玻璃钢食品罐斜底用新型填充材料研究

1 前言
     玻璃钢食品罐是食品酿造行业最近几年应用的一种新型贮罐。它与传统的不锈钢罐相比，具有造价低、卫生、质轻、高强、耐腐蚀、寿命长等优点，因此得到了广泛应用。对于玻璃钢食品罐的设计，为了能够排净物料，罐内底部要求必须制作内斜底，底内填充物一般有以下两种：聚氨酯泡沫或树脂砂浆。而在实际应用中，以上两种填充物均存在着一定弊端，那么研究新的制造工艺、采用新型材料对于提高玻璃制品整体性能、降低生产成本、推广玻璃钢制品有着重要的意义。
2 罐底设计
     2.1 内斜底的设计
     玻璃钢食品罐多用于酿造行业，对于液态物料，为了将其排净，制作内斜底是简单有效的方法。斜底是在制作好的玻璃钢罐内制作，它由玻璃钢格板、填充物及斜底面板组成。见图1。
           

      2.2 填充物的设计
      玻璃钢斜底质量的好坏，关键在于斜底填充物的设计和制造。设计斜底内填充物时，几年前使用硬质聚氨酯泡沫。硬质聚氨酯泡沫塑料是以异氰酸酯和多元醇为基本原料聚合而成的结构致密的微孔泡沫体，它具有质量轻、绝缘、防震、吸音、耐油、耐化学腐蚀等优异性能；与其它泡沫塑料相比还具有无毒、无异味、气泡均匀、耐温等特性；它对金属、混凝土、砖石、木材、玻璃、纤维等有很强的自粘性；添加阻燃剂的制品有离火自熄；在使用中，应用快速混合发泡技术，既可以浇注成预制板材或构件，又可现场发泡成型。但这种材料的压缩强度只有0.3MPa，用这种材料制作斜底，必须在底部设计数量多的玻璃钢格板，而且必须有专门的发泡技术人员制作，质量才能保证，这样使得成本增加。一般制造厂家为了降低成本，工厂自己购买聚氨酯泡沫的原材料制作，这样制作的斜底往往质量难以保证，在使用一段时间后，因为密实度不够，压缩强度低，使斜底表面出现凹陷，不利于食品罐消毒清洗，因此，这种填充物慢慢被淘汰。
      最近两年树脂砂浆取代了硬质聚氨酯泡沫，解  决了以前存在的问题，强度也提高许多，但斜底重量居高不下，给贮罐运输带来很多麻烦，现场制作又增加很多费用，给制造方带来了新的难题。由此看来，开发一种新型填充斜底的材料，势在必行。
      为此，我们开发了一种新型斜底填充料—陶粒。陶粒又名粘土陶粒，采用粘土或淤泥，页岩为主要原料，通过高温焙烧，膨化而成，是一种优良人造轻骨料，由于其内部呈蜂窝状结构，因而具有无毒、刚度高、防火、耐腐蚀等各项功能，被誉为是“最优良的轻质建筑材料”，在工程应用中，可解决重量、防火、隔热、保温等难题。陶粒以价廉物美、环保、容易制作等优点，大量应用于预制墙板（干墙）、间墙、轻质混凝土、屋面保温、混凝土预制件、小型轻质砌块、陶粒砖等。
      鉴于陶粒的以上优点，可将其混入树脂砂浆中，这样就大大减低了斜底的重量。另外，通过科学合理的配比设计，减少玻璃钢格板，也可以达到斜底所需压缩强度的标准，既克服了以前聚氨酯泡沫、树脂砂浆所带来的弊端，又简化了制造工艺，降低了成本。
3 实验部分
       首先，参照国标《GB/T1448纤维增强塑料压缩性能试验方法》，制作80X80X100的钢制方形模具，然后将模具内涂上脱模剂，按一定比例配好树脂砂浆陶粒放入模具中，待样品固化好后，脱模。样品常温放置24小时后，在万能试验机进行压缩试验。试验数据见下表1。
          

经计算，一般填充物的压缩强度达到2MPa,对于直径3600mm 150m3食品贮罐，150吨的物料对斜底的压缩是安全的,其安全系数大于10,从表1可以看出,陶粒树脂砂浆作为食品罐斜底的填充物,压缩强度已满足使用要求。
4 实例应用
      我公司签订十台直径3600mm 100m3酱油食品贮罐，底部需要制作斜底，我们将这种新型材料应用到这个合同上，经计算：直径3600mm的贮罐，1.3°斜底，改用陶粒树脂砂浆填充比用纯树脂砂浆填充，斜底重量减轻50%，原材料费用降低30％以上。从工艺质量角度上，在厂内制作斜底，工艺容易控制，质量好保证，同时，增强了设备的使用可靠性。
        随后，将这项工艺应用到直径4000mm 120m3酱油食品容器十台，直径2800mm 60m3酱油食品容器六台。
        这些玻璃钢食品贮罐均已正式投入使用两年以上，经过我们跟踪用户，使用情况良好。
5 结论
       由试验结果、制造工艺、成本构成和应用实践可见，陶粒以其无毒、轻质、高刚、价廉、导热系数低等特点，是一种理想的玻璃钢食品罐内斜底填充材料。在内斜底制造过程中，聚氨酯泡沫的低压缩强度和树脂砂浆的超重等问题，都可以由陶粒树脂砂浆来解决。