一種玻璃鋼型材及其制備方法、及冷卻塔的制作方法

一種玻璃鋼型材及其制備方法、及冷卻塔的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種玻璃鋼型材，由如下質量百分比的原料制成：玻纖無捻粗紗35?40％；90°單向布20?30％；聚酯表面氈0.2?0.8％；粉末狀氫氧化鋁10?15％；間苯型不飽和聚酯樹脂20?30％；過氧化物固化劑0.2?0.3％；脫模劑0.5?0.7％；低收縮劑0.5?0.7％；抗UV劑0.05?0.07％；顏料糊0.4?0.6％；上述90°單向布采用無堿玻璃纖維織造；上述比例以玻璃鋼型材的質量為基礎。該玻璃鋼型材能夠同時滿足火焰傳播速率≤25，按照ASTM E84?2009《建筑材料表面燃燒特性的測試方法》，和各項力學性能滿足CTI STD?137?2013《玻璃鋼拉擠結構性產品用作冷卻塔》的標準；本申請還公開了上述玻璃鋼型材的生產方法及采用該玻璃鋼型材制作的冷卻塔。
【專利說明】
一種玻璃鋼型材及其制備方法、及冷卻塔
技術領域
[0001] 本發明涉及一種玻璃鋼型材及其制備方法、及采用該玻璃鋼型材制作的冷卻塔。 技術背景
[0002] 冷卻塔在運行過程中其所用結構材料必須經受各式各樣的環境，其中包括化學、 生物的侵襲以及其它苛刻的環境，拉擠成型的玻璃鋼（以下簡稱GFRP)型材具有重量輕、防 腐性強及生產效率高等特點。所以在建造冷卻塔的選材上，拉擠型玻璃鋼型材相比于木材、 混凝土和鋼材具有明顯的優勢。但目前兼備滿足阻燃(火焰傳播速率$25)和力學強度(CTI STD-137-2013標準中各項力學性能)要求的適用于建造冷卻塔的玻璃鋼型材尚少，尤其是 在國內，目前還未發現有玻璃鋼型材能達到上述要求。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的首先在于提供一種玻璃鋼型材，該玻璃鋼型材能夠同時滿足火焰傳 播速率<25，按照ASTM E84-2009《建筑材料表面燃燒特性的測試方法》，和各項力學性能滿 足CTI STD-137-2013《玻璃鋼拉擠結構性產品用作冷卻塔》的標準，該玻璃鋼型材由如下質 量百分比的原料制成：
[0004] 玻纖無捻粗紗35-40%;
[0005] 90°單向布 20-30%;
[0006] 聚酯表面氈0.2-0.8%;
[0007] 粉末狀氫氧化鋁10-15%;
[0008] 間苯型不飽和聚酯樹脂20-30%;
[0009] 過氧化物固化劑0.2-0.3%;
[0010] 脫模劑 0.5-0.7%;
[0011] 低收縮劑 0.5-0.7%;
[0012] 抗UV劑 0.05-0.07%;
[0013] 顏料糊 0.4-0.6%;
[0014]上述90°單向布采用無堿玻璃纖維織造；
[0015] 上述比例以玻璃鋼型材的質量為基礎。
[0016] 上述的過氧化物固化劑在現有技術中已很成熟，例如過氧化苯甲酰、過氧化甲乙 酮或過氧化苯甲酸叔丁酯中的一種或兩種及兩種以上任意比例的混合物均可用于本申請 中，不再贅述。
[0017] 目前可用于本申請中的低收縮劑有很多，例如聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚苯乙烯或聚乙烯微粉均可用于本申請中，不再贅述。
[0018] 目前可用于本申請中作為抗UV劑的材料已有很多，例如水楊酸酯類、苯酮類、苯并 三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類或受阻胺類光穩定劑均可用于本申請中，不再贅述。
[0019] 顏料糊是由顏料的色粉與不飽和聚酯樹脂混合碾磨而成，目前市場上已有專門的 企業進行生產，能夠滿足本申請的需要，不再贅述。
[0020] 所述脫模劑可以采用硬脂酸鋅、磷酸酯或三乙醇胺油中的一種或兩種以上的混合 物。
[0021] 上述玻纖無捻粗紗的長度方向與90°單向布的經向相同，其中90°單向布用于增強 玻璃鋼型材在橫向上的力學性能，玻纖無捻粗紗用于增強玻璃鋼型材在縱向上的力學性 能，兩種材料共同作用，保證了玻璃鋼型材同時在縱向和橫向上均具有良好的力學性能;上 述玻璃鋼型材的縱向與橫向分別與90°單向布的經向和煒向相同。
[0022] 進一步，上述90°單向布的單位面積重量為650-105(^/1112。90°單向布的主要作用 是增強玻璃鋼型材在橫向方向上的力學性能，其規格需要合理地控制，比較好的是單位面 積重量控制在650-1050g/m2范圍內，既能保證玻璃鋼型材在橫向方向上的力學性能，又不 至于生產過多的冗余。
[0023]聚酯表面氈的單位面積重量優選為35-45g/m2。聚酯表面氈能使玻璃鋼產品表面 形成一層富樹脂層，阻隔水份通過毛細現象被吸入產品中腐蝕玻璃纖維，同時增強產品抵 抗紫外線輻射的能力，延長產品的使用壽命，上述規格的聚酯表面氈已能較好地滿足需要。 [0024] 上述的玻纖無捻粗紗的線密度優選為2400_9600tex，進一步優選為4800tex，該范 圍內的線密度已能很好地滿足玻璃鋼型材在縱向方向上的力學性能，具體的規格可根據具 體的需要進行選擇。
[0025]為保證玻璃鋼型材的強度，90°單向布采用整氈方式鋪層，在玻璃鋼型材的拐角處 不分開，即避免采用拼接的90°單向布，以使玻璃鋼型材內部各部分的力學性能均勻，減少 玻璃鋼型材內部產生力學薄弱點的幾率。
[0026] 間苯型不飽和聚酯樹脂的粘度優選為300-800mpa · S，進一步優選為450-700mPa · s，該范圍內的粘度能夠保證樹脂具有適當的流動性，使生產能夠平穩地進行，并 使樹脂能夠均勻地攤鋪均勻。
[0027] 為保證阻燃劑能夠分散均勻，使玻璃鋼型材各部分的阻燃性能均勻，氫氧化鋁的 平均粒徑優選為10-20微米，在該粒徑范圍內，還可防止玻璃鋼型材的表面發花或者卡模。
[0028] 在本發明玻璃鋼型材中，采用玻纖無捻粗紗與90°單向布共同作為增強體，使玻璃 鋼型材在縱向和橫向的力學性能同時得到增強；當90°單向布采用整氈方式鋪層時，可有效 地提高玻璃鋼型材內部各部分的力學性能的均勻性。具體采用間苯型不飽和聚酯樹脂作為 基體，可有效地提高玻璃鋼型材的剪切強度。
[0029] 本發明中的玻璃鋼型材保留了玻璃鋼制品所特有的低密度、防腐性強，能夠抵抗 包括化學、生物的侵襲以及其它苛刻的環境的優點，同時該玻璃鋼型材的縱向和橫向能夠 達到標準CTI STD-137-2013的具體要求，其中縱向拉伸強度可達到416MPa，橫向壓縮強度 可達到113. IMPa，剪切強度可達到33.3MPa;按ASTM E84-2009的方法進行檢測，火焰傳播速 率可達到<25。
[0030] 該玻璃鋼型材可用于制造冷卻塔，用該玻璃鋼型材所制造的冷卻塔，能夠經受各 式各樣的環境，其中包括化學、生物的侵襲以及其它苛刻的環境，能夠同時滿足阻燃性能、 即火焰傳播速率彡25,和力學強度，即符合CTI STD-137-2013標準中各項力學性能，相比較 采用木材、混凝土和鋼材所建造的冷卻塔具有明顯的優勢。
[0031] 本申請其次還提供一種上述玻璃鋼型材的制備方法，該制備方法為拉擠成型工 藝，該拉擠成型工藝具體為：
[0032]將間苯型不飽和聚酯樹脂、氫氧化鋁、脫模劑、低收縮劑、抗UV劑、顏料糊及固化劑 攪拌均勻后，加入到工藝料槽中，以玻纖無捻粗紗及90°單向布為增強材料，并在表面導入 一層聚酯表面氈，在以下述條件拉擠通過三段區域加熱的模具連續成型，制得產品；
[0033] 模具溫度：1區溫度90-100°C，II區溫度125-140°C，III區溫度120-135°C;拉擠速 度0.1-0.3米/分鐘;上述90°單向布采用無堿玻璃纖維織造。
[0034] 進一步，所述拉擠成型工藝的具體步驟如下：
[0035] 將間苯型不飽和聚酯樹脂和粒徑在10-20微米的氫氧化鋁混合并攪拌，再分別加 入脫模劑、低收縮劑、抗UV劑、顏料糊并攪拌使其均勾混合，靜置10分鐘使其冷卻至室溫;再 加入過氧化物固化劑，攪拌6分鐘，制成樹脂配料，待用；
[0036] 在預成型板孔中穿入線密度為2400-9600teX的玻纖無捻粗紗，在相應導氈器上導 入單位面積重量為650_1050g/m2的90°單向布，并在表面導入一層聚酯表面毯；
[0037]將上述配制好的樹脂配料倒入工藝料槽中，以0.25米/分鐘的拉擠速度通過經過 三段加熱的模具成型。
[0038] 本發明采用拉擠成型工藝，具有較高的生產效率。本發明的制備方法能夠順利地 完成上述玻璃鋼型材的生產，使玻璃鋼型材在縱向和橫向均具有較高的力學性能。
[0039] 再次，本申請還提供一種冷卻塔，該冷卻塔至少部分采用上述的玻璃鋼型材制作。
[0040] 該冷卻塔由于采用了本申請中的玻璃鋼型材進行制作，由于該玻璃鋼型材具有低 密度、防腐性強，能夠抵抗包括化學、生物的侵襲以及其它苛刻的環境，該冷卻塔相較于采 用木材、混凝土或鋼材所制作的冷卻塔，具有較多的優勢，尤其是在由于同時具有較高的縱 向和橫向的力學性能，使該冷卻塔可以承受較高的風載和雪載，同時由于該玻璃鋼型材具 有良好的阻燃性能，也使本申請中的冷卻塔具有良好的阻燃性能。
【具體實施方式】 [0041 ] 實施例1
[0042] 將100kg粘度為420-450mpa · 8的間苯型不飽和聚酯樹脂裝入攪拌桶中，加入50kg 粒徑在10-15微米的氫氧化鋁，攪拌約半小時，再分別加入2.6kg脫模劑、2.6kg的低收縮劑、 〇.26kg的抗UV劑、2kg顏料糊攪拌約半小時使各混合物均勻混合，靜置約10分鐘左右冷卻至 室溫;再加入1. lkg的過氧化物固化劑，攪拌約6分鐘使其充分混合，制成樹脂配料。
[0043]在預成型板孔中穿入線密度為4800tex的玻纖無捻粗紗，在相應導氈器上導入總 共3層單位面積重量為850g/m2的90°單向布，并在表面導入一層單位面積重量為40g/m2的聚 酯表面氈;分三段區域加熱模具，使各區分別為：1區l〇〇°C;II區140°C;III區135°C。加入配 好的樹脂混合料至樹脂槽，設置拉擠速度為〇. 25m/分鐘，生產玻璃鋼型材，其中90°單向布 采用無堿玻璃纖維織造。
[0044]以制成的玻璃鋼型材的質量為基礎，上述各原料的質量百分比分別為:玻纖無捻 粗紗36.1 % ; 90°單向布24.48% ;聚酯表面氈0.6% ;粉末狀氫氧化鋁12.24% ;間苯型不飽 和聚酯樹脂24.48 % ;過氧化物固化劑0.27 % ;脫模劑0.64% ;低收縮劑0.64 % ;抗UV劑 0.06 %;顏料糊 0.49 %。
[0045]在本實施例中，脫模劑采用硬脂酸鹽、磷酸酯和三乙醇胺油的混合物，低收縮劑采 用聚乙烯微粉、抗UV劑采用苯并三唑類，過氧化物固化劑采用過氧化苯甲酰和過氧化苯甲 酸叔丁酯復配。
[0046] 將本實施例所制成的玻璃鋼型材依照CTI STD-137-2013《玻璃鋼拉擠結構性產品 用作冷卻塔》進行檢測，各項指標如表1:
[0047] 表 1
[0048]
[0049] -種冷卻塔，采用上述玻璃鋼型材制作。可以理解，該冷卻塔可以全部采用上述玻 璃鋼型材制作，也可以部分采用上述玻璃鋼型材制作。在冷卻塔的部分采用上述玻璃鋼型 材制作時，可以結合鋼構件、混凝土構件或木質構件共同制成冷卻塔。
[0050] 實施例2
[0051] 本實施例與實施例1的工藝流程相同，各原料的具體品種及質量百分比如下：
[0052] 玻纖無捻粗紗，線密度2400tex，36% ;
[0053] 90。單向布，單位面積重量650g/m2，25 % ;
[0054] 聚酯表面氈，單位面積重量35g/m2,0.2% ;
[0055] 粉末狀氫氧化鋁，15-20微米，15 %;
[0056] 間苯型不飽和聚酯樹脂，粘度為300-350mPa · s，22.15% ;
[0057] 過氧化物固化劑具體采用過氧化苯甲酰和過氧化苯甲酸叔丁酯復配，0.2% ;
[0058]脫模劑具體采用硬脂酸鋅，0.5% ;
[0059]低收縮劑具體采用聚醋酸乙烯酯，0.5% ;
[0060] 抗UV劑具體采用水楊酸酯類，0.05% ;
[0061 ] 顏料糊，淺灰色，0.4%。
[0062] 模具溫度：I區溫度90°C，II區溫度125°C，III區溫度120°C ;拉擠速度0.3米/分鐘。 冷卻塔，采用本實施例所生產的玻璃鋼型材制作。
[0063] 實施例3
[0064] 本實施例與實施例1的工藝流程相同，各原料的具體品種及質量百分比如下。
[0065] 玻纖無捻粗紗，線密度9600tex，35% ;
[0066] 90°單向布，單位面積重量1050g/m2,20%;
[0067] 聚酯表面氈，單位面積重量45g/m2,0.8%;
[0068] 粉末狀氫氧化鋁，15-18微米，11 · 85 % ;
[0069] 間苯型不飽和聚酯樹脂，粘度為750-800mPa · s，30% ;
[0070] 過氧化物固化劑具體采用過氧化甲乙酮和過氧化苯甲酸叔丁酯的復配，0.3%; [0071]脫模劑具體采用磷酸酯，0.7 % ;
[0072]低收縮劑具體采用聚甲基丙烯酸甲酯，0.7 % ;
[0073]抗UV劑具體采用苯酮類，0.05%;
[0074] 顏料糊，深灰色，0.6%。
[0075] 模具溫度：I區溫度100°C，11區溫度140°C，111區溫度135°C ;拉擠速度0· 1米/分 鐘。
[0076] 冷卻塔，部分采用本實施例所生產的玻璃鋼型材制作。
[0077] 實施例4
[0078] 本實施例與實施例1的工藝流程相同，各原料的具體品種及質量百分比如下。
[0079] 玻纖無捻粗紗，線密度4800tex，40% ;
[0080] 90。單向布，單位面積重量900g/m2,27.38%;
[0081 ] 聚酯表面氈，單位面積重量40g/m2,0.6% ;
[0082] 粉末狀氫氧化鋁，10-15微米，10%;
[0083] 間苯型不飽和聚酯樹脂，粘度為550-600mPa · s，20% ;
[0084] 過氧化物固化劑具體采用過氧化甲乙酮和過氧化苯甲酸叔丁酯復配，0.25%; [0085]脫模劑具體采用磷酸酯和三乙醇胺油的混合物，0.6% ;
[0086]低收縮劑具體采用聚苯乙烯，0.6%;
[0087]抗UV劑具體采用取代丙烯腈類，0.07% ;
[0088] 顏料糊，淺灰色，0.5%。
[0089] 模具溫度:I區溫度95°C，II區溫度135°C，III區溫度130°C ;拉擠速度0.2米/分鐘。
[0090] 冷卻塔，部分采用本實施例所生產的玻璃鋼型材制作。
[0091] 實施例5
[0092] 本實施例與實施例1的工藝流程相同，各原料的具體品種及質量百分比如下。
[0093] 玻纖無捻粗紗，線密度4400tex，35% ;
[0094] 90°單向布，單位面積重量750g/m2，30 % ;
[0095] 聚酯表面氈，單位面積重量35g/m2，0.5 % ;
[0096] 粉末狀氫氧化鋁，15-20微米，12· 54% ;
[0097] 間苯型不飽和聚酯樹脂，粘度為600_650mPa · s，20% ;
[0098] 過氧化物固化劑具體采用過氧化苯甲酰和過氧化苯甲酸叔丁酯復配，0.27%; [0099]脫模劑具體采用三乙醇胺油，0.58% ;
[0100]低收縮劑具體采用聚乙烯微粉，0.55%;
[0101] 抗UV劑具體采用三嗪類，0.06%;
[0102] 顏料糊，淺灰色，0.5%。
[0103] 模具溫度：I區溫度100°C，II區溫度125°C，III區溫度135°C ;拉擠速度0.25米/分 鐘。
[0104] 冷卻塔，采用本實施例所生產的玻璃鋼型材制作。
【主權項】
1. 一種玻璃鋼型材，其特征在于，其由如下質量百分比的原料制成： 玻纖無捻粗紗35-40%; 90°單向布 20-30%; 聚酯表面氈0.2-0.8%; 粉末狀氫氧化鋁10-15%; 間苯型不飽和聚酯樹脂20-30%; 過氧化物固化劑0.2-0.3%; 脫模劑0.5-0.7%; 低收縮劑0.5-0.7%; 抗 UV劑 0.05-0.07%; 顏料糊0.4-0.6%; 上述90°單向布采用無堿玻璃纖維織造； 上述比例以玻璃鋼型材的質量為基礎。2. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，90°單向布的單位面積重量為650-1050g/m2。3. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，聚酯表面氈的單位面積重量為35-45g/m2〇4. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，玻纖無捻粗紗的線密度為2400-9600tex〇5. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，90°單向布采用整氈方式鋪層，在玻 璃鋼型材的拐角處不分開。6. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，間苯型不飽和聚酯樹脂的粘度為 300-800mPa · s〇7. 根據權利要求1所述的玻璃鋼型材，其特征在于，氫氧化鋁的平均粒徑為10-20微米。8. 權利要求1至7任一權利要求所述的玻璃鋼型材的制備方法，其特征在于， 所述制備方法為拉擠成型工藝，該拉擠成型工藝具體為： 將間苯型不飽和聚酯樹脂、氫氧化鋁、脫模劑、低收縮劑、抗UV劑、顏料糊及固化劑攪拌 均勻后，加入到工藝料槽中，以玻纖無捻粗紗及90°單向布為增強材料，并在表面導入一層 聚酯表面氈，在以下述條件拉擠通過三段區域加熱的模具連續成型，制得產品； 模具溫度區溫度90_100°C，II區溫度125-140°C，III區溫度120-135°C;拉擠速度 0.1-0.3米/分鐘； 上述90°單向布采用無堿玻璃纖維織造。9. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述拉擠成型工藝的具體步驟如下： 將間苯型不飽和聚酯樹脂和粒徑在10-20微米的氫氧化鋁混合并攪拌，再分別加入脫 模劑、低收縮劑、抗UV劑、顏料糊并攪拌使其均勻混合，靜置10分鐘使其冷卻至室溫;再加入 過氧化物固化劑，攪拌6分鐘，制成樹脂配料，待用； 在預成型板孔中穿入線密度為2400-9600teX的玻纖無捻粗紗，在相應導氈器上導入單 位面積重量為650_1050g/m2的90°單向布，并在表面導入一層聚酯表面毯； 將上述配制好的樹脂配料倒入工藝料槽中，以0.25米/分鐘的拉擠速度通過經過三段
【文檔編號】C08L67/06GK106009575SQ201610335279
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】劉國祥, 楊德興, 呂永安
【申請人】南京斯貝爾復合材料有限責任公司