CN101913523A - 一种新型玻璃钢罐道的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型玻璃钢罐道的制作方法，其包括钢材的预处理、拉挤型材的制作以及钢材与拉挤型材的复合等步骤。该法制备的构件具有外观美观、结构致密、质量均一、耐磨、耐腐蚀、阻燃抗静电、免维护、安装方便、使用寿命长等优点，特别适用于潮湿、酸性等介质环境的井下工程使用。

Description

一种新型玻璃钢罐道的制作方法

技术领域

本发明属于矿山井下用井筒装备领域，具体涉及一种钢材与拉挤玻璃钢型材复合而成的玻璃钢罐道。

背景技术

现矿山井下用的罐道通常有木质、钢质及钢材与玻璃钢复合结构。钢质罐道在潮湿、有腐蚀性介质的环境下使用寿命短，需定期检修维护及更换；木质罐道强度低，耐腐蚀性能差，使用寿命更短。钢材与玻璃钢复合结构的罐道，目前主要采用传统手糊工艺制作，即在钢材表面手糊一定厚度的玻璃钢防腐层使其达到防腐效果，由于工艺的局限性，存在玻璃钢面层有气孔、机械强度差等缺陷。在使用过程中会出现锈水现象，即水汽通过玻璃钢表面的气孔渗透进入构件内部，腐蚀钢质骨架，久而久之使构件的承受力变小，降低安全系数，另还会出现玻璃钢与钢质骨架脱层等现象，缩短使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服上述种种缺陷，提供一种质量均一、结构致密、耐磨、外观美观、耐腐蚀、服务年限长、免维护的拉挤型玻璃钢罐道的一种制作方法。该玻璃钢罐道由钢材与拉挤玻璃钢型材复合而成，这种罐道能很好地满足在潮湿、酸性介质的矿井环境下长期使用。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种新型玻璃钢罐道的制作方法，其包括如下步骤：

A、钢材的预处理：对钢材进行除锈及校整处理；

B、拉挤型材的制作：拉挤玻璃钢型材的各原料经过拉挤设备进行中温固化一次拉挤制成拉挤玻璃钢型材；其中所述拉挤玻璃钢型材的原料包括增强材料、胶粘剂、阻燃剂、引发剂及助剂；

C、钢材与拉挤型材的复合：以预处理后的钢材为内芯，外套拉挤型材，在所述钢材与拉挤型材之间的空隙中填充粘结剂，使钢材与拉挤型材密实粘合于一体。

现有罐道内衬钢芯一般采用角钢对角焊接型和槽钢对角焊接型两种。本发明突破传统选用整体性能优越的冷弯方钢作为罐道的内芯，其主要为一次成型，质量稳定性好，冷弯方管在罐道中为主要受力构件，能更好的保证罐道整体强度和质量稳定性。

传统的钢材表面除锈主要是通过机械除锈，本发明对钢材表面选用新型除锈工艺，主要通过碱洗-清洗-酸洗-清洗-打沙-钝化-干燥等步骤来达到除锈效果，具体的对钢材除锈处理的步骤包括对钢材先进行碱洗并清洗，再进行酸洗并清洗，然后进行打沙处理，再进行钝化处理，最后干燥。详细步骤包括：选择相应规格的钢材，先经碱洗，碱溶液为氢氧化钠溶液(2～20wt％，优选10wt％)，除去钢材表面的油脂，后用清水冲洗干净，再经酸洗(如稀硫酸或稀盐酸等，5～20wt％)，去除钢材表面的浮锈，经清水冲洗干净后，打沙，增加表面粗糙度，构件放入钝化池，钝化时间为半小时，再经干燥待用。

钢材的平直度是通过钢材校整机械设备来完成，确保钢材的平直。

拉挤型材制作过程中，其原料增强材料为选自玻璃纤维纱、毡或布中的一种或几种；所述胶粘剂为不饱和聚酯树脂或环氧乙烯基酯树脂；所述阻燃剂为氢氧化铝；所述引发剂为过氧化物引发剂；所述助剂选自脱模剂、颜料糊、抗老化剂、抗静电剂中的一种或几种。拉挤玻璃钢型材各原料的质量含量优选为：增强材料50％～70％，胶粘剂35％～20％，阻燃剂13％～10％，引发剂1.5％～1％，助剂2％～1％，各原料之和为100％。采用以上原材料同时根据此配方比例经拉挤设备生产出的拉挤玻璃钢型材具有良好的质量稳定性能和机械性能。

玻璃钢罐道所用拉挤玻璃钢型材是经过拉挤设备经中温固化一次成型。拉挤设备工作温度控制在100～250℃之间，在此温度下生产出的拉挤玻璃钢型材固化较充分。

粘结剂的填充采用注射工艺，先将拉挤钢型材与钢材放入模具中，再将粘结剂通过注射设备注于拉挤钢型材与钢材之间的空隙中，使钢材与拉挤型材密实粘合；最后检测粘结牢固程度以及密实程度，粘结不牢或不密实时需重新进行粘结处理。粘结牢固程度的检测可采用抗剥离力来测定，密实程度可通过探伤设备检测。

本发明用以粘结钢材与拉挤玻璃钢型材的粘结剂中包含环氧及改性环氧树脂、稀释剂和引发剂。其中稀释剂选用活性稀释剂或惰性稀释剂，如甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等；引发剂选用胺类或改性胺类。上述粘结剂中各组分的质量含量优选为环氧或改性环氧树脂60％～80％，活性稀释剂或惰性稀释剂20％～30％，胺类或改性胺类引发剂1％～10％。选用此种粘结剂具有良好的操作性能和粘结力，非常适合于本发明中钢材与拉挤型材的粘合。

新型玻璃钢罐道上增加连接块时，先在拉挤型材外套上开口，再将连接块焊接于钢材内芯上，最后对开口处及连接块进行防腐处理。

对产品进行钻孔时，可根据图纸的对钻孔的数量、大小及位置等要求直接进行钻孔。

本发明的构件具有外观美观、结构致密、质量均一、耐磨、耐腐蚀、阻燃抗静电、免维护、安装方便、使用寿命长等优点，特别适用于潮湿、酸性等介质环境的井下工程使用。新型玻璃钢罐道在防腐性能、质量稳定性以及强度方面远高于现有罐道。

具体实施方式

实施例1

选用冷弯方钢，先经碱洗，碱溶液为10％的氢氧化钠溶液，除去钢材表面的油脂，后用清水冲洗干净，再经酸洗，去除钢材表面的浮锈，经清水冲洗干净后，打沙，增加表面粗糙度，构件放入钝化池，钝化时间为半小时，再经干燥待用。干燥后的冷弯方钢通过钢材校整机械设备对其进行校整处理，确保钢材的平直。

将各原材料60％玻璃纤维纱、27％环氧乙烯基酯树脂、10％氢氧化铝、1％过氧化物类引发剂、1％脱模剂、1％颜料糊通过拉挤设备，于150～200℃下中温固化一次成型，制作出拉挤玻璃钢型材。

处理后的钢材放入模具中，再把拉挤玻璃钢型材放入模具中，拉挤玻璃钢型材外边框与模具内边框相贴合，接着把调制好的粘结剂(环氧树脂75％，活性稀释剂24％，胺类引发剂1％)通过注射设备注于拉挤玻璃钢型材与钢材之间的空隙中，使拉挤玻璃钢型材与钢材相粘合于一体。用抗剥离力来测定粘结牢固程度，通过探伤设备检测密实程度。

实施例2

选用冷弯方钢，先经碱洗，碱溶液为10％的氢氧化钠溶液，除去钢材表面的油脂，后用清水冲洗干净，再经酸洗，去除钢材表面的浮锈，经清水冲洗干净后，打沙，增加表面粗糙度，构件放入钝化池，钝化时间为半小时，再经干燥待用。干燥后的冷弯方钢通过钢材校整机械设备对其进行校整处理，确保钢材的平直。

将各原材料59％毡、25％环氧乙烯基酯树脂、12％氢氧化铝、1％过氧化物类引发剂、1％抗静电剂、1％抗老化剂、1％颜料糊投入拉挤设备中，于150～200℃下中温固化一次成型，制作出拉挤玻璃钢型材。

处理后的钢材放入模具中，再把拉挤玻璃钢型材放入模具中，拉挤玻璃钢型材外边框与模具内边框相贴合，接着把调制好的粘结剂(环氧树脂70％，惰性稀释剂29％，胺类引发剂1％)通过注射设备注于拉挤玻璃钢型材与钢材之间的空隙中，使拉挤玻璃钢型材与钢材相粘合于一体。用抗剥离力来测定粘结牢固程度，通过探伤设备检测密实程度。

对比例1

在角钢或槽钢表面涂刷防腐漆。

对比例2

在冷弯方钢外通过手糊工艺覆上玻璃钢。

对比例3

除将冷弯方钢替换为角钢或槽钢外，其他同实施例1。

性能测试

将各实施例和对比例得到的罐道进行防腐、稳定性、强度方面的测试。

1、防腐方式及服务年限对比：

1.1、防腐方式：钢材表面涂刷防腐漆(对比例1)，此工艺为传统防腐工艺，防腐效果差，在通常情况下使用2年左右就会生锈，若在矿山井下恶劣的环境中使用，服务年限为5年左右。

1.2、防腐方式：钢材表面外覆玻璃钢(对比例2)，此工艺为传统手糊工艺，防腐效果相对涂刷防腐漆防腐时间稍长，在矿山井下可用10年左右。

1.3、防腐方式：钢材表面外套拉挤玻璃钢型材(实施例1和2)，此工艺为拉挤工艺，采用钢材与拉挤玻璃钢型材复合而成。其防腐效果良好，在矿山井下可用30年以上。

2、质量稳定性对比

采用钢质角钢或槽钢焊接而成的方钢做罐道钢芯(对比例3)，其为二次成型，与整体成型的冷弯方钢为罐道钢芯性比，质量稳定性差。

3、强度对比

3.1、角钢屈服强度：195MPa，抗拉强度约是375-460MPa；

3.2、槽钢屈服强度：235MPa，抗拉强度约是375-460MPa；

3.3、冷弯方钢的屈服强度在260-320MPa范围内，抗拉强度在600-620MPa。

4、罐道强度对比

4.1钢质罐道：

对比例1的罐道强度接近钢质本身机械强度。

4.2玻璃钢罐道：对比例2的罐道，其表面所覆玻璃钢在玻璃钢罐道中只起到防腐作用，为能增加罐道的整体强度。其强度趋近于钢质罐道。

4.3拉挤型罐道：实施例1和2的罐道具有较高的机械性能，同时也起到防腐效果。机械性能要远优于钢质罐道及玻璃钢罐道，在强度方面高于冷弯方钢的强度20～40％。

Claims (9)

1.一种新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

A、钢材的预处理：对钢材进行除锈及校整处理；

B、拉挤型材的制作：拉挤玻璃钢型材的各原料经过拉挤设备进行中温固化一次拉挤制成拉挤玻璃钢型材；其中所述拉挤玻璃钢型材的原料包括增强材料、胶粘剂、阻燃剂、引发剂及助剂；

C、钢材与拉挤型材的复合：以预处理后的钢材为内芯，外套拉挤型材，在所述钢材与拉挤型材之间的空隙中填充粘结剂，使钢材与拉挤型材密实粘合于一体。

2.根据权利要求1所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述钢材为冷弯方钢。

3.根据权利要求1或2所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于对钢材除锈处理的步骤包括对钢材先进行碱洗并清洗，再进行酸洗并清洗，然后进行打沙处理，再进行钝化处理，最后干燥。

4.根据权利要求1所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述增强材料为选自玻璃纤维纱、毡或布中的一种或几种；所述胶粘剂为不饱和聚酯树脂或环氧乙烯基酯树脂；所述阻燃剂为氢氧化铝；所述引发剂为过氧化物引发剂；所述助剂选自脱模剂、颜料糊、抗老化剂、抗静电剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1或4所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述拉挤玻璃钢型材各原料的质量含量为：增强材料50％～70％，胶粘剂35％～20％，阻燃剂13％～10％，引发剂1.5％～1％，助剂2％～1％。

6.根据权利要求1所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述拉挤设备的工作温度为100～250℃。

7.根据权利要求1所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述粘结剂的填充采用注射工艺，先将拉挤钢型材与钢材放入模具中，再将粘结剂采用注射设备注于拉挤钢型材与钢材之间的空隙中，使钢材与拉挤型材密实粘合；最后检测粘结牢固程度以及密实程度，粘结不牢或不密实时需重新进行粘结处理。

8.根据权利要求1或7所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述粘结剂中包含环氧或改性环氧树脂、活性稀释剂或惰性稀释剂、以及胺类或改性胺类引发剂。

9.根据权利要求1所述的新型玻璃钢罐道的制作方法，其特征在于所述新型玻璃钢罐道上增加连接块时，先在拉挤型材外套上开口，再将连接块焊接于钢材内芯上，最后对开口处及连接块进行防腐处理。