CN112480566A - 一种高性能排水用pvc管材及其制备方法 - Google Patents

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杨海会
刘会财
张占国
柴新文
常瑞明
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Abstract

本发明提供了一种高性能排水用PVC管材，包括以下重量份数原料：PVC主料100份；钛白粉0.5‑4份；有机锡0.4‑1.3份；KG‑16内润滑剂0.2‑1.4份；PE蜡0.1‑0.9份；氧化聚乙烯蜡0.02‑0.17份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.03‑0.4份；硬脂酸钙0.04‑0.45份；MBS抗冲改性剂0.5‑6.4份；碳酸钙1‑18份；绿色母0.6‑3.7份；且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型。本发明还提供了上述高性能排水用PVC管材的制备方法。应用本发明提供的管材配方生产的管材，提高了管材的韧性、耐候性，并增加了管材的承压能力。

Description

一种高性能排水用PVC管材及其制备方法
技术领域
本发明属于管材技术领域，具体属于一种高性能排水用PVC管材及其制备方法。
背景技术
近年我国各地出现投资建设排污管道系统的热潮。就我国目前形势来看，中国是一个水资源严重短缺的国家，十分有限的水资源已经受到严重的污染，造成了阻碍经济增速和社会发展的水危机。
为解决我国严峻的水危机问题，提高污水处理效率，是有效可行的办法。所以埋地排污水管会有旺盛的市场需求。此外，雨水是宝贵的资源，输送雨水的排雨水管也有广阔的市场。中国不少地区的降雨量集中在雨季，如果没有完善的排水管系统就会出现雨水泛滥，随便漫流而被污染；完善的排水管系统可将雨水很好地收集起来输送到江、河、水库中去和通过集蓄-回灌系统补入地下水的雨水管理体系。同时，中国正在大规模建设公路网、铁路网和水利工程。在道路建设和水利工程的建设过程中必须做好施工期雨水排泄和导流的措施，以保证工程的安全进展(如防止土体含水过多而失去稳定)。在建设成的道路和工程设施中也需要做好应用期雨水的排泄和导流的措施(如穿过路基的涵洞、道路两旁的排水管、隧道内的排水管等)。
目前市场上的排水、排污管道以PVC排水管和雨水管居多，但是质量却参差不齐。PVC排水管在市场中有国家标准(GB/T 5836.1-2018)的支持，但是，依据国标生产的管材成本高、售价高，所以根据市场衍生出了很多的非国标管材，随之也带来一些问题：
1、现有的PVC排水管材的质量还不能满足长期使用的要求，较脆、易碎、不耐用；
2、承压能力差，排水压力大的情况下，往往会出现水排不出去或者由于排水压力大导致管材破裂的情况；
3、现有的管材连接方式多为胶粘式，管材与与排水管件以胶粘结；连接处容易失效，难以保障应用性能。
发明内容
本发明提供了一种高性能排水用PVC管材，以达到改善产品质量、提高耐压性能，使管材的连接方式更安全有效的目的。
本发明还提供了上述高性能排水用PVC管材的制备方法。
一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉0.5-4份；有机锡0.4-1.3份；KG-16内润滑剂0.2-1.4份；PE蜡0.1-0.9份；氧化聚乙烯蜡0.02-0.17份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.03-0.4份；硬脂酸钙0.04-0.45份；MBS抗冲改性剂0.5-6.4份；碳酸钙1-18份；绿色母0.6-3.7份；
且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型；并在胶圈内，内衬钢制圆环。
进一步的，包括以下重量份的原料：
PVC主料100份；钛白粉1-3份；有机锡0.5-1.1份；KG-16内润滑剂0.3-1.2份；PE蜡0.15-0.8份；氧化聚乙烯蜡0.05-0.15份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.05-0.35份；硬脂酸钙0.06-0.4份；MBS抗冲改性剂0.6-6份；碳酸钙1.4-15份；绿色母0.7-3.5份。
进一步的，包括以下重量份的原料：
PVC主料100份；钛白粉2份；有机锡0.8份；KG-16内润滑剂0.7份；PE蜡0.3份；氧化聚乙烯蜡0.1份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.2份；硬脂酸钙0.2份；MBS抗冲改性剂2份；碳酸钙8份；绿色母2份。
进一步的，所述的PVC主料采用PVC-SG-5；钛白粉与有机锡分别为T105钛白粉和T106有机锡。
上述高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将需要的各个原料级辅料称量完后，开机混料；混料分为热混和冷混两个步骤，先进行热混步骤：
1.1、热混：开启混料机，在低速运转下，加入PVC主料和有机锡；
1.2、提高混料机转速，待混料机内温度达到60℃时，加入改性剂(MBS抗冲改性剂)、KG-16内润滑剂、单硬脂酸甘油酯GMS、AC36A氧化蜡；
1.3、待温度达到80℃时，碳酸钙、钛白粉、PE蜡和硬脂酸钙外润滑剂、绿色母粉；
1.4、混料机继续运转，待温度达到120℃时，出料；
冷混：
2.1、热混完成后，立即进行冷混；
2.2、首先将冷混机料筒夹层内的冷却水打开，冷却水温控制在18-22℃，将热混机出料放入冷混机进行搅拌；
2.3、冷混机内原料温度降至45℃时，可进行冷混机出料；
步骤二：管材采用PVC双螺杆挤出机生产，各项生产工艺参数如下：
温度：
料筒一区：190℃原料预热
料筒二区：180℃剪切塑化
料筒三区：168℃塑化压缩
料筒四区：165℃计量
合流芯：160℃熔融原料混合稳压，进入模具；
模具一区---四区：165℃模具斜度，逐渐上升，增加熔融原料背压模具五区(分流支架)：170℃
模具六区---十区(平直段)：195℃为熔融原料增加背压，增加密实度和临模稳定性，保证纵向回缩率等物理性能
原料出口模，进入真空水箱，根据管材规格，调整真空度，并进入冷却阶段；之后定长切割、倒角，并对扩口一端内壁倒角，方便下一步的扩口工艺的进行
步骤三：扩口工艺，胶圈在扩口时与管材扩口成型为一体，且胶圈内衬有钢环。
优选地，所述的步骤三中，扩口所用设备包括有机架，还包括有胶圈放置区、胶圈预置区、管材加紧装置、放口模组；所述的胶圈放置区、胶圈预置区处于机架中的上部，管材加紧装置、放口模组处于机架的下部；
所述的胶圈放置区中，在机架上连接有两条光杠一，在光杠一上穿设动作架，在动作架上固定有放置座，且动作架连接在油缸一的动作端；油缸一固定在机架上；
在机架上固定有油缸二，且在油缸二动作端连接为胶圈预置区；所述的油缸二连接有连接板，在连接板上连接有伸长杆，在伸长杆的端部固定为胶圈预置环，且在胶圈预置环内，通过弹簧垫安装有圆球；且胶圈预置环位置与放置座对应；
所述的管材加紧装置中，包括有上模具与下模具，且上模具与下模具分别穿设在光杠二上；下模具为定模，上模具连接在油缸三的动作端，且油缸三连接在机架上；
所述的放口模组位置与管材加紧装置位置相对应，在放口模组中，在支架板上安装有放口模，且在放口模外，根部位置套设有推环，推环连接杆穿过支架连接有安装板，安装板连接在油缸四的动作端，且油缸四固定在另外的支架板上；放口模上形成有凹槽，且在凹槽内开设有真空排气孔，放口模穿过支架板，在支架板的另一端连接有真空泵连接管；
进一步的，所述的放置座包括六根固定杆，且六根固定杆的端部连接有六边形固定板。
进一步的，所述的六边形固定板中间开设有圆形孔。
在扩口前，备用胶圈置于放置区中的放置座上，在油缸一的作用下，动作架前移，位于放置座上的胶圈移动至胶圈预置环处，之后动作架回位，一个胶圈被留在胶圈预置环内；
在油缸二的作用下，放置区下移至与放口模组齐平，之后放口模组前移，使胶圈放置于放口模凹槽处，之后油缸二回位，放口模组回位；
放口模外径与管材外径相同，将管材产品自上一工序中切割，并经过高温炉加热，待加热完成以后，管材加紧装置将管材固定；管材就位后，放口模组前移，以放口模将管材一端撑起，达到扩口的目的。随后，真空泵开始工作，通过真空吸管将管材与放口模接触部位内的空气吸出，使管材内壁贴合放口模，并开始冷却定型，定型后，在油缸四的作用下，推环前移，将扩口完成的管材推出，至此完成扩口，同时将胶圈置于管材内壁。
本发明的有益效果：
本发明中改变了管材的生产配方与结构，应用本发明提供的管材配方生产的管材，提高了管材的韧性、耐候性，并增加了管材的承压能力；本发明方法制得的管材一方面具有了承压的特性，在相同时间内能够排出更多的水量，相对比给水管具有更低的生产成本；另一方面，新型的连接方式更加可靠，安装更加方便，降低了施工时的操作难度和劳动强度。且在生产中，将胶圈置于管材扩口中，保证不会脱落，并且胶圈安装完成后，不能够被拆下；再有，在胶圈内内置钢板形成的钢圈，钢圈本身的张力使胶圈紧紧的贴合与管材扩口内壁，在施工安装时，胶圈不会因管材挤压移位而失去密封作用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明中胶圈结构剖视图；
图3为本发明的管材结构示意图；
图4为扩口设备结构示意图；
图5为扩口设备结构示意图；
图6为扩口设备工作时，胶圈自放置座移动至预置环处示意图；
图7为扩口设备工作时，胶圈自预置环放置于放口模凹槽处示意图；
图8为扩口设备工作时，推环前移，将扩口完成的管材推出示意图；
图9为放口模结构示意图。
图中：1、管材；2、扩口；3、胶圈；4、钢圈；5、机架；6.1、动作架；6.2、光杠一；6.3、放置座；6.4、油缸一；7.1、油缸二；7.2、连接板；7.3、伸长杆；7.4、胶圈预置环；8.1、上模具；8.2、下模具；8.3、光杠二；8.4、油缸三；9.1、支架板；9.2、放口模；9.21、凹槽；9.22、真空排气孔；9.3、推环；9.4、安装板；9.5、油缸四；10、管材。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明技术方案做进一步的解释说明。
实施例1
一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉2份；有机锡0.8份；KG-16内润滑剂0.7份；PE蜡0.3份；氧化聚乙烯蜡0.1份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.2份；硬脂酸钙0.2份；MBS抗冲改性剂2份；碳酸钙8份；绿色母2份。
且PVC管材1结构中，包括有扩口2，在扩口2处固定有胶圈3，在管材扩口时，胶圈3与管材1一体成型；并在胶圈3内，内衬钢制圆环4。
所述的PVC主料采用PVC-SG-5；钛白粉与有机锡分别为T105钛白粉和T106有机锡。
实施例2
一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉0.5份；有机锡1.3份；KG-16内润滑剂0.2份；PE蜡0.9份；氧化聚乙烯蜡0.02份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.4份；硬脂酸钙0.04份；MBS抗冲改性剂6.4份；碳酸钙1份；绿色母3.7份；
且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型；并在胶圈内，内衬钢制圆环。
实施例3
一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉4份；有机锡0.4份；KG-16内润滑剂1.4份；PE蜡0.1份；氧化聚乙烯蜡0.17份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.03份；硬脂酸钙0.45份；MBS抗冲改性剂0.5份；碳酸钙1份；绿色母0.6份；
且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型；并在胶圈内，内衬钢制圆环。
实施例4
一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉1.5份；有机锡1份；KG-16内润滑剂1份；PE蜡0.5份；氧化聚乙烯蜡0.15份；单硬脂酸甘油酯GMS0.3份；硬脂酸钙0.1份；MBS抗冲改性剂1份；碳酸钙15份；绿色母3份；
且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型；并在胶圈内，内衬钢制圆环。
实施例5
实施例1-4中高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将需要的各个原料级辅料称量完后，开机混料；混料分为热混和冷混两个步骤，先进行热混步骤：
1.1、热混：开启混料机，在低速运转下，加入PVC主料和有机锡；
1.2、提高混料机转速，待混料机内温度达到60℃时，加入改性剂(MBS抗冲改性剂)、KG-16内润滑剂、单硬脂酸甘油酯GMS、AC36A氧化蜡；
1.3、待温度达到80℃时，碳酸钙、钛白粉、PE蜡和硬脂酸钙外润滑剂、绿色母粉；
1.4、混料机继续运转，待温度达到120℃时，出料；
冷混：
2.1、热混完成后，立即进行冷混；
2.2、首先将冷混机料筒夹层内的冷却水打开，冷却水温控制在18-22℃，将热混机出料放入冷混机进行搅拌；
2.3、冷混机内原料温度降至45℃时，可进行冷混机出料；
步骤二：管材采用PVC双螺杆挤出机生产，各项生产工艺参数如下：
温度：
料筒一区：190℃原料预热
料筒二区：180℃剪切塑化
料筒三区：168℃塑化压缩
料筒四区：165℃计量
合流芯：160℃熔融原料混合稳压，进入模具；
模具一区---四区：165℃模具斜度，逐渐上升，增加熔融原料背压模具五区(分流支架)：170℃
模具六区---十区(平直段)：195℃为熔融原料增加背压，增加密实度和临模稳定性，保证纵向回缩率等物理性能
原料出口模，进入真空水箱，根据管材规格，调整真空度，并进入冷却阶段；之后定长切割、倒角，并对扩口一端内壁倒角，方便下一步的扩口工艺的进行
步骤三：扩口工艺，胶圈在扩口时与管材扩口成型为一体，且胶圈内衬有钢环。
在实施例1-4所得产品进行测试，平均实验数据如下：
Figure BDA0002802689500000101
实施例6
实施例5中，扩口所用设备包括有机架5，还包括有胶圈放置区、胶圈预置区、管材加紧装置、放口模组；所述的胶圈放置区、胶圈预置区处于机架5中的上部，管材加紧装置、放口模组处于机架5的下部；
所述的胶圈放置区中，在机架上连接有两条光杠一6.2，在光杠一6.2上穿设动作架6.1，在动作架6.1上固定有放置座6.3，且动作架6.1连接在油缸一6.4的动作端；油缸一6.4固定在机架5上；所述的放置座6.3包括六根固定杆，且六根固定杆的端部连接有六边形固定板。所述的六边形固定板中间开设有圆形孔。
在机架5上固定有油缸二7.1，且在油缸二7.1动作端连接为胶圈预制区；所述的油缸二7.2连接有连接板7.2，在连接板7.2上连接有伸长杆7.3，在伸长杆7.3的端部固定为胶圈预置环7.4，且在胶圈预置环7.4内，圆球与预置环内是弹簧垫连接，实现圆球缩进与弹出；且胶圈预置环7.4位置与放置座6.3对应；
所述的管材加紧装置中，包括有上模具8.1与下模具8.2，且上模具8.1与下模具8.2分别穿设在光杠二8.3上；下模具8.2为定模，上模具8.1连接在油缸三8.4的动作端，且油缸三8.4连接在机架5上；
所述的放口模组位置与管材加紧装置位置相对应，在放口模组中，在支架板9.1上安装有放口模9.2，且在放口模9.2外，根部位置套设有推环9.3，推环连接杆穿过支架板9.1连接有安装板9.4，安装板9.4连接在油缸四9.5的动作端，且油缸四9.5的在另外的支架板9.1上；放口模9.2上形成有凹槽9.21，且在凹槽内开设有真空排气孔9.22，放口模9.2穿过支架板9.1，在支架板9.1的另一端连接有真空泵连接管9.6。

Claims (8)

1.一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数原料：
PVC主料100份；钛白粉0.5-4份；有机锡0.4-1.3份；KG-16内润滑剂0.2-1.4份；PE蜡0.1-0.9份；氧化聚乙烯蜡0.02-0.17份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.03-0.4份；硬脂酸钙0.04-0.45份；MBS抗冲改性剂0.5-6.4份；碳酸钙1-18份；绿色母0.6-3.7份；
且PVC管材结构中，包括有扩口，在扩口处固定有胶圈，在管材扩口时，胶圈与管材一体成型；并在胶圈内，内衬钢制圆环。
2.根据权利要求1所述的一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：
PVC主料100份；钛白粉1-3份；有机锡0.5-1.1份；KG-16内润滑剂0.3-1.2份；PE蜡0.15-0.8份；氧化聚乙烯蜡0.05-0.15份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.05-0.35份；硬脂酸钙0.06-0.4份；MBS抗冲改性剂0.6-6份；碳酸钙1.4-15份；绿色母0.7-3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：
PVC主料100份；钛白粉2份；有机锡0.8份；KG-16内润滑剂0.7份；PE蜡0.3份；氧化聚乙烯蜡0.1份；单硬脂酸甘油酯GMS 0.2份；硬脂酸钙0.2份；MBS抗冲改性剂2份；碳酸钙8份；绿色母2份。
4.根据权利要求1所述的一种高性能排水用PVC管材，其特征在于，所述的PVC主料采用PVC-SG-5；钛白粉与有机锡分别为T105钛白粉和T106有机锡。
5.一种根据权利要求1所述的一种高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将需要的各个原料级辅料称量完后，开机混料；混料分为热混和冷混两个步骤，先进行热混步骤：
1.1、热混：开启混料机，在低速运转下，加入PVC主料和有机锡；
1.2、提高混料机转速，待混料机内温度达到60℃时，加入改性剂(MBS抗冲改性剂)、KG-16内润滑剂、单硬脂酸甘油酯GMS、AC36A氧化蜡；
1.3、待温度达到80℃时，碳酸钙、钛白粉、PE蜡和硬脂酸钙外润滑剂、绿色母粉；
1.4、混料机继续运转，待温度达到120℃时，出料；
冷混：
2.1、热混完成后，立即进行冷混；
2.2、首先将冷混机料筒夹层内的冷却水打开，冷却水温控制在18-22℃，将热混机出料放入冷混机进行搅拌；
2.3、冷混机内原料温度降至45℃时，可进行冷混机出料；
步骤二：管材采用PVC双螺杆挤出机生产，各项生产工艺参数如下：
温度：
料筒一区：190℃原料预热
料筒二区：180℃剪切塑化
料筒三区：168℃塑化压缩
料筒四区：165℃计量
合流芯：160℃熔融原料混合稳压，进入模具；
模具一区---四区：165℃模具斜度，逐渐上升，增加熔融原料背压模具五区(分流支架)：170℃
模具六区---十区(平直段)：195℃为熔融原料增加背压，增加密实度和临模稳定性，保证纵向回缩率等物理性能
原料出口模，进入真空水箱，根据管材规格，调整真空度，并进入冷却阶段；之后定长切割、倒角，并对扩口一端内壁倒角，方便下一步的扩口工艺的进行
步骤三：扩口工艺，胶圈在扩口时与管材扩口成型为一体，且胶圈内衬有钢环。
6.根据权利要求5所述的一种高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中，扩口所用设备包括有机架，还包括有胶圈放置区、胶圈预置区、管材加紧装置、放口模组；所述的胶圈放置区、胶圈预置区处于机架中的上部，管材加紧装置、放口模组处于机架的下部；
所述的胶圈放置区中，在机架上连接有两条光杠一，在光杠一上穿设动作架，在动作架上固定有放置座，且动作架连接在油缸一的动作端；油缸一固定在机架上；
在机架上固定有油缸二，且在油缸二动作端连接为胶圈预置区；所述的油缸二连接有连接板，在连接板上连接有伸长杆，在伸长杆的端部固定为胶圈预置环，且在胶圈预置环内，通过弹簧垫安装有圆球；且胶圈预置环位置与放置座对应；
所述的管材加紧装置中，包括有上模具与下模具，且上模具与下模具分别穿设在光杠二上；下模具为定模，上模具连接在油缸三的动作端，且油缸三连接在机架上；
所述的放口模组位置与管材加紧装置位置相对应，在放口模组中，在支架板上安装有放口模，且在放口模外，根部位置套设有推环，推环连接杆穿过支架连接有安装板，安装板连接在油缸四的动作端，且油缸四固定在另外的支架板上；放口模上形成有凹槽，且在凹槽内开设有真空排气孔，放口模穿过支架板，在支架板的另一端连接有真空泵连接管。
7.根据权利要求6所述的一种高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，所述的放置座包括六根固定杆，且六根固定杆的端部连接有六边形固定板。
8.根据权利要求7所述的一种高性能排水用PVC管材的制备方法，其特征在于，所述的六边形固定板中间开设有圆形孔。
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