CN105346042B - 一种pe软管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚乙烯(PE)软管制造技术领域，尤其是一种PE软管的制备方法，包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机，其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具，所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成，口模安装在芯模外，共挤套安装在口模上与共挤机相连，其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽，凹槽深度0.5‑1.0mm，凹槽弧长25‑60mm，凹槽口朝上安装，口模上设计有共挤料进口；共挤套内侧设计有共挤流道，具体生产包括烘料、配料、送料、挤出、牵管、定型等步骤。通过该方法生产的局部增厚的PE软管，成功解决了降低壁厚所导致的支管接头脱落的问题，提高了PE软管的适应性，对推动我国农业节水灌溉技术研究及产品的产业化开发具有深远的意义。

Description

一种PE软管的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯(PE)软管制造技术领域，尤其涉及局部增厚的PE软管及其制造方法。
背景技术
根据预测，到2050年世界总人口将增加到90亿人，人类对粮食的需求将增长1倍。世界淡水资源日益紧缺，而人类对粮食的需求也不断上升，淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。要破解耕地面积有限、淡水资源紧缺和世界粮食需求上涨之间的难题，发展节水灌溉成为关键。当前世界各国节水灌溉的主要措施包括渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌等。其中喷灌、滴灌作为最先进的节水灌溉技术，在欧美发达国家的采用面积达到60％以上。
我国正在推广使用的节水灌溉技术有数十余种之多，主要有管灌、喷灌、滴灌、微喷灌、渗灌和地下灌溉等。以上几种高效灌溉方式如滴灌、管灌等节水灌溉中均需使用大量的PE软管。但是，目前国内生产的PE软管大都是沿用普通挤塑工艺，且用单一型号聚乙烯原料生产，存在耐候性差、强度低、壁厚较厚以及米重高、回收劳动强度大、生产成本高等问题。部分企业通过简单降低壁厚来降低PE软管生产成本和米重。这样生产出的PE软管在生产中承压能力下降，尤其在安装支管接头的地方，当PE软管通水后在水压的作用下支管接头很容易从PE软管上脱落，影响整体节水灌溉效果。因此，研究开发出薄壁、强度高、适应性强、回收方便、生产成本低的PE软管及生产工艺，对推动我国农业节水灌溉技术的推广具有重大意义。同时对推动我国农业节水灌溉技术研究及产品的产业化开发，尤其针对西北干旱地区遏制生态环境恶化有效利用水资源，实现经挤和社会的可持续发展，具有极为深远的现实意义。
发明内容
本发明第一个发明目的在于提供了一种PE软管及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效降低PE软管的壁厚，同时降低通水条件下支管接头从PE软管脱落的问题，进而降低PE软管的生产成本和回收劳动强度，提高PE软管的适用范围，推动PE软管的大规模推广应用。
本发明的技术方案之一是一种PE软管，其特征在于管壁上有局部增厚区，局部增厚区的厚度为1.0-2.5mm，局部增厚区的内壁弧长为25-60mm。
局部增厚区的厚度随管径的增大而增大。在使用过程中将支管接头安装在局部增厚区上，能显著提升PE软管在通水情况下支管接头的承压能力，彻底解决支管接头脱落的问题。同时降低PE软管的壁厚，进而降低PE软管的米重和成本，较少PE软管使用和回收过程中的劳动强度。
局部增厚区的内壁弧长随管径的增大而增大。PE软管在正常使用过程中会经常进行打卷回收，在大田使用时还经常被车辆碾压和人员踩压。长期重复使用后局部增厚区的两端在应力的作用下容易出现裂纹，导致PE软管的承压能力下降，裂纹穿透管壁后出现漏水的现象，严重影响PE软管的使用年限。为了克服该问题，局部增厚区的内壁弧长设计为25-60mm，并呈弧形均匀过度。
进一步的，管径为40-160mm，管壁厚度为0.5-1.5mm。管壁的厚度随管径增大而增大。
进一步的，局部增厚区向PE软管内侧凸起并呈弧形均匀过度。
进一步的，局部增厚区的外壁上设计有标示区。
由于局部增厚区的壁厚变化不明显，使用人员在安装支管接头时不容易准确找到局部增厚区，容易造成安装错误，影响PE软管的正常使用。因此，在PE软管管壁外,局部增厚区上平行于软管设计有标示区，方便使用人员正确将支管接头安装到管壁局部增厚区的上面，有效发挥PE软管的特性。
进一步的，制备PE软管的原料为：线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、黑色母粒和抗氧化剂。
本发明的第二个发明目的在于提供一种PE软管的制备方法，包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机，其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具,所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成，口模安装在芯模外，共挤套安装在口模上与共挤机相连，其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽，凹槽深度0.5-1.0mm，凹槽弧长25-60mm，口模上设计有共挤料进口，共挤套内侧设计有共挤流道，具体生产按如下步骤进行：
第1步，烘料：将主料投入烘干机内，通入65-85℃的热空气，干燥1-3小时；
第2步，配料：将烘干后的主料与辅料投入拌料机，搅拌3-10min；
第3步，送料：通过真空吸料器将混匀后的原料送入挤塑机料斗内；
第4步，挤出：设定挤塑机温度120-190℃，启动挤塑机；
第5步，牵管：将挤出后的管坯料粘附在牵引管上，启动牵引机缓慢将管坯引入真空定型机内，牵引速度0.2-3.5m/min；通过调整牵引机速度，调整壁厚；
第6步，定型：启动真空定型机，真空度控制在0.01-0.03MPa，通过喷淋冷却定型管坯，喷淋水温度控制在15-35℃；
在烘干过程中，热空气温度低于65℃，烘干时间较长，能耗较高，烘干效果较差；热空气温度高于85℃，主料在烘干过程中可能会熔化，造成严重的生产事故。烘干时间根据出风口的温度进行调节，当出风口温度接近进风口温度时烘干过程结束。挤塑机温度低于120℃，挤塑机无法正常生产，温度超过190℃，原料将会分解碳化。因挤塑机的挤出速度是恒定的，牵引机的牵引速度决定了PE软管壁厚，管径越大，牵引速度越慢，管径越小牵引速度越快。真空定型机的定径管根据所生产管子的管径进行更换，喷淋水起到降温定型作用，水温高于35℃无法起到降温作用，温度低于15℃需要增加降温设备，能耗又太高。
进一步的，在所述第4步同时启动共挤机，共挤机温度设定在120-175℃，共挤料采用蓝色母粒。
进一步的，所述第1步的主料为线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
进一步的，所述第2步的辅料为黑色母粒和抗氧化剂。
进一步的，所述共挤料进口为两个，间距40mm。
进一步的，所述芯模凹槽口朝上安装。当PE软管挤出后在重力的作用下会沿凹槽区向下变得更加均匀。
进一步的，所述牵引机前设置有在线壁厚检测仪。牵引机根据壁厚检测仪的结果自动调节牵引速度。
进一步的，所述牵引机后还依次连接有喷码机、切割机、盘卷机。
附图说明
本发明的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1为PE软管俯视图
图2为PE软管A-A面的剖面图
图3为PE软管生产工艺流程图
图4为PE挤出模具装配图
图例：1、管壁，2.管径，3.管长，4.局部增厚区，5.局部增厚区厚度，6.标示区，7.共挤套，8.口模，9.PE管出口，10.芯模，11.共挤料进口，12.共挤流道，13.共挤机连接口，14.凹槽，15.凹槽弧长。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：一种PE软管，采用线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、黑色母粒和抗氧化剂制备，其特征在于管壁上有局部增厚区，局部增厚区的厚度为1.0-2.5mm，局部增厚区的内壁弧长为25-60mm，局部增厚区的厚度与局部增厚区的内壁弧长随管径增大而增大，具体关系如下表所示:
在局部增厚区的外壁上有两条标示区，标示区颜色为蓝色，两条线的间距为40mm。
实施例2：一种PE软管的制备方法，包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机，其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具，所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成，口模安装在芯模外，共挤套安装在口模上与共挤机相连，其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽，凹槽深度0.5mm，凹槽弧长25mm，凹槽口朝上安装，口模上设计有共挤料进口，共挤套内侧设计有共挤流道，具体生产按如下步骤进行：
第1步，烘料：将主料线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯投入烘干机内，通入75℃的热空气，干燥2小时；
第2步，配料：将烘干后的主料与辅料黑色母粒、抗氧化剂投入拌料机，搅拌5min；
第3步，送料：通过真空吸料器将混匀后的原料送入挤塑机料斗内；
第4步，挤出：设定挤塑机温度120℃，启动挤塑机；
第5步，牵管：将挤出后的管坯料粘附在牵引管上，启动牵引机缓慢将管坯引入真空定型机内，牵引速度逐步由0.2m/min调整至3.5m/min；通过调整牵引机速度，调整壁厚；
第6步，定型：启动真空定型机，真空度控制在0.02MPa，定径管设置在40mm，通过喷淋冷却管坯，喷淋水温度控制在35℃；
通过该方法生产出的PE软管管径为40mm，管壁厚度为0.5mm，局部增厚区的厚度为1.0mm，
实施例3：一种PE软管的制备方法，包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机，其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具，所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成，口模安装在芯模外，共挤套安装在口模上与共挤机相连，其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽，凹槽深度0.3mm，凹槽弧长40mm，凹槽口朝上安装，口模上设计有1个共挤料进口，共挤套内侧设计有共挤流道，具体生产按如下步骤进行：
第1步，烘料：将主料线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯投入烘干机内，通入75℃的热空气，干燥2小时；
第2步，配料：将烘干后的主料与辅料黑色母粒、抗氧化剂投入拌料机，搅拌5min；
第3步，送料：通过真空吸料器将混匀后的原料送入挤塑机料斗内；
第4步，挤出：设定挤塑机温度175℃，启动挤塑机；
第5步，共挤：设定共挤机温度120℃，启动共挤机，共挤料采用蓝色母粒。
第6步，牵管：将挤出后的管坯料粘附在牵引管上，启动牵引机缓慢将管坯引入真空定型机内，牵引速度由0.2m/min调整至2.5m/min；通过调整牵引机速度，调整壁厚；
第7步，定型：启动真空定型机，真空度控制在0.02MPa，定径管更换为90mm，通过喷淋冷却定型管坯，喷淋水温度控制在35℃；
通过该方法生产出的PE软管管径为90mm，管壁厚度为1.0mm，局部增厚区的厚度为1.3mm，局部增厚区外有1条蓝色标示区。
实施例4：一种PE软管的制备方法，包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机，其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具，所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成，口模安装在芯模外，共挤套安装在口模上与共挤机相连，其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽，凹槽深度1.0mm，凹槽弧长60mm，凹槽口朝上安装，口模上设计有2个共挤料进口，共挤套内侧设计有共挤流道，具体生产按如下步骤进行：
第1步，烘料：将主料线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯投入烘干机内，通入75℃的热空气，干燥2小时；
第2步，配料：将烘干后的主料与辅料黑色母粒、抗氧化剂投入拌料机，搅拌5min；
第3步，送料：通过真空吸料器将混匀后的原料送入挤塑机料斗内；
第4步，挤出：设定挤塑机温度190℃，启动挤塑机；
第5步，共挤：设定共挤机温度150℃，启动共挤机，共挤料采用蓝色母粒。
第6步，牵管：将挤出后的管坯料粘附在牵引管上，启动牵引机缓慢将管坯引入真空定型机内，牵引速度由0.2m/min调整至2.0m/min；通过调整牵引机速度，调整壁厚；
第7步，定型：启动真空定型机，真空度控制在0.02MPa，定径管更换为160mm，通过喷淋冷却管坯，喷淋水温度控制在35℃；
通过该方法生产出的PE软管管径为160mm，管壁厚度为1.5，局部增厚区的厚度为2.5mm，局部增厚区外有2条蓝色线形成的标示区。
实施例5：根据事实例2或实例3或实例4所示，牵引机前设置有在线壁厚检测仪，根据在线壁厚检测仪检测结果，自动调节牵引机的牵引速度，壁厚偏厚则提高牵引速度，壁厚偏薄则调慢牵引速度。
实施例6：根据事实例2或实例3或实例4或实例5所示所示，牵引机后还依次连接有喷码机、切割机、盘卷机。喷码机可以在PE软管上打上产品型号或规格，企业标识等信息；切割机可以对PE软管进行剪断；盘卷机可以将PE软管自动盘成卷，便于包装和运输。在牵引机后还可以设置喷码机、切割机、盘卷机，实现对PE软管的自动喷码、切割和盘卷。
综上所述，本发明通过在PE软管上设计局部增厚区，并根据管径及承压大小调节增厚区的厚度及增厚区的长度，有效降低了PE软管的生产成本和米重，显著降低了PE软管使用中的劳动强度，并成功解救了降低壁厚所导致的支管接头脱落的问题，提高了PE软管的适应性，对推动我国农业节水灌溉技术的快速发展提供强力技术支持，对推动我国农业节水灌溉技术研究及产品的产业化开发，尤其针对西北干旱地区遏制生态环境恶化有效利用水资源，实现经挤和社会的可持续发展，具有极为深远的现实意义。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
本专利所使用的但不限于以下设备：1、挤塑机(SJ65/25上海巨远塑料机械有限公司)；2、共挤机(SJ25/17上海博塑机械制造有限公司)；3、牵引机(250上海巨远塑料机械有限公司)；4、真空定型机(ZPI110上海博塑机械制造有限公司)；烘干机、拌料机、真空吸料器、喷码机、切割机、盘卷机、在线壁厚检测仪均为常规设备。

Claims (8)

1.一种PE软管的制备方法,包括挤塑机、共挤机、真空定型机、牵引机,其特征在于挤塑机模体上安装有挤出模具,所述挤出模具由芯模、口模、共挤套组成,口模安装在芯模外,共挤套安装在口模上与共挤机相连,其特征在于芯模外壁设计了弧形凹槽,凹槽深度0.5-1.0mm,凹槽弧长25-60mm,口模上设计有共挤料进口,共挤套内侧设计有共挤流道,具体生产按如下步骤进行：
第1步,烘料:将主料投入烘干机内,通入65-85℃的热空气,干燥1-3小时；
第2步,配料:将烘干后的主料与辅料按一定比例投入拌料机,搅拌3-10min；
第3步,送料:通过真空吸料器将混匀后的原料送入挤塑机料斗内；
第4步,挤出:设定挤塑机温度120-190℃,启动挤塑机；
第5步,牵管:将挤出后的管坯料粘附在牵引管上,启动牵引机缓慢将管坯引入真空定型机内,牵引速度0.2-3.5m/min；
第6步,定型:启动真空定型机,真空度控制在0.01-0.03MPa,通过喷淋冷却定型管坯,喷淋水温度控制在15-35℃。
2.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于第4步同时启动共挤机,共挤机温度设定在120-175℃,共挤料采用蓝色母粒。
3.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于第1步的主料为线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于第2步的辅料为黑色母粒和抗氧化剂。
5.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于共挤料进口为两个,间距40mm。
6.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于芯模凹槽口朝上安装。
7.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于牵引机前设置有在线壁厚检测仪。
8.根据权利要求1所述的一种PE软管的制备方法,其特征在于牵引机后还依次连接有喷码机、切割机、盘卷机。
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