1、1.1 1.1 聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇1.2 1.2 聚丙烯雙壁波紋管波形設計聚丙烯雙壁波紋管波形設計2.1 2.1 波紋管成型設備波紋管成型設備2.2 2.2 加工工藝加工工藝 近年來，塑料埋地用排水塑料埋地用排水/ /排污管道排污管道的市場逐步擴大。一方面我國越來越重視對于環境的保護，不少地區在大力治理江河湖海的污染。 另一方面對于塑料埋地用排水排污管的研究試驗和標準及規范制定工作也逐步有了很大的進展。通過實際應用塑料排水/排污管道的優點正在逐步被認識，很多地區已大量應用。在各種塑料排水/排污結構壁管道中， 國內外的的產量都占據的產量都占據 塑料排水塑料排水/

2、 /排污管道較多的份額排污管道較多的份額。現狀：前幾年主要應用聚氯乙烯(PVC-U)和高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管，最近才開始探索發展聚丙烯雙壁波紋管。由于PP材料加工流動性能好，且PP的彈性模量比HDPE高，在歐洲已經廣泛應用PP雙壁波紋管，近年國外塑料室外排國外塑料室外排水管越來越多采用高剛度水管越來越多采用高剛度PPPP的結構壁管。的結構壁管。 國內的管道生產商一般配備的是HDPE波紋管成型機，而聚丙烯PP-B材料的模量一般在1100-1300MPa，國外開發的新型高模量聚丙烯（PP-HM）材料更高，可達到1900MPa，針對于不同的材料，通過調整加工參數，一定口徑的聚丙烯一定口徑

3、的聚丙烯雙壁波紋管可在雙壁波紋管可在HDPEHDPE雙壁波紋管成型機上制造雙壁波紋管成型機上制造。 為了制造更大口徑的管道，獲得更多的材料節省，并且充分體現PP-HM材料的特性，聚丙烯雙壁波紋管仍然需要在聚丙烯雙壁波紋管仍然需要在專用專用PPPP波紋管成型機上生產波紋管成型機上生產。研發團隊開發該產品，通過原料配方設計提高彈性模量，通過合理的波形設計提高了結構斷面的慣性矩，從而達到了提高波紋管環剛度、節約成本的目的。為體現PP-HM材料的優越性，制造更大口徑的波紋管材，顧地科技是國內首家利用PP-HM波紋管專用生產線生產環剛度能達到SN16的聚丙烯雙壁波紋管。我公司我公司( (顧地科技股份有限

4、顧地科技股份有限公司，深交所公司，深交所A A股上市企業，股上市企業，股票代碼：股票代碼：002694)002694)，目前目前公司公司擁有擁有八大生產基地。八大生產基地。 公司主要從事塑膠管道系統的設計生產以及研究開發，公司主要從事塑膠管道系統的設計生產以及研究開發，目前各種產品系列廣泛應用于目前各種產品系列廣泛應用于建筑內給排水、市政給水、建筑內給排水、市政給水、燃氣、建筑采暖、市政排水排污以及化工排水排污燃氣、建筑采暖、市政排水排污以及化工排水排污等領域。等領域。 近幾年來公司產品的產量和銷售額均呈快速增長趨勢，近幾年來公司產品的產量和銷售額均呈快速增長趨勢，公司營銷網絡遍布華北、華東、

5、西南、西北、華南、華中公司營銷網絡遍布華北、華東、西南、西北、華南、華中各區域，產品暢銷全國各區域，產品暢銷全國3131個?。ㄊ校?、自治區，同時遠銷個省（市）、自治區，同時遠銷中亞、東南亞、非洲等國家和地區，公司是目前國內最具中亞、東南亞、非洲等國家和地區，公司是目前國內最具規模和影響力的塑膠建材制造商之一。規模和影響力的塑膠建材制造商之一。 聚丙烯雙壁波紋管主要應用于埋地排水排污管道，由于排水管大都埋在地下，所以必須承受一定的外部壓力，因此埋地排水管必須具有一定的剛性和強度以承受外部的壓力，。 環剛度S的定義為： S=EI/D3式中：E為材料的彈性模量，單位MPa； I為管壁的慣性矩，單位m

6、3； D為管材平均直徑，單位為m。 管材環剛度主要由管材材料、結構和管材的平均直徑三個因素決定。 彈性模量取決于材料的選擇，慣性矩取決于結構斷面的設計，在結構斷面相同的情況下，結構尺寸（如壁厚）的變動也會造成慣性矩明顯變化。 目前，提高聚丙烯雙壁波紋管環剛度的研究主要有： 1. 1.通過原料配方設計來提高彈性模量；通過原料配方設計來提高彈性模量； 2. 2.通過合理的波形設計來提高結構斷面的慣性通過合理的波形設計來提高結構斷面的慣性矩。矩。1.1 1.1 聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇 原料配方設計的原則就是為提高材料彈性模量提高材料彈性模量從而提高波紋管的環剛度。 根據

7、分子結構不同PP可分為PP-H、PP-B、PP-R三大類，而PP-B通常用于非承壓的埋地排水排污領域，一般PP-B模量在1100-1300MPa，高模量的聚高模量的聚丙烯丙烯PP-HMPP-HM主要基于主要基于PP-BPP-B，優化其高分子結晶過程，優化其高分子結晶過程和成核過程，實現高剛度和高結晶度；并采用多和成核過程，實現高剛度和高結晶度；并采用多反應堆技術并入分散性能良好的橡膠，實現其抗反應堆技術并入分散性能良好的橡膠，實現其抗沖強度的提高沖強度的提高。目前，國外國外可選擇的PP雙壁波紋管的專用料有： 北歐化工北歐化工的設計的具有島型結構的BA212E彈性模量為1700MPa，BA222

8、E彈性模量為1900MPa； 韓國曉星韓國曉星公司HB240P彈性模量為1450MPa，HB242P彈性模量為1770MPa； 巴塞爾巴塞爾H2464彈性模量為1450MPa，H2483彈性模量為1850MPa; 同時國內國內我國石化企業對于高剛度聚丙烯材料處于研究開發階段，例如燕山石化、揚子石化等。1.1 1.1 聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇聚丙烯雙壁波紋管原料的選擇 在相同的環剛度下，如果材料的模量高，那么慣性矩就可以更小，這就意味著PPPP管道的波形設計管道的波形設計可以更小更薄可以更小更薄，圖1、圖2分別是聚丙烯和聚乙烯波紋設計的示意圖。達到相同的環剛度，聚丙烯達到相同的環剛度，聚丙烯雙

9、壁波紋管的材料更省，成本更低雙壁波紋管的材料更省，成本更低。1.2 1.2 聚丙烯雙壁波紋管波形設計聚丙烯雙壁波紋管波形設計 圖圖1 典型的聚丙烯雙壁波紋管波紋設計典型的聚丙烯雙壁波紋管波紋設計 圖圖2 典型的聚乙烯雙壁波紋管波紋設計典型的聚乙烯雙壁波紋管波紋設計 PP雙壁波紋管的生產線與PE雙壁波紋管生產工藝流程類似，都是將混合好的物料（樹脂與一定量的色母料）經過加料斗干燥預熱然后加入單螺桿擠出機擠出。波紋管由兩臺擠出機共擠出，一臺擠出管材外壁，一臺擠出管材內壁，物料通過擠出機螺桿加熱熔融塑化輸送至機頭口模。而管材內壁是通過內徑定徑套抽真空再冷卻定型，管材外壁在內部空氣壓力和外部真空吸力的共

10、同作用下和模塊緊密接觸成型。管材內、外壁均勻的熔合在一起，通過程序控制成雙層在線擴口的成型過程。圖圖3 3 聚丙烯雙壁波紋管生產工藝流程聚丙烯雙壁波紋管生產工藝流程 配置采用大螺桿、大擠出量、大扭矩、大長徑比大螺桿、大擠出量、大扭矩、大長徑比，提供適合于PP材料性能的剪切作用，使物料熔融塑化均勻，這樣就可以降低擠出機的轉速，而避免過高的提高螺桿轉速，對物料的剪切速率明顯加大而提高物料熔體的溫度，同時可以避免物料在加工成型過程種產生嚴重的物料下垂現象，造成雙壁波紋管材的管壁厚度不均勻，剛性降低，并且難以制成在線擴口成型的雙層壁承插口的雙壁波紋管的問題。2.1 2.1 波紋管成型設備波紋管成型設備

11、 PP雙壁波紋管的生產采用2臺不同螺桿直徑的單螺桿擠出機通過機頭復合而成，一般HDPE雙壁波紋管生產都配置螺桿直徑較小。 以生產直徑為800的HDPE波紋管為例，管外層螺桿直徑為90，內層螺桿直徑為75，螺桿長徑比為30，而生產PP波紋管的擠出機配制相應的加大，采用直徑120（外層）/90（內層）單螺桿 共擠出機，擠出機螺桿L/D為33。 大口徑（最大口徑1500mm）的聚丙烯雙壁波紋管則采用直徑150（外層）/120（內層）單螺桿共擠出機，擠出機螺桿L/D為33。2.1 2.1 波紋管成型設備波紋管成型設備 雙壁波紋管成型其關鍵就在于波紋管成型機，其中包括波紋成型模塊，擴口成型模塊、擠出模頭

12、水套和真空冷卻系統四大部分。 成型機選用臥式成型設備，外形結構較小，模塊左右返復運動。由于雙壁波紋管的重要指標是環剛度，因此要制造高環剛度的產品，必須要有合理的先進的波峰形狀。 從上面聚丙烯雙壁波紋管波形設 計的分析來看，PP管道的波形設 計更小更薄，這樣的波紋結構， 達到相同的環剛度，聚丙烯雙壁 波紋管的材料更省，生產線速度 更快。2.1 2.1 波紋管成型設備波紋管成型設備 目前，HDPE雙壁波紋管的加工技術相對來說比較成熟，與HDPE波紋管相比較，PP聚丙烯波紋管的加工工藝參數主要在于調節加工溫度，生產的加工溫度相對HDPE波紋管要高一些，使用PP-HM的MFI比較小，為了提高原料的流動

13、速率，保證熔體均質性，需提高加工溫度。在生產過程中，波紋管主機的關鍵控制工藝有機筒各區的溫度，螺桿轉速，典型的聚丙烯雙壁波紋管加工工藝參數如表1。2.2 2.2 波紋管加工工藝波紋管加工工藝2.2 2.2 波紋管加工工藝波紋管加工工藝表表1 1 聚丙烯雙壁波紋管（聚丙烯雙壁波紋管（DN/ID 1000DN/ID 1000）加工工藝）加工工藝 雙層壁承插口的擴口成型是生產雙壁波紋管的重要工藝技術控制關鍵，PP雙壁波紋管的擴口是在生產線上一次完成，因此稱為在線擴口，所以其擴口難度大，工藝技術含量較高。當雙壁波紋管在擴口時，首先要關閉水套真空，然后釋放夾層氣，要求將夾層內的氣體全部排盡，再打開壓縮空

14、氣閥，使模塊擴口部分的管材內壁迅速充氣，同時管材外壁擴口部分模塊抽真空，然后要求控制好擴口速度和擴口空氣壓力，這樣才能保證雙層壁承插口擴口成型完好。2.2 2.2 波紋管加工工藝波紋管加工工藝 通過采用配置采用大螺桿、大擠出量、大扭矩、大長徑比的，優化成型機波紋設計的聚丙烯雙壁波紋管專用成型設備，選用聚丙烯雙壁波紋管專用料，通過合理調整工藝參數，生產的聚丙烯雙壁波紋管直徑可達到1500mm，DN/ID1000的聚丙烯雙壁波紋管典型性能如表2。從表2中可以看出，其環剛度已達到SN12.5，還保持了良好的抗沖擊性能，而如今市場上HDPE雙壁波紋管的環剛度等級最大達到SN8。表表2 2 聚丙烯雙壁波

15、紋管（聚丙烯雙壁波紋管（DN/ID 1000DN/ID 1000）性能）性能 表2結果討論: 聚丙烯雙壁波紋管的環剛度大小與管道存放時間有關 狀態調節時間24h后，測試管材環剛度為11.4； 七天后環剛度提高為12.5； 存放十一天后，環剛度繼續增加14.0。分析認為該管材環剛度隨著存放時間延長而提高與所用的專用料PP-HM（北歐化工BA212E）結晶過程有關，其結晶性能以及影響結晶的因素（加工過程的溫度、剪切速率）還需進一步研究。 據 Phillip Townsent Associate咨詢公司的Durand的報告，由于PP排水排污管材更好的性能和更便宜的價格，未來在歐洲年增長率可達15%。 目前，PP雙壁波紋管在我國已經起步，有很好的前景，隨著我國城鎮化步伐加快，以及國家大型重點工程的實施，市政管道用量將會巨增