TWI457489B - 一種節水用裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器及製備方法 - Google Patents

一種節水用裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器及製備方法 Download PDF

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Description

一種節水用裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便 器及製備方法
本發明涉及一種衛浴設備，具體來說，涉及一種2升/3升裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器及其製備方法，該座便器具有顯著的節水效果。
目前，市場上的座便器大都是採用陶瓷製成的，即採用陶土燒制而成，先把陶土製成潔具產品進行燒制，成型後表面上釉再進行燒結，其燒制過程需消耗大量煤炭或天然氣，造成大量的碳排放和能源消耗，碳排放量大，尤其是對空氣的污染；而其在燒制過程中由於溫度的不對稱使產品開裂和變形導致產品大量的次品和報廢，產生的廢料多，能耗大，形成二次污染，並使得成本提高。同時生產中用的陶土資源也日益稀少，一旦資源枯竭，將無法再用陶土生產潔具產品，不能可持續發展。再有，陶 瓷製品燒制過程中，因為陶瓷在燒制過程中的變形較大，其沖水管道容易出現內徑不均勻，內表面不夠光滑的現象，造成沖水不夠流暢，需要耗費較多的沖水，且容易出現堵塞問題。另外，由於陶瓷的厚度通常都較大，則相應的體積的座便器，其內腔體積就較小，這也是造成其容易堵塞的原因。
而市面上其他複合材料的座便器，如亞克力材料製作的座便器，抗衝擊能力和強度都不夠，自潔性不夠理想，實用性差，且不具有質感，不夠美觀，檔次不高。
已本發明的目的是提供一種裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，該座便器的沖水管道內表面光滑，內管徑均勻，且同樣規格的座便器的內徑更大，沖水流暢，能有效利用虹吸原理，更加節水，並且不易出現堵塞問題；而且，該座便器以包含無機填料和熱塑性樹脂的複合材料為原料，採用注射成型方法製成，既具有陶瓷的質感，且重量較輕，自潔性強，實用且美觀，檔次高。
為了達到上述目的，本發明提供了一種裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，該座便器採用包含無機填料的熱塑性樹脂基新型複合材料，通過注射工藝製成，該座便器包含： 便池本體，該便池本體的下部設置有便池出水口，在便池出水口的側壁設置有沖水管道出口；水箱，在該水箱的底部設置有腔體，該腔體與水箱成一體並連通的，該腔體在遠離水箱的一端設置有主道口和沖水管道入口，該腔體與便池本體通過主道口連通；沖水管道，該沖水管道兩端分別連接在沖水管道入口及沖水管道出口上；及虹吸管道，該虹吸管道的最高點高於便池出水口，該虹吸管道的上端設置進水口，該進水口與便池出水口連通，該虹吸管道的下端與下水管連接。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的熱塑性樹脂基新型複合材料包含以下按重量百分數計的原料：無機填料 50%~70%；聚丙烯 25%~40%；馬來酸酐改性聚丙烯 3%~6%；鈦白粉 1%~3%；抗氧劑 1%~2%；所述無機填料採用硬脂酸改性處理過。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的改性處理是指，將重量百分數 為1~5%的硬脂酸和95~99%的填料，採用高速混合機在90℃~100℃，混合攪拌15~30分鐘，使得硬脂酸與填料充分混合、碰撞。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的無機填料選擇矽灰石、碳酸鈣，或碳酸鈣與矽灰石的混合物。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的虹吸管道及沖水管道的內壁均經拋光噴漆處理過，內表面光滑，使得沖水更加流暢，不容易造成堵塞。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的虹吸管道為不規則的深倒U型，該造型使得該虹吸管道的虹吸力加強，使得座便器的清洗能力增強。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的座便器是由便池本體、水箱、沖水管道及虹吸管道組裝連接而成，可方便拆卸、清洗或維修；而陶瓷座便器是通過燒制一體成型，清洗和維修均很困難。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器，其中，所述的座便器的所有連接部位均採用 密封圈密封，以避免可能出現的漏水狀況。
本發明提供的座便器，採用熱塑性樹脂基新型複合材料製成，該複合材料包含天然礦石粉等無機填料及熱塑性聚合物，原料充足易得，支持可持續發展，該複合材料通過注塑機注射成型，能耗小，且成品率高；且該複合材料製成品與相當的強度的陶瓷製品比較，壁較薄，從而可以製成內徑較大的沖水管道及虹吸管道，使得該座便器使用時能在更短的時間內發生虹吸，從而達到有效節水的目的。
本發明還提供了一種裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的製備方法，該方法包含以下具體步驟：步驟1，製備複合材料粒子：按照配方量將聚丙烯、馬來酸酐改性聚丙烯、鈦白粉、填料及抗氧劑在攪拌機中混合攪拌均勻，然後加入到雙螺杆擠出機的料斗中，加熱成型，再通過擠出機擠出，得到條狀複合材料，並使複合材料降溫；把降溫後的條狀複合材料加入到制粒機中，加工成顆粒狀，再置入烘箱中加熱烘乾得到複合材料粒子；步驟2，注射成型，製備座便器的各部件：將上述烘乾的複合材料粒子加入到注塑機的料筒中，加熱使複合材料粒子熔融，利用注塑機將料筒中的複合材料分別注射到便池本 體、水箱、沖水管道及虹吸管道的金屬模具中；將溫度為5℃~10℃的冷卻水注入到金屬模具的冷流道中，使產品冷卻定型；打開模具，取出成型的部件；步驟3，固定連接各部件，得到所述的座便器：沖水管道固定連接沖水管道入口及沖水管道出口，虹吸管道的上端固定連接便池出水口，並分別在連接部採用密封圈密封，保證不漏水。
上述的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的製備方法，其中，所述的步驟3還包含在固定連接各部件前，對沖水管道及虹吸管道進行拋光噴漆處理的步驟。
相比較陶瓷座便器，本發明的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器在沖洗過程中不易堵塞，而且產品的變形度得到了很大的控制。因為本發明的座便器採用注射工藝，在產品模具製作時可以通過對模具的拋光電鍍使得產品在生產時表面光潔度更高，在裝配之前我們會對管道內部再進行噴漆處理，這樣的管道內部光潔度相當高，而陶瓷的生產過程中虹吸管道是基於泥漿的單面吸附而形成，管道內部難以控制平整度，即便在一些高檔的陶瓷產品中，對管道內部進行灌釉處理，在陶瓷燒制過程中，仍然會出現管道內部掛釉等現象導致最終產品管道 內部不平整。就變形度而言，注射類產品的變形度遠遠小於陶瓷的燒制工藝，一件80公分長的複合材料件長度公差控制在正負0.5mm以內是很容易的，一件80公分長的陶瓷件長度公差控制在正負1.5mm以內是有難度的。所以說本發明的熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的變形度和公差都遠遠小於陶瓷座便器。
本發明提供的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的注射成型的方法原料充足易得，操作方法簡單，生產效率高，能耗小，環境友好，能可持續發展；該方法製備所得的座便器的沖水量控制在全沖水3升，小沖水2升，比現有市場上流行的4.8升沖水節省1.8升，比國家標準的6升沖水節省3升，具有明顯的節水效果；該座便器的抗衝擊能力及強度等機械強度與陶瓷製品相當，自潔性好，沖水流暢，不易堵塞，且外觀精緻，檔次高。
10‧‧‧便池本體
11‧‧‧便池出水口
12‧‧‧沖水管道出口
20‧‧‧水箱
21‧‧‧腔體
211‧‧‧主道口
212‧‧‧沖水管道入口
30‧‧‧沖水管道
40‧‧‧虹吸管道
41‧‧‧進水口
第1圖為本發明的節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的結構示意圖。
下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案 做進一步地說明。
如第1圖所示，本發明提供的座便器包含：便池本體10、水箱20、沖水管道30及虹吸管道40。
該便池本體10的下部設置有便池出水口11，該便池出水口11的側壁設置有沖水管道出口12。
該水箱20的底部，設置有與便池本體10連通的腔體21，該腔體21與水箱20相通且形成一個整體，該腔體遠離水箱的出口端分別設置有主道口211和沖水管道入口212，該主道口211連通便池本體10與腔體21。
沖水管道30的兩端分別連接在沖水管道入口212及沖水管道出口12上，該沖水管道入口212通過沖水管道30與便池出水口11側壁的沖水管道出口12連通，從而與虹吸管道40連通。沖水管道30的內表面經拋光噴漆處理過，光滑、不粘；沖水管道30與沖水管道入口212及沖水管道出口12通過法蘭固定連接，其連接部均採用密封圈密封。
該虹吸管道40呈不規則的深倒U型，該虹吸管道40的最高點高於便池出水口11；該虹吸管道40的上端包含進水口41，該進水口41與便池出水口11通過法蘭固定連接，並採用密封圈密封，該虹吸管道40的下端連接下水管(圖中未示)。該虹吸管道40的內表面經拋光噴漆處理過， 光滑、不粘。
本發明的座便器通過法蘭或者其他連接部件將便池本體10、水箱20、沖水管道30及虹吸管道40連接組裝而成，並通過密封圈密封，完全不漏水，可以拆卸，方便進行清洗或維修。而陶瓷座便器是通過燒制一體成型，很難拆卸，不便於清洗、維修。
以下對本發明的裝配式節水型熱塑性樹脂基新型複合材料座便器的製備方法作進一步地說明。
以下實施例中所述的碳酸鈣、矽灰石均是經過改性處理的，即通過在高速混合機中加入1.5%的硬脂酸(C16H32O2，熔點69.6℃)和98.5%的碳酸鈣或矽灰石進行高速混合預處理：高速混合機加熱至90℃~100℃，使硬脂酸熔解並與碳酸鈣或矽灰石充分接觸，碰撞，15~30分鐘後，停止攪拌混合，完成改性處理操作。改性後的碳酸鈣和矽灰石與聚丙烯能充分結合，大大提高了材料之間的相容性，同時降低了碳酸鈣、矽灰石表面的吸油性，大幅度提高了碳酸鈣、矽灰石的添加比例，使改性後的非金屬熱塑性複合材料具有高填充的優點。改性後的非金屬材料具有很好的相容性和高填充性，用上述改性的非金屬複合材料注射的衛浴產品具有堅硬、強度高、耐腐蝕的特性並具有天然石材的質感。
實施例1
按重量百分數計，1250目矽灰石粉料 30%,100目矽灰石粉料 20%,M700聚丙烯粒子 15%,M2600聚丙烯粒子 25%,MAH-G-PP馬來酸酐改性聚丙烯 5%,CR-834鈦白粉 3%，抗氧劑1010 2%；
步驟1，製備複合材料粒子：按照配方量將上述原料在攪拌機中充分混合攪拌均勻，將混合後的原料由加料口和旁路加料口定量加入到雙螺杆擠出機的料斗中，加熱成型；然後通過擠出機模口擠出，得到條狀複合材料，再將該條狀複合材料置於水槽中降至室溫。把降溫後的條狀複合材料放入制粒機中加工成顆粒狀的複合材料粒子；把該複合材料粒子放入100℃~120℃的烘箱中加熱烘乾，除去水分。
步驟2，注射成型，製備座便器的各部件：將烘乾的複合材料粒子加入到注塑機的料筒中，加溫使得複合材料粒子熔融，根據所要生產的單個產品的材料用量輸入注塑機的電腦控制程式中，啟動注塑機注射控制程式， 採用注射螺杆推進將料筒中的複合材料注射到金屬模具中，所述的注塑機採用活塞式機筒通過高壓注入到座便器相應部件(即便池本體、水箱、沖水管道及虹吸管道)的金屬模具中；把5℃~10℃的冷卻水注入到金屬模具的冷流道中，使產品冷卻定型，打開模具，用取件機械手取出成型的部件。
步驟3，固定連接各部件，得到座便器：沖水管道通過法蘭固定連接沖水管道入口及沖水管道出口，虹吸管道的上端通過法蘭固定連接便池出水口，並採用密封圈密封，保證不漏水。
本實施例1所得的座便器外觀有大理石的質感，敲擊產品有天然石材的堅硬和厚實感，其具體測試結果如表一、表二和表三所示。
實施例2
按重量百分數計，1250目矽灰石粉料 40%,325目矽灰石粉料 20%,M700聚丙烯粒子 12%,M2600聚丙烯粒子 18%,MAH-G-PP馬來酸酐改性聚丙烯 5%,CR-834鈦白粉 3%， 抗氧劑1010 2%；按實施例1的方法製備得到座便器的各部件；為了進一步保證座便器的沖水暢通，還在固定連接各部件前，對沖水管道及虹吸管道的內部進行拋光噴漆處理，使得內表面光滑、不粘；然後按照實施例1的方法固定連接各部件，得到座便器。
本實施例2所得的座便器外觀有大理石的質感，敲擊產品有天然石材的堅硬和厚實感，其具體測試結果如表一、表二和表三所示。
實施例3
按重量百分數計，1000目矽灰石粉料 40%,500目碳酸鈣 20%,100目碳酸鈣 10%,M700聚丙烯粒子 10%,M2600聚丙烯粒子 15%,MAH-G-PP馬來酸酐改性聚丙烯 3%,CR-834鈦白粉 1%，抗氧劑1010 1%；按實施例1的方法製備得到座便器的各部件；為了進一步保證座便器的沖水暢通，還在固定連接各部件 前，對沖水管道及虹吸管道的內部進行拋光噴漆處理，使得內表面光滑、不粘；然後按照實施例1的方法固定連接各部件，得到座便器。
本實施例3所得的座便器外觀有大理石的質感，敲擊產品有天然石材的堅硬和厚實感，其具體測試結果如表一、表二和表三所示。
實施例4
按重量百分數計，800目碳酸鈣 18%,600目碳酸鈣 26%,80目碳酸鈣 26%,M700聚丙烯粒子 10%,M2600聚丙烯粒子 15%,MAH-G-PP馬來酸酐改性聚丙烯 3%,CR-834鈦白粉 1%，抗氧劑1010 1%；按實施例1的方法製備得到座便器的各部件；為了進一步保證座便器的沖水暢通，還在固定連接各部件前，對沖水管道及虹吸管道的內部進行拋光噴漆處理，使得內表面光滑、不粘；然後按照實施例1的方法固定連接各部件，得到座便器。
本實施例4所得的座便器外觀有大理石的質感，敲擊產品有天然石材的堅硬和厚實感，其具體測試結果如表一、表二和表三所示。
由以上的表一、表二和表三的測試結果可以看出，本發明的座便器精緻美觀無瑕疵，平整光滑，物理性能良好，防水性能好、表面不積汙、硬度高、抗衝擊和耐磨性能好；且沖洗和除汙功能強，具有顯著的節水效果。
通過不斷的測試，最終將本發明的座便器的沖 水量控制在全沖水3升，小沖水2升，比現有市場上流行的4.8升沖水節省1.8升，比國家標準的6升沖水節省3升，以一家三口平均每人每天上6次廁所計算，每年我們的產品比4.8升的座便器節省近1.2萬升水，比國家標準的6升沖水座便器節省近2萬升水。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
10‧‧‧便池本體
11‧‧‧便池出水口
12‧‧‧沖水管道出口
20‧‧‧水箱
21‧‧‧腔體
211‧‧‧主道口
212‧‧‧沖水管道入口
30‧‧‧沖水管道
40‧‧‧虹吸管道
41‧‧‧進水口

Claims (9)

  1. 一種用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，該座便器採用包含無機填料的熱塑性樹脂基複合材料，通過注射工藝製成，該座便器包含：便池本體(10)，該便池本體(10)的下部設置有便池出水口(11)，在便池出水口(11)的側壁設置有沖水管道出口(12)；水箱(20)，在該水箱(20)的底部設置有腔體(21)，該腔體(21)與水箱(20)成一體並連通的，該腔體(21)在遠離水箱的一端設置有主道口(211)和沖水管道入口(212)，該腔體(21)與便池本體(10)通過主道口(211)連通；沖水管道(30)，該沖水管道(30)兩端分別連接在沖水管道入口(212)及沖水管道出口(12)上；及虹吸管道(40)，該虹吸管道(40)的最高點高於便池出水口(11)，該虹吸管道(40)的上端設置進水口(41)，該進水口(41)與便池出水口(11)連通，該虹吸管道(40)的下端與下水管連接；所述的熱塑性樹脂基複合材料包含以下按重量百分數計的原料，具體配方量為：無機填料 50%~70%； 聚丙烯 25%~40%；馬來酸酐改性聚丙烯 3%~6%；鈦白粉 1%~3%；抗氧劑 1%~2%；所述無機填料採用硬脂酸改性處理過，該改性處理是指，將重量百分數為1~5%的硬脂酸和95~99%的填料，採用高速混合機在90℃~100℃，混合攪拌15~30分鐘，使得硬脂酸與填料充分混合、碰撞。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的無機填料選擇矽灰石、碳酸鈣，或碳酸鈣與矽灰石的混合物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的虹吸管道(40)及沖水管道(30)的內壁均經拋光噴漆處理過，內表面光滑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的虹吸管道(40)為不規則的深倒U型。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的座便器是由便池本體(10)、水箱(20)、沖水管道(30)及虹吸管道(40)組裝連接而成，可方便拆卸、清洗或維修。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的座便器是由便池本體(10)、水箱(20)、沖水管道(30)及虹吸管道(40)組裝連接而成，可方便拆卸、清洗或維修。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器，其特徵在於，所述的座便器的所有連接部位均採用密封圈密封。
  8. 一種根據申請專利範圍第1項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器的製備方法，其特徵在於，該方法包含以下具體步驟：步驟1，製備複合材料粒子：按照配方量將聚丙烯、馬來酸酐改性聚丙烯、鈦白粉、填料及抗氧劑在攪拌機中混合攪拌均勻，然後加入到雙螺杆擠出機的料斗中， 加熱成型，再通過擠出機擠出，得到條狀複合材料，並使複合材料降溫；把降溫後的條狀複合材料加入到制粒機中，加工成顆粒狀，再置入烘箱中加熱烘乾得到複合材料粒子；步驟2，注射成型，製備座便器的各部件：將上述烘乾的複合材料粒子加入到注塑機的料筒中，加熱使複合材料粒子熔融，利用注塑機將料筒中的複合材料分別注射到便池本體、水箱、沖水管道及虹吸管道的金屬模具中；將溫度為5℃~10℃的冷卻水注入到金屬模具的冷流道中，使產品冷卻定型；打開模具，取出成型的部件；步驟3，固定連接各部件，得到所述的座便器：沖水管道固定連接沖水管道入口及沖水管道出口，虹吸管道的上端固定連接便池出水口，並分別在連接部採用密封圈密封，保證不漏水。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的用於節水之裝配式熱塑性樹脂基複合材料座便器的製備方法，其特徵在於，所述的步驟3還包含在固定連接各部件前，對沖水管道及虹吸管道的內壁進行拋光噴漆處理的步驟。
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