CN101233818B - 农业灌溉用渗水管道或膜或容器、制造方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
农业灌溉用渗水管道或膜或容器、制造方法及其应用，最早人们曾利用陶瓷的渗水性能来烧制陶土渗灌管，后来用橡胶发泡工艺制作橡胶渗灌管，也有用在塑料管上激光打孔方法制造多孔塑料渗灌管。但上述类型的管或因成本过高，或因使用不方便，或因使用中易发生堵塞均未被推广泛应用。本产品的组成包括：塑化成型的材料基质(1)，在塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料(2)，惰性填料被包覆在隔离剂中，通过隔离剂溶入所述的基质材料中形成绕过惰性填料的弯曲的渗漏通道(3)，惰性填料与塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，惰性填料与隔离剂的重量份数比为：100∶5-10。本产品用作农业灌溉用的管道、膜或者容器。
Description
技术领域：
本发明涉及一种农业灌溉用的材料，其制造方法和应用。
背景技术：
灌溉是农业生产永恒的主题，在国际性淡水资源日渐短缺的今日，节水灌溉越来越受到关注。在诸多节水灌溉方式中，渗灌被认为是节水效果最好，对农作物生长最有利的一种灌溉方法。为了解决渗灌设备的关键材料渗灌管的制造，最早人们曾利用陶瓷的渗水性能来烧制陶土渗灌管，后来用橡胶发泡工艺制作橡胶渗灌管，也有用在塑料管上激光打孔方法制造多孔塑料渗灌管。但上述类型的管或因成本过高，或因使用不方便，或因使用中易发生堵塞均未被推广泛应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有微观通道的灌溉用渗水管道或膜或容器，这种材料的制造方法，降低农业生产成本，节约水资源，提高灌溉效果、保证植物需要。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
农业灌溉用渗水管道或膜或容器，其组成包括：塑化成型材料基质，在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，由此形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5-10。
所述的农业灌溉用渗水管道或膜或容器，所述的塑化成型材料基质为塑料，所述的惰性填料是不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，包括粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉。
所述的农业灌溉用渗水管道或膜或容器，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间，以隔离两相，防止惰性填料颗粒直接与塑料材料接触，包括液体石蜡、硅油或者润滑油。
所述的农业灌溉用渗水管道或膜或容器的生产方法，其组成包括：取相应份数的所述的塑化成型材料基质原料，然后：
a.将所述的惰性料加入搅拌机中，开动搅拌机后，将惰性填料量5～10％的隔离剂加入搅拌机中，混合均匀；
b、将粉状的塑化成型材料基质加入高速捏合机中，启动机器后将塑化成型材料基质量5～30％的处理好的惰性填料投入捏合机中，加入常规量的色料、增塑剂，搅拌均匀；
c、将搅拌捏合好的物料投入造粒机中挤出造粒；
d、将造好的颗粒投入挤出机中挤成管材、薄膜或容器。
所述的管道或者膜或者容器在农业灌溉上的应用。
这个技术方案有以下有益效果：
经上述工序加工得到的管、膜或容器具有缓慢渗漏水的功能。由于在加工过程中所加入的惰性填料经隔离剂处理后，填料不能被基质紧密包裹。基质相与填料相之间隔有一薄层隔离剂层，制品加工完后，隔离剂逐渐迁移至基质例如塑料相中。从而在塑料相与填料相间留下细小的空隙。当填料粒子的数量达到相当数量，特别是填料量大于5％以上，粒子与粒子间互相接触，填料粒子与基质之间的间隙互相联通，形成了弯曲而细长的通道，水可以通过这些通道缓慢地从壁的一侧渗漏到另一侧，从而使制成的塑料制品具有了渗漏水的功能。
将具有渗水功能的制品用于农业，如果将这样的管道埋入农田中，当管内通水后，水会通过管壁缓慢渗出，使土壤润湿，起到了灌溉作用。同样，用这种塑料制成的袋或容器装水后埋入植物根系附近，也会对该植物起到供水灌溉作用。如果将这种容器制成大小一样，渗水量一致，并有能与管路连接的接口的多个小型容器，这种小容器即为渗灌头，将这些渗灌头与输水管路连接后埋入地下，就可以渗灌方式对植物进行灌溉。
用本方法制成的农用灌溉器具与现有的节水灌溉器具相比有很多优点，以渗灌管为例：
本发明的产品与现有的滴灌设备比较：滴灌设备是靠滴溉头来进行灌溉的，在一个滴灌头的有效范围内例如30cm，只有滴灌头上的一个孔工作，其覆盖范围内的灌溉不均匀。用本方法制成的渗灌管，在同样30cm的长度内有难以计数细小通道，即使其中若干个通道被堵塞，也不会对整个灌溉过程造成影响。因此，这种渗灌管工作稳定，灌溉均匀，即使又部分阻塞，也能正常工作，不会存在滴灌设备的障碍问题。
本发明的产品与用橡胶制成的发泡渗灌管比较：橡胶发泡时，如发泡率高，机械强度很低，甚至无法成型，发泡率低，形成通孔的数量有限，而且，由于孔径较大，埋入土壤中后，孔尺寸在土壤的细颗粒可堵塞的范围内，很容易堵塞。据统计，橡胶渗灌管的有效工作时数不超过500小时，由于堵塞问题使该产品至今未被广泛应用。用本方法制成的渗灌管壁内孔隙很多，而且孔径非常小，肉眼不可见，比最细小的土壤颗粒小很多，很难被堵塞。在研究实验中，埋入土中的渗灌管一年后还在正常工作，完全可满足农业生产的需要。
本发明的产品与激光打孔塑料管比较：用本方法生产渗灌管用常规的塑料生产设备，就能一次挤出成型，成本低廉，便于产业化大规模生产。而激光打孔法需用昂贵的激光设备二次加工，孔的数量有限，工艺复杂，费用昂贵，在农业生产中难以推广应用。
总之，本方法提供了一种用塑料或者其他塑化成型材料，通过塑化成型设备加工农业用渗灌管、膜或容器的方法，解决了节水灌溉中最难以解决的堵塞问题和灌溉均匀问题，为农业生产提供了一种廉价节水灌溉设备。这种设备可以取代现在广泛应用的滴灌设备，具有很好的使用价值和广阔的发展前景。
附图说明：附图1是本发明的微观结构放大示意图。
本发明的具体实施方式：
实施例1：
农业灌溉用渗水管道或膜或容器，其组成包括：塑化成型材料基质1在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料2，所述的惰性填料是指不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间，起到隔离两相，防止惰性填料颗粒直接与塑料材料接触，通过隔离剂溶入所述的基质材料中形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道3，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5-10。
实施例2：
农业灌溉用渗水管道或膜或容器，其组成包括：作为基质的聚乙烯，在所述的聚乙烯中加入熔点高于聚乙烯塑化温度的惰性填料，例如粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉中的一种或者多种物质的任意比例混合物，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间，起到隔离两相、防止惰性填料颗粒直接与塑料材料接触，包括液体石蜡、硅油或者润滑油中的一种或者多种物质的任意比例混合物。通过隔离剂溶入所述的基质材料中形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶10。
实施例3：
农业灌溉用渗水管道或膜或容器，其组成包括：作为塑化成型材料基质的聚氯乙烯，在所述的聚氯乙烯中加入熔点高于聚氯乙烯塑化温度的惰性填料例如粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉中的一种或者多种物质的任意比例混合物，所述的惰性填料是指不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间，起到隔离两相，防止惰性填料颗粒直接与塑料材料接触，包括液体石蜡、硅油或者润滑油中的一种或者多种物质的任意比例混合物。通过隔离剂溶入所述的基质材料中形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5。
实施例4：
以上实施例所述的农业灌溉用渗水管道或膜或容器，其组成包括：可以通过塑化成型的材料基质，在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，通过隔离剂溶入所述的基质材料中形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5、10、15、20、25或者30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5、6、7、8、9或10。
用上述的产品，单位面积渗水水量的大小取决于惰性填料量的大小和填料粒子颗粒的大小及制品的壁厚：
1、填料量的影响
填料量越多，颗粒之间相互接触的机会越多，随机形成通道的机会越多，渗水量越大。实验表明，当填料量为5％开始有渗漏现象，随数量的增加，渗水量加大，但当填料量大于30％后，制品的机械强度下降过多，对制品的使用性能造成的影响。适宜的填料量为5％至30％。隔离剂用量随填料量的多少而增减，一般用量为填料重量的5％至10％。
2、填料粒度的影响
当填料的细度增加时，单位重量内颗粒的数量增加，颗粒之间相互接触的几率升高，从而形成渗水通道的数量增多，渗水量加大，反之亦然。在应用中一般选择80～300目的产品即可满足需要。大于300目的产品也可以用，但限于价格方面的考虑，一般不用。
3、制品壁厚的影响
制品的壁厚增加时，粒子间随机组合在厚壁中形成贯通性通道的几率下降，并且通道的长度及弯曲程度增大，流动阻力增加，至使渗水数量降低。在实际应用中，壁厚的设计只要能满足机械强度的要求，一般尽量使壁厚降低。供水量大小主要是通过填料量和填料粒度来调整以达到设计要求。
实施例5：
实施例1或2或3或4所述的农业灌溉用渗水管道或膜或容器的生产方法，其组成包括：取相应份数的所述的塑化成型材料基质原料，然后：
a.将所述的惰性料加入搅拌机中，开动搅拌机后，将惰性填料量5～10％的隔离剂徐徐加入搅拌机中，混合均匀；
b、将粉状的塑化成型材料基质加入高速捏合机中，启动机器后将塑化成型材料基质量5～30％的处理好的惰性填料徐徐投入捏合机中，加入常规量的色料、和被塑化的相应材料手册中规定应当添加量的增塑剂，搅拌均匀；
c、将搅拌捏合好的物料投入造粒机中挤出造粒；
d、将造好的颗粒投入挤出机中挤成管材、薄膜或容器。
实施例6：
实施例1、2、3、4所述的材料制成的管道或者膜或者容器在农业灌溉上的应用。
Claims (12)
1.一种农业灌溉用渗水管道，其组成包括：塑化成型材料基质，其特征是：在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，由此形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5-10，所述的塑化成型材料基质为塑料，所述的惰性填料是不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间以隔离两相，制品加工完后，隔离剂逐渐迁移至塑化成型材料基质相中，从而在塑化成型材料基质相与惰性填料相间留下细小的空隙。
2.根据权要求1所述的农业灌溉用渗水管道，其特征是：所述的惰性填料包括粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉，所述的隔离剂包括液体石蜡、硅油或者润滑油。
3.一种权利要求1-2之一所述的农业灌溉用渗水管道的生产方法：取相应份数的所述的塑化成型材料基质原料，其特征是：
a.将所述的惰性填料加入搅拌机中，开动搅拌机后，将惰性填料量5～10％的隔离剂加入搅拌机中，混合均匀；
b、将粉状的塑化成型材料基质加入高速捏合机中，启动机器后将塑化成型材料基质量5～30％的处理好的惰性填料投入捏合机中，加入常规量的色料、增塑剂，搅拌均匀；
c、将搅拌捏合好的物料投入造粒机中挤出造粒；
d、将造好的颗粒投入挤出机中挤成管材、薄膜或容器。
4.一种权利要求1-2之一所述的农业灌溉用渗水管道在农业灌溉上的应用。
5.一种农业灌溉用膜，其组成包括：塑化成型材料基质，其特征是：在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，由此形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5-10，所述的塑化成型材料基质为塑料，所述的惰性填料是不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间以隔离两相，制品加工完后，隔离剂逐渐迁移至塑化成型材料基质相中，从而在塑化成型材料基质相与惰性填料相间留下细小的空隙。
6.根据权要求5所述的农业灌溉用膜，其特征是：所述的惰性填料包括粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉，所述的隔离剂包括液体石蜡、硅油或者润滑油。
7.一种权利要求5-6之一所述的农业灌溉用膜的生产方法：取相应份数的所述的塑化成型材料基质原料，其特征是：
a.将所述的惰性填料加入搅拌机中，开动搅拌机后，将惰性填料量5～10％的隔离剂加入搅拌机中，混合均匀；
b、将粉状的塑化成型材料基质加入高速捏合机中，启动机器后将塑化成型材料基质量5～30％的处理好的惰性填料投入捏合机中，加入常规量的色料、增塑剂，搅拌均匀；
c、将搅拌捏合好的物料投入造粒机中挤出造粒；
d、将造好的颗粒投入挤出机中挤成管材、薄膜或容器。
8.一种权利要求5-6之一所述的农业灌溉用膜在农业灌溉上的应用。
9.一种农业灌溉用容器，其组成包括：塑化成型材料基质，其特征是：在所述的塑化成型材料基质中加入熔点高于塑化温度的惰性填料，所述的惰性填料被包覆在隔离剂中，由此形成绕过所述的惰性填料的弯曲的渗漏通道，所述的惰性填料与所述的塑化成型材料基质的重量份数比为5-30∶100，所述的惰性填料与所述的隔离剂的重量份数比为：100∶5-10，所述的塑化成型材料基质为塑料，所述的惰性填料是不能在塑料的加工温度融化，也不能与融化后的塑料融合为均一相的材料，所述的隔离剂是指与基质有一定相溶性并能在上述惰性填料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性填料相和塑料这两相的中间以隔离两相，制品加工完后，隔离剂逐渐迁移至塑化成型材料基质相中，从而在塑化成型材料基质相与惰性填料相间留下细小的空隙。
10.根据权要求9所述的农业灌溉用容器，其特征是：所述的惰性填料包括粉状的膨润土、白炭黑、活性碳、碳酸钙或者淀粉，所述的隔离剂包括液体石蜡、硅油或者润滑油。
11.一种权利要求9-10之一所述的农业灌溉用容器的生产方法：取相应份数的所述的塑化成型材料基质原料，其特征是：
a.将所述的惰性填料加入搅拌机中，开动搅拌机后，将惰性填料量5～10％的隔离剂加入搅拌机中，混合均匀；
b、将粉状的塑化成型材料基质加入高速捏合机中，启动机器后将塑化成型材料基质量5～30％的处理好的惰性填料投入捏合机中，加入常规量的色料、增塑剂，搅拌均匀；
c、将搅拌捏合好的物料投入造粒机中挤出造粒；
d、将造好的颗粒投入挤出机中挤成管材、薄膜或容器。
12.一种权利要求9-10之一所述的农业灌溉用容器在农业灌溉上的应用。
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