CN104179154A - 高分子材料输水系统及制造、安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子材料输水系统及制造、安装方法，属于排水设施领域。它由多个单体连接构成，所述单体由热塑性塑料注塑成型，所述单体由热塑性塑料注塑成型，所述的热塑性塑料配方为：PP塑料：100份、玻纤988A：0.2份、光稳定剂UV-9：0.25份、紫外线吸收剂UV531：0.1份、成核剂NAP-53F：0.1份、抗氧剂1010：0.2份。本发明的有益效果是，本发明的输水系统耐酸、碱、盐腐蚀，适合多种地质条件使用，抗地震性能强，使用寿命长；并且安装后之后的管理方便，免保养；建设成本低、性价比高，经济性好。

Description

高分子材料输水系统及制造、安装方法

本申请是申请日：2012年10月17日，申请号：201210393938.5，发明名称：“高分子复合材料水渠”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种排水设施，具体涉及一种高分子材料输水系统及制造、安装方法。

背景技术

水渠是农业、市政等工程中常见的输水设施，通常由自然土壤开挖构成或者石砌或砖砌或混凝土浇筑而成。

但现有的砖砌或者混凝土浇筑的水渠埋在泥土中受潮湿土壤和水汽、湿气浸泡、酸碱盐侵蚀极易腐蚀剥落而失去防水能力，易渗透、耐久性差，并且强度降低，易损坏。遭到破坏后会导致水渠内外水体渗透和污染。且大量使用粘土砖造成粘土资源浪费，水泥也是不可再生的矿物烧制而成；砖头和水泥制造都是高耗能产业，大量使用不符合环保趋势。并且混凝土浇筑和砖砌、石砌水渠时的加工成本高、周期长；冬夏两季施工时混凝土或砂浆的保养困难。

现有技术中也曾有人想到用合成材料制作水渠，但因为其容易老化、变形等问题，尤其是露天环境中冬夏气温、光照环境差异显著，老化严重。故未能得到普遍的推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子材料输水系统及制造、安装方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高分子材料输水系统，它由多个单体连接构成，所述单体由热塑性塑料注塑成型，所述的热塑性塑料配方为：PP塑料：100份、玻纤988A：0.2份、光稳定剂UV-9：0.25份、紫外线吸收剂UV531：0.1份、成核剂NAP-53F：0.1份、抗氧剂1010：0.2份。

进一步的，所述单体的具体结构为：单体呈槽壳状，单体上还一体加工有加强筋，所述的加强筋沿槽宽和槽高的方向设置于单体外表面，也就是说是加强筋沿垂直于槽长的方向设置，并贯通整个单体外表面，且与单体一体加工成型，例如一体注塑成型或者一体模压成型。现有技术中认为加强筋越密、纵横布置越均匀对产品结构强度加强效果越好。但是作为构成输水系统的单体，长度尺寸显著大于宽度或高度尺寸。因此，防止单体长度方向折断和破坏比防止宽度、高度方向的形变和破坏更重要。本发明的加强筋特殊点就在于仅设置沿槽壳状单体宽度和高度方向的加强筋，而不设置沿长度方向的加强筋；这样在长度方形上有适当的形变余量。单体在使用中能更好地贴合地基以及适应地基变化，始终保持形状和受力均匀，避免损坏；使用寿命更持久；也避免沿长度方向设置加强筋时，该加强筋局部扭曲或折断而由此开始破坏、损毁。

进一步的，所述单体包括长度方向的两侧边缘向外延伸设置的耳板，耳板上设置通孔，耳板上及耳板更外侧区域覆盖压块，所述的压块与连接杆连接，连接杆穿连在耳板上的通孔内并插入单体周围的环境介质中，且连接处的两耳板位于同一压块下。

上述的高分子材料的输水系统的制造方法，包括用热塑性塑料注塑加工单体，一体浇筑压块和连接杆，所述的用热塑性塑料注塑加工单体的步骤为：

将原料逐渐加热到180-220℃并保持至少30分钟，在40-70r/min的搅拌强度下均匀塑化；

在50-100Mpa推力、速度为50-100L/mim的液压流量下推注到模具内注塑成型；

在40Mpa±1Mpa压力作用下保压进行冷却到50℃；

开模，开模时先慢后快最后也较慢，速度分别为：40L/min、70L/min、30L/min；

然后缓慢用力均匀地将半成品顶出模具；半成品经检查、修除飞边、料柄后即可包装为成品。

上述的高分子材料的输水系统的安装方法，步骤包括：

1)、开挖基槽：开挖基槽比单体实际尺寸放宽≤300mm；开挖深度较单体深度大100-300mm；

2)、平整处理：将底部平整压实；

3)、组装安放：组装和连接单体；并安装到基槽内；

4)、回填：回填单体长度方向两侧边外侧；保证回填密实均匀；

5)、布置压块：将压块和连接杆与单体连接，压块连续布置，且保证连接处的耳板位于同一块压块下。

本发明具有以下有益效果：本发明的输水系统与钢筋混凝土或砖砌的水渠相比，具有耐酸、碱、盐腐蚀，适合多种地质条件使用,抗地震性能强，使用寿命长；并且可以现场组装或者成品直接吊装使用，大大缩短了建设工期，尤其是在城市可以大大减小对道路交通的影响；并且安装后之后的管理方便，免保养；建设成本低、性价比高，经济性好。

附图说明

图1是本发明的输水系统的主视图；

图2为图1的仰视图；

图3是图2的另一种实施方式示意图；

图4是本发明输水系统使用状态的横断面图。

具体实施方式

如图1到3所示的，高分子材料输水系统，由多个单体10相连接构成，通常采用首尾相连的方式。每个单体10都呈槽壳状，单体10上一体加工有加强筋13，所述的加强筋13沿槽宽和高的方向设置于单体10外表面。如图2所示也就是单体10长度方向为图纸的左右方向，单体的宽度和高度方向也就是垂直于纸面和纸面上下的方向，加强筋13就沿垂直于纸面和纸面的上下方向布置在单体10外壁。这样的加强筋13不仅可以加强单体10的结构强度，同时使得单体10在长度方向具有形变余地。本发明的单体10在使用中能更好地贴合地基以及适应地基变化，始终保持形状和受力均匀，避免损坏；使用寿命更持久。

具体来说：这样的结构一方面单体10的宽度、高度方向结构、外形稳固；另一方面单体长度方向可以有一定的形变余地，这样就能避免因安装地基等变化时单体长度方向的弯折变形导致长度方向的加强筋或单体10壁折断或破坏，然后整个单体由该破坏点进一步被破坏。并且这样即使季节变化，单体10热胀冷缩的时候，因为单体10长度方向也能适当形变，所以能保持和周围泥土等环境介质的紧密贴合，所以受力均匀。这种更紧密的贴合还可以借用泥土等环境的作用保持自身温度和形变的一致，就避免了局部形变过大或过小、受力不均造成破坏。所以本发明的单体及连接后构成的输水系统结构性能反而牢固稳定，使用寿命更持久。

本发明的另一个重大改进在于：如图4所示的，所述单体10包括长度方向的两侧边缘向外延伸设置的耳板11，耳板11上设置通孔12，耳板11上及耳板11更外侧区域覆盖压块20，所述的压块20与连接杆30相固定，连接杆30穿连在耳板11上的通孔12内并插入单体10周围的环境介质中，且连接处的两耳板11位于同一压块20下。

也就是说单体10的两个上沿向槽外延伸一段板体，该板体就称为耳板11。该环境介质通常也就是泥土或土壤。为了受力均匀，最好耳板11上的孔沿长度方向设置并行两列，也就是一列靠近槽内侧，一列靠外侧，如图1中所示。

这样的结构中即使季节变化，热胀冷缩的时候，单体10受压块20和连接杆30的作用，虽然发生形变，也能保持和周围泥土等环境介质的紧密贴合，所以受力均匀；尤其是可以借用泥土等环境介质的作用保持自身温度和形变的一致，就避免了局部形变过大或过小，受力不均造成破坏。这样单体11始终与泥土贴合的结构受到太阳照射或者霜雪时，因与泥土紧靠，温度变化小；也即是可以借助泥土、土壤等环境介质的低温环境降低产品温度，进一步减缓老化。假如与泥土间有间隙则其温差显著增大，大大加快了变形、破坏和老化。因此，耳板11及压块20、连接杆30的结构改进进一步提高本发明的高分子输水系统的耐久性。

本发明的产品与不设置压块20和连接杆30的产品在其它条件相同的情况下，经过一个夏天和一个冬天之后对比：本发明的产品形状规则，表面没有变色，没有破坏点；对比产品的单体不同部位槽口宽度变化明显，并有多出局部变色、划痕样痕迹。虽然本发明采用的是很细节的技术改进，但是取得了显著的技术进步和效果。使得塑料等类似高分子复合材料制作的输水系统在露天大规模运用成为可能。

进一步的，所述的连接构成输水系统的单体10呈长槽形和/或者三叉槽形和/或十字槽形。所述的单体10与单体10连接处采用热合连接或槽口搭接并用螺栓固定或者设置为法兰连接。单体10包括相同形状的多个相连接，就可以设置不同长度的输水系统；采用不同形状的多个相连接，就可以布置成多向分叉的输水系统，方便使用。当然，如果是十字槽形或三叉槽形的单体10，且长度太短无法设置耳板11，则也是本发明的等同变化和替换，如图1中中部的十字槽形单体10就是一个实例。单体10的热合连接或槽口搭接和螺栓固定或者法兰连接可以保证连接可靠，并且还可以再在连接缝上设置密封胶，进一步保证连接可靠。如图1中所示就是采用槽口搭接和螺栓固定并在连接面设置密封胶的实施方式。另外在单体10端部如果需要封闭，也可以采用上述任意方式连接一个端板14进行封闭，这样也可以防止雨水渗入导致泥土基础变形而引起输水系统的变形。当然，单体10之间的连接处位于同一压块20下也可以进一步避免雨水渗入基础的情况。

进一步的，所述的压块20为钢筋混凝土或混凝土制造，所述的连接杆30与压块20整体浇筑成型。这样方便使用，也可以使连接杆30与压块20连接牢固。

所述的输水系统的横截面、也就是单体10的横截面形状可以是梯形或半圆形或矩形或其它类似形状。如图3的单体10横截面呈梯形、图2所示的横截面呈半圆形。所述的输水系统可以是如上所述的敞开式的，也可以是封闭式的；封闭式的也就是所述的单体10的槽口设置塑料盖板；盖板上设置集水口和/或便于提拉的把手。通常在设置有盖板的时候，压块20可以略靠外侧，在耳板11上留出盖板的安放位置；或者单体10槽口注塑加工有嵌装盖板的结构；盖板可以避免杂物掉入堵塞输水系统。

本发明所述的单体10由热塑性塑料注塑成型或者由热固性塑料模压成型。为了提高单体10的耐老化性和强度，对热塑性塑料进行了进一步改进：所述的热塑性塑料配方：PP塑料：100份、玻纤988A：0.15-0.22份、光稳定剂UV-9：0.25-0.3份、紫外线吸收剂UV531：0.08-0.12份、成核剂NAP-53F：0.1份、抗氧剂1010：0.16-0.25份。为了配方统一，使用方便，通常确定为：所述的塑料配方：PP塑料：100份、玻纤988A：0.2份、光稳定剂UV-9：0.25份、紫外线吸收剂UV531：0.1份、成核剂NAP-53F：0.1份、抗氧剂1010：0.2份。

本发明的高分子复合材料输水系统的制造方法，主要是包括采用热塑性塑料注塑工艺或热固性塑料模压工艺加工单体10，一体浇筑压块20和连接杆30。

热固性塑料的原材料由合成树脂、增强材料和辅助材料三大类组成。合成树脂主要为不饱和聚酯树脂；增强材料为短切玻璃纤维粗纱或原丝；辅助材料包括固化剂(引发剂)、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂等。

热固性塑料在模压成型加工过程从工艺角度看,可分为三个阶段：流动阶段、胶凝阶段、固化阶段。加热初期物料呈现低分子粘流态，流动性尚好，随着官能团的相互反应，部分发生交联，物料流动性逐步变小，并产生一定程度的弹性，使物料呈胶凝态，再继续加热使分子交联反应更趋完善，交联度增大，物料由胶凝态变为玻璃态，树脂体内呈体型结构，成型即告结束。

模压成型工艺具体操作过程根据不同的设备和材料品种调整即可。

当采用热塑性塑料注塑加工时，所述的注塑加工单体10步骤为：

将原料逐渐加热到180-220℃并保持至少30分钟，在40-70r/min的搅拌强度下均匀塑化；

在50-100Mpa推力、速度为50-100L/mim的液压流量下推注到模具内注塑成型；

在40Mpa±1Mpa压力作用下保压进行冷却，控制塑料冷却达到50℃的时间约300S；

开模，开模时先慢后快最后也较慢，速度分别为：40L/min、70L/min、30L/min；

然后缓慢用力均匀地将半成品顶出模具；半成品经检查、修除飞边、料柄后即可包装为成品。

本发明的塑料中主要是利用特定的优选配方，并发现了光稳定剂UV-9的特殊用量起到耐老化性显著提高的作用。

本发明高分子复合材料输水系统的使用方法，步骤包括：

1、开挖基槽：开挖基槽比产品实际尺寸放宽≤300mm；开挖深度较单体10深度大100-300mm；也即是单体10两边留出100mm左右的间隙能够安装单体10即可。尽可能利用原有地基，保证密实程度。

2、平整处理：将底部平整压实；使单体10底部与地基平稳接触。

3、组装安放：组装和连接单体10；并安装到基槽内；

4、回填：回填单体10长度方向两侧边外侧；保证回填密实均匀；通常回填几公分厚的土既压紧一次。

5、布置压块20：将压块20和连接杆30连接到单体10上，压块20连续布置，且保证单体10连接部位于同一块压块20下。

Claims (5)

1.一种高分子材料输水系统，它由多个单体连接构成，所述单体由热塑性塑料注塑成型，其特征在于：所述的热塑性塑料配方为：PP塑料：100份、玻纤988A：0.2份、光稳定剂UV-9：0.25份、紫外线吸收剂UV531：0.1份、成核剂NAP-53F：0.1份、抗氧剂1010：0.2份。

2.根据权利要求1所述的高分子材料的输水系统，其特征在于：所述单体呈槽壳状。

3.根据权利要求2所述的高分子材料的输水系统，其特征在于：所述单体包括长度方向的两侧边缘向外延伸设置的耳板，耳板上设置通孔，耳板上及耳板更外侧区域覆盖压块，所述的压块与连接杆连接，连接杆穿连在耳板上的通孔内并插入单体周围的环境介质中，且连接处的两耳板位于同一压块下。

4.根据权利要求3所述的高分子材料的输水系统的制造方法，包括用热塑性塑料注塑加工单体，一体浇筑压块和连接杆，其特征在于：所述的用热塑性塑料注塑加工单体的步骤为：

将原料逐渐加热到180-220℃并保持至少30分钟，在40-70r/min的搅拌强度下均匀塑化；

在50-100Mpa推力、速度为50-100L/mim的液压流量下推注到模具内注塑成型；

在40Mpa±1Mpa压力作用下保压进行冷却到50℃；

开模，开模时先慢后快最后也较慢，速度分别为：40L/min、70L/min、30L/min；

然后缓慢用力均匀地将半成品顶出模具；半成品经检查、修除飞边、料柄后即可包装为成品。

5.根据权利要求3或4所述的高分子材料的输水系统的安装方法，步骤包括：

1)、开挖基槽：开挖基槽比单体实际尺寸放宽≤300mm；开挖深度较单体深度大100-300mm；

2)、平整处理：将底部平整压实；

3)、组装安放：组装和连接单体；并安装到基槽内；

4)、回填：回填单体长度方向两侧边外侧；保证回填密实均匀；

5)、布置压块：将压块和连接杆与单体连接，压块连续布置，且保证连接处的耳板位于同一块压块下。