一種水箅子及其生產方法
2023-05-01 23:16:46
一種水箅子及其生產方法
【專利摘要】一種水箅子及其生產方法，該水箅子的製備材料包括SMC專用紗、不飽和聚酯樹脂、環氧乙烯基樹脂、低收縮添加劑、填料及各種助劑。本發明提供的水箅子的機械性能，如產品的拉伸強度、模量強度、密度、熱變形溫度等等與部分金屬相當，車輛實際承載重量250KN車輛碾壓產品做到不斷、不裂，保持完整如初。本發明提供的水箅子具有良好的剛性、彈性及耐腐蝕性、重量輕，並具有良好的耐候性和耐老化性。
【專利說明】一種水箅子及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種城市規劃建設器材，具體而言，涉及一種水箅子及該水箅子的生
產方法。
【背景技術】
[0002]SMC是Shui Bi water grate的縮寫，即:不飽和樹脂為基材用玻璃纖維增強的片狀模塑料。SMC片狀增強塑料主要原料包括SMC專用紗、不飽和聚酯樹脂、環氧乙烯基樹脂、低收縮添加劑、填料及各種助劑。SMC材料具有優越的電器性能，耐腐蝕性能，質輕及工程設計容易、靈活等優點。由於其機械性能可以與部分金屬材料相媲美，因而廣泛應用於航天和航空飛機(碳纖維增強的機艙)、鐵路車輛、汽車、鐵路和公路設施、軍事設施、體育設施、建築、電子配件，電氣等行業中。
[0003]不飽和樹脂為基材用玻璃纖維增強的片狀模塑料(SMC)在二十世紀六十年代初在歐洲問世，在1965年左右，美國、日本相繼發展了 SMC工藝。我國於80年代末引進國外的SMC生產線和生產工藝。
[0004]SMC材料及製品在國際、國內屬於「新材料、新工藝、新技術」範疇。國內與世界發展速度同步，在某些程度上還高於世界水平，走在國際的前列，將SMC材料水平發展到許多領域。
[0005]現今國際市場中，複合材料製造的水箅子由於其輕便的外形，卓越的承載機械性能如產品的拉伸強度、模量強度、密度、熱變形溫度等等使其得到了廣泛的應用。
[0006]在城市建設當中，離不開排水，這就需要在城市建設當中設置排水系統，同樣的，就不可避免地用到水箅子。傳統的水箅子一般以鑄鐵鑄造或者用泥沙水泥燒制而成，這樣的水箅子雖能達到一定的剛性，但由於金屬類或者泥沙水泥類的材料受到雨水以及其他廢水的侵蝕後容易腐蝕。不僅如此，在氣溫較低的時候或者一些氣溫較低的地區，當鑄鐵或者用泥沙水泥燒制而成的水箅子受到較重的車輛壓過後很有可能發生水箅子裂、斷等現象，造成車輛輪胎卡陷到排水井或者排水渠內，造成不必要的財產損失，更嚴重的造成生命安全事故。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於解決現有技術當中的不足，提供一種SMC複合材料的水箅子及該種水箅子及該水箅產品的生產方法，應用在城市建設當中。
[0008]為了實現上述目的，本發明的第一方面是提供一種水箅子，其蓋體製造材料為SMC新型複合材料。
[0009]優選的是，所述SMC複合材料包括合成樹脂、增強材料、輔助材料。
[0010]上述任一方案中優選的是，所述合成樹脂包括不飽和聚酯樹脂、環氧乙烯基樹脂。
[0011]上述任 一方案中優選的是，所述增強材料為短切玻璃纖維粗紗或包括原絲和碳纖維絲的組合材料。[0012]上述任一方案中優選的是，所述輔助材料包括填料、固化劑、增稠劑、低收縮劑、脫模劑、著色劑、交聯劑。
[0013]上述任一方案中優選的是，所述水箅子的蓋體設置至少一個排水孔。
[0014]上述任一方案中優選的是，所述水箅子的蓋體中心部位設置一眼。
[0015]本發明的第二方面涉及一種用於生產上述任一方案中的水箅子的方法，包括如下步驟:
A、製備SMC材料；
B、模壓水箅子前的準備；
C、進行水箅模壓過程。
[0016]上述方案中優選的是，所述步驟A、步驟B、步驟C按照上述排列順序依次進行。
[0017]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括為生產所述水箅子的SMC片材設計配料配方。
[0018]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括合成SMC片材樹脂膠和玻璃纖維。
[0019]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括設計放熱峰溫度和樹脂膠與玻璃纖維反應速度。
[0020]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括將製備SMC片材所需材料混合均勻後放入相應的儲料容器中 。
[0021]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括將混合均勻後的材料均勻地塗布在聚乙烯薄膜上，形成樹脂糊。
[0022]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括機組引導所述的樹脂糊進入短切玻
璃纖維沉降室。
[0023]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括在短切玻璃纖維沉降室將切割好的短切玻璃纖維均勻地塗在樹脂糊上。
[0024]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括將達到沉降量的樹脂糊隨著傳動裝置送出沉降室進入由一系列錯落排序的輥陣中。
[0025]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括在一系列錯落有序的輥陣中，在張力和輥的作用下反覆使短切玻璃纖維浸潰樹脂糊中並趕走其中的氣泡，形成SMC準片材。
[0026]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括將SMC準片材放入熟化間進行增稠熟化。
[0027]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括確定固化保溫時間。
[0028]上述任一方案中優選的是，所述步驟A中包括檢查SMC片材的熟化質量，裁剪定量片材，形成製造本發明提供的水箅子所需的SMC片材。
[0029]上述任一方案中優選的是，所述步驟B中包括將模具正確地安裝在液壓機工作檯上。
[0030]上述任一方案中優選的是，所述步驟B中包括將液壓機壓力調到設定壓力，保壓時間到達設定時間。
[0031]上述任一方案中優選的是，所述步驟B中包括模具升溫。
[0032]上述任一方案中優選的是，所述步驟C中包括在設置好的模具內進行加料。
[0033]上述任一方案中優選的是，所述步驟C中包括在液壓機工作檯上進行水箅子的壓制。
[0034]上述任一方案中優選的是，所述步驟C中包括開模，脫模取出產品。
[0035]上述任一方案中優選的是，所述步驟C中包括水箅子出模後的物理定型。
[0036]上述任一方案中優選的是，所述步驟C中包括水箅子的通眼修邊包裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是按照本發明的水箅子的一優選實施例的立體圖；
【具體實施方式】
[0038]為了更好地理解按照本發明的水箅子，下面結合附圖對本發明中的水箅子的優選實施例做進一步闡述說明。
[0039]實施例1
如圖1的按照本發明的水箅子的一優選實施例的實物圖，本實施例的水箅子的蓋體形狀為矩形，尺寸為:長5000mmX寬120mmX高20mm，蓋體共設置有三十四個排水孔，且排水孔在蓋體上分布為對稱的兩列，除每列中間部位的兩個排水孔，其餘三十二個排水孔形狀、大小全部相同。所述蓋體上設置的三十四個排水孔全部為兩端為半圓形中部為矩形構成的長圓孔，每列中間部位的排水孔略小於該列其他的排水孔。在本實施例的水箅子蓋體所在矩形的中心部位設置一眼。
[0040]對SMC片材的承載強度(鋼性)的設計，必須考慮到最大值，但是在SMC水蓖使用過程中還要有韌度(柔性)，在SMC水蓖使用時受到車輪碾軋時會產生模量撓度如果韌度不夠，水蓖同樣也會破碎。考 慮到以上水蓖實際的要求，解決SMC水蓖鋼性和柔性綜合課題，本發明提供的SMC材料的水箅子採用鋼性樹脂(不飽和聚酯樹脂)和柔性樹脂(乙烯基樹脂)按照樹脂性能比例配合使用，採用柔性低收縮劑，線型高純度固化劑以及其他助劑、填料。形成非常優秀的配方組合，合成比例為:65%的SMC膠，35%的玻璃纖維。其中，SMC膠設計配比樹脂、助劑、填料按照35:4:26的比例製作而成。由於SMC的增強來自於玻璃纖維，本發明設計使用SMC專用高強4800克無鹼無捻紗129根，以連續長紗狀態合成SMC片材，這種配方組合是本發明提供的SMC水箅子的獨特之處。
[0041]製造本發明提供的水箅子對SMC片材的製備具有的較高要求，要根據製備材料的性質設計配料配方，SMC的密度一般為1.75-1.95g/cm3，模塑收縮率0.05%,熱變形溫度240攝氏度，衝擊強度121kj/m2，彎曲強度180Mpa，絕緣電阻1.4X1015 歐姆。電氣強度、介質損耗因數、相對介電常數、耐電弧、耐電痕化指數、燃燒性等等，本發明提供的水箅子達到國家和國際標準，具備研發出根據產品質量要求的合格產品。
[0042]鑑於以上條件，產品對模具、液壓機的力量、精度、開模、合模速度，SMC片材在模具中的擺放，模具的封閉效果、溫度設定、模具的承載能力等等問題都要在研發設計時全部考慮進去。為此本發明提供的水箅子在生產過程中對液壓機和模具的品質有很高的要求，對現有液壓機設備進行檢驗，由其是實際壓力能力(經實驗室理論測算承載力很高的產品，需要每平方釐米30KG以上的壓力，才能完成產品需要)。開發模具更要考慮模具的材質密度，排氣過程設定，承載能力，加熱系統的設計，加熱效果以及產品結構力學在生產本發明提供的水箅子時對於模具的應用。[0043]SMC水蓖子製作的工藝流程，整個製作過程最難控制的是化學反應過程；兩種樹月旨、低收縮劑和線型高純固化劑的反應，很不好控制，樹脂的固含不一樣、粘度不一樣、酸值不一樣，造成與固化劑的反應速度不一樣。膠凝時間不一樣固化結果不統一，會造成產成品或脆或軟，達不到鋼柔合一的效果。本發明提供的SMC水箅子在配料、合成SMC片材時經過嚴格的計算和試驗，解決了這一難題，其方法是:以每種樹脂的固體含量(固含)、粘度、膠凝時間(反應速度)為基礎，計算出它們參加反應的使用量是多少，基本得到樹脂的總體固化反應速度分子帶，從而設計出水蓖製作時的反應速度、膠凝時間，放熱峰溫度、以及模具內水蓖的保壓時間，根據樹脂和固化劑固化時放熱峰溫度和玻璃纖維的含量以及水蓖製品的體積設計出所需要的壓力，達到的有效壓強35KG/C Hf.壓制效果很好。
[0044]考慮到SMC片材的特殊性質，本發明提供的SMC水箅子對所採用的片材生產條件十分嚴格。樹脂膠和玻璃纖維合成SMC片材後進行熟化，溫度控制在50攝氏度，時間控制在6小時左右。將模具升溫到145攝氏度-150攝氏度之間，固化保壓時間為15分鐘，將SMC片材進行水箅的壓制，出模後採用專用鋼結構冷模具進行物理定型，定型結束後衝眼修邊包裝。
[0045]由於製造水蓖子所採用的SMC片材是整體4800克連續長紗，本發明提供的水箅子採用了一種保護長紗在模具中不變型、少流動的模具『充盈式』上料方法，確保玻璃纖維長紗增強的效果，其操作方式:順著長紗方向以模具的寬度90%的片材重疊一起，10%的片材以長紗的形式布置在水蓖中間層，長紗=5000_。根據水蓖子的壓強面積，設定模具溫度150度，液壓機使用每片160噸的壓力。
[0046]本發明提供的SMC水箅子的重金屬的含量分別為:重金屬鉛(Pd)含量46ppm ;萊(Hg)含量 O ppm ;鎘(Cd)含量 O ppm ;六價鉻(Cr6+)34 ppm ;多溴聯苯(PBB)0.4 ppm ；多溴聯苯醚(PBDE) 23 ppm。
[0047]SMC水蓖Shui Bi water grate的模具設計,採用三維立體設計軟體進行科學力學設計；對於長5000mmX寬120mmX高20mm的水蓖(本發明提供的水蓖子的一種規格)開始從平面設計，通過承載合力試驗，最後確定為平面加下玄的方式。通過試製水蓖成品，得到最佳的合力承載角度。
[0048]模具材質採用P20鋼材，材質硬度達到32度，隨著模具溫度升高到145度時，P20材質硬度可達39-41度。模具本身承載要達到整體承載壓力1000噸，耐高溫能力達到240度-300度不變形、還具有較強的模具韌性。
[0049]實施例2
本實施例的水箅子的蓋體形狀為矩形，尺寸為:長2500mmX寬60mmX高20mm，蓋體共設置有十八個排水孔，且排水孔在蓋體上分布為對稱的兩列，除每列中間部位的兩個排水孔，其餘十六個排水孔形狀、大小全部相同。所述蓋體上設置的十八個排水孔全部為兩端為半圓形中部為矩形構成的長圓孔，每列中間部位的排水孔略小於該列其他的排水孔。在本實施例的水箅子蓋體所在矩形的中心部位還設置一眼。
[0050]製作SMC材料的水箅子首先合成SMC片材，組成本實施例的SMC片材的材料包括合成樹脂、增強材料、輔助材料。
[0051]合成樹脂為不飽和聚酯樹脂和環氧乙烯基樹脂，增強材料為短切玻璃纖維粗紗或原絲和碳纖維絲輔助材料包括填料、固化劑、增稠劑、低收縮劑、脫模劑、著色劑和交聯劑等等。SMC對不飽和樹脂的要求是:粘度低，對玻璃纖維浸潤性能好；同增稠劑具有足夠的反應性，滿足增稠要求；固化速度適應，生產周期短，效率高；固化物有足夠的熱態強度，便於製品熱脫模；固化物有足夠的韌性，製品發生某些變形時不開裂；較低的收縮率。
[0052]增強材料為短切玻璃纖維粗紗或原絲和碳纖維絲。在不飽和樹脂模塑料中，用於SMC的增強材料目前有很多短玻璃纖維長度尺寸，如12 mm,24 mm,36 mm不間斷長紗等等，玻璃纖維含量在30%。
[0053]輔助材料包括填料、固化劑、增稠劑、低收縮劑、脫模劑、著色劑和交聯劑等等。
[0054]準備好生產SMC材料之後，進入SMC片材的生產階段。
[0055]SMC生產的流程主要包括:樹脂糊製備、上糊操作、纖維切割沉降及浸潰、樹脂稠化等過程，其工藝流程如下:
①樹脂糊的製備及上糊操作
將SMC配方中的樹脂糊分為兩部分，即增稠劑、脫模劑、部分填料和苯乙烯為一部分，其餘組分為另一部分，分別計量、混勻後，送入SMC機組上設置的相應儲料容器內，需要時由限速開關的管道進入靜態混合器，按時間、定量混合均勻後，輸送到SMC的上糊區，均勻的塗布在聚乙烯薄膜上。
[0056]②浸潰和壓實
經過塗布樹脂糊，下載在聚乙烯薄膜上，在機組的牽引下，進入短切玻璃纖維沉降室，切割好的短切玻璃纖維均勻沉降在樹脂糊上，達到要求的沉降量後，隨著傳動裝置離開沉降室，並和塗布有樹脂糊的上承載膜相疊合，然後進入由一系列錯落排序的輥陣中，在張力和輥的作用下；上、下承載薄膜將樹脂糊和短切纖維緊緊壓在一起，經過多次反覆使短切玻璃纖維浸潰樹脂糊中並趕 走其中的氣泡；形成密實而均勻的連續的SMC準片材。然後進入熟化間增稠熟化。
[0057]SMC準片材在熟化間內經過溫度為50攝氏度，時間為6小時的條件熟化，SMC準片材成為生產本發明提供的水箅子的SMC片材。準備SMC片材步驟完成後進入SMC水箅子的模壓過程。
[0058]將模具升溫至150攝氏度，根據樹脂和固化劑固化時放熱峰溫度和玻璃纖維的含量以及水蓖製品的體積設計出所需要的壓力，達到的有效壓強35KG/C m2.根據水蓖的壓強面積，液壓機使用每片160噸的壓力。設計樹脂反應速度和放熱溫度(182攝氏度)，確定固化保壓時間15分鐘，開始對SMC片材按照已設定的溫度、時間、壓力進行壓制。壓製程序完成後出模，用專用鋼結構冷模具進行物理定型，最終衝眼修邊包裝。
[0059]以上結合本發明的具體實施例做了詳細描述，但並非是對本發明的限制，例如所述排水孔的個數多少、排水孔的形狀以及本發明提供的水箅子的尺寸、各步驟的順序等，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改均屬於本發明的技術範圍。還需要說明的是，按照本發明的水箅子及生產該水箅子的方法技術方案的範疇包括上述各部分之間的任意組合。
【權利要求】
1.一種水箅子，包括蓋體(1)，其特徵在於:所述蓋體是由SMC新型複合材料製成。
2.如權利要求1所述的水箅子，其特徵在於:所述SMC複合材料包括合成樹脂、增強材料、輔助材料。
3.如權利要求2所述的水箅子，其特徵在於:所述合成樹脂包括不飽和聚酯樹脂、環氧乙烯基樹脂。
4.如權利要求3所述的水箅子，其特徵在於:所述增強材料為短切玻璃纖維粗紗或為原絲和碳纖維絲組合。
5.如權利要求4所述的水箅子，其特徵在於:所述輔助材料包括填料、固化劑、增稠劑、低收縮劑、脫模劑、著色劑、交聯劑。
6.如權利要求1所述的水箅子，其特徵在於:所述蓋體設置至少一個排水孔(2)。
7.如權利要求6所述的水箅子，其特徵在於:所述排水孔(2)形狀為長圓形。
8.如權利要求1或7所述的水箅子，其特徵在於:位於所述蓋體(I)的中心部位設置一孔(3)。
9.一種生產水箅子的方法，其特徵在於:水箅子為上述任一權利要求所述的水箅子。
10.如權利要求9的生產 水箅子的方法，其特徵在於:所述生產方法包括如下步驟: A、製備SMC材料； B、模壓水箅子前的準備； C、進行水箅模壓過程。
【文檔編號】C08L67/06GK103467951SQ201310238564
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】王文利 申請人:天津市方誠金利複合材料有限公司