專利名稱：氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)發(fā)明涉及一種用于輸送固、液態(tài)物料或用于護(hù)套各種地下預(yù)埋線的雙壁波紋管，特別是一種用于護(hù)套易發(fā)熱預(yù)埋地下線，例如護(hù)套地下高壓電力電纜的耐熱雙壁波紋管的配方及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于輸送固、液態(tài)物料或用于護(hù)套地下預(yù)埋線的硬聚氯乙烯雙壁波紋管，它因具有質(zhì)地輕、剛度和強(qiáng)度高，且防潮、耐腐蝕等特點(diǎn)而廣泛用于護(hù)套各種常溫下的地下預(yù)埋線，以承受預(yù)埋線上方的土層、行人、行車等重量，以及來自地面上的沖擊力，但它因耐熱性能較差、熱變形維卡軟化溫度在80℃以下，它卻不能用于護(hù)套有熱量產(chǎn)生的地下高壓電力電纜，故在高壓電力電纜產(chǎn)生的熱使雙壁波紋管溫度高于80℃時，雙壁波紋管的環(huán)剛度大幅下降，以致不能承受其上土層、行人和行車的重量，更不能承受地面上的沖擊力，從而喪失對高壓電力電纜的護(hù)套作用。隨著科技發(fā)展與人們生活水平的提高對電力的需求，電力工業(yè)對能耐熱的雙壁波紋管的需求量隨之大增，因此提高護(hù)套管熱變形維卡軟化溫度成為當(dāng)務(wù)之急的問題；人們正努力尋求一種既保持現(xiàn)有硬聚氯乙烯雙壁波紋管的優(yōu)點(diǎn)，又能符合電纜導(dǎo)管產(chǎn)品質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)，即熱變形維卡軟化溫度≥93℃的新材料的雙壁波紋管。一種耐熱性能好且與硬聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂)的分子結(jié)構(gòu)相近似的氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)引起人們的關(guān)注，但在以CPVC樹脂為材料試制時，因出現(xiàn)了以下的問題而難以制成雙壁波紋管，其原因是1)CPVC樹脂易吸潮、加工性能非常差，加工時因熔體粘度大、流動性差而需提高加工溫度，但由于加工溫度與材料的分解溫度非常接近，容易引起材料分解，并且分解所產(chǎn)生的氣體將對材料的分解起催化作用、引發(fā)氯化聚氯乙烯樹脂原料進(jìn)一步分解的連鎖反應(yīng)；2)該物料的預(yù)塑性較差，故容易在雙壁波紋管模具的狹長流道內(nèi)出現(xiàn)物料的焦化。其結(jié)果都將導(dǎo)致生產(chǎn)過程的中止。如要使生產(chǎn)能持續(xù)可靠地進(jìn)行下去，其急待解決的問題是如何制備以氯化聚氯乙烯樹脂為主料的預(yù)塑物料，亦即以氯化聚氯乙烯樹脂為主料的預(yù)塑物料的配方及用該物料制造出耐熱性能好的雙壁波紋管的生產(chǎn)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提供一種氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產(chǎn)工藝，以使它具有其配方物料能制造出耐熱性能好、富有韌性、質(zhì)地輕、強(qiáng)度高、能防潮防腐且加工性能好的雙壁波紋管產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝合理可靠、能使配方物料連續(xù)正常地制造出雙壁波紋管等特點(diǎn)。
本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管以重量份表示的配方為
氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)50-80聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂) 20-50復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑 4.5-7.5硬脂酸 0.6-0.8聚乙烯蠟0.3石蠟0.3超細(xì)碳酸鈣 4-10抗沖ACR 6-8上述的配方中還可含有紅顏料0.15重量份。
本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產(chǎn)工藝，依次進(jìn)行以下的步驟1)按配方備料；2)將上述的備料進(jìn)行高速捏合混煉，混煉為時間10～13min，混煉后物料溫度為120～135℃、經(jīng)低速冷卻攪拌后物料溫度為45～55℃；3)對上述的混煉料進(jìn)行擠壓，擠壓工藝的溫度為170～185℃，并且該溫度自進(jìn)口至出口分段升高；4)以上述的擠壓料進(jìn)行模壓成型。
本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產(chǎn)工藝的擠出模壓成型步驟中，其模具的內(nèi)口模的溫度為195～210℃、外口模的溫度為200～230℃。
本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產(chǎn)工藝中的混煉料擠壓工藝而專門設(shè)計(jì)的錐形雙螺桿擠出機(jī)，它含有帶連接頭的料筒、在料筒內(nèi)安裝的兩根由轉(zhuǎn)矩分離齒輪帶動的錐形螺桿，以及由聯(lián)軸器連接的減速箱，其特征是料筒的外壁上的外壁上帶有一組溫度不同的加熱圈。
本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明以科學(xué)合理的配方和生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了以耐熱性能好的氯化聚氯乙烯為材料制成熱變形維卡軟化溫度≥93℃的雙壁波紋管，從而解決了當(dāng)今電力工業(yè)發(fā)展中所急需的預(yù)埋地下高壓電力電纜的護(hù)套問題，它與現(xiàn)有的雙壁波紋管相比較，在同樣的試驗(yàn)條件下，即80℃的溫度下放置一小時，現(xiàn)有的雙壁波紋管會產(chǎn)生變形，無法檢測其環(huán)剛度指標(biāo)(即無法承受外壓載荷)，而本發(fā)明雙壁波紋管仍保持一定的強(qiáng)度，其環(huán)剛度達(dá)6.3kN/m2以上，能滿足使用要求；2)本發(fā)明以分子結(jié)構(gòu)與PVC樹脂相近似的CPCV樹脂為主料，并在備料中加入配比合理的熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗沖擊的改性劑等，因此能有效排除因故障而停車，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性，從而能可靠、高效地生產(chǎn)出氯化聚氯乙烯雙壁波紋管；該氯化聚氯乙烯雙壁波紋管不僅耐熱性能好，而且仍保留了現(xiàn)有同類雙壁波紋管的質(zhì)地輕、剛度和強(qiáng)度高，及防潮、防腐蝕、制造成本較低的特點(diǎn)；3)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝還可以延用現(xiàn)有的加工設(shè)備，而無須另外添置新的機(jī)械設(shè)備，故在生產(chǎn)中可根據(jù)市場的需要去更換不同性能的雙壁波紋管產(chǎn)品，既方便又經(jīng)濟(jì)合理。


圖1是本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是圖1中的節(jié)點(diǎn)I放大圖；圖3是制造本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管所用的擠壓機(jī)的主剖視圖；圖4是制造本發(fā)明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管所用的履帶式成型機(jī)的主剖視圖。
圖中的標(biāo)號說明1-氯化聚氯乙烯雙壁波紋管；1a-雙壁波紋管的外壁；1b-雙壁波紋管內(nèi)壁；2-錐形雙螺桿擠出機(jī)；2a-錐形螺桿；2b-料筒；2c-連接頭；2d-轉(zhuǎn)矩分離齒輪；2e-止推軸承座；2f-聯(lián)軸器；2g-減速箱；2h-加熱圈；3-履帶式成型機(jī)；3a-連接體；3b-進(jìn)料口；3c-分配頭；3d-進(jìn)水口；3e-出水口；3f-壓縮空氣進(jìn)口；3g-成型模塊；3h-模頭；3i-冷卻定型水套；3j-與抽真空系統(tǒng)連接的孔道。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例 本實(shí)施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的結(jié)構(gòu)可以從圖1和圖2中看到，它含有外壁1a和內(nèi)壁1b，且內(nèi)、外壁之間留有在成型過程中進(jìn)入該空間的空氣。
本實(shí)施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方(各組分以重量份表示)如下氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)50-80；聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂)20-50；復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5-7.5；硬脂酸0.6-0.8；聚乙烯蠟0.3；石蠟0.3；超細(xì)碳酸鈣4-10；抗沖ACR 6-8。
上述配方中的CPVC樹脂與PVC樹脂的分子結(jié)構(gòu)相近似、相容性好，它們能以任何一種比例混合以改善物料的加工流動性能，但該配比的大小將直接影響到產(chǎn)品的熱變形維卡軟化溫度。CPVC樹脂與PVC樹脂配比的大小取決于CPVC樹脂的氯含量及PVC樹脂的分子量分布和加工穩(wěn)定性。如果CPVC樹脂的氯含量高，則配比中CPVC樹脂的含量相對減少；如果PVC樹脂的分子量分布較寬，則配比中PVC樹脂的含量相對減少。通過大量的試驗(yàn)，采用上述的配比，即CPVC樹脂為50-80重量份、PVC樹脂為20-50，這樣既能提高物料的加工性能、使生產(chǎn)持續(xù)正常地進(jìn)行，又確保產(chǎn)品熱變形維卡軟化溫度≥93℃以符合電纜導(dǎo)管產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
上述備料中的熱穩(wěn)定劑，雖可以采用三鹽或二鹽的熱穩(wěn)定劑，但其用量較大，且需添加大量的內(nèi)、外潤滑劑；因此在本實(shí)施例中選用一種自身具有潤滑作用的復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑FY-103，它從杭州油脂化工廠購得。
上述配方中的硬脂酸、聚乙烯蠟(即O-PE)和石蠟均為潤滑劑，其中是硬脂酸以內(nèi)潤滑為主，聚乙烯蠟和石蠟以外潤滑為主。外潤滑劑雖與物料不相容，但它可消除物料在擠出過程中極易粘附在加工設(shè)備上的粘附現(xiàn)象，保證物料的順暢流動，不發(fā)生滯流現(xiàn)象。硬脂酸是一種與CPVC樹脂相容的內(nèi)潤滑劑，它可減輕CPVC分子間的相互摩擦、減少因摩擦而產(chǎn)生的不利于成型加工的摩擦熱。
硬脂酸、聚乙烯蠟和石蠟在配方中所選的配比是兼顧配方物料在加工中的流動性、防粘性及塑化速率，并且使內(nèi)、外潤滑的作用平衡，能保證生產(chǎn)連續(xù)、經(jīng)濟(jì)合理。
上述配方中的抗沖ACR是外購的LS-21(由山東瑞豐高分子材料股份有限公司生產(chǎn))，它是一種抗沖擊的改性劑，用于改善因CPVC樹脂中的氯含量較高、極性較大而帶來的產(chǎn)品的脆性。雖然常用的抗沖擊的改性劑如CPE、MBS、ABS等均可用于CPVC樹脂，但它們有以下的缺點(diǎn)而沒被選用CPE會降低熱變形維卡軟化溫度、影響產(chǎn)品的最終使用效果，MBS和ABS的耐候性差、易老化，從而影響到產(chǎn)品的使用壽命；而抗沖ACR雖價(jià)格較貴但它因不含不飽和雙鍵，故耐候性好、抗沖擊性也好，且還有利于物料的塑化、降低加工的溫度。
上述配方中的超細(xì)碳酸鈣作為填料加入。
本實(shí)施例氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，可用下表1中所列的I、II、III、IV、V、五組配方(各組分的單位為重量份)進(jìn)行試驗(yàn)均可取得較好的效果產(chǎn)品的抗沖擊性能和環(huán)向剛度高、熱變形維卡軟化溫度明顯提高；物料在加工中的分解機(jī)率明顯地降低，基本杜絕了CPVC樹脂的分解現(xiàn)象，且它還因具有優(yōu)良的塑化性能、流動性，故能確保雙壁波紋管的生產(chǎn)持續(xù)可靠地進(jìn)行。
表1 上述配方中還可加入重量份為0.15的紅顏料，使產(chǎn)品成為紅色。以紅色作為代表色，可使護(hù)套高壓電力電纜的雙壁波紋管區(qū)別于其它用途的雙壁波紋管。
本實(shí)施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的制造工藝依次包括以下的步驟1)按上述的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方備料；2)將上述的備料放入高速捏合機(jī)，高速捏合混煉10～13min，使物料溫度升至120～135℃，然后放入低速冷混機(jī)中攪拌冷卻，并在溫度達(dá)45～55℃時放料。
3)將上述混煉料擠壓，即把混煉料加入螺桿轉(zhuǎn)速與成型機(jī)成型速度相匹配的雙螺桿擠出機(jī)擠壓，擠壓料的溫度從進(jìn)口的170℃沿?cái)D出機(jī)的軸向逐段上升至出口時的185℃；混煉料在擠壓時的不同溫度有利于促進(jìn)物料的塑化和小分子物質(zhì)的揮發(fā)，從而能降低誘發(fā)CPCV樹脂分解的機(jī)率，確保生產(chǎn)正常連續(xù)地進(jìn)行；4)上述的擠壓料成型，亦即將擠壓物料引入一臺波紋管成型機(jī)中定型牽引出氯化聚氯乙烯雙壁波紋管管材；5)成型后的雙壁波紋管材經(jīng)切割機(jī)切割，并在擴(kuò)口機(jī)上對其一端擴(kuò)口即可檢驗(yàn)入庫。雙壁波紋管的擴(kuò)口端可方便各雙壁波紋管在使用中的安裝連接。
上述成型過程中的擠出模具的內(nèi)口模的溫度設(shè)定為195～210℃、外口模的溫度設(shè)定為200～230℃。外口模的溫度稍高于內(nèi)口模的溫度可提高產(chǎn)品外觀的光澤度，減少癟筋和內(nèi)壁破裂，從而提高成材率。
本實(shí)施例生產(chǎn)工藝中混煉料擠壓所采用擠出機(jī)是錐形雙螺桿擠出機(jī)，其轉(zhuǎn)速與其后的成型機(jī)速度相匹配；它的結(jié)構(gòu)可從圖3中看到，錐形雙螺桿擠出機(jī)2含有在料筒2b內(nèi)安裝的且由轉(zhuǎn)矩分離齒輪2d帶動的兩個錐形螺桿2a；轉(zhuǎn)矩分離齒輪2d通過聯(lián)軸器2f連接減速箱2g、從外接動力源(圖3中未予以表示)上傳入動力與運(yùn)動。工作時，混煉料從料筒的加料口進(jìn)入，經(jīng)錐形雙螺桿2a的擠壓，從料筒右端連接頭2c上出來；如果這時連接頭與擠出模具連為一體，則擠出料即可進(jìn)入擠出模具。擠壓過程中在錐形螺桿2a上產(chǎn)生的軸向力由機(jī)架上的止推軸承座2e內(nèi)的推力軸承平衡。本實(shí)施例錐形雙螺桿擠出機(jī)在料筒2b的外周壁上帶有四組加熱圈2h，自左至右各加熱圈的溫度范圍分別為170～175℃、170～175℃、175～180℃、180～185℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)工藝中波紋管成型所用的成型機(jī)是履帶式成型機(jī)3，其結(jié)構(gòu)可從圖4中看到，這時擠出料從擠出機(jī)連接頭3a的進(jìn)料口3b進(jìn)入擠出模具3g，然后在連接體3a、分配頭3c內(nèi)按實(shí)線箭頭所指方向在環(huán)形通道中向右前進(jìn)，并在分配頭3c處分叉、分別從內(nèi)外兩個環(huán)形通道內(nèi)繼續(xù)向右前進(jìn)，其中內(nèi)環(huán)形通道中的擠出料進(jìn)入成型模塊3g與冷卻定型水套3i之間，以形成氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的內(nèi)壁1b，而外環(huán)形通道中的擠出料進(jìn)入成型模塊3g內(nèi)、以形成氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的外壁1a；在雙壁波紋管的內(nèi)壁1b和外壁1a的成型過程中，從分配頭3c的壓縮空氣進(jìn)口3f進(jìn)入的壓縮空氣吹入成型模塊3g內(nèi)(圖4中以分配頭氣道中的實(shí)線箭號表示壓縮空氣的流向)，利用壓縮空氣的氣壓，將從外環(huán)形通道中擠出的處于熱熔狀態(tài)的物料緊貼在成型模塊3g的內(nèi)凹壁上，成型模塊3g上的與抽真空系統(tǒng)連接的孔道3j加大該物料向成型模塊內(nèi)凹壁的緊貼作用、形成外壁1a，并在冷卻定型后，外壁的形狀即可與模塊3g的內(nèi)凹形狀完全一致；與此同時，由擠出模擠出的內(nèi)、外層物料料坯的疊加厚度大于波紋管成型模塊與成型冷卻水套間的間隙而產(chǎn)生擠壓力，使處于熱熔狀態(tài)的兩層物料緊緊粘合在一起，并在冷卻定型后形成波谷。產(chǎn)品通過成型機(jī)成型模塊的移動，從右端被牽引出成型機(jī)。氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的整個定型牽引過程中，成型模塊3g由機(jī)架的外軌進(jìn)入內(nèi)軌，并在冷卻定型水套3h處合攏開始成型，成型完畢，則從內(nèi)軌回到外軌(模塊3g旁邊的實(shí)線箭號表示其在工作和返程中的循環(huán)運(yùn)動的方向)；冷卻水則從分配頭3c的進(jìn)水口3d進(jìn)入冷卻定型水套3h，在移出內(nèi)壁1b的熱量后即從水套中出來，并從出水口3e流出機(jī)外(圖4中在水通道中以實(shí)線箭號表示水的流向)。
權(quán)利要求
1.一種氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，其特征是它含有以下的組分氯化聚氯乙烯樹脂 50-80重量份聚氯乙烯樹脂 20-50重量份復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5-7.5重量份硬脂酸0.6-0.8重量份聚乙烯蠟 0.3重量份石蠟 0.3重量份超細(xì)碳酸鈣4-10重量份抗沖ACR 6-8重量份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，其特征是它還可含有紅顏料0.15重量份。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述配方生產(chǎn)氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產(chǎn)工藝，其特征是它包含以下的步驟1)按權(quán)利要求1所述配方備料；2)將上述的備料進(jìn)行高速捏合混煉，混煉為時間10～13min，混煉后物料溫度為120～135℃、經(jīng)低速冷卻攪拌后物料溫度為45～55℃；3)對上述的混煉料進(jìn)行擠壓，擠壓工藝溫度為170～185℃，并且該溫度自加料口至出口分段升高；4)以上述的擠壓料進(jìn)行模壓成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產(chǎn)工藝，其特征是模壓成型步驟中分別設(shè)定模具的內(nèi)口模的溫度為195～210℃、外口模的溫度為200～230℃。
5.一種為實(shí)施權(quán)利要求3所述氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產(chǎn)工藝中的混煉料擠壓工藝而專門設(shè)計(jì)的錐形雙螺桿擠出機(jī)，它含有帶連接頭(2c)的料筒(2b)、在料筒內(nèi)安裝的兩根由轉(zhuǎn)矩分離齒輪(2d)帶動的錐形螺桿(2a)，以及由聯(lián)軸器(2f)連接的減速箱(2g)，其特征是料筒(2b)的外壁上帶有一組溫度不同的加熱圈(2h)。
全文摘要
氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產(chǎn)工藝。尤其是用于護(hù)套地下高壓電力電纜的耐熱雙壁波紋管的配方及其生產(chǎn)工藝。按重量份計(jì)的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管配方氯化聚氯乙烯樹脂50－80、聚氯乙烯樹脂20－50、復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5－7.5、硬脂酸0.6－0.8、聚乙烯蠟0.3、石蠟0.3、超細(xì)碳酸鈣4－10、抗沖ACR 6－8。其生產(chǎn)工藝將配方物料高速捏合混煉10～13min，達(dá)120～135℃即低速冷混攪拌冷卻并至45～55℃時放料；最后在170～185℃下擠壓塑化并成型。本發(fā)明以科學(xué)配方和合理的生產(chǎn)工藝連續(xù)生產(chǎn)出熱變形維卡軟化溫度≥93℃的雙壁波紋管，從而解決當(dāng)今急需的地下高壓電力電纜的護(hù)套問題。
文檔編號C08K5/00GK1631968SQ20041008470
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者吳小波 申請人:杭州波達(dá)塑業(yè)有限公司