制造热固性聚合物设施库盖的方法技术

一种制造用于设施库的纤维增强复合材料盖的方法，所述方法包括：将不饱和聚酯热固性基体混合成树脂糊料，将所述树脂糊料混配成纤维增强复合材料，使混配的纤维增强复合材料熟化，将经熟化的混配物切割成装料模料，在低压下在经加热模具的模腔中模制所述装料模料以形成盖，以及对盖进行冷却和机械加工。所述模具包括腔模和芯模，芯模具有用于将芯模接合在腔模内的剪切角、和用于加热腔模和芯模的蒸汽罐，其中所述盖在腔模和芯模之间模制并且通过盖排出机构从模具中移出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于多种地下产业中的地下或地面库的热固性聚合物盖或罩及其制造方法。
技术介绍
设施、安全和铁路行业、或其他产业中使用的地下或埋置的库、坑、室、或箱可包括同轴纤维或光纤、铜缆以及天然气和电力的线路和其他管道、工业阀门、无线天线等。为了进行修理或加强服务，常常需要打开用于地下设施的库和坑。通常，设施库和坑包括混凝土盖、聚合物混凝土盖、铸铁盖、镀锌钢盖或塑料盖，所述盖通过在一端具有钩的工具或镐打开。钩通过盖或罩中的孔插入并且用于将盖或罩从其在库或坑顶上的开口撬开。由于地下设施库或坑经常需要位于人行道、右边路、小巷的路和街、或其他高交通区域中，所以罩必须构造成承受大量载荷。因此，当前的盖或罩的构造由混凝土、聚合物混凝土、和铸铁制成以承受所需载荷。这些罩材料可以承受大量载荷并且具有用于多种交通区域中所需的耐用性程度。这些罩类型的缺点在于其相当重，根据具体应用重量超过100磅或更大。因此，由于其重量，对于在容纳于设施库或坑内的设备内的修理、维护、或增加附加服务，所述罩难以移出。在罩的移出和重新安装期间，重的罩可对工人造成伤害或其他背部问题。设施库和坑的罩还由塑料制成，但是这些具有在其承受较少载荷的区域中使用的受限应用，即绿化带或庭院应用。塑料盖的问题在于，由于其不能承受大量载荷，所以其具有受限的适用性，并且与聚合物盖相比，塑料盖在润湿时提供较小的摩擦系数。因此，需要新的设施库和坑的罩设计，所述罩重量轻，但由于其可以承受大量载荷而耐用，并且相对于目前可用的罩提供改善的防滑性。
技术实现思路
本专利技术在一个实施方案中提供了改进的设施库的罩或盖，其由玻璃纤维增强聚合物基体材料制成，产生了重量减小且强度增加的罩，其与现有的罩设计相比更轻、强度更高、具有改善的UV特性和防滑性、并且制造成本更低。所述盖或罩用于库、坑、室或箱，并且为了易于表示在本文中全部称为库。库被用于多个产业，包括设施、安全防卫、天然气、和铁路，例如，其中所述库在地下、被埋置、或在地面。玻璃纤维增强聚合物基体(FRPM)材料是由不饱和聚酯热固性树脂基体、玻璃纤维增强材料、和无机或矿物填料组成的纤维增强聚合物材料。另外的成分是低量添加剂，包括UV抑制剂、固化引发剂、增稠剂、加工助剂、和脱模剂。该制剂当在热和压力下固化时经历交联反应。用于罩的纤维增强聚合物材料在宽的温度范围内保持其原始材料性质和尺寸精度。所述罩平均比混凝土罩和聚合物混凝土罩轻50％，并且比铸铁盖轻65％。纤维增强聚合物材料被制备成连续的片材，其中将树脂糊料转移至刮刀箱(doctor box)，在刮刀箱处将所述树脂糊料沉积到从正下方通过的移动载体膜上。将玻璃纤维粗纱供应至在经树脂覆盖的载体膜上面的旋转切割器中。使短切纤维随机地沉积到树脂糊料上。用树脂糊料涂覆第二载体膜，并且将其树脂侧向下地铺在短切纤维之上。然后将这些层运送通过一系列压实辊，在压实辊处使玻璃纤维与树脂糊料固结并且将空气从片材中移除。使纤维增强聚合物材料片材保持在室温直至达到期望的模制粘度。当聚合物材料准备好进行模制时，将其切割成预定尺寸的片。然后将经切割的片堆叠并组装成装料模料(charge pattern)，其为填充模腔的最佳形状和体积。然后封闭模具并压紧聚合物材料。使模具保持封闭预定量的时间以允许罩固化。固化之后，打开模具并使用集成的排出销将罩从模具下表面排出。在任何必需的机械加工之前使所述罩冷却至室温。制造过程可以通过使用机器人技术来自动化。制造方法包括低压模制与并入蒸汽罐以加热模具的模具设计相结合，产生较低的模具成本、较低的材料成本和较快的循环时间。模具设计允许提供较快循环时间的低压模制，产生较低的生产成本，同时产生重量减小且性能改善的盖。所述罩包括最上表面，所述最上表面是平坦的并且在其安装在库上的状态中与地面相平。罩或盖的底侧具有外缘与凹入的内部区域或腔。所述腔包括允许所需的配件与通孔附着的特征。盖的底部具有在腔中间隔排列的连续支承肋材以转移载荷并使在向外缘施加载荷下的挠曲最小化。外缘通过库、框架、或其他类型的支承凹槽来支承。在一个实施方案中，肋材在腔至边缘的跨度中不间断以向盖提供强度。罩盖的最上表面具有由不同深度处的特征模式产生的纹理或表面状态。平坦表面的深度变化产生向该表面的轻微凸起以将材料的玻璃组分推离该表面，产生富含树脂的表面。上表面还具有一系列凸部(boss)，所述凸部具有不同高度的形状以允许产生盖的表面中的凸出转变。这些形状以这样的模式布置：允许另外的边缘表面抓紧可以接触罩顶的移动表面。UV抑制剂、凸部设计、和表面纹理化的组合产生改善的UV特性并防止玻璃纤维起霜。凸部的高度、间距、和角度与表面纹理化一起增加了抓紧面(gripping surface)的摩擦系数，产生改善的防滑性。将罩或盖设计成允许安装“L型螺栓”或“贯穿螺栓”以将盖固定至库。还可以并入自锁的锁定组合件。所述盖还并入这样的特征：允许安装用于将盖从库中移出的镐孔保持槽(pick hole retaining cup)。通过参照以下的详细说明和附图，将更全面地理解本专利技术的这些和其他特征。附图说明图1是本专利技术的纤维增强聚合物材料设施库或坑的罩或盖的一个实施方案的透视图；图2是用于制造玻璃纤维增强聚合物材料的混配过程的图；图3是用于制造盖的模具的横截面视图；图4是图3模具的细节图；图5是图3模具的细节图；图6是图3模具的细节图；图7是位于设施库上的盖的透视图；图8是盖的底表面的透视图；图9是图7的横截面侧视图；图10是另一底视图盖设计的透视图；图11是图8的横截面视图；图12是盖的上表面的细节图；图13是图12的盖的表面的横截面细节；图14是盖的透视图；图15是用于盖的L型螺栓连接件的细节图；图16是用于连接盖的凸缘的细节图；图17是用于盖的自锁连接机构的细节图；图18是盖的镐孔保持槽的细节图；并且图19是自动化制造方法的示意图。具体实施方式参照图1，本专利技术的一个实施方案是纤维增强聚合物材料设施库或坑的罩或盖10，所述罩或盖10由不饱和聚酯热固性树脂基体、玻璃纤维增强材料、和无机或矿物填料组成。应理解，本专利技术是盖或罩，并且这些术语贯穿本说明书可互换地用于设施库或坑，库或坑贯穿本说明书也是可互换使用的术语。所述基体还包含低量添加剂、固化引发剂、增稠剂、加工助剂、和脱模剂。所述添加剂包括UV抑制剂。另外的组分用于提高材料的可加工性和盖的性能。低于约30％的玻璃纤维增强聚合物基体制剂是包含不饱和聚酯树脂和热塑性添加剂的石油基产品，剩余部分是无机或矿物填料、和切成例如1英寸长度的增强玻璃纤维。矿物填料可包括例如三水合氧化铝、碳酸钙、滑石或粘土。聚合物材料当在热和压力下固化时经历交联反应。良好的耐热性是所有热固性材料的特性，并且其与热塑性材料的不同之处在于，一旦该化合物固化成刚性固体，则其不会在升高的温度下软化或者在较低温度下变脆。所述盖在宽的温度范围内保留了其原始材料性质和尺寸精度。通过使用邻苯二甲酸系树脂、作为用于收缩控制的低量添加剂的聚苯乙烯、和三水合氧化铝填料的组合，使UV耐性最佳化，产生对抗风化的最好结果。低水平的有机材料与使用无机填料如三水合氧化铝的结合导致材料具有高阻燃性。使用UL Bulletin 94方案作为量度，该材料表现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于设施库的纤维增强聚合物材料盖的方法，包括以下步骤：将不饱和聚酯热固性材料混合成树脂糊料；将所述糊料混配成纤维增强复合材料片材；使混配的纤维增强复合材料片材熟化；将经熟化的混配物片材切割成装料模料；在低压下在经加热模具的模腔中模制所述装料模料以形成所述盖；以及对所述盖进行冷却和机械加工。

【技术特征摘要】
2015.04.10 US 14/684,2571.一种制造用于设施库的纤维增强聚合物材料盖的方法，包括以下步骤：将不饱和聚酯热固性材料混合成树脂糊料；将所述糊料混配成纤维增强复合材料片材；使混配的纤维增强复合材料片材熟化；将经熟化的混配物片材切割成装料模料；在低压下在经加热模具的模腔中模制所述装料模料以形成所述盖；以及对所述盖进行冷却和机械加工。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合步骤包括使聚酯树脂、聚苯乙烯、催化剂、UV抑制剂、纤维润湿添加剂、脱模剂和无机或矿物填料组合。3.根据权利要求2所述的方法，还包括添加增稠剂和着色颜料。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述混配步骤包括：将所述树脂糊料转移至第一刮刀箱和第二刮刀箱；使第一层树脂糊料从所述第一刮刀箱沉积到第一载体膜上；使增强纤维沉积到所述第一载体膜上的所述第一层树脂糊料上；使第二层树脂糊料从所述第二刮刀箱沉积到第二载体膜上；使所述第二层树脂糊料在包含所述增强纤维的所述第一层树脂糊料之上成层；以及将所述第一层树脂糊料、所述增强纤维和所述第二层树脂糊料压实以形成片材。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述熟化步骤包括使所述片材化学增稠。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述模制步骤包括以下步骤：在所述模具中将所述装料模料压实；使所述装料模料由树脂糊料转化成粘弹性液体；用所述粘弹性液体填充所述模腔；将空气从所述模腔中排出；以及在热和低压下使低粘性液体在所述模腔中固化。7.根据权利要求1所述的方法，其中树脂基体糊料包含约10％至约40％的聚酯树脂。8.根据权利要求1所述的方法，其中树脂基体糊料包含约5％至约30％的聚苯乙烯。9.根据权利要求1所述的方法，其中树脂基体糊料包含约15％至约50％的无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·J·布尔克，托马斯·阿特金斯，布赖恩·安东尼·贝亚奇，罗伯特·格威利姆，约翰·A·内亚特，
申请(专利权)人：舍奈尔商业公司，PRC复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US