CN103062519B - 高强度hdpe波纹管 - Google Patents
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Abstract
一种高强度HDPE波纹管，所述水管最里层为HDPE芯管，所述HDPE芯管外包裹有第一不锈钢网层，第一不锈钢网层外包裹有HDPE中间结合层，所述HDPE中间结合层外壁上包裹有第二不锈钢网层，第二不锈钢网层外包裹有环形波纹状的外层。本发明具有优异的化学稳定性、耐老化及耐环境应力开裂、高适用性、结合强度高、无毒无刺激、耐腐蚀、不易生锈、重量轻等特点。其第一、第二不锈钢网层能够增加高强度HDPE波纹管耐压强度，促使高强度HDPE波纹管不易发生破裂，在同等负荷的条件下，该HDPE波纹管的耐磨性甚至比钢管还要高几倍，同时具有良好的抗冲击性能。因此其应用前景乐观，是混凝土管和铸铁管更新换代产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种波纹管，特别涉及一种高强度HDPE波纹管。
背景技术
给排水管广泛用于公路、铁路路基、地铁工程、废弃物填埋场、隧道、绿化带、运动场等给排水领域，以及农业、园艺之地下灌溉和排水系统。现有的金属给排水管因为长埋地下，特别容易腐蚀生锈，甚至造成穿孔、堵塞等严重问题。目前，HDPE波纹管发展很快，它正在各个领域中不断的取代各种金属管材和其它传统材料的管材。现在HDPE波纹管多以聚乙烯管材为主导，虽然一定程度上解决了现有金属管易腐蚀生锈的问题，但普遍存在着抗冲击性差、耐压强度不高、易受气候影响、不耐日晒等缺陷。
如中国专利200910185480.2公开的一种带线缆孔的给排水管，包括截面中空的管体，所述管体分为内外两层，分别为内层和外层，且内层和外层之间形成一定的空间。此专利结构简单，制作方便，但是其抗压、抗冲击性能不佳。
发明内容
本发明的目的是要提供一种高强度HDPE波纹管，以解决现有管道容易腐蚀生锈、易受气候影响、易堵塞、力学性能差等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高强度HDPE波纹管，所述波纹管最里层为HDPE芯管，所述HDPE芯管外包裹有第一不锈钢网层，第一不锈钢网层外包裹有HDPE中间结合层，所述HDPE中间结合层外壁上包裹有第二不锈钢网层，第二不锈钢网层外包裹有环形波纹状的外层。
作为优选，所述HDPE中间结合层由以下组分按重量比制成：HDPE树脂（高密度聚乙烯）50份，山梨醇0.2～1.1份，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）3～8份。
作为优选，外层由以下组分按重量比制成：HDPE树脂80～85份、复合填充剂5～10份、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.3～0.5份、邻羟基苯甲酸苯酯0.3～0.5份、聚乙烯蜡 0.2～0.3份。
作为优选，HDPE芯管由以下组分按重量比制成：HDPE树脂50份，复合填充剂5份。
作为优选，所述复合填充剂由以下组分按重量比制成：二氧化硅50%～60%，赤铁矿4%～7%，硫酸钙晶须5%～10%，硅灰石5%～10%，方钠石 5%～10%，碳酸钙8%～15%。
由于HDPE中间结合层中加了热塑性聚氨酯弹性体。弹性体对多层聚乙烯有良好的结合作用，与山梨醇协同作用，可以有效的提高制品的韧性和刚性、热变形温度、尺寸稳定性。
复合填充剂颗粒结构特点和表面活性，热塑弹性体聚乙烯层能够保持管道的温度不易受环境的影响。新型材料赋予本发明较高的物理力学性能;使得本发明的耐气候老化性，是一般的PVC塑料制品所不能比拟的。同时由于复合填充剂的加人，可以全部取代常用的有毒的热稳定剂，使制品毒性和成本大大降低。
本发明具有优异的化学稳定性、耐老化及耐环境应力开裂、高适用性、结合强度高、无毒无刺激、耐腐蚀、不易生锈、重量轻等特点。其第一、第二不锈钢网层能够增加高强度HDPE波纹管耐压强度，促使高强度HDPE波纹管不易发生破裂，在同等负荷的条件下，该HDPE波纹管的耐磨性甚至比钢管还要高几倍，同时具有良好的抗冲击性能，应用时只需要较薄的管壁就可以满足要求。因此其应用前景乐观，是混凝土管和铸铁管更新换代产品。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明结构剖视图。由图1结合图2可知，该高强度HDPE波纹管主要由环形波纹状的外层1、HDPE中间结合层4、HDPE芯管5等构成。HDPE芯管5外包裹有第一不锈钢网层3，第一不锈钢网层3外包裹有HDPE中间结合层4。 HDPE中间结合层4外壁上包裹有第二不锈钢网层31，第二不锈钢网层31外包裹有环形波纹状的外层1。
HDPE中间结合层是一种高性能粘接材料，同时，其分子结构中的极性键与钢有极强的粘接性能，有效的解决了钢—PE的界面问题。因此，这种管材克服了常见的直接挤出复合型以钢丝或钢板增强的PE复合管材最大的缺陷（钢板和塑料之间无连接因子，塑料是机械地将钢丝或钢板包裹在其中，存放或使用过程中的温度应力和内压环应力，使金属—塑料界面出现间隙，当管材端口封口不好或管材开口封口不好时，会引起层间窜水，致使管材内压破坏问题）。
以下是高强度HDPE波纹管制造中的几个实例。
实施例1：按重量比将HDPE树脂（高密度聚乙烯）50份、山梨醇0.5份、热塑性聚氨酯弹性体5份投入第一挤塑机料斗；按重量比将HDPE树脂80，复合填充剂（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）5份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.3份、邻羟基苯甲酸苯酯 0.4份、聚乙烯蜡 0.2份混合后投入第二挤塑机料斗内；按重量比将HDPE树脂50份、复合填充剂（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）5份混合后投入第三挤塑机料斗内；生产时，第三挤塑机将HDPE芯管5挤出，挤出后的HDPE芯管5经过水冷和定径后，不锈钢丝分别从左右两边以左旋右旋的方式缠绕在HDPE芯管5上，缠绕的角度为50度，使得管材轴向和环向均匀受力，形成为第一不锈钢网层3。在HDPE芯管5上缠绕后经过加热，HDPE中间结合层4由第二挤塑机挤出将HDPE芯管5包裹，挤出后的HDPE中间结合层4经过水冷和定径后，不锈钢丝分别从左右两边以左旋右旋的方式缠绕在HDPE中间结合层4上，缠绕的角度为50度，使得管材轴向和环向均匀受力，形成为第二不锈钢网层31；在HDPE中间结合层4上缠绕后，经过加热，由第一挤塑机挤出环形波纹状外层1挤出包裹。保证高强度钢丝与内外层HDPE之间热熔粘为一体，从而获得优异的高强度HDPE波纹管材。
实施例2：按重量比将HDPE树脂（高密度聚乙烯）50份、山梨醇1.1份、热塑性聚氨酯弹性体3份投入第一挤塑机料斗；按重量比将HDPE树脂82，复合填充剂（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）8份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.4份、邻羟基苯甲酸苯酯 0.3份、聚乙烯蜡 0.2份混合后投入第二挤塑机料斗内；按重量比将HDPE树脂50份、复合填充剂5份（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）混合后投入第三挤塑机料斗内；生产方式同上。
实施例3：按重量比将HDPE树脂（高密度聚乙烯）50份、，山梨醇0.2份、热塑性聚氨酯弹性体8份投入第一挤塑机料斗；按重量比将HDPE树脂85，复合填充剂（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）10份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.5份、邻羟基苯甲酸苯酯 0.5份、聚乙烯蜡 0.2份混合后投入第二挤塑机料斗内；按重量比将HDPE树脂50份、复合填充剂5份（按重量百分比由以下组分构成：二氧化硅50%、赤铁矿7%、硫酸钙晶须10%、硅灰石10%，方钠石8%，碳酸钙15%）混合后投入第三挤塑机料斗内；生产方式同上。
为了验证本发明的效果，将实施例1-3比其它公司现有HDPE波纹管进行对比，具体如下表所示。
表1：两种波纹管之间的对比实验结果
| 实施例1 | 现有波纹管 | 实施例2 | 现有波纹管 | 实施例3 | 现有波纹管 | |
| 弯曲强度（Mpa） | 22 | 12 | 21 | 12 | 23 | 12 |
| 拉伸强度（Mpa） | 30 | 22 | 28 | 22 | 29 | 22 |
| 延伸率（%） | 420 | 400 | 415 | 400 | 422 | 400 |
| 弯曲模量（Mpa） | 560 | 530 | 555 | 550 | 565 | 530 |
| 冲击强度（kj/m2） | 30 | 22 | 29 | 22 | 30 | 22 |
验证结果表明：相比其它同类产品，采用本发明制备的HDPE波纹管，具有更好的力学性能和抗磨损、抗老化性能。
Claims (1)
1.一种高强度HDPE 波纹管，波纹管最里层为HDPE 芯管，所述HDPE 芯管外包裹有第一不锈钢网层，第一不锈钢网层外包裹有HDPE 中间结合层，所述HDPE 中间结合层外壁上包裹有第二不锈钢网层，第二不锈钢网层外包裹有环形波纹状的外层，其特征是所述HDPE 中间结合层由以下组分按重量比制成：HDPE 树脂50 份，山梨醇0.2 ～ 1.1 份，热塑性聚氨酯弹性体3 ～ 8 份；外层由以下组分按重量比制成：HDPE 树脂80 ～ 85 份、复合填充剂5～ 10 份、四[β-（3，5- 二叔丁基-4- 羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯0.3 ～ 0.5 份、邻羟基苯甲酸苯酯 0.3 ～ 0.5 份、聚乙烯蜡 0.2 ～0.3 份；所述HDPE 芯管由以下组分按重量比制成：HDPE50 份，复合填充剂5 份；所述复合填充剂由以下组分按重量比制成：二氧化硅50% ～ 60%，赤铁矿4% ～ 7%，硫酸钙晶须5% ～ 10%，硅灰石5% ～10%，方钠石 5% ～10%，碳酸钙8% ～ 15%；所述高强度HDPE波纹管的制备方法包括以下步骤：按重量比将HDPE 树脂、山梨醇、热塑性聚氨酯弹性体投入第一挤塑机料斗 ；按重量比将HDPE树脂 ，复合填充剂，四 [β-（ 3，5- 二叔丁基-4- 羟基苯基）丙酸 ] 季戊四醇酯、邻羟基苯甲 酸苯酯、聚乙烯蜡混合后投入第二挤塑机料斗内 ；按重量比将HDPE 树脂、复合填充剂混合后投入第三挤塑机料斗内 ；生产时，第三挤塑 机将 HDPE 芯管 挤出，挤出后的 HDPE芯管经过水冷和定径后，不锈钢丝分别从左右两边 以左旋右旋的方式缠绕在HDPE芯管上，缠绕的角度为50 度，使得管材轴向和环向均匀受力，形成为第一不锈钢网层；在HDPE芯管上缠绕后经过加热， HDPE 中间结合层由第 二挤塑机挤出将HDPE芯管包裹，挤出后的 HDPE 中间结合层 经过水冷和定径后，不锈钢丝分别从左右两边以左旋右旋的方式缠绕在HDPE中间结合层上，缠绕的角度为50度，使得管材轴向和环向均匀受力，形成为第二不锈钢网层，再经过加热，由第一挤塑机挤出环形波纹状外层将第二不锈钢网层包裹，形成高强度HDPE 波纹管。
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