CN105946253A - 具有增加的耐气候老化性的玻璃纤维加强型塑料产品、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及攀登产品，其包含使用经上色、图案化、涂漆的遮盖物产品或结合标注诸如公司名称和徽标的标注方法装饰的扶手及经设计以耐受UV辐射暴露而仅有最小外观改变的树脂配方，所述攀登产品形成针对应用的特定外观、增强耐气候老化性能且促进处理效率。一种一无填充剂树脂与经涂覆遮盖物系统的组合，其用于形成一用于攀登产品的具有自含颜色、图案、图片、徽标或其组合的协合耐气候老化表面。一种用于生产组件的系统。各种方法，系统，一种梯子扶手。

Description

具有增加的耐气候老化性的玻璃纤维加强型塑料产品、系统及方法
本申请是原始申请号为200710080283.5、分案申请号为201310130012.1、申请日为2007年2月16日、发明名称为“具有增加的耐气候老化性的玻璃纤维加强型塑料产品、系统及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及扶手的拉挤。更具体而言，本发明涉及使用不含填充剂的树脂拉挤扶手以增加所述扶手的耐气候老化性。
背景技术
传统上，玻璃纤维加强型塑料梯子扶手是由拉挤过程生产的。于此过程中，加强物经系统地聚集、用可固化树脂浸渍、形成一形状并通过在一金属模具中添加热量连续固化。所述过程已存在五十多年，而所述过程的基础设计几乎未发生改变。在过去的十多年中，联邦政府通过环境保护机构及通过空气质量标准使拉挤过程的操作者重新评估其在拉挤过程中用于处理包含树脂的VOC的方法。此已发展了数个用于浸渍加强物的不同方法，以将浸渍树脂与大气的接触减至最低并且还减小个人暴露至挥发性化学品下的机会。
发明内容
本发明关于攀登产品，其包含使用经上色、图案化、涂漆的遮盖物产品或结合标注诸如公司名称和徽标的标注方法装饰的扶手及经设计以耐受UV辐射暴露而仅有最小外观改变的树脂配方，所述攀登产品形成针对应用的特定外观、增强耐气候老化性能且促进处理效率。
本发明关于一种一无填充剂树脂与经涂覆遮盖物系统的组合，其用于形成一用于攀登产品的具有自含颜色、图案、图片、徽标或其组合的协合耐气候老化表面。一般地，树脂可为聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂及或所述树脂的组合。可染色、印刷、着色、转移涂覆或以所属领域的技术人员熟悉的方法组合来处理遮盖物。遮盖物复合物可为玻璃、聚酯、纸、黄麻或其它能够在整个梯子区段生产过程中维持机械及尺寸性能的经分散的纤维系统。
本发明关于一种方法，所述方法通过使一封闭浸渍系统中的输入内部结构树脂的体积流量与所述产品的大小及所述制造过程的线速度保持平衡而将特定量的内部结构树脂连续地放置于所述产品中。
本发明关于使用一中心加强物以携载结构树脂并通过浸渍过程维持结构树脂至固化模具的分配。
本发明关于在一拉挤制造过程中所述树脂的一固化过程之前，使用所述叠层的内部加强物的吸收性及压缩特征将所述树脂携载通过所述过程并转移至毗邻的未湿润结构层，从而使用特定加强物系统及浸渍过程来自我限制在浸渍过程期间引入所述叠层内的结构树脂的量。
本发明关于一种方法，所述方法用于不停止生产而将部件颜色改变为混合外观，此使得总原材料损失及产品损失最小化。
本发明关于一种折叠遮盖物以便将遮盖物之间的交叠部分放置及控制在所述部件上的一规定位置处的方法。
本发明关于一种用于在一单一机器的分离流上连续生产不同颜色的有色部件的方法。
本发明关于一种用于在环绕所述部件的周边的受控位置中连续生产具有不同颜色的部件的方法.
本发明关于一种方法，其用于在一单一机器的分离流上连续生产不同颜色的有色部件同时在环绕所述部件的周边的受控位置中连续生产具有不同颜色的部件。
本发明关于一种用于生产组件的系统。所述系统包括用于生产扶手的装置，所述扶手在一使用灯泡A的QUV室中以一ASTM循环经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由100光泽计测得的大于70的60度光泽。所述系统包括用于切割所述扶手的装置。
本发明关于一种梯子扶手。所述扶手包括一网状物。所述扶手包括一从所述网状物延伸的第一凸缘。所述扶手包括一从所述网状物延伸的第二凸缘。所述网状物与第一及第二凸缘都由玻璃纤维及树脂制成且共同形成所述扶手，所述扶手在一使用灯泡A的QUV室中以ASTM G154循环4经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由100光泽计测得的大于70的60度光泽。
本发明关于一种用于生产组件的方法。所述方法包括如下步骤：生产扶手，所述扶手在一使用灯泡A的QUV室中以ASTM G154循环4经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由100光泽计测得的大于70的60度光泽。存在切割所述扶手的步骤。
本发明关于一种用于生产一梯子扶手的系统。所述系统包括一拉挤系统。所述拉挤系统包括一预湿润，其使用一树脂及填充剂湿润一中间垫。所述拉挤系统包括一浸渍器，其将一第一遮盖物外层、一第二遮盖物外层、一第一垫层、一第二垫层、一第一粗纱层及一第二粗纱层与所述中间垫压缩在一起，且仅使用不含填充剂的树脂湿润 所述第一遮盖物外层、所述第二遮盖物外层、所述第一垫层及所述第二垫层。
本发明关于一种梯子扶手。所述扶手包括一第一遮盖物层。所述扶手包括一与所述第一遮盖物层接触的具有一第一颜色的第一垫层。所述扶手包括一与所述第一垫层接触的第一粗纱层。所述扶手包括一与所述第一粗纱层接触的中间垫层。所述扶手包括一与所述中间垫接触的第二粗纱层，且其与所述中间垫层及所述第一粗纱层共同具有一第二颜色。所述扶手包括一与所述第二粗纱层接触的具有第一颜色的第二垫层。所述扶手包括一与所述第二垫层接触的第二遮盖物层。
附图说明
在附图中，对本发明的较佳实施例及实施本发明的较佳方法进行了图解说明，其中：
图1是拉挤过程的一示意图。
图2显示一拉挤型材的一区段。
图3是基础拉挤过程的一示意图。
图4显示拉挤区段各层的相对厚度。
图5显示一七层叠层。
图6显示穿过一三层叠层。
图7显示拉挤件的一侧视图。
图8A显示一预成形注射设计。
图8B显示一堤堰中的压力对沿浸渍区段中锥体的压力的图表。
图9显示控制器浸渍的一示意图。
图10显示图9的区段C。
图11显示图9的区段B。
图12显示图9的区段A。
图13显示一预湿润站。
图14显示预湿润站的内顶部半的一仰视图。
图15显示预湿润站的内底部半的一俯视图。
图16显示预湿润站的侧视图。
图17显示凹槽的前视图，其中Q大于R。
图18显示凹槽的前视图，其中Q远大于R。
图19显示凹槽的前视图，其中Q等于R。
图20是一具有可变凹槽形式的预湿润站的前视图。
图21是一具有可变凹槽形式的预湿润站的侧视图。
图22是一连续成形器的正面透视图。
图23是连续成形器的背面透视图。
图24是一预湿润树脂对泵能力的图表。
图25显示本发明的一攀登产品。
具体实施方式
现在，参照其中在数个视图中以相同的参考编号指代类似或相同的部件的图式，且更具体而言参照其中的图25，图中显示攀登产品55包含使用经上色、图案化、涂漆的遮盖物产品或结合标注诸如公司名称和徽标的标注方法装饰的扶手及经设计以耐受UV辐射暴露而仅有最小外观改变的树脂配方，所述攀登产品形成针对应用的特定外观、增强耐气候老化性能且促进处理效率。徽标及/或图片是遮盖物自身的部分。
本发明关于一种一无填充剂树脂与一涂覆遮盖物系统的组合，其用于产生用于攀登产品的具有自含颜色、图案、图片、徽标或其组合的协合耐气候老化表面。一般地，树脂可为聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂及或树脂的组合。可染色、印刷、着色、转移涂覆或以所属领域的技术人员熟悉的方法组合来处理遮盖物。遮盖物复合物可为玻璃、聚酯、纸、黄麻或其它能够在整个梯子区段52生产过程中维持机械及尺寸性能的经分散的纤维系统。
本发明关于一种方法，所述方法通过使一封闭浸渍系统中的输入内部结构树脂的体积流量与所述产品的大小及所述制造过程的线速度保持平衡来将特定量的内部结构树脂连续地放置于所述产品中。
较佳地，存在一诸如一注射模具的封闭设计，其以计划的均匀或不均匀体积将树脂连续地分配在部件的整个宽度上的来匹配部件的整个横截面上的特定位置中的加强物体积。
本发明关于使用一中心加强物来携载结构树脂并通过浸渍过程维持结构树脂至一固化模具的分配。
本发明关于在一拉挤制造过程中树脂的一固化过程之前，使用所述叠层的内部加强物的吸收性及压缩特征将树脂携载通过所述过程并转移至毗邻的未湿润结构层，从而使用特定加强物系统及浸渍过程来自我限制在浸渍过程期间引入所述叠层内的结构树脂的量。
较佳地，所述方法确保树脂的放置以使表面树脂及任何结构树脂不混合但仍共同固化至一叠层但，所述叠层的结构及功能特性足以在攀登产品(梯子)中使用。
本发明关于一种方法，其用于不停止生产从而将部件颜色改变为混合外观，此使得总原材料损失及产品损失最小化。
较佳地，通过在环绕部件的周边处引入不同颜色的遮盖物来改变所述颜色。较佳地，在所述过程中不将所述遮盖物附着至所述先前颜色的遮盖物而引入所述遮盖物。
本发明关于一种折叠遮盖物以便将遮盖物之间的交叠部分放置及控制在部件上的规定位置处的方法。
本发明关于一种用于在一单一机器的分离流上连续生产不同颜色的有色部件的方法。
本发明关于一种在环绕部件周边的受控位置中连续生产具有不同颜色的部件的方法。
本发明关于一种方法，所述方法用于在一单一机器的分离流上连续生产不同颜色的有色部件同时在环绕部件的周边的受控位置中连续生产具有不同颜色的部件。
本发明关于一种用于生产组件的系统。系统包括用于生产扶手16的装置，所述扶手在一使用灯泡A的一QUV室中以ASTM循环经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由一亨特光泽计测得的大于70的60度光泽。系统包括用于切割扶手16的装置。
本发明关于一种梯子扶手16，扶手16包括一网状物18。扶手16包括一从网状物18延伸的第一凸缘。扶手16包括一从网状物18延伸的第二凸缘。网状物18与第一及第二凸缘都由玻璃纤维及树脂制成并共同形成扶手16，所述扶手在一使用灯泡A的一QUV室中以ASTM G154循环4经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由亨特光泽计测得的大于70的60度光泽。
本发明关于一种用于生产组件的方法。所述方法包括如下步骤：生产扶手16，所述扶手在一使用灯泡A的QUV室中以ASTM G154循环4经过1000小时加速气候老化后具有一小于20的△E及一由亨特光泽计测得的大于70的60度光泽。存在切割扶手16的步骤。
本发明关于一种用于生产梯子扶手16的系统。系统包括一拉挤系统。拉挤系统包括一预湿润24，其使用一树脂及填充剂湿润一中间垫。拉挤系统包括一浸渍器26，其将一第一遮盖物外层12、一第二遮盖物外层28、一第一垫层30、一第二垫层32、一第一粗纱层34及一第二粗纱层36与所述中间垫压缩在一起，且仅使用不含填充剂的树脂湿润第一遮盖物外层12、第二遮盖物外层28、第一垫层30及第二垫层32。
预湿润24中的树脂可与浸渍器26中的树脂为相关或不同，亦即，颜色。
较佳地，所述第一外遮盖物层及所述第二外遮盖物层包含给所述梯子扶手上色所需的所有着色剂。较佳地，与不含填充剂的树脂结合的第一及第二外遮盖物层形成一腐蚀及气候老化屏障以使梯子扶手16在一QUV加速气候老化机器中暴露至ASTM G154循环4辐照1000小时后维持一小于20的△E及一为60的60度光泽。
所述第一外遮盖物层及所述第二外遮盖物层可包含一种以上的颜色。所述第一外遮盖物层及所述第二外遮盖物层可包含图片及印刷的字母或文字。
本发明关于一种梯子扶手16。扶手16包括一第一遮盖物层。扶手16包括一与所述第一遮盖物层接触的具有一第一颜色的第一垫层30。扶手16包括一与第一垫层30接触的第一粗纱层34扶手16包括一与第一粗纱层34接触的中间垫层38。扶手16包括一与所述中间垫接触的第二粗纱层36且其与所述中间垫层及所述第一粗纱层34共同具有一第二颜色。扶手16包括一与第二粗纱层36接触的具有第一颜色的第二垫层 32。扶手16包括一与第二垫层32接触的第二遮盖物层。
较佳地，第一垫层30及第二垫层32具有不含填充剂的树脂，而第一及第二粗纱层34、36与中间垫层38具有含填充剂的树脂。
在本发明的运作中，有色遮盖物提供一种低成本方法以满足改进玻璃纤维产品性能(特别是耐气候老化特征)的商业目标。
相对于使用加强型玻璃纤维塑料(FRP)组件的梯子及攀登产品，有色遮盖物的优点集中于改进的耐气候老化性及减少在传统的着色树脂过程中从颜色至颜色的制造转换成本。一未上色、未填充的透明树脂系统与预上色遮盖物共同用于生产复合组件来替代具有无色遮盖物的经着色树脂。
使用将单独树脂供给量输送至复合物横截面的周边及所述横截面内部的制造设备及工具配置以：
1.通过在组件的外部使用更高性能的树脂配方来改进耐气候老化特征。
2.通过在内部横截面区域中使用标准树脂配方及减少制造转换时间及相关联的材料废弃来降低成本。
3.针对原型样品、市场宣传及特殊定单来实施灵活制造。
4.提高生产线的需求平衡效率，其中一生产机器可同时拉挤呈不同、单独颜色的复合流，而非被限制至一来自一普通经着色树脂供应槽的单一颜色。
5.预上色及预印刷遮盖物允许将图形、图案、颜色组合、徽标、及商标名引入产品的外观中。
过程说明
一般地，所述方法为某一形式的在周围或升高的压力下运行的封闭或半封闭浸渍槽或模具。所述“注射”模具已揭示于各种专利文献中(参见Gauchel等人的美国专利6,048,427、Beckman及Gauchel的美国专利5,783,013、Gauchel等人的美国专利5,747,075、Davies等人的美国专利5,322,582、及Goldsworthy的美国专利3,684,622，所述全部专利以引用的方式并入本文中，且用来阐述拉挤过程)。所述每一专利均教示用于将树脂或树脂置于或均匀地穿过部件的横截面的方法，Davies论述使用离散粗纱包以在一部件内的局部有选择地放置一第二树脂。Gauchel及Beckman论述通过单独堤堰42技术的任一单独模具技术有选择地浸渍所述加强物包的各种部件的方法。Goldsworthy使用多个浸渍口及内部注射系统来将树脂放置于加强物包内。在所有情况下，未尝试确保沿部件的长度在穿过部件的厚度的离散层中维持多重树脂。
于此发明中，以上提及的教示是通过以下作业而改进：形成质量流量条件以使多重树脂保持于部件内的特定区域中(通过以部件的堆叠顺序(供体层)使树脂与所选择的加强物(亦即中间垫)接触来实现树脂的放置)，以在所述加强物被压缩及将所述加强物压缩至一沿所述垫的宽度的既定厚度分布时以一足以从所述加强物中移除空气的已知速率供应树脂。对于恒定横截面及玻璃含量的样品，所述经浸渍的加强物应在所述宽度上受到均匀压缩。压紧程度通过以下计算以数学方式确定：计算完全浸透处于被 压紧至最终部件内的厚度下的加强物所需的树脂量加上从经预浸渍垫转移至毗邻层(受体层)所需的树脂量。所述量是依据所述受体层中的玻璃量及已固化部件中的受体层的最终厚度确定的。(视需要，以约75％的重量百分比使用标准密度树脂来浸渍所有玻璃粗纱层以约35％的重量百分比完全浸透在所述模具中压紧至其最终厚度的玻璃垫。)
转移至受体层仅在将顶涂层引入注射模具中之前于成形过程中压缩加强包时达成。成形站及浸渍模具经设计以便在添加第二树脂前于所述固化模具内将所述加强包压缩至部件厚度的0-5毫米以内。
如果使用两种以上树脂，则压缩所述厚度以便由第一树脂浸渍各层且将第二树脂的供体层压缩至一所计算厚度以便使用初始树脂浸渍第一层及其受体层并将第二供体层压缩至适当厚度以接受适当量的树脂来浸渍其自身加上其受体层。根据被引入至部件的树脂数量，重复所述过程。
随着工艺的改进，以如下方式对材料进行了改性：使用一表面遮盖物与一树脂配方的一组合，其中表面遮盖物中已添加染料/颜料/漆以有选择或均匀地给部件的外观上色，而树脂配方则是依据在拉挤过程中兼具有耐气候老化性能及处理能力的已知树脂类型及可使树脂气候老化降格最小化的添加剂包设计而成；并将树脂放置于部件外部上的一遮盖物上以形成一部件，所述部件具有在一用于拉挤过程所生产的材料的现有技术QUV加速耐气候老化设备中暴露至已知数量的光后通过外观改变-光泽及颜色改变所测量(来自分光光度计的△E值)的优越的耐气候老化特征。
尽管经改性的表面遮盖物已用于开发拉挤部件的功能特征，但尚未将其与高性能未填充树脂配合使用。其原因是在整个部件厚度上使用高性能树脂不具成本效率。但如果将经改性的遮盖物及高性能树脂与本发明的过程修改配合使用，则仅需要使用一薄层的高性能树脂来形成一耐气候老化功能层，参见以上对树脂放置方法的说明。由于本发明允许通过选择外侧加强物的厚度及/或控制放置在部件供体层上的内侧树脂的量来改变适于由透明外侧耐腐蚀树脂浸渍的加强物层的厚度，可获得一成本效率叠层，当通过实施以引用的方式并入本文中的ANSI.5协议测量时，所述叠层可响应于加速耐气候老化较好地测量同时维持攀登产品所需的结构性能。
本发明的其它方面涉及使用有色遮盖物、选性树脂的放置及过程技术之间的协合。这些交作形成对调度灵活性、产品多样性及制造效率的改进，从而导致增加的生产率。所述改进在过程调度中的一个实例发生于可在一个机器上同时运行具有改变颜色的部件时。一既定拉挤成型机上的当前所有流使用从一单一存储罐供应至每一流的相同颜色的树脂运行部件-过量的树脂被收集及再循环至输入存储罐并重新使用。为运行具有不同颜色树脂的个别蒸气，需要多个具有单独泵及树脂再循环硬件的存储罐。此不仅昂贵而且由于机器上的有限空间使操作者操作起来既困难又麻烦。引入有色遮盖物因仅需要无色树脂而允许使用现有硬件。一多蒸气机器上的每一流均可运行其自己的颜色，而此颜色是根据部件中所用输入遮盖物的颜色确定的。
同样，可使用通过标准遮盖物印刷及染色技术制造的适宜引入遮盖物生产具有多颜色、图案或图片的产品，当被放入扶手16制作过程时，所述印刷及染色技术形成经选择以匹配市场所期望标准的颜色，例如，以特定梯子为例，用于电工梯子的深蓝色实际上是以一其颜色看似太红或太紫以致于不能形成所期望颜色的遮盖物开始。通过所述过程实现的色移是以试验的方法确定且根据颜色变化。
改变颜色也变得格外容易。改变标准遮盖物通常在处理期间实施。允许以随机的方式抽出所述遮盖物并视需要重新放置。此可在运行时实施以产生较少或不产生废料且无停车时间。在使用有色遮盖物的情况下，惟一的修改是，如果发生颜色改变，则需要在彼此间的一小距离内改变部件上的所有遮盖物以最小化对多色部件的废弃。另外，无需停车进行清洗或将一种有色树脂转移出系统及将新颜色放置于系统中，从而不会产生废弃或不能使用的树脂且不会导致生产率损失，同时在不导致与清洗导辊48及树脂返回槽等相关联的杂乱的情况下发生树脂改变。
使用适当的导向方法，遮盖物甚至不需要先前与后续遮盖物端部之间的附着，因此可为机器操作者消除更多工作。
如果将所有作业转换至此过程，则在混合及树脂输送系统中发生其它协合，从而进一步改进产品的成本效率。在使用所述有色遮盖物过程的情况下，可将一种顶涂层及一种结构树脂配方用于所有颜色及形状，因此我们仅具有一种预湿润24配方及一种顶涂层配方供所有颜色及位置使用。混合室将不仅以每一者之倍数进行预湿润24及顶涂层。因此，只要知晓每一树脂对每一部件的相对需要，则可最优化树脂混合体积以便可在混合作业期间达成任何树脂的最小过量。所有顶涂层是相等的且可被发送至任一生产线。相同地，所有结构树脂批量是相同的且可由每一机器来使用。不再具有太多的蓝色及不足够的黄色来满足一变化的需求。现在，颜色取决于能被库存而不必担心反应所致损失的长期稳定的遮盖物系统。
实质上消除了颜色改变之间的清理。对生产线及泵的预防性维修替代对使用溶剂及未着色树脂冲洗系统来清洗生产线的需要以在一深颜色后运行一浅颜色。
运行经上色或印刷的遮盖物不需要提高拉挤过程期间加强物放置的质量。遮盖物放置必需维持恒定以便可在适当位置中发生任何重叠。所述放置问题的上侧在于使用适当的放置技术，遮盖物不再需要如此宽。当前遮盖物特别宽以计及横向收缩并确保在凸缘尖端处存在一成束的遮盖物。此意味着标准遮盖物介于.5与1.0之间，其比覆盖部件周边所需要的要宽。有色遮盖物在所述过程期间较少收缩且因为不允许发生一veiless表面而所述放置更加一致。也不期望在具有有色遮盖物的尖端处形成束，因为此可导致所述尖端呈现不同于部件其它部分的颜色。一致性放置是通过一添加的仅允许单向折叠遮盖物的遮盖物折叠装置产生的。减小遮盖物的宽度形成一可测量的材料节省。
关于耐气候老化循环，参见以引用的方式并入本文中的ASTMG154循环4。关于黄色部件的相对耐气候老化性能
1.先前的标准外涂层△E＝40 1000小时QUV
2.标准贯穿颜色/RI＝35
3.具有耐久树脂的有色遮盖物＝35
4.具有无填充剂树脂的有色遮盖物＝12
(本发明)
由于对于我们正使用的循环1000小时QDV＝1年的南佛罗里达，因此20以上的△E是可接受性能的切断值。使用有色遮盖物进行处理可使得颜色改变的耗时从数个小时至约一分钟。有色遮盖物允许在相同机器上同时形成不同的颜色-有色遮盖物允许在相同部件上形成不同的颜色。扶手16的光泽大于70。
定义
供体层：
一加强物层：供体层可由多个加强物组成，例如，垫加上粗纱或多个垫但通常是一单个垫，所述单个垫在一未压缩或部分压缩状态下用树脂直接浸渍以使转移至所述层的树脂量足以完全浸渍所述层自身加上浸渍在所述固化叠层中毗邻于其的受体层。一供体层的特征在于：可均匀地压缩、已知可压缩性对压力的关系且可再生产、当受到压缩时可容易地接受及排出树脂的结构，且在于其结构可在所述浸渍期限期间维持一不均匀的树脂分配、可将所分配的树脂体积转移至所述受体层的组合及成形过程。
受体层：
一常处于游动状态的加强物层，其以一未浸渍或部分浸渍状态投入组合及成形过程中。当其与一供体层结合时发生受体层水平的浸渍且所述供体层/受体层包在所述过程的成形及最终浸渍站中受到压缩。
组合过程：
所述总拉挤过程中一使各加强物层共同形成一加强物包的段。所述组合过程通常是使所述层仅受到较少或不受压紧的地方。
成形过程：
所述总拉挤过程中的一段，在所述段中可获得完全组合的加强物包(包括经浸渍的供体层)并使其形状从一扁平或略弯曲形状形成至一类似于所述固化模具形状但在所有尺寸上略大的形状。
最终浸渍过程：
所述总拉挤过程中的一段，在所述段中压紧所述加强物包以使供体层将树脂释放至受体层并使所述加强物包成为所述固化模具的大小，且同时在压力下添加顶涂层树脂并从所述加强物包中移除残余空气。此产生一经完全浸渍的加强物包，其中供体树脂分布在整个供体受体层上而顶涂层树脂分布在外侧顶涂层封闭层(通常，此可为所述遮盖物及标准七层叠层中的外侧垫层，但可在所述遮盖物下方使用其它类型的加强物来包含顶涂层树脂)中。
拉挤过程
确定预湿润24模具中开口的大小
1.完全浸透一既定厚度的共同拉挤加强物层所需的树脂量是多少？
需要知道加强物层在固化拉挤叠层中所占据的体积
且还需要知道所述加强物实际占据的加强物层的百分比(剩余部分被树脂占据)
拉挤层中均衡玻璃体积部分
1盎司复丝垫 .23
.625盎司Holinee Madiglioni垫 .151
均匀粗纱层(250收获率) .60
然后，可计算加强物与树脂之间的厚度的分隔。
拉挤层中被加强物及树脂占据的厚度
2.依据以上数据，现在可确定预浸渍站出口凹槽50的大小。如果将一.625Holinee垫作为供体层用于两个250粗纱受体层，则所述Holinee垫必需包含在预浸渍室的出口上，以便提供足够树脂来完全浸透所有三个层。此应为所述垫自身的.0154英寸树脂加上粗纱层的018英寸树脂(2x.009)。因此，所述垫在预浸渍室的出口上的总厚度应为所述垫中.0031的玻璃+.0334的树脂14-.0364英寸。由于处于未浸渍状态的Holinee垫为.079，因此所述垫将以树脂在所述组合及成形过程期间的最小转移来接受并保持此树脂量。仅在将所述垫压紧至小于.0364英寸的厚度时，树脂将从供体垫转移至受体粗纱。成形器46经设计在所有尺寸上具有一1.5系数，以使一holinee层在成形器4、6中的可用厚度为.020x1.5＝0.0300。因此，转移至受体粗纱的总量的百分之三十三发生在所述最终浸渍室之前。
用于最佳实践本发明的复合物：
1.将.625盎司/平方英尺的Holinee垫用作中心供体。
2.将2l盎司/平方英尺的连续复丝垫(来自OC或CSG)用作外侧结构层
3.使用2个连续粗纱层(250码/磅-多个源)，其经放置以使每一层的每线性英寸宽度包含11个粗纱
4.使用2个从精密织物集团(Precision Fabrics Group(PRG))购得的染色聚酯遮 盖物层，每一层的重量根据颜色为1.65-2.5盎司/平方码。对于橙色而言，1.75盎司/码的重量提供初始颜色与耐气候老化保持力的最佳折衷。
5.基于AOC P 920-300DCPD端盖型聚酯树脂(具有诸如高岭粘土、碳酸钙或碳酸钙与粘土的组合的18-25pphr填充剂)的预湿润24配方；[最常使用的混合物为14.25pphr的Wilklay SA-1高岭粘土及14.25pphr的Hubercarb W3碳酸钙]l pphr的内部释放剂[Axel IntPul 24]及0.9份的过氧化物引发剂[我们使用三种引发剂-以6：2：1比例组成的低温、中温及高温组合物(luperox 223V75、叔戊基过氧己酸酯、及叔丁基过氧苯甲酸酯)。
6.一种除移除填充剂外具有相同成分及比例的顶涂层树脂。
Holinee垫经牵引穿过一具有036+/-.003英寸宽度的出口凹槽50的预湿润24站。给预湿润24站供以充足的树脂以使预湿润24站内的贮存器保持满状态且树脂不会退出其中所述垫进入预湿润24站的输入凹槽50。依据质量流量对流量设定值的校准试验、部件的大小及转移至供体层的树脂量，为每一预湿润24站确定输入流量。
校准方法：
1.称重3个容器
2.将预湿润24泵上的流量计设定至设定值A
3.将树脂抽送至容器内达2分钟
4.重新称重容器并计算质量流量(重量/分钟)
5.针对设定值B及C重复步骤2-4。
6.使用结果，为特定泵/预湿润24站组合绘制质量流量对设定值的图表
7.使用图表及供体层的重量要求选择与输出要求保持平衡的预湿润24泵的设定值。
参照图1，非常类似于挤出的拉挤过程是用于生产复合型材的最适合连续过程。于拉挤中，呈连续粗纱、垫及其它类型织物的形式的加强材料(玻璃、凯夫拉尔或碳纤维)经牵引穿过一树脂基质槽或其它浸渍装置，然后谨慎地引导其穿过一后跟一经加热的高精度模具的预成形站，在所述模具中树脂基质在高温下固定以形成最终产品。最后，已硬化的型材经连续牵引通过一锯，所述锯经启动以将所述型材切割成预确定的长度。
拉挤复合物
拉挤复合物通常是由通过一刚性树脂基质(聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、热固树脂)保持在一起的加强材料(玻璃、凯夫拉尔、碳纤维)构成的。通常，需并入表面遮盖物以改进耐老化及耐腐蚀性。
图2显示一用于一般用途的拉挤型材的典型区段52。
尽管拉挤成型机设计型式随部件的几何形状而变化，但图3中阐述了基本的拉挤过程概念。
由粗纱架定位加强物以便随后将其馈送至导辊48中。所述加强物必需适当定位 在复合物内并由加强物导辊48来控制。
树脂浸渍器26使用一包含树脂、填充剂、颜料及催化剂加上所需的任何其它添加剂的溶液浸透(浸湿)加强物。树脂浸渍器26的内部经仔细设计以优化对加强物的“浸湿”(完全浸透)。
在退出树脂浸渍26时，所述加强物经组织及定位以便最终放置在由预成形器形成的横截面内。所述预成形器为一工具阵列，其在产品向前移动时挤压出过量树脂并在进入模具前逐渐确定材料的形状。于模具中，加热启动热定型反应(能量主要以电方式来供给)并固化(硬化)复合物。
在退出模具时，将已固化的型材牵引至所述锯来切割至适当长度。在用牵引块(由耐用聚氨酯树脂泡沫制成)抓握前，须冷却热部件，以防止因所述牵引块导致破裂及/或变形。使用两个不同的牵引系统：一履带反转型及一双手交互往复型。
所阐述的本发明的整个部件发生在从退出导板至进入固化模具期间。所述拉挤过程的剩余部分实质上不改变。
图4显示所述拉挤的各种层的相对厚度。外层由有色遮盖物形成，其相对于内层较薄。作为一实例，有色遮盖物层的厚度约为.005英寸。
图5显示一七层叠层的横截面。经浸渍的外垫层将呈现组合颜色(玻璃复合物及填充剂树脂的外观)。中心粗纱垫粗纱层呈现填充剂树脂的颜色，其可为灰白色的。所述遮盖物为其被染色的颜色。
图6为一三层叠层的横截面。有色遮盖物外层可具有其被染色的颜色，而与所述外遮盖物层接触的垫层可有点绿色。内粗纱及垫层被填充剂树脂浸透且可为白色。有色遮盖物及垫层通常为.024-.030英寸厚而内粗纱及垫层通常为.065-.070英寸厚。所述叠层的总厚度通常介于.113-.130英寸厚之间。图7中显示图6的已形成的叠层。
参照图8A及8B，所述图式为一具有树脂溢流返回管线的通用注射模具的示意图。浸渍模具的目标是结束由预湿润24开始的对加强物包的浸渍。为实施此作业，浸渍模具经设计具有一细长的锥体。所述锥体压紧加强物包以便将供体垫内的预湿润24树脂转移至加强物包的受体层同时留下所述外层(未经浸渍且适用于从堤堰42接收树脂的垫及有色遮盖物)并将其用作一连续路径以便将空气从所述注射模具内的加强物包移除至大气。通过仔细设计所述注射模具的锥体厚度以使最小厚度等同于被压紧至固化模具内的加强物包的厚度且此厚度发生在堤堰42(树脂输入装置)的下游端处，在所述加强物包的浸渍区域内建立一压力梯度，以迫使流体流(空气及/或树脂)朝向模具的入口。只要在楔形物44内的树脂的前导边缘与所述浸渍模具的入口之间维持一不中断路径，则空气将从所述模具的入口流出且没有空隙进入所述固化模具。然而，如果将太多预湿润24施加至供体层且或所述注射模具内的锥体设计型式不正确及树脂阻塞所述加强包的外层，则空气将被捕集在所述包内且被转移至所述固化模具，于此处，当其退出固化模具时，空气将在已固化叠层中形成气泡或破裂。预湿润24经设计通过控制压力及尺寸来转移有限量的树脂以便当经部分浸渍的加强包在注射模具锥体内被压 紧时，不存在充足的树脂体积来浸渍供体层与模具表面之间的所有层。所述注射模具经设计以使锥体是连续的及逐渐的，因此从供体层至受体层的转移为均匀的。平衡两种设计型式以使其结果为一当在所述浸渍模具中使用顶涂层树脂浸渍加强包的最终部件时允许连续移除空气的系统。
图8A显示一预成形注射模具设计型式的侧剖视图。经部分浸渍的加强物进入所述预成形的右侧。与所述加强物一起被携载至所述预成形内的空气将从开口逸出。从所述加强物挤出的过量树脂经收集并通过所述预成形中靠近入口的开口返回供重新使用。所述加强物通过其中的凹槽50形成一在所述模具中实质上在围绕其中心处开始的锥形楔44。经完全浸渍的加强物通过堤堰42，从而在压力下接收从一压力口输入的树脂。在经浸渍的加强物通过堤堰42并在堤堰42中接收树脂后，其将从所述预成形中通过并移至所述固化模具。图8B显示作为所述模具中位置的函数的所述预成形模具中的压力。所述压力在堤堰42与所述出口之间为最高，于此处其实质上为恒定、或略增加。堤堰42之前的压力实质上是一沿锥形楔44增加的恒定坡度。在锥形楔44之前，压力在所述模具中实质上为恒定且约为大气压力。
堤堰42具有以下约束。
1.其必需为一能将充足树脂转移至部件以填充未湿润层的大小(宽度被固定在3.以下，此通常设定深度--(凹槽50中的Q应高于湿润部件所需的Q)。
2.其必需具有充足长度以便湿润部件的整个周边。
3.一接触时间为1秒的标线是好的，然而，较佳为.5秒。接触时间＝堤堰42宽度/线速度，例如，一英寸宽的堤堰42以每分钟100英寸运行将具有一1/100分钟或.6秒的接触时间。
4.其不能太宽，否则，所述遮盖物会缠住并卷绕在堤堰42内部且不可能存在其中可积累及固化材料的死点。(此界定形状。)
所述过程的物理性质维持所述粗纱层中的树脂复合物与所述外垫层中的树脂复合物之间的明显差别。其确保所述外垫层中的不含填充剂的树脂不与来自供体层的含填充剂的树脂混合，以维持所生产扶手16的增加的耐气候老化性。
由于所述粗纱层中来自供体层的树脂及填充剂首先存在且移动其所需的压力高于沿未经浸渍的外垫的背压-来自浸渍堤堰42的树脂仅遵循一路径-一个具有最小阻力的路径-进入所述外垫层内。
所述加强包的压紧已将中心供体垫内的树脂树脂推至受体粗纱层内。此过程发生于外部遮盖物及粗纱在堤堰42处遭遇高压树脂之前。在一.003英寸/英寸的锥度且堤堰42处<.001英寸的厚度大于所述固化模具中的最终尺寸的情况下，对供体层的除最终2密耳的所有压紧发生于堤堰42后面的5英寸之前。此意味着来自供体层的树脂已抵达所述粗纱层的外边缘的.002英寸以内。
参照图2、4、5及6，由于对预湿润24树脂及顶涂层树脂在部件内的行进存在控制，因此可容易地区分一使用此类型过程制作的部件的横截面与一通过传统湿润方法 制作的部件。在其中将一经着色遮盖物用作部件内一颜色源的系统的情况下，尤其如此。如果使用正常抛光方法(参考)来抛光梯子扶手16的横截面，则可通过光学显微镜看见部件内的加强物层。所述层可通过切削掉数个层来分离并留下一特定层暴露在部件的表面上。可隔离并目视检查及/或使用其它使用仪器或不使用仪器的方法检查每一层(烧掉以确定所述外层是否具有填充剂)。所属领域的技术人员可查看横截面且甚至在无需显微镜的帮助下检查所述过程中是否包含某种形式的有色遮盖物。因此，可在试验室中以极小难度找出且甚至通过在不毁坏部件的情况下目视查看扶手16的一切割边缘来筛选出由无视本发明的竞争者制造的梯子样品。使用金刚石或碳化物切割锯产生区段52的1厚片。将此区段52置于透明环氧树脂中，使其固化并使用开发用于为颗粒分析抛光金属表面的技术来抛光所述铸造段的表面。可在光学显微镜下查看经抛光的表面并按照类型来区分每一层。由于顶涂层树脂与预湿润24树脂配方为不同颜色，因此可观察其在所述厚度内的位置。于多数情况下，容易看见粗纱/外垫界面处的树脂的界面。样品制备技术阐述于Preparation and Examination of Aluminum Samples for Failure Analysis.By.Brad Peirson.School of Engineering.Grand Valley State University.Laboratory Modules 1&2.EGR 250Materials Science中,其以引用的方式并入本文中。
图13显示预湿润24站的一透视图，其中凹槽50为固定形式。以下为关于使用预湿润24站的关键问题。
1.凹槽50固定在加强物的未压缩厚度与至区段52的最大转移所需的厚度之间。
2.所述转移由输入质量流量来控制且保持器D能够防止其从所述模具后面流出。
3.只要输入质量流量与通过凹槽A输出在加强物上的输出量保持平衡，一恒定量的树脂将被转移至供体加强物。
4.凹槽A可为一恒定厚度或改变厚度以匹配沿部件宽度对树脂受体层的需要。如图16中所示，字母A为所述凹槽高度的一半。无论如何，保持器D小于Q或R，以较小的一个为准。此迫使所述流向前。
5.树脂的转移是通过调节来自泵的质量流量输入或所述罐中的压力而随速度变化。
图15显示预湿润24站的底部半内部的一俯视图。
图14是一预湿润24站的顶部半内部的一仰视图。
图16是一预湿润24站顶部半的一横截面的侧视图，
A等于所述凹槽高度的一半
B等于所述贮存器深度的一半
C等于所述预湿润24高度的一半
D等于Q或R高度的一半(以较小的一个为准)，并最小化回流
E为通至所述锥体的入口
F为树脂入口。
如图17-19中所示，是对三种类型的凹槽50的图式的解释。
如果查看Werner制作的“U”通道类型，则可将其分解成三种类别：重量级延伸及步阶扶手16、轻重量级延伸扶手16及轻重量级步阶扶手16。每一类型的扶手16的特征在于其均为具有相同厚度的遮盖物及垫的标准七层叠层。改变的是整个部件宽度上的粗纱的量和分布。
于重型步阶及延伸扶手16中，所述U通道的凸缘区域中粗纱的每英寸量比网状物18中相关的每英寸量大得多。[此类型扶手16的特征为区段57821。凸缘厚度为.222英寸，其中.154英寸的厚度为两个.077英寸的粗沙层。所述区段的网状物18为.165英寸厚。其包含两个.0485英寸厚度的粗沙层。]因此，当其转移至受体层的网状物18区域内时，中心供体层必需将两倍的每英寸体积的树脂转移至所述受体层的凸缘区域中，以在不将过量树脂置入网状物区域内(此将导致空气滞留于注射模具内)的前提下完全均等地浸透两个区域。
具有更厚外侧段的凹槽50的图式表示实现所述供体垫内此树脂分布的方法。所述垫以其未经压缩的厚度在预湿润24内完全浸透。然后，所述垫被凹槽50施以不同的剥离并被允许在其退出预湿润24模具时返回至其未经压紧的状态。当所述垫返回至其自然厚度时，空气将替代被凹槽50的剥离动作移除的树脂。通过从网状物18比从所述供体垫的凸缘区段剥离更多，产生适当的树脂分布以便在适当位置中存在充足的可用树脂来完全浸渍所述受体粗沙层，即使所述层在部件宽度上不均匀。
具有略大外侧段的凹槽50以相同的方式起到与先前凹槽50一样的作用且用于诸如62418的轻量级延伸扶手16，其中所述凸缘粗沙层在厚度上比网状物18层约大30％。
均匀凹槽50用于轻量级步阶扶手16，其中网状物18与凸缘的厚度实质上相等且粗沙层在部件宽度上几乎是均匀的。部件63101为此一实例。
在所用情况下，凹槽50的设计型式是这样的以致当所述供体垫退出预湿润24时，其包含适当量的树脂以便当所述加强物包被注射模具压缩至其在固化模具中的最终厚度的数个密耳以内时，充足的树脂将被从所述供体垫转移至所述受体粗纱，以便用预湿润24树脂完全浸透所述受体粗纱。
所有关于凹槽50厚度及沿宽度的分布的设计计算均是通过查看区段52的设计型式并了解各种材料在拉挤过程期间在固化模具所引起的压力下的压缩厚度来进行的。A.McCarty及J.G.Vaughan的A Pressure Rise Inside a Cylindrical Pultrusion Die for Graphite/Epoxy Composites,@Poly-mers and Polymer Composites,8(4)231-244,2000.摘要(其以引用的方式并入本文中)论述了固化模具中的压力分布。对层厚度的显微镜分析还可帮助建立这些数字。现在，假定不允许空气进入最终产品中(对于注射模具部件，拉挤中的空隙体积通常小于1％)，则计算变成一简单的质量平衡。将树脂的体积转换成供体垫的厚度并相应地设计凹槽50。进行此作业的所有工作的关键是在固 化模具之前不过度浸透供体或过压缩供体受体包。
参照图9，未经浸渍的中间垫(I)经牵引以恒定速度穿过预湿润24站(X)。预湿润24站(X)被供以一经控制的预湿润24树脂(II)的质量流量，其与区段52的树脂要求保持平衡且由操作员使用先前所述的经校准的流量标线进行设定。经浸渍的供体层(中间垫)(XI)退出牵引站X，并使用两个水平及垂直定位器(V)中的第一个将其与顶部和底部粗纱层(III)及顶部和底部垫层(IV)组合(堆叠)在一起。组合区段(XII)进入第二水平垂直位置V，在此处将外侧遮盖物(VI)添加至所述包的顶部及底部。所述包继续到达正遮盖物放置装置(VII)，以围绕所述包的外边缘且在所述顶部遮盖物的边缘以上折叠下层遮盖物。(对于有色遮盖物，此举可防止从部件的表面上看见任何无色加强物并使顶部与底部彩色遮盖物的重叠发生在一恒定位置处且具有一恒定量的重叠区域。)
所述正放置装置适于进入所述部件成形器(VIII)。当所述包连续穿过部件成形器(VIII)时，所述包从一扁平区段52折叠成一“u”通道形状。在几何形状改变期间，略压缩但不牵伸所述包(垫将撕裂)。
从所述折叠器退出，所述“u”形包进入“锥形”浸渍室IX。如Gauchel及Lehman所述，在此处，将添加顶涂层树脂并移除残余空气。(对于使用注射的任何其它过程，移除空气的关键是放置树脂以便从加强物包中强制移除空气)。必需维持用于空气移除的连续路径，否则最终部件上将经存在明显的气泡。两个连续的绞合垫及未湿润粗纱用作供空气从所述浸渍(IX)中的浸渍堤堰42流至浸渍器26入口与折叠器出口之间的空间的路径。对于一适当运行的浸渍系统，此位置处的加强包的外层应保持无树脂，因此可移除空气。对于诸如以高速运行的窗户线材(window lineals)的薄部件，当空气从所述浸渍模具的背面冲出时，空气发出像火车一样的声音。在一封闭的中空区段52上，部件在壁厚度上可薄至.040英寸。
图9显示控制器浸渍的一示意图。未经浸渍的供体层进入预湿润24树脂被引入其中的预湿润24站。现在浸渍的供体层从预湿润24树脂站中通过，于此处，所述经浸渍供体层与未经浸渍的顶垫层、顶粗纱层、底粗纱层及底垫层连接在一起。水平及垂直层放置导辊48将不同的层一起引导至经浸渍的供体层。当向前牵引所述层时，将同样由水平及垂直层放置导辊48引导的顶部遮盖物及底部遮盖物层添加至所述层。顶部遮盖物及底部遮盖物具有张力导辊48以位置顶及底部遮盖物层上的张力。然后，所有层通过一正遮盖物放置装置并随后进入成形器46。凹槽50的横截面(所述层穿过其进入成形器46)实质上为矩形而凹槽50的横截面(所述层从其退出成形器46)具有一C形状。成形器46将所述层的扁平形状或横截面转换成一C通道横截面并部分地压紧所述层以起始树脂从供体层至受体层的转移。从成形器46，所述层移至浸渍器26。浸渍器26具有一锥形横截面。在位于紧靠着最大压紧点的堤堰42处，将高压树脂浸渍至所述层内。如上所述，树脂被注射至堤堰42内供用于湿润所述外层。
图10显示图9的区段C。图11显示图9的区段B，及图12显示图9的区段A。图12显示在所述过程的末端处已组合在一起的五个层。用树脂浸透的中间垫38为供 体层且中间垫38每一侧上的粗纱层34、36为受体层。
预湿润24站可变凹槽形式
参照图20及21，凹槽A可调节至不同厚度以准确地施加所需的树脂量。必需针对每一速度进行调节或调节至最大速度允许转移额外树脂或视速度增加开始调节。
压紧螺栓调节凹槽A及保持器D(如同先前图式中一样)以使树脂与加强物一起向前移出凹槽A。在需要的基础上，入口压力使贮存器保持满状态。.压力或流率可时有时无，只要贮存器具有充足树脂来浸透处在出口凹槽A处的加强物(垫)。
参照图22及23，图中分别显示一连续成形器46的一前视图及一后视图。成形器46将扁平形状的加强包转换至已形成部件的近似形状。成形器46稍微压紧加强包以防止预湿润24树脂从供体层转移至受体层。在成形器46中实现约30％的跃迁。如果存在太多压紧，则其会产生一增加多达50％的强制拉力。
尽管在上述实施例中出于举例说明目的对本发明进行了详细的描述，但是应理解上述细节仅用于举例说明目的，并且所属领域的技术人员可对其进行变动,此并不偏离以下权利要求所述的本发明精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于制作一部件的方法，其包括以下步骤：
形成一具有有色遮盖物的拉挤区段；
切割所述区段以形成所述部件；及
改变所述区段中的所述遮盖物的颜色且约一分钟。
2.一种用于制作一部件的方法，其包括以下步骤：
使用一拉挤成型机形成一具有有色遮盖物的拉挤区段，所述拉挤成型机同时具有用于所述遮盖物的不同颜色；及
切割所述区段以形成一部件。
3.一种用于制作一部件的方法，其包括以下步骤：
使用一具有不同颜色的拉挤成型机形成一具有遮盖物的拉挤区段；及
切割所述区段以形成在所述部件上具有不同颜色的所述部件。
4.一种无填充剂树脂与经涂覆遮盖物系统的组合，其用于形成一用于攀登产品的具有自含颜色、图案、图片、徽标或其组合的协合耐气候老化表面。
5.如权利要求4所述的系统，其包括由聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂或其组合制成的树脂。
6.如权利要求5所述的系统，其包括经染色、印刷、着色、转移涂覆或其组合的遮盖物。
7.如权利要求6所述的系统，其中遮盖物复合物为玻璃、聚酯、纸、黄麻或其它经分散的纤维系统。
8.一种用于生产一部件的方法，其包括以下步骤：
折叠遮盖物以便将遮盖物之间的交叠部分放置及控制在所述部件上的规定位置处；及
形成所述部件。
9.一种梯子扶手，其包括：
一第一遮盖物层；
一与所述第一遮盖物层接触的具有一第一颜色的第一垫层；
一与所述第一垫层接触的第一粗纱层；
一与所述第一粗纱层接触的中间垫层；
一与所述中间垫层接触的第二粗纱层，且其与所述中间垫层及所述第一粗纱层共同具有一第二颜色；
一与所述第二粗纱层接触的具有所述第一颜色的第二垫层；及
一与所述第二垫层接触的第二遮盖物层。
10.如权利要求9所述的扶手，其中所述第一垫层及所述第二垫层具有不含填充剂的树脂，且所述第一粗纱层及所述第二粗纱层与所述中间垫层具有含填充剂的树脂。
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