[發明專利]復合材料減震井蓋及其制造方法

有效

• 申請號: 201310263619.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104250979A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 高磊;孟秀青;楊剛;劉國強;孫曉光;胡偉
• 申請（專利權）人: 藍星（北京）特種纖維技術研發中心有限公司
• 主分類號: E02D29/14
• 分類號: E02D29/14
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及復合材料井蓋，具體地說，涉及一種碳纖維拉擠夾芯型材格柵骨架結構增強熱塑性復合材料減震井蓋及其制造方法。

背景技術

復合材料井蓋是近幾年興起的一種纖維增強高分子材質的井蓋，具有重量輕、耐腐蝕、噪聲小、使用壽命長的優點，且無回收價值，可有效杜絕“城市黑洞”的出現。目前，已有大量相關技術涉及到復合材料井蓋，如現有技術中的一種鋼塑復合井蓋及其制備方法，采用鋼條網狀骨架結構增強PVC樹脂，雖然提高了井蓋承載力，但是鋼與樹脂線膨脹系數差異太大結合面容易分層，影響使用壽命，且笨重，車壓噪聲大，夜晚行車碾壓井蓋擾民；另一項纖維增強樹脂基復合材料井蓋，是以網狀或篩狀玻纖為增強筋分布于井蓋內或背面，其玻纖增強筋的結構分布形態不合理，基體為不飽和聚酯，且非高溫模壓一次成型，遇重載背面容易開裂，影響減震和承載能力，脆性大，抗疲勞效果差，影響使用壽命。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何實現井蓋防盜，并提高其承載能力、抗疲勞和消聲減震性能，延長井蓋的使用壽命。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種復合材料減震井蓋，其包括：骨架結構層，以及填充在所述骨架結構層內的熱塑性復合材料層；所述骨架結構層具有至少一層，每層骨架結構層為由碳纖維拉擠夾芯型材縱橫交錯排布形成的格柵，所述復合材料層填充在格柵方格內；所述骨架結構層的兩側分別形成有所述復合材料層；所述復合材料層為織物、用于增強強度的第一短切纖維、用于吸聲的第一功能填料增強熱塑性復合材料層，所述型材腔內填充發泡材料。

其中，所述型材由大于等于24K的大絲束碳纖維或該大絲束碳纖維與其他纖維混雜增強熱固性樹脂或熱塑性樹脂經拉擠或拉纏工藝成型制得，所述型材橫截面形狀為矩形、梯形、正方形、三角形、“日”字型、“田”字型或“O”字型，所述型材在井蓋中間位置排列緊密，在井蓋兩邊排列稀疏，相鄰型材的間隔距離為50～250mm。

其中，所述其他纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種；所述熱固性樹脂為環氧樹脂、不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或呋喃樹脂；所述熱塑性樹脂為聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、或聚對苯二甲酸丁二酯。

其中，所述型材腔內填充的發泡材料為聚氨酯發泡材料、聚苯乙烯發泡材料、或酚醛發泡材料；且所述發泡材料中填充有用于吸聲的第二功能填料、以及用于增強強度的第二短切纖維。

其中，所述第一短切纖維和第二短切纖維分別采用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種；所述織物的組織形態為單軸向、雙軸向、多軸向、平紋、斜紋、緞紋或2.5D織物；所述第一短切纖維和第二短切纖維的長度分別為1-5mm。

其中，所述第一功能填料和第二功能填料分別為煉鋼爐渣粉、燃煤爐渣粉或高爐渣粉中一種或幾種；所述第一功能填料和第二功能填料的目數分別為100-400目。

本發明還提供了一種基于上述任一項復合材料減震井蓋的制造方法，其包括以下步驟：

1）向碳纖維拉擠夾芯型材的型腔內灌注含有用于增強強度的第二功能填料、用于吸聲的第二短切纖維的發泡材料，使其充分發泡充滿型腔固化；

2）向金屬模具中噴外脫模劑，鋪設織物，將熱塑性樹脂、助劑、用于吸聲的第一功能填料和用于增強強度的第一短切纖維混合充分，按預設厚度鋪于織物上，重復操作，達到所述織物/樹脂層鋪層厚度；

3）打磨掉型材外表面的脫模劑，在步驟2）中鋪設好的織物/樹脂層上沿縱向或橫向間隔平行鋪設通長貫通的步驟1）中填充好的型材，鋪設1-2層織物包裹型材，進一步在鋪設好的型材間沿橫向或縱向間隔平行鋪設型材，形成格柵骨架結構層；

4）在形成的型材格柵方格內交替鋪設織物和預設厚度的熱塑性樹脂、助劑、用于吸聲的第一功能填料和用于增強強度的第一短切纖維混合料，直至與型材達到同一高度；

5）重復步驟3）和4），達到預設的型材格柵骨架結構層數，其中相鄰骨架結構層間的通長貫通型材鋪設夾角為90°；

6）在步驟5）形成的骨架結構層上交替鋪設織物和熱塑性樹脂、助劑、用于吸聲的第一功能填料和用于增強強度的第一短切纖維混合物至所述織物/樹脂層鋪層厚度；

7）采用一次加熱模壓成型，固化冷卻脫模后，進行打磨修邊。

（三）有益效果