一種水箅子及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種水箅子及其生產(chǎn)方法，該水箅子的制備材料包括SMC專用紗、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧乙烯基樹脂、低收縮添加劑、填料及各種助劑。本發(fā)明提供的水箅子的機(jī)械性能，如產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、模量強(qiáng)度、密度、熱變形溫度等等與部分金屬相當(dāng)，車輛實(shí)際承載重量250KN車輛碾壓產(chǎn)品做到不斷、不裂，保持完整如初。本發(fā)明提供的水箅子具有良好的剛性、彈性及耐腐蝕性、重量輕，并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(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種城市規(guī)劃建設(shè)器材，具體而言，涉及一種水箅子及該水箅子的生
產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[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(qiáng)的片狀模塑料。SMC片狀增強(qiáng)塑料主要原料包括SMC專用紗、不飽和聚酯樹脂、環(huán)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(yōu)越的電器性能，耐腐蝕性能，質(zhì)輕及工程設(shè)計(jì)容易、靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于其機(jī)械性能可以與部分金屬材料相媲美，因而廣泛應(yīng)用于航天和航空飛機(jī)(碳纖維增強(qiáng)的機(jī)艙)、鐵路車輛、汽車、鐵路和公路設(shè)施、軍事設(shè)施、體育設(shè)施、建筑、電子配件，電氣等行業(yè)中。
[0003]不飽和樹脂為基材用玻璃纖維增強(qiáng)的片狀模塑料(SMC)在二十世紀(jì)六十年代初在歐洲問世，在1965年左右，美國、日本相繼發(fā)展了 SMC工藝。我國于80年代末引進(jìn)國外的SMC生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝。
[0004]SMC材料及制品在國際、國內(nèi)屬于“新材料、新工藝、新技術(shù)”范疇。國內(nèi)與世界發(fā)展速度同步，在某些程度上還高于世界水平，走在國際的前列，將SMC材料水平發(fā)展到許多領(lǐng)域。
[0005]現(xiàn)今國際市場(chǎng)中，復(fù)合材料制造的水箅子由于其輕便的外形，卓越的承載機(jī)械性能如產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、模量強(qiáng)度、密度、熱變形溫度等等使其得到了廣泛的應(yīng)用。
[0006]在城市建設(shè)當(dāng)中，離不開排水，這就需要在城市建設(shè)當(dāng)中設(shè)置排水系統(tǒng)，同樣的，就不可避免地用到水箅子。傳統(tǒng)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(dá)到一定的剛性，但由于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后容易腐蝕。不僅如此，在氣溫較低的時(shí)候或者一些氣溫較低的地區(qū)，當(dāng)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后很有可能發(fā)生水箅子裂、斷等現(xiàn)象，造成車輛輪胎卡陷到排水井或者排水渠內(nèi)，造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失，更嚴(yán)重的造成生命安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的不足，提供一種SMC復(fù)合材料的水箅子及該種水箅子及該水箅產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，應(yīng)用在城市建設(shè)當(dāng)中。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面是提供一種水箅子，其蓋體制造材料為SMC新型復(fù)合材料。
[0009]優(yōu)選的是，所述SMC復(fù)合材料包括合成樹脂、增強(qiáng)材料、輔助材料。
[0010]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述合成樹脂包括不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧乙烯基樹脂。
[0011]上述任 一方案中優(yōu)選的是，所述增強(qiáng)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(yōu)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(lián)劑。
[0013]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水箅子的蓋體設(shè)置至少一個(gè)排水孔。
[0014]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水箅子的蓋體中心部位設(shè)置一眼。
[0015]本發(fā)明的第二方面涉及一種用于生產(chǎn)上述任一方案中的水箅子的方法，包括如下步驟:
A、制備SMC材料；
B、模壓水箅子前的準(zhǔn)備；
C、進(jìn)行水箅模壓過程。
[0016]上述方案中優(yōu)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(jìn)行。
[0017]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括為生產(chǎn)所述水箅子的SMC片材設(shè)計(jì)配料配方。
[0018]上述任一方案中優(yōu)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(yōu)選的是，所述步驟A中包括設(shè)計(jì)放熱峰溫度和樹脂膠與玻璃纖維反應(yīng)速度。
[0020]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括將制備SMC片材所需材料混合均勻后放入相應(yīng)的儲(chǔ)料容器中 。
[0021]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括將混合均勻后的材料均勻地涂布在聚乙烯薄膜上，形成樹脂糊。
[0022]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括機(jī)組引導(dǎo)所述的樹脂糊進(jìn)入短切玻
璃纖維沉降室。
[0023]上述任一方案中優(yōu)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涂在樹脂糊上。
[0024]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括將達(dá)到沉降量的樹脂糊隨著傳動(dòng)裝置送出沉降室進(jìn)入由一系列錯(cuò)落排序的輥陣中。
[0025]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括在一系列錯(cuò)落有序的輥陣中，在張力和輥的作用下反復(fù)使短切玻璃纖維浸潰樹脂糊中并趕走其中的氣泡，形成SMC準(zhǔn)片材。
[0026]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括將SMC準(zhǔn)片材放入熟化間進(jìn)行增稠熟化。
[0027]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括確定固化保溫時(shí)間。
[0028]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟A中包括檢查SMC片材的熟化質(zhì)量，裁剪定量片材，形成制造本發(fā)明提供的水箅子所需的SMC片材。
[0029]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟B中包括將模具正確地安裝在液壓機(jī)工作臺(tái)上。
[0030]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟B中包括將液壓機(jī)壓力調(diào)到設(shè)定壓力，保壓時(shí)間到達(dá)設(shè)定時(shí)間。
[0031]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟B中包括模具升溫。
[0032]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟C中包括在設(shè)置好的模具內(nèi)進(jìn)行加料。
[0033]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟C中包括在液壓機(jī)工作臺(tái)上進(jìn)行水箅子的壓制。
[0034]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟C中包括開模，脫模取出產(chǎn)品。
[0035]上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟C中包括水箅子出模后的物理定型。
[0036]上述任一方案中優(yōu)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(fā)明的水箅子的一優(yōu)選實(shí)施例的立體圖；
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了更好地理解按照本發(fā)明的水箅子，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中的水箅子的優(yōu)選實(shí)施例做進(jìn)一步闡述說明。
[0039]實(shí)施例1
如圖1的按照本發(fā)明的水箅子的一優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)物圖，本實(shí)施例的水箅子的蓋體形狀為矩形，尺寸為:長(zhǎng)5000mmX寬120mmX高20mm，蓋體共設(shè)置有三十四個(gè)排水孔，且排水孔在蓋體上分布為對(duì)稱的兩列，除每列中間部位的兩個(gè)排水孔，其余三十二個(gè)排水孔形狀、大小全部相同。所述蓋體上設(shè)置的三十四個(gè)排水孔全部為兩端為半圓形中部為矩形構(gòu)成的長(zhǎng)圓孔，每列中間部位的排水孔略小于該列其他的排水孔。在本實(shí)施例的水箅子蓋體所在矩形的中心部位設(shè)置一眼。
[0040]對(duì)SMC片材的承載強(qiáng)度(鋼性)的設(shè)計(jì)，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(shí)受到車輪碾軋時(shí)會(huì)產(chǎn)生模量撓度如果韌度不夠，水蓖同樣也會(huì)破碎?？?慮到以上水蓖實(shí)際的要求，解決SMC水蓖鋼性和柔性綜合課題，本發(fā)明提供的SMC材料的水箅子采用鋼性樹脂(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，采用柔性低收縮劑，線型高純度固化劑以及其他助劑、填料。形成非常優(yōu)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(shè)計(jì)配比樹脂、助劑、填料按照35:4:26的比例制作而成。由于SMC的增強(qiáng)來自于玻璃纖維，本發(fā)明設(shè)計(jì)使用SMC專用高強(qiáng)4800克無堿無捻紗129根，以連續(xù)長(zhǎng)紗狀態(tài)合成SMC片材，這種配方組合是本發(fā)明提供的SMC水箅子的獨(dú)特之處。
[0041]制造本發(fā)明提供的水箅子對(duì)SMC片材的制備具有的較高要求，要根據(jù)制備材料的性質(zhì)設(shè)計(jì)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，沖擊強(qiáng)度121kj/m2，彎曲強(qiáng)度180Mpa，絕緣電阻1.4X1015 歐姆。電氣強(qiáng)度、介質(zhì)損耗因數(shù)、相對(duì)介電常數(shù)、耐電弧、耐電痕化指數(shù)、燃燒性等等，本發(fā)明提供的水箅子達(dá)到國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，具備研發(fā)出根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求的合格產(chǎn)品。
[0042]鑒于以上條件，產(chǎn)品對(duì)模具、液壓機(jī)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(shè)定、模具的承載能力等等問題都要在研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)全部考慮進(jìn)去。為此本發(fā)明提供的水箅子在生產(chǎn)過程中對(duì)液壓機(jī)和模具的品質(zhì)有很高的要求，對(duì)現(xiàn)有液壓機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，由其是實(shí)際壓力能力(經(jīng)實(shí)驗(yàn)室理論測(cè)算承載力很高的產(chǎn)品，需要每平方厘米30KG以上的壓力，才能完成產(chǎn)品需要)。開發(fā)模具更要考慮模具的材質(zhì)密度，排氣過程設(shè)定，承載能力，加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加熱效果以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學(xué)在生產(chǎn)本發(fā)明提供的水箅子時(shí)對(duì)于模具的應(yīng)用。[0043]SMC水蓖子制作的工藝流程，整個(gè)制作過程最難控制的是化學(xué)反應(yīng)過程；兩種樹月旨、低收縮劑和線型高純固化劑的反應(yīng)，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(yīng)速度不一樣。膠凝時(shí)間不一樣固化結(jié)果不統(tǒng)一，會(huì)造成產(chǎn)成品或脆或軟，達(dá)不到鋼柔合一的效果。本發(fā)明提供的SMC水箅子在配料、合成SMC片材時(shí)經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算和試驗(yàn)，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(shí)間(反應(yīng)速度)為基礎(chǔ)，計(jì)算出它們參加反應(yīng)的使用量是多少，基本得到樹脂的總體固化反應(yīng)速度分子帶，從而設(shè)計(jì)出水蓖制作時(shí)的反應(yīng)速度、膠凝時(shí)間，放熱峰溫度、以及模具內(nèi)水蓖的保壓時(shí)間，根據(jù)樹脂和固化劑固化時(shí)放熱峰溫度和玻璃纖維的含量以及水蓖制品的體積設(shè)計(jì)出所需要的壓力，達(dá)到的有效壓強(qiáng)35KG/C Hf.壓制效果很好。
[0044]考慮到SMC片材的特殊性質(zhì)，本發(fā)明提供的SMC水箅子對(duì)所采用的片材生產(chǎn)條件十分嚴(yán)格。樹脂膠和玻璃纖維合成SMC片材后進(jìn)行熟化，溫度控制在50攝氏度，時(shí)間控制在6小時(shí)左右。將模具升溫到145攝氏度-150攝氏度之間，固化保壓時(shí)間為15分鐘，將SMC片材進(jìn)行水箅的壓制，出模后采用專用鋼結(jié)構(gòu)冷模具進(jìn)行物理定型，定型結(jié)束后沖眼修邊包裝。
[0045]由于制造水蓖子所采用的SMC片材是整體4800克連續(xù)長(zhǎng)紗，本發(fā)明提供的水箅子采用了一種保護(hù)長(zhǎng)紗在模具中不變型、少流動(dòng)的模具‘充盈式’上料方法，確保玻璃纖維長(zhǎng)紗增強(qiáng)的效果，其操作方式:順著長(zhǎng)紗方向以模具的寬度90%的片材重疊一起，10%的片材以長(zhǎng)紗的形式布置在水蓖中間層，長(zhǎng)紗=5000_。根據(jù)水蓖子的壓強(qiáng)面積，設(shè)定模具溫度150度，液壓機(jī)使用每片160噸的壓力。
[0046]本發(fā)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(jià)鉻(Cr6+)34 ppm ;多溴聯(lián)苯(PBB)0.4 ppm ；多溴聯(lián)苯醚(PBDE) 23 ppm。
[0047]SMC水蓖Shui Bi water grate的模具設(shè)計(jì),采用三維立體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行科學(xué)力學(xué)設(shè)計(jì)；對(duì)于長(zhǎng)5000mmX寬120mmX高20mm的水蓖(本發(fā)明提供的水蓖子的一種規(guī)格)開始從平面設(shè)計(jì)，通過承載合力試驗(yàn)，最后確定為平面加下玄的方式。通過試制水蓖成品，得到最佳的合力承載角度。
[0048]模具材質(zhì)采用P20鋼材，材質(zhì)硬度達(dá)到32度，隨著模具溫度升高到145度時(shí)，P20材質(zhì)硬度可達(dá)39-41度。模具本身承載要達(dá)到整體承載壓力1000噸，耐高溫能力達(dá)到240度-300度不變形、還具有較強(qiáng)的模具韌性。
[0049]實(shí)施例2
本實(shí)施例的水箅子的蓋體形狀為矩形，尺寸為:長(zhǎng)2500mmX寬60mmX高20mm，蓋體共設(shè)置有十八個(gè)排水孔，且排水孔在蓋體上分布為對(duì)稱的兩列，除每列中間部位的兩個(gè)排水孔，其余十六個(gè)排水孔形狀、大小全部相同。所述蓋體上設(shè)置的十八個(gè)排水孔全部為兩端為半圓形中部為矩形構(gòu)成的長(zhǎng)圓孔，每列中間部位的排水孔略小于該列其他的排水孔。在本實(shí)施例的水箅子蓋體所在矩形的中心部位還設(shè)置一眼。
[0050]制作SMC材料的水箅子首先合成SMC片材，組成本實(shí)施例的SMC片材的材料包括合成樹脂、增強(qiáng)材料、輔助材料。
[0051]合成樹脂為不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧乙烯基樹脂，增強(qiáng)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(lián)劑等等。SMC對(duì)不飽和樹脂的要求是:粘度低，對(duì)玻璃纖維浸潤(rùn)性能好；同增稠劑具有足夠的反應(yīng)性，滿足增稠要求；固化速度適應(yīng)，生產(chǎn)周期短，效率高；固化物有足夠的熱態(tài)強(qiáng)度，便于制品熱脫模；固化物有足夠的韌性，制品發(fā)生某些變形時(shí)不開裂；較低的收縮率。
[0052]增強(qiáng)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，用于SMC的增強(qiáng)材料目前有很多短玻璃纖維長(zhǎng)度尺寸，如12 mm,24 mm,36 mm不間斷長(zhǎng)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(lián)劑等等。
[0054]準(zhǔn)備好生產(chǎn)SMC材料之后，進(jìn)入SMC片材的生產(chǎn)階段。
[0055]SMC生產(chǎn)的流程主要包括:樹脂糊制備、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樹脂糊的制備及上糊操作
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，其余組分為另一部分，分別計(jì)量、混勻后，送入SMC機(jī)組上設(shè)置的相應(yīng)儲(chǔ)料容器內(nèi)，需要時(shí)由限速開關(guān)的管道進(jìn)入靜態(tài)混合器，按時(shí)間、定量混合均勻后，輸送到SMC的上糊區(qū)，均勻的涂布在聚乙烯薄膜上。
[0056]②浸潰和壓實(shí)
經(jīng)過涂布樹脂糊，下載在聚乙烯薄膜上，在機(jī)組的牽引下，進(jìn)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(dá)到要求的沉降量后，隨著傳動(dòng)裝置離開沉降室，并和涂布有樹脂糊的上承載膜相疊合，然后進(jìn)入由一系列錯(cuò)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(jīng)過多次反復(fù)使短切玻璃纖維浸潰樹脂糊中并趕 走其中的氣泡；形成密實(shí)而均勻的連續(xù)的SMC準(zhǔn)片材。然后進(jìn)入熟化間增稠熟化。
[0057]SMC準(zhǔn)片材在熟化間內(nèi)經(jīng)過溫度為50攝氏度，時(shí)間為6小時(shí)的條件熟化，SMC準(zhǔn)片材成為生產(chǎn)本發(fā)明提供的水箅子的SMC片材。準(zhǔn)備SMC片材步驟完成后進(jìn)入SMC水箅子的模壓過程。
[0058]將模具升溫至150攝氏度，根據(jù)樹脂和固化劑固化時(shí)放熱峰溫度和玻璃纖維的含量以及水蓖制品的體積設(shè)計(jì)出所需要的壓力，達(dá)到的有效壓強(qiáng)35KG/C m2.根據(jù)水蓖的壓強(qiáng)面積，液壓機(jī)使用每片160噸的壓力。設(shè)計(jì)樹脂反應(yīng)速度和放熱溫度(182攝氏度)，確定固化保壓時(shí)間15分鐘，開始對(duì)SMC片材按照已設(shè)定的溫度、時(shí)間、壓力進(jìn)行壓制。壓制程序完成后出模，用專用鋼結(jié)構(gòu)冷模具進(jìn)行物理定型，最終沖眼修邊包裝。
[0059]以上結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例做了詳細(xì)描述，但并非是對(duì)本發(fā)明的限制，例如所述排水孔的個(gè)數(shù)多少、排水孔的形狀以及本發(fā)明提供的水箅子的尺寸、各步驟的順序等，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改均屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。還需要說明的是，按照本發(fā)明的水箅子及生產(chǎn)該水箅子的方法技術(shù)方案的范疇包括上述各部分之間的任意組合。
【權(quán)利要求】
1.一種水箅子，包括蓋體(1)，其特征在于:所述蓋體是由SMC新型復(fù)合材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的水箅子，其特征在于:所述SMC復(fù)合材料包括合成樹脂、增強(qiáng)材料、輔助材料。
3.如權(quán)利要求2所述的水箅子，其特征在于:所述合成樹脂包括不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧乙烯基樹脂。
4.如權(quán)利要求3所述的水箅子，其特征在于:所述增強(qiáng)材料為短切玻璃纖維粗紗或?yàn)樵z和碳纖維絲組合。
5.如權(quán)利要求4所述的水箅子，其特征在于: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(lián)劑。
6.如權(quán)利要求1所述的水箅子，其特征在于:所述蓋體設(shè)置至少一個(gè)排水孔(2)。
7.如權(quán)利要求6所述的水箅子，其特征在于:所述排水孔(2)形狀為長(zhǎng)圓形。
8.如權(quán)利要求1或7所述的水箅子，其特征在于:位于所述蓋體(I)的中心部位設(shè)置一孔(3)。
9.一種生產(chǎn)水箅子的方法，其特征在于:水箅子為上述任一權(quán)利要求所述的水箅子。
10.如權(quán)利要求9的生產(chǎn) 水箅子的方法，其特征在于:所述生產(chǎn)方法包括如下步驟: A、制備SMC材料； B、模壓水箅子前的準(zhǔn)備； C、進(jìn)行水箅模壓過程。
【文檔編號(hào)】C08L67/06GK103467951SQ201310238564
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】王文利 申請(qǐng)人:天津市方誠金利復(fù)合材料有限公司