專利名稱：氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本實發明涉及一種用于輸送固、液態物料或用于護套各種地下預埋線的雙壁波紋管，特別是一種用于護套易發熱預埋地下線，例如護套地下高壓電力電纜的耐熱雙壁波紋管的配方及其生產工藝。
背景技術：
現有的用于輸送固、液態物料或用于護套地下預埋線的硬聚氯乙烯雙壁波紋管，它因具有質地輕、剛度和強度高，且防潮、耐腐蝕等特點而廣泛用于護套各種常溫下的地下預埋線，以承受預埋線上方的土層、行人、行車等重量，以及來自地面上的沖擊力，但它因耐熱性能較差、熱變形維卡軟化溫度在80℃以下，它卻不能用于護套有熱量產生的地下高壓電力電纜，故在高壓電力電纜產生的熱使雙壁波紋管溫度高于80℃時，雙壁波紋管的環剛度大幅下降，以致不能承受其上土層、行人和行車的重量，更不能承受地面上的沖擊力，從而喪失對高壓電力電纜的護套作用。隨著科技發展與人們生活水平的提高對電力的需求，電力工業對能耐熱的雙壁波紋管的需求量隨之大增，因此提高護套管熱變形維卡軟化溫度成為當務之急的問題；人們正努力尋求一種既保持現有硬聚氯乙烯雙壁波紋管的優點，又能符合電纜導管產品質量合格標準，即熱變形維卡軟化溫度≥93℃的新材料的雙壁波紋管。一種耐熱性能好且與硬聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂)的分子結構相近似的氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)引起人們的關注，但在以CPVC樹脂為材料試制時，因出現了以下的問題而難以制成雙壁波紋管，其原因是1)CPVC樹脂易吸潮、加工性能非常差，加工時因熔體粘度大、流動性差而需提高加工溫度，但由于加工溫度與材料的分解溫度非常接近，容易引起材料分解，并且分解所產生的氣體將對材料的分解起催化作用、引發氯化聚氯乙烯樹脂原料進一步分解的連鎖反應；2)該物料的預塑性較差，故容易在雙壁波紋管模具的狹長流道內出現物料的焦化。其結果都將導致生產過程的中止。如要使生產能持續可靠地進行下去，其急待解決的問題是如何制備以氯化聚氯乙烯樹脂為主料的預塑物料，亦即以氯化聚氯乙烯樹脂為主料的預塑物料的配方及用該物料制造出耐熱性能好的雙壁波紋管的生產工藝。
發明內容
本發明是要克服上述現有技術中所存在的問題，提供一種氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產工藝，以使它具有其配方物料能制造出耐熱性能好、富有韌性、質地輕、強度高、能防潮防腐且加工性能好的雙壁波紋管產品，其生產工藝合理可靠、能使配方物料連續正常地制造出雙壁波紋管等特點。
本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管以重量份表示的配方為
氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)50-80聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂) 20-50復合鉛鹽穩定劑 4.5-7.5硬脂酸 0.6-0.8聚乙烯蠟0.3石蠟0.3超細碳酸鈣 4-10抗沖ACR 6-8上述的配方中還可含有紅顏料0.15重量份。
本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產工藝，依次進行以下的步驟1)按配方備料；2)將上述的備料進行高速捏合混煉，混煉為時間10～13min，混煉后物料溫度為120～135℃、經低速冷卻攪拌后物料溫度為45～55℃；3)對上述的混煉料進行擠壓，擠壓工藝的溫度為170～185℃，并且該溫度自進口至出口分段升高；4)以上述的擠壓料進行模壓成型。
本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產工藝的擠出模壓成型步驟中，其模具的內口模的溫度為195～210℃、外口模的溫度為200～230℃。
本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產工藝中的混煉料擠壓工藝而專門設計的錐形雙螺桿擠出機，它含有帶連接頭的料筒、在料筒內安裝的兩根由轉矩分離齒輪帶動的錐形螺桿，以及由聯軸器連接的減速箱，其特征是料筒的外壁上的外壁上帶有一組溫度不同的加熱圈。
本發明的有益效果是1)本發明以科學合理的配方和生產工藝實現了以耐熱性能好的氯化聚氯乙烯為材料制成熱變形維卡軟化溫度≥93℃的雙壁波紋管，從而解決了當今電力工業發展中所急需的預埋地下高壓電力電纜的護套問題，它與現有的雙壁波紋管相比較，在同樣的試驗條件下，即80℃的溫度下放置一小時，現有的雙壁波紋管會產生變形，無法檢測其環剛度指標(即無法承受外壓載荷)，而本發明雙壁波紋管仍保持一定的強度，其環剛度達6.3kN/m2以上，能滿足使用要求；2)本發明以分子結構與PVC樹脂相近似的CPCV樹脂為主料，并在備料中加入配比合理的熱穩定劑、潤滑劑、抗沖擊的改性劑等，因此能有效排除因故障而停車，確保生產過程的連續性，從而能可靠、高效地生產出氯化聚氯乙烯雙壁波紋管；該氯化聚氯乙烯雙壁波紋管不僅耐熱性能好，而且仍保留了現有同類雙壁波紋管的質地輕、剛度和強度高，及防潮、防腐蝕、制造成本較低的特點；3)本發明的生產工藝還可以延用現有的加工設備，而無須另外添置新的機械設備，故在生產中可根據市場的需要去更換不同性能的雙壁波紋管產品，既方便又經濟合理。
圖1是本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管產品的結構圖；
圖2是圖1中的節點I放大圖；圖3是制造本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管所用的擠壓機的主剖視圖；圖4是制造本發明氯化聚氯乙烯雙壁波紋管所用的履帶式成型機的主剖視圖。
圖中的標號說明1-氯化聚氯乙烯雙壁波紋管；1a-雙壁波紋管的外壁；1b-雙壁波紋管內壁；2-錐形雙螺桿擠出機；2a-錐形螺桿；2b-料筒；2c-連接頭；2d-轉矩分離齒輪；2e-止推軸承座；2f-聯軸器；2g-減速箱；2h-加熱圈；3-履帶式成型機；3a-連接體；3b-進料口；3c-分配頭；3d-進水口；3e-出水口；3f-壓縮空氣進口；3g-成型模塊；3h-模頭；3i-冷卻定型水套；3j-與抽真空系統連接的孔道。
具體實施例方式
實施例 本實施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的結構可以從圖1和圖2中看到，它含有外壁1a和內壁1b，且內、外壁之間留有在成型過程中進入該空間的空氣。
本實施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方(各組分以重量份表示)如下氯化聚氯乙烯樹脂(即CPVC樹脂)50-80；聚氯乙烯樹脂(即PVC樹脂)20-50；復合鉛鹽穩定劑4.5-7.5；硬脂酸0.6-0.8；聚乙烯蠟0.3；石蠟0.3；超細碳酸鈣4-10；抗沖ACR 6-8。
上述配方中的CPVC樹脂與PVC樹脂的分子結構相近似、相容性好，它們能以任何一種比例混合以改善物料的加工流動性能，但該配比的大小將直接影響到產品的熱變形維卡軟化溫度。CPVC樹脂與PVC樹脂配比的大小取決于CPVC樹脂的氯含量及PVC樹脂的分子量分布和加工穩定性。如果CPVC樹脂的氯含量高，則配比中CPVC樹脂的含量相對減少；如果PVC樹脂的分子量分布較寬，則配比中PVC樹脂的含量相對減少。通過大量的試驗，采用上述的配比，即CPVC樹脂為50-80重量份、PVC樹脂為20-50，這樣既能提高物料的加工性能、使生產持續正常地進行，又確保產品熱變形維卡軟化溫度≥93℃以符合電纜導管產品的質量標準。
上述備料中的熱穩定劑，雖可以采用三鹽或二鹽的熱穩定劑，但其用量較大，且需添加大量的內、外潤滑劑；因此在本實施例中選用一種自身具有潤滑作用的復合鉛鹽穩定劑FY-103，它從杭州油脂化工廠購得。
上述配方中的硬脂酸、聚乙烯蠟(即O-PE)和石蠟均為潤滑劑，其中是硬脂酸以內潤滑為主，聚乙烯蠟和石蠟以外潤滑為主。外潤滑劑雖與物料不相容，但它可消除物料在擠出過程中極易粘附在加工設備上的粘附現象，保證物料的順暢流動，不發生滯流現象。硬脂酸是一種與CPVC樹脂相容的內潤滑劑，它可減輕CPVC分子間的相互摩擦、減少因摩擦而產生的不利于成型加工的摩擦熱。
硬脂酸、聚乙烯蠟和石蠟在配方中所選的配比是兼顧配方物料在加工中的流動性、防粘性及塑化速率，并且使內、外潤滑的作用平衡，能保證生產連續、經濟合理。
上述配方中的抗沖ACR是外購的LS-21(由山東瑞豐高分子材料股份有限公司生產)，它是一種抗沖擊的改性劑，用于改善因CPVC樹脂中的氯含量較高、極性較大而帶來的產品的脆性。雖然常用的抗沖擊的改性劑如CPE、MBS、ABS等均可用于CPVC樹脂，但它們有以下的缺點而沒被選用CPE會降低熱變形維卡軟化溫度、影響產品的最終使用效果，MBS和ABS的耐候性差、易老化，從而影響到產品的使用壽命；而抗沖ACR雖價格較貴但它因不含不飽和雙鍵，故耐候性好、抗沖擊性也好，且還有利于物料的塑化、降低加工的溫度。
上述配方中的超細碳酸鈣作為填料加入。
本實施例氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，可用下表1中所列的I、II、III、IV、V、五組配方(各組分的單位為重量份)進行試驗均可取得較好的效果產品的抗沖擊性能和環向剛度高、熱變形維卡軟化溫度明顯提高；物料在加工中的分解機率明顯地降低，基本杜絕了CPVC樹脂的分解現象，且它還因具有優良的塑化性能、流動性，故能確保雙壁波紋管的生產持續可靠地進行。
表1 上述配方中還可加入重量份為0.15的紅顏料，使產品成為紅色。以紅色作為代表色，可使護套高壓電力電纜的雙壁波紋管區別于其它用途的雙壁波紋管。
本實施例的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的制造工藝依次包括以下的步驟1)按上述的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方備料；2)將上述的備料放入高速捏合機，高速捏合混煉10～13min，使物料溫度升至120～135℃，然后放入低速冷混機中攪拌冷卻，并在溫度達45～55℃時放料。
3)將上述混煉料擠壓，即把混煉料加入螺桿轉速與成型機成型速度相匹配的雙螺桿擠出機擠壓，擠壓料的溫度從進口的170℃沿擠出機的軸向逐段上升至出口時的185℃；混煉料在擠壓時的不同溫度有利于促進物料的塑化和小分子物質的揮發，從而能降低誘發CPCV樹脂分解的機率，確保生產正常連續地進行；4)上述的擠壓料成型，亦即將擠壓物料引入一臺波紋管成型機中定型牽引出氯化聚氯乙烯雙壁波紋管管材；5)成型后的雙壁波紋管材經切割機切割，并在擴口機上對其一端擴口即可檢驗入庫。雙壁波紋管的擴口端可方便各雙壁波紋管在使用中的安裝連接。
上述成型過程中的擠出模具的內口模的溫度設定為195～210℃、外口模的溫度設定為200～230℃。外口模的溫度稍高于內口模的溫度可提高產品外觀的光澤度，減少癟筋和內壁破裂，從而提高成材率。
本實施例生產工藝中混煉料擠壓所采用擠出機是錐形雙螺桿擠出機，其轉速與其后的成型機速度相匹配；它的結構可從圖3中看到，錐形雙螺桿擠出機2含有在料筒2b內安裝的且由轉矩分離齒輪2d帶動的兩個錐形螺桿2a；轉矩分離齒輪2d通過聯軸器2f連接減速箱2g、從外接動力源(圖3中未予以表示)上傳入動力與運動。工作時，混煉料從料筒的加料口進入，經錐形雙螺桿2a的擠壓，從料筒右端連接頭2c上出來；如果這時連接頭與擠出模具連為一體，則擠出料即可進入擠出模具。擠壓過程中在錐形螺桿2a上產生的軸向力由機架上的止推軸承座2e內的推力軸承平衡。本實施例錐形雙螺桿擠出機在料筒2b的外周壁上帶有四組加熱圈2h，自左至右各加熱圈的溫度范圍分別為170～175℃、170～175℃、175～180℃、180～185℃。
本實施例生產工藝中波紋管成型所用的成型機是履帶式成型機3，其結構可從圖4中看到，這時擠出料從擠出機連接頭3a的進料口3b進入擠出模具3g，然后在連接體3a、分配頭3c內按實線箭頭所指方向在環形通道中向右前進，并在分配頭3c處分叉、分別從內外兩個環形通道內繼續向右前進，其中內環形通道中的擠出料進入成型模塊3g與冷卻定型水套3i之間，以形成氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的內壁1b，而外環形通道中的擠出料進入成型模塊3g內、以形成氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的外壁1a；在雙壁波紋管的內壁1b和外壁1a的成型過程中，從分配頭3c的壓縮空氣進口3f進入的壓縮空氣吹入成型模塊3g內(圖4中以分配頭氣道中的實線箭號表示壓縮空氣的流向)，利用壓縮空氣的氣壓，將從外環形通道中擠出的處于熱熔狀態的物料緊貼在成型模塊3g的內凹壁上，成型模塊3g上的與抽真空系統連接的孔道3j加大該物料向成型模塊內凹壁的緊貼作用、形成外壁1a，并在冷卻定型后，外壁的形狀即可與模塊3g的內凹形狀完全一致；與此同時，由擠出模擠出的內、外層物料料坯的疊加厚度大于波紋管成型模塊與成型冷卻水套間的間隙而產生擠壓力，使處于熱熔狀態的兩層物料緊緊粘合在一起，并在冷卻定型后形成波谷。產品通過成型機成型模塊的移動，從右端被牽引出成型機。氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的整個定型牽引過程中，成型模塊3g由機架的外軌進入內軌，并在冷卻定型水套3h處合攏開始成型，成型完畢，則從內軌回到外軌(模塊3g旁邊的實線箭號表示其在工作和返程中的循環運動的方向)；冷卻水則從分配頭3c的進水口3d進入冷卻定型水套3h，在移出內壁1b的熱量后即從水套中出來，并從出水口3e流出機外(圖4中在水通道中以實線箭號表示水的流向)。
權利要求
1.一種氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，其特征是它含有以下的組分氯化聚氯乙烯樹脂 50-80重量份聚氯乙烯樹脂 20-50重量份復合鉛鹽穩定劑4.5-7.5重量份硬脂酸0.6-0.8重量份聚乙烯蠟 0.3重量份石蠟 0.3重量份超細碳酸鈣4-10重量份抗沖ACR 6-8重量份
2.根據權利要求1所述的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方，其特征是它還可含有紅顏料0.15重量份。
3.一種根據權利要求1所述配方生產氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產工藝，其特征是它包含以下的步驟1)按權利要求1所述配方備料；2)將上述的備料進行高速捏合混煉，混煉為時間10～13min，混煉后物料溫度為120～135℃、經低速冷卻攪拌后物料溫度為45～55℃；3)對上述的混煉料進行擠壓，擠壓工藝溫度為170～185℃，并且該溫度自加料口至出口分段升高；4)以上述的擠壓料進行模壓成型。
4.根據權利要求3所述氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的生產工藝，其特征是模壓成型步驟中分別設定模具的內口模的溫度為195～210℃、外口模的溫度為200～230℃。
5.一種為實施權利要求3所述氯化聚氯乙烯雙壁波紋管生產工藝中的混煉料擠壓工藝而專門設計的錐形雙螺桿擠出機，它含有帶連接頭(2c)的料筒(2b)、在料筒內安裝的兩根由轉矩分離齒輪(2d)帶動的錐形螺桿(2a)，以及由聯軸器(2f)連接的減速箱(2g)，其特征是料筒(2b)的外壁上帶有一組溫度不同的加熱圈(2h)。
全文摘要
氯化聚氯乙烯雙壁波紋管的配方及其生產工藝。尤其是用于護套地下高壓電力電纜的耐熱雙壁波紋管的配方及其生產工藝。按重量份計的氯化聚氯乙烯雙壁波紋管配方氯化聚氯乙烯樹脂50－80、聚氯乙烯樹脂20－50、復合鉛鹽穩定劑4.5－7.5、硬脂酸0.6－0.8、聚乙烯蠟0.3、石蠟0.3、超細碳酸鈣4－10、抗沖ACR 6－8。其生產工藝將配方物料高速捏合混煉10～13min，達120～135℃即低速冷混攪拌冷卻并至45～55℃時放料；最后在170～185℃下擠壓塑化并成型。本發明以科學配方和合理的生產工藝連續生產出熱變形維卡軟化溫度≥93℃的雙壁波紋管，從而解決當今急需的地下高壓電力電纜的護套問題。
文檔編號C08K5/00GK1631968SQ20041008470
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月26日 優先權日2004年11月26日
發明者吳小波 申請人:杭州波達塑業有限公司