一种水箅子及其生产方法
【专利摘要】一种水箅子及其生产方法，该水箅子的制备材料包括SMC专用纱、不饱和聚酯树脂、环氧乙烯基树脂、低收缩添加剂、填料及各种助剂。本发明提供的水箅子的机械性能，如产品的拉伸强度、模量强度、密度、热变形温度等等与部分金属相当，车辆实际承载重量250KN车辆碾压产品做到不断、不裂，保持完整如初。本发明提供的水箅子具有良好的刚性、弹性及耐腐蚀性、重量轻，并具有良好的耐候性和耐老化性。
【专利说明】一种水箅子及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种城市规划建设器材，具体而言，涉及一种水箅子及该水箅子的生
产方法。
【背景技术】
[0002]SMC是Shui Bi water grate的缩写，即:不饱和树脂为基材用玻璃纤维增强的片状模塑料。SMC片状增强塑料主要原料包括SMC专用紗、不饱和聚酯树脂、环氧乙烯基树脂、低收缩添加剂、填料及各种助剂。SMC材料具有优越的电器性能，耐腐蚀性能，质轻及工程设计容易、灵活等优点。由于其机械性能可以与部分金属材料相媲美，因而广泛应用于航天和航空飞机(碳纤维增强的机舱)、铁路车辆、汽车、铁路和公路设施、军事设施、体育设施、建筑、电子配件，电气等行业中。
[0003]不饱和树脂为基材用玻璃纤维增强的片状模塑料(SMC)在二十世纪六十年代初在欧洲问世，在1965年左右，美国、日本相继发展了 SMC工艺。我国于80年代末引进国外的SMC生产线和生产工艺。
[0004]SMC材料及制品在国际、国内属于“新材料、新工艺、新技术”范畴。国内与世界发展速度同步，在某些程度上还高于世界水平，走在国际的前列，将SMC材料水平发展到许多领域。
[0005]现今国际市场中，复合材料制造的水箅子由于其轻便的外形，卓越的承载机械性能如产品的拉伸强度、模量强度、密度、热变形温度等等使其得到了广泛的应用。
[0006]在城市建设当中，离不开排水，这就需要在城市建设当中设置排水系统，同样的，就不可避免地用到水箅子。传统的水箅子一般以铸铁铸造或者用泥沙水泥烧制而成，这样的水箅子虽能达到一定的刚性，但由于金属类或者泥沙水泥类的材料受到雨水以及其他废水的侵蚀后容易腐蚀。不仅如此，在气温较低的时候或者一些气温较低的地区，当铸铁或者用泥沙水泥烧制而成的水箅子受到较重的车辆压过后很有可能发生水箅子裂、断等现象，造成车辆轮胎卡陷到排水井或者排水渠内，造成不必要的财产损失，更严重的造成生命安全事故。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决现有技术当中的不足，提供一种SMC复合材料的水箅子及该种水箅子及该水箅产品的生产方法，应用在城市建设当中。
[0008]为了实现上述目的，本发明的第一方面是提供一种水箅子，其盖体制造材料为SMC新型复合材料。
[0009]优选的是，所述SMC复合材料包括合成树脂、增强材料、辅助材料。
[0010]上述任一方案中优选的是，所述合成树脂包括不饱和聚酯树脂、环氧乙烯基树脂。
[0011]上述任 一方案中优选的是，所述增强材料为短切玻璃纤维粗纱或包括原丝和碳纤维丝的组合材料。[0012]上述任一方案中优选的是，所述辅助材料包括填料、固化剂、增稠剂、低收缩剂、脱模剂、着色剂、交联剂。
[0013]上述任一方案中优选的是，所述水箅子的盖体设置至少一个排水孔。
[0014]上述任一方案中优选的是，所述水箅子的盖体中心部位设置一眼。
[0015]本发明的第二方面涉及一种用于生产上述任一方案中的水箅子的方法，包括如下步骤:
A、制备SMC材料；
B、模压水箅子前的准备；
C、进行水箅模压过程。
[0016]上述方案中优选的是，所述步骤A、步骤B、步骤C按照上述排列顺序依次进行。
[0017]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括为生产所述水箅子的SMC片材设计配料配方。
[0018]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括合成SMC片材树脂胶和玻璃纤维。
[0019]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括设计放热峰温度和树脂胶与玻璃纤维反应速度。
[0020]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括将制备SMC片材所需材料混合均匀后放入相应的储料容器中 。
[0021]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括将混合均匀后的材料均匀地涂布在聚乙烯薄膜上，形成树脂糊。
[0022]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括机组引导所述的树脂糊进入短切玻
璃纤维沉降室。
[0023]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括在短切玻璃纤维沉降室将切割好的短切玻璃纤维均匀地涂在树脂糊上。
[0024]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括将达到沉降量的树脂糊随着传动装置送出沉降室进入由一系列错落排序的辊阵中。
[0025]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括在一系列错落有序的辊阵中，在张力和辊的作用下反复使短切玻璃纤维浸溃树脂糊中并赶走其中的气泡，形成SMC准片材。
[0026]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括将SMC准片材放入熟化间进行增稠熟化。
[0027]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括确定固化保温时间。
[0028]上述任一方案中优选的是，所述步骤A中包括检查SMC片材的熟化质量，裁剪定量片材，形成制造本发明提供的水箅子所需的SMC片材。
[0029]上述任一方案中优选的是，所述步骤B中包括将模具正确地安装在液压机工作台上。
[0030]上述任一方案中优选的是，所述步骤B中包括将液压机压力调到设定压力，保压时间到达设定时间。
[0031]上述任一方案中优选的是，所述步骤B中包括模具升温。
[0032]上述任一方案中优选的是，所述步骤C中包括在设置好的模具内进行加料。
[0033]上述任一方案中优选的是，所述步骤C中包括在液压机工作台上进行水箅子的压制。
[0034]上述任一方案中优选的是，所述步骤C中包括开模，脱模取出产品。
[0035]上述任一方案中优选的是，所述步骤C中包括水箅子出模后的物理定型。
[0036]上述任一方案中优选的是，所述步骤C中包括水箅子的通眼修边包装。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是按照本发明的水箅子的一优选实施例的立体图；
【具体实施方式】
[0038]为了更好地理解按照本发明的水箅子，下面结合附图对本发明中的水箅子的优选实施例做进一步阐述说明。
[0039]实施例1
如图1的按照本发明的水箅子的一优选实施例的实物图，本实施例的水箅子的盖体形状为矩形，尺寸为:长5000mmX宽120mmX高20mm，盖体共设置有三十四个排水孔，且排水孔在盖体上分布为对称的两列，除每列中间部位的两个排水孔，其余三十二个排水孔形状、大小全部相同。所述盖体上设置的三十四个排水孔全部为两端为半圆形中部为矩形构成的长圆孔，每列中间部位的排水孔略小于该列其他的排水孔。在本实施例的水箅子盖体所在矩形的中心部位设置一眼。
[0040]对SMC片材的承载强度(钢性)的设计，必须考虑到最大值，但是在SMC水蓖使用过程中还要有韧度(柔性)，在SMC水蓖使用时受到车轮碾轧时会产生模量挠度如果韧度不够，水蓖同样也会破碎。考 虑到以上水蓖实际的要求，解决SMC水蓖钢性和柔性综合课题，本发明提供的SMC材料的水箅子采用钢性树脂(不饱和聚酯树脂)和柔性树脂(乙烯基树脂)按照树脂性能比例配合使用，采用柔性低收缩剂，线型高纯度固化剂以及其他助剂、填料。形成非常优秀的配方组合，合成比例为:65%的SMC胶，35%的玻璃纤维。其中，SMC胶设计配比树脂、助剂、填料按照35:4:26的比例制作而成。由于SMC的增强来自于玻璃纤维，本发明设计使用SMC专用高强4800克无碱无捻纱129根，以连续长纱状态合成SMC片材，这种配方组合是本发明提供的SMC水箅子的独特之处。
[0041]制造本发明提供的水箅子对SMC片材的制备具有的较高要求，要根据制备材料的性质设计配料配方，SMC的密度一般为1.75-1.95g/cm3，模塑收缩率0.05%,热变形温度240摄氏度，冲击强度121kj/m2，弯曲强度180Mpa，绝缘电阻1.4X1015 欧姆。电气强度、介质损耗因数、相对介电常数、耐电弧、耐电痕化指数、燃烧性等等，本发明提供的水箅子达到国家和国际标准，具备研发出根据产品质量要求的合格产品。
[0042]鉴于以上条件，产品对模具、液压机的力量、精度、开模、合模速度，SMC片材在模具中的摆放，模具的封闭效果、温度设定、模具的承载能力等等问题都要在研发设计时全部考虑进去。为此本发明提供的水箅子在生产过程中对液压机和模具的品质有很高的要求，对现有液压机设备进行检验，由其是实际压力能力(经实验室理论测算承载力很高的产品，需要每平方厘米30KG以上的压力，才能完成产品需要)。开发模具更要考虑模具的材质密度，排气过程设定，承载能力，加热系统的设计，加热效果以及产品结构力学在生产本发明提供的水箅子时对于模具的应用。[0043]SMC水蓖子制作的工艺流程，整个制作过程最难控制的是化学反应过程；两种树月旨、低收缩剂和线型高纯固化剂的反应，很不好控制，树脂的固含不一样、粘度不一样、酸值不一样，造成与固化剂的反应速度不一样。胶凝时间不一样固化结果不统一，会造成产成品或脆或软，达不到钢柔合一的效果。本发明提供的SMC水箅子在配料、合成SMC片材时经过严格的计算和试验，解决了这一难题，其方法是:以每种树脂的固体含量(固含)、粘度、胶凝时间(反应速度)为基础，计算出它们参加反应的使用量是多少，基本得到树脂的总体固化反应速度分子带，从而设计出水蓖制作时的反应速度、胶凝时间，放热峰温度、以及模具内水蓖的保压时间，根据树脂和固化剂固化时放热峰温度和玻璃纤维的含量以及水蓖制品的体积设计出所需要的压力，达到的有效压强35KG/C Hf.压制效果很好。
[0044]考虑到SMC片材的特殊性质，本发明提供的SMC水箅子对所采用的片材生产条件十分严格。树脂胶和玻璃纤维合成SMC片材后进行熟化，温度控制在50摄氏度，时间控制在6小时左右。将模具升温到145摄氏度-150摄氏度之间，固化保压时间为15分钟，将SMC片材进行水箅的压制，出模后采用专用钢结构冷模具进行物理定型，定型结束后冲眼修边包装。
[0045]由于制造水蓖子所采用的SMC片材是整体4800克连续长纱，本发明提供的水箅子采用了一种保护长纱在模具中不变型、少流动的模具‘充盈式’上料方法，确保玻璃纤维长纱增强的效果，其操作方式:顺着长纱方向以模具的宽度90%的片材重叠一起，10%的片材以长纱的形式布置在水蓖中间层，长纱=5000_。根据水蓖子的压强面积，设定模具温度150度，液压机使用每片160吨的压力。
[0046]本发明提供的SMC水箅子的重金属的含量分别为:重金属铅(Pd)含量46ppm ;萊(Hg)含量 O ppm ;镉(Cd)含量 O ppm ;六价铬(Cr6+)34 ppm ;多溴联苯(PBB)0.4 ppm ；多溴联苯醚(PBDE) 23 ppm。
[0047]SMC水蓖Shui Bi water grate的模具设计,采用三维立体设计软件进行科学力学设计；对于长5000mmX宽120mmX高20mm的水蓖(本发明提供的水蓖子的一种规格)开始从平面设计，通过承载合力试验，最后确定为平面加下玄的方式。通过试制水蓖成品，得到最佳的合力承载角度。
[0048]模具材质采用P20钢材，材质硬度达到32度，随着模具温度升高到145度时，P20材质硬度可达39-41度。模具本身承载要达到整体承载压力1000吨，耐高温能力达到240度-300度不变形、还具有较强的模具韧性。
[0049]实施例2
本实施例的水箅子的盖体形状为矩形，尺寸为:长2500mmX宽60mmX高20mm，盖体共设置有十八个排水孔，且排水孔在盖体上分布为对称的两列，除每列中间部位的两个排水孔，其余十六个排水孔形状、大小全部相同。所述盖体上设置的十八个排水孔全部为两端为半圆形中部为矩形构成的长圆孔，每列中间部位的排水孔略小于该列其他的排水孔。在本实施例的水箅子盖体所在矩形的中心部位还设置一眼。
[0050]制作SMC材料的水箅子首先合成SMC片材，组成本实施例的SMC片材的材料包括合成树脂、增强材料、辅助材料。
[0051]合成树脂为不饱和聚酯树脂和环氧乙烯基树脂，增强材料为短切玻璃纤维粗紗或原丝和碳纤维丝辅助材料包括填料、固化剂、增稠剂、低收缩剂、脱模剂、着色剂和交联剂等等。SMC对不饱和树脂的要求是:粘度低，对玻璃纤维浸润性能好；同增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；固化速度适应，生产周期短，效率高；固化物有足够的热态强度，便于制品热脱模；固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；较低的收缩率。
[0052]增强材料为短切玻璃纤维粗紗或原丝和碳纤维丝。在不饱和树脂模塑料中，用于SMC的增强材料目前有很多短玻璃纤维长度尺寸，如12 mm,24 mm,36 mm不间断长紗等等，玻璃纤维含量在30%。
[0053]辅助材料包括填料、固化剂、增稠剂、低收缩剂、脱模剂、着色剂和交联剂等等。
[0054]准备好生产SMC材料之后，进入SMC片材的生产阶段。
[0055]SMC生产的流程主要包括:树脂糊制备、上糊操作、纤维切割沉降及浸溃、树脂稠化等过程，其工艺流程如下:
①树脂糊的制备及上糊操作
将SMC配方中的树脂糊分为两部分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应储料容器内，需要时由限速开关的管道进入静态混合器，按时间、定量混合均匀后，输送到SMC的上糊区，均匀的涂布在聚乙烯薄膜上。
[0056]②浸溃和压实
经过涂布树脂糊，下载在聚乙烯薄膜上，在机组的牵引下，进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随着传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承载膜相叠合，然后进入由一系列错落排序的辊阵中，在张力和辊的作用下；上、下承载薄膜将树脂糊和短切纤维紧紧压在一起，经过多次反复使短切玻璃纤维浸溃树脂糊中并赶 走其中的气泡；形成密实而均匀的连续的SMC准片材。然后进入熟化间增稠熟化。
[0057]SMC准片材在熟化间内经过温度为50摄氏度，时间为6小时的条件熟化，SMC准片材成为生产本发明提供的水箅子的SMC片材。准备SMC片材步骤完成后进入SMC水箅子的模压过程。
[0058]将模具升温至150摄氏度，根据树脂和固化剂固化时放热峰温度和玻璃纤维的含量以及水蓖制品的体积设计出所需要的压力，达到的有效压强35KG/C m2.根据水蓖的压强面积，液压机使用每片160吨的压力。设计树脂反应速度和放热温度(182摄氏度)，确定固化保压时间15分钟，开始对SMC片材按照已设定的温度、时间、压力进行压制。压制程序完成后出模，用专用钢结构冷模具进行物理定型，最终冲眼修边包装。
[0059]以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，例如所述排水孔的个数多少、排水孔的形状以及本发明提供的水箅子的尺寸、各步骤的顺序等，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围。还需要说明的是，按照本发明的水箅子及生产该水箅子的方法技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
【权利要求】
1.一种水箅子，包括盖体(1)，其特征在于:所述盖体是由SMC新型复合材料制成。
2.如权利要求1所述的水箅子，其特征在于:所述SMC复合材料包括合成树脂、增强材料、辅助材料。
3.如权利要求2所述的水箅子，其特征在于:所述合成树脂包括不饱和聚酯树脂、环氧乙烯基树脂。
4.如权利要求3所述的水箅子，其特征在于:所述增强材料为短切玻璃纤维粗纱或为原丝和碳纤维丝组合。
5.如权利要求4所述的水箅子，其特征在于:所述辅助材料包括填料、固化剂、增稠剂、低收缩剂、脱模剂、着色剂、交联剂。
6.如权利要求1所述的水箅子，其特征在于:所述盖体设置至少一个排水孔(2)。
7.如权利要求6所述的水箅子，其特征在于:所述排水孔(2)形状为长圆形。
8.如权利要求1或7所述的水箅子，其特征在于:位于所述盖体(I)的中心部位设置一孔(3)。
9.一种生产水箅子的方法，其特征在于:水箅子为上述任一权利要求所述的水箅子。
10.如权利要求9的生产 水箅子的方法，其特征在于:所述生产方法包括如下步骤: A、制备SMC材料； B、模压水箅子前的准备； C、进行水箅模压过程。
【文档编号】C08L67/06GK103467951SQ201310238564
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】王文利 申请人:天津市方诚金利复合材料有限公司