CN105109070A - 一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置及制造方法，包括纱架，纱架通过导纱架连接加热排湿装置，加热排湿装置连接不锈钢圆筒浸胶装置、不锈钢圆筒浸胶装置通过可控温排气活节连接温控成型模具，温控成型模具连接牵引机头，不锈钢圆筒浸胶装置通过进胶管道连接可控温反应釜B，可控温反应釜B连接可控温反应釜A，可控温排气活结通过排气管道连接过滤吸附装置，使用时，通过纱架放置纤维纱团，由导纱架导向，通过加热排湿装置，进入不锈钢圆筒浸胶装置，由可控温反应釜B放入备料-酚醛树脂胶料，通过可控温排气活节挥发有害物质后，由温控成型模具加热固化成型，最后从牵引机头拉出，具有高性能、环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地铁疏散平台，具体涉及一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置及制造方法。
背景技术
目前，中国正在进行大规模的高铁建设和地下隧道工程建设。尤其是地铁工程为代表的轨道交通建设已经进入一个大繁荣时期。由于地铁所处的环境比较特殊，安全问题尤为重要，一旦发生火灾或者其他突发事件，乘客的逃生非常重要，所以在地铁隧道内设计和建造过程必需配套相应的安全措施，目前设置疏散平台是有效措施之一。由于地铁的特殊环境决定疏散平台的材料必须要有足够的机械强度、很好的防火性能、无产烟毒性、高耐烧蚀性、耐腐蚀性以及安装维修方便。
地铁中常用的疏散平台主要有三种材料制作而成：水泥、金属及复合材料；早期使用的疏散平台都由水泥和金属材料制作。这种水泥或金属材料制作的疏散平台存在重量过大、过于笨重，拆卸、安装不方便，施工周期长，造价成本高，而且金属材料还容易变形、风化腐蚀等后续维修保养费用高，且影响疏散平台的安全使用寿命。后来欧洲就最先研发了复合材料疏散平台并全世界大力推广至今。
较早应用复合材料疏散平台的为著名的英法海底隧道工程，日本新干线，美国芝加哥轻轨，洛杉矶LakeMatthews隧道。中国广州地铁从2005年开始引进并使用。
复合材料地铁疏散平台主要部件包括平台板、横梁和平台板斜梁及扶手。横梁一端固定在隧道壁上，另一端通过支撑斜梁相支撑，平台板固定在横梁上面。在平台的边缘，设计了荧光材料，不仅美观，而且一旦发生意外，可以给乘客很好的提示作用。
平台板的结构设计是本设计的核心，从原理上来说，可以将平台板设计为一块平板，也可以设计为“工”字形。但从受力力学角度，设计为“工”字形更为经济，更为实用。考虑到风压，该平板之间应保留一定的间隔，但间隔不能太宽，避免女性的高跟鞋卡住。在制造方面，通常可以将“工”字形型材通过拉挤棒材将其固定在一起形成格栅板，然后铺放在横梁上；平台板横梁是主要的受力件，且平台板平铺在上。为方便平台板的铺放，该横梁应设计为矩形；考虑到材料的节约性，将其设计为空心；平台板斜梁，考虑到受力及稳定性，将其同样设计为空心矩形型材；平台扶手，从受力角度分析，截面为圆形的材料，各个方向受力相同，材料最省；从人的手握感觉，圆形是最舒服的。
目前国内有关酚醛复合材料地铁疏散平台的制造厂家已经有6家以上。许多城市地铁招投标中有大量使用复合材料地铁疏散平台。制造复合材料地铁疏散平台用的设备为传统复合材料拉挤设备与工艺，至今未有大的改变。
这种传统拉挤设备及工艺有下列缺点：
第一，酚醛树脂固有的物理性特征是流动性差，粘度大，酚醛树脂胶料储存期更短。所以酚醛树脂复合材料产品的生产工艺性很差，树脂粘度大，玻璃纤维的浸透性差，影响产品的强度。
第二，为降低酚醛树脂粘度用丙酮或酒精，浸胶方式是开放式胶槽，胶料和模具口接触部位及模具加热部分少量有毒有害物质(少许水分、游离酚、游离醛)挥发到空气并弥漫于车间。即使有车间有排风设施，也对大气环境造成污染。生产过程中严重环境污染的问题，无论是对大气还是工人健康构成危害，与我们保护劳动者安全与健康及建立环境友好的社会格格不入。
近年来，对于酚醛树脂复合材料疏散平台的研究从未停滞，大家都在研究更好的设备与工艺。专利CN102198730B主要是在传统的拉挤设备的浸胶槽部分增加浸胶压辊和模具进口前增加热烘干预成型烘箱装置，想解决增强玻璃纤维对酚醛树脂的浸透性问题，浸胶量的均匀一致性问题，促使小分子尽快在进入模具前有效挥发的问题。这个专利未提及浸胶槽的开放式，预成型热烘箱开放式对大气污染及人体健康安全的危害如何有效控制的问题。同样也未提及酚醛树脂粘度大及储存期短，如何解决连续生产中工艺性，保证长时间稳定生产的问题。
专利CN102134370A、CN102134370B主要是说明酚醛复合材料的配方和酚醛复合材料地铁疏散平台的结构。到目前为止，酚醛复合材料制品在试验及验收标准有明确的规定与要求，无论工艺配方千变万化，只有产品达到标准，符合设计要求就算合格，就可以使用。复合材料地铁疏散平台在国内地铁项目招投标中，因地铁的隧道洞口结构和设计部门要求，每次使用的规格尺寸（三种结构：圆型或马蹄型或门洞型之一）大小都稍有变化，所以对于生产标准产品进行专利保护的意义不大。
这两个专利同样未提及浸胶槽的开放式，预成型热烘箱开放式对大气污染及人体健康安全的危害如何有效控制的问题。同样也未提及酚醛树脂粘度大及储存期短，如何解决连续生产中工艺性，保证长时间稳定生产的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置及制造方法，通过可加热的密闭反应釜，将高粘度酚醛树脂改变为适用于复合材料拉挤工艺的且能够增加储存期，同时不改变酚醛树脂固有特性的低粘度液体树脂，通过改变传统的拉挤成型工艺的浸胶方式，利用能够真空浸胶方式的浸胶筒，使生产过程没有挥发物质直排进入空气中，且玻璃纤维浸透均匀，制造的产品具有强度高，表面光滑平整，并在密闭的圆筒浸胶槽和成型模具进口中间增加一个连接活节装置，控制已经浸胶而未固化（预固化）加热温度且安装排气管道，并且用排气管将挥发的有害气体集中收集过滤吸附并进行环保处理。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置，包括纱架，纱架通过导纱架连接加热排湿装置，加热排湿装置连接不锈钢圆筒浸胶装置、不锈钢圆筒浸胶装置通过可控温排气活节连接温控成型模具，温控成型模具连接牵引机头，不锈钢圆筒浸胶装置通过进胶管道连接可控温反应釜B，可控温反应釜B连接可控温反应釜A，可控温排气活节通过排气管道连接过滤吸附装置；
所述的纱架放置有纤维纱团；
所述的可控温反应釜A、可控温反应釜B用于以物理方法将高粘度酚醛树脂改变为低粘度酚醛树脂；
所述的不锈钢圆筒浸胶装置用于以真空浸胶方式使生产过程没有挥发物质直排进入空气，且玻璃纤维浸透均匀；
所述的可控温排气活节用于控制已经浸胶而未固化的预成型玻纤加热温度且将挥发的有害气体集中收集。
所述的可控温反应釜A、B由电机、加热组件、搅拌器、温度计、进料口、观察窗、出胶管道、阀门C组成，可控温反应釜A、B顶端设有电机，低端设有出胶管道，上方一侧设有进料管道，上方另一侧设有观察窗、温度计，四周设管道有加热组件，电机连接搅拌器。
所述的进胶管道、排气管道、出胶管道分别通过阀门A、阀门B、阀门C控制。
一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造方法，包括以下步骤：
1）适应拉挤工艺条件的低粘度酚醛树脂制备：
a、在可控温反应釜A加入100份酚醛树脂，再加入3份丙酮；
b、给可控温反应釜A加45温45°C；
c、开始搅拌1～2小时，搅拌速度60转/分钟；
d、加入固化剂、促进剂、增韧剂放慢搅拌，搅拌速度30转/分钟，保温至50°C待配料用；
所述的酚醛树脂为NR9450；
所述的固化剂为C640固化剂，质量为酚醛树脂的7%；
所述的促进剂为P280促进剂，质量为酚醛树脂的5%。
所述的增韧剂为R962增韧剂，质量为酚醛树脂的1%；
2）酚醛树脂胶料的制备：
将可控温反应釜A中的液体酚醛树脂放入预热的可控温反应釜B中，加入填料，保持可控温反应釜B温度60°C再充分搅拌2小时，搅拌速度100转/分钟，使其填料分散均匀，待使用；
所述的填料为氢氧化铝，800目，质量为酚醛树脂的10%；
3）拉挤生产过程：
a、排布玻璃纤维纱和玻璃纤维外毡，按照复合材料疏散平台部件形状（格栅，横梁，扶手）及要求的力学性能指标，化学性能指标，阻燃值等通过辅层设计及复合材料综合性能分析，计算出用的无碱玻璃纤维毡和玻璃纤维纱的数量和层数排布结构；
b、给温控成型模具设三个温度控制区间，并加热至设定的工艺温度；
c、通过纱架放置纤维纱团，由导纱架导向，通过加热排湿装置，进入不锈钢圆筒浸胶装置，由可控温反应釜B放入步骤2中酚醛树脂胶料，通过可控温排气活节挥发有害物质后，由温控成型模具加热固化成型，最后从牵引机头拉出；
d、拉挤速度由产品的形状大小决定；
e、按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割；
所述的玻璃纤维纱和表面毡为中国巨石玻纤股份公司的ECR9600TEX。
所述的树脂胶料占环保酚醛复合材料重量小于等于12%以内。
本发明的有益效果是：
本方案通过可加热的密闭反应釜，将高粘度酚醛树脂改变为适用于复合材料拉挤工艺的且能够增加储存期，同时不改变酚醛树脂固有特性的低粘度液体树脂，通过改变传统的拉挤成型工艺的浸胶方式，利用能够真空浸胶方式的浸胶筒，使生产过程没有挥发物质直排进入空气中，且玻璃纤维浸透均匀，制造的产品具有强度高，表面光滑平整，并在密闭的浸胶槽和成型模具进口中间增加一个连接活节装置，控制已经浸胶而未固化的预成型玻纤加热温度且安装排气管，并且用排气管将挥发的有害气体集中收集过滤吸附并进行环保处理，具有高性能、环保的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的可控温反应釜的结构示意图。
图3为本发明的不锈钢圆筒浸胶装置的结构示意图。
图4为本发明的可控温排气活节的结构示意图。
图5为安装有复合材料地铁疏散平台的地铁全貌。
图6为复合材料地铁疏散平台的平板T型格栅。
图7为复合材料地铁疏散平台的矩形管横梁与斜撑。
图8为复合材料地铁疏散平台的扶手。
其中，1为纱架；2为导纱架；3为加热排湿装置；4为不锈钢圆筒浸胶装置；5为可控温反应釜B；6为可控温反应釜A；7为可控温排气活节；8为温控成型模具；9为牵引机头；10为纤维纱团；11为进胶管道；12为阀门A；13为排气管道；14为阀门B；15为过滤吸附装置；16为电机；17为加热组件；18为搅拌器；19为温度计；20为进料口；21为观察窗；22出胶管道；23为阀门C。
以下通过实施例对本发明进一步叙述，但不局限于本实施例：
如图1、3、4所示，一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置，包括纱架1，纱架1通过导纱架2连接加热排湿装置3，加热排湿装置3连接不锈钢圆筒浸胶装置4、不锈钢圆筒浸胶装置4通过可控温排气活节7连接温控成型模具8，温控成型模具8连接牵引机头9，不锈钢圆筒浸胶装置4通过进胶管道11连接可控温反应釜B5，可控温反应釜B5连接可控温反应釜A6，可控温排气活节7通过排气管道13连接过滤吸附装置15；
所述的纱架1放置纤维纱团10；
所述的可控温反应釜A6、可控温反应釜B5用于以物理方法将高粘度酚醛树脂改变为低粘度酚醛树脂；
所述的不锈钢圆筒浸胶装置4用于以真空浸胶方式使生产过程没有挥发物质直排进入空气，且玻璃纤维浸透均匀；
所述的可控温排气活节7用于控制已经浸胶而未固化的预成型玻纤加热温度且将挥发的有害气体集中收集。
具体实施方式
如图2所示，所述的可控温反应釜A6、B5由电机16、加热组件17、搅拌器18、温度计19、进料管道20、观察窗21、出胶管道22、阀门C23组成，可控温反应釜A6、B5顶端设有电机16，低端设有出胶口22，上方一侧设有进料管道20，上方另一侧设有观察窗21、温度计19，四周设有加热组件，电机16连接搅拌器18。
如图1、2所示所述的进胶管道11、排气管道13、出胶管道22分别通过阀门A12、阀门B14、阀门C23控制。
一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）适应拉挤工艺条件的低粘度酚醛树脂制备：
a、在可控温反应釜A6加入100份酚醛树脂，再加入3份丙酮；
b、给可控温反应釜A6加45温45°C；
c、开始搅拌1～2小时，搅拌速度60转/分钟；
d、加入固化剂、促进剂、增韧剂放慢搅拌，搅拌速度30转/分钟，保温至50°C待配料用；
所述的酚醛树脂为NR9450；
所述的固化剂为C640固化剂，质量为酚醛树脂的7%；
所述的促进剂为P280促进剂，质量为酚醛树脂的5%。
所述的增韧剂为R962增韧剂，质量为酚醛树脂的1%；
2）酚醛树脂胶料的制备：
将可控温反应釜A6中的液体酚醛树脂放入预热的可控温反应釜B5中，加入填料，保持可控温反应釜B5罐温度60°C再充分搅拌2小时，搅拌速度100转/分钟，使其填料分散均匀，待使用；
所述的填料为氢氧化铝，800目，质量为酚醛树脂的10%；
3）拉挤制造过程：
a、排布玻璃纤维纱和玻璃纤维外毡，按照复合材料疏散平台部件形状（格栅，横梁，扶手）及要求的力学性能指标，化学性能指标，阻燃值等通过辅层设计及复合材料综合性能分析，计算出用的无碱玻璃纤维毡和玻璃纤维纱的数量和层数排布结构；
b、给温控成型模具8设三个温度控制区间，并加热至设定的工艺温度；
c、通过纱架1放置纤维纱团10，由导纱架2导向，通过加热排湿装置3，进入不锈钢圆筒浸胶装置4，由可控温反应釜B5放入步骤2中酚醛树脂胶料，通过可控温排气活节7挥发有害物质后，由温控成型模具8加热固化成型，最后从牵引机头9拉出；
d、拉挤速度由产品的形状大小决定；
e、按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割；
所述的玻璃纤维纱和表面毡为中国巨石玻纤股份公司的ECR9600TEX。
所述的树脂胶料占环保酚醛复合材料重量小于等于12%以内。
实施例：
1、选材
1）从防火角度，根据我国《建筑材料及制品燃烧性能分级》的规定，复合材料疏散平台使用材料必须符合A2级要求，热值不大于3.0MJ/㎏。
2）从使用角度，复合材料疏散平台使用材料应良好的耐腐蚀性能和耐高温性。
3）酚醛树脂自身具有自熄的性质，燃烧过程中发烟量低、有害气体放出少、热放速率也很低。
4）酚醛树脂制品是唯一获得伦敦地铁和海峡隧道公司批准使用的复合材料。
5）从市场供应方面，原材料应容易购买,并且国内大批量生产。
2、按照不同形状产品具体实施步骤如下：
1）“T”型格栅，按本批次产品截面尺寸大小和强度指标，确定玻璃纤维纱和玻璃纤维毡的多少和排布方式（辅层设计），树脂胶料配料比例上述已经确定，用量多少由本批次生产量决定，产品模具三区的温度控制为进口A区150度，中区B区180度，出口C区175度。拉挤速度500-800mm/min，若出现生产异常，随时微调生产工艺，按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割。
2）矩形管横梁及斜撑，按本批次产品截面尺寸大小和强度指标，确定玻璃纤维纱和玻璃纤维毡的多少和排布方式（辅层设计），树脂胶料配料比例上述已经确定，用量多少由本批次生产量决定，产品模具三区的温度控制为进口A区160度，中区B区190度，出口C区185度。拉挤速度500-600mm/min，若出现生产异常，随时微调生产工艺，按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割。
3）扶手，按本批次产品截面尺寸大小和强度指标，确定玻璃纤维纱和毡的多少和排布方式（辅层设计），树脂胶料配料比例上述已经确定，用量多少由本批次生产量决定，产品模具三区的温度控制为进口A区170度，中区B区195度，出口C区190度，拉挤速度800-900mm/min，若出现生产异常，随时微调生产工艺，按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割。
复合材料地铁疏散平台产品性能验收判定参考标准如下：
B8624-2012燃烧等级A2级，热值＜3.0MJ/㎏；
《纤维增强塑料性能试验方法总则》(GB/T1446-2005)；
《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》(GB1449-2005)；
《纤维增强塑料层间剪切强度试验方法》(GB/T1450.1-2005)；
《纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法》(GB/T1450.2-2005)；
《纤维增强塑料压缩性能试验方法》(GB1448-2005)；
《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T1447-2005)；
相关地铁复合材料疏散平台验收规范；
依据上述装置和工艺生产的复合材料地铁疏散平台性能指标如下：
（1）“T”型格栅，产品中树脂胶料占的质量比例约为12%，增强材料所占比例约88%，产品的弯曲强度460MPa，弯曲模量30GPa，压缩强度130MPa，压缩模量16GPa，燃烧等级A2级，热值＜3.0MJ/㎏，280℃下的弯曲强度＞130MPa，耐久性能＞30年以上。
（2）矩形横梁及斜撑，产品中树脂胶料占的质量比例约为12%，增强材料所占比例约88%，产品的弯曲强度465MPa，弯曲模量32GPa，压缩强度135MPa，压缩模量18GPa，燃烧等级A2级，热值＜3.0MJ/㎏，280℃下的弯曲强度＞130MPa，耐久性能＞30年以上。
（3）圆管扶，产品中树脂胶料占的质量比例约为12%，增强材料所占比例约88%，产品的弯曲强度461MPa，弯曲模量30.5GPa，压缩强度136MPa，压缩模量17GPa，燃烧等级A2级，热值＜3.0MJ/㎏，280℃下的弯曲强度＞130MPa，耐久性能＞30年以上。
Claims (5)
1.一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置，包括纱架（1），其特征在于，纱架（1）通过导纱架（2）连接加热排湿装置（3），加热排湿装置（3）连接不锈钢圆筒浸胶装置（4）通过可控温排气活节（7）连接温控成型模具（8），温控成型模具（8）连接牵引机头（9），不锈钢圆筒浸胶装置（4）通过进胶管道（11）连接可控温反应釜B（5），可控温反应釜B（5）连接可控温反应釜A（6），可控温排气活节（7）通过排气管道（13）连接过滤吸附装置（15）；
所述的纱架（1）放置有纤维纱团（10）；
所述的可控温反应釜A（6）、可控温反应釜B（5）用于以物理方法将高粘度酚醛树脂改变为低粘度酚醛树脂；
所述的不锈钢圆筒浸胶装置（4）用于以真空浸胶方式使生产过程没有挥发物质直排进入空气，且玻璃纤维浸透均匀；
所述的可控温排气活节（7）用于控制未固化的预成型玻纤加热温度且将挥发的有害气体集中收集。
2.根据权利要求1所述的一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置，其特征在于，所述的可控温反应釜A（6）、B（5）由电机（16）、加热组件（17）、搅拌器（18）、温度计（19）、进料管道（20）、观察窗（21）、出胶管道（22）、阀门C（23）组成，可控温反应釜A（6）、B（5）顶端设有电机（16），低端设有出胶管道（22），上方一侧设有进料管道（20），上方另一侧设有观察窗（21）、温度计（19），四周设有加热组件，电机（16）连接搅拌器（18）。
3.根据权利要求1、2所述的一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造装置，其特征在于，所述的进胶管道（11）、排气管道（13）、出胶管道（22）分别通过阀门A（12）、阀门B（14）、阀门C（23）控制。
4.一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）适应拉挤工艺条件的低粘度酚醛树脂制备：
a、在可控温反应釜A（6）加入100份酚醛树脂，再加入3份丙酮；
b、给可控温反应釜A（6）加45温45°C；
c、开始搅拌1～2小时，搅拌速度60转/分钟；
d、加入固化剂、促进剂、增韧剂放慢搅拌，搅拌速度30转/分钟，保温至50°C待配料用；
所述的酚醛树脂为NR9450；
所述的固化剂为C640固化剂，质量为酚醛树脂的7%；
所述的促进剂为P280促进剂，质量为酚醛树脂的5%；
所述的增韧剂为R962增韧剂，质量为酚醛树脂的1%；
2）酚醛树脂胶料的制备：
将可控温反应釜A（6）中的液体酚醛树脂放入预热的可控温反应釜B5中，加入填料，保持可控温反应釜B（5）温度60°C再充分搅拌2小时，搅拌速度100转/分钟，使其填料分散均匀，待使用；
所述的填料为氢氧化铝，800目，质量为酚醛树脂的10%；
3）拉挤制造过程：
a、排布玻璃纤维纱和玻璃纤维外毡，按照复合材料疏散平台部件形状（格栅，横梁，扶手）及要求的力学性能指标，化学性能指标，阻燃值等通过辅层设计及复合材料综合性能分析，计算出用的无碱玻璃纤维毡和玻璃纤维纱的数量和层数排布结构；
b、给温控成型模具（8）设三个温度控制区间，并加热至设定的工艺温度；
c、通过纱架（1）放置纤维纱团（10），由导纱架（2）导向，通过加热排湿装置（3），进入不锈钢圆筒浸胶装置（4），由可控温反应釜B（5）放入步骤2中酚醛树脂胶料，通过可控温排气活节（7）挥发有害物质后，由温控成型模具（8）加热固化成型，最后从牵引机头（9）拉出；
d、拉挤速度由产品的形状大小决定；
e、按照事先确定的疏散平台尺寸大小把拉挤出来的型材定尺切割；
所述的玻璃纤维纱和表面毡为中国巨石玻纤股份公司的ECR9600TEX。
5.根据权利要求4所述的一种环保酚醛复合材料地铁疏散平台制造方法，其特征在于，所述的树脂胶料占环保酚醛复合材料重量小于等于12%以内。
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