专利名称：碳纤维复合材料减震井盖及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于市政管道建设工程领域，特别涉及一种碳纤维复合材料减震井盖及其制造工艺，该产品适用于机场、港口码头等车流量大、载重负荷高的路段；变电站、化工厂、燃气管道口及气候潮湿等环境比较恶劣的地区。
背景技术：
长期以来，我国的市政公用设施应用的检查井盖普遍采用铸铁生产，其材料局限性及加工能耗、环境污染等，给工程、环境、能源带来困扰。特别是井盖的丢失问题一直没有很好的解决，常导致交通运输、人身安全事故，影响城市经济建设，对社会环境产生负面影响。
目前使用的井盖有以下几种铸铁井盖、水泥井盖、复合材料井盖等。铸铁井盖易被盗，噪音大，影响居民的生活；水泥井盖笨重，开启困难，给施工及检修带来不便且承载能力不够；再生树脂复合材料检查井盖在使用过程中，尤其是在气温较高的情况下车辆不断碾压，井盖会发生蠕变，致使井盖中间部位不断下沉，甚致脱落，会产生很大的安全隐患。现今使用井盖均具有一定的应用限制。
发明内容
本发明的目的就是针对目前各类井盖的不足，提供一种碳纤维复合材料减震井盖及其制造工艺，它结构合理，强度高，使用寿命长。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种碳纤维复合材料减震井盖，它包括盖体，所述盖体包括上、下各至少一层碳纤维布，在碳纤维布间包裹多层加强筋层，每层加强筋层均包括若干平行的碳纤维复合材料杆，碳纤维复合材料杆置于树脂混合填料中并被夯实；在盖体的边缘与井座接触处设有橡胶垫圈。所述下层的碳纤维布有多层，其数量多于上层的碳纤维布数量。所述环氧树脂混合填料为环氧树脂、短切碳纤维、橡胶粒、石英砂、玻璃纤维布及棉纱布中的至少一种或几种的混合物。一种碳纤维复合材料减震井盖的制备方法，其制备工艺如下
(1)根据设计要求制作盖体模具，材质为金属；
(2)以碳纤维复合材料杆为加强筋；以常温固化环氧树脂100份为基体，混合2份短切碳纤维、20份橡胶粒、30份石英砂、3份玻璃纤维布、2份棉纱布为增强材料，充分混合后制成环氧树脂混合填料；
(3)在模具中铺设碳纤维布，将环氧树脂混合填料按一定厚度均匀铺于碳纤维布上，并将碳纤维复合材料杆作为加强筋包埋于其中压实，并再铺一层填充物夯实；重复操作，并使第二层加强筋方向与第一层呈90 夹角；夯实、压平后铺上碳纤维布，施加一定载荷压紧；放置24小时至环氧树脂固化完全；(4)脱模后在井盖下平面外侧一圈粘贴橡胶垫，进行切割、修整，达到设计要求。本发明的 高性能碳纤维复合材料减震井盖内部结构进行了独特的加强筋设计，选用碳纤维复合材料杆为支撑骨架，以十字交叉形式排列，其周围以短切碳纤维等各种填料增强混合环氧树脂填充，同时保证杆材均匀分布、并与增强基体紧密接触、夯实；井盖上下表面以多层碳纤维布包覆；底层加厚处理，以提高产品整体强度；井盖边缘与井座接触处粘结橡胶垫圈以提高制品的抗震性。本发明的有益效果是结构设计独特、除满足常用井盖的不足之外更有强度高、耐环境老化性能好、耐磨、抗蠕变安全稳定性高、寿命长等优点，可满足日常生活以及在各种严苛环境下使用，并可有效解决井盖防盗问题。
图I为发明结构示意图。图2为图I的侧面视图。其中，I.橡胶垫圈，2.加强筋层，3.碳纤维布，4.树脂混合填料，5.井盖开启孔。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。图I、图2中，盖体包括上、下各两层碳纤维布3，在碳纤维布3间包裹多层加强筋层2，每层加强筋层2均包括若干平行的碳纤维复合材料杆，加强筋间的间隙有树脂混合填料4填充，碳纤维复合材料杆置于环氧树脂和填料中并被夯实；在盖体的边缘与井座接触处设有橡胶垫圈I ;井盖上设有两个井盖开启孔5，便于取出或打开井盖。所述下层的碳纤维布3有多层，其数量多于上层的碳纤维布数量。所述树脂混合填料为短切碳纤维、橡胶粒、石英砂、玻璃纤维布及棉纱布中的至少一种或几种与环氧树脂的混合物，起到粘合加强筋的效果，各种填料同时用于提高井盖的耐磨性、抗蠕变性及老化性。本发明采用模压成型及手糊成型相结合的方式完成整个制造过程。首先制作相应尺寸的模具，然后在模腔内铺展碳纤维布、排布加强筋、填充树脂混合填料、再铺展碳纤维布，施加一定的载荷压实，放置24小时后脱模进行后续加工，最后在底部外侧井盖与井座接触部位粘贴一层减震橡胶垫。具体实施过程如下
实施例I
加工碳纤维复合材料减震井盖，大径625mm,小径575mm,厚度30mm,台阶厚度17mm。以多层6K碳纤维布3铺展在井盖的上下表面，中间为两层碳纤维加强筋层2成90 排布，均匀包埋于环氧树脂混合填料中，夯实并施加一定的载荷常温固化成型，完全固化后在井盖底部外侧与井座接触部位粘贴一层宽度为20mm,厚度4mm的橡胶圈,材质为耐老化娃橡胶。碳纤维加强筋选用日本三菱1700碳纤维，以耐高温热固性环氧树脂为基体用连续拉挤成型工艺法制备成杆状材料，其比重仅为钢材的1/5，而其抗拉强度却达到高强钢丝的I. 85倍，在井盖中主要作为基本骨架起支撑作用，可以很好的提高产品的强度。 成型后的井盖脱模后经后期加工处理，可直接放置于井座上使用。
权利要求
1.一种碳纤维复合材料减震井盖，它包括盖体，其特征是，所述盖体包括上、下各至少一层碳纤维布，在碳纤维布间包裹多层加强筋层，每层加强筋层均包括若干平行的碳纤维复合材料杆，碳纤维复合材料杆置于树脂混合填料中并被夯实；在盖体的边缘与井座接触处设有橡胶垫圈。
2.如权利要求I所述的碳纤维复合材料减震井盖，其特征是，所述下层的碳纤维布有多层，其数量多于上层的碳纤维布数量。
3.如权利要求I所述的碳纤维复合材料减震井盖，其特征是，所述环氧树脂混合填料为环氧树脂、短切碳纤维、橡胶粒、石英砂、玻璃纤维布及棉纱布中的至少一种或几种的混合物。
4.一种权利要求I所述的碳纤维复合材料减震井盖的制备方法，其制备工艺特征如下 (1)根据设计要求制作盖体模具，材质为金属； (2)以碳纤维复合材料杆为加强筋；以常温固化环氧树脂100份为基体，混合2份短切碳纤维、20份橡胶粒、30份石英砂、3份玻璃纤维布、2份棉纱布为增强材料，充分混合后制成环氧树脂混合填料； (3)在模具中铺设碳纤维布，将环氧树脂混合填料按一定厚度均匀铺于碳纤维布上，并将碳纤维复合材料杆作为加强筋包埋于其中压实，并再铺一层填充物夯实；重复操作，并使第二层加强筋方向与第一层呈90 夹角；夯实、压平后铺上碳纤维布，施加一定载荷压紧；放置24小时至环氧树脂固化完全； (4)脱模后在井盖下平面外侧一圈粘贴橡胶垫，进行切割、修整，达到设计要求。
全文摘要
本发明涉及一种碳纤维复合材料减震井盖及其制造工艺。本发明盖体包括上、下各至少一层碳纤维布，在碳纤维布间包裹多层碳纤维复合材料杆加强筋层，加强筋间有环氧树脂混合填料填充，在盖体的边缘与井座接触处设有橡胶垫圈。本发明除满足常用井盖的不足之外更有强度高、耐环境老化性能好，耐磨、抗蠕变，安全稳定性高，寿命长等优点，并可有效解决井盖防盗问题。本发明除可满足日常生活使用外，还可广泛应用于机场、港口码头等车流量大、载重负荷高的路段，适用于气候潮湿等环境比较恶劣的地区。
文档编号E02D29/14GK102720214SQ20121023840
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者乔琨, 朱波, 王永伟, 蔡珣 申请人:山东大学