JP2016199996A - 熱硬化性重合体製の公共設備貯蔵室用蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であるが、相当な負荷に耐え、現在利用可能なカバーに対して滑り抵抗を向上させることができるという点で耐久性がある、新規な公共設備の貯蔵室及び穴のカバー構造体の必要性が存在する。【解決手段】不飽和ポリエステル熱硬化性樹脂マトリックスと、ガラス繊維強化材と、無機充填剤と、紫外線阻害剤とから製造される、公共設備貯蔵室用の繊維強化高分子材料製の蓋又はカバーが提供される。蓋又はカバーは、テクスチャ加工された平らな上面であって、上面の上に延び種々の高さを有した装飾突起を有する複数の上面と、凹状内側空洞を備えた外周縁部を有する底面であって、多くの連続支持リブを有する底面と、を有し、連続支持リブは、蓋又はカバーに加えられた負荷を伝達し、外周縁部への負荷下においてたわみを最小にするように、外周縁部の両側から凹状内側空洞を通して延びる。【選択図】図１

Description

本発明は、種々の地下産業に用いられる地下の貯蔵室又は地盤面水準（ｇｒａｄｅ ｌｅｖｅｌ）の貯蔵室（ｖａｕｌｔ）用の熱硬化性重合体製の蓋又はカバー及びその製造方法に関する。

公共設備、保安及び鉄道線路部門又は他の産業に用いられる、地下若しくは埋設型貯蔵室、穴、室又は箱は、同軸又は光ファイバ、銅ケーブルとともに、ガス線及び送電線並びに他の導管、工業用バルブ、Ｗｉ‐Ｆｉアンテナなどを収容し得る。地下公共設備の貯蔵室及び穴は、修理を行うか又は点検を向上させるために、開く必要があることが多い。一般的な公共設備貯蔵室及び穴には、コンクリート、ポリマーコンクリート、鋳鉄、亜鉛メッキ鋼又はプラスチック製の蓋が含まれ、これらは工具又はその一端にフックを備えたピックによって開けられる。フックは、蓋又はカバーの穴を通して挿入され、貯蔵室又は穴の上にある蓋又はカバーの開口部から蓋又はカバーを押し開けるのに用いられる。

地下公共設備の貯蔵室又は穴は、歩道、表通り（ｒｉｇｈｔ ａｗａｙｓ）、裏通り及び通り又は他の人通りの多い場所に設置されていることが多いため、カバーは相当な負荷に耐えるように構築する必要がある。このため、現在の蓋又はカバー構造体は、必要な負荷に耐えるように、コンクリート、ポリマーコンクリート及び鋳鉄から製造されている。これらのカバー材料は、相当な負荷に耐え、種々の人通りのある場所に用いるのに必要な耐久度を有し得る。これらの種類のカバーの欠点は、非常に重く、特定の用途によっては１００ポンドを超えることである。したがって、これらは、その重量により、公共設備の貯蔵室又は穴内に収容される装置の内部の修理、保守又は付加的な点検のために取り外すことは困難である。重いカバーによって、カバーの取り外し及び再設置時に、作業者に損傷又は他の背後にある問題が生じる場合がある。

また、公共設備貯蔵室及び穴のカバーはプラスチックからも製造されるが、これらは、負荷の少ない場所、すなわちグリーンベルト又は庭での用途に限定されている。プラスチック製の蓋の問題点は、相当な負荷に耐えることができないので、適用可能性が限定されており、プラスチック製の蓋は、ポリマーカバーに対して濡れる場合に摩擦係数が低いことである。したがって、軽量であるが、相当な負荷に耐え、現在利用可能なカバーに対して滑り抵抗を向上させることができるという点で耐久性がある、新規な公共設備の貯蔵室及び穴のカバー構造体の必要性が存在する。

実施形態における本発明は、改良された公共設備貯蔵室又は蓋であって、軽量でカバーの強度を増加させるガラス繊維強化高分子マトリックス材料から製造され、既存のカバー構造体と比較して、軽くて強く、ＵＶ特性及び滑り抵抗が向上し、製造が高価ではない、公共設備の貯蔵室又は蓋を提供する。蓋又はカバーは、貯蔵室、穴、室又は箱に用いられ、表示を容易にするために、本明細書ではこれらをすべて貯蔵室と称する。貯蔵室は、例えば、地下にあり、埋設されるか又は地盤面水準にある、公共設備、保安、ガス及び鉄道を含む多くの産業に用いられる。

ガラス繊維強化高分子マトリックス（ＦＲＰＭ）材料は、不飽和ポリエステル熱硬化性樹脂マトリックス、ガラス繊維強化材、及び無機又は無機質（ｍｉｎｅｒａｌ）充填剤からなる繊維強化高分子材料である。付加的な原料は、ＵＶ阻害剤、硬化開始剤、増粘剤、プロセス添加剤（ｐｒｏｃｅｓｓ ａｄｄｉｔｉｖｅ）及び離型剤を含む低収縮添加剤である。配合物は、熱及び圧力下での硬化時に架橋反応を受ける。カバーの繊維強化高分子材料は、広い温度範囲にわたって、元の材料特性及び寸法精度を保持する。カバーは、コンクリート及びポリマーコンクリート製のカバーよりも平均５０％軽く、鋳鉄製の蓋よりも６５％軽い。

繊維強化高分子材料は連続シートとして形成され、樹脂ペーストがドクターボックス（ｄｏｃｔｏｒ ｂｏｘ）に移され、ドクターボックスの直下を通る移動キャリアフィルム上に堆積される。ガラス繊維のロービングは、樹脂で被覆されたキャリアフィルムの上のロータリーカッターに供給される。切り刻まれた繊維は、無作為に樹脂ペースト上に堆積される。第２のキャリアフィルムに樹脂ペーストが塗布され、第２のキャリアフィルムは、切り刻まれた繊維の上にある樹脂面に敷かれる。その後、層は一連の圧縮ローラーによって送られ、樹脂ペーストによってガラス繊維が強化され、シートから空気が除去される。繊維強化高分子材料シートは、所望の成形粘度に達するまで、温度室内に維持される。

高分子材料は、成形の準備ができている場合、所定の大きさの断片に切断される。次いで、切断片は積み重ねられ、型穴を充填するのに最適な形状及び体積である充填パターンに組み立てられる。その後、型は閉じられ、高分子材料が圧縮される。型は、カバーを硬化させるため、所定時間、閉じたままに維持される。硬化後、型が開かれ、一体型エジェクタピンを用いて、下部の型表面からカバーが取り出される。カバーは、必要な機械加工作業前に、室温まで冷却させる。製造工程は、ロボットの使用によって自動化することができる。

製造工程には、型を加熱するようにスチームポットを組み込んだ型構造体と組み合わせた低圧成形が含まれ、これによって、型の費用、材料費が低くなり、サイクル時間が速くなる。型構造体によって低圧成形が可能になり、低圧成形は、低い生産費をもたらす速いサイクル時間を提供し、軽量で性能が向上した蓋を製造する。

カバーは、平らで、貯蔵室が地盤面と同じ高さでもある設置状態の最上面からなる。カバー又は蓋の底面は、凹状内側領域又は空洞を備えた外側縁部を有する。空洞には、必要に応じて、付属品と貫通穴を取り付けることができる機構が含まれる。蓋の底部は、連続支持リブであって、負荷を伝達し外側縁部への負荷下においてたわみを最小にするように空洞内に間隔を置いて配置された連続支持リブを有する。外側縁部は、貯蔵室、フレーム、又は凹部を支持する他の種類のものによって支持される。実施形態において、リブは、蓋に強度を付与するように、縁部に対する空洞の長さにおいて連続する。

カバー蓋の最上面は、種々の深さにおける特徴パターンによって形成されたテクスチャ又は表面状態を有する。平らな面の深さの変化によって、表面にわずかな突起が形成され、樹脂を多く含む面を形成する面から材料のガラス成分が押し出される。また、上面は、蓋表面における積極的な移動を可能にするように、高さが変化する形状を有した一連の装飾突起も有する。これらの形状は、付加的な縁面が、カバー上面と接し得る移動表面を捕えることができるパターンにより構成される。ＵＶ阻害剤、装飾突起構造及び表面テクスチャの組合せによって、ＵＶ特性が向上し、ガラス繊維のブルーミングが防止される。表面のテクスチャリングとともに、装飾突起の隆起、間隔及び角度によって、把持表面の摩擦係数が向上し、その結果、滑り抵抗が向上する。

カバー又は蓋は、貯蔵室に蓋を固定する「Ｌボルト」又は「貫通ボルト」のいずれかを設置することができるように構成される。また、自己締まりロックアセンブリ（ｓｅｌｆ−ｌａｔｃｈｉｎｇ ｌｏｃｋｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）も組み込むことができる。さらに、蓋は、貯蔵室から蓋を取り外すのに用いるピック穴保持カップを設置することができる機構も組み込まれる。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照してさらに十分に理解される。

本発明による繊維強化高分子材料製の公共設備貯蔵室又は穴カバー若しくは蓋の実施形態の斜視図である。 ガラス繊維強化高分子材料を製造する配合工程の図である。 蓋を製造する型の断面図である。 図３の型の詳細図である。 図３の型の詳細図である。 図３の型の詳細図である。 公共設備の貯蔵室に配置された蓋の斜視図である。 蓋の底面の斜視図である。 図７の断面側面図である。 底面から見た代替的な蓋構造体の斜視図である。 図８の断面図である。 蓋の上面の詳細図である。 図１２の蓋の表面の断面詳細である。 蓋の斜視図である。 蓋におけるＬボルト取付けの詳細図である。 蓋取付け用のフランジの詳細図である。 蓋の自己締まり取付け機構の詳細図である。 蓋のピック穴保持カップの詳細図である。 自動製造工程の概略図である。

図１を参照すると、本発明の実施形態は、不飽和ポリエステル熱硬化性樹脂マトリックスと、ガラス繊維強化材と無機又は無機質充填剤とからなる、繊維強化高分子材料製の公共設備貯蔵室又は穴カバー若しくは蓋１０である。本発明は蓋又はカバーであり、これらの用語は、本明細書を通して用いられる代替可能な用語でもある公共設備貯蔵室又は穴について、全体を通して代替可能に用いられることが理解する必要がある。マトリックスには、低収縮添加剤、硬化開始剤、増粘剤、プロセス添加剤及び離型剤がさらに含まれる。添加剤には、ＵＶ阻害剤が含まれる。付加的な原料は、材料の加工性及び蓋の性能を向上させるのに用いられる。ガラス繊維強化高分子マトリックス配合物の約３０％未満は、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性添加剤とを含む石油系製品であり、その他は、無機又は無機質充填剤と、例えば１インチの長さに切り刻まれた強化ガラス繊維である。無機質充填剤としては、例えば、アルミナ三水和物、炭酸カルシウム、滑石又は粘土を挙げることができる。高分子材料は、熱及び圧力下での硬化時に架橋反応を受ける。十分な耐熱性はすべての熱硬化性材料の特性であり、熱硬化性材料は、化合物が硬質の固体に硬化すると、高温で軟らかくならないか、又は低温で脆くなるという点で、熱可塑性材料とは異なる。蓋は、広い温度範囲にわたって、元の材料特性及び寸法精度を保持する。耐ＵＶ性は、収縮制御する低収縮添加剤としてオルトフタル酸系樹脂、ポリスチレンと、風化作用に対する最良の効果を生じるアルミナ三水和物充填剤の併用によって最適化される。無機充填剤、例えばアルミナ三水和物の使用と組み合わせる低レベルの有機材料によって、材料が非常に難燃性になる。対策としてＵＬ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ９４プロトコルを用いて、材料は、可能な限り高い５Ｖの可燃性分類で実行する。

図２を参照すると、ガラス繊維強化高分子マトリックスは、連続シート１２として製造される。混合樹脂ペースト１４はドクターボックス１６に移され、ドクターボックスの直下を通る移動キャリアフィルム１８上に堆積される。ドクターボックスは、キャリアフィルムに塗布される樹脂ペーストの量を制御する。樹脂で被覆されたキャリアフィルムの上のロータリーカッター２２に供給される。切り刻まれた繊維２４は、無作為に樹脂ペースト上に堆積される。カッター、及びキャリアフィルムの速度によって、堆積される、切り刻まれたガラス繊維の量が制御される。切り刻み作業の下流において、第２のドクターボックス１６によって第２のキャリアフィルム２６にも樹脂ペースト１４が塗布され、第２のキャリアフィルムは、切り刻まれた繊維２４の上にある樹脂面に敷かれる。この工程によって、樹脂ペーストとガラス繊維のサンドイッチが形成され、これは、その後、一連の圧縮ローラー２８によって送られ、樹脂ペーストによってガラス繊維は濡れ、シート１２から空気が絞り出され、ガラス繊維と樹脂の均一なシートが製造される。

ガラス繊維強化高分子マトリックスシートは成形するのに用いることができるように、熟成させる必要がある。この熟成時間は、比較的低粘度の樹脂を化学的に濃厚にすることができることが必要である。シートは、所望の成形粘度に達するまで、温度室内に維持される。シートは、成形の準備ができている場合、所定の大きさの断片に切断される。次いで、図３に示されているように、切断片は積み重ねられ、型３１の型穴を充填するのに最適な形状及び体積である充填パターン３０に組み立てられる。その後、充填パターンは、正確な充填量の確認のために計量される。次いで、あらかじめ組み立てられた充填物は、加熱された型表面３４上の所定の位置に配置される。型３１は、キャビティダイ（ｃａｖｉｔｙ ｄｉｅ）３２とコアダイ３６とを備える、一致した対の機械鋼ダイである。型穴は、キャビティダイとコアダイとの間に位置している。

型は、例えば蒸気によって加熱される。充填物が型穴内に配置された後、型は閉じられ、充填物が圧縮される。繊維強化高分子マトリックス材料は流動性化合物であり、熱及び圧力下で、濃厚ペーストから、粘弾性状態の非常に低く最適化された粘性液体に変換する。材料は流れ出し、型穴内を充填する。図４にみられるように、キャビティダイ３２とコアダイ３６は嵌め込みシアエッジ３８によって結合され、嵌め込みシアエッジは、コアダイがキャビティダイに入ることができるように、コアダイとキャビティダイとの間に間隙を提供する。嵌め込みシアエッジは、工程の成形段階又は圧縮段階時に、材料を制御することができる。シアエッジの間隙は、材料流れ前方よりも先にある空気を逃がすことができる。シアエッジの小さな間隙は空気を通すことができるが、相当量の高分子材料を通すには小さすぎる。型は、カバーを硬化させるため、所定時間、閉じたままに維持される。硬化後、型が開かれ、一体型エジェクタピンを用いて、コアの型表面からカバーが取り出される。熱成形蓋は冷却ラック内に入れられ、機械加工作業前に、室温まで冷却させる。

図３に再び戻ると、型３１には、完成成形品を吐出するエジェクタシステム４０が含まれている。型は、例えばＡ‐３６工具鋼から製造することができるが、他の材料も用いることができる。コアダイとキャビティダイの位置は、工具の構成要素、例えば位置合わせピン及びブッシングによって合わせられる。停止パッドは、厚さを制御するのに利用される。図５に示されているように、コアダイ及びキャビティダイは、ブロックの温度を制御する手段を備えている。例えば、スチームポット４１を組み込むことができる。型の温度は、熱電対４２によって監視される。スチームポットは封止空洞４４であり、封止空洞は、内側支持部４６であって、外周部４８によって囲まれ、圧力を維持し蒸気を制御するように付加的なプレート５０によって封止された内側支持部を有している。スチームポットは、コアダイとキャビティダイの両方において利用され、蒸気が型表面３４に一定で均一な熱伝達を提供するように用いることができる。スチームポット空洞の表面積は、穿孔ライン（ｄｒｉｌｌｅｄ ｌｉｎｅ）とは対照的に、伝達表面積を増加させることができる。ブロックの温度を制御する他の手段には、油又は電気加熱要素とともに用いられる機械加工穴又は細長い穴が含まれ得る。

図６を参照すると、エジェクタシステム４０には、エジェクタピン５２であって、成形工程の終了時にコアダイ３６から成形部品を押し出すのに利用されるエジェクタピンが含まれている。エジェクタシステムには、エジェクタプレート５４であって、コアダイの上面、又はコアダイから持ち上げられる部品の底部と同一平面のエジェクタピン群を押し出す、エジェクタプレートが含まれている。エジェクタピン５２は、エジェクタピンの頭部を捕捉する座繰り穴を有するリテーナプレート５６によって、エジェクタプレート５４上に保持される。エジェクタプレートアセンブリは、ガイドピン５８及びブッシング６０によって誘導される。エジェクタプレートは、成形サイクルによって制御される油圧シリンダ６１（図３）によって作動する。エジェクタプレートの作動は、装置のチェーンポール又はノックアウトバーなどの他の手段によって達成することができる。エジェクタプレートアセンブリは、レール６２、支柱６４及び底板６６によって支持される。また、エジェクタプレートは、蒸気用の機械加工穴によって型を加熱する。

型アセンブリの上部、底部及び側部は、工程に必要な熱を収容するように遮断することができる。また、型アセンブリは、機械又は油圧プレスからの熱も遮断し、部品を製造する。

発明の実施形態における製造工程の例
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％

ポリマー配合物を自動運搬システムに入れる。このシステムは、すべての原料を一緒に混合し、高分子マトリックスを貯蔵し、その後、これを、混合機、例えば、Ｓｃｈｍｉｄｔ ａｎｄ Ｈｅｉｎｚｍａｍ （Ｓ＆Ｈ）混合機へ送ることに関与する。

材料を確実に均一にするように、配合物を混合する。制御装置は、添加の順序、滞留時間、ブレード速度及び混合温度を操作する。ペーストマトリックス混合サイクルが完了すると、特定のペーストが正確であることを確かめるために、保持タンクに放出される前に、複数の試験を行う。保持タンクの主な機能は貯蔵である。貯蔵工程時に、低剪断混合羽根によってペーストマトリックスを撹拌する。天候が華氏６５度未満である場合、水ブランケットを用いて、ペーストが温度を失っていないことを確認する。この損失は、増粘応答に影響を及ぼし、材料の成形性に悪影響を及ぼし得る。保持タンクを計量装置に置き、製造時に、混合機に対する重量測定法により連続的に測定する。高分子マトリックスには、依然として、色又は増粘剤（高分子増量剤）がない。これらの両原料を、不適切な維持管理により色又は煩雑な濃厚化における相互汚染を確実になくすように、別々に加える。「ｂ段階」（ｂ−ｓｔａｇｅ）成分を、所望の配合を確認するために、製造時に放出される前に試験する。

配合物の柔軟性が要求される場合には、バッチ混合を通常用いる。１つの配合物によって蓋を製造する場合、連続工程を用いることができる。これによって、混合工程は、１つの特定の配合物に適合させることができる。すべての原料をミキサー、通常押出機に連続的に供給する。すべての原料を押出機内で一緒にブレンドし、混合機に投入する。この工程によって、ｂ面（ｂ−ｓｉｄｅ）を供給及び混合するのに必要な付加的な機器が排除される。

マトリックス及びＢ段階運搬
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。

配合
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。

材料の比重は公知であるので、ドクターブレードの高さは、材料の製品重量に基づいて決定することができる。化合物の製品重量は、単位面積当たりの重量によって測定される。通常、重量は、ｇ（グラム）／ｆｔ²により測定される。また、ガラス繊維成分も測定することができる。切断機のＲＰＭを変化させることによって、ガラス繊維の重量は直線的に変化する。化合物の製品重量は、５４５ｇ／ｆｔ²である。

動作全体にわたってペーストサンプル（マトリックスとｂ面ともに）を得て、これを粘度計で測定する。一般的な測定値は、２４時間及び３６〜６０時間で最初に得られる。増粘曲線を決定する際に、複数の変数、すなわち、温度、初期粘度及び成形粘度が考慮される。これらの値を、先の配合及び材料試験に基づいて最適化する。樹脂又は増粘剤のいずれかのロット番号が変わる場合、増粘試験を行い、基準を変更する必要があるか否かを判断する。材料の目標成形粘度は、２０〜４５ＭＭｃｐｓである。粘度測定値は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＤＶ−ＩＩによって得られる。

ガラス繊維に高分子マトリックスを組み込んだ後、蛇行ローラーの間でともに絞り出し、ガラス繊維をウエットアウトする。この工程によって構造部分が得られるので、ｆｔ²テンプレートを用いて材料のサンプルを切断する。ｆｔ²テンプレートが所定範囲内にある場合、材料は放出するのにふさわしい。

製品重量サンプルを集め、これを、実験室パネルを成形するのに用いる。成形時に、センサは材料の誘電特性を検出し、材料のゲル化時間及び硬化時間を決定する。その後、硬化したパネルを、試験のために種々のサンプルに切断する。一般的な試験には、引張強さ、曲げ強さ、比重、ガラス繊維の含量及び吸水性が含まれる。

材料が品質試験の所定値に達したら、材料は製造時に放出される。

成形工程
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圧縮
・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。

成形手順
・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。

スクリーン１ 値 範囲
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

スクリーン２
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

・作業者は、主制御パネル上の温度計を再度見て、型が適切な温度、上部工具では華氏３２５度から２７０度、下部工具では華氏３２０度から２６５度に達しているか否かを確認する。
・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。

成形作業
・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。

値 範囲
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

・充填物が仕様を満たすと確認されれば、緑色の「サイクル開始」ボタンを押して、自動成形サイクルを作動させ、型を充填位置まで下げる。
・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。

機械加工
・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。

再び図１を参照すると、蓋又はカバー１０には、略平らな最上面７０が含まれており、貯蔵室又は穴７２に設置されても地盤面水準である。図８に示されているように、底面７４は、蓋の周囲に外側縁部７６とともに、凹状内側領域又は空洞７８を有している。空洞は、この後本明細書においてさらに詳細に論じる、付属品を取り付ける機構８０及び８２と、貯蔵室７２を取り付ける貫通穴８４と、を有している。複数の連続支持リブ８６は、空洞内の外側縁部の両側から延びている。支持リブは、負荷を伝達し、外側縁部への負荷下において蓋のたわみを最小にするように、間隔を置いて配置されている。図９に示されているように、外側縁部は、貯蔵室７２の外側壁９０において棚部８８に支持されている。蓋は、貯蔵室の壁の棚部８８に支持されているように示されているが、貯蔵室の他の種類の支持凹部が蓋を支持するものと考慮される。

リブ８６、例えば３つのリブは、縁部周囲の対向面間の空洞をまたがるように、横方向に連続して延びている。図１０に示されているように、蓋９４の空洞９２内に付加的な支持構造体の効果を判断するために、別の構造を試験した。（図８に示されているように）リブ８６は、空洞の長さ又はその一部に延びる交差リブ９６を組み込んだ別の構造よりも優れていた。また、図１０の蓋は交差ハブ９８も組み込まれ、リブ８６単独で耐荷重能力を向上させることが試験によって示され、このため、交差リブ９６及びハブ９８は必要ない。表３に示されている試験結果は、図８に示されている蓋構造体であって、交差リブ９６、ハブ９８及び小型リブ１００が除去される場合に大きな耐荷重能力を生じる、本明細書に開示されている高分子材料を含む、蓋構造体を説明している。

さらに、図１１に示されている深さのあるリブ８６は、最大耐荷重能力を生じた。また、リブ８６は、リブの中央に外側縁部との接合点よりも高い高さを持たせる、湾曲した外側放射状部（ｃｕｒｖｅｄ ｏｕｔｅｒ ｒａｄｉｕｓ）１０２も有している。

図１２及び図１３に示されているように、上面７０には、型表面の種々の深さにおける特徴パターンによって形成された、テクスチャ加工面１０４又は表面状態が含まれている。テクスチャ加工面１０４には、深さが変化した平らな面が含まれており、この平らな面は、成形時に樹脂を多く含む面１０７を形成する面から材料のガラス繊維２４を押し出すように、表面にわずかな突起を形成する。テクスチャ加工面からガラス繊維２４を離すことによって、蓋の長期耐候性が付与される。テクスチャ加工面は、例えばコリントテクスチャ（Ｃｏｒｉｎｔｈｉａｎ ｔｅｘｔｕｒｅ）である。ＳＡＥ Ｊ２５２７試験を用いて５０００時間暴露させる場合、テクスチャとＵＶ安定性の組合せは、９．０未満のΔＥ値を達成する。

上面７０には、把持面を形成するように、種々の高さの一連の装飾突起１０６も含まれている。装飾突起１０６は、蓋表面における積極的な移動を可能にするように、種々の高さで成形される。装飾突起は交互のパターンにより配置されており、これによって、付加的な縁面が、蓋の上面と接し得る移動表面、例えば乗り物のタイヤを捕えることができる。装飾突起は、可撓性材料が接するように多くの表面積を形成する。装飾突起の効果は、面が蓋を滑り抵抗要件に満たすことができる点である。図１２は、丸みを帯びた端部を有する３つの棒による一連の交互突起パターンを示しているが、他の幾何形状及び大きさ及び配置が、必要なトレッドパターン又は滑り抵抗面を形成できることを理解する必要がある。本発明の蓋が満たしている他の試験要件は、次に示すとおりである。

ポリマー製蓋の関連規格：
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

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。
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

図１に示されているように、上面７０は、図１４に示すような所有者の印などの識別構成要素１０９を取り付ける凹部１０８を有している。所有者の印は、穴１１０内へ延びる柱を有している。蓋の所有者の変更があった場合は、識別印を除去及び交換することができる。

再び図１を参照すると、蓋には、蓋を通って延びる穴１１２及び１１４であって、ボルト又は捕捉ロック付属品（ｃａｐｔｉｖｅ ｌｏｃｋｉｎｇ ｏｐｔｉｏｎ）のいずれかによって蓋を貯蔵室に取り付けることができる、穴１１２及び１１４が含まれている。図１４に示されているように、Ｌボルト１１６又は貫通ボルト１１８のいずれかは、穴１１２又は１１４のいずれかを通り、図１５に示されているように貯蔵室の壁９０に配置された溝１２０に嵌合するように回転する。Ｌボルト１１６は、蓋の底面にある締付機構８２に取り付けられたハウジング１２２内に保持される。図１６に示されているように、フランジ１２４は、貯蔵室の壁９０の溝１２６に嵌合する締付面８０に取り付けられる。

Ｌボルト構造に加えて、本出願人よる米国特許第７，５４７，０５１号に特定されているような他の種類の締付機構を利用することができ、当該米国特許は、その内容が全体として参照により本明細書に援用される。例えば、図１７に示されている及び本出願人よる米国特許第８，２２０，２９８号に詳細に示されている、蓋を貯蔵室に取り付ける自己締まりロックアセンブリ１２７などを利用することができ、当該米国特許は、その内容が参照により本明細書に援用される。特定の取付けシステムに利用されない未使用穴１１２、１１４は、異なる固定付属品を組み込むためにいつでも取り外すことができる、着脱可能なプラグ１３０（図１４）によって閉じることができる。

図１に示されているように、蓋には、貯蔵室から蓋を持ち上げるためのピック穴１３２が含まれている。図１８に示されているように、ピック穴保持カップ１３４（図８にも示されている。）はピック穴１３２内に配置され、ピック穴は、開口部にわたって凹部内に配置されたロッド１３６を有し、ロッドは、貯蔵室から蓋を持ち上げるようにフックに嵌合し得る。図１４に示されているように、蓋には、使用時にピック穴内に破片が集まるのを防ぐように、ピック穴キャップ１３８が含まれている。貯蔵室から蓋を持ち上げるピック穴保持カップの更なる詳細及び特徴は、本出願人による米国特許第８，７０８，１８３号に示されており、当該米国特許は、その全内容が参照により本明細書に援用される。

図１９に示されているように、成形及び機械加工作業は、ロボット１４０の使用によって自動化することができる。プログラマブルロジック制御装置を有するロボット１４２は、中立位置から充填物充填ステーション１４４に移動し、この充填物充填ステーションにおいて、作業者は、ロボットのアーム１５０の端部に配置された積込み機械１４８上に充填パターン１４６を充填する。そして、ロボットのプログラマブルロジック制御装置は、型圧縮機３１に接する中立位置に積込み機械を移動させる。ロボットは、型圧縮機が開き、制御装置が部品を確実に清浄化し、型の吐出装置が後退するのを確認するまで、中立位置で待機する。その後、ロボットは、開いた圧縮機に移動し、型３１の穴４３に充填物積込み機械１４８を配置する。制御装置は、積込み機械を作動させて、型穴内に充填物を投下させ、型から積込み機械を後退させる。

成形工程及び型から成形されたカバーの吐出が完了すると、ロボットには、プレート１５４と一連の吸引カップ１５６とを備えたリトラクタ１５２が含まれる。制御装置は、適切なサイクル時間で圧縮機を開き、カバー吐出機構を作動させ、ロボットは、成形されたカバーの上にリトラクタ１５２を配置し、その結果、吸引カップ１５６はカバーを取り、成形されたカバーをコンベヤシステム１５８に移動させることができ、コンベヤシステム上にカバーを放す。その後、コンベヤシステムは、成形されたカバーを、成形されたカバーのばりを取る複数の回転ブラシ１６２を含む機械加工ステーション１６０に送る。また、機械加工ステーションには、貯蔵室取付け機構のための機械加工穴も含まれている。

カバーの最終組立てには、ピックホールカップの凹部にピック穴ロッドを配置することと、蓋にカップ及びキャップを固定することと、蓋に識別印を固定することと、保持フランジとともに、Ｌボルト、貫通ボルト（ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｏｌｔ）又は自己締まり機構を固定することと、使用されていない取付け機構用のキャップによって穴を塞ぐことと、が含まれる。

本発明を、本明細書の種々の実施形態に関して記載及び説明したが、以下の特許請求の範囲に記載されている本発明の完全な意図された範囲内にあるように、変形及び変更がなされ得ることを理解する必要がある。

Claims (28)

1. シート成形工程により製造される、不飽和ポリエステル熱硬化性樹脂マトリックスと、繊維強化材と、無機充填剤とを含む貯蔵室用の繊維強化高分子材料製の蓋。
2. 低収縮添加剤と、硬化開始剤と、増粘剤と、プロセス添加剤と、離型剤と、をさらに含む請求項１に記載の蓋。
3. ＵＶ安定性顔料をさらに含む請求項１に記載の蓋。
4. 前記樹脂マトリックスにはＵＶ阻害剤が含まれる請求項１に記載の蓋。
5. ポリエステル樹脂がオルトフタル酸系樹脂である請求項１に記載の蓋。
6. 前記オルトフタル酸系樹脂が、前記繊維強化高分子材料の約１０％〜約４０％を含む請求項５に記載の蓋。
7. 前記樹脂マトリックスにはポリスチレンが含まれる請求項１に記載の蓋。
8. 前記ポリスチレンが、前記繊維強化高分子材料の約５％〜約３０％を含む請求項７に記載の蓋。
9. 前記繊維強化材が、切り刻まれたガラス繊維である請求項１に記載の蓋。
10. 前記切り刻まれたガラス繊維が、前記繊維強化高分子材料の約５％〜約６０％を含む請求項９に記載の蓋。
11. 前記無機材料が、前記繊維強化高分子材料の約１５％〜約５０％を含む請求項１に記載の蓋。
12. 前記無機材料が無機物質である請求項１に記載の蓋。
13. 前記無機物質がアルミナ三水和物である請求項１２に記載の蓋。
14. 公共設備穴用の繊維強化高分子材料製のカバーであって、
    略平らな上面と、
    凹状内側空洞を備えた外周縁部を有する底面と、
    少なくとも１つの連続支持リブであって、当該カバーに加えられた負荷を伝達し、前記外周縁部への負荷下においてたわみを最小にするように、前記外周縁部の両側から前記凹状内側空洞を通して延びる連続支持リブと、
    を具備するカバー。
15. 前記少なくとも１つの連続支持リブが前記凹状内側空洞を通って連続して延び、前記少なくとも１つの連続支持リブには交差支持リブが含まれない請求項１４に記載のカバー。
16. 前記略平らな上面がテクスチャ加工されている請求項１４に記載のカバー。
17. 当該カバーが、耐ＵＶ性不飽和ポリエステル熱硬化性樹脂マトリックスとガラス繊維強化材とを含み、テクスチャ加工された前記上面が、前記ガラス繊維強化材の上に樹脂を多く含む層を形成する、前記上面への突起を有する請求項１６に記載のカバー。
18. テクスチャ加工された前記上面がコリントテクスチャである請求項１７に記載のカバー。
19. 前記略平らな上面が、前記略平らな上面の上に延びる装飾突起のパターンを有する請求項１４に記載のカバー。
20. 前記装飾突起が複数の異なる高さを有する請求項１９に記載のカバー。
21. 前記平らな上面が、識別タグを取り付ける凹部を有する請求項１４に記載のカバー。
22. 当該カバーが、該カバーを前記公共設備穴に固定する手段を有する請求項１４に記載のカバー。
23. 当該カバーを前記公共設備穴に固定する前記手段には、前記カバーを通って凹部内に延びるボルトが含まれる請求項２２に記載のカバー。
24. 当該カバーを前記公共設備穴に固定する前記手段には、自己締まりロックアセンブリが含まれる請求項２２に記載のカバー。
25. 前記公共設備穴から当該カバーを取り外すカバー持ち上げカップをさらに具備する請求項１４に記載のカバー。
26. 貯蔵室用の蓋であって、
    貯蔵室の開口部に配置されるように大きさが調節されたガラス繊維強化高分子材料の層と、
    ガラス繊維強化材料の層内のＵＶ阻害剤と、
    略平らな上面であって、前記ガラス繊維強化高分子材料の個々のガラス繊維の上に樹脂を多く含む層を形成する、当該略平らな上面に延びる突起のテクスチャを有する略平らな上面と、
    を具備する前記蓋。
27. 前記略平らな上面の上に延びる装飾突起のパターンをさらに具備する請求項２６に記載の蓋。
28. 前記装飾突起にはテクスチャが含まれ、前記装飾突起が少なくとも２つの異なる高さを有する請求項２７に記載の蓋。

Images