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摘 要：文章介绍了新型改性PP双壁波纹管特点，原料配方，工艺设计。认为改性PP双壁波纹管是值得大力推广的新型材料。
关键词：PP；波纹管；工艺设计
双壁波纹管自从二十世纪九十年代初引进以来，其发展速度很快，应用领域不断扩大，管材规格也从小到大不断发展，其所用原料也不断增多，从PVC到PE、HDPE、LDPE、LLDPE、PP、等。在本文中波纹管主要原料采用聚丙烯。聚丙烯管特点是无毒、耐酸、耐化学腐蚀、相对密度小，比聚乙烯管坚韧，耐热性好。在低压负荷下于110℃可以连续使用，间歇使用温度可达120℃，耐环境应力开裂性优于聚乙烯。
配方设计：
PP的化学稳定性好，和聚乙烯相似，在室温下溶剂不能溶解PP，只有一些卤代化合物、芳烃和高沸点的脂肪烃能使之溶胀，在高温下才能溶解PP。尽管PP存在着不少优点，但PP也有自身缺点，从结构分析，PP比PE想比，被甲基取代氢原子的主链，由于甲基空间位阻大，使整个分子链运动困难，宏观上表现为低温脆性。PP在耐低温冲击、易老化、成型收缩率、易燃烧等方面有着本质的弱点，所以在作为结构材料和工程塑料上受到很大的限制，为此必须对PP进行各样的改性，才能括宽其应用范围，使改性PP从通用塑料跨入到工程塑料中行列中去。
共混改性是指用其他塑料，橡胶或热塑性弹体与PP共混，填入PP中较大的晶球内，以改善PP韧性和低温脆性。为此加入玻璃化温度较PP低塑料HDPE进行共混改性。
工艺流程：配料→高速混合→挤出成型→波纹成型→冷却定型→定长切割→成品→校验→包装入库
工艺流程中本文着重介绍挤出成型，波纹成型工序。
1 挤出成型
挤出成型是整个生产过程中最为关键的一步，设备选用、工艺参数的控制都直接影响挤出制品的质量，经物料混合后，利用真空上料机送入挤出机中，物料在挤出机中加热塑化、挤出。
挤出装置由挤压系统、传动系统、加料系统、加热冷却系统和控制系统等五部分组成。挤出是将原料塑化的过程，塑炼是分散混合的过程，通过生产混合可以使物料各组分聚集态，尺寸减少，使初混物在借助加热和剪切应力使聚合物获得熔化、剪切和混合等作用而驱除其中的挥发物，并且进一步分散其中的不均匀组分。这样，使塑炼后的物料就更有利于制得性能一致的制品。
机头作用是对塑化的物料保持塑化状态，并产生一定的压力使塑化的物料经过一定的流道后成型为具有环形截面形状的管坯。机头的主要特点是在同一模具内具有内外两层流道，内外流道夹层间需通压缩空气，分流器扩张角α=55°，芯模收缩角β=10°。
双壁波纹管挤出机头其模具结构复杂，主要特点是在同一模具内同时两次分流，成内外两层流道。内外流道夹层间需通过压缩空气，在成型机模具上形成外波纹，内层芯模内通压缩空气和5～10℃冷却水，内芯模快加热水器，内层由内定径套冷却定型，其模具外表有外加热机头与挤出机用哈夫方式连接。生产双壁波纹管的模头在模头内部有三个不同的二次分流位置：一是在鱼雷头处二次分流；二是在芯模收缩段处二次分流；三是在芯棒定型外二次分流。
挤出成型工艺参数的控制，包括成型温度、螺杆转速及计量加料速度、牵引速度、挤出机工作压力、排气及真空冷却等诸多方面。然而挤出工艺条件又和配方体系、挤出机结构和性能、制品的形状及模具的设计、产品的质量要求及公用工程等设施有关。下面介绍一下挤出机主要工艺控制要点：
主机工艺温度本工序中，挤出机工艺温度高低直接影响生产加工过程及挤出波纹管的质量。温度过低，物料塑化不好；过高又易发生物料分解。通常确定工艺温度需考虑以下几个方面：
（1）树脂的型号；（2）设备性能和结构；（3）最终产品的性能要求等。
螺杆温度的控制是极其重要的，较之机筒，它具有更大的接触物料面积，因此，通过螺杆的温度控制，可以更有效的调整熔体温度。在螺杆前端，因剪切产生热量，熔体温度过高时，可通过螺杆迅速散热；在螺杆后半部，物料塑化需要大量的热，可通过螺杆及时补充。
聚丙烯熔融粘度随温度变化敏感，对机头温度和计量段温度需严格控制，温度波动范围1℃～2℃挤管才稳定。
螺杆转速：
螺杆转速是挤出成型中极为重要的工艺参数之一。转速增加产量增加，剪切速率增大，物料粘度下降，有利于物料的均化。但转速增加还需考虑到挤出机的塑化能力和熔体压力范围，否则，物料流速过快有可能导致物料还未完全塑化就被压入机头，造成质量恶化。因此，刚开车时，离螺杆转速通常调的很低，待生产稳定后，缓慢提高转速，同时密切观察挤出机电流，熔体压力变化及产品质量。
2 波纹成型与冷却
波纹成型是在波纹成型机中进行的，其成型过程为：从挤出机挤出的管坯在一定的气压作用下通过波纹模块，经过连续吹胀成型，吹胀压力一般为0.15Mpa，同时波纹模块也被冷却。因此，在此同时管材也被冷却定型成为波纹管。为了进一步冷却，在成型机上又配备了风冷装置，可使管材充分冷却。
波纹成型机是生产塑料波纹管的专用设备，由成型模具、传动系统和控制系统组成。波纹成型机与履带式牵引机极为相似，但是成型模块不同，成型模具是由数十对（一般为40～70对）对开的连续吹塑模块组成的，这些模块呈履带式联接，分别固定在两传动带上前功并以两组形式按两条椭圆形轨道内同步运动，闭合成为管状模腔，再打开，再合并。模具运行轨道内通水冷却，能够进一步提高冷却效率，从而保持持续较高的生产率，在成型的同时，又牵引着管材向前运动。因此，在波纹管生产设备中，不用再设牵引机。
波纹成型机的关键就是成型模块运行轨道的确定，这是整个波纹成型设备的核心。为了获得精确的波纹成型轨迹，首先要对成型模块运行轨道进行研究，建立模块运行数学模型，然后由打印机将其轨迹打出来，最后按照这一轨迹组合模块，从而能够使成型机正常工作，以达到最终的质量要求，根据波形的不同，选择更换不同的成型模块。
另外，波纹成型的温度和速度也很重要，工艺上要求在波纹在模具开启前已基本成型，而成波速度过快或者过慢都会引起波纹外观的走形。因此，波纹的成波速度要与挤出速度相匹配。
关键词：PP；波纹管；工艺设计
双壁波纹管自从二十世纪九十年代初引进以来，其发展速度很快，应用领域不断扩大，管材规格也从小到大不断发展，其所用原料也不断增多，从PVC到PE、HDPE、LDPE、LLDPE、PP、等。在本文中波纹管主要原料采用聚丙烯。聚丙烯管特点是无毒、耐酸、耐化学腐蚀、相对密度小，比聚乙烯管坚韧，耐热性好。在低压负荷下于110℃可以连续使用，间歇使用温度可达120℃，耐环境应力开裂性优于聚乙烯。
配方设计：
PP的化学稳定性好，和聚乙烯相似，在室温下溶剂不能溶解PP，只有一些卤代化合物、芳烃和高沸点的脂肪烃能使之溶胀，在高温下才能溶解PP。尽管PP存在着不少优点，但PP也有自身缺点，从结构分析，PP比PE想比，被甲基取代氢原子的主链，由于甲基空间位阻大，使整个分子链运动困难，宏观上表现为低温脆性。PP在耐低温冲击、易老化、成型收缩率、易燃烧等方面有着本质的弱点，所以在作为结构材料和工程塑料上受到很大的限制，为此必须对PP进行各样的改性，才能括宽其应用范围，使改性PP从通用塑料跨入到工程塑料中行列中去。
共混改性是指用其他塑料，橡胶或热塑性弹体与PP共混，填入PP中较大的晶球内，以改善PP韧性和低温脆性。为此加入玻璃化温度较PP低塑料HDPE进行共混改性。
工艺流程：配料→高速混合→挤出成型→波纹成型→冷却定型→定长切割→成品→校验→包装入库
工艺流程中本文着重介绍挤出成型，波纹成型工序。
1 挤出成型
挤出成型是整个生产过程中最为关键的一步，设备选用、工艺参数的控制都直接影响挤出制品的质量，经物料混合后，利用真空上料机送入挤出机中，物料在挤出机中加热塑化、挤出。
挤出装置由挤压系统、传动系统、加料系统、加热冷却系统和控制系统等五部分组成。挤出是将原料塑化的过程，塑炼是分散混合的过程，通过生产混合可以使物料各组分聚集态，尺寸减少，使初混物在借助加热和剪切应力使聚合物获得熔化、剪切和混合等作用而驱除其中的挥发物，并且进一步分散其中的不均匀组分。这样，使塑炼后的物料就更有利于制得性能一致的制品。
机头作用是对塑化的物料保持塑化状态，并产生一定的压力使塑化的物料经过一定的流道后成型为具有环形截面形状的管坯。机头的主要特点是在同一模具内具有内外两层流道，内外流道夹层间需通压缩空气，分流器扩张角α=55°，芯模收缩角β=10°。
双壁波纹管挤出机头其模具结构复杂，主要特点是在同一模具内同时两次分流，成内外两层流道。内外流道夹层间需通过压缩空气，在成型机模具上形成外波纹，内层芯模内通压缩空气和5～10℃冷却水，内芯模快加热水器，内层由内定径套冷却定型，其模具外表有外加热机头与挤出机用哈夫方式连接。生产双壁波纹管的模头在模头内部有三个不同的二次分流位置：一是在鱼雷头处二次分流；二是在芯模收缩段处二次分流；三是在芯棒定型外二次分流。
挤出成型工艺参数的控制，包括成型温度、螺杆转速及计量加料速度、牵引速度、挤出机工作压力、排气及真空冷却等诸多方面。然而挤出工艺条件又和配方体系、挤出机结构和性能、制品的形状及模具的设计、产品的质量要求及公用工程等设施有关。下面介绍一下挤出机主要工艺控制要点：
主机工艺温度本工序中，挤出机工艺温度高低直接影响生产加工过程及挤出波纹管的质量。温度过低，物料塑化不好；过高又易发生物料分解。通常确定工艺温度需考虑以下几个方面：
（1）树脂的型号；（2）设备性能和结构；（3）最终产品的性能要求等。
螺杆温度的控制是极其重要的，较之机筒，它具有更大的接触物料面积，因此，通过螺杆的温度控制，可以更有效的调整熔体温度。在螺杆前端，因剪切产生热量，熔体温度过高时，可通过螺杆迅速散热；在螺杆后半部，物料塑化需要大量的热，可通过螺杆及时补充。
聚丙烯熔融粘度随温度变化敏感，对机头温度和计量段温度需严格控制，温度波动范围1℃～2℃挤管才稳定。
螺杆转速：
螺杆转速是挤出成型中极为重要的工艺参数之一。转速增加产量增加，剪切速率增大，物料粘度下降，有利于物料的均化。但转速增加还需考虑到挤出机的塑化能力和熔体压力范围，否则，物料流速过快有可能导致物料还未完全塑化就被压入机头，造成质量恶化。因此，刚开车时，离螺杆转速通常调的很低，待生产稳定后，缓慢提高转速，同时密切观察挤出机电流，熔体压力变化及产品质量。
2 波纹成型与冷却
波纹成型是在波纹成型机中进行的，其成型过程为：从挤出机挤出的管坯在一定的气压作用下通过波纹模块，经过连续吹胀成型，吹胀压力一般为0.15Mpa，同时波纹模块也被冷却。因此，在此同时管材也被冷却定型成为波纹管。为了进一步冷却，在成型机上又配备了风冷装置，可使管材充分冷却。
波纹成型机是生产塑料波纹管的专用设备，由成型模具、传动系统和控制系统组成。波纹成型机与履带式牵引机极为相似，但是成型模块不同，成型模具是由数十对（一般为40～70对）对开的连续吹塑模块组成的，这些模块呈履带式联接，分别固定在两传动带上前功并以两组形式按两条椭圆形轨道内同步运动，闭合成为管状模腔，再打开，再合并。模具运行轨道内通水冷却，能够进一步提高冷却效率，从而保持持续较高的生产率，在成型的同时，又牵引着管材向前运动。因此，在波纹管生产设备中，不用再设牵引机。
波纹成型机的关键就是成型模块运行轨道的确定，这是整个波纹成型设备的核心。为了获得精确的波纹成型轨迹，首先要对成型模块运行轨道进行研究，建立模块运行数学模型，然后由打印机将其轨迹打出来，最后按照这一轨迹组合模块，从而能够使成型机正常工作，以达到最终的质量要求，根据波形的不同，选择更换不同的成型模块。
另外，波纹成型的温度和速度也很重要，工艺上要求在波纹在模具开启前已基本成型，而成波速度过快或者过慢都会引起波纹外观的走形。因此，波纹的成波速度要与挤出速度相匹配。