認識聚丙烯（PP）雙壁波紋管

認識聚丙烯（PP）雙壁波紋管 快速的城市化和工業化進展，增加了污水對環境的威脅；固體廢物污染、垃圾掩埋、工業廢水、下水道泄露都可能污染地下水，相關的清理工作需要付出很長的時間和昂貴的費用。傳統使用的地下排水管主要有混凝土、陶土和塑料（PE、PVC）等管道，但傳統的硬質管道存在易碎的問題，在裝卸、地質運動和腐蝕后易破損而失效，致更多的資源的耗費；PVC、PE塑料管道由于材料特性，在口徑和環剛度上又存在很大局限性。如何解決和完善地下排水系統面臨的問題，聚丙烯排水管道給出了全新的解決方案。 本文主要是圍繞聚丙烯（PP）雙壁波紋管的市場發展與應用及生產情況進行介紹，并結合國內廠家的試驗數據與聚乙烯（PE）雙壁波紋管進行對比。 一、聚丙烯（PP）雙壁波紋管產品簡介 1.1?產品結構及常見規格 PP雙壁波紋管結構與常見PE雙壁波紋管一致，是以改性聚丙烯為原料，分別由內、外擠出機共同擠出，一次成型，內壁平滑，外壁呈正弦波紋狀，內外壁為中空且緊密熔接的環狀結構的管材。 產品規格：國外口徑更大可達到DN1800mm，目前國內生產更大可達DN1200mm，但基本都在DN200mm-800mm之間。 產品系列：有數據顯示PP雙壁波紋管環剛度可達SN14，國內有SN4、SN8、SN10、SN12.5四個系列。 1.2?產品發展歷程 在歐洲，PP管道用于排水排污已超過25年，并取得良好應用實踐效果。美國、澳大利亞也相繼開發了PP雙壁波紋管；在國內PP雙壁波紋管的加工、應用在近幾年才剛剛起步，2010年4月27日，由中國塑料加工工業協會塑料管道專業委員會、中國城鎮供水排水協會排水專業委員會共同主辦的“埋地排水排污用聚丙烯(PP)管道研討會”在北京舉行。更多的設備生產企業及管道生產企業開始關注，推動了PP雙壁波紋管在國內的發展。 1.3產品材質選擇 目前在國內PP埋地排水排污管道專用料的供應商有：利安德巴塞爾工業公司（巴塞爾Hostalen PP H2483用于外層結構壁；Hostalen PP H2464用于內層實壁）、博祿香港有限公司（PP-B HM）和揚子石化（J340）。 博祿公司合成的的PP-B HM原料是以均居聚丙烯（PP-H）為基體，少量聚乙烯為共聚單體制成的高模量聚丙烯產品，乙烯鏈端引入到PP基體當中形成橡膠相，從而使該材料不僅可以獲得更高的模量，而且能夠保持優異的抗沖性能。PP-B HM可以生產更大口徑的管道，并且可以減少壁厚，長期的耐用性能更優異。 1.4產品應用情況 1）市政工程：用作排水、排污管。 2）建筑工程：用作建筑物雨水管、地下排水管、排污管，通風管等。 3）鐵路、公路通訊：用作通訊電纜、光纜的保護管。 4）工業：廣泛用于化工、醫院、環保等行業的排污水管。 5）農業、園地工程：用于農田、果茶園、以及林帶排灌。 6）道路工程：用作鐵路、高速公路的滲、排水管。 7）礦場：用作礦井通風、送風、排水管。 8）開孔的雙壁波紋管：可作鹽堿地高速公路的滲水管。 9）高爾夫球場，足球場工程：用作高爾夫球場、足球場的滲水排水管。 1.5?產品應用優點 傳統的硬質管道存在易碎的問題；PVC-U雙壁波紋管，低溫脆性差，由于材料流動性差，大口徑加工困難；PE雙壁波紋管，剛度低、易變形，回填工程量大，容易造成道路塌陷；聚丙烯（PP）雙壁波紋管具有高環剛性、重量輕、柔韌性好等特點，同時該產品還具有優良的耐腐蝕性、耐化學性、抗開裂性、延展性、使用壽命長、易于安裝等優點。 1.6?產品裝配方式——承插膠圈連接 1.7?產品標準及性能指標 聚丙烯（PP）管道在歐洲用于排水排污系統時間較早，有著規范化的相關標準；在澳大利亞、新西蘭已經有了實壁和結構壁管道相關標準；在美國關于埋地排水排污用聚丙烯（PP）管道的相關標準2010年開始實施；?相關的標準有：歐洲標準EN 13476-1:2007、EN 13476-2:2007、EN 13476-3:2007和BS EN 1852-1:2009；美國標準ASTM F2376-10、ASTM F2881-11。 國內目前尚無PP排污波紋管的相應技術規范及標準，巴塞爾公司稱2012標準協會已經同意起草PP排污波紋管標準，但至今沒有正式批文，因此標準立項工作一直沒有啟動。 目前國內生產企業借鑒PE雙壁波紋管標準《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統部分：聚乙烯雙壁波紋管材》（GBT19472.1）作為生產依據，廣東XX在企業網站公布的PP雙壁波紋管指標情況如下 1.8?產品應用案例??海南東方市應用 海南省東方市地理條件比較惡劣，經常發生土壤沉降等情況，管道需要埋設比較深，同時需要管道具有足夠的剛性和韌性來抵抗土壤施加的力，環剛度SN8的HDPE雙壁波紋管無法達到要求。上海XX管道采用PE波紋管成型機生產PP-B HM波紋管，環剛度達到了SN12的要求（實際結果達到SN14），并且管道重量下降了11%，可以很好的抵御埋地深或者沉降引起的變形，而且重量輕，便于安裝。 國外應用案例相對較多，芬蘭赫爾辛基東部污水輸送項目、德國機場跑道改造項目、德國工業廢水輸送項目中應用。 1.9產品生產、應用中存在問題 1.?目前國內還沒有PP波紋管相關的標準或行業標準，沒有太多的廠家愿意投資進行設備改造以專用于PP波紋管的生產； 2.?一定口徑的PP波紋管在PE波紋管生產設備上可以正常生產，但如果需要大口徑管道，并節省更多的材料，還是需要專用PP波紋管成型機生產； 3.?目前采用PE波紋管設備生產大口徑PP波紋管（800mm以上）加工比較困難，主要是PP-HM模量高，生產過程中熔體壓強低于PE熔體壓強，如果熔體均質性沒有達到，加工過程中會出現熔體破裂現象。 4.市場前景不清晰：PP雙壁波紋管還處在發展期，市場接納情況還不是很清晰； 二、行業背景情況 2.1?國外應用情況 在歐洲，PP管道用于排水排污已超過25年，并取得良好應用實踐效果。美國、澳大利亞也相繼開發了PP雙壁波紋管。 2.2?國內應用情況 北歐化工公司專門開發了多種牌號的無壓排水管用的高剛度PP材料，模量在1300MPa-1900MPa不等。國內的石化企業及生產設備廠家也相繼開發了高剛度PP材料和生產加工生產線：揚子石化公司開發成功大口徑聚丙烯PP波紋管專用料，并試驗取得成功；濰坊中云科研有限公司開發新式水冷PP雙壁波紋管生產線，與普通冷卻方式的機型相比，產量提高可達3倍之多，耗電量降低達50%以上；大連三壘在2004年開始研究聚丙烯（PP）雙壁波紋管的制造技術，2005年條生產線出口至歐洲，目前已有幾十條PP雙壁波紋管生產線相繼出口到世界各地。 2012年中國塑料加工工業協會塑料管道專業委員會年會上顧地科技股份有限公司發表《聚丙烯雙壁波紋管發展狀況及應用優勢》一文里對聚丙烯雙壁波紋管在國內外的發展狀況及工業化優勢進行了分析；2012年第14屆全國塑料管道生產和應用技術推廣交流會上海公元公司和博祿公司發表《新型PP-B HM材料在中國應用于生產雙壁波紋管》文章對PP-B HM材料進行介紹，并對PP波紋管與HDPE波紋管生產工藝和產品性能進行比較。 2.3?替代產品對比分析 2.3.1 PP波紋管與HDPE波紋管結構比較 環剛度是塑料埋地排水管道抵抗外負載能力的重要參數，根據環剛度定義公式： 同一口徑管材需要達到同樣的環剛度，如果材料具備更高的模量，那么慣性矩的值可以更小，則波形的設計可以更小更薄、更矮，也就節省了材料；同樣，采用同樣的波形設計，材料具有更高的彈性模量，環剛度也就有了較大提高；而需要達到同樣的環剛度，材料具有更高的彈性模量，管材口徑可以做得更大。 2.3.2?聚丙烯（PP）雙壁波紋管與聚乙烯（PE）雙壁波紋管對比情況 采用PE的波形設計，由于材料不一樣，生產工藝上也相應有所區別。據了解，上海公元公司通過工藝調節在PE雙壁波紋管成型機上生產PP-B HM雙壁波紋管，并比較了HDPE和PP-B HM雙壁波紋管的性能。 表中可以看到HDPE彈性模量1100MPa，PP-B HM彈性模量1700MPa；HDPE管材密度為0.95g/cm3，PP-B HM管材的密度僅為0.90g/cm3；加工溫度稍高，生產速度相對HDPE波紋管要快。 A組，具有相同的環剛度比較米重的不同：對300mm管道，在相同環剛度SN8下，PP-HM可以節省10%的材料；對800mm管道，PP-HM可以節省21%的材料，而且環剛度到SN10。 B組，在相同秘重條件下，進行不同環剛度的比較，對300mm管道，PP-HM環剛度增加25%，800mm管道增加了75%。 2.3.2?不同材料波紋管重量比較 根據CORMA最新設計資料，聚烯烴材料容易成型較高波紋可以彌補彈性模量較小的情況，但聚烯烴材料重量比PVC輕很多，在合理設計波紋情況下達到同等環剛度，聚烯烴材料米重節約較多，PP波紋管最節省材料。口徑越大，PP雙壁波紋管節省材料也就越多。 聚丙烯（PP）雙壁波紋管與PE及PVC-U波紋管相比，具有環剛度高、重量輕、磨擦系數小、耐化學腐蝕、耐沖擊等諸多優點，可完全替代現有的市政管道，實現其在市政排水排污工程上的獨特優勢；但是聚丙烯（PP）雙壁波紋管在國內還處在發展期，生產設備、工藝技術、標準尚在規范，且聚烯烴波紋管市場較為混亂，產品質量參差不齊，在一定程度上影響PP雙壁波紋管的市場占有量。