卫浴底盘及其制造方法

专利名称：卫浴底盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种卫浴产品，尤其是一种安全环保的卫浴底盘及其制造方法。
背景技术：
现有的卫浴底盘一般由亚克力材料、不饱聚酯树脂及增强材料制成，简称亚克力 底盘，其生产过程如下先将亚克力板加热到高弹态，然后通过真空吸附让大气压力以及模 具预拉伸装置使板材贴合模具表面，冷却、定型成一定的形状后，在定型后的半成品背面加 玻璃布或玻璃毡，用不饱和聚酯树脂作为粘接定型材料固化增强；最后修整得到成品。其具 体生产流程如下
1-3MM厚亚克力扳
高弹态__^取出后放在模具上真空吸附成需求的形状-
冷却定型一脱模-
1801C 烘
固化
背面打磨后凃粕接钶脂—固化后铺玻璃纤维布(毡)并加凃增强树脂一*
固化固化Mm二 119胃#固化
铺第二层玻璃纤维布(毡)并加涂增强树脂——-加増强板材等ifS1SiSi ~^
切边，修补抛光等^但是，亚克力卫浴底盘的生产和使用都存在很多问题1)生产过程中，苯乙烯的挥发和玻璃纤维的飞溅对环境造成污染A、苯乙烯的挥发苯乙烯是增强用不饱和聚酯树脂的主要组成部分之一，它是一 种挥发性有毒物质，由于产品生产的整个固化过程是在敞开的环境中自然进行的，固化时 间在30-120分钟之间，树脂在固化过程中反应发热，造成了较多苯乙烯向空中挥发，生产 环境不可避免的受到较大程度的污染；B、玻璃纤维飞絮的污染在生产过程中，玻璃纤维从分切、铺放到产品的切边修 整，都会有大量的玻璃纤维毛飞散在空中，这种毛絮对呼吸系统有较强的伤害，对皮肤也有 刺激作用。2)产品使用过程中的不足A、苯乙烯的污染由于产品的生产是在常温下进行，树脂固化进行不够充分，造成 有较多的苯乙烯残留在产品中，卫浴底盘使用时，苯乙烯总会慢慢挥发出来，对人的健康造 成一定影响；B、产品加强层是非常毛糙的，几乎所有产品都不可避免的有毛刺现象，以致在安 装过程中毛刺伤人事件屡有发生，另外，毛刺中的玻纤飞出后又容易使皮肤过敏。有鉴于此，确有必要提供一种安全环保的卫浴底盘，以保护环境并保证生产者和 使用者的安全。

发明内容
本发明的目的在于提供一种安全环保、使用寿命长的卫浴底盘及其制造方法。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种卫浴底盘，其是由片状模塑料(SMC) 制成的，所述片状模塑料包括树脂糊和由树脂糊充分浸渍的玻璃纤维，其中，树脂糊75% 80% (质量)，玻璃纤维20% 25% (质量)，如果玻璃纤维的含量超过25%，卫浴底盘的 光洁度将会受到影响。作为本发明卫浴底盘的一种改进，为了使卫浴底盘具有更好的性能，所述树脂糊 最好为78-80 % (质量)，玻璃纤维最好为20-22 %。作为本发明卫浴底盘的一种改进，所述树脂糊包括不饱和聚酯树脂、低收缩添加 剂、引发剂、阻聚剂、脱模剂、着色剂、增稠剂、湿润分散剂、填料和交联剂。作为本发明卫浴底盘的一种改进，所述树脂糊中各种成分的质量百分含量分别 为不饱和聚酯树脂23-28%，最好为25-28% ；低收缩添加剂8-11%，引发剂0. 4-0.6%, 阻聚剂0. 01-0. 04 %，脱模剂0.7-1.6%，着色剂0. 1-4. 8 %，增稠剂0. 3-0. 6 %，湿润分散剂 0-0. 2 %，填料 50-70 %，交联剂 0. 3-3. 0 %。作为本发明卫浴底盘的一种改进，所述不饱和聚酯树脂为邻苯型、间苯型、乙烯基 脂类，为了使其具有较好耐水性能，优选为间苯型(乙烯基脂类的耐水性能更好，但是成本 较高，如果将来能够得到低成本的乙烯基脂类树脂，则乙烯基脂类为最优选)；低收缩添加 剂为聚苯乙烯类、饱和聚酯类、聚醋酸乙烯酯类中的一种或几种，其中，聚苯乙烯类提供高 硬度高着色性，而饱和聚脂类提供高表面平滑度，而聚酯酸乙烯类同时有高硬度及表面平 滑度，生产时根据需要具体选择；引发剂为TBPB或ΤΒΡ0，最好是TBPB ；阻聚剂为对苯醌或 苯酚；脱模剂为硬酯酸锌；增稠剂为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙等碱土金属氧化 物及氢氧化物，作为稳定生产的产品，一般选用氧化镁；湿润分散剂为低分子量聚酰氨；填 料为碳酸钙，填料含水率应小于0. 2%，白度大于90，平均粒径在2-8μπι ；交联剂为苯乙烯。作为增强材料的玻璃纤维，要求无碱玻纤，玻璃纤维直径为11_14μπι，选用高耐热 水级产品。SMC中玻璃纤维可短切为12-50mm长，最好是25mm长。作为本发明卫浴底盘的一种改进，所述树脂糊中还包括紫外光吸收剂。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种制造上述卫浴底盘的方法，其包括 以下步骤1)生产SMC片材，并将其熟化到10000-80000Pa · S的模压粘度范围；2)在模具 温度为135-155 的条件下，将SMC片材模压成型为卫浴底盘。作为本发明制造卫浴底盘的方法的一种改进，所述SMC片材模压成型时，模具的 正面模温比背面模温高5-10°C。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种制造上述卫浴底盘的内导热精密 模具，所述模具的卫浴底盘腔在加强筋腔的根部成型为加厚的坡面。相对于现有的卫浴底盘，本发明卫浴底盘是在高温高压下闭模成型，最大程度的 使产品完全固化，有机单体残留量更低，因此更环保、健康，适合家庭装修。另外，SMC的性质使本发明卫浴底盘具有很多其他优点1、是压缩成型产品，表面 不易产生裂纹；2、选用优质不饱和聚酯树脂，耐水耐热性能突出；3、由模具高压热固成型， 产品尺寸稳定性大大加强，没有孔洞，背部平滑，产品重量轻；4、耐污染性好、易清洁、吸水 率低、不易滋生霉菌。


下面结合附图和具体实施方式
，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说 明，其中图1为本发明卫浴底盘所使用的SMC片材的内部截面结构示意图。图2为本发明卫浴底盘所使用的SMC片材的生产工艺流程图。图3为本发明卫浴底盘的模压成型工艺流程图。图4为生产现有卫浴底盘所使用模具的部分模腔图。图5为生产本发明卫浴底盘所使用的内导热精密模具的部分模腔图。
具体实施例方式本发明卫浴底盘是以SMC材料制成。SMC，为sheet molding compounds三个英文 单词的缩写，译为片状模塑料，它是由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料、固化剂、增稠剂、交 联剂、着色剂、脱模剂等十几种材料组成，在SMC机组上制成类似三明治的片材，经过熟化， 放在模具上，用SMC压机高温高压闭模模压成型的。相对于传统的亚克力及浇铸卫浴底盘来说，SMC卫浴底盘具有内在质量均勻、无 孔、可挥发性有机物挥发更小、尺寸精确、表面质量高、背部平滑、轻质高强、不易开裂、耐久 使用等优点。SMC卫浴底盘的制作包括两大步骤第一，SMC片材的制作；第二，将SMC片材模压 制成卫浴底盘。以下将分别介绍。一、SMC片材的制作SMC片材结构请参阅图1，SMC片材是一种干法制造不饱和聚酯玻璃钢制品的模塑料，其包括PE 膜10、玻璃纤维20和树脂糊30。SMC上下两边是隔离及成膜片用的PE或PP薄膜，中间芯材 是由经树脂糊充分浸渍的短切玻璃纤维束及树脂糊组成。树脂糊里含有不饱和聚酯树脂、 交联剂、引发剂、阻聚剂、化学增稠剂、低收缩添加剂、填料、脱模剂、着色剂等组分。其生产 过程大致如下短切玻璃纤维铺放于预先涂布了树脂糊的PE膜上，然后在其上覆盖另一层 涂布了树脂糊的PE膜，形成一种夹芯结构，此种混合物通过浸渍区，在压力为0. 1-0. 4kg/ cm2情况下经过充分揉捏，使玻璃纤维与树脂糊充分浸渍，然后收集成卷或箱，进行24小时 以上的熟化处理。熟化后的SMC达到上下两层膜去除后不粘手的状态，此时材料为SMC成 品。SMC成品模压制作产品时，要揭去两边PE膜，按一定要求分切成规定形状并叠放好，放 于已加热的金属模具中加压成型。本发明卫浴底盘所使用的SMC原材料为SMC用不饱和聚酯树脂邻苯型、间苯型或乙烯基脂类树脂，在本发明中以间苯型 最好；耐水级SMC用玻纤通常使用经过硅烷偶联剂处理过的无捻无碱玻璃粗纱； 在本发明中，玻璃纤维是作为增强材料使用，要求为无碱玻纤，其参数为玻璃纤维直径 11-14 μ m，并选用高耐热水级产品；SMC中玻璃纤维可短切为12_50mm长，最好是25mm长。低收缩添加剂使用聚苯乙烯类、饱和聚酯类、聚醋酸乙烯酯类等，其中，聚苯乙 烯类提供高硬度高着色性，饱和聚脂类提供高表面平滑度，聚酯酸乙烯类同时有高硬度及表面平滑度；填料碳酸钙等，其含水率应小于0. 2%，白度大于90，平均粒径在2_8μ m ；引发剂过氧化物类引发剂，如TBPB(过氧化苯甲酸叔丁酯)，ΤΒΡ0(过氧化2_乙 基己酸叔丁酯)，最好是TBPB ；阻聚剂对苯醌(PBQ)，苯酚等；内脱模剂硬酯酸锌；增稠剂氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙等碱土金属氧化物及氢氧化物，作为 稳定生产的产品，本发明最好选用氧化镁；湿润分散剂低分子量聚酰氨等，如BYK9010 ；着色剂；交联剂如苯乙烯；紫外光吸收剂(选用)。其中，SMC片材内各组分的质量百分含量为树脂糊75% 80%，最好为78-80%， 玻璃纤维20 % 25 %，最好为20-22 %。树脂糊中各组分的较佳用量如下表表1树脂糊中各组分的较佳用量表
树脂糊制备组分用量％(质量不饱和聚酯树脂23-28低收缩添加剂8-11引发剂(TBPB)0. 4-0. 6阻聚剂(PBQ)0. 01-0. 04内脱模剂(硬脂酸锌)0. 7-1. 6着色剂0. 1-4. 8增稠剂(氧化镁)0. 3-0. 6湿润分散剂(BYK9010)0-0. 2填料(碳酸钙)50-70苯乙烯0. 3-3. 0其它助剂适量SMC片料生产设备SMC片料生产设备主体上分两大部分一是制备树脂糊的设备，用于实现投料、混 合、输送三个过程；二是制片设备，用于实现上糊、粗纱短切、浸渍压紧和最后的收卷成材， 它的主要功能是使纤维为树脂充分浸渍，驱除片内空气并将模塑料制成片状。配糊设备主要功能是将SMC的各种组分在较短时间内进行充分的混合，形成一 种各组分均勻的糊状流体混合物。当SMC产量不大时，多采用批混合的方式来制备。在批 混合中，所有组分计量后按不同次序依次加入到混合器中，在混合器中进行充分混合。可用 的混合器有行星式混合器，可变速单轴高速混合器等。制片设备即SMC机组，有带式、辊式、金属筛网式SMC机组。美国FINN&FRAM公司 的筛网式机组在国内运用较多。一个完整的制片机组大体上由机架、输送系统、PE膜供给 装置、刮刀、玻璃纤维切割器，浸渍和压实装置、收卷装置等7部分组成，外加玻璃纤维架、 树脂糊的制备及喂入系统、静电消除器等必备的辅助系统。
恒温熟化室为了使SMC的质量稳定如一，必需将SMC收卷后放入恒温熟化室熟 化，达到一定的粘度后方可使用。SMC片材的生产过程SMC生产过程主要分为以下四个步骤第一、树脂糊的制备和上糊操作；第二、粗 纱的切割与沉降；第三、粗纱的浸渍与SMC的收卷；第四、熟化与存放。第一步、树脂糊混合，分批混合法及连续量混合法。批混合用批混合法制成的数脂糊，最长贮存时间寿命为30分钟，时间过长则树 脂糊开始快速增稠，影响对玻璃纤维的浸渍。批混合法过程为按配方要求，分别对各组分进行计量；在进行混合前，将液体 引发剂分散于苯乙烯单体中；将树脂加到主混合槽中并开动搅拌器；加入单体及引发剂阻 聚剂并搅拌到分散均勻，历时约3-20分钟；加入填料并充分混合均勻，加入着色剂，历时约 20分钟，此过程中注意不要使体系温度过高，控制温度在38°C以内；加入增稠剂并搅拌20 分钟，然后立即通过计量和混合泵加到机组生产线上。批混合的各步粘度控制如下树脂原始粘度3. 5Pa · S ；引发剂及阻聚剂单体加入后粘度0. SPa · S ；填料色浆等加后的粘度15Pa · S ；在成片及加入玻璃纤维后的粘度30-50Pa · S。连续混合法也叫在线混合法，在连续混合法中，树脂糊分为两部分单独制备，然后通过计量装 置经过一个静态混合器，直接按比例将两部分连续混合和喂入到制片机组的上糊区。在双 组分配制中，A组分含有树脂、引发剂阻聚剂和填料，B组分含有惰性聚脂或载体、增稠剂和 小量作悬浮用的填料。静态混合器将两股按准确比例计量的混合物细流集合在一起，并将 其均勻混合后输送到制片机组上糊区。用这种方法能保证在机组纤维切割沉降点处的树脂 糊粘度近似一致。第二步、粗纱的切割与沉降粗纱的切割器位于机组的上部，整个切割沉降过程在一密闭的空间内进行，切割 器一般采用三辊式结构，粗纱的切割速度一般为800-1300mm/分钟，太慢粗纱分散不好，太 快易产生静电，起毛。粗纱切割沉降中，最严重的问题是产生强烈的静电效应，严重时，纱道 上的粗纱会相互纠缠在一起，切断的粗砂易附着在侧壁上或发生缠辊现象，严重影响纤维 分布的均勻性。为防静电的发生，可采取以下措施1、严格控制相对湿度在50-75% ；2、在 粗纱中加入抗静电剂；3、在设备上安装粗纱静电消除器。第三步、浸渍与收卷在制片机中，浸渍、脱泡、压实的主要作用是在各种辊及片材自身延伸所产生的揉 捏作用下，使纤维为树脂所浸透，驱赶气泡，使片材压紧成均一厚度。浸渍的好坏与粗纱切割后的体积有关，体积越大，初期浸渍性变坏。浸渍期间，若树脂粘度过低，纤维太少时，易产生树脂糊流出现象，从而造成片材 质量不均勻。此外，操作上尽量避免空气混入，并适当控制树脂糊粘度。收卷时要保证恒定的收卷张力，便于自动收卷。收卷有辊式及吨包装箱式，辊式一般为50-100kg/辊，吨包装箱式为约IOOOkg/箱。第四步、熟化与存放当SMC从制片机组卸下来后，一般要经过一定时间的熟化期。当其粘度达到模压 粘度范围(10000-80000Pa · S)并稳定后才能交付模压成型使用。若在室温下，需1_2周， 而在40-45 °C下，1-2天则可完成。在整个存放期间，为防止苯乙烯挥发，必须使用阻透性薄膜密封包装，如镀铝薄 膜，PE/PA/PE复合膜等。应当对当批的树脂糊进行粘度跟踪，粘度一般采用针入度计测量。SMC片材的一般规格参数如下幅宽450-1500mm ；厚度1· 3-6. 5mm ；玻璃纤维含量20-35 % ；纤维长度12-50mm；PE 膜厚0· 05mm ；单重范围2_6kg/m2；树脂糊浸渍粘度10_50Pa · S。二、SMC 模压当片材达到可用的粘度后，就可以模压成型了。模压成型是SMC材料最主要的成 型方式，适用于大中型制品的生产。模压成型设备模压成型设备是生产高质量的卫浴底盘的关键之一，它主要指SMC压机和专用内 导热精密模具。SMC专用压机为5速压机，其功能参数如下快速下降> 200mm/sec ；减速下降< 25mm/sec ；加压闭合下降0-5mm/sec ；慢开模0-5mm/sec ；快速上升> 100mm/seco内导热精密模具在本发明中，内导热精密模具对产品性能起重要作用，为保证产 品的质量，本发明在设计中特别的进行了处理SMC模压时通常会产生一个问题，产品加强筋部位会由于材料的收缩产生正面缩 痕，卫浴底盘要求产品一次成型后没有后处理，所以压制产品的表面要求平滑一致，没有加 强筋缩痕，这是SMC产品模压成型的一个难点。为此，本发明对模具进行了特别设计，在产 品加筋处做了加厚处理，以达到预期的效果。请参阅图4和图5，分别为模具改进前后的产 品加强筋处的模腔形状图，改进前，加强筋腔420直接从卫浴底盘腔400的平面上凸出；改 进后，卫浴底盘腔40在加强筋腔42的根部成型为坡面，从而为产品的加强筋提供收缩预 度，避免模压时加强筋收缩而在卫浴底盘的正面产生缩痕。模压成型工艺1)模压前的准备①设备的准备
选择好合适的压机，将所需压制的产品模具安放到压机平台之上，连接好，用导 热油或蒸汽加热到规定温度，将压机所需的各种参数设定好，并再次检查确认无误。温度、 时间、压力参数的规则如下模具的温度135-155°C ；通常是正面模温比背面模温高5-10°C ；保压时间30-60sec/mm ；按产品厚度(mm)来确定；产品厚模压中压机所需的出力大小按以下公式计算P = (50_90)*(A+D/3)/100其中，P:压机总出力大小KNA 产品的投影面积，cm2D 产品的侧面面积，cm2②对SMC材料的质量进行检查；③根据产品的形状要求决定料的裁切尺寸，数量，在裁切过程中要严格保持工具 及周边环境的清洁；④将模具清理干净，并在模腔内均勻喷洒脱模剂，待用。2)装模:加料量的确定一一每个产品的加料量在首次压制中可按下式计算加料量=制品体积* 1. 85 ；加料面积的确定加料面积一般为产品投影面积的25% -80% ；加料位置和方式通常物料的加料位置应在模腔的中央，料块尽量不要分开加，否 则易产生空气裹集和熔接区。3)成型当产品加料后，压机要及时快速下压，经过机压预设的成型固化程序后，脱模取制 品，制品成型过程结束。在成型过程中，合理选定各种成型参数是制造出高质量产品的必要条件。成型温度成型温度避免超过155°C，正背模的温度差应有10_15°C的差别；压力在模腔能充满的情况下，优先选取较低的压力，对制品的正投影面积面言， 以5-9MPa的压力为宜；固化时间固化时间按制品厚度为计算，通常按40SeC/mm计，同时考虑到背面加 强筋的固化完全与否来决定。底盘通常为6mm厚，保压时间设置为220-280秒。4)修整成型完成后的产品取模后，用锉刀及砂纸将产品毛刺去除干净，自然放置冷却，必 要时在冷却过程中进行一定程度的校形，得到成品。以上述方法生产的SMC卫浴底盘的性能如下表所示
权利要求
一种卫浴底盘，其特征在于所述卫浴底盘是由片状模塑料(SMC)制成的，所述片状模塑料包括树脂糊和由树脂糊充分浸渍的玻璃纤维，其中，树脂糊75％～80％(质量)，玻璃纤维20％～25％(质量)。
2.根据权利要求1所述的卫浴底盘，其特征在于所述树脂糊最好为78-80%(质量)， 玻璃纤维最好为20-22% (质量)。
3.根据权利要求1所述的卫浴底盘，其特征在于所述树脂糊包括23-28%质量比的不 饱和聚酯树脂以及适量的低收缩添加剂、引发剂、阻聚剂、脱模剂、着色剂、增稠剂、湿润分 散剂、填料和交联剂。
4.根据权利要求3所述的卫浴底盘，其特征在于所述树脂糊中各种成分的质量百 分含量分别为不饱和聚酯树脂25-28%，低收缩添加剂8-11%，引发剂0. 4-0. 6%，阻聚 剂0. 01-0. 04%，脱模剂0. 7-1. 6 %，着色剂0. 1-4. 8 %，增稠剂0. 3-0. 6 %，湿润分散剂 0-0. 2 %，填料 50-70 %，交联剂 0. 3-3. 0 %。
5.根据权利要求3或4所述的卫浴底盘，其特征在于所述不饱和聚酯树脂为邻苯型、 间苯型、乙烯基脂类；低收缩添加剂为聚苯乙烯类、饱和聚酯类、聚醋酸乙烯酯类；引发剂 为TBPB或TBPO ；阻聚剂为对苯醌或苯酚；脱模剂为硬酯酸锌；增稠剂为氧化镁、氧化钙、氢 氧化镁、氢氧化钙等碱土金属氧化物及氢氧化物；湿润分散剂为低分子量聚酰氨；填料为 碳酸钙；交联剂为苯乙烯。
6.根据权利 要求3所述的卫浴底盘，其特征在于所述树脂糊中还包括紫外光吸收剂。
7.根据权利要求1、2或3所述的卫浴底盘，其特征在于所述玻璃纤维为耐水型的无 捻无碱玻璃粗纱，其直径为11_14μπι。
8.—种制造权利要求1所述卫浴底盘的方法，其特征在于包括以下步骤1)生产SMC 片材，并将其熟化到10000-80000Pa · S的模压粘度范围；2)在模具温度为135_155°C的条 件下，将SMC片材模压成型为卫浴底盘。
9.根据权利要求8所述制造卫浴底盘的方法，其特征在于所述SMC片材模压成型时， 模具的正面模温比背面模温高5-10°C。
10.一种制造权利要求1所述卫浴底盘的内导热精密模具，其特征在于所述模具的卫 浴底盘腔在加强筋腔的根部成型为加厚的坡面。
全文摘要
一种卫浴底盘，其是由片状模塑料(SMC)制成的，所述片状模塑料包括树脂糊和由树脂糊充分浸渍的玻璃纤维，其中，树脂糊75％～80％(质量)，玻璃纤维20％～25％(质量)。相对于现有的卫浴底盘，本发明卫浴底盘是在高温高压下闭模成型，最大程度的使产品完全固化，有机单体残留量更低，因此更环保、健康，适合家庭装修。
文档编号A47K3/40GK101953651SQ200910214029
公开日2011年1月26日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者傅宜勤, 朱建国, 葛志红, 黄克敏 申请人:佛山市沃尔曼洁具有限公司