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如何增强HDPE波纹管环刚度?

2019-07-26

贵州HDPE波纹管教你如何增强HDPE波纹管环刚度

在国标所列的双壁波纹管众多环刚度等级中,SN8(即环刚度≮8kN/m2)系列的管材应用广,一般地质状况和填埋深度的管道结构设计中,通常认为SN8系列的管材即能满足管道系统的要求。但实际情况是,常用的管材专用料(如YGH041T、DGDB2480、P600等)纯料直接生产出来的管材环刚度多在6kN/m2左右,远达不到SN8系列管材的等级。

提高双壁波纹管环刚度的两个方面:

对于生产厂家来讲,如何有效提高管材的环刚度,并维持其他性能在合格范围内,是一个亟待考虑并解决的问题。在挤出工艺一定的前提下,管材的结构和塑料原材料的力学性能决定了产品的力学性能,因此可以从这两方面分别予以考虑。

一、从管材结构的角度来讲,可以通过增加内外壁的壁厚来提高管材的环刚度,即增加管材的米重,但是该方法的可操作空间较小,其原因一方面是壁厚过厚会缩小管材内部空间,影响流体的通过性,不满足国标对内径的尺寸要求;另一方面,用料量加大会提高生产成本和运输成本,降低了产品的市场竞争力。

二、从原料上考虑,如果能够设法提高原料的弹性模量,同时又能保证管材产品的其他性能在合格范围内,便可解决环刚度低的问题。

贵州HDPE波纹管推荐的可行方法

 GB/T19472.1—2004《埋地用聚乙烯(PE)结构壁管道系统第1部分:聚乙烯双壁波纹管材》规定:“生产管材所用的原料应以聚乙烯树脂为主,其中可加入提高管材加工性能的其他材料,聚乙烯含量应在80%以上”。因此,结合聚合物共混理论可以大胆推断,除了可以加入提高原料加工性能的材料之外,加入一些提高其力学性能(主要指弹性模量)的材料,如以碳酸钙为主的填料提高管材的环刚度是符合标准的。

 经实践证明随着管材混配料中以碳酸钙为主的填料的增加,管材的环刚度呈上升趋势。纯PE料的管材环刚度约为6kN/m2左右,通过填料含量的不断增加,可逐步上升至11kN/m2左右。可见在一定的比例范围内,碳酸钙的加入大大增强了共混料的表观弹性模量,从而提高了管材的环刚度,并且随着填料含量的增加而升高。

不同配比的原料的产品环刚度对比

加入填充母料的混配料,经过挤出机高温环境下的搅拌和剪切,碳酸钙粒子充分均匀地分散在聚乙烯基体中,形成应力集中点,能够充分地吸收冲击功,使材料在受到外部压力时不至于发生结构性破坏,从而提升了混配料的表观弹性模量,可能是其能够提升管材环刚度的原因。

填充母料的加入,除了能够提升管材的环刚度之外,还能大大降低原料成本。因为通常双壁波纹管所用填充母料的主要成分为碳酸钙,外加少量热塑性载体树脂、稳定剂、抗冲击剂等,其成本远低于PE纯料。用填充母料替代部分PE纯料,可以明显降低管材的原料成本。由于以碳酸钙为主的填充母料的成本远低于常用的管材用PE纯料,这对于生产厂家控制成本和提高市场竞争力具有非常积极的作用。贵州HDPE波纹管假设PE纯料成本为10000元/t,而该母料的成本为4000/t,以加入10%母料测算,可节约管材成本600元/t,这对于管材制造业有着非常重要的意义。

提高环刚度的后遗症

随着填料含量的逐渐增加,管材的刚度和强度也逐渐增加,但是在某种程度上会失去热塑性塑料柔韧性和良好的加工性能的特性,纯PE料生产的管材具有非常良好的韧性,锤击会产生凹陷变形,但不会出现裂纹、裂缝或破碎。而当填料的比例达15%时,锤击管材的表面较难发生凹陷,继续重击会发生碎裂。推测如果进一步加大填料的比例,管材会逐渐失去热塑性塑料管材的特征,管壁会变为脆性,直至无法挤出成型。

贵州HDPE波纹管后要说在纯PE原料中加入部分填充母料,可以一定程度上提高管材的环刚度,但同时也会降低管材的柔韧性和加工性能。因此,在理论上存在着一个合理区间,当母料的比例在此区间内时,管材的环刚度相比纯料生产的产品会有所增强,在达到一定的期望值(例如从SN6提升到SN8)的同时,其环柔性和抗冲击性能仍能够满足产品标准的要求。


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