纤维增强树脂基复合材料井盖

    纤维增强树脂基复合材料井盖即玻璃钢(FRP)井盖,它是以不饱和聚酯树脂为基体材料,以玻璃纤维为增强材料,并辅以一定填料制成的井盖。因工艺不同、结构不同、增强形式不同,制成的井盖产品性能也大相径庭。国内研制开发的玻璃钢井盖的工艺方法一般有①树脂传递模塑成型(RTM)工艺。由于树脂含量较高,生产效率一般,不适宜规模化生产;②手糊制作工艺。所制作的井盖因承载能力不够,仅适合于在绿化带使用,也无竞争优势;③模压工艺。井盖是承载结构产品, FRP井盖好采用模压工艺,产品结构比较致密。目前国内采用模压工艺制作井盖的企业较多,模压工艺一般均采用SMC模塑料,在一定温度和压力下压制成型。
    目前生产的井盖产品结构主要为平底型、加肋型及鱼肚型(图1)。从受力结构上分析,鱼肚型结构设计经济合理,在节省原材料及简化模具的同时,还可以大幅度提高井盖的承载能力。


    图1 井盖的三种结构
    SMC模压成型用增强材料为10-50mm的短纤维,而短纤维的强度只有连续纤维的20-30%,因此仅使用短纤维,则很难使井盖的承载能力达到使用要求。在这种情况下有的企业在井盖中加入钢筋。从承载能力上看是明显提高了,但由于钢筋与复合材料的材质大不相同,其热膨胀系数的差异较大,加之钢筋表面往往生锈,导致其表面与树脂结合不好。从使用寿命上看,这种方式不够理想。使用连续纤维增强的井盖与使用短纤维增强的井盖相比,其承载能力将大幅提高,无须外加钢筋,使用寿命上更有保障。
    分层复合是在井盖不同部位使用不同增强材料。在井盖下部使用连续纤维增强,以保证其承载能力;在中间部位大量使用填料,以提高产品抗变形能力;在上部使用硬度较高、耐磨耐候性好的材料,并设计采用不同图案和不同颜色。这样制备的井盖即可满足耐磨耐候要求,又具有美观漂亮的特点。玻璃钢井盖具有轻质高强、抗疲劳性能好、破损安全性好、成型工艺性优越、耐腐蚀、外表美观、图案可设计性强等优点,并能很好地解决铸铁井盖被盗的问题,现已成为铸铁井盖理想的替代产品。