熱固性聚合物設(shè)施庫蓋的制作方法
【專利摘要】一種用于設(shè)施庫的纖維增強聚合物材料蓋或罩，其由不飽和聚酯熱固性樹脂基體、玻璃纖維增強材料、無機填料和紫外線抑制劑制成。所述蓋或罩具有：平坦的紋理化上表面，其具有在所述上表面上延伸的具有不同高度的凸部；和具有外周邊緣與凹入的內(nèi)部腔的底表面，所述底表面具有多個連續(xù)支承肋材，所述連續(xù)支承肋材從所述邊緣外周的相對側(cè)延伸穿過所述凹入的內(nèi)部腔以轉(zhuǎn)移置于所述蓋或罩上的載荷并使向所述外周邊緣施加載荷下的撓曲最小化。
【專利說明】
熱固性聚合物設(shè)施庫蓋
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于多種地下產(chǎn)業(yè)中的地下或地面庫的熱固性聚合物蓋或罩及其制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)施、安全和鐵路行業(yè)、或其他產(chǎn)業(yè)中使用的地下或埋置的庫、坑、室、或箱可包括 同軸纖維或光纖、銅纜以及天然氣和電力的線路和其他管道、工業(yè)閥門、無線天線等。為了 進行修理或加強服務(wù)，常常需要打開用于地下設(shè)施的庫和坑。通常，設(shè)施庫和坑包括混凝土 蓋、聚合物混凝土蓋、鑄鐵蓋、鍍鋅鋼蓋或塑料蓋，所述蓋通過在一端具有鉤的工具或鎬打 開。鉤通過蓋或罩中的孔插入并且用于將蓋或罩從其在庫或坑頂上的開口撬開。
[0003] 由于地下設(shè)施庫或坑經(jīng)常需要位于人行道、右邊路、小巷的路和街、或其他高交通 區(qū)域中，所以罩必須構(gòu)造成承受大量載荷。因此，當前的蓋或罩的構(gòu)造由混凝土、聚合物混 凝土、和鑄鐵制成以承受所需載荷。這些罩材料可以承受大量載荷并且具有用于多種交通 區(qū)域中所需的耐用性程度。這些罩類型的缺點在于其相當重，根據(jù)具體應(yīng)用重量超過100鎊 或更大。因此，由于其重量，對于在容納于設(shè)施庫或坑內(nèi)的設(shè)備內(nèi)的修理、維護、或增加附加 服務(wù)，所述罩難以移出。在罩的移出和重新安裝期間，重的罩可對工人造成傷害或其他背部 問題。
[0004] 設(shè)施庫和坑的罩還由塑料制成，但是這些具有在其承受較少載荷的區(qū)域中使用的 受限應(yīng)用，即綠化帶或庭院應(yīng)用。塑料蓋的問題在于，由于其不能承受大量載荷，所以其具 有受限的適用性，并且與聚合物蓋相比，塑料蓋在潤濕時提供較小的摩擦系數(shù)。因此，需要 新的設(shè)施庫和坑的罩設(shè)計，所述罩重量輕，但由于其可以承受大量載荷而耐用，并且相對于 目前可用的罩提供改善的防滑性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明在一個實施方案中提供了改進的設(shè)施庫的罩或蓋，其由玻璃纖維增強聚合 物基體材料制成，產(chǎn)生了重量減小且強度增加的罩，其與現(xiàn)有的罩設(shè)計相比更輕、強度更 高、具有改善的UV特性和防滑性、并且制造成本更低。所述蓋或罩用于庫、坑、室或箱，并且 為了易于表示在本文中全部稱為庫。庫被用于多個產(chǎn)業(yè)，包括設(shè)施、安全防衛(wèi)、天然氣、和鐵 路，例如，其中所述庫在地下、被埋置、或在地面。
[0006] 玻璃纖維增強聚合物基體(FRPM)材料是由不飽和聚酯熱固性樹脂基體、玻璃纖維 增強材料、和無機或礦物填料組成的纖維增強聚合物材料。另外的成分是低量添加劑，包括 UV抑制劑、固化引發(fā)劑、增稠劑、加工助劑、和脫模劑。該制劑當在熱和壓力下固化時經(jīng)歷交 聯(lián)反應(yīng)。用于罩的纖維增強聚合物材料在寬的溫度范圍內(nèi)保持其原始材料性質(zhì)和尺寸精 度。所述罩平均比混凝土罩和聚合物混凝土罩輕50%，并且比鑄鐵蓋輕65%。
[0007] 纖維增強聚合物材料被制備成連續(xù)的片材，其中將樹脂糊料轉(zhuǎn)移至刮刀箱 (doctor box)，在刮刀箱處將所述樹脂糊料沉積到從正下方通過的移動載體膜上。將玻璃 纖維粗紗供應(yīng)至在經(jīng)樹脂覆蓋的載體膜上面的旋轉(zhuǎn)切割器中。使短切纖維隨機地沉積到樹 脂糊料上。用樹脂糊料涂覆第二載體膜，并且將其樹脂側(cè)向下地鋪在短切纖維之上。然后將 這些層運送通過一系列壓實輥，在壓實輥處使玻璃纖維與樹脂糊料固結(jié)并且將空氣從片材 中移除。使纖維增強聚合物材料片材保持在室溫直至達到期望的模制粘度。
[0008]當聚合物材料準備好進行模制時，將其切割成預(yù)定尺寸的片。然后將經(jīng)切割的片 堆疊并組裝成裝料模料(charge pattern)，其為填充模腔的最佳形狀和體積。然后封閉模 具并壓緊聚合物材料。使模具保持封閉預(yù)定量的時間以允許罩固化。固化之后，打開模具并 使用集成的排出銷將罩從模具下表面排出。在任何必需的機械加工之前使所述罩冷卻至室 溫。制造過程可以通過使用機器人技術(shù)來自動化。
[0009]制造方法包括低壓模制與并入蒸汽罐以加熱模具的模具設(shè)計相結(jié)合，產(chǎn)生較低的 模具成本、較低的材料成本和較快的循環(huán)時間。模具設(shè)計允許提供較快循環(huán)時間的低壓模 制，產(chǎn)生較低的生產(chǎn)成本，同時產(chǎn)生重量減小且性能改善的蓋。
[0010]所述罩包括最上表面，所述最上表面是平坦的并且在其安裝在庫上的狀態(tài)中與地 面相平。罩或蓋的底側(cè)具有外緣與凹入的內(nèi)部區(qū)域或腔。所述腔包括允許所需的配件與通 孔附著的特征。蓋的底部具有在腔中間隔排列的連續(xù)支承肋材以轉(zhuǎn)移載荷并使在向外緣施 加載荷下的撓曲最小化。外緣通過庫、框架、或其他類型的支承凹槽來支承。在一個實施方 案中，肋材在腔至邊緣的跨度中不間斷以向蓋提供強度。
[0011]罩蓋的最上表面具有由不同深度處的特征模式產(chǎn)生的紋理或表面狀態(tài)。平坦表面 的深度變化產(chǎn)生向該表面的輕微凸起以將材料的玻璃組分推離該表面，產(chǎn)生富含樹脂的表 面。上表面還具有一系列凸部(boss)，所述凸部具有不同高度的形狀以允許產(chǎn)生蓋的表面 中的凸出轉(zhuǎn)變。這些形狀以這樣的模式布置:允許另外的邊緣表面抓緊可以接觸罩頂?shù)囊?動表面。UV抑制劑、凸部設(shè)計、和表面紋理化的組合產(chǎn)生改善的UV特性并防止玻璃纖維起 霜。凸部的高度、間距、和角度與表面紋理化一起增加了抓緊面(gripping surface)的摩擦 系數(shù)，產(chǎn)生改善的防滑性。
[0012] 將罩或蓋設(shè)計成允許安裝"L型螺栓"或"貫穿螺栓"以將蓋固定至庫。還可以并入 自鎖的鎖定組合件。所述蓋還并入這樣的特征：允許安裝用于將蓋從庫中移出的鎬孔保持 槽（pick hole retaining cup)。
[0013] 通過參照以下的詳細說明和附圖，將更全面地理解本發(fā)明的這些和其他特征。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的纖維增強聚合物材料設(shè)施庫或坑的罩或蓋的一個實施方案的透視 圖；
[0015] 圖2是用于制造玻璃纖維增強聚合物材料的混配過程的圖；
[0016] 圖3是用于制造蓋的模具的橫截面視圖；
[0017]圖4是圖3模具的細節(jié)圖；
[0018] 圖5是圖3模具的細節(jié)圖；
[0019] 圖6是圖3模具的細節(jié)圖；
[0020] 圖7是位于設(shè)施庫上的蓋的透視圖；
[0021] 圖8是蓋的底表面的透視圖；
[0022]圖9是圖7的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0023]圖10是另一底視圖蓋設(shè)計的透視圖；
[0024]圖11是圖8的橫截面視圖；
[0025]圖12是蓋的上表面的細節(jié)圖；
[0026]圖13是圖12的蓋的表面的橫截面細節(jié)；
[0027]圖14是蓋的透視圖；
[0028] 圖15是用于蓋的L型螺栓連接件的細節(jié)圖；
[0029] 圖16是用于連接蓋的凸緣的細節(jié)圖；
[0030] 圖17是用于蓋的自鎖連接機構(gòu)的細節(jié)圖；
[0031 ]圖18是蓋的鎬孔保持槽的細節(jié)圖；并且 [0032]圖19是自動化制造方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]參照圖1，本發(fā)明的一個實施方案是纖維增強聚合物材料設(shè)施庫或坑的罩或蓋10， 所述罩或蓋10由不飽和聚酯熱固性樹脂基體、玻璃纖維增強材料、和無機或礦物填料組成。 應(yīng)理解，本發(fā)明是蓋或罩，并且這些術(shù)語貫穿本說明書可互換地用于設(shè)施庫或坑，庫或坑貫 穿本說明書也是可互換使用的術(shù)語。所述基體還包含低量添加劑、固化引發(fā)劑、增稠劑、加 工助劑、和脫模劑。所述添加劑包括UV抑制劑。另外的組分用于提高材料的可加工性和蓋的 性能。低于約30%的玻璃纖維增強聚合物基體制劑是包含不飽和聚酯樹脂和熱塑性添加劑 的石油基產(chǎn)品，剩余部分是無機或礦物填料、和切成例如1英寸長度的增強玻璃纖維。礦物 填料可包括例如三水合氧化鋁、碳酸鈣、滑石或粘土。聚合物材料當在熱和壓力下固化時經(jīng) 歷交聯(lián)反應(yīng)。良好的耐熱性是所有熱固性材料的特性，并且其與熱塑性材料的不同之處在 于，一旦該化合物固化成剛性固體，則其不會在升高的溫度下軟化或者在較低溫度下變脆。 所述蓋在寬的溫度范圍內(nèi)保留了其原始材料性質(zhì)和尺寸精度。通過使用鄰苯二甲酸系樹 月旨、作為用于收縮控制的低量添加劑的聚苯乙烯、和三水合氧化鋁填料的組合，使UV耐性最 佳化，產(chǎn)生對抗風化的最好結(jié)果。低水平的有機材料與使用無機填料如三水合氧化鋁的結(jié) 合導(dǎo)致材料具有高阻燃性。使用UL Bulletin 94方案作為量度，該材料表現(xiàn)出最高可能的 5V易燃性等級。
[0034] 參照圖2,將玻璃纖維增強聚合物基體制造成連續(xù)的片材12。將經(jīng)混合的樹脂糊料 14轉(zhuǎn)移至刮刀箱16,其中使樹脂糊料14沉積到從刮刀箱正下方通過的移動載體膜18上。刮 刀箱控制施加至載體膜的樹脂糊料的量。將玻璃纖維粗紗20供應(yīng)至經(jīng)樹脂覆蓋的載體膜上 面的旋轉(zhuǎn)切割器22中。使短切玻璃纖維24隨機地沉積到樹脂糊料上。所沉積的短切玻璃纖 維的量通過切割器和載體膜速度來控制。在切碎操作的下游，第二載體膜26通過第二刮刀 箱16也用樹脂糊料14涂覆，并且將其樹脂側(cè)向下地鋪在短切纖維24之上。該過程產(chǎn)生了樹 脂糊料和玻璃纖維的夾心層，然后將所述夾心層運送通過一系列壓實輥28,其中玻璃纖維 被樹脂糊料浸濕并且將空氣從片材12中擠出，以產(chǎn)生玻璃纖維和樹脂的均勻片材。
[0035] 在玻璃纖維增強聚合物基體片材可用于模制之前，其必須熟化。該熟化時間是允 許相對低粘度的樹脂進行化學(xué)增稠所必需的。將片材保持在室溫下直至達到期望的模制粘 度。當片材準備好進行模制時，將其切割成預(yù)定尺寸的片。如圖3所示，然后將所切割的片堆 疊并組裝成裝料模料30,所述裝料模料30是填充模具31中的模腔的最佳形狀和體積。然后 對裝料模料進行稱重以校驗正確的裝料重量。然后在預(yù)定位置中，將預(yù)組裝的裝料放置在 經(jīng)加熱的模具表面34上。模具31是包括腔模32和芯模36的機構(gòu)鋼模的匹配套件。模腔位于 腔模與芯模之間。
[0036]加熱模具，例如通過蒸汽加熱。在將裝料放置在模腔中之后，封閉模具并壓緊裝 料。纖維增強聚合物基體材料是可流動的混配物，并且在熱和壓力下從稠的糊料轉(zhuǎn)化成粘 彈性狀態(tài)的極低和經(jīng)優(yōu)化的粘度的液體。材料流動以填充模腔。如圖4所示，腔模32和芯模 36通過疊縮式剪切邊緣38接合，所述疊縮式剪切邊緣38提供芯模與腔模之間的間隙以允許 芯模進入腔模。疊縮式剪切邊緣允許在該過程的模制或壓緊階段期間控制材料。剪切邊緣 處的間隙允許在材料的流動前端之前的空氣逸出。剪切邊緣的小間隙允許空氣通過，但是 其太小而不允許大量聚合物材料通過。將模具保持封閉預(yù)定量的時間以使罩固化。在固化 之后，打開模具并使用集成的排出銷將罩從芯的模具表面排出。將經(jīng)熱模制的蓋放置在冷 卻架中并在機械加工操作之前允許其冷卻至室溫。
[0037]再次參照圖3,模具31包括用于排出成品模制部件的排出器系統(tǒng)40。模具可以由例 如A-36工具鋼制成，但是也可使用其他材料。芯模和腔模通過工具中的構(gòu)件(例如，對準銷 和對準襯套)對準。止動墊用于控制部件厚度。如圖5所示，芯模和腔模設(shè)置有控制區(qū)塊溫度 的裝置。例如，可以并入蒸汽罐41。通過熱電偶42監(jiān)測模具的溫度。蒸汽罐是這樣的密封腔 44:所述密封腔44具有由外周邊48包圍的內(nèi)支承件46且用另外的板50密封以維持壓力和控 制蒸汽。蒸汽罐用于芯模和腔模兩者中并且允許使用蒸汽向模具表面34提供持續(xù)且均勻的 熱傳遞。與鉆孔線相比，蒸汽罐腔的表面區(qū)域允許產(chǎn)生用于傳遞的增加的表面區(qū)域。控制區(qū) 塊溫度的其他裝置可包括與油或電加熱元件一起使用的鉆通的孔或槽。
[0038]參照圖6,排出器系統(tǒng)40包括用于在模制過程結(jié)束時將模制部件從芯模36中推出 的排出銷52。排出器系統(tǒng)包括推動一組排出銷的排出器板54,所述排出銷與芯模的頂部或 從芯模中抬起的部件的底部齊平。排出銷52通過保持板56保持在排出器板54上，所述保持 板56具有卡住排出銷頭的埋頭孔(counter bored hole)。排出器板組合件通過導(dǎo)銷58和襯 套60來引導(dǎo)。排出器板通過受模制循環(huán)控制的液壓缸61(圖3)來驅(qū)動。排出器板的驅(qū)動可以 通過設(shè)備中的其他裝置如鏈桿或脫模桿(knockout bar)來實現(xiàn)。排出器板組合件由欄桿 62、支承柱64和底板66來支承。排出器板還為加熱模具提供了用于蒸汽的鉆孔。
[0039] 模具組合件的頂部、底部和側(cè)部可以是隔熱的以保持該過程所需的熱。其還隔絕 來自制造部件的機器或液壓機的熱。
[0040] 用于本發(fā)明一個實施方案的示例性制造方法 [0041 ] 混合和儲存
[0042] 聚合物制劑 成分 期望％ 范圍 聚酯樹脂 23.25 10%至40% 聚苯D烯（收縮控制劑） 11.46 5%至30% 催化劑 0,39 0.1 %至8% 抑制劑（PBQ) 0,26 0Λ%至 8% 纖維潤濕添加劑 0 35 0.1 %至8% 硬脂酸鋅（齡模郝) 1.21 0.1%至8% 無機填料 24 99 15%至50% 氧化鎂（增稠劑) 1.21 0.1 %至8% UV穩(wěn)定顏料（灰色） 1.89 0.1%至10% 玻璃纖維（0.5"至2"短切) 35.0 5%至60%
[0043] 將聚合物制劑輸入自動化遞送系統(tǒng)中。該系統(tǒng)負責將所有成分混合在一起，儲存 聚合物基體，然后將其遞送至混配機，例如Schmidt and Heinzmann(S&H)混配機。
[0044] 將制劑混合以確保材料是均勻的?？刂破鞑倏v添加的順序、停留時間、葉片速度和 混合溫度。糊料基體混合循環(huán)完成后，進行數(shù)個測試以確認糊料在釋放至容納槽之前是正 確的。容納槽的主要功能是儲存。在儲存過程期間，通過低剪切混合葉片攪動糊料基體。如 果天氣低于65°F，則使用水毯以確保糊料不損失溫度。該損失可影響增稠響應(yīng)并且不利地 影響材料的可模制性。將容納槽放置在天平上，并且在制造期間按重量連續(xù)計量送入混配 機中。聚合物基體仍然不具有顏色或增稠劑(聚合物增量劑）。分開添加這些成分中的兩者 以確保沒有由于維護不恰當而產(chǎn)生的任何顏色的交叉污染或不利的增稠。測試"b級料"組 分以在其釋放至生產(chǎn)之前確認期望的制劑。
[0045] 當需要制劑的柔性時，通常使用分批混合。當用一種制劑制造蓋時，可采用連續(xù) 法。這允許混合過程適應(yīng)一種具體制劑。所有成分被連續(xù)地供應(yīng)至混合器(通常為擠出機） 中。將其在擠出機中共混在一起并引入混配機中。該方法消除了b邊料的進料和混合所需的 另外的設(shè)備。
[0046] 基體和B級料的遞送
[0047] 自動化遞送系統(tǒng)將確定制造所需的栗速率。該系統(tǒng)將基于基體比重、產(chǎn)物重量、玻 璃百分比和片材重量來確定每小時遞送至混配機中的糊料的量。基體與b邊料通過穿過一 系列高剪切罩型混合葉片或靜態(tài)混合器來組合。然后將經(jīng)混合的材料儲存在緩沖槽(surge tank)中并用stater栗遞送至混配機中。混配機上的刮片內(nèi)側(cè)是高度傳感器。通過自動化遞 送系統(tǒng)控制刮刀箱中材料的高度。
[0048] 混配
[0049] 混配機器的許多變量可以改變，例如：
[0050] 表 1
[0052]由于材料的比重是已知的，所以可以基于材料的產(chǎn)物重量來確定刮片的高度。混 配物的產(chǎn)物重量通過每單位面積的重量來測量。通常，重量以克/ft2為單位來測量。也可以 測量玻璃纖維組分。切碎器的R P Μ隨著玻璃纖維的重量線性改變?；炫湮锏漠a(chǎn)物重量為 545g/ft2〇
[0053]在整個作業(yè)中提取糊料樣品（基體和b邊料一起)并用粘度計進行測量。典型的測 量在最初、24小時、和36小時至60小時時進行。當確定增稠曲線時考慮數(shù)個變量:溫度、最初 粘度和模制粘度。在之前的混配和材料試驗的基礎(chǔ)上對這些值進行優(yōu)化。當樹脂或增稠劑 的批號改變時，進行增稠研究以確定是否需要改變水平。材料的目標模制粘度為20MM cps 至45MM cps。粘度測量用Brookfield DV-II進行。
[0054] 在將聚合物基體引入玻璃纖維中之后，然后在蛇紋輥之間將片材擠壓在一起以浸 濕玻璃纖維。由于該過程產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)部件，所以使用ft2模板切割材料樣品。如果其落入預(yù) 定范圍內(nèi)，則材料適于釋放。
[0055] 收集產(chǎn)物重量樣品并將其用于模制實驗室面板。在模制期間，傳感器檢測材料的 介電性質(zhì)并且確定材料的凝膠化和固化時間。然后將經(jīng)固化的面板切割成多個樣品用于測 試。典型的測試包括拉伸強度、彎曲強度、比重、玻璃纖維含量和吸水性。
[0056] 表 2
[0057]制造之后24小時在模制的0.120〃厚的面板上測量物理性質(zhì)。
[0058] 模制條件:在330°?下3分鐘。模制壓力=200?8丨。覆蓋率=60%
[0059] 性質(zhì)（單位） 期望范圍 凝膠化時聞（秒） 35至50 固化時間（秒） 87至105 產(chǎn)物重量（g/ft2 > 534至556 比重（g.cm-3) 1.63 至 1.67. D3 至 D5 粘度（Cps ) 23 至 35 拉伸強度（psi) 15,700 至 18,300 彎曲強度（psi) 26,000 至 31,500
[0000] -旦材料達到品質(zhì)測試的預(yù)定值，就將材料釋放至生產(chǎn)中。
[0061 ] 模制方法
[0062] FRPM
[0063] ?將纖維增強聚合物基體(FRPM)混配物遞送至輯車(roller cart)上的自對準驅(qū) 動模具（SAAM)區(qū)域，所述輥車容納各自重量約為200鎊至500鎊或者在箱中為500鎊至6000 鎊的混配物的(8)個輥。
[0064] ?每個輥具有標識制造日期、配方、批次#、輥#和重量的標簽。不釋放材料，直至其 通過如混配部分中所詳述的所有QC要求。
[0065] ?所述車進入自動化縱切器位于其中的FRPM切割區(qū)域。
[0066] # 參照 SAAM 生產(chǎn)模制操作手冊（SAAM Production Molding Operation Notebook)，其示出用于待模制的特定蓋的裝料尺寸和重量。
[0067] ?一旦片材位置正確，切割片材并且縱切器設(shè)定為自動切割裝料以改變混配物的 尺寸并使其脫膜。
[0068] ?然后將經(jīng)切割的裝料片材稱重至正確的裝料重量并且堆疊成完整的獨立裝料 堆以準備制造。
[0069] SAAM 壓機
[0070] · SAAM系統(tǒng)能夠在不需要安裝坑的情況下設(shè)計&安裝大壓板面積的壓機。也可使 用其他壓機類型。
[0071 ] #自對準壓機的使用通過翻轉(zhuǎn)供應(yīng)壓榨噸位(pressing tonnage)的液壓缸來實 現(xiàn)。
[0072] ?使用自對準壓機還允許壓機位置的任何改變，以滿足生產(chǎn)需求的任何改變，以 在對生產(chǎn)設(shè)施最小破壞的情況下進行。
[0073] ?為了支持SAAM生產(chǎn)模制系統(tǒng)，開發(fā)專門的低壓模制混配物(LPMC)并且FRPM(纖 維增強聚合物材料)為LPMC的一種形式。
[0074] · Platen SAAM系統(tǒng)允許鋼制工具(模具）以正常方式互換。
[0075] ?目前的工具如下：
[0076] #15〃圓形物（1400)
[0077] #13〃 X 24〃蓋模具（1324)
[0078] #17〃 X 30〃蓋模具（1730)
[0079] · 24〃X36〃蓋模具（2436)
[0080] #24〃 X 48〃蓋模具（2448)
[0081 ] ?分割式 30〃 X 48〃蓋模具（3048)
[0082] #典型的SAAM操作壓力：3,000psi
[0083] ?缸內(nèi)徑：12英寸
[0084] ?棒直徑：5· 5英寸
[0085] ?缸的有效面積:89.34平方英寸
[0086] #在3,000?8丨液壓下，缸產(chǎn)生268,017鎊的力
[0087] ?因此，四（4)個缸產(chǎn)生總計1，072,068鎊/536噸的力
[0088] #17〃 X 30〃蓋具有17〃 X 30〃: 510平方英寸的平面視圖表面積
[0089] #1，072,068鎊的力除以510平方英寸等于2,102psi的模制壓力
[0090] #24〃 X 36〃蓋具有24〃 X 36〃: 864平方英寸的平面視圖表面積
[0091] #1，072,068鎊的力除以864平方英寸等于1，241?^的模制壓力
[0092] #24〃 X 30〃蓋具有24〃 X 30〃: 720平方英寸的平面視圖表面積
[0093] #1，072,068鎊的力除以720平方英寸等于1，489?^的模制壓力。
[0094] ?當在同一 SAAM中進行雙聯(lián)模制時，模制壓力減半。
[0095] ?因為平面視圖表面積小于總表面積，所以當使用平面視圖面積時，使用約 400psi的模制壓力。
[0096] 模制過程
[0097] ?將壓機預(yù)熱以確保合適的設(shè)定。
[0098] ?在主控制設(shè)定(Master Control Settings)手冊中查詢用于待模制的特定蓋的 片材并且將屏幕1和2設(shè)置為合適的控制設(shè)定。該主控制設(shè)定記錄表顯示出以下中每一個的 合適設(shè)定： 屏幕i 值 m. 1.打開位置 52" 42"至60·'
[0099] 2.載荷位置 42" 35"至 52" 3. 減速位置 34" 33"至35，， 4. 封閉位置 31.5" 32"至25" 5. 固化時間 400秒 150秒至6?Ο秒
[0100] 6.快速度 0.8 IPS 0.1' ?Ρ8 至 1.0 IPS 7.慢速度 0 2 IPS 0.1 IPS 至 1.0 IPS
[0101] 屏幕 2 1. 頂部提升兩自動時間 50秒 0秒至100秒 2. 底部提升閥自動時間 50秒 0秒至100秒 3. 頂部提升閥手控時間 10秒 0秒至100秒
[0102] 4. 底部提升閥手控時間 15秒 0秒至100秒 5. 排出時間 25秒 0秒至100秒 6. 最大慢固化時間 99秒 0秒至100秒
[0103] ?操作者查看主控制板上的溫度指示器以看到模具是否升高至合適的溫度，上部 工具為325°F至270°F并且下部工具為320°F至265°F。
[0104] ?檢查屏幕后，操作者取手持溫度計并驗證模具溫度匹配由熱電偶得到的屏幕讀 數(shù)。還驗證了上部模具總是比下部模具熱，以避免任何疊縮式剪切邊緣模具撞擊。
[0105] ?驗證了溫度后，然后操作者目視檢查模具表面的清潔度，以及碎片或浮渣的任 何跡象。如果看見任何跡象，則用黃銅工具和空氣流除去。
[0106] ?然后將壓機設(shè)定為自動模式并準備好用于模制第一部件。
[0107] 模制操作
[0108] ?檢查并測量所遞送的裝料以確保其是正確的尺寸和重量。將第一裝料放在天平 上并記下重量。在過程數(shù)據(jù)&參數(shù)主控制設(shè)定記錄表(PROCESS DATA&PARAMETERS MASTER CONTROL SETTINGS RECORD SHEET)中，有標題"裝料尺寸（CHARGE D頂ENSI0NS)"。在該標題 下是以下行項目，包括關(guān)于裝料(例如，17X30(1730)裝料)的合適信息： 魚 紐
[0109] 1.重董 LB:S:: 26.1 # 2:6,1 至 26.:6 # 2.尺寸: 28·5"χ16" 16"至 30" X 8"至 17"
[0110] 3.層的數(shù)量: 8 5至15
[0111] ?一旦確定裝料滿足規(guī)格，按下綠色"循環(huán)啟動(CYCLE START)"按鈕以啟動自動 模制循環(huán)并且模具降至裝載位置(LOAD POSITION)。
[0112] ?-旦模具停止至裝載位置，就通過裝載裝置將裝料遞送至模具并使裝料精確地 定位在下部模具上，在每個方向上都居中。
[0113] ?裝載工具一退出模具參數(shù)，操作者就再次按下綠色"循環(huán)啟動"按鈕并且壓機從 "減速位置（SLOW DOWN POSITION)"降至"封閉位置(CLOSED POSITION)"。一旦壓機傳感器 確定每個角落均在全部封閉位置，就開始"固化時間(CURE TIME)"循環(huán)。
[0114] ?當自動化循環(huán)啟動時，操作者檢查下一個裝料并將其放置在天平上，再次驗證 重量。
[0115] ?在固化時間循環(huán)完成之后，空氣提升閥自動啟動并且壓機打開至慢速（SLOW SPEED)位置，然后打開至快速(FAST SPEED)并返回至循環(huán)的打開位置(OPEN POSITION)設(shè) 置。
[0116] ?當壓機打開至打開位置，并且模具清除了排出銷的全部延長尺寸并達到預(yù)設(shè)間 隙高度時，啟動排出器系統(tǒng)并且部件從下模具表面上升高至排出銷的全部高度。
[0117] ?排出器達到全部高度后，將卸載工具(Unload Tool)插入部件之下并且排出棒 自動降低。
[0118] ?-旦排出器回到完全靜止位置，卸載工具就延伸至壓機的前面并且將部件遞送 至操作者以進行目視檢查，去除飛邊并放置在冷卻車中。
[0119] ?-旦將部件和卸載工具從壓機參數(shù)中除去，操作者目視檢查模具表面并且用空 氣流清除碎片。循環(huán)重新開始，重復(fù)每個所記錄的步驟。
[0120] 機械加工
[0121] ?每個冷卻車處理多個部件。當所述車被填滿時，將其從SAAM區(qū)域中移出并放置 在暫存區(qū)（staging area)以冷卻和穩(wěn)定。在此期間，通過QC隨機檢查部件并且驗證其符合 尺寸、重量和外觀的品質(zhì)規(guī)格。
[0122] ?在對部件進行任何機械加工之前，需要將部件冷卻至低于150°F。該冷卻過程確 保了部件在機械加工之前的尺寸穩(wěn)定性和平坦度(flatness)。
[0123] ?機械加工操作者將查看計算機數(shù)控(CNC)操作手冊中包括的啟動檢查表，一旦 檢查表完成，就將機器設(shè)定為與待機械加工的具有一定尺寸的蓋相對應(yīng)的適當?shù)臋C械加工 程序。
[0124] #CNC被編程為一次機械加工一個部件。每個蓋具有其特有的程序。
[0125] ?操作者將部件從冷卻車中移出并將其放置在指定位置用于進行機械加工循環(huán)。
[0126] ?-旦部件定位，操作者就啟動真空以保持部件在合適位置。操作者按下綠色循 環(huán)啟動按鈕并且CNC驗證真空被啟動并且然后從中心原位移動以驗證部件在合適位置，一 旦由機器驗證，其將自動地在CNC床外側(cè)端上開始部件的機械加工。
[0127] ?當完成該機械加工時，操作者將下一個部件放置在其在CNC床內(nèi)側(cè)端上的位置。
[0128] ?一旦機械加工完成，CNC將返回至中心靜止(Center Rest)位置并且在完成的部 件上釋放真空。操作者在下一個部件上再次啟動真空并且然后按下綠色循環(huán)啟動按鈕。
[0129] ?在機械加工期間，操作者將移出先前經(jīng)機械加工的部件，進行目視檢查，擦拭， 吹掃并放置在平臺上以運輸用于最終的組裝。
[0130] 再次參照圖1，蓋或罩10包括最上表面70,其基本上是平坦的并且當安裝在庫或坑 72上時與地表面持平。如圖8所示，底側(cè)74具有包圍蓋周邊的外緣76與凹入的內(nèi)部區(qū)域或腔 78。該腔具有允許連接附件(本文隨后將更詳細地討論）的特征80和82以及用于連接至庫72 的通孔84。多個連續(xù)支承肋材86在腔內(nèi)從外緣的相對側(cè)延伸。使支承肋材間隔開以轉(zhuǎn)移載 荷并且使蓋在對外緣施加載荷下的撓曲最小化。如圖9所示，外緣通過庫72的外壁90中的橫 擋（ledg e)88支承。雖然顯示出蓋通過庫壁中的橫擋88來支承，但是也考慮了庫的其他類型 的支承凹部以支承蓋。
[0131] 肋材86(例如，三個)不間斷地橫向延伸以跨越邊緣周邊的相對側(cè)之間的腔。如圖 10所示，測試了另外的設(shè)計以確定蓋94的腔92內(nèi)另外的支承結(jié)構(gòu)的效果。肋材86(如圖8所 示)優(yōu)于并入了延伸腔長度或部分的交叉肋材96的另外的設(shè)計。圖10的蓋還并入有交叉樞 紐98,并且通過測試顯示出單獨的肋材86就改善了承載能力并因此交叉肋材96和樞紐98是 不必要的。表3所示的測試結(jié)果說明：當移除交叉肋材96、樞紐98和小肋材100時，包含本文 所公開的聚合物材料的圖8所示的蓋設(shè)計產(chǎn)生了更大的承載能力。
[0132] 表3
[0134] 此外，圖11所示的更深的肋材86產(chǎn)生最大的承載能力。肋材86還可具有彎曲外半 徑102,使肋材在中心具有比在外緣的接合處更高的高度。
[0135] 如圖12和13所示，上表面70包括由模具表面中不同深度處的特征模式產(chǎn)生的紋理 化表面104或表面條件。紋理化表面104包括平坦表面的深度變化，其向所述表面產(chǎn)生輕微 凸起105，以在模制期間將材料的玻璃纖維24推離該表面，產(chǎn)生富含樹脂的表面107。使玻璃 纖維24遠離紋理化表面增加了蓋的長期耐氣候性。例如，紋理化表面是科林斯式紋理。使用 SAE J2527測試，當暴露500小時時，紋理和UV穩(wěn)定性的組合產(chǎn)生小于9.0的Δ E值。
[0136] 上表面70還包括一系列不同高度的凸部106以產(chǎn)生抓緊表面。在不同高度下模制 凸部106以允許產(chǎn)生蓋的表面中的凸出轉(zhuǎn)變。凸部以交替組的模式布置，以允許另外的邊緣 表面抓緊可與蓋頂部接觸的移動表面，例如車輛輪胎。凸部產(chǎn)生了更多的表面區(qū)域用于接 觸柔性材料。凸部的結(jié)果是所述表面使蓋滿足防滑性要求。雖然圖12示出了三個具有圓端 的棒的交替系列的凸部圖案，但是應(yīng)理解，其他幾何形狀和尺寸以及布置也可產(chǎn)生需要的 胎面圖案或防滑性表面。本發(fā)明的蓋滿足的其他測試要求如下:與聚合物蓋相關(guān)的規(guī)格：
[0137] 以行業(yè)公認的標準測試蓋：
[0138] 耐化學(xué)性，根據(jù):Telcordia R3-14和ASTM D543-06
[0139] 紫外光暴露，根據(jù):ASTM G154
[0140] 防霉性，根據(jù):ASTM G21
[0141] 可燃性，根據(jù):UL 94-5VA和ASTM D635-06
[0142] 吸水性，根據(jù):ASTM D570-05
[0143] 以行業(yè)公認的標準測試蓋：
[0144] AS 4586:2013新人行表面材料的防滑分類（Slip resistance classification of new pedestrian surface materials)-附錄A〇
[0145] ANSI/SCTE 77-2010,地下圍護完整性規(guī)范（Specification for Underground Enclosure Integrity)，SCTE，2010
[0146] GR-902-C0RE，手孔及其他地下接合庫的一般要求（Generic Requirements for Handholes and Other Below-Ground Splice Vaults),Telcordia,2013
[0147] A S T M C 8 5 7 -11，地下預(yù)鑄混凝土設(shè)施結(jié)構(gòu)的最小結(jié)構(gòu)設(shè)計負荷的標準規(guī)程 (Standard Practice for分鐘imum Structural Design Loading For Underground Precast Concrete Utility Structures),ASTM,2011
[0148] AS 39962006，入口蓋和格概（Access Covers and Grates)
[0149] BS EN 124:1994合并修正案No. 1車輛和人行區(qū)域的溝渠蓋和探孔蓋-設(shè)計要求、 型號試驗、標志、質(zhì)量控制（Gully Tops and manhole tops for vehicular and pedestrian areas-Design requirements,type testing,marking,quality control)
[0150] 如圖1所示，上表面70具有用于連接標識構(gòu)件109 (例如，圖14所示的所有權(quán)標記） 的凹部108。所有權(quán)標記具有延伸到孔110中的立柱。如果要改變蓋的所有權(quán)，則可以移動并 交換標識標記。
[0151] 再次參照圖1，蓋包括延伸穿過蓋的孔112和114,以允許進行擰緊螺栓或固定鎖定 的方法以將蓋連接至庫。如圖14所示，L型螺栓116或者貫穿螺栓118穿過孔112或114并旋轉(zhuǎn) 以接合位于如圖15所示的庫的壁90中的凹槽120。L型螺栓116保留在殼體122中，殼體122連 接至位于蓋底側(cè)的緊固特征82。如圖16所示，凸緣124連接至緊固表面80,接合庫的壁90中 的凹槽126。
[0152] 除了
【申請人】的美國專利如.7,547,051(其內(nèi)容通過引用整體并入本文）中所示的1^ 型螺栓結(jié)構(gòu)以外，還可使用其他類型的緊固機構(gòu)。例如，蓋可以使用圖17中所示并且在申請 人的美國專利No. 8，220，298(其內(nèi)容通過引用并入本文）中詳細說明的用于將蓋連接至庫 的自鎖和鎖定組合件127。沒有用于特定連接系統(tǒng)的任何未使用的孔112、114可用可拆卸插 塞130(圖14)封閉，所述可拆卸插塞130可以在任何時間被移除以并入不同的固定方法。
[0153] 如圖1所示，蓋包括用于將蓋從庫中提起的鎬孔132。如圖18所示，鎬孔保持槽134 (也在圖8中示出）位于鎬孔132中，所述鎬孔132具有跨過開口位于凹部中的桿136,其可以 被鉤接合以將蓋從庫中提起。如圖14所示，蓋包括防止碎片在使用期間在鎬孔內(nèi)聚集的鎬 孔帽138。
【申請人】的美國專利No.8,708，183(其全部內(nèi)容通過引用并入本文）中說明了用于 將蓋從庫中提起的鎬孔保持槽的另外的特性和特征。
[0154] 如圖19所示，可通過使用機器人技術(shù)140使模制和機械加工操作自動化。具有可編 程邏輯控制器的機器人142從中間位置移動至裝料裝載站144,在裝料裝載站144中操作者 將裝料模料146裝載在位于機器人臂150-端的裝載機148上。然后，機器人的可編程邏輯控 制器將裝載機移動至面向模具壓機31的中間位置。機器人在中間位置等待直到模具壓機打 開并且控制器確保部件已卸載并且模具的排出設(shè)備縮回。然后機器人移動至打開的壓機并 且將裝料裝載機148放到模具31的腔43中?？刂破魇寡b載機啟動以使裝料落在模腔中并且 將裝載機從模具中縮回。
[0155] 在模制過程完成和將經(jīng)模制的罩從模具中排出時，機器人包括疊縮器 (retraCt 〇r)152,所述疊縮器包括板154和一系列吸盤156。控制器在正確的循環(huán)時間打開 壓機并且啟動罩排出機構(gòu)，其中機器人將疊縮器152放在經(jīng)模制的罩上，使得吸盤156可以 接合罩并將經(jīng)模制的罩移動至輸送機系統(tǒng)158并將罩釋放到輸送機系統(tǒng)上。然后，輸送機系 統(tǒng)將模制的罩遞送至機械加工站160，所述機械加工站160包括多個旋轉(zhuǎn)的刷162以去掉經(jīng) 模制的罩的毛刺。機械加工站還包括鉆出用于庫連接機構(gòu)的孔。
[0156] 罩的最終組裝包括:將鎬孔桿放置在鎬孔槽的凹部中，以及將槽和帽固定至蓋，將 標識標記固定至蓋，通過螺栓或自鎖機構(gòu)與保持凸緣一起固定L型螺栓，以及用帽堵塞未使 用連接機構(gòu)的孔。
[0157] 雖然本發(fā)明關(guān)于本文的多個實施方案已進行了說明和描述，但是應(yīng)理解，在其中 可以做出改變和修改，所述改變和修改在本文要求保護的本發(fā)明的全部預(yù)期范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于庫的纖維增強聚合物材料蓋，包含不飽和聚酯熱固性樹脂基體、纖維增強 材料和無機填料，并且用片材模制方法制造。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，還包含低量添加劑、固化引發(fā)劑、增稠劑、加工助劑和脫模 劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，還包含UV穩(wěn)定顏料。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中所述樹脂基體包含UV抑制劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中聚酯樹脂是鄰苯二甲酸系樹脂。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓋，其中所述鄰苯二甲酸系樹脂占所述纖維增強聚合物材料 的約10 %至約40 %。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中所述樹脂基體包含聚苯乙烯。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓋，其中所述聚苯乙烯占所述纖維增強聚合物材料的約5%至 約 30 %。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中所述纖維增強材料是短切玻璃纖維。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓋，其中所述短切玻璃纖維占所述纖維增強聚合物材料的約 5 %至約60 %。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中無機材料占所述纖維增強聚合物材料的約15%至約 50% 〇12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓋，其中無機材料是礦物。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的蓋，其中所述礦物是三水合氧化鋁。14. 一種用于設(shè)施坑的纖維增強聚合物材料罩，包括： 基本上平坦的上表面； 具有外周邊緣與凹入的內(nèi)部腔的底表面； 至少一個連續(xù)支承肋材，其由所述外周邊緣的相對側(cè)延伸穿過所述凹入的內(nèi)部腔，以 轉(zhuǎn)移置于所述罩上的載荷并使向所述外周邊緣施加載荷下的撓曲最小化。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，其中所述至少一個支承肋材不間斷地延伸穿過所述腔 并且不包括任何交叉的支承肋材。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，其中所述基本上平坦的上表面是紋理化的。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的罩，其中所述罩包含耐UV不飽和聚酯熱固性樹脂基體和玻 璃纖維增強材料，其中紋理化的上表面包括向所述上表面中的凸起，在所述玻璃纖維增強 材料上產(chǎn)生富含樹脂的層。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的罩，其中所述紋理化的上表面是科林斯式紋理。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，其中所述基本上平坦的上表面包含在所述基本上平坦 的上表面之上延伸的凸部圖案。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的罩，其中所述凸部具有多個不同的高度。21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，其中所述平坦的上表面具有用于使標識標記附著的凹 部。22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，其中所述罩具有用于將所述罩固定至所述設(shè)施坑的裝 置。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的罩，其中用于將所述罩固定至所述設(shè)施坑的裝置包括延伸 穿過通過所述罩的凹部的螺栓。24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的罩，其中用于將所述罩固定至所述設(shè)施坑的裝置包括自鎖 的鎖定組合件。25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的罩，還包括用于將所述罩從所述設(shè)施坑中移出的提罩槽。26. -種用于庫的蓋，包含： 玻璃纖維增強聚合物材料層，設(shè)置其大小以放置在所述庫的開口上； 在所述玻璃纖維增強聚合物材料層中的UV抑制劑；以及 基本上平坦的上表面，其具有延伸到所述平坦的上表面中的凸起紋理，在所述玻璃纖 維增強聚合物材料的各個玻璃纖維上產(chǎn)生富含樹脂的層。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的蓋，還包含在所述基本上平坦的上表面之上延伸的凸部圖 案。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的蓋，其中所述凸部包括紋理并且具有至少兩個不同的高度。
【文檔編號】E02D29/14GK106046697SQ201610213962
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月7日 公開號201610213962.4, CN 106046697 A, CN 106046697A, CN 201610213962, CN-A-106046697, CN106046697 A, CN106046697A, CN201610213962, CN201610213962.4
【發(fā)明人】愛德華·J·布爾克, 托馬斯·阿特金斯, 布賴恩·安東尼·貝亞奇, 羅伯特·格威利姆
【申請人】舍奈爾商業(yè)公司, Prc復(fù)合材料有限責任公司