PE-RT材料在水龙头中的应用

周建平

（作者单位：路达（厦门）工业有限公司）

目前市面上的水龙头大多以铁、铜、不锈钢、合金及塑料等做为主要材质制造。因铜材料在很多方面所体现出的优越性，尤其随着低铅铜的出现，目前国内外90%以上的高档水龙头都选择无铅铜铸造。但是，近年来媒体上多次曝光水龙头引发铅中毒事件，究其根本大多是消费者偏向于选择价格低的产品，黑心企业为抢占市场，不顾标准、法规的约束，极力降低产品成本，采用锌合金以次充好，或是铜渗入杂质太多，或是用回收的废铜粗略加工而成，这样的材料制作出来的水龙头必然有严重的安全问题。

近年来，在北美市场出现了这样一种水龙头（科勒、DELTA等北美领导品牌都有推出该类产品），水嘴外壳采用锌合金或ABS成型，水路采用PE-RT管。这样既能满足严苛的NSF认证要求，又能够有效降低产品成本，做到彻底的无毒无铅。

PE-RT材料介绍

PE-RT（耐热增强型聚乙烯）是一种聚烯烃族热塑性塑料，保留了PE的良好的柔韧性，高热传导性和惰性，同时有更好的耐压性。目前，市场上PE-RT管材用材料可以选择美国陶氏DOW LEX2344/2388、韩国SK株式会社的YUCLAIR DX 800、DX 900、LG 公司的 SP980、大林公司的XP 9000及国产齐鲁石化QHM 22F等。

其中美国陶氏DOWLEX 2388是PE-RTⅡ型中应用时间最长，最成熟的材料。它是由乙烯和辛烯共聚而成，在聚合过程中通过分子设计，控制共聚单体在主链上的位置和短支链的密度，使其具备了超强的、持久的耐静压强度和优良的抗冲击强度，而且其生产过程中无需交联。PE-RT管材具备以下优点：

1.优异的耐温性（耐低温脆性为-40℃，在国内的冬天环境下一般不会出现低温脆性问题。长期耐高温性能为95℃）。

2.具有耐腐蚀、不结垢、使用寿命长等特点。

3.无毒、无味、卫生性能好，管材在生产过程中不添加任何有毒助剂。内壁光滑，不结垢，不滋生细菌，可以安全应用在饮用水输送等领域。

4.具有良好的柔韧性，在弯曲半径8倍管外径时任意弯曲，弯曲后不反弹；可盘管出货，降低包装、运输成本。

5.可以热熔连接和机械连接，可靠、不渗漏。

6.绿色环保产品，可回收再利用。

PE-RT管现已广泛用于工业及民用建筑冷热水管路系统、饮用水系统、热力预埋管、地面辐射采暖系统以及高温地源热泵系统等。

PE-RT管的加工

管材的成型工艺流程：颗粒原料→干燥→挤出机加热→PE-RT管材专用模具→真空吸附定径→冷却定型→高速牵引机→无屑切割机→检验外观、尺寸→简单包装→打压试验→合格后包装。

PE-RT原料加工温度在 （180～210）℃之间产量最高，在高速挤出时如果温度较低，塑化不好，管材外观不光滑无亮度或出现熔体破碎；温度太高时，出口料坯太软，管材表面容易出现小痕纹，因此控制温度上下波动范围在5℃左右，相差太大时管材的薄厚和性能都会发生变化。

图1　PE-RT管材生产设备

管接头的连接

原料管裁剪为适合的长度后，需要连接配套的接头，才能成为一个完整的零件使用在水龙头上。因PE-RT材料可热熔性连接，现在接头与管的连接主要有两种工艺，一种是二次注塑，另一种是激光焊接。

二次注塑工艺介绍：

1.由于PE-RT材料较软，不能够承受二次注塑模具的压力，将PE-RT管材放入模具前，需要在注塑端管材内孔插入钢芯。

2.通过多次的对比验证，管材放入模具内，需要通过模温实现预热，预热时间控制在5秒，模具温度严格控制在85±5℃（温度过高，PE-RT管材出现熔融，产品易出现跑胶；温度过低，熔接不完全，管材与接头易分离，会出现漏水事故）。

3.完成接头与管的二次注塑。在二次注塑生产中，预热时间、模具温度，对于品质有重大的影响，而这些因素又容易受到人员与设备的干扰。在采用二次注塑进行生产时，建议采用专机专人来确保品质。

激光焊接工艺原理：首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起，然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。激光束通过上层透明材料，然后被下层材料吸收。激光能量被吸收使得下层材料温度升高，熔化上层以及和下层的塑料。上层材料可以是透明的或者是有颜色的，但是必须能够保证有足够的激光通过。

激光焊接生产工序中，设备自动化程度更高，生产受人为因素影响较低，品质更稳定。

图2　激光焊接

成品管性能测试

成品管可顺利通过以下测试条款：

1.密封性实验：阀关闭及阀打开堵住出水口均符合如下条件测试：10℃水温，20PSI和 125PSI，66℃水温，20PSI和125PSI，各保压5分钟，各密封部位无任何泄露。

2.冷冻实验：冷冻至-40℃,40分钟后取出立即进行察看，看是否变形、开裂或脆化等现象。样品在水温85℃高温浸泡200小时后再冷冻480小时，然后再做800PSI的水压爆破强度实验和承载强度实验，并通过气密封检测。

3.热老化实验：样品做100℃热老化实验240小时，接着做-40℃冷冻实验240小时，再做爆破强度实验和承载强度实验均能通过800PSI的水压测试，并经气密性检测合格。

4.爆破强度实验：样品水温85℃高温浸泡1000小时后再做800PSI水压爆破强度实验，并经气密性检测合格。

5.承载强度实验：样品水温85℃高温浸泡1000小时后再做800PSI水压承载强度实验，并经气密性检测合格。

6.脉冲实验：水温：60℃±5℃，压力：125PSI-180PSI,时间2秒开，2秒关，周期6万次。样品水温85℃高温浸泡200小时后再做脉冲实验6万次，然后再做水压800PSI承载强度实验，并经气密性检测合格。

7.吊重实验：依据美国标准《ASME.A112.18.1-2012/CSAB125.1.12》, 载荷 334N(约34KG),时间 60S，能吊重34KG，并保持 5分钟，然后再做800PSI水压的爆破强度实验和承载强度实验，并经气密性检测合格。

8.拉伸实验：依据美国标准《ASME A112.18.1-2012/CSA B125.1.12》，拉伸力 67N，拉伸频率0-50次/分钟，测试周期10000次。冷冻480小时后，再拉伸3.5万次后做水压800PSI的爆破强度实验和承载强度实验，并经气密性检测合格。

9.酸性清洁剂浸泡实验：打开整组龙头所有水路，放入PH=2的酸性清洁剂浸泡7天，然后观察各零件表面腐蚀情况，再做水压800PSI的爆破强度实验和承载强度实验，并经气密性检测合格。

10.高温极限实验：水温82±3℃，动水圧：125PSI，通水30分钟，完成后，在125PSI条件下承压5分钟，各密封部位应无任何泄露。

以上检测标准结合了中国、美国标准要求，并且部分测试指标高于标准要求。根据以上测试检验，可以看出PE-RT管材使用在水龙头中，无论是阀前还是阀后，都能完全满足标准要求。

PE-RT管在各种龙头中的应用案例

1.单把脸盆龙头：水嘴采用锌合金重力铸造成型，水嘴水路采用PE-RT管与高温尼龙本体座相连。外观、质感与全铜龙头相同。

图3　单把脸盆龙头结构图

2.单把厨房龙头：PE-RT管作为进水管使用，替换传统水龙头中的软管。

图4　单把厨房龙头结构图

结论

2014年12月中国正式实施的《陶瓷片密封水嘴》(GB18145-2014)强制性国家标准中重金属析出一项，对17种重金属析出规定了严格的限量值。传统的金属龙头需要对原料冶炼、洗铅、电镀等多项工序进行严格管理，才能符合国家标准，并且可检测度较低，消费者难以直观判断。PE-RT管材水路的水龙头以其无毒、无味，彻底无重金属污染的基本物性，以及更优的成本，必将在激烈的市场竞争中占据一席之地。