CN102296494A - 一种轨道交通用增强复合材料轨枕及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂80-100份，引发剂1-2份，液体脱模油1-2份，填料30-50份，降粘剂1-2份，助剂1-3份，玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。本发明通过填充高密度聚氨酯泡沫后，整体轨枕的弹性模量比改进前提高约20％，耐弯曲强度提高了18％，耐压复原强度提高了20％，减震降噪效果略有提升，并且有效地解决了玻璃纤维复合轨枕表面开孔使轨枕整体性能下降的困扰，经静载耐压实验在导入高密度聚氨酯泡沫的复合轨枕上开孔后复合轨枕的整体耐压强度变化不大，同时由于聚氨酯泡沫属于微孔材料，质量较轻。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨枕及其生产工艺，尤其是涉及一种轨道交通用增强复合材料轨枕及其生产工艺。
背景技术
随着我国国民经济的飞速发展，城际轨道交通和高速铁路也迅速发展。目前用于轨道交通的轨枕主要有木质轨枕和混凝土轨枕，但由于木质轨枕的加工制造需要大量的木材且产品本身又有不耐腐蚀、使用周期短等缺点，与国家低碳环保要求相背离，故现今正在逐步减少使用；而混凝土轨枕，虽然价格低廉，制作工艺简单，但是由于产品自身材料的局限性，使其的性能也存在着自重较大、施工不便、材质弹性低、减震降噪效果差、耐候性能低、易老化、使用寿命短等缺点。随着材料科学的发展和进步，复合材料被广泛应用于铁路交通中。日本研发的聚氨酯泡沫多次复合轨枕成功应用于轨道交通中，引发了轨枕业的一场材料革命。但是由于该轨枕制作工艺复杂且产品成本较高，故在大面积推广使用中存在着难度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种轨道交通用增强复合材料轨枕，强度高，使用寿命长，耐腐蚀，绝缘性能好，耐候性强，耐疲劳，成本低，具有高弹性模量、高耐弯曲性和较好增补强作用，解决了轨道区域产生的振动影响及噪音污染。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂80-100份，引发剂1-2份，液体脱模油1-2份，填料30-50份，降粘剂1-2份，助剂1-3份，玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。
优化的，上述轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂90份，引发剂1份，液体脱模油1份，填料40份，降粘剂1份，助剂1份，玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物170份。
优化的，上述轨道交通用增强复合材料轨枕，其填料为空心玻璃微珠、三氧化二铝或碳酸钙中的一种。
优化的，上述轨道交通用增强复合材料轨枕，其助剂为硅烷偶联剂。
一种轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按配方比例将不饱和型聚酯树脂等配料高速搅拌均匀后置于树脂槽内；
(2)将玻璃纤维从纱架引出后，经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液；
(3)进入预成型模预成型，将多余的树脂和气泡排出；
(4)进入三温区成型热模在105℃区发生凝胶固化，再进入135℃-150℃成型区进行固化和深度硬化；
(5)将固化后的制品由牵引机连续不断地从模具中拉出；
(6)切割机切断，制成轨枕本体；
(7)在上述轨枕本体的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
优化的，上述轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，其步骤(4)中再增加连续玻璃纤维毡，环向缠绕纱及玻璃纤维多轴向布。
优化的，上述轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，其步骤(5)中牵引机的牵引速度为100-200mm/min。
本发明具有下列一些特性：耐腐蚀性，自然环境下不易腐蚀，可保证轨道长期保持良好的精度；耐侯性，表面涂装处理后，在自然环境下不发生裂化，无论在高温还是在低温使用环境下都不影响其性能；耐疲劳性，因耐腐蚀性好和耐侯性高，耐疲劳寿命也长；耐电绝缘性，绝缘电阻高，没有绝缘问题；加工性，能够根据所需长度进行切割；良好的弹性，降低了对道床刚度，起到良好的减振降噪作用；批量生产性，可以做为工业制品大量生产和长线生产；大大降低维护、维修、更换费用复合材料轨枕可用于铁路转接处、隧道、桥梁甚至用于整套铁路系统；本发明工艺是通过复合材料轨枕外部包裹上玻璃纤维多轴向布制成轨枕本体，内部采用空心结构，降低了材料成本，达到了提高横向弯曲强度同时提高纵向剪切强度，满足铁路使用条件；本发明采用包核结构，即在以不饱和聚酯树脂为基体，玻璃纤维为增强材料经拉挤成型的多腔多空心结构中再次复合高密度聚氨酯泡沫使其形成补强的包核结构，从而大幅度提高了轨枕的整体性能；在拉挤成型中，在玻璃纤维复合轨枕的多腔内壁中导入连续玻璃纤维针刺毡使其内壁表面的平滑度减低形成针状表面，增加了高密度聚氨酯泡沫发泡与之结合强度，使其成为一个致密的整体；通过填充高密度聚氨酯泡沫后，整体轨枕的弹性模量比改进前提高约20％，耐弯曲强度提高了18％，耐压复原强度提高了20％，减震降噪效果略有提升，并且有效地解决了玻璃纤维复合轨枕表面开孔使轨枕整体性能下降的困扰，经静载耐压实验在导入高密度聚氨酯泡沫的复合轨枕上开孔后复合轨枕的整体耐压强度变化不大，同时由于聚氨酯泡沫属于微孔材料，质量较轻。
附图说明
图1是本发明轨道交通用增强复合材料轨枕的结构示意图；
图2是本发明轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及其实施例对发明进一步详细说明。
实施例1
参照附图1和图2，本发明为一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂90份，引发剂1份，液体脱模油1份，填料40份，降粘剂1份，助剂1份，玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物170份；所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。其填料为空心玻璃微珠。其助剂为硅烷偶联剂。
一种轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按配方比例将不饱和型聚酯树脂等配料高速搅拌均匀后置于树脂槽内；
(2)将玻璃纤维从纱架引出后，经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液；
(3)进入预成型模预成型，将多余的树脂和气泡排出；
(4)进入三温区成型热模在105℃区发生凝胶固化，再进入135℃-150℃成型区进行固化和深度硬化，再增加连续玻璃纤维毡，环向缠绕纱及玻璃纤维多轴向布，提高制品横向强度；
(5)将固化后的制品由牵引机连续不断地从模具中拉出，牵引机的牵引速度为100mm/min；
(6)切割机切断，制成轨枕本体；
(7)在上述轨枕本体的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
实施例2
参照附图1和图2，本发明为一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂80份，引发剂2份，液体脱模油2份，填料30份，降粘剂2份，助剂1-3份，玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物150份；所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。其填料为三氧化二铝，其助剂为硅烷偶联剂。
一种轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按配方比例将不饱和型聚酯树脂等配料高速搅拌均匀后置于树脂槽内；
(2)将玻璃纤维从纱架引出后，经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液；
(3)进入预成型模预成型，将多余的树脂和气泡排出；
(4)进入三温区成型热模在105℃区发生凝胶固化，再进入135℃-150℃成型区进行固化和深度硬化，再增加连续玻璃纤维毡，环向缠绕纱及玻璃纤维多轴向布，提高制品横向强度；
(5)将固化后的制品由牵引机连续不断地从模具中拉出，牵引机的牵引速度为150mm/min；
(6)切割机切断，制成轨枕本体；
(7)在上述轨枕本体的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
实施例3
参照附图1和图2，本发明为一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂100份，引发剂2份，液体脱模油2份，填料50份，降粘剂2份，助剂3份，玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物200份，所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。其填料为碳酸钙。其助剂为硅烷偶联剂。
一种轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按配方比例将不饱和型聚酯树脂等配料高速搅拌均匀后置于树脂槽内；
(2)将玻璃纤维从纱架引出后，经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液；
(3)进入预成型模预成型，将多余的树脂和气泡排出；
(4)进入三温区成型热模在105℃区发生凝胶固化，再进入135℃-150℃成型区进行固化和深度硬化，再增加连续玻璃纤维毡，环向缠绕纱及玻璃纤维多轴向布，提高制品横向强度；
(5)将固化后的制品由牵引机连续不断地从模具中拉出，牵引机的牵引速度为200mm/min；
(6)切割机切断，制成轨枕本体；
(7)在上述轨枕本体的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
下表为基体树脂、增强材料及添加剂的基本性能
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种轨道交通用增强复合材料轨枕，其特征在于：所述轨枕包括轨枕本体以及填充于该轨枕本体内的高密度聚氨酯泡沫；所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂80-100份，引发剂1-2份，液体脱模油1-2份，填料30-50份，降粘剂1-2份，助剂1-3份，玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纤维、玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的配比为60∶10∶30。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用增强复合材料轨枕，其特征在于：所述轨枕本体由以下重量份数的原料制成：不饱和型聚酯树脂90份，引发剂1份，液体脱模油1份，填料40份，降粘剂1份，助剂1份，玻璃纤维毡和玻璃纤维多轴向布的混合物170份。
3.根据权利要求1所述的轨道交通用增强复合材料轨枕，其特征在于：所述填料为空心玻璃微珠、三氧化二铝或碳酸钙中的一种。
4.根据权利要求1所述的轨道交通用增强复合材料轨枕，其特征在于：所述助剂为硅烷偶联剂。
5.一种权利要求1-4任一项所述的轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，包括以下步骤：
(1)按配方比例将不饱和型聚酯树脂等配料高速搅拌均匀后置于树脂槽内；
(2)将玻璃纤维从纱架引出后，经过导纱装置进入树脂槽浸透树脂胶液；
(3)进入预成型模预成型，将多余的树脂和气泡排出；
(4)进入三温区成型热模在105℃区发生凝胶固化，再进入135℃-150℃成型区进行固化和深度硬化；
(5)将固化后的制品由牵引机连续不断地从模具中拉出；
(6)切割机切断，制成轨枕本体；
(7)在上述轨枕本体的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
6.根据权利要求5所述的轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，其特征在于：所述的步骤(4)中再增加连续玻璃纤维毡，环向缠绕纱及玻璃纤维多轴向布。
7.根据权利要求6所述的轨道交通用增强复合材料轨枕的生产工艺，其特征在于：所述的步骤(5)中牵引机的牵引速度为100-200mm/min。
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