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    為了制造更大口徑的管道,獲得更多的材料節(jié)省,并且充分體現(xiàn)PP-HM材料的特性,聚丙烯雙壁波紋管仍然需要在專用PP波紋管成型機(jī)上生產(chǎn)。
    公司主要從事塑膠管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)以及研究開發(fā),目前各種產(chǎn)品系列廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)給排水、市政給水、燃?xì)?、建筑采暖、市政排水排污以及化工排水排污等領(lǐng)域。
    在各種塑料排水/排污結(jié)構(gòu)壁管道中,國內(nèi)外的雙壁波紋管的產(chǎn)量都占據(jù)塑料排水/排污管道較多的份額?,F(xiàn)狀:前幾年主要應(yīng)用聚氯乙烯(PVC-U)和高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管,最近才開始探索發(fā)展聚丙烯雙壁波紋管。由于PP材料加工流動(dòng)性能好,且PP的彈性模量比HDPE高,在歐洲已經(jīng)廣泛應(yīng)用PP雙壁波紋管,近年國外塑料室外排水管越來越多采用高剛度PP的結(jié)構(gòu)壁管。
    目前,提高聚丙烯雙壁波紋管環(huán)剛度的研究主要有:
    1.通過原料配方設(shè)計(jì)來提高彈性模量;
    2.通過合理的波形設(shè)計(jì)來提高結(jié)構(gòu)斷面的慣性矩。
    1.1 聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇
    原料配方設(shè)計(jì)的原則就是為提高材料彈性模量從而提高波紋管的環(huán)剛度。
    根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同PP可分為PP-H、PP-B、PP-R三大類,而PP-B通常用于非承壓的埋地排水排污領(lǐng)域,一般PP-B模量在1100-1300MPa,高模量的聚丙烯PP-HM主要基于PP-B,優(yōu)化其高分子結(jié)晶過程和成核過程,實(shí)現(xiàn)高剛度和高結(jié)晶度;并采用多反應(yīng)堆技術(shù)并入分散性能良好的橡膠,實(shí)現(xiàn)其抗沖強(qiáng)度的提高。
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    波紋管成型設(shè)備
    配置采用大螺桿、大擠出量、大扭矩、大長(zhǎng)徑比,提供適合于PP材料性能的剪切作用,使物料熔融塑化均勻,這樣就可以降低擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速,而避免過高的提高螺桿轉(zhuǎn)速,對(duì)物料的剪切速率明顯加大而提高物料熔體的溫度
    同時(shí)可以避免物料在加工成型過程種產(chǎn)生嚴(yán)重的物料下垂現(xiàn)象,造成雙壁波紋管材的管壁厚度不均勻,剛性降低,并且難以制成在線擴(kuò)口成型的雙層壁承插口的雙壁波紋管的問題。
    PP雙壁波紋管的生產(chǎn)采用2臺(tái)不同螺桿直徑的單螺桿擠出機(jī)通過機(jī)頭復(fù)合而成,一般HDPE雙壁波紋管生產(chǎn)都配置螺桿直徑較小。
    以生產(chǎn)直徑為800的HDPE波紋管為例,管外層螺桿直徑為90,內(nèi)層螺桿直徑為75,螺桿長(zhǎng)徑比為30,而生產(chǎn)PP波紋管的擠出機(jī)配制相應(yīng)的加大,采用直徑120(外層)/90(內(nèi)層)單螺桿共擠出機(jī),擠出機(jī)螺桿L/D為33。
    大口徑(最大口徑1500mm)的聚丙烯雙壁波紋管則采用直徑150(外層)/120(內(nèi)層)單螺桿共擠出機(jī),擠出機(jī)螺桿L/D為33。
    隨著PP雙壁波紋管專用成型設(shè)備的誕生,該管道已能夠產(chǎn)業(yè)化,憑借管道本身諸如高剛性、良好沖擊性、柔性、重量輕、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)勢(shì),再加上良好的市場(chǎng)環(huán)境,聚丙烯雙壁波紋管將是埋地用排水排污領(lǐng)域HDPE雙壁波紋管的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
    聚丙烯雙壁波紋管主要應(yīng)用于埋地排水排污管道,由于排水管大都埋在地下,所以必須承受一定的外部壓力,因此埋地排水管必須具有一定的剛性和強(qiáng)度以承受外部的壓力,環(huán)剛度是塑料埋地排水排污管道抵抗外負(fù)載能力的重要參數(shù)。
    環(huán)剛度S的定義為:S=EI/D3式中:E為材料的彈性模量,單位MPa;I為管壁的慣性矩,單位m3;D為管材平均直徑,單位為m。
    管材環(huán)剛度主要由管材材料、結(jié)構(gòu)和管材的平均直徑三個(gè)因素決定。
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    聚丙烯雙壁波紋管的環(huán)剛度大小與管道存放時(shí)間有關(guān)狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間24h后,測(cè)試管材環(huán)剛度為11.4;七天后環(huán)剛度提高為12.5;存放十一天后,環(huán)剛度繼續(xù)增加14.0。分析認(rèn)為該管材環(huán)剛度隨著存放時(shí)間延長(zhǎng)而提高與所用的專用料PP-HM(北歐化工BA212E)結(jié)晶過程有關(guān),其結(jié)晶性能以及影響結(jié)晶的因素(加工過程的溫度、剪切速率)還需進(jìn)一步研究。
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    聚丙烯雙壁波紋管波形設(shè)計(jì)
    在相同的環(huán)剛度下,如果材料的模量高,那么慣性矩就可以更小,這就意味著PP管道的波形設(shè)計(jì)可以更小更薄,圖1、圖2分別是聚丙烯和聚乙烯波紋設(shè)計(jì)。達(dá)到相同的環(huán)剛度,聚丙烯雙壁波紋管的材料更省,成本更低。
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