一种超强静音pe芯层微发泡排水管及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种增强型排污、下水管，属于管材领域，主要涉及一种超强静音PE芯层微发泡排水管。适用于别墅小区、高层住宅小区、高档住宅公寓小区等废水排放、工程改造项目、家庭装修、及工业企业排水、排污、排废等工业建筑领域。本发明超静音PE复合排水管，由高密度聚乙烯树脂内层、中间PE微发泡层和高密度聚乙烯树脂外层制成的多层复合体，内、中、外层厚度比为1∶4∶1，其中所述PE微发泡层由如下组分制备而成：再生聚乙烯树脂粉、无机填料或者有机填料、天然纤维、交联剂、偶联剂、润滑剂、发泡剂、抗氧剂。本发明具有优越的降噪静音性、超强的耐化学腐蚀性、良好的抗冲击性能。
【专利说明】一种超强静音PE芯层微发泡排水管及其制备方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种增强型排污、下水管，属于管材领域，主要涉及一种超强静音PE芯层微发泡排水管及其制备方法。
【背景技术】:
[0002]随着生活水平的不断提高，人们对建筑人居环境的要求也越来越高，噪声污染成为继空气污染之后对人类生活影响最大的污染，据统计，现在城市噪声强度比1956年增强了 4倍，而排水噪声作为民用建筑主要的噪声源之一，是影响房间舒适性的常见问题，尤其是高档住宅区、宾馆、酒店、教室、医院等场所对噪声影响更为敏感。噪声不仅会影响听力，而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响，有人称噪声为“致人死命的慢性毒药”。在工程实例中，不乏由于管道产生噪音而干扰居民睡眠和产生烦恼效应，以及由此引起的神经衰弱和其他非特异性疾病等。人们更加期望能够拥有安全、健康、舒适的室内生活空间。根据国标GBJ118-88《民用建筑隔声设计规范》中的规定:(以住宅为例)夜间卧室噪音不得超过30dB，最高不得超过40dB。而在实际测试中，目前市面上绝大多数普通排水管材及管件排水时所产生的噪音远大于40dB。
[0003]管道噪声是由气动声传递和固动声传递组合而成，可解释为:建筑排水管道中充满空气，排水时既有以空气为介质的声波传递，又有因水和固体杂质流动及对管壁撞击造成管震动所形成的噪声。因此，要降低塑料排水管道中的噪声，首先要求塑料管的材质应能吸收可闻及声波和管壁振动产生的噪声。静音排水管的设计包括以下3方面:(1)改变管材内部的微观结构；(2)增加管材的密度和厚度；(3)加入特殊的吸声材料。
[0004]二十年前奥地利POLO PLAST率先研发出三层共挤型静音管，随后荷兰WAVIN开发出实壁静音管，在欧洲、土耳其等国家和地区，静音管已完全取代PVC管，主要用于热水排放。近几年来我国在建筑领域大力推广使用塑料管，排水噪声一直为消费者所关注。为了减少排水管内水流噪声的影响，很多企业相继投入了大量研究开发出了 UPVC芯层发泡管、实壁UPVC内螺旋降噪管、空壁UPVC内螺旋降噪管、PP静音管、建筑用PE芯层发泡管并申请了相关专利。
[0005]国内目前应用较多的静音排水管主要是PVC实壁管和多重复合管材，例如PVC芯层发泡管，实壁PVC内螺旋降噪管、空壁PVC内螺旋降噪管。PVC材质的静音管材虽有一定的静音效果，但是效果总是不尽人意，无法满足客户不断提高的要求，并且耐热、耐腐蚀能力差。另外近几年新研发出的PP和PE材质静音管，虽然在结构上，工艺上相对简单，但又面临价格闻等问题。
【发明内容】
[0006]针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种超静音PE复合排水管，可有效解决目前排水管噪音大，耐化学腐蚀能力和强度差的问题。
[0007]本发明所提出超静音PE复合排水管及生产技术实现方案采用双机共挤或三机共挤的增强超静音PE、三层复合的方法生产，其外层和内层以高密度聚乙烯树脂为原料，中间层为PE微发泡层，主要生产过程包括内外表面和中间微发泡层混配料、双机共挤或三机共挤挤出、真空定型、牵引、切割、包装五步。
[0008]具体的本发明通过以下技术方案来实现:
[0009]一种超静音PE复合排水管，其特征在于，由高密度聚乙烯树脂内层、中间PE微发泡层和高密度聚乙烯树脂外层制成的多层复合体，内、中、外层厚度比为1: 4: 1，其中所述PE微发泡层各组分的重量份组成如下:
[0010]
再生聚乙烯树脂粉60-80份
无机填料或者有机填料40-50份
天然纤维20-40份
交联剂0.5-2份
偶联剂1-2份
润滑剂0.5-2份
发泡剂1-3份
抗氧剂0.05-0.1份
[0011]优选地，所述PE微发泡层各组分的重量份组成如下:
[0012]
再生聚乙烯树脂粉60份
无机填料(或者有机填料)40份
天然纤维30份
交联剂I份
偶联剂2份
润滑剂I份
发泡剂2份
抗氧剂0.05份
[0013]所述无机填料可以是碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、粉煤灰、矿粉、玻璃纤维等无机矿物；
[0014]所述有机填料是合成填料或废旧热固性塑料填料；
[0015]所述天然纤维是指木屑、竹粉、稻壳、秸梗、麻类中的一种或几种的混合；
[0016]所述交联剂是高温交联剂，在150-180°C范围内发生交联反应；
[0017]所述偶联剂为烷硅偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种；
[0018]所述润滑剂可以是聚酯蜡、聚乙烯蜡、硬脂肪酸类、工业石蜡、甘油中的一种或者多种的复配；
[0019]所述发泡剂是化学发泡剂，可以是偶氮二甲酰胺或4，4’ -氧代双苯磺酰肼，或者是其与NaHCO3复配；
[0020]所述抗氧剂是抗氧剂1010与168复配抗氧剂。
[0021]具体地，所述交联剂为2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己炔、I，1-二叔丁基过氧化-3，3，5-三甲基环己烷或1，3-二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或多种的混合物。
[0022]优选地本发明一种超静音PE复合排水管，内外表面层均为卫生许可级PE树脂层，厚度为0.5-lmm。
[0023]本发明的目的之二是提供一中超静音PE复合排水管中间PE微发泡层混料的制备方法。
[0024]一种超静音PE复合排水管中间PE微发泡层混料的制备方法，包含如下步骤:
[0025](I)将天然纤维粉碎并过250-500um孔径筛，烘干至水分含量小于0.6%，得天然纤维粉末；然后将纤维粉、无机填料(280-300目)和偶联剂高速混合至80°C ；
[0026](2)按质量比例分别加入聚乙烯、复合润滑剂、交联剂，搅拌混合至110°C后由热混系统卸料至冷混系统，冷却至40°C，得到预混料；
[0027](3)将预混料经平行双螺杆挤出机挤出造粒，工艺温度设定在180_200°C ；
[0028](4)将半成品粒料与化学发泡剂、抗氧剂等助剂进行混合后，加入到锥形双螺杆中挤出成型，工艺温度设定在140-180°C，通过聚乙烯专用发泡模具挤出。
[0029]具体地，本发明所述的一种超静音PE复合排水管中间PE微发泡层混料的制备方法，包含如下步骤:
[0030]将30份天然纤维粉碎并过250-500um孔径筛，80°C烘干至水分含量小于0.6%，得天然纤维粉末；然后加入40份无机填料(280-300目)并用2份偶联剂处理；然后按质量比例分别加入60份聚乙烯、I份润滑剂、I份交联剂，将上述混料110°C热混后卸料至40°C冷混系统冷却，得到预混料；将预混料经平行双螺杆挤出机挤出造粒，工艺温度设定在180-200°C，制的半成品粒料；将半成品粒料与2份化学发泡剂、0.05份抗氧剂等助剂进行混合后，加入到步骤二的锥形双螺杆中挤出成型，工艺温度发定在140-180°C，通过聚乙烯专用发泡模具挤出。
[0031]本发明的目的之三是提供一中超静音PE复合排水管的制备方法。
[0032]一种如权利要求1-6任一所述的一种超静音PE复合排水管的制备方法，包含如下步骤:
[0033]I)双机共挤或三机共挤挤出步骤:用I台聚乙烯专用发泡80锥形双螺杆挤出机挤出中间层和2台65单螺杆挤出机挤出内层及外层；
[0034]2)真空定型步骤:选用两段式真空定型技术定型真空定型；
[0035]3)牵引步骤:本发明生产静音管要有足够大的牵引力，其牵引机的牵引力要比生产普通PE管大，同时管材与履带的接触长度要比生产普通PE管的机组长。
[0036]4)切割包装:使用无屑切割机。
[0037]所述的一种超静音PE复合排水管的制备方法中三机共挤挤出包含如下步骤:
[0038]I)内外皮层挤出
[0039]将高密度聚乙烯树脂原料投入65螺杆挤出机挤出，熔体由皮层进料口进入复合模头形成内外皮层，中间微发泡芯层挤出，将PE微发泡层混料投入80锥形双螺杆中挤出，熔体由芯层进料口进入复合模头形成芯层，[0040]2)内外皮层和中间微发泡芯层复合共挤
[0041 ] 挤出的内外皮层及芯层一起进入复合共挤模头，形成三层复合结构静音管。
[0042]本发明与现有技术相比在发泡芯层使用改性再生聚乙烯磨粉，加入大量表面活化的无机填料以增加管材密度和强度，同时加入天然纤维做吸音材料；合理地控制各层之间的比例为1: 4: 1，内外表面使用高密度聚乙烯树脂，保证外表面抗磨，内表面光洁阻力小，具有良好的消音、耐腐蚀和环保特性。同时产品还具有明显的成本优势。
[0043]本发明内外表面层均为卫生许可级PE树脂层，厚度仅为0.5-lmm。内外管壁光滑，外表美观，内层防腐，具有良好的耐化学腐蚀性，同时这两层的强度比芯层高，可以保证静音排水管具有足够的机械强度和良好的抗冲击性。
[0044]本发明中间层使用无机填料、PE和天然纤维共混组成的芯层微发泡的结构，天然纤维可以增强中间层强度，同时和微发泡结构协同作用，从材质和结构上改变了声波的传播路径，达到明显的消音效果。
[0045]本发明芯层填充大量的无机矿物可以增加管材的密实度和刚度，减少流水的冲击震动，达到降噪的效果。
[0046]本发明所生产的管材内外壁光滑平整，没有砂眼、裂口和明显的痕纹、杂质、凹陷、色泽不均和分解变色线。
[0047]本发明静音管具有良好如下特点:
[0048](I)优越的降噪静音性。通过加入天然纤维和无机矿物填料可以调整管材的密度和微观结构，吸收可闻及声波，以阻止声波传出，降噪效果明显，比普通塑料管要降低30dB，比铸铁管低20dB。
[0049](2)优于铸铁管。
[0050]超强的耐化学腐蚀性。管材内层耐酸可达PH2、耐碱可达pH12，可用于排放pH2?PH12的液体。
[0051](3)良好的抗冲击性能。本发明使用三层管材复合结构技术，保证了静音管具有良好的抗冲击强度。坚硬的外层不仅保护着中层结构，而且确保管材具有良好的抗冲击性倉泛。
[0052](4)经济性能。本发明增强超静音PE管，中间层使用大量的改性再生聚乙烯树脂和无机填料，天然纤维且为发泡结构，可以大大节约树脂的使用量，可以节约成本，具有成本优势。
[0053](5)环保性能。使用寿命长:正常使用可达50年以上，无需日常维护；且聚乙烯属于绿色环保建材，可重复回收利用。
【具体实施方式】:
[0054]凡依本发明专利构思所述的结构、原材料及方法原理等所做的等效或简单变化，均包括于本发明的专利保护范围内。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
[0055]实施例:中间微发泡层混料制备
[0056]将30份天然纤维粉碎并过250-500um孔径筛，80°C烘干至水分含量小于0.6%，得天然纤维粉末；然后加入40份无机填料(280-300目)并用2份偶联剂处理。然后按质量比例分别加入60份聚乙烯、1份润滑剂、1份交联剂，将上述混料110°C热混后卸料至40°C冷混系统冷却，得到预混料；将预混料经平行双螺杆挤出机挤出造粒，工艺温度设定在180-200°C，制的半成品粒料；将半成品粒料与2份化学发泡剂、0.05份抗氧剂等助剂进行混合后，加入到步骤二的锥形双螺杆中挤出成型，工艺温度设定在140-180°C，通过聚乙烯专用发泡模具挤出。
[0057]内外皮层挤出
[0058]将高密度聚乙烯树脂原料投入65螺杆挤出机挤出，熔体由皮层进料口进入复合模头形成内外皮层，其工艺条件见表1
[0059]表1内外皮层挤出工艺条件
[0060]
【权利要求】
1.一种超静音PE复合排水管，其特征在于，由高密度聚乙烯树脂内层、中间PE微发泡层和高密度聚乙烯树脂外层制成的多层复合体，内、中、外层厚度比为1: 4:1。
2.如权利要求1所述的超静音PE复合排水管，其特征在于，所述PE微发泡层由如下组分制备而成:再生聚乙烯树脂粉、无机填料或者有机填料、天然纤维、交联剂、偶联剂、润滑剂、发泡剂、抗氧剂。
3.如权利要求2所述的超静音PE复合排水管，其特征在于，由高密度聚乙烯树脂内层、中间PE微发泡层和高密度聚乙烯树脂外层制成的多层复合体，内、中、外层厚度比为1:4: 1，其中所述PE微发泡层各组分的重量份组成如下:再生聚乙烯树脂粉60-80份
无机填料或者有机填料40-50份 天然纤维20-40份交联剂0.5-2份 偶联剂1-2份 润滑剂0.5-2份 发泡剂1-3份抗氧剂0.05-0.1份。
4.如权利要求3所述的一种超静音PE复合排水管，其特征在于所述PE微发泡层各组分的重量份组成如下:`再生聚乙烯树脂粉60份无机填料(或者有机填料)40份天然纤维30份 交联剂1份 偶联剂2份 润滑剂1份 发泡剂2份抗氧剂0.05份。
5.如权利要求4所述的一种超静音PE复合排水管，其特征在于: 所述无机填料可以是碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、粉煤灰、矿粉、玻璃纤维等无机矿物； 所述有机填料是合成填料或废旧热固性塑料填料； 所述天然纤维是指木屑、竹粉、稻壳、秸梗、麻类中的一种或几种的混合； 所述交联剂是高温交联剂，在150-180°C范围内发生交联反应； 所述偶联剂为烷硅偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种； 所述润滑剂可以是聚酯蜡、聚乙烯蜡、硬脂肪酸类、工业石蜡、甘油中的一种或者多种的复配； 所述发泡剂是化学发泡剂，可以是偶氮二甲酰胺或4，4’ -氧代双苯磺酰肼，或者是其与NaHCO3复配； 所述抗氧剂是抗氧剂1010与168复配抗氧剂。
6.如权利要求5所述的一种超静音PE复合排水管，其特征在于所述的交联剂为2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基过氧化己炔、1，1- 二叔丁基过氧化_3，3，5-三甲基环己烷或1，3- 二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或多种的混合物。
7.如权利要求6所述的一种超静音PE复合排水管，其特征在于内外表面层均为卫生许可级PE树脂层，厚度为0.5-1mm。
8.—种如权利要求1-7任一所述的一种超静音PE复合排水管中间PE微发泡层混料的制备方法，包含如下步骤: (1)将天然纤维粉碎并过250-500um孔径筛，烘干至水分含量小于0.6%，得天然纤维粉末；然后将纤维粉、无机填料(280-300目)和偶联剂高速混合至80°C ； (2)按质量比例分别加入聚乙烯、复合润滑剂、交联剂，搅拌混合至110°C后由热混系统卸料至冷混系统，冷却至40°C，得到预混料； (3)将预混料经平行双螺杆挤出机挤出造粒，工艺温度设定在180-200°C； (4)将半成品粒料与化学发泡剂、抗氧剂等助剂进行混合后，加入到锥形双螺杆中挤出成型，工艺温度设定在140-180°C，通过聚乙烯专用发泡模具挤出。
9.如权利要求8所述的一种超静音PE复合排水管中间PE微发泡层混料的制备方法，包含如下步骤: 将30份天然纤维粉碎并过250-500um孔径筛，80°C烘干至水分含量小于0.6%，得天然纤维粉末；然后加入40份无机填料(280-300目)并用2份偶联剂处理；然后按质量比例分别加入60份聚乙烯、1份润滑剂、1份交联剂，将上述混料110°C热混后卸料至40°C冷混系统冷却，得到预混料；将预混料经平行双螺杆挤出机挤出造粒，工艺温度设定在180-200°C，制的半成品粒料；将半成品粒料与2份化学发泡剂、0.05份抗氧剂等助剂进行混合后，加入到步骤二的锥形双螺杆中挤出成型，工艺温度设定在140-180°C，通过聚乙烯专用发泡模具挤出。
10.一种如权利要求1-9任一所述的一种超静音PE复合排水管的制备方法，包含如下步骤: 1)双机共挤或三机共挤挤出步骤:用I台聚乙烯专用发泡80锥形双螺杆挤出机挤出中间层和2台65单螺杆挤出机挤出内层及外层； 2)真空定型步骤:选用两段式真空定型技术定型真空定型: 3)牵引步骤； 4)切割包装:使用无屑切割机。
11.一种如权利要求10所述的一种超静音PE复合排水管的制备方法，其特征在于三机共挤挤出包含如下步骤: 1)内外皮层挤出 将高密度聚乙烯树脂原料投入65螺杆挤出机挤出，熔体由皮层进料口进入复合模头形成内外皮层，中间微发泡芯层挤出，将PE微发泡层混料投入80锥形双螺杆中挤出，熔体由芯层进料口进入复合模头形成芯层， 2)内外皮层和中间微发泡芯层复合共挤挤出的内外皮层及芯`层一起进入复合共挤模头，形成三层复合结构静音管。
【文档编号】C08L23/06GK103486355SQ201310405227
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】王爱国, 王帅波, 褚言永, 郝聚凯, 袁春雷 申请人:临沂东立塑胶建材有限公司