专利名称：聚乙烯电缆导管的制作方法
技术领域：
本发明涉及敷设电缆所用的导线管，具体地说，涉及一种聚乙烯电缆导管。
背景技术：
聚乙烯管材(PE管材)重量轻，维修、安装施工、保养方便，易于运输，抗应力开裂性好，低温抗冲击性能优异，挠度、刚性、柔性、耐蠕变性能均较好。但是现有的聚乙烯管材拉伸强度、冲击强度不高，且耐磨性不好， 不适合用于顶管施工(顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式顶管技术，其优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小，而且能够深入地下作业)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚乙烯电缆导管，这种聚乙烯电缆导管具有较高的拉伸强度、冲击强度及耐磨性能。采用的技术方案如下一种聚乙烯电缆导管，其特征在于由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为基料100份、三元乙丙橡胶1-5份、聚四氟乙烯O. 1-1份、硬脂酸钙O. 1-1份、聚乙烯蜡O. 1-1份、颜料O. 01-0. I份，其中基料由85-95% (重量)的高密度聚乙烯和
5-15% (重量)的超高分子量聚乙烯组成。本发明的聚乙烯电缆导管可采用上述改性聚乙烯材料经挤出成型制成。优选高密度聚乙烯(HDPE)的熔体流动速度(MFR)为O. 2-1. 5g/10min (克/10分钟)。本发明的改性聚乙烯材料主要由高密度聚乙烯(HDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)构成，超高分子量聚乙烯的使用，使制成的聚乙烯电缆导管具有了较高的拉伸强度和冲击强度，同时也提高了聚乙烯电缆导管的耐磨性能。优选超高分子量聚乙烯的平均分子量为1 X 106-3X 106。三元乙丙橡胶(EPDM)可提高材料的抗冲击性能，特别是低温抗冲击性能优异，使制成的聚乙烯电缆导管低温脆化温度极低。优选三元乙丙橡胶的门尼粘度为30-60。聚四氟乙烯(PTFE)能够增强材料的耐磨性，与超高分子量聚乙烯配合，使制成的聚乙烯电缆导管耐磨性更好。硬脂酸钙作为内润滑剂，可以降低高分子材料熔体之间内摩擦，提高材料的加工性能。加入超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶和聚四氟乙烯后，会提高材料熔体的熔融粘度，因此加入适量的硬脂酸钙，以提高材料在加工时的润滑性。聚乙烯蜡(PE蜡)作为外润滑剂，可以降低材料熔体与加工设备之间的摩擦力，提高材料的加工性能。上述颜料(通常也称为色粉)根据客户对电缆导管颜色的要求选用。优选本发明的聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤(I)制备改性聚乙烯材料按上述比例配备高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料；然后将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中进行初步混合(通常将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中并密封袋口后，手拿塑料袋摇动3-5分钟)，得到初步混合料；然后将初步混合料、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和三元乙丙橡胶一起加入到高速混合机中，利用搅拌器搅拌10-15分钟，搅拌器的转速为250-400rpm(转/分钟)，使高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料混合均匀，得到整体混合料；然后将整体混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料(一种具体方案中，整体混合料自双螺杆挤出机的进料口加入到双螺杆挤出机中，在料筒中进行共混后，自挤出口模挤出料条；料条经过水冷后，再经过切粒机切粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料)；
上述双螺杆挤出机的两个螺杆是同向转动的，螺杆的转速为200_300rpm (转/分钟)，输送物料时是正向输送；双螺杆挤出机能使物料在熔融状态下受到良好的剪切、混合作用，使物料塑化更好、更加均匀。上述双螺杆挤出机的料筒自进料口至挤出口模之间的部分依次为第I区、第II区、第III区和第IV区，第I区的温度为150-170°c，第II区的温度为170-180°C，第III区的温度为180-190°C，第IV区的温度为190_210°C，挤出口模的温度为200-210°C。优选第III区的螺杆上具有回流螺块，使熔体塑化更好、更均匀。优选双螺杆挤出机料筒内的真空度为O. 02-0. 06MPa，通过抽真空可以抽掉物料中的水汽、空气等，这样会使制得的改性聚乙烯材料中无气泡，性能更佳。(2)制造聚乙烯电缆导管将步骤(I)制得的颗粒状改性聚乙烯材料加入到挤出成型机中，用挤出成型的方法制造聚乙烯电缆导管。改性聚乙烯材料自进料口加入到挤出成型机中后，经挤出成型机的料筒压缩、均化后，自成型口模挤出成型(成型口模具有环形的出料口)；然后经真空定径、冷却及牵引等操作，得到聚乙烯电缆导管。然后可在聚乙烯电缆导管上喷印标识，并进行切割和包装。优选挤出成型机的螺杆自进料口至成型口模之间的部分依次为螺杆输送段、螺杆压缩段和螺杆均化段，螺杆输送段的温度为140-160°C，螺杆压缩段的温度为160-170°C，螺杆均化段的温度为175-190°C，成型口模的温度为200-240°C。优选螺杆的转速为300-450rpm(转/分钟)。优选挤出成型机料筒内的真空度为O. 02-0. 06MPa。本发明的聚乙烯电缆导管具有下述优良性能(I)拉伸强度高，可达25. SMPa ； (2)冲击强度高，环境温度23°C下测得的冲击强度达23. 5KJ/m2 ;低温抗冲击性能优异，其低温脆化温度极低，可在-20-60°C温度范围内安全使用；冬季施工时因其抗冲击性好，不会发生管子脆裂；(3)耐磨性好，其耐磨性是金属管的4倍；(4)韧性、挠度好，抗震性好，其断裂伸长率超过500%，对基础不均匀的地面沉降和错位的适应能力非常强，小口径管材可任意弯曲；(5)抗应力开裂性好,缺口敏感性低,抗剪切强度的抗痕能力高,耐环境应力性非常突出；(6)既有较好的刚性,也有很好的柔性、耐蠕变性；(7)耐腐蚀，可耐多种化学介质的侵蚀，不需防腐处理，也不会促进藻类、细菌或真菌生长；(8)管壁光滑，摩擦系数小，穿缆容易，施工效率高，施工成本低；(9)重量轻，易于搬运、运输，维修、安装施工、保养方便；
(10)连接方便，连接方法多样，特别是可采用熔接方式连接，保证了接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化，密封性能良好；(11)使用寿命长，经久耐用，地埋管寿命达50年以上；(12)电绝缘性能好，线路运行安全可靠。
本发明的聚乙烯电缆导管广泛应用于通信电缆、电力电缆的管道系统，包括局间中继管道、馈线管道、配线管道和专用管道等；具有很强的实用性，适合电缆、电线等诸多线缆的穿放，并有很好的隔离和保护。可用于顶管施工，应用于穿越障碍物的非开挖工程。
具体实施方式
实施例I本实施例的聚乙烯电缆导管由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为高密度聚乙烯85份、超高分子量聚乙烯15份、三元乙丙橡胶3份、聚四氟乙烯O. I份、硬脂酸钙O. I份、聚乙烯蜡O. I份、颜料O. 01份。上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤(I)制备改性聚乙烯材料取高密度聚乙烯85份(高密度聚乙烯的熔体流动速度为O. 2g/10min)、超高分子量聚乙烯15份(超高分子量聚乙烯的平均分子量为IXlO6-L 5X IO6)、三元乙丙橡胶3份(三元乙丙橡胶的门尼粘度为60)、聚四氟乙烯O. I份、硬脂酸钙O. I份、聚乙烯蜡O. I份、颜料O. 01份；然后将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中进行初步混合(将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中并密封袋口后，手拿塑料袋摇动3分钟)，得到初步混合料；然后将初步混合料、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和三元乙丙橡胶一起加入到高速混合机中，利用搅拌器搅拌10分钟，搅拌器的转速为400rpm(转/分钟)，使高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料混合均匀，得到整体混合料；然后将整体混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料(可将整体混合料自双螺杆挤出机的进料口加入到双螺杆挤出机中，在料筒中进行共混后，自挤出口模挤出料条；料条经过水冷后，再经过切粒机切粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料)；上述双螺杆挤出机的两个螺杆是同向转动的，螺杆的转速为200rpm(转/分钟)；上述双螺杆挤出机的料筒自进料口至挤出口模之间的部分依次为第I区、第II区、第III区和第IV区，第I区的温度为150°C，第II区的温度为170°C，第III区的温度为180°C，第IV区的温度为190°C，挤出口模的温度为200°C。第III区的螺杆上具有回流螺块。双螺杆挤出机料筒内的真空度为O. 02MPa。(2)制造聚乙烯电缆导管将步骤(I)制得的颗粒状改性聚乙烯材料加入到挤出成型机中；改性聚乙烯材料自进料口加入到挤出成型机中后，经挤出成型机的料筒压缩、均化后，自成型口模挤出成型(成型口模具有环形的出料口)；然后经真空定径、冷却及牵引等操作，得到聚乙烯电缆导管。然后可在聚乙烯电缆导管上喷印标识，并进行切割和包装。上述挤出成型机的螺杆自进料口至成型口模之间的部分依次为螺杆输送段、螺杆压缩段和螺杆均化段，螺杆输送段的温度为140°C，螺杆压缩段的温度为160°C，螺杆均化段的温度为175°C，成型口模的温度为200°C ;螺杆的转速为450rpm(转/分钟)。挤出成型机料筒内的真空度为O. 02MPa。实施例2本实施例的聚乙烯电缆导管由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为高密度聚乙烯90份、超高分子量聚乙烯10份、三元乙丙橡胶4份、聚四氟乙烯O. 2份、硬脂酸钙O. 2份、聚乙烯蜡O. 2份、颜料O. I份。上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤(I)制备改性聚乙烯材料取高密度聚乙烯90份(高密度聚乙烯的熔体流动速度为1.5g/10min)、超高分子量聚乙烯10份(超高分子量聚乙烯的平均分子量为
2.5X 106-3X 106)、三元乙丙橡胶4份(三元乙丙橡胶的门尼粘度为30)、聚四氟乙烯O. 2份、硬脂酸钙O. 2份、聚乙烯蜡O. 2份、颜料O. I份；然后将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中进行初步混合(将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中并密封袋口后，手拿塑料袋摇动4分钟)，得到初步混合料 ；然后将初步混合料、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和三元乙丙橡胶一起加入到高速混合机中，利用搅拌器搅拌15分钟，搅拌器的转速为250rpm (转/分钟)，使高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料混合均匀，得到整体混合料；然后将整体混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料(可将整体混合料自双螺杆挤出机的进料口加入到双螺杆挤出机中，在料筒中进行共混后，自挤出口模挤出料条；料条经过水冷后，再经过切粒机切粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料)；上述双螺杆挤出机的两个螺杆是同向转动的，螺杆的转速为250rpm(转/分钟)；上述双螺杆挤出机的料筒自进料口至挤出口模之间的部分依次为第I区、第II区、第III区和第IV区，第I区的温度为155°C，第II区的温度为175°C，第III区的温度为185°C，第IV区的温度为195°C，挤出口模的温度为205°C。第III区的螺杆上具有回流螺块。双螺杆挤出机料筒内的真空度为O. 03MPa。(2)制造聚乙烯电缆导管将步骤(I)制得的颗粒状改性聚乙烯材料加入到挤出成型机中；改性聚乙烯材料自进料口加入到挤出成型机中后，经挤出成型机的料筒压缩、均化后，自成型口模挤出成型(成型口模具有环形的出料口)；然后经真空定径、冷却及牵引等操作，得到聚乙烯电缆导管。然后可在聚乙烯电缆导管上喷印标识，并进行切割和包装。上述挤出成型机的螺杆自进料口至成型口模之间的部分依次为螺杆输送段、螺杆压缩段和螺杆均化段，螺杆输送段的温度为145°C，螺杆压缩段的温度为165°C，螺杆均化段的温度为180°C，成型口模的温度为210°C ;螺杆的转速为350rpm(转/分钟)。挤出成型机料筒内的真空度为O. 03MPa。实施例3本实施例的聚乙烯电缆导管由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为高密度聚乙烯95份、超高分子量聚乙烯5份、三元乙丙橡胶5份、聚四氟乙烯
0.3份、硬脂酸钙I份、聚乙烯蜡I份、颜料O. 05份。上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤(I)制备改性聚乙烯材料取高密度聚乙烯95份(高密度聚乙烯的熔体流动速度为O. 8g/10min)、超高分子量聚乙烯5份(超高分子量聚乙烯的平均分子量为
1.5X 106-2X 106)、三元乙丙橡胶5份(三元乙丙橡胶的门尼粘度为50)、聚四氟乙烯O. 3份、硬脂酸钙I份、聚乙烯蜡I份、颜料O. 05份；然后将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中进行初步混合(将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中并密封袋口后，手拿塑料袋摇动5分钟)，得到初步混合料；然后将初步混合料、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和三元乙丙橡胶一起加入到高速混合机中，利用搅拌器搅拌14分钟，搅拌器的转速为350rpm(转/分钟)，使高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料混合均匀，得到整体混合料；然后将整体混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料(可将整体混合料自双螺杆挤出机的进料口加入到双螺杆挤出机中，在料筒中进行共混后，自挤出口模挤出料条；料条经过水冷后，再经过切粒机切粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料)；上述双螺杆挤出机的两个螺杆是同向转动的，螺杆的转速为300rpm(转/分钟)；上述双螺杆挤出机的料筒自进料口至挤出口模之间的部分依次为第I区、第II区、第III区和第IV区，第I区的温度为170°C，第II区的温度为180°C，第III区的温度为190°C，第IV区的温度为200°C，挤出口模的温度为210°C。第III区的螺杆上具有回流螺块。双 螺杆挤出机料筒内的真空度为O. 06MPa。(2)制造聚乙烯电缆导管将步骤(I)制得的颗粒状改性聚乙烯材料加入到挤出成型机中；改性聚乙烯材料自进料口加入到挤出成型机中后，经挤出成型机的料筒压缩、均化后，自成型口模挤出成型(成型口模具有环形的出料口)；然后经真空定径、冷却及牵引等操作，得到聚乙烯电缆导管。然后可在聚乙烯电缆导管上喷印标识，并进行切割和包装。上述挤出成型机的螺杆自进料口至成型口模之间的部分依次为螺杆输送段、螺杆压缩段和螺杆均化段，螺杆输送段的温度为150°C，螺杆压缩段的温度为170°C，螺杆均化段的温度为185°C，成型口模的温度为220°C ;螺杆的转速为400rpm(转/分钟)。挤出成型机料筒内的真空度为O. 06MPa。实施例4本实施例的聚乙烯电缆导管由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为高密度聚乙烯88份、超高分子量聚乙烯12份、三元乙丙橡胶I份、聚四氟乙烯I份、硬脂酸钙O. 5份、聚乙烯蜡O. 5份、颜料O. 03份。上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤(I)制备改性聚乙烯材料取高密度聚乙烯88份(高密度聚乙烯的熔体流动速度为lg/10min)、超高分子量聚乙烯12份(超高分子量聚乙烯的平均分子量为I. 8X 106-2. 2X IO6)、三元乙丙橡胶I份(三元乙丙橡胶的门尼粘度为40)、聚四氟乙烯I份、硬脂酸钙O. 5份、聚乙烯蜡O. 5份、颜料O. 03份；然后将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中进行初步混合(将聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料装入塑料袋中并密封袋口后，手拿塑料袋摇动5分钟)，得到初步混合料；然后将初步混合料、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和三元乙丙橡胶一起加入到高速混合机中，利用搅拌器搅拌15分钟，搅拌器的转速为300rpm(转/分钟)，使高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和颜料混合均匀，得到整体混合料；然后将整体混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，再进行造粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料(可将整体混合料自双螺杆挤出机的进料口加入到双螺杆挤出机中，在料筒中进行共混后，自挤出口模挤出料条；料条经过水冷后，再经过切粒机切粒，得到颗粒状的改性聚乙烯材料)；上述双螺杆挤出机的两个螺杆是同向转动的，螺杆的转速为300rpm(转/分钟)；上述双螺杆挤出机的料筒自进料口至挤出口模之间的部分依次为第I区、第II区、第III区和第IV区，第I区的温度为170°C，第II区的温度为180°C，第III区的温度为190°C，第IV区的温度为210°C，挤出口模的温度为210°C。第III区的螺杆上具有回流螺块。双螺杆挤出机料筒内的真空度为O. 05MPa。
(2)制造聚乙烯电缆导管将步骤(I)制得的颗粒状改性聚乙烯材料加入到挤出成型机中；改性聚乙烯材料自进料口加入到挤出成型机中后，经挤出成型机的料筒压缩、均化后，自成型口模挤出成型(成型口模具有环形的出料口)；然后经真空定径、冷却及牵引等操作，得到聚乙烯电缆导管。然后可在聚乙烯电缆导管上喷印标识，并进行切割和包装。上述挤出成型机的螺杆自进料口至成型口模之间的部分依次为螺杆输送段、螺杆压缩段和螺杆均化段，螺杆输送段的温度为160°C，螺杆压缩段的温度为170°C，螺杆均化段的温度为190°C，成型口模的温度为240°C ;螺杆的转速为450rpm(转/分钟)。挤出成型机料筒内的真空度为O. 05MPa。
权利要求
1.一种聚乙烯电缆导管，其特征在于由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为基料100份、三元乙丙橡胶I 一 5份、聚四氟乙烯O. I — I份、硬脂酸钙O.I - I份、聚乙烯蜡O. I — I份、颜料O. 01 - O. I份，其中基料由85 — 95% (重量)的高密度聚乙烯和5 — 15% (重量)的超高分子量聚乙烯组成。
2.根据权利要求I所述的聚乙烯电缆导管，其特征是所述高密度聚乙烯的熔体流动速度为O. 2-1. 5克/10分钟。
3.根据权利要求I所述的聚乙烯电缆导管，其特征是所述超高分子量聚乙烯的平均分子量为IXio6 — 3 X IO6。
4.根据权利要求I所述的聚乙烯电缆导管，其特征是所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为 30-60。
全文摘要
一种聚乙烯电缆导管，其特征在于由改性聚乙烯材料制成；按重量计，所述改性聚乙烯材料的组成为基料100份、三元乙丙橡胶1－5份、聚四氟乙烯0.1－1份、硬脂酸钙0.1－1份、聚乙烯蜡0.1－1份、颜料0.01－0.1份，其中基料由85－95％(重量)的高密度聚乙烯和5－15％(重量)的超高分子量聚乙烯组成。本发明的聚乙烯电缆导管具有下述优良性能(1)拉伸强度高；(2)冲击强度高；低温抗冲击性能优异，其低温脆化温度极低，可在-20－60℃温度范围内安全使用；(3)耐磨性好；(4)韧性、挠度好，抗震性好；(5)抗应力开裂性好，缺口敏感性低；(6)耐腐蚀，使用寿命长；(7)穿缆容易。
文档编号C08L27/18GK102617914SQ20121009662
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者吴泽和, 吴泽秀, 吴锡炎, 张明周, 朴春福, 王柏春 申请人:广东三凌塑料管材有限公司