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摘要：介紹了一種地下灌溉用的多孔橡塑滲灌管的膠料配合與生產(chǎn)工藝，對(duì)其中主要材料

的選用原理與加工設(shè)備的溫度控制等關(guān)鍵技術(shù)作了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：地下灌溉；多孔橡塑滲灌；滲水性能；擠出機(jī)。

前言

隨著人類文明的不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，地球生態(tài)環(huán)境卻在不斷惡化。其中水資源的污染與缺乏問(wèn)題非常嚴(yán)峻，為此聯(lián)合國(guó)大會(huì)已經(jīng)多次發(fā)出警告：在未來(lái)的 10 年可能造成水荒。

中國(guó)是世界嚴(yán)重缺水的 13 個(gè)國(guó)家之一，未來(lái)會(huì)因?yàn)槿彼?3 億人要移民，作為解決對(duì)策我國(guó)已經(jīng)采取了一系列措施，特別是正在逐步推廣高技術(shù)節(jié)水灌溉。

傳統(tǒng)的地上灌溉用水量龐大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出作物生長(zhǎng)所需要的水量，所以浪費(fèi)相當(dāng)大[1]。我們?cè)趯?duì)國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合所里現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，初步開(kāi)發(fā)出了一種滲灌用橡塑管，這種滲水膠管管壁呈微細(xì)的多孔狀。管內(nèi)的水借助很低的水壓和土壤的毛細(xì)作用，通過(guò)多空的管壁滲漏到周圍的土壤中。當(dāng)土壤干燥疏松時(shí)滲水速率較快，當(dāng)土壤中水份較充足時(shí)滲水速率較慢，兩者存在一定的平衡作用，構(gòu)成地下灌溉系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。從而使土壤保持一個(gè)理想的供水狀態(tài)。綜合地看，這種橡塑滲灌管有以下優(yōu)點(diǎn)：

滲水均勻，防堵塞性能良好。

水的利用率高，水壓要求不大，能耗低。

保溫性能好，有利于過(guò)冬作物的種植。

對(duì)地面不造成影響，水、氣、肥、溫充分利用。

使用壽命長(zhǎng)。

本文對(duì)這種多孔橡塑滲灌管的生產(chǎn)技術(shù)的試驗(yàn)研究進(jìn)行綜合分析與總結(jié)，以期使該技術(shù)與產(chǎn)品得到推廣應(yīng)用，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

主要原材料及其使用

主要原材料有：NR 再生膠粉，上海肖友橡膠有限公司；高密度聚乙烯，上海金山石油化工公司；低密度聚乙烯，上海金山石油化工公司；發(fā)泡劑 AC，上海向陽(yáng)化工廠；硬脂酸，上海延安油脂廠；滑石粉，上海石粉廠。

膠粉是橡塑滲灌管的主體材料，可以選用 NR 再生膠粉或者 EPDM 再生膠粉，前者機(jī)械性能較好，后者使用壽命更長(zhǎng)，我們綜合考慮選用 NR 再生膠粉，它主要來(lái)自廢舊輪胎，經(jīng)過(guò)研磨成粉狀，粒徑在 30 目到 60 目之間[1]。

聚乙烯在本產(chǎn)品中是作為粘接劑使用的，主要是考慮到它的熔點(diǎn)比較低，易于加工。高密度聚乙烯的密度為 0.94~0.97g/cm3，其作用是使膠管強(qiáng)度增大，挺性好，但容易發(fā)脆，不利于擠出。低密度聚乙烯的密度為 0.90~0.93g/cm3，其作用是使膠管屈撓性能增大，易于彎曲，利于擠出，但不增加強(qiáng)度，容易使管子打折，埋在地下容易壓癟，堵塞管道。為了使橡塑滲灌管有較好的綜合性能，我們采用兩者并用的方法。聚乙烯與膠粉在高溫高壓作用下混合粘接起來(lái)，并在膠粉顆粒之間形成細(xì)小均勻的空隙。這樣就可以產(chǎn)生了很好的滲水效果。

在配方中加入適量的發(fā)泡劑可以增加橡塑滲灌管的發(fā)孔率，其使用量直接關(guān)系到橡塑滲灌管的滲水率與機(jī)械性能，用量小則滲水率小，用量大則機(jī)械性能差。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)我們選擇了 AC 發(fā)泡劑，主要是因?yàn)樗陌l(fā)泡起始溫度略高于聚乙烯的熔點(diǎn)溫度，有利于造粒與擠出工藝的溫度控制。用量為 1~2.5 份。

少量使用的硬脂酸鋅與滑石粉是作為加工過(guò)程中的潤(rùn)滑劑，一方面利于材料混合均勻，另一方面可降低成本。

2.橡塑滲灌管的生產(chǎn)配方

經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究，終確定以下配方：

3.生產(chǎn)設(shè)備

橡塑滲灌管的生產(chǎn)設(shè)備主要有下列幾種：

造粒擠出設(shè)備

膠管擠出機(jī)

冷卻水槽

牽引設(shè)備

畫(huà)線機(jī)

纏卷機(jī)

造粒擠出設(shè)備可選用單螺桿擠出機(jī)，但必須經(jīng)過(guò)三段反復(fù)造粒，以使材料混合均勻，其效率比較低下，有條件可以選用雙螺桿擠出機(jī)造粒。

膠管擠出機(jī)為二段塑料擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比（L/D）可選用 24/1[1]，擠出機(jī)上的加熱裝置可分為四段： 加料段，壓縮段，均化段，機(jī)頭段，每一段都附帶冷卻裝置，以利于溫度的控制。

冷卻水槽的起始端必須帶垂直式圓環(huán)噴淋裝置，這是因?yàn)橄鹚軡B灌管的制造工藝是采用垂直式擠出，剛從機(jī)頭出來(lái)的管子在進(jìn)入水槽之前必須彎曲，而此時(shí)的管子仍有較高的溫度，此時(shí)彎曲容易變形、破裂。所以在彎曲之前必須采用垂直式圓環(huán)噴淋裝置對(duì)管子冷卻[2]。

生產(chǎn)工藝

橡塑滲灌管的生產(chǎn)工藝流程如下圖：

其主要工藝流程的操作要點(diǎn)如下：

(1)原料處理過(guò)程

由于采用的膠粉質(zhì)量存在著較大的不穩(wěn)定性，所以必須過(guò)篩處理，考慮到膠粉的使用目的與機(jī)械性能的要求，我們采用 30 目的膠粉，所以

用30 目過(guò)篩。由于發(fā)泡劑的用量較少且容易結(jié)塊，

為了分散均勻，所以要用 120 目過(guò)篩。

(2)擠出造粒

造粒主要是為了使原材料混合均勻，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，由于要在高溫下混合攪拌，就必須要考慮到發(fā)泡劑的發(fā)泡臨界溫度（AC 發(fā)泡劑的發(fā)泡臨界溫度為 150℃），為了不使發(fā)泡劑在擠出管子之前分解掉，再考慮到聚乙烯的熔點(diǎn)在 125℃左右， 我們把造粒擠出機(jī)的溫度設(shè)置為 130℃至 140℃。

(3)膠管擠出

經(jīng)過(guò)造粒后，將混合均勻的顆粒投入擠出機(jī)進(jìn)料口，擠出機(jī)的各段溫度控制非常重要，加料段和壓縮段的溫度應(yīng)低于體系所用發(fā)泡劑的發(fā)泡臨界溫度，擠出機(jī)均化溫度的設(shè)置一般高于壓縮段的溫度而低于機(jī)頭溫度，機(jī)頭溫度又要高于發(fā)泡臨界溫度[3]。根據(jù)以上原則，擠出機(jī)的各段溫度設(shè)置如下。

進(jìn)料段溫度 140℃

壓縮段溫度 145℃

均化段溫度 150℃

機(jī)頭段溫度 160℃

(4) 冷卻裝置

冷卻裝置主要是使膠管在擠出之后迅速冷 卻，以利于膠管在牽引、畫(huà)線、纏卷過(guò)程中不至于變形、破裂。除了上文提到的環(huán)行噴淋冷卻裝置之外，還必須配備彎曲的引導(dǎo)通道，以利于膠管順利進(jìn)入水槽。此時(shí)膠管還有較高的溫度，這就要靠冷卻水槽來(lái)冷卻。冷卻水槽的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)在3 米以上，并帶有循環(huán)冷卻水，其中還應(yīng)設(shè)置必要的滾輪以利管子通過(guò)。

5.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上的配合工藝，可以制作成滲水性能良好、物理機(jī)械性能優(yōu)良的多孔橡塑滲灌管。將該種管子埋于地下，一頭接在水源上，并給予一定的水壓，水就可以透過(guò)管壁的毛細(xì)孔進(jìn)入到土壤，直達(dá)作物根部，達(dá)到節(jié)約用水的目的。大力提倡使用這種多孔橡塑滲灌管，特別是在干旱缺水地區(qū)，可以大量節(jié)約水資源，利國(guó)利民。

參考文獻(xiàn)

劉玉田，地下灌溉用多孔滲水膠管[J]，特種橡膠制品，

2003，3（3）；45-48。

劉作新，梁海軍，橡塑滲灌管生產(chǎn)工藝及其滲水性能研究進(jìn)展[J]， 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2006，12（3）；255-258。