JP2016199038A - 熱硬化性重合体製の公共設備貯蔵室用蓋の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
混合及び貯蔵
ポリマーの配合
原料 所望(%) 範囲
ポリエステル樹脂 23.25 10〜40%
ポリスチレン(低収縮) 11.46 5〜30%
触媒 0.39 0.1〜8%
阻害剤(PBQ) 0.26 0.1〜8%
繊維湿潤添加剤 0.35 0.1〜8%
ステアリン酸亜鉛(離型剤) 1.21 0.1〜8%
無機充填剤 24.99 15〜50%
酸化マグネシウム(増粘剤) 1.21 0.1〜8%
UV安定性顔料(灰色) 1.89 0.1〜10%
ガラス繊維(0.5”〜2”に切り刻み) 35.0 5〜60%
自動運搬システムは、製造に必要なポンプ速度を決定する。このシステムは、マトリックスの比重、製品の重量、ガラスの割合及びシートの重量に基づいて、1時間ごとの混合機に運搬されるペーストの量を決定する。一連の高剪断カウル型混合羽根又はスタティックミキサーを作動させ、マトリックスとb面を混合する。その後、混合した材料をサージタンクに貯蔵し、固定子ポンプを備えた混合機に送る。混合機のドクターブレードの内部は高さセンサである。ドクターボックス内の材料の高さは、自動運搬システムによって制御される。
例えば次に示すように、混合機によって変更することができる多くの変数が存在する。
FRPM
・繊維強化高分子マトリックス(FRPM)化合物を、重量それぞれおよそ200〜500ポンド化合物の8つのローラーを保持するローラーカート上、又は500〜6000ポンドの箱内の自己整合作動型(self aligning actuating mold)(SAAM)領域に送る。
・それぞれのロールには、製造日、配合、バッチ番号、ロール番号及び重量を識別するタグがある。材料は、配合の節において説明したように、すべての品質管理(QC)要件に合格するまで、放出されない。
・カートを、自動スリッターが配置されているFRPM切断領域に集める(staged)。
・成形される特定の蓋の充填サイズ及び重量が示されている、SAAM製造成形作業ノート(SAAM Production Molding Operation Notebook)が参照される。
・シートを正確な切断シートに置き、スリッターを、自動的に充填物を切断して大きさを調節し化合物をフィルムから分離する(de−film the compound)ように設定する。
・その後、切断充填シートを正確な充填重量になるように計量し、製造する準備ができている完成した個々の充填物群に積み重ねる。
・SAAMシステムは、設置穴を必要とせずに、大きな定盤面積の圧縮機を構成及び設置することができる。また、他の型の圧縮機も適用することができる。
・圧縮トン数を提供する油圧シリンダを反転させることによって、自己整合圧縮機の使用が達成された。
・また、自己整合圧縮機の使用によって、圧縮位置の変更を、製造要求のいずれの変さらにも対応させることができ、製造設備の中断を最小にして実行することもできる。
・SAAM製造成形システムを支援するために、特殊な低圧成形化合物(LPMC)を開発し、PRPM(繊維強化高分子材料)はLPMCの一形態である。
・プラテンSAAMシステムによって、通常の方法で鋼工具(型)を交換することができる。
・現時点での工具は、次のとおりである。
・15”ラウンド(round)(1400)
・13”×24”蓋型(1324)
・17”×30”蓋型(1730)
・24”×36”蓋型(2436)
・24”×48”蓋型(2448)
・分割30”×48”蓋型(3048)
・一般的なSAAM動作圧力:3,000psi
・シリンダ内径:12インチ
・ロッド径:5.5インチ
・シリンダの実効面積:89.34平方インチ
・3,000psiの水圧で、シリンダは268,017ポンドの力を発生させる。
・したがって、4つのシリンダは、合計1,072,068ポンド/536トンの力を発生させる。
・17”×30”の蓋は、17”×30”:510平方インチの平面表面積(plan view surface area)を有する。
・510平方インチで割った1,072,068ポンドの力は、2,102psiの成形圧力に等しい。
・24”×36”の蓋は、24”×36”:864平方インチの平面表面積を有する。
・864平方インチで割った1,072,068ポンドの力は、1,241psiの成形圧力に等しい。
・24”×30”の蓋は、24”×30”:720の平方インチの平面表面積を有する。
・720平方インチで割った1,072,068ポンドの力は、1,489psiの成形圧力に等しい。
・同じSAAMにおいて2つ(two−up)成形する場合、成形圧力は半分になる。
・平面表面積は全表面積よりも小さいので、平面領域を用いる場合、400psi前後の成形圧力を用いる。
・圧縮機を、適切な設定を保証するように予熱する。
・成形される特定の蓋のシートについては、主制御設定ノート(notebook of Master Control Settings)を調べ、スクリーン1及び2を適切な制御設定に設定する。この主制御設定記録シートは、次のそれぞれについての適切な設定を示している。
1.開位置 52” 42”〜60”
2.充填位置 42” 35”〜52”
3.減速位置 34” 33”〜35”
4.閉位置 31.5” 32”〜25”
5.硬化時間 400秒 150〜600秒
6.高速 0.8IPS 0.1〜1.0IPS
7.低速 0.2IPS 0.1〜1.0IPS
1.上部ポペット自動時間 50秒 0〜100秒
2.底部ポペット自動時間 50秒 0〜100秒
3.上部ポペット手動時間 10秒 0〜100秒
4.底部ポペット手動時間 15秒 0〜100秒
5.吐出時間 25秒 0〜100秒
6.最も遅い硬化時間 99秒 0〜100秒
・スクリーンを確認したら、作業者は温度計を手に取り、型の温度が、熱電対からのスクリーンの読取りと一致していることを確認する。また、作業者は、上部の型が、嵌め込みシアエッジ型の衝突を回避するように、下部の型よりも常に熱いことも確認する。
・温度を確認したら、作業者は、目視により型表面の清浄度及び破片又はかすの徴候を検査する。これらのいずれかが見られる場合、真鍮工具及び空気流によって除去する。
・その後、圧縮機を自動モードに設定し、最初の部品の成形の準備をする。
・運搬された充填物を検査し、これらが正確な大きさ及び重量であることを確認するために測定する。最初の充填物を計量装置に載せ、重量を記録する。工程データ及びパラメータ主制御設定記録シート(PROCESS DATA &PARAMETERS MASTER CONTROL SETTINGS RECORD SHEET)上に、「充填物の寸法(CHARGE DIMENSIONS)」という標題がある。この標題下には、充填物、例えば17×30(1730)充填物に関する適切な情報を含む、次に示す項目がある。
1.重量ポンド: 26.1ポンド 26.1〜26.6ポンド
2.寸法: 28.5”×16” 16”〜30”×8”〜17”
3.層の数: 8 5〜15
・型を充填位置に停止させたら、充填装置によって充填物を型に送り、充填物を、それぞれの方向の中央に配置された下部型に正確に配置する。
・充填工具を型パラメータから出したらすぐに、作業者は再び緑色の「サイクル開始」ボタンを押し、圧縮機を「減速位置」から「閉位置」に下げる。圧縮機のセンサが、それぞれの角部が全閉位置にあることを確認したら、「硬化時間」サイクルが開始する。
・自動サイクルが開始すると、作業者は検査をし、重量を再度検証する計量装置に次の充填物を置く。
・硬化時間サイクルが完了した後、空気ポペットを自動的に作動させ、圧縮機を減速位置まで開き、そして、高速位置まで開き、サイクルの開位置設定まで戻す。
・圧縮機を開位置まで開き、型から完全な延長寸法のエジェクタピンを取り除き、あらかじめ設定した間隙高さに達したら、エジェクタシステムを作動させ、部品を下部型表面の上に吐出ピンの完全な高さまで上昇させる。
・エジェクタが完全な高さに達したらすぐに、排出工具を部品の下に挿入し、エジェクタロッドを自動的に下げる。
・エジェクタを完全な静止位置に戻したら、排出工具を圧縮機の前方に延ばし、部品を、目視検査を行うために作業者に送り、縁部のばりを取り、冷却カート内に入れる。
・部品及び排出工具を圧縮機パラメータから取り出したら、作業者は、目視により型表面を検査し、空気流によって破片を取り除く。サイクルを再度開始し、記載したそれぞれの工程をすべて繰り返す。
・それぞれの冷却カートは、複数の部品を扱う。カートが一杯になると、カートをSAAM領域から取り出し、集合領域(staging area)に置き、冷却し安定化させる。この期間に、部品を品質管理(QC)によって無作為に検査し、寸法による品質規格、重量及び外観を満たすことを確認する。
・部品は、部品に行われる機械加工の前に、華氏150度未満まで冷却する必要がある。この冷却工程によって、機械加工前に部品の寸法安定性及び平坦性が保証される。
・機械加工作業者は、コンピュータ数値制御(CNC)操作マニュアルに含まれるスタートアップチェックリストを検討し、チェックリストが完全であれば、作業者は、機械加工される大きさを調節した蓋に対応する適切な機械加工プログラムに機械を設定する。
・CNCは、一度に1つの部品を機械加工するようにプログラムされている。それぞれの蓋は、それ自体のプログラムを有している。
・作業者は、冷却カートから部品を取り出し、機械加工サイクルのために、指定された位置に部品を置く。
・部品が置かれると、作業者は真空状態を作動させ、適切な位置に部品を保持する。作業者は緑色のサイクル開始ボタンを押し、CNCは、真空状態が作動していることを確認し、その後、中央定位置から移動し、部品が適切な位置にあることを確認し、機械によって確認されたら、CNCベッドの外側端部上で部品を自動的に機械加工し始める。
・機械加工が完了すると、作業者は、CNCベッドの内側端部上の位置に次の部品を置く。
・機械加工が完了すれば、CNCは中央静止位置に戻り、完成部品における真空状態を解除する。作業者は、次の部品において再び真空状態を作動させ、その後、緑色のサイクル開始ボタン押す。
・機械加工時に、作業者は先の機械加工部品を取り出し、目視検査を行い、しっかりふき、吹き払い、最終アセンブリを出荷するためにパレット上に置く。
次に示す産業的に認識されている規格について蓋を試験する。
Telcordia R3−14及びASTM D543−06による耐化学性
ASTM G154による紫外線暴露
ASTM G21によるカビ抵抗性
UL 94−5 VA及びASTM D635−06による可燃性
ASTM D570−05による吸水性
AS 4586: 2013 新規歩行者表面物質の滑り抵抗‐付属書A。
ANSI/SCTE 77−2010 地下包囲完全性(Underground Enclosure Integrity)の規格、SCTE, 2010
GR−902−CORE、手掘り穴及び他の地下スプライス貯蔵室(Below−Ground Splice Vault)の一般的要件、Telcordia 2013
ASTM C857−11、地下プレキャストコンクリート公共設備構造体の最小構造設計負荷の標準的技法、ASTM, 2011
AS 3996 2006、開閉カバー及び格子蓋
BS EN 124: 1994年第1改正 乗り物及び歩行者区域の側溝上部及びマンホール上部‐設計要件、形式試験、印付け、品質管理
Claims (25)
- 公共設備貯蔵室用の繊維強化高分子材料製の蓋の製造方法であって、
樹脂ペーストに不飽和ポリエステル熱硬化性材料を混合する工程と、
前記樹脂ペーストを繊維強化複合材料シートに配合する工程と、
配合された前記繊維強化複合材料シートを熟成する工程と、
熟成された前記配合された繊維強化複合材料シートを充填パターンに切断する工程と、
蓋を形成するために、加熱した型の型穴に低圧下で前記充填パターンを成形する工程と、
前記蓋を冷却し機械加工する工程と、
を含む製造方法。 - 前記混合する工程が、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、触媒、UV阻害剤、繊維湿潤添加剤、離型剤、及び、無機若しくは無機質充填剤を混合することを含む請求項1に記載の製造方法。
- 増粘剤及び着色顔料を加えることをさらに含む請求項2に記載の製造方法。
- 前記配合する工程が、
前記樹脂ペーストを第1のドクターボックス及び第2のドクターボックスに移すことと、
前記樹脂ペーストの第1の層を、前記第1のドクターボックスから第1のキャリアフィルム上に堆積することと、
前記第1のキャリアフィルム上にある、前記樹脂ペーストの前記第1の層上に、強化繊維を堆積することと、
前記樹脂ペーストの第2の層を、前記第2のドクターボックスから第2のキャリアフィルム上に堆積することと、
前記強化繊維を含む前記樹脂ペーストの前記第1の層上に前記樹脂ペーストの前記第2の層を積層することと、
前記樹脂ペーストの前記第1の層、前記強化繊維、及び、前記樹脂ペーストの前記第2の層を圧縮し、シートを形成することと、
が含まれる請求項1に記載の製造方法。 - 前記熟成する工程が、前記シートを化学的に濃厚にすることを含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記成形する工程が、
前記型内で前記充填パターンを圧縮する工程と、
前記充填パターンを、前記樹脂ペーストから粘弾性液体に変換する工程と、
前記型穴に前記粘弾性液体を充填する工程と、
前記型穴から空気を排出させる工程と、
熱及び低圧下で前記型穴内の低粘性液体を硬化させる工程と、
を含む請求項1に記載の製造方法。 - 前記樹脂マトリックスペーストが、約10%〜約40%のポリエステル樹脂を含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記樹脂マトリックスペーストが、約5%〜約30%のポリスチレンを含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記樹脂マトリックスペーストが、約15%〜約50%の無機又は無機質充填剤を含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記配合された繊維強化複合材料が、約5%〜約60%のガラス繊維を含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記型穴に前記充填パターンを自動的に充填し、成形された蓋を取り出し、該成形された蓋を機械加工ステーションに移動させる工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記充填パターンを自動的に充填し、前記成形された蓋を取り出し、該成形された蓋を移動させる前記工程が、ロボットによる工程である請求項11に記載の製造方法。
- 繊維強化高分子材料製の公共設備貯蔵室用蓋を成形する型であって、
キャビティダイと、
コアダイであって、前記キャビティダイ内で当該コアダイと結合する嵌め込みシアエッジを有し、前記蓋が、前記キャビティダイと当該コアダイとの間で成形されるコアダイと、
前記型から成形された蓋を取り出す蓋吐出機構と、
を具備する型。 - 前記キャビティダイ及び前記コアダイの位置を合わせる手段をさらに備える請求項13に記載の型。
- 前記位置を合わせる手段が、位置合わせピン及びブッシングである請求項14に記載の型。
- 前記嵌め込みシアエッジが、前記コアダイと前記キャビティダイとの間に間隙を提供し、成形期間に空気を逃がす請求項13に記載の型。
- 前記キャビティダイ及び前記コアダイを加熱し前記キャビティダイ及び前記コアダイの温度を制御する手段をさらに備える請求項13に記載の型。
- 加熱し温度を制御する前記手段が、内部支持体と封止プレートとを含むスチームポットである請求項17に記載の型。
- 前記蓋吐出機構が、ピンであって、前記コアダイを通って延びピンプレートによって作動するピンである請求項13に記載の型。
- 前記ピンプレートが水圧によって作動する請求項19に記載の型。
- 前記ピンプレートが機械的に作動する請求項19に記載の型。
- 前記キャビティダイが、少なくとも1つのテクスチャ加工面を有する請求項13に記載の型。
- 前記テクスチャ加工面が、コリントテクスチャである請求項22に記載の型。
- 前記キャビティダイが、前記蓋の上面に装飾突起を形成する凹部を有する請求項13に記載の型。
- 前記凹部の深さが変わる請求項24に記載の型。
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