为闭式采暖系统，对水质要求高，因此需要对热水中的氧含量严格控制。由于纯塑料管不能有效地阻隔氧渗透，当其应用于地面辐射采暖时，透过管材渗入到热水中的氧会加速钢制设备等易腐蚀构件的氧化腐蚀，从而影响系统的正常运行和使用寿命。为此，需要在塑料管内壁加一阻氧层来提高阻氧性能。但是实践证明，其阻氧效果不如铝塑复合管。铝塑复合管由于具有中间层铝管，可以彻底隔绝氧渗透，从而有利于整个系统的良好运行。另外，由于阻氧材料价格昂贵，所以带阻氧层的塑料管道的价格要明显高于铝塑复合管。

铝塑复合管生产线

铝塑复合管的中间纵焊铝管具有搭接焊和对接焊两种焊接形式，由此诞生了两种铝塑复合管生产线。其中最先出现的是搭接焊生产线，后来由于这种生产线在生产速度和管材性能上具有一定的局限性，因而又出现了对接焊生产线。

1.搭接焊生产线

搭接焊铝塑复合管中的铝管是采用超声波焊机将铝箔卷材搭接后焊成的。由于焊接前需在铝管内插入刚性支承体，以便于将两层薄铝夹在支承体与超声焊机滚轮之间，因此，这种焊接方式决定了只能在铝管焊好以后再进行粘合剂层与PE层的涂覆，而不能先挤出内管和涂上粘合剂层后再进行铝管的焊接。在实际操作中，与挤出机相连的内层粘合剂和塑料内管的复合挤出机头充当了用于支承铝箔进行搭接焊的支承体。这种复合挤出机头主要由内管挤出部分和外管挤出部分组成。

图3 对接焊铝塑复合管的生产工艺

我国从尤尼克公司引进的搭接焊铝塑复合管生产线，采用1个模块单元，将内管挤出部分和外管挤出部分组合成一个整体，用3台挤出机一次完成内外的4层共挤。这种方式结构紧凑美观，生产线长度较短，占地面积小，但是较难控制管材内壁的均匀性，特别是对于管径小于16mm的管材，制造和调整内涂覆机头比较困难。我国开发了另外一种形式的搭接焊生产线，采用4台挤出机，用2个模块单元分别将内管和外管的挤出涂覆模具与对应的2台挤出机相连，也就是内外管挤出分2步进行。这种方式虽增加了1台挤出机，使占地面积增大，却为生产操作和工艺调整带来很多方便，目前已被国内管材企业广泛采用。

搭接焊铝塑复合管生产设备的国产化，经历了从仿制到创新的过程。从1995年第一批引进设备起，国内就开始了仿制。最初的仿制只是配套塑料挤出机和冷却、牵引及收卷等辅机，不包括模具和焊机等关键部分。后来逐渐开始配套模具，并开发了2步共挤模具及2步共挤生产线。2步共挤生产线以其2步共挤模具解决了1步共挤模具比较复杂和使用不方便的问题。经过生产实践的不断完善，该生产线目前已成为国产搭接焊铝塑复合管设备的主流。

2.对接焊生产线

生产对接焊铝塑复合管的第1步是先生产带有粘合剂外层的PE、PEX或PE-RT内管，其中粘合剂层可采用共挤方法与内管一起挤出，也可加工出内管后再进行涂覆。

这两种方法各有优缺点。共挤法的优点是结构紧凑，内管与粘合剂层特别是高熔点粘合剂层，结合牢固，缺点是粘合剂层较厚，涂层均匀性较难控制。分次涂覆法的优点是粘合剂可以被涂覆得薄而均匀，且易于调整操作，缺点是内管挤塑成型后必须去除表面水分后才能进行粘合剂涂覆，否则会影响内管与粘合剂之间结合的牢度。

从塑料成型工艺角度来看，对接焊生产线的优点是，内管挤出过程同加工普通塑料管的生产过程一样，壁厚及外径尺寸控制容易，圆度误差小，但同时要求铝管内径与内管外径之间的配合精度较高，并且需要通过缩径工序来达到完全的结合，从而为工艺实施带来了较高的技术难度，这也是国内企业多年研发铝塑复合管对接焊生产线未果的原因。几年前，浙江双林塑料机械有限公司通过研发而掌握了此项技术，并成功推出了铝塑复合管对接焊生产线。该生产线可使铝管成型曲线、精度与内外径之间达到很好的配合，其技术水准处于国内领先地位。

对接焊铝塑管的外覆工艺有两种形式，一种是胶层与外塑层共挤复合，其优点是挤出模具结构紧凑，粘合牢固。不足是粘合剂层较厚，涂层均匀性较难调整，使用交联聚乙烯料时不便拆卸清理螺杆。另一种为分级涂覆，优点是粘合剂可被涂覆得薄而均匀，通过真空吸附使涂层牢固粘于铝管表面，调整操作方便，外覆挤出机拆卸清理螺杆方便，适于生产交联聚乙烯管材。缺点是，涂覆于铝管表面的粘合剂需要保温，并需尽快进入外塑层，否则会影响外覆层的粘接强度。

对接焊铝塑管中的铝管采用在线切边、逐级边缘成型及氩弧焊接的生产工艺。该工艺的优点是：焊缝平整、强度高；内管通过成型模具中间凹槽进入焊接铝管，焊接时不会损伤内管；铝管通过缩径与内管紧密贴合，再经过高频加热使之粘接在一起，从而达到复合要求。在此工艺中，缩径量的大小对焊接稳定性有较大影响，铝管加热温度的高低则直接影响复合粘接的强度。这是对接焊铝塑复合管生产中的2个关键工序。

硅烷交联聚乙烯的交联工艺

在硅烷交联聚乙烯铝塑复合管的生产中，硅烷和聚乙烯之间需要进行化学交联。交联方法分为1步交联和2步交联。在2步交联生产中，原料的准备过程比较简单，因而适合中小企业采用。但对于大企业而言，2步法存在的硅烷交联聚乙烯存储困难和生产成本低下的弊端，就会暴露得尤为明显。因此，如今的大企业无一不使用1步交联工艺。

用于铝塑管生产的1步法硅烷化学交联工艺，是将各种基本原料，包括高密度聚乙烯、液体硅烷、催化剂及抗氧剂母粒等基本原料按比例混合后，加入到挤出料斗中，供给挤出机进行反应挤出和成型。其中，液体硅烷的加入是1步法工艺的关键。在挤出过程中，加入液体助剂虽可通过浸润法实现，但是并不适于工业化的连续生产。为此，浙江双林塑料机械有限公司的设备采用了计量泵将液体助剂注入挤出机中，从而使得助剂按准确的比例，与其他各种原辅料混合均匀后，再进行熔融条件下的接枝。由于目前实现了原辅料的全部国产化，因此在原料成本方面，1步法可比2步法节省40%左右的成本。需要注意的是，用1步法硅烷交联工艺生产对接焊铝塑复合管的内管，与生产交联聚乙烯管基本是一样的，只在壁厚和管径上有所区别。另外，机头与定径套的设计也要考虑到1步法工艺的特殊要求。

铝塑复合管的连接

铝塑复合管一般采用卡压式和螺纹压紧式两种连接方式。卡压式连接是通过专用工具对卡紧套施加超过其屈服极限的夹紧力，使其产生永久性的塑性变形，来实现管材与管件的连接与密封。该连接方式不受管道振动的影响，连接可靠，密封好，安装效率高，使用寿命长。缺点是拆卸后，管件不能重复使用。

螺纹压紧式连接是靠拧动螺帽、压紧开口环来达到密封的目的。由于螺帽会因管道的振动和塑料的蠕变而松驰，需再次拧紧，因此该种连接只能用于明装。另外，螺纹压紧式连接也仅适用于较小口径(D<25 mm)的管道连接。

结语

随着我国建筑业的快速发展及采用地暖的日益流行，市场上越来越多的用户已认识到，符合标准要求的铝塑复合管是室内高温辐射采暖用管的最佳选择，而价格更高的对接焊铝塑复合管是建筑冷热水管的高端产品，适合于对安全性、可靠性要求更加严格的场合。这一市场信号，无疑为我国的铝塑复合管行业带来了更好的发展机遇，同时也对相关的设备及原材料厂家提出了更高要求。我国的铝塑复合管生产设备及原材料厂家只有以市场为导向，不断创新，才不会把这大好机遇拱手让给国外厂家。

 

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