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、 冲击强度不髙， 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 导管具有较髙的拉伸强度、 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 1一 5份、聚四氟乙烯 0. 1 一 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）的髙密度聚乙烯和 5— 15% (重量）的超髙分子量聚乙烯 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 0. 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

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确认本 选超髙分子量聚乙烯的平均分子量为 1 X 10 ⁶ — 3 X 10 ⁶ 。 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。 加入超髙分子量聚乙烯、 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， 以提髙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：

( 1 )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、 超髙分子量 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- 300r _P m (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 Π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 0. 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 （1 ) 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 V。 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 0. 02-0. 06MPa。

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， 可达 25. 8 MPa _; (2)冲击强度高， 环境温度 23°C下测得的冲击强度达 23. 5KJ/m ² ; 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 1

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悌 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 0. 1份、 硬脂酸钙 0. 1份、 聚乙烯蜡 0. 1份、 颜料 0. 01 份。

上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤 ：

( 1 ) 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 0. 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 1 Χ 10 ^β —1. 5 Χ 10 ⁶ )、 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 0. 1份、 硬脂酸钙 0. 1份、 聚乙烯蜡 0. 1份、 颜料 0. 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、 髙密度聚乙烯、 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、 超髙分子量聚乙 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 200r _P m (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 W区， 第 I区的温度为 150°C， 第 II区的温度为 170°C， 第 ΙΠ区的温度为 180°C， 第 IV区的温度为 19(TC， 挤出口模的温度为 200° (：。 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 0. 02MPa _o

( 2) 制造聚乙烯电缆导管： 将步骤 （1 ) 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 140Ό , 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 0. 02MPa _o

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 0. 2份、 硬脂酸钙 0. 2份、 聚乙烯蜡 0. 2份、 颜料 0. 1 份。

上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤 ：

( 1 )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 10 ⁶ — 3X 10 ⁶ )、 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 0. 2份、 硬脂酸钙 0. 2份、 聚乙烯蜡 0. 2份、颜料 0. 1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） ， 使髙密度聚乙烯、 超髙分子量聚乙 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 0. 03MPa。

(2) 制造聚乙烯电缆导管： 将步骤 （1 ) 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， 螺杆压縮段的温度 为 165Ό , 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 0. 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 1份、 聚乙烯蜡 1份、 颜料 0. 05份。

上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤 -

( 1 ) 制备改性聚乙烯材料： 取髙密度聚乙烯 95份（高密度聚乙烯的熔体 流动速度为 0. 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 10 ⁶ —2X 10 ⁶ )、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 0. 3份、 硬脂酸钙 1份、 聚乙烯蜡 1份、 颜料 0. 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 ， 利用搅泮器搅拌 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 180Ό , 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 0. 06MPa。

(2) 制造聚乙烯电缆导管： 将步骤 （1 ) 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 170Ό， 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 0. 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 1份、聚四氟乙烯 1份、硬脂酸钙 0. 5份、聚乙烯蜡 0. 5份、颜料 0. 03份。 上述聚乙烯电缆导管的制造方法包括下述步骤 ：

( 1 )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 （超髙分子量聚乙烯的平均分 子量为 L 8X 10 ⁶ — 2. 2X 10 ⁶ )、 三元乙丙橡胶 1份 （三元乙丙橡胶的门尼粘度为 40)、 聚四氟乙烯 1份、 硬脂酸钙 0. 5份、 聚乙烯蜡 0. 5份、 颜料 0. 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 300r _P m (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 190Ό， 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 0. 05MPa。

(2) 制造聚乙烯电缆导管： 将步骤 （1 ) 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 0. 05MPa。