檢查井是通往地下設施如自來水、排水、電信、電力、燃氣、熱力、消防、環境衛生等設施的出入口，檢查井蓋是檢查井口可開啟的封閉物，由支座和井蓋組成，是市政建設中必不可少的設施。長期以來，我國一直使用鑄鐵檢查井蓋，近幾年來，全國各地經常發生鑄鐵檢查井蓋被盜事件，這不僅給市政部門造成巨大的經濟損失，而且給行人和車輛帶來了極大的危害，多次發生傷亡事故，市民和社會輿論要求採取檢查井蓋防盜措施的呼聲越來越高，既引起了各級政府主管部門的高度重視，也引起了有關企業研製新型材料檢查井蓋的興趣。目前市場上已出現了多種利用非金屬材料製成無回收價值的新型模壓檢查井蓋，如超高分子量聚乙烯複合材料，菱鎂複合材料，復合玻璃鋼，高強度複合材料等給排水井蓋、井座（統稱檢查井蓋）的生產和應用近年來得到廣泛重視，可大幅度降低因為被盜丟失引起的安全事故，但是目前市場上檢查井蓋、水箅的質量參差不齊，嚴重影響了非鐵材料製造的檢查井蓋、水箅的製造和推廣應用，採用新材料和新工藝制備高性能檢查井蓋和水箅得到廣泛重視。採用長玻纖筋替換鋼筋的BMC模塑料製造新型檢查井蓋是這一領域的重要研究方向。

　　我國BMC的研製起於70年代初，目前我國玻璃鋼發展水平與世界發達國家差距還較大，手糊工藝仍占主導地位。BMC在各種成型工藝中的比例僅佔9%，產量微乎其微。總的來說，BMC產品品種較少、產量不大、質量也參差不齊，這與我國的原材料不能很好配套、工藝水平較低有很大的關係，致使BMC在中國的發展比較緩慢。因此大力加強BMC新產品的開發是當務之急。

　　本項目在廣泛調研的基礎上，與國內相關領域研究部門密切合作，開發了不飽和聚酯復合增強新技術，研製高性能BMC模塑料，並用於高性能檢查井蓋、水箅的製造。產品具有技術含量高、工藝穩定、成本較低、承載能力強，底蓋吻合嚴密、耐磨、耐腐蝕、結構輕便，式樣美觀，自重輕，容易安裝的特點，而且無回收價值。

　　我們與有關高校和研究單位合作，通過網上技術市場向全國招標，與浙大寧波理工大學合作於2009年5月開始，開展了長玻纖增強高強度模塑料（HBMC）檢查井蓋的研製，目前產品已通過國家建築工程質量監督檢測中心檢驗，達到項目任務書要求，產品已在省內外相關工程應用。

　一、項目研究概況及主要技術內容

　　本項目根據複合材料增強的新原理，採用組合增強新技術研製了纏繞高性能團狀模塑料（BMC），並成功地應用於給排水井蓋、井座、水箅和護樹板的製造。

　　主要技術內容：在聚合物中添加填料改善材料性能是複合材料重要的方法，作為一般規律：纖維狀填料材料能有效提高拉伸強度（在填料與基體樹脂具有良好粘結性能的前提下）；玻纖網狀填料筋提高材料的剛性，但與填料的長徑比或寬厚比密切相關；如果在多組分混合體系中存在具有多種形態結構的填料，形成所謂的雜化結構則可形成多重增強作用。本項目產品採用長絲筋料、網狀筋料、宏觀短纖維填料、纖維軟絲增強材料等四種性質、結構、模量不同的增強材料改性不飽和聚酯。通過組合改性技術實現了不飽和聚酯的增強，同時採用自行研製的高表面活性彈性體微粉作為防收縮劑和增韌劑，得到了複合材料檢查井蓋專用BMC模塑料，經過在一定溫度下高壓模壓工藝製造高性能檢查井蓋、井座、水箅和護樹板。

　　（一）、本項目根據產品的技術和應用要求，開展了以下幾方面的攻關，攻克了目前高強度模塑料HBMC制備過程中關鍵的技術難關：

　　A.BMC模塑料的新型增稠體系選擇和增稠穩定性研究。與有關單位合作，通過連續檢測樹脂糊粘度對MgO、Mg(OH)2、Ca(OH)2與葉臘石、LiCl、CaO的復合系統的增稠進行了全面研究，首次使用了有機葉臘石（OS）作為Ca(OH)2的增稠促進劑。結果表明，葉臘石對Ca(OH)2的增稠具有顯著的協同促進作用，獲得了初期增稠較慢，中期較快，後期較穩定的復合增稠劑系統，即Ca(OH)2—OS—LiCl系統。

　　B.纖維增強料的篩選和匹配。增強筋是BMC重要的組成部分，是賦予模壓製品高強度的關鍵，整個項目從材料設計方面著手，採用長絲筋料、網狀筋料、宏觀短纖維填料、纖維軟絲增強材料等四種性質、結構、模量不同的增強材料改性結晶不飽和聚酯。通過組合改性技術實現了不飽和聚酯的增強，同時採用自行研製的高表面活性彈性體微粉作為防收縮劑和增韌劑，得到了複合材料檢查井蓋專用BMC模塑料，突破了基體樹脂與增強材料的界面相容性問題，通過預處理改性提高了纖維與樹脂的界面作用力，獲得了性能優異的BMC模塑料。

　　C.低成本防收縮劑和增韌劑的研製。目前HBMC模塑料採用的防收縮劑主要有聚苯乙烯（PS）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作防收縮劑，但大都存在與不飽和樹脂基體相容性差的問題，而且成本高，用量難以控制的問題，採用本公司研製的高表面活性彈性體微粉，既克服了製品的收縮大問題，又實現了BMC的增韌，降低製品成本，簡化了操作工藝，提高製品的穩定性。

　　D.BMC模塑料模壓工藝的研究和優化。通過以上技術措施制備BMC模塑料是本項目的創新，本項目研究了模壓溫度、壓力、模具形狀、BMC厚度等因素對模壓製品力學性能的影響，獲得了相對溫度的工藝條件。

　　E.BMC檢查井蓋和相關產品的研製。研究了不用鋼筋增強的檢查井蓋的製造工藝和力學性能的關係，為通過BMC制備高性能給排水井蓋、井座、水箅和護樹板的製造提供可行的工藝參數。

（二）、BMC制備

　　1、樹脂糊的制備及上糊操作：
　　樹脂糊的制備—1號裝置由以下幾步分組成

　　1－帶卸料頭的旋轉供料器；2- 預混合供料器；3- 帶攪拌器的下料斗；　4- 脈動料斗；5- 帶式混合器；6- 線內混合器；7- 樹脂及引發劑泵；8- 引發劑貯箱；9- 泵；10- 冷卻器
　　樹脂糊的各組分在進入雙鏍桿捏合機之前，須預先進行計量和充分混合，然後成為一種糊狀混合物--樹脂糊形成付諸使用。

　　2、粗紗的切割與沉降：
　　粗紗的切割器位於機組的上部，整個切割沉降過程在一密閉的空間進行。切割器一般採用三輥式結構。切割器刀輥上的刀片間距要均勻，並且延芯軸長度交錯安置，以便減少在切割器運轉過程中的衝擊震動，刀片一般採用機械法緊固。

　　3、浸漬與捏合：
　　在捏合機中，浸漬、絞拌、混合的主要作用是在雙鏍桿刀的揉捏作用下，使纖維為樹脂所浸透，驅趕氣泡，使團材拌成均勻。為此，在設備上使團材從這些鏍桿輥的上部、下部及四周通過，當其通過這種"滾動"路程，團料受到拌和，延伸作用而完成浸漬。

　　4、熟化與存放：
　　當BMC團料從捏合機卸下後，一般經過一定的熟化期。當其粘度達到模壓粘度範圍並穩定後，才能交付成型使用。

　（三）、BMC的模壓製造檢查井蓋

　　團狀模塑料的成型，目前主要採用金屬對模的壓製成型法。其工藝過程簡單，只要將合乎要求的BMC料材計量成所需的製品重量，按一定要求輔設放置在模具的適當位置上，即可按規定的工藝參數加溫加壓成型。但是，若要模製出高質量的製品，就必須使用合適的壓機和模具，嚴格控制工藝條件（如加料方式、成型溫度、壓力和保溫時間等）。

1、性能測試

　　承載力試驗: 承載能力是反映新型模壓檢查井蓋承載強度的重要指標，主要通過對成套新型模壓檢查井蓋進行加載試驗後，測量新型模壓檢查井蓋的變形量來確定其承載能力。井蓋生產出來後,需首先對其承載力進行檢查,以決定其適應於重型或輕型。檢查井蓋應按成套產品進行承載能力試驗。加載設備所的荷載不小於500KN,其檯面尺寸必須大於檢查井蓋支座最外緣尺寸,加載試驗裝置如圖。剛性墊塊尺寸應為，直徑365 mm，厚度等於或大於40 mm，上下表面平整,橡膠墊片放置在剛性墊塊與井蓋之間,墊片的平面尺寸應與剛性墊塊相同，墊片厚度就為6-10 mm。調整剛性墊塊的位置，使其中心與井蓋的幾何中心重合試壓直至試樣破壞。加荷採用分級加載,最大裂縫寬度達0.2mm以前的加荷級差為500kg，最大裂縫寬度超過0.2mm以後，加荷級差為1000kg。記錄壓力電子秤和百分表在每級加荷時的讀數。並在每級5～10min 的加荷間隙時間內,仔細觀察並記錄板底裂縫情況其加載試驗裝置見下圖所示。
　　根據新型模壓檢查井蓋的使用場合不同，可對新型模壓檢查井蓋的承載能力進行分級。其各等級的承載能力指標值採用公司企業標準《BMC高分子複合材料檢查井蓋》GB/T2023858-2009聚合物基複合材料檢查井蓋、CJ/T212—2005聚合物基複合材料水箅，並參照CJ／T1009—2006《再生樹脂複合材料檢查井蓋》的規定並對樣品的實際檢測結果進行權衡後確定。

2、BMC的模壓製品微觀形貌研究
　　採用掃瞄電子顯微鏡對BMC模壓件斷面進行觀察，將材料斷面經噴金處理, 利用掃瞄電子顯微鏡(SEM) 技術進行分析，掃瞄加速電壓為15 kV。

3、樹脂糊粘度測定
　　採用旋轉粘度計測定增稠劑對樹脂糊粘度的影響。

二、攻克關鍵技術採取的技術措施

根據產品的技術和應用要求，這個項目的複合材料檢查井蓋專用長玻纖筋BMC模塑料，經過在一定溫度下高壓模壓工藝製造高性能檢查井蓋、井座、水箅和護樹板。已做了以下幾方面的改進，攻克了目前高強度模塑料BMC制備過程中關鍵的技術有：

一）、井圈、井蓋、水箅的外型受力結構做了三點改進：1、井圈挖空結構，該結構在減輕井圈重量、節約BMC復合料的基礎上，使井圈在地面更牢固不易側翻、更容易跟混凝土沾合。2、井蓋面和底部加強筋採用弧形度結構設計，該結構設計使井蓋中心受力點更容易向四周擴散，跟平式井蓋相比，弧形度的井蓋其強度和彈性增加了三分之一的力度。3、結構中邊圈加軟絲、加強筋加密設計，使井蓋邊圈抗磨性能提高了2倍。

二）、能纏繞長玻纖替換鋼筋的新工藝，主要在以下兩點有明顯改變；1、改變了BMC模塑料配方中的脫模劑與鋼筋不能聚合的工藝技術問題，用長玻纖筋與BMC模塑料更容易聚合。同時長玻纖筋的粗細、疊合層數和玻纖筋的漲力、弧形度很容易控制。2、節約了生產投資成本，產品的性價比更具競爭力。以重型∮700井蓋為例：原標準重型∮700BMC鋼筋井蓋重量72公斤，鋼筋重量在25公斤，並經切割、彎管、焊接工藝，每公斤成本在5元左右，一套井蓋鋼筋佔用的成本在125元，現根據國家新標準，重型∮700井蓋在受壓力27噸相同要求下，重量大於40公斤，我們用3公斤的長玻纖（4元/一公斤）計20元成本來替代鋼筋，一套重型∮700井蓋節約原料成本105元。另一方面節省了鋼筋車間的投資成本100多萬元，每月節省20多人勞務費用3萬元。

三）、聚合物中優化了交聯體系、固化體系、添加增強填料改善材料性能是長玻纖BMC高分子複合材料窨井重要的方法，作為一般規律：纖維狀填料材料能有效提高拉伸強度（在填料與基體樹脂具有良好粘結性能的前提下）；長纖維狀增強填料能提高材料的剛性，但與填料的長徑比或寬厚比密切相關；如果在多組分混合體系中存在具有多種形態結構的交聯劑、引發劑、填料，形成所謂的雜化結構則可形成多重增強作用。本項目產品採用網格纖維筋、團狀BMC模塑料、軟絲纖維、交鏈增強材料等四種性質、結構，模量不同的增強材料來改性不飽和聚酯。長玻纖替換鋼筋與HBMC模塑料體系的匹配、選擇和穩定性研究，通過脫模劑與長玻纖的熔合和匹配；低成本防收縮劑和增韌軟絲搞磨損的工藝新方法；弧型度井蓋受力結構的改進；BMC模塑料模壓工藝的優化；HBMC檢查井蓋和相關產品的研製、組合改性技術實現了不飽和聚酯的增強，同時採用新配製的交聯劑（高表面活性彈性體微粉作為防收縮劑和增韌劑），和引發劑能使BMC模塑料固化體系的聚合度、壓宿比、緻密度得到根本性的改性和提高。

四）、BMC模塑料的新型增稠體系選擇和增稠穩定性：BMC主要由不飽和聚酯樹脂、玻纖筋、填料、引發劑、增稠劑、低收縮添加劑、膜模劑、顏料及增強短玻纖材料等組成。製造高質量BMC的技術關鍵之一，是獲得包括樹脂、填料和各種添加劑在內的樹脂糊的穩定增稠體系。生產中稠化速度和程度要適當，稠化太快，玻璃纖維和填料難以充分浸透；稠化太慢，則貯存困難，而且稠化的程度直接影響到BMC模壓製品的質量。粘度過高，材料的流動性差，模壓時容易產生缺料或模具磨損；粘度過低，容易產生樹脂流失，纖維析出，導致製品裂紋和力學性能不穩定。樹脂糊的增稠是一個複雜的物理化學過程，影響增稠的因素也很多，如不飽和聚酯樹脂的分子量、酸值、增稠劑和填料的種類與用量，且受水分和溫度的影響也很大。選擇最合適的增稠劑及用量，充分研究增稠劑的增稠作用及增稠機理。

　　五）、低成本防收縮劑和增韌劑的研製。不飽和聚酯樹脂(UPR ) 是目前熱固性樹脂中產量較大的品種之一。但是U PR 具有兩大缺點：固化收縮率高和固化物脆性大。前者影響制件的尺寸精確度和表面光潔度，後者使得製品的耐衝擊、耐開裂和耐疲勞性較差。因此，降低U PR 的固化收縮率、提高固化物的韌性是當今UPR研究領域的主攻方向。對於降收縮，主要採用的方法是加入低收縮劑(LSA ) (對於BMC, 稱低輪廓劑(L PA ) )，如PVAc、PMMA、PS、PU 等。目前UPR改性的研究或側重於增韌, 或側重於降收縮，沒有考慮將二者結合起來, 以獲得同時增韌和降收縮的不飽和聚酯樹脂。本項目採用活化的高表面活性彈性體微粉，強化UPR與改性材料兩相間的界面結合, 使之能有效地傳遞應力,添加於不飽和聚酯中，獲得同時增韌和抗收縮的BMC樹脂。

三．技術關鍵和創新點

　　（1）採用球形筋料、網狀筋料、宏觀短纖維填料、纖維軟絲增強材料等四種性質、結構、模量不同的增強材料改性不飽和聚酯制備檢查井蓋（檢查井蓋）專用高性能團狀模塑料BMC；
　　（2）採用自製的高活性彈性體微粉防收縮劑和增韌劑，代替價格高的高分子材料，有效地控制模塑料成型過程產生的收縮，降低生產成本；
　　（3）在材料上實現了超高強度，蓋體不設加強鋼筋，製品不易生銹腐蝕、延長使用壽命，符合環保要求；
　　（4）檢查井蓋的結構上，井圈挖空結構，該結構在減輕井圈重量、節約BMC復合料的基礎上，使井圈在地面更牢固不易側翻、更容易跟混凝土沾合。2、井蓋面和底部加強筋採用弧形度結構設計，該結構設計使井蓋中心受力點更容易向四周擴散，跟平式井蓋相比，弧形度的井蓋其強度和彈性增加了三分之一的力度。3、結構中邊圈加軟絲、加強筋加密設計，使井蓋邊圈抗磨性能提高了2 倍。可以實現底蓋吻合緊密，防彈跳，防移位，車輛駛過後不發出噪音。

　　採用長玻纖筋BMC高分子複合材料模塊壓成型製成超高強度檢查井蓋；直徑達750mm，厚度只有36mm的檢查井蓋承重達到40T。

四、總結

　　本項目通過研究新型增稠體系，獲得具有良好增稠穩定性增稠劑；採用混雜增強新技術利用球形筋料、網狀筋料、宏觀短纖維填料、纖維軟絲增強材料等四種性質、結構、模量不同的增強材料改性不飽和聚酯制備檢查井蓋（檢查井蓋）專用高性能團狀模塑料BMC；在材料上實現了超高強度，蓋體不設加強鋼筋，製品不易生銹腐蝕、延長使用壽命，符合環保要求；開發了不飽和聚酯復合增強新技術；採用高表面活性彈性體微粉，添加於不飽和聚酯中，獲得同時增韌和降收縮的不飽和聚酯樹脂，得到了複合材料檢查井蓋專用BMC模塑料專用料，成功地應用於高性能檢查井蓋的製造。

　　試製成功後，為了保證產品的質量和產業化發展，在技術和原材料這兩個方面，公司牢牢把握住核心技術和原材料配方，嚴防洩露；公司內部加強管理，定期培訓員工，嚴把質量關，使得由於質量問題而降低產品競爭力的事不會發生；不斷地完善產品，開發新產品，打造一流品牌，從而降低市場風險。

　　總之，本項目產品具有技術含量高、工藝穩定、成本較低、承載能力強，底蓋吻合嚴密、耐磨、耐腐蝕、結構輕便，式樣美觀，自重輕，容易安裝的特點，產品在相關工程得到應用，社會效益、經濟效益顯著。歡迎同行生產企業、工程技術人員、想接產的工藝技術人員來公司實地學習、培訓。

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