CN113085280A - 一种三层共挤静音排水管及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三层共挤静音排水管及其制备方法和应用，通过对三层结构的组分改进，在中间芯层通过加入吸声粘弹性无机材料和消泡剂，可以吸收水流过程中产生的声波，阻止声音向外传播，达到良好的降噪静音效果，改善管材内部分子结构，提高管材致密性及密度，使管材软化温度显著提升，在阳光长期曝晒下也不容易老化，使用寿命长，具有较高模量，管材具有较高的环刚度和较强的抗酸碱腐蚀性，抗酸可达pH2，抗碱可达pH12，对pH2～pH12的液体可任意排放。本发明的三层共挤静音排水管，其内外层及中间层材料配比合理，使用寿命长，应用范围广。

Description

一种三层共挤静音排水管及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及塑料管材技术领域，更具体地，涉及一种三层共挤静音排水管及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们的生活水平的不断提高，人们对建筑居住环境的要求越来越高，噪音污染对人类的日常生活起居造成极大影响，三层共挤静音排水管顺势而生，此种管材可吸收水流通过时产生的声波，阻止声音向外传播，通过其优越的静音性，耐腐蚀性，耐高温，良好的抗冲击性，现实的柔性连接，环保性等，被广泛应用于学校、医院、大型会议室，住宅等这些对排水要求较高的场所，并成功的解决了所有的排水问题。
中国专利CN102345312A公开了一种超静音管及其制备方法，公开了共挤形成的三层结构超静音管，外层和内层原材料为聚丙烯树脂，具有优异的耐热性和耐化学腐蚀性，芯层由无机矿物填料、PP和热塑性弹性体三元共混的粘弹性材料组成，起到减震，隔音功效，但加入的辅助材料效果不理想，管材内部有气泡现象，密度低，仅为1.2～1.8g/cm3，导致维卡软化温度达不到国标(GB/T 8802)要求(≥145℃)，长时间使用容易老化变质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有静音管不能同时具有良好的静音效果和不易老化变质的缺陷和不足，提供一种三层共挤静音排水管，通过对各层组分的合理配置，在保证静音效果的同时，还改善管材内部分子结构，提高管材致密性及密度，使管材软化温度显著提升，在阳光长期曝晒下也不容易老化，提高质量，使用寿命长，拆卸维修方便。
本发明的又一目的是提供一种三层共挤静音排水管的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种三层共挤静音排水管的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种三层共挤静音排水管，包括外层、中间芯层、外层，所述外层包括如下按照重量份计算的组分：35～45份聚丙烯、0.5～1.5份色母、7～9份抗氧剂和0.05～0.15份稳定剂；
所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：6～8份聚丙烯树脂、1～3份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂；或所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：1～3份所述三层共挤静音排水管的管材破碎料、0.5～1.5份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂；
所述内层包括按照重量份计算的组分：45～60份聚丙烯和0.3～1.3份色母。所述内层包括按照重量份计算的组分：45～60份聚丙烯和0.3～1.3份色母。
本发明提供的三层共挤静音排水管，包含三层结构，其中对各层的组分进行了优化，中间芯层加入了消泡剂，可消除塑料熔融状态时产生的气泡，防止管材成型后产生缩孔，管壁结构致密，改变管材的微观结构，使中间层更加密实，中间芯层中还加入特殊吸声粘弹性无机材料，可以吸收水流过程中产生的声波，阻止声音向外传播，达到良好的降噪静音效果，通过对中间芯层组分改进从而达到更好的吸音及隔音效果，有效降低管道在输水过程中产生的噪音，耐热性能好，提升维卡软化温度；外层中加入抗氧剂能够防止管材表面氧化，耐高温，能够耐受95℃的热水不软化变形，稳定剂能够有效改善管材因紫外线而发生降解的能力，能够延缓管材在阳光曝晒下发生脆性老化，提高管材使用寿命，外层具有优良的韧性，受到超强冲击时也不会产生破裂，同时具有超强的抗压能力，生产出的管材具有较高的环刚度。
优选地，所述外层包括如下按照重量份计算的组分：35～40份聚丙烯、0.5～1份色母、7～8份抗氧剂和0.05～0.15份稳定剂。
抗氧剂，防止管材成型后老化，延长使用寿命。
稳定剂，防止光照分解，消除内应力，能有效防止管材脆性断裂。
优选地，所述稳定剂为钙锌稳定剂。
消泡剂，可消除塑料熔融状态时产生的气泡，防止管材成型后产生缩孔，管壁结构致密，耐热性能好，提升维卡软化温度。
优选地，所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：7～8份聚丙烯树脂、2～3份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂。
优选地，所述内层包括如下按照重量份计算的组分：50～60份聚丙烯和1～1.3份色母。
优选地，所述吸声粘弹性无机材料为碳酸钙和/或硫酸钡。
优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
优选地，所述色母为白色母。外层材料中，加白色母可以使管材外观更加光亮，达到更高的光洁度。
优选地，所述抗氧剂为苯酚类抗氧剂。
本发明保护上述三层共挤静音排水管的制备方法，包括如下步骤：
分别按照三层的配方混配原料，先混合聚丙烯、色母、抗氧剂和稳定剂，加热至190～200℃，熔融挤出线状原料，冷却后切粒，再经过50～70℃下4～8小时烘干后，制得外层；
在60～80℃下，搅拌混合聚丙烯树脂、吸声粘弹性无机材料和消泡剂，在200～220℃熔融后挤出成型，冷却后切粒，制得中间芯层；
混合聚丙烯颗粒料和色母，加温至180～200℃，熔融挤出线状原料，冷却后切粒，制得内层，再经过50～70℃下4～8小时烘干备用；然后将上述三层材料分别挤出制得三层共挤静音排水管。
优选地，所述挤出使用三层共挤机，所述三层共挤机包括主机与副机，所述副机的数量为两个，所述主机挤出中间芯层，两个所述副机分别挤出内层和外层，所述副机的温度为180～210℃，所述主机的温度为200～230℃。
主机和两个副机在挤出模具处汇聚成三层，内外层聚丙烯包覆中间芯层，并相互紧密粘合。
本发明还保护上述三层共挤静音排水管在建筑室内排水管网中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开的三层共挤静音排水管通过对三层结构的组分改进，在中间芯层通过加入吸声粘弹性无机材料和消泡剂，可以吸收水流过程中产生的声波，阻止声音向外传播，达到良好的降噪静音效果，改善管材内部分子结构，提高管材致密性及密度，使管材软化温度显著提升，在阳光长期曝晒下也不容易老化，提高质量，使用寿命长，内层具有较高模量和超强的抗酸碱腐蚀性，生产出的管材具有较高的环刚度和较强的抗酸碱腐蚀性，抗酸可达pH2，抗碱可达pH12，对pH2～pH12的液体可任意排放。本发明的三层共挤静音排水管，其内外层及中间层材料配比合理，与管件柔性承插联接，安装简单快捷，拆卸维修方便，满足快速施工要求，缩短工期，且不必日常维护，使用寿命长，应用范围广。
附图说明
图1是本发明三层共挤静音排水管截面图。
图2是本发明三层共挤静音排水管结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种三层共挤静音排水管，包括外层、中间芯层、外层；所述外层包括按照重量份计算的组分：40份聚丙烯、1份色母、8份苯酚类抗氧剂和0.15份的钙锌稳定剂；
所述中间芯层包括按照重量份计算的组分：7份聚丙烯树脂、2份碳酸钙和0.01份的消泡剂；
所述内层包括按照重量份计算的组分：45份聚丙烯和0.3份白色母。
上述三层共挤静音排水管的制备方法，包括如下步骤：
把内层原料加温至190℃的温度后，经过造粒机熔融挤出线状原料，过水冷却后通过自动切粒机，形成内层聚丙烯粒料，再经过60℃温度6小时烘干后，制成内层；
在造料机中加入7份聚丙烯树脂和2份碳酸钙，在70℃温度搅拌混合，加入0.01份消泡剂后，通过造料机在210℃熔融后挤出成型，过水冷却后经过切粒机自动切粒，制成中间芯层；
所述外层聚丙烯3由40份聚丙烯和1份白色母混合均匀，再加入8份抗氧剂和0.15份稳定剂，在195℃温度下变成熔融状态，经造粒机挤出成型，过水冷却后自动切粒，再经过60℃温度6小时烘干后，制成外层。
实施例2
一种三层共挤静音排水管，包括外层、中间芯层、外层；所述外层包括按照重量份计算的组分：35份聚丙烯、0.5份色母、7份苯酚类抗氧剂和0.05份钙锌稳定剂；
所述中间芯层包括按照重量份计算的组分：1份三层共挤静音排水管的管材破碎料、0.5份硫酸钡和0.01份的消泡剂；
所述内层包括按照重量份计算的组分：60份聚丙烯和1.3份白色母。
上述三层共挤静音排水管的制备方法，包括如下步骤：
把内层原料加温至180℃的温度后，经过造粒机熔融挤出线状原料，过水冷却后通过自动切粒机，形成内层聚丙烯粒料，再经过50℃温度8小时烘干后，制成内层；
将1份三层共挤静音排水管的管材破碎料回收再利用，加入0.5份硫酸钡颗粒料，加入10g消泡剂后，通过造料机在210℃熔融后挤出成型，过水冷却后经过切粒机自动切粒，制成中间芯层；
所述外层由35份聚丙烯和0.5份白色母混合均匀，再加入7份抗氧剂和0.05份稳定剂，在190℃温度下变成熔融状态，经造粒机挤出成型，过水冷却后自动切粒，再经过50℃温度8小时烘干后，制成外层。
实施例3
一种三层共挤静音排水管，包括外层、中间芯层、外层；所述外层包括按照重量份计算的组分：45份聚丙烯、1.5份色母、9份苯酚类抗氧剂和0.15份钙锌稳定剂；
所述中间芯层包括按照重量份计算的组分：8份聚丙烯树脂、3份碳酸钙和0.015份的消泡剂；
所述内层包括按照重量份计算的组分：50份聚丙烯和1份白色母。
上述三层共挤静音排水管的制备方法，包括如下步骤：
所述内层原料为聚丙烯颗粒料加白色母，把上述材料加温至200℃的温度后，经过造粒机熔融挤出线状原料，过水冷却后通过自动切粒机，形成内层聚丙烯粒料，再经过70℃温度4小时烘干后，制成内层。
在造料机中加入8份聚丙烯树脂和3份碳酸钙，在80℃温度搅拌混合，加入0.015份消泡剂后，通过造料机在220℃熔融后挤出成型，过水冷却后经过切粒机自动切粒，制成中间芯层；
所述外层聚丙烯3由45份聚丙烯和1.5份白色母混合均匀，再加入9份抗氧剂和0.15份稳定剂，在200℃温度下变成熔融状态，经造粒机挤出成型，过水冷却后自动切粒，再经过70℃温度4小时烘干后，制成外层。
对比例1
本对比例为规格D50mm(蓝灰色)超静音管道(普通PP排水管)，其壁厚为3.2～3.5mm，内层和外层分别为0.3～0.5mm，芯层为1.8～2.2mm，其中，芯层的组份及其质量百分比为聚丙烯PP：86％；硫酸钡BaSO4：3％；热塑性弹性体材料：11％，在具体加工时，首先称取各组份并混合造粒，对芯层原料造粒时料筒的温度设定在143℃，模具温度设定在162℃。
实施例1～3制得的三层共挤静音排水管如图1～图2所示，由内层1、中间芯层2、外层3构成。
性能测试
1、测试方法：
将上述实施例和对比例制成的PP静音排水管材，各截取3米，与对比例1的普通PP排水管作测试对比。
管道密度：取一小块，用天秤称质量，用量筒测出体积，计算密度。
维卡软化温度：按GB/T 8802测定(≥145℃)。
气泡现象：用500倍放大镜观察横截面是否有气孔。
老化时间：露天放置5天。
噪音：把3米长的管材安装于排水系统中，用噪音计测试。
模量：从三根管材上各取一段长度为50mm±1.0mm管段为试样，按GB/T 9647测定，当垂直方向外径变形量为原外径的50％时，去掉载荷，观察样品是否破裂或分脱。
抗酸碱腐蚀性：用两个量杯分别制成100mL≤pH2的酸性溶剂及100mL≥pH12的碱性溶剂，取同一管材的两小块分别放入溶剂中，保存24小时后取出，观察是否有变色或分脱等。
环刚度：按GB/T 9647测定。
2、测试结果
表1实施例1～3和对比例的1的性能测试结果
Figure BDA0003026361980000061
综上测试对比，本发明静音排水管在物理机械性能及降噪效果等方面都优于普通PP排水管(对比例1)，内部无气泡现象，密度高，维卡软化温度高且满足国标要求(≥145℃)，长时间使用不容易老化变质，可应用于建筑室内排水管网中，尤其是以居住、文教机关为主的区域的夜间卧室中使用，从而避免夜间排水噪音过大而影响人的正常休息。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三层共挤静音排水管，其特征在于，包括外层、中间芯层、外层，所述外层包括如下按照重量份计算的组分：35～45份聚丙烯、0.5～1.5份色母、7～9份抗氧剂和0.05～0.15份稳定剂；
所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：6～8份聚丙烯树脂、1～3份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂；或所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：1～3份所述三层共挤静音排水管的管材破碎料、0.5～1.5份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂；
所述内层包括按照重量份计算的组分：45～60份聚丙烯和0.3～1.3份色母。
2.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述外层包括如下按照重量份计算的组分：35～40份聚丙烯、0.5～1份色母、7～8份抗氧剂和0.05～0.15份稳定剂。
3.根据权利要求1或2所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述中间芯层包括如下按照重量份计算的组分：7～8份聚丙烯树脂、2～3份吸声粘弹性无机材料和0.01～0.015份的消泡剂。
4.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述内层包括如下按照重量份计算的组分：50～60份聚丙烯和1～1.3份色母。
5.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述吸声粘弹性无机材料为碳酸钙和/或硫酸钡。
6.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
7.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述色母为白色母。
8.根据权利要求1所述三层共挤静音排水管，其特征在于，所述抗氧剂为苯酚类抗氧剂。
9.权利要求1～8任一项所述三层共挤静音排水管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别按照三层的配方混配原料，先混合聚丙烯、色母、抗氧剂和稳定剂，加热至190～200℃，熔融挤出线状原料，冷却后切粒，再经过50～70℃下4～8小时烘干后，制得外层；
在60～80℃下，搅拌混合聚丙烯树脂、吸声粘弹性无机材料和消泡剂，在200～220℃熔融后挤出成型，冷却后切粒，制得中间芯层；
混合聚丙烯颗粒料和色母，加温至180～200℃，熔融挤出线状原料，冷却后切粒，制得内层，再经过50～70℃下4～8小时烘干备用；然后将上述三层材料分别挤出制得三层共挤静音排水管。
10.权利要求1～8任一项所述三层共挤静音排水管在建筑室内排水管网中的应用。
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