专利名称：一种抗堵塞橡塑渗灌管及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及橡塑渗灌管生产技术，具体为一种具有较强抗堵塞性能的橡塑渗灌管及其生产工艺。
背景技术：
渗灌是一种有效的节水灌溉技术，灌溉水通过埋设在地下管道壁上的微孔或开钻的孔洞渗出，在水头压力和毛细管吸力等作用下向周围扩散，具有节水、节能、省工、增产、提高农产品质量、改善土壤环境条件等突出优点。
20世纪70年代，美国等西方国家开发出多孔橡塑渗灌管，90年代后期，我国北方一些地区先后引进和开发了该项技术，目前，橡塑渗灌管生产采用废旧轮胎橡胶和废旧塑料为主要原料，添加多种化工原料，充分搅拌均匀后，填入塑化挤出机，经过加温塑化、挤出、发泡成孔、冷却固化、牵引、卷管包装等工艺加工而成(如图1所示)，产品外径约14～25mm，壁厚约1.0～2.5mm，渗灌管外观呈黑色，表面较粗糙，管壁布满微孔。
现有橡塑渗灌管生产工艺均采用发泡剂引发方式在生产过程中形成渗水孔，通过改变发泡剂用量调解渗水孔隙的大小和数量。然而，发泡剂的用量受到工艺条件的限制，超过一定量后，在管壁将形成少量较大的孔隙，冲入的气体沿着这些较大孔隙集中溢出，无法在管壁上形成均匀分布的渗水孔隙，甚至出现爆管现象，因此，现有工艺生产的产品渗水孔径普遍较小。在渗灌管初期渗水过程中，由于橡胶吸水膨胀等原因引起渗灌管的微细结构发生变化，渗水孔隙变小，渗水速率和均匀性随之降低，随着渗水时间和渗水量的增加，水中的各种杂质和土壤颗粒在渗水孔隙内不断累积，最终发生堵塞，使渗灌管渗水速率和渗水均匀度持续下降，最终因不能渗水而废弃。目前，渗水孔堵塞和渗水均匀性低是影响这种橡塑渗灌管广泛应用的主要问题。
发明内容
为了克服现有技术在橡塑渗灌管生产过程中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有较高渗水均匀性、强抗堵塞性能的橡塑渗灌管及其生产工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是抗堵塞橡塑渗灌管，生产原料按重量百分含量计为废旧橡胶粉60-70％，高压聚乙烯15-20％，低压聚乙烯10-15％，聚酯乙烯4-5％，润滑剂0.1-0.5％，发泡剂0.03-0.05％，着色剂0.005-0.01％，磷酸二氢钾颗粒0.01-0.05％，其橡塑渗灌管管壁微孔95％以上孔径为0.1-0.001mm，渗水速率在3m水头压力下为6-16L/m·h，渗水均匀度为80％-90％，外径为14-25mm，管壁厚为1.0-2.5mm，重量为50-80g/m，管壁吸水强度为10.0-16.0mL/m，抗压扁强度为大于0.02MPa，爆破强度为大于0.4MPa。
所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.92g·cm-3，高密度聚乙烯的密度为0.94-0.96g·cm-3；润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钡，二者重量比为1∶0.8-1.25；发泡剂为N，N-二亚硝基五亚甲基四胺发泡剂和偶氮二甲酰胺发泡剂，二者重量比为1∶0.6-1；所述着色剂为碳黑。
生产工艺，包括原料的混合→塑化挤出→管内充气→冷却成形→牵引→卷管，其特征在于原料混合步骤中生产原料组分按重量百分含量计为废旧橡胶粉60-70％，高压聚乙烯15-20％，低压聚乙烯10-15％，聚酯乙烯4-5％，润滑剂0.1-0.5％，发泡剂0.03-0.05％，着色剂0.005-0.01％，磷酸二氢钾颗粒0.01-0.05％；在原料混合后加入预塑化步骤，在温度为110-120℃下进行10-15min处理，使低压聚乙烯原料发生塑化；在预塑化步骤后进入塑化挤出步骤，采用6段温度控制逐级升温，其各段温度分别为120、140、160、180、200、220℃，挤出速率为1.2-1.5m·min-1，管内充气步骤中充入空气的压力为0.1 2-0.18MPa。
所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.92g·cm-3，高密度聚乙烯的密度为0.94-0.96g·cm-3；所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钡，二者按照重量比为1∶0.8-1.25的比例加入原料中；发泡剂为N，N-二亚硝基五亚甲基四胺发泡剂和偶氮二甲酰胺发泡剂，二者按照重量比为1∶0.6-1的比例加入原料中；所述着色剂为碳黑。
本发明原理为在原料中加入对植物生长有益、可溶于水的结晶粉状磷酸二氢钾肥料，经过塑化挤出等工艺后，这些肥料颗粒均匀地分布于渗灌管的管壁，在渗水过程中，被灌溉水溶解，从而在管壁上生成具有较大孔径的渗水孔。
本发明具有如下的优点1.本发明同其它生产工艺相比，应用本发明生产的橡塑渗灌管抗堵塞性能和渗水稳定性明显提高，相同渗水压力下，渗水速率增大，渗水均匀性较好，有利于低压条件下实现有效渗灌。经实验室对比测试，在3mH2O压力下连续渗水4 8h的实验结果表明，本发明生产的渗灌管在保证较高的渗水均匀性的同时，渗水速率提高约25-40％，同开始渗水相比，结束时渗水速率降低仅5-10％，而3种应用其他工艺生产的渗灌管相应的渗水速率降低幅度达到20-40％。
2.本发明生产原料中加入磷酸二氢钾后的橡塑渗灌管能使灌溉水中的固体杂质颗粒沿较大的渗水孔排出，减少对其它微细渗水孔隙的堵塞，有效提高渗灌管的抗堵塞性能，从而延长其使用寿命。按照渗水性能实验室对比测试结果推测，本发明产品较同规格其他产品的使用寿命提高4年以上。
3.本发明具有生产工艺简单、原料来源广泛，生产成本低，产品渗水稳定，抗堵塞性能强等诸多优点，适用于我国农田灌溉，既实现了废旧轮胎废旧塑料的有效利用，又有利于促进我国节水灌溉技术的推广应用。
图1为橡塑渗灌管生产工艺示意图。其中1.搅拌机电加热控温装置 2.混合搅拌机 3.塑化挤出机 4.渗灌管 5.冷却水槽 6.牵引机7.卷管装置 8.挤出机电加热控温装置 9.空气压缩机。
具体实施例方式
实施例1高抗堵塞橡塑渗灌管生产原料及其重量百分含量废旧橡胶粉60.000％，低密度聚乙烯20.000％，高密度聚乙烯15.000％，聚酯乙烯4.610％，聚乙烯蜡0.150％，硬脂酸钡0.150％，H发泡剂0.018％，AC发泡剂0.012％，碳黑0.010％，磷酸二氢钾0.050％。
如图1所示，将上述生产原料放入搅拌机2，充分搅拌混匀，然后边搅拌边通过搅拌机电加热控温装置1加热使低密度聚乙烯原料进行预塑化其温度为120℃时间为15min，然后停止加热和搅拌，降温至60℃后取出混合原料，通过给料斗均匀向塑化挤出机3供料，在挤出机电加热控温装置8的控制下，沿原料前进方向挤出机经过6段电加热装置逐级升温，6段电加热装置分别恒温于120、140、160、180、200、220℃，混合原料塑化后以1.1m·min-1的速度塑化挤出成管4，在挤出机头处，空气压缩机9向挤出管内侧充入0.18MPa压力的空气，冲入的空气自管壁形成的微孔不断溢出，经冷却水槽5冷却定型、牵引机6引出，最后卷入卷管装置7。
渗灌管外径为16mm，壁厚为2mm，经实验室测定，在3mH2O压力下连续渗水48h，平均渗水速率为14L·m-1·h-1，比相同规格的其他产品提高38％，渗水结束时渗水速率比开始渗水时仅降低5％。
实施例2与实施例1不同之处在于生产原料及其重量百分比含量为废旧橡胶粉64.000％，低密度聚乙烯18.000％，高密度聚乙烯13.000％，聚酯乙烯4.522％，聚乙烯蜡0.200％，硬脂酸钡0.200％，H发泡剂0.024％，AC发泡剂0.016％，碳黑0.008％，磷酸二氢钾0.030％。
生产原料在搅拌机2中进行预塑化温度为115℃时间为13min，混合原料塑化后以1.3m·min-1的速度挤出成管4，空气压缩机9向挤出管内侧充入0.15MPa压力的空气。
经实验室测定，产品在3mH2O压力下连续渗水48h，平均渗水速率为10L·m-1·h-1，比相同规格的其他产品提高30％，渗水结束时渗水速率比开始渗水时仅降低7％。
实施例3与实施例1不同之处在于生产原料及其重量百分比含量为废旧橡胶粉70.000％，高压聚乙烯15.000％，低压聚乙烯10.000％，聚酯乙烯4.434％，聚乙烯蜡0.250％，硬脂酸钡0.250％，H发泡剂0.030％，AC发泡剂0.020％，碳黑0.006％，磷酸二氢钾颗粒0.010％。
生产原料在搅拌机2中进行预塑化的温度为110℃时间为10min，混合原料塑化后以1.5m·min-1的速度挤出成管4，空气压缩机9向挤出管内侧充入0.13MPa压力的空气。
经实验室测定，产品在3mH2O压力下连续渗水48h，平均渗水速率为8L·m-1·h-1，比相同规格的其他产品提高25％，渗水结束时渗水速率比开始渗水时仅降低10％。
权利要求
1.一种抗堵塞橡塑渗灌管，其特征在于生产原料按重量百分含量计为废旧橡胶粉60-70％，高压聚乙烯15-20％，低压聚乙烯10-15％，聚酯乙烯4-5％，润滑剂0.1-0.5％，发泡剂0.03-0.05％，着色剂0.005-0.01％，磷酸二氢钾颗粒0.01-0.05％，其橡塑渗灌管管壁微孔95％以上孔径小于0.1mm，渗水速率在3m水头压力下为6-16L/m·h，渗水均匀度为80％-90％。
2.按权利要求1所述抗堵塞橡塑渗灌管，其特征在于所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.92g·cm-3，高密度聚乙烯的密度为0.94-0.96g·cm-3。
3.按权利要求1所述抗堵塞橡塑渗灌管生产工艺，其特征在于所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钡，二者重量比为1∶0.8-1.25。
4.按权利要求1所述抗堵塞橡塑渗灌管，其特征在于所述发泡剂为N，N-二亚硝基五亚甲基四胺发泡剂和偶氮二甲酰胺发泡剂，二者重量比为1∶0.6-1。
5.按权利要求1所述抗堵塞橡塑渗灌管，其特征在于所述着色剂为碳黑。
6.一种抗堵塞橡塑渗灌管的生产工艺，包括原料的混合→塑化挤出→管内充气→冷却成形→牵引→卷管，其特征在于原料混合步骤中生产原料组分按重量百分含量计为废旧橡胶粉60-70％，高压聚乙烯15-20％，低压聚乙烯10-15％，聚酯乙烯4-5％，润滑剂0.1-0.5％，发泡剂0.03-0.05％，着色剂0.005-0.01％，磷酸二氢钾颗粒0.01-0.05％；在原料混合后加入预塑化步骤，在温度为110-120℃下进行10-15min处理，使低压聚乙烯原料发生塑化；在预塑化步骤后进入塑化挤出步骤，采用6段温度控制逐级升温，其各段温度分别为120、140、160、180、200、220℃，挤出速率为1.2-1.5m/min，管内充气步骤中充入空气的压力为0.12-0.18MPa。
7.按权利要求6所述抗堵塞橡塑渗灌管生产工艺，其特征在于所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.92g·cm-3，高密度聚乙烯的密度为0.94-0.96g·cm-3。
8.按权利要求6所述一种抗堵塞橡塑渗灌管生产工艺，其特征在于所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钡，二者按照重量比为1∶0.8-1.25的比例加入原料中。
9.按权利要求6所述抗堵塞橡塑渗灌管生产工艺，其特征在于所述发泡剂为N，N-二亚硝基五亚甲基四胺发泡剂和偶氮二甲酰胺发泡剂，二者按照重量比为1∶0.6-1的比例加入原料中。
10.按权利要求6所述抗堵塞橡塑渗灌管生产工艺，其特正在于所述着色剂为碳黑。
全文摘要
本发明涉及一种具有较强抗堵塞性能橡塑渗灌管及其生产工艺。通过采取在原料中添加磷酸二氢钾肥料等方法，并改进原有工艺，生产一种具有较强抗堵塞性能的橡塑渗灌管。本发明生产原料组分按重量百分含量计为废旧橡胶粉60－70％，高压聚乙烯15－20％，低压聚乙烯10－15％，聚酯乙烯4－5％，润滑剂0.1－0.5％，发泡剂0.03－0.05％，着色剂0.005－0.01％，磷酸二氢钾颗粒0.01－0.05％；其生产工艺为原料在混合均匀后，经过塑化挤出、管内充气、冷却成形、牵引、卷管，从而形成具有强抗堵塞性能的橡塑渗灌管。本发明的橡塑渗灌管具有较高的渗水均匀度，并在灌溉时可使水中的固体杂质颗粒沿较大渗水孔排出，从而减少对其它微细渗水孔隙的堵塞，有效提高渗灌管的抗堵塞性能，延长其使用寿命。
文档编号B29D23/00GK1986626SQ20051013084
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者刘作新, 梁海军 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所