[发明专利]一种两步法生产取向聚氯乙烯管材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材的生产方法，特别涉及一种取向聚氯乙烯管材的生产方法。

背景技术

聚氯乙烯管材的发展已有近70年的历史，其显著的优点是强度高，价格低，因此在塑料管道系统中的应用量很大，应用范围很广泛。但由于其脆性大，韧度低，抗开裂性能差，在一些特殊及恶劣环境如给水系统、矿山，非开挖铺设和修复管道等不能得到很好的应用。

取向聚氯乙烯管材通过双轴取向加工，聚氯乙烯长链分子有序排列，材料由各向同性转变为各向异性，使材料沿分子取向方向的强度大大增加，提高了管材的强度；聚氯乙烯长链分子取向加工产生薄片分层结构，有效的抑制了管材的裂纹扩展，极大的提高了管材的韧性。由于管材在径向及轴向的拉伸，降低了管材的壁厚，节省了原料，降低了产品的成本。这种节约材料，抗冲击和抗疲劳性能高的环保型材料，符合在资源日趋紧张环境下的可持续发展战略。

传统的取向聚氯乙烯管材的制备至少需要分三步进行：挤出成型，轴向拉伸取向和径向扩胀取向，其中轴向拉伸取向和径向扩胀取向分别需要在不同的取向加工装置中进行，而径向扩胀取向的加工往往需要向通过扩张体和定径套装置。这种传统的加工方法工艺步骤麻烦，效率低，并且生产复杂，维护成本高。而另外一种使用模头牵引的方式将管材径向扩张和轴向拉伸的传统取向聚氯乙烯管材生产方法中，机械模头牵引方式会使得管材成型时壁厚不均匀，并且由于模头是固定尺寸，径向扩张速率过快且不可调，管材成型时产生应力集中，强度很难保证，产品质量稳定性差，废品率较高。此外，传统方式管材与承口不能一次成型，需在扩口机上加工承口，增加工艺流程，产品废品率高。

发明内容

为克服传统的三步法生产取向聚氯乙烯管材工艺的缺陷，本申请人经过长期研究，发现了在轴向拉伸的同时向管内通以特定温度和压力的流体介质，可以实现轴向拉伸取向和径向扩胀取向的同步完成，有效地减少了工艺步骤，提高了生产效率。

因此，本发明的目的在于提供一种两步法生产取向聚氯乙烯管材的方法，其包括第一步挤出成型和第二步膨胀成型，其中：

第一步挤出成型包括步骤：(1)将包含聚氯乙烯树脂、添加剂的原料充分搅拌并混合，得到混合料；(2)将上述混合料送至挤出机生产线，经挤出、冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；(3)切割上述聚氯乙烯管材，检验取合格聚氯乙烯管材备用；

第二步膨胀成型包括步骤：(4)取上述合格聚氯乙烯管材输送至取向成型装置内，向聚氯乙烯管材内通入高温和高压的流体介质，使聚氯乙烯管材产生径向扩胀，轴向拉伸装置两端向相反方向移动，使聚氯乙烯管材产生轴向拉伸；(5)经冷却定型为双轴取向聚氯乙烯管材。

进一步，所述原料的搅拌和混合在高速混合机和低速冷混机中进行。

进一步，所用流体介质的温度优选为80～110℃，压力优选为1.3～1.8MPa。温度或压力过低，则不足以使聚氯乙烯管产生径向扩胀效应，温度或压力过高，一方面会导致能源消耗率增高，另一方面还可能会破坏聚氯乙烯管分子链结构，反而使性能变劣。聚氯乙烯管材在轴向拉伸时优选拉伸速率3～5mm/s。从便利性和成本考虑，本发明的流体介质可以为水或空气，例如普通的清洁水。进一步，所述径向扩胀和轴向拉伸的处理时间优选为10-30分钟。此外，在径向扩胀时，优选使用径向定型装置。

进一步，按标准要求对经冷却定型为双轴取向聚氯乙烯管材进行检验，将合格取向聚氯乙烯管材入库。

本发明首创了两步法生产取向聚氯乙烯管材的成型制造工艺，并解决了取向聚氯乙烯管材与承口一次成型的问题，并进一步降低了管材壁厚，提高输水能力，节省原料，降低搬运和铺设成本。所制得的取向聚氯乙烯管材节能环保，符合可持续发展战略。

而传统聚氯乙烯管材在挤出生产线末端定长切割后，移动到热熔机，先热熔承口端，使其软化，再移动到扩口机对承口进行扩口加工。这样不仅增加生产工序，降低工作效率，而且在承口处会产生应力集中，降低承口强度，还增加能源消耗，没有充分利用管材挤出时的热量直接加工承口，使其一次成型；

并且，在传统的三步法生产工艺中，由于轴向拉伸和径向扩胀是分步进行的，对各工艺之间的衔接配合性要求高，产品质量稳定性差，对管材强度的提高程度有限。而本发明的两步法中，轴向拉伸和径向扩胀同时进行，双轴取向效果更好，聚氯乙烯管材强度更高，韧性更强、抗冲击和抗疲劳性能增强。

附图说明

图1本发明的工艺流程示意图

具体实施方式

实施例1：

1)按重量份备料：