專利名稱：采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大口徑排水管材的制作技術(shù)，尤其涉及一種采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法。
背景技術(shù)：
排水管材制作行業(yè)中，一般習(xí)慣于將直徑500mm以上的排水管材劃分為大口徑排水管材；排水管與給水管相比以及與其他用途的管材相比，因其用途不同，對產(chǎn)品的性能要求也不同；其中，影響大口徑排水管材使用性能的一個重要參數(shù)就是環(huán)剛度，管材的環(huán)剛度與所用材料的彈性模量和斷面的慣性矩成正比，而與管材直徑的3次方成反比，管材直徑越大，其環(huán)剛度就越難提高，大口徑排水管由于其直徑較大，使用時對環(huán)剛度要求較高，在管材直徑和管材斷面結(jié)構(gòu)(由模具決定)確定時，只能通過提高其彈性模量來增加環(huán)剛度， 從而滿足大口徑排水管材使用性能的需要；隨著國家對環(huán)保事業(yè)的重視度逐年升高，許多廠家都嘗試著采用廢舊聚烯烴材料來制作大口徑的排水管材，但由于加工設(shè)備、工藝、配方、從業(yè)人員素質(zhì)等方面的原因，采用廢舊聚烯烴材料制作出的大口徑排水管其環(huán)剛度時常不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)品品質(zhì)得不到保證，不能滿足工程的使用需要；而采用新料(即粒狀的一次料)制作大口徑排水管，雖然可以使部分產(chǎn)品品質(zhì)得到保障，但材料成本較高，一次合格率不是很高，產(chǎn)量也因設(shè)備的影響而不能提高， 進(jìn)而影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法，其步驟為1)將不同類型的廢舊聚烯烴產(chǎn)品按比例混合并加工成粉狀、片狀或粒狀材料，得到A物質(zhì)；2)將A物質(zhì)與輔料按比例混合均勻，送雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出操作；3)雙螺桿擠出機(jī)對材料進(jìn)行輸送、加熱融熔、混合、擠壓操作，得到擠出料，然后對擠出料進(jìn)行成型、冷卻、切割，得到大口徑排水管材。
步驟1)中，廢舊聚烯烴產(chǎn)品包括擠出成型的聚烯烴管材、吹塑成型的中空容器、各種瓶類及其他低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品；其中，聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品在A物質(zhì)中所占的比例關(guān)系為聚烯烴管材含量在10%以內(nèi)，中空容器含量在 30%以內(nèi)，瓶類含量在50%以內(nèi)，其余含量由低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品填充。
將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粉狀時，材料的細(xì)度在10目以上；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成片狀時，片狀材料的單片尺寸小于Icm2 ；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粒狀時，粒狀材料最大尺寸小于5mm且不允許有5顆以上的連粒。
步驟2)中，輔料中的成分有抗氧劑、增韌劑、除濕干燥劑、著色劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、 晶須和填充劑；各種成分的份數(shù)比為抗氧劑0. 5份、增韌劑3份、除濕干燥劑3份、著色劑 0. 1份、偶聯(lián)劑0. 5份、潤滑劑1份、晶須10份、填充劑20份；輔料與廢舊聚烯烴產(chǎn)品的配比關(guān)系為廢舊聚烯烴產(chǎn)品所占百分比為5(Γ90%、輔料所占百分比為10 50%。
步驟2)中，雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)為溫度控制在聚烯烴的熔化溫度以上 2(T40°C、融體壓力 2O 3OMpa。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管材，不僅能節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品品質(zhì)，降低綜合成本，同時還使廢舊聚烯烴材料變廢為寶，在保護(hù)環(huán)境的同時，還降低了綜合生產(chǎn)成本；與采用新料制作大口徑排水管材的工藝相比，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
具體實施方式
本發(fā)明的方案是一種采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法，其步驟為1)將不同類型的廢舊聚烯烴產(chǎn)品按比例混合并加工成粉狀、片狀或粒狀材料，得到A物質(zhì)；在粉碎材料時，各種粉碎后的材料滿足以下要求時，加工的效果較好將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粉狀時，材料的細(xì)度在10目以上；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成片狀時， 片狀材料的單片尺寸小于Icm2 ；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粒狀時，粒狀材料最大尺寸小于 5mm且不允許有5顆以上的連粒。
2)將A物質(zhì)與輔料按比例混合均勻，送雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出操作；3)雙螺桿擠出機(jī)對材料進(jìn)行輸送、加熱融熔、混合、擠壓操作，然后對擠出料進(jìn)行成型、 冷卻、切割，得到大口徑排水管材。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同有兩點(diǎn)1、采用廢舊聚烯烴產(chǎn)品作為原料制作出環(huán)剛度等技術(shù)指標(biāo)符合GB/T19472. 1要求的大口徑排水管；2、在進(jìn)行擠出操作時，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行；背景技術(shù)中述及了，現(xiàn)有技術(shù)中有采用廢舊聚烯烴材料來制作大口徑排水管的技術(shù)， 但其產(chǎn)品品質(zhì)無法滿足要求，發(fā)明人經(jīng)過潛心研究，發(fā)現(xiàn)造成品質(zhì)不合格的重要原因有兩個，一是配方，目前市場上的廢舊聚烯烴產(chǎn)品主要類型有聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品，其中可能用于大口徑管材加工的主要是聚烯烴管材、中空容器和瓶類，而低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品由于其彈性模量很低，幾乎不能用于加工大口徑管材；由于聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品由不同牌號、不同廠家的聚乙烯樹脂制成，其彈性模量和分子量各不相同，其中，聚烯烴管材的彈性模量一般在630MPa IOOOMpa范圍內(nèi)，其彈性模量較大但同時脆性也大；與聚烯烴管材相比，中空容器的彈性模量和脆性都相對較小，中空容器的彈性模量一般在400MPa、00Mpa范圍內(nèi)；瓶類的彈性模量更低，一般在400MPa飛30Mpa，但瓶類材料的韌性較好；發(fā)明人在長期的研究過程中發(fā)現(xiàn)，如果聚烯烴管材在A物質(zhì)中的配比超出一定范圍，則最終產(chǎn)品的環(huán)剛度可以達(dá)標(biāo)而環(huán)柔度不達(dá)標(biāo)，同時，如果中空容器和瓶類在A物質(zhì)中的配比過多，則最終產(chǎn)品的環(huán)剛度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。
造成產(chǎn)品品質(zhì)不合格的原因之二是混煉效果雙螺桿擠出機(jī)由于兩根螺桿的相互旋轉(zhuǎn)，可以使混煉效果顯著提高，這在業(yè)內(nèi)是有普遍認(rèn)識的。在現(xiàn)有技術(shù)中，雙螺桿擠出機(jī)雖然是成熟的加工設(shè)備，但卻沒有用于聚烯烴材質(zhì)的大口徑排水管材的加工，究其原因有如下幾方面一是設(shè)備生產(chǎn)廠家考慮成本問題，雙螺桿擠出機(jī)的成本比單螺桿擠出機(jī)高出將近10096，顯然無論是從成本考量也好，思維定式也好，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都不會考慮用雙螺桿擠出機(jī)來加工聚烯烴材質(zhì)的大口徑排水管材；二是雙螺桿擠出機(jī)自身的特性不適合對新料進(jìn)行加工，前面述及了，雙螺桿擠出機(jī)的混煉效果優(yōu)于單螺桿擠出機(jī)，但對于材料行業(yè)來說，某種效果越優(yōu)并不能使產(chǎn)品品質(zhì)越好，這在粉狀的聚乙烯材料上就能充分體現(xiàn)，如果用雙螺桿擠出機(jī)來加工新料，固然提高了混煉效果，但正是由于雙螺桿擠出機(jī)的高效剪切和混煉，使得擠出料中難以保留較長的分子鏈，分子鏈的長短對產(chǎn)品環(huán)剛度有重要影響， 這也是本領(lǐng)域沒有采用雙螺桿擠出機(jī)來加工新料材質(zhì)的大口徑排水管的原因之一；中國專利申請200910031146. 1公開了一種專業(yè)加工聚烯烴的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿， 發(fā)明人經(jīng)過實驗驗證，該專利申請的方案確實能夠提高混煉效果，但正如前文所述，在提高了混煉效果的同時，擠出料中的較長的分子鏈也被破壞了，也即是說，該專利申請雖然提高了聚烯烴材料擠出時的混煉效果，但該類聚烯烴材料并不適宜用來制作大口徑的排水管；本發(fā)明所選用的廢舊聚烯烴產(chǎn)品也是選自聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品，這些材料的材質(zhì)存在差異、雜質(zhì)含量不一，如果單純的采用單螺桿擠出機(jī)難以達(dá)到較好的混煉效果，而對單一類型的廢舊聚烯烴產(chǎn)品采用雙螺桿擠出機(jī)雖然能夠達(dá)到較好的混煉效果，但由于其難以得到較長的分子鏈，仍然不能加工出環(huán)剛度滿足要求的大口徑排水管；發(fā)明人經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，如果進(jìn)行反向思維，利用多種類型的聚烯烴材料混合加工時對混煉效果有一定的負(fù)面影響這一特性，反而能夠抵消一部分雙螺桿擠出機(jī)對分子鏈的斷鏈效應(yīng)，對長分子鏈起到了保護(hù)作用，同時又提高了混煉效果，從而使得本發(fā)明制作出的產(chǎn)品能夠得到很好的環(huán)剛度性能，這也是本發(fā)明的方案中為什么能夠?qū)㈦p螺桿擠出機(jī)用于制作聚烯烴材質(zhì)的大口徑排水管的重要原因。
雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)相比，雙螺桿擠出機(jī)還具有驅(qū)動電機(jī)功率小、擠出效率高、設(shè)備體積小的優(yōu)勢，我們不妨來作一下成本對比以65/132雙螺桿擠出機(jī)和75單螺桿擠出機(jī)為例進(jìn)行對比65/132雙螺桿擠出機(jī)電機(jī)功率是37KW，產(chǎn)量是300kg，比功率是 8. 1 ；75單螺桿擠出機(jī)電機(jī)功率是110KW，產(chǎn)量是300kg，比功率是2. 72，由此看出使用雙螺桿擠出機(jī)對管材生產(chǎn)廠家更好的選擇。
發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢舊聚烯烴產(chǎn)品中的聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品的含量按如下配比混合時，產(chǎn)品的性質(zhì)是較好的聚烯烴管材含量在10%以內(nèi)，中空容器含量在30%以內(nèi)，瓶類含量在50%以內(nèi)，其余含量由低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品填充；其中，對產(chǎn)品的環(huán)剛度起主要貢獻(xiàn)的是聚烯烴管材中的成分，對環(huán)柔度起主要貢獻(xiàn)的是中空容器和瓶類中的成分，低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品的作用是增加材料在融熔狀態(tài)時的流動性；眾所周知，材料行業(yè)是一門經(jīng)驗性學(xué)科，前面提出的廢舊聚烯烴產(chǎn)品中的各類材料的含量關(guān)系可以在客觀上使材料的性質(zhì)在可控范圍內(nèi)，最終產(chǎn)品的性質(zhì)還需要通過添加輔料來進(jìn)行修正；輔料中的成分有抗氧劑、增韌劑、除濕干燥劑、著色劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、晶須和填充劑；一種較好的組分比實例為抗氧劑0. 5份、增韌劑3份、除濕干燥劑3份、著色劑0. 1 份、偶聯(lián)劑0. 5份、潤滑劑1份、晶須10份、填充劑20份；此中條件下，輔料與廢舊聚烯烴產(chǎn)品的配比關(guān)系滿足如下條件時，產(chǎn)品的參數(shù)較好廢舊聚烯烴產(chǎn)品所占百分比為5(Γ90%、 輔料所占百分比為10 50%。
由于樹脂在塑化時需吸收熱量，溫度在聚烯烴熔化溫度2(T40°C度以上時塑化效果最佳；為了增加管材的密實度和提高產(chǎn)量，融體壓力應(yīng)大于等于20MPa，同時，由于零部件的機(jī)械強(qiáng)度和成本考慮，融體壓力應(yīng)小于等于30MPa。
實施例用雙螺桿擠出機(jī)做聚乙烯雙壁波紋管(600mm規(guī)格)的工藝參數(shù)設(shè)置如下列表格所示表1 溫度控制范圍
權(quán)利要求
1.一種采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法，其特征在于其步驟為1)將不同類型的廢舊聚烯烴產(chǎn)品按比例混合并加工成粉狀、片狀或粒狀材料，得到A 物質(zhì)；2)將A物質(zhì)與輔料按比例混合均勻，送雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出操作；3)雙螺桿擠出機(jī)對材料進(jìn)行輸送、加熱融熔、混合、擠壓操作，然后對擠出料進(jìn)行成型、 冷卻、切割，得到大口徑排水管材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法， 其特征在于步驟1)中，廢舊聚烯烴產(chǎn)品包括擠出成型的聚烯烴管材、吹塑成型的中空容器、各種瓶類及其他低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品；其中，聚烯烴管材、中空容器、瓶類和低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品在A物質(zhì)中所占的比例關(guān)系為聚烯烴管材含量在10%以內(nèi)，中空容器含量在30%以內(nèi)，瓶類含量在50%以內(nèi)，其余含量由低彈性模量的聚烯烴產(chǎn)品填充。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法， 其特征在于步驟1)中，將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粉狀時，材料的細(xì)度在10目以上；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成片狀時，片狀材料的單片尺寸小于Icrn2 ；將廢舊聚烯烴產(chǎn)品加工成粒狀時，粒狀材料最大尺寸小于5mm且不允許有5顆以上的連粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法， 其特征在于步驟2)中，輔料中的成分有抗氧劑、增韌劑、除濕干燥劑、著色劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑、晶須和填充劑；各種成分的份數(shù)比為抗氧劑0. 5份、增韌劑3份、除濕干燥劑3份、著色劑0. 1份、偶聯(lián)劑0. 5份、潤滑劑1份、晶須10份、填充劑20份；輔料與廢舊聚烯烴產(chǎn)品的配比關(guān)系為廢舊聚烯烴產(chǎn)品所占百分比為5(Γ90%、輔料所占百分比為10 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法， 其特征在于步驟2)中，雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)為溫度控制在聚烯烴的熔化溫度以上 2(T40°C、融體壓力 2O 3OMpa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管的方法，其步驟為1)將不同類型的廢舊聚烯烴產(chǎn)品按比例混合并加工成粉狀、片狀或粒狀材料，得到A物質(zhì)；2)將A物質(zhì)與輔料按比例混合均勻，送雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出操作；3)雙螺桿擠出機(jī)對材料進(jìn)行輸送、加熱融熔、混合、擠壓操作，然后對擠出料進(jìn)行成型、冷卻、切割，得到大口徑排水管材。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是采用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)大口徑聚烯烴環(huán)保排水管材，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品品質(zhì)，降低綜合成本，同時還使廢舊聚烯烴材料變廢為寶，在保護(hù)環(huán)境的同時，還降低了綜合生產(chǎn)成本；與采用新料制作大口徑排水管材的工藝相比，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
文檔編號C08L23/00GK102490334SQ20111042562
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者朱鋒, 陳蘊(yùn) 申請人:朱鋒, 陳蘊(yùn)