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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Eisenbahnschwelle und ein Verfahren
zu ihrer Herstellung.
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Eisenbahnschwellen
sind seit Beginn des Eisenbahnbaus nahezu ausschließlich aus
Holz gefertigt worden. Die Holz-Eisenbahnschwellen werden durch
Schotter an Ort und Stelle gehalten, die Schienen werden mit Schneid-Schienenschrauben
befestigt. Es ist dies das leicht verfügbare und üblicherweise eingesetzte System.
Die hölzernen
Schwellen nehmen die Schienennägel
auf und halten sie, sodass das aus Schiene Klemmplatte bestehende
Befestigungssystem sicher an den Schwellen angebracht werden kann.
Bei Belastung biegt sich die Holzschwelle durch. Die resultierende
Durchbiegung ist von Vorteil ausschließlich insoweit, als sie zu
einem weicheren Fahrverhalten führt.
Allerdings steigert die Durchbiegung auch die Verlagerung oder das "Herauspumpen" des tragenden Schotters
aus und weg von der Schwelle. Dies erhöht die Wartungskosten. Die
Durchbiegung "pumpt" oder treibt außerdem die
Schienennägel
nach oben und lockert sie, was zu zusätzlichen Wartungskosten führt. Hölzerne Schwellen
verrotten und müssen
in regelmäßigen Intervallen
ersetzt werden, was zu weiteren Wartungskosten führt.
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Eisenbahnschwellen
aus einem anderen Material als Holz sind bereits vorgeschlagen worden. Beispielsweise
zeigt die US-A 5 238 734 von Murray eine Eisenbahnschwelle aus einem
Gemisch recycelter Reifenstücke
und einem Epoxy-Gemisch. Andere Patente zeigen Eisenbahnschwellen
aus Verbundstoffen, so zum Beispiel die US-A-4 1 50 790 (Potter) und
die US-A-4 083 491 (Hill). Obschon aus Verbundwerkstoffen gefertigte
Eisenbahnschwellen eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Holzschwellen
besitzen, war es bislang nicht möglich,
Verbundstoff-Schwellen bereitzustellen, die haltbar genug waren,
um den schweren wiederholten Belastungen zu widerstehen, wie sie
bei Hauptstrecken-Gleisen auftreten. Die meisten hölzernen
und Verbundstoff-Eisenbahnschwellen haben die Neigung, Schotter
von den Schienen wegzudrängen,
sodass eine häufige
Schottererneuerung erforderlich ist.
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Beton-Eisenbahnschwellen,
mit verschiedenen Werkstoffen verstärkt, sind ebenfalls aus dem Stand
der Technik bekannt, so zum Beispiel die Eisenbahnschwelle nach
der US-A 1 566 550 (McWilliam). Allerdings sind die herkömmlichen
Beton-Eisenbahnschwellen zu hart und zu brüchig, um in Verbindung mit
herkömmlichen
Norm-Befestigungssystemen (Klemmplatten und Schienennägel) verwendet
zu werden. Betonschwellen machen Gebrauch von vorgegossenen Befestigungselementen,
die während
des Aushärtungsstadiums
im Zuge der Fertigung befestigt werden. Außerdem muss jede Schwelle individuell
in die Form eingebracht und von ihr gelöst werden. Auf den ersten Blick
erscheint es so, dass Betonschwellen auf Grund ihrer Steifigkeit und
fehlenden Flexibilität
Vorteile hätten
und ein steiferes Gleisbestandteil bilden könnten, verbunden mit erhöhter seitlicher
Stabilität
und Maßhaltung,
erhöhter
Gleislebensdauer und erhöhter
Lokomotiven-Brennstoffwirtschaftlichkeit. Was sich aber als deutlich
verringerte Wartungskosten auf Grund des Fehlens des "Pumpens" von Schotter darstellte,
führte
tatsächlich
zu anderen Wartungskosten. Die Betonschwelle ist derart hart, dass
sie den Schotter unter sich pulverisiert, was zu einem sandähnlichen oder
weichen Trägersystem
führt.
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Die
US-A-4 416 419 zeigt ein Gleisbett mit einem Körper 1 aus Hartgummi
oder Kunstharzmaterial mit einem U-förmigen Stahlelement, einstückig ausgeformt
in Längsrichtung
des Körpers,
wobei der Körper
mit ihm verbundene Querschienen 4 aufnehmen kann. Die WO
79/20108 zeigt eine Eisenbahnschwelle 1 für ein Eisenbahngleis,
bei der ein Holzkern 4 aus einem Holzblock besteht, wobei
Schultern 2 an dessen Längs-Enden
angeordnet sind, bestehend aus Beton oder Polymer-Beton in Verbindung mit
einer Außenhülle 6.
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Die
durch den Anspruch 1 definierte Eisenbahnschwelle gemäß der Erfindung
kombiniert die besten Merkmale von hölzernen und von aus Beton bestehenden
Schwellen. Die vorliegende Erfindung bietet sämtliche Vorteile der Betonschwelle
unter Hinzufügung
der Merkmale "Stoßabsorption" und "Schlagbeständigkeit" mit der äußeren Verbundstoffhülle. Dies
trägt dazu
bei, die Pulverisierung des Schotters auszuschließen. Der
Schotter bettet sich selbst in den Verbundstoff ein, was dazu beiträgt, ihn an
Ort und Stelle zu halten.
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Folglich
ist ein Außengehäuse vorgesehen, bestehend
vorzugsweise aus einem 50/50-Gemisch von hochdichtem Polyäthylen (beispielsweise
aus recycelten Haushaltbehältern),
wobei in dem Hohlraum innerhalb des Gehäuses Verstärkungsstäbe gelagert wurden. Das neue
System macht außerdem
Gebrauch von herkömmlichen
Befestigungssystemen. In die Trägerstäbe sind
Einsätze
eingebracht, die aus dem gleichen Verbundmaterial bestehen, aus
dem das Gehäuse
gefertigt ist, wobei die Oberflächen
der Träger Öffnungen
bilden, sodass Schienennägel durch
die Gehäuse
und die Öffnungen
in die Einsätze hinein
getrieben werden können.
Das Gummi- und Kunststoffgemisch ist ausreichend nachgiebig, sodass
Schienennägel
durch das Gehäuse
und in die Einsätze
nahezu in der gleichen Weise eingetrieben werden können, wie
Schienennägel
in herkömmliche Holz-Eisenbahnschwellen
eingetrieben werden. Der Gummi verleiht dem Verbundstoff "Grip", von dem sich gezeigt
hat, dass er den Schienennagel besser als Holz festhält, was
zu einem höherwertigen
Schienennagel-Zugtestergebnis führt.
Anschließend
wird der Hohlraum mit Beton gefüllt,
einbezogen die Bereiche des Hohlraums innerhalb der Träger und
zwischen den Einsätzen.
Die Träger,
die vorzugsweise aus Stahl gefertigt sind, versteifen die Eisenbahnschwellen
und verhindern eine Pulvenisierung des Betons. Wenn größere Achslasten
aufzunehmen sind, können
rohrförmige
Träger
aus einem höherwertigen
Stahl eingesetzt werden, wodurch der Träger versteift wird, was zu
einem höheren
positiven Biegemoment führt.
Je höher
das Biegemoment ist, desto besser sind die Gleis-Modulen.
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Erfindungsgemäß hergestellte
Eisenbahnschwellen besitzen also ein Biegemoment, welches so manipulierbar
ist, dass es sich am besten für
die Bedürfnisse
des Endverbrauchers eignet, außerdem einen
Querschnitt der Norm 7'' × 9'' (1'' = 2,54 cm). Jede Betonschwelle, die
den Eisenbahn-Anforderungen entspricht, muss einen Querschnitt von
8'' × 10'' haben.
Keine Schwelle mit Abmessungen, die von 7'' × 9'' abweichen, lässt sich als Ersatzschwelle
für die 14.000.000
Eisenbahnschwellen hernehmen, die jedes Jahr zu ersetzen sind. Die
Möglichkeit,
das Biegemoment einzustellen und dennoch innerhalb eines Querschnitts
von 7'' × 9'' zu
verbleiben, ist ein besonderer Vorteil und erfindungsgemäß einzigartig.
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Es
wird also eine Eisenbahnschwelle geschaffen, welche die Vorteile
herkömmlicher
Holzschwellen mit denen von Betonschwellen verbindet. Die Eisenbahnschwelle
hat eine Haltbarkeit und eine Lastaufnahmekapazität einer
Betonschwelle, wobei allerdings der Verbundwerkstoff stoßabsorbierende und
vibrationsdämpfende
Eigenschaften besitzt, sodass die Züge auf den von der Schwelle
getragenen Gleisen ruhig fahren. Schotter bettet das Gehäusematerial
ebenso wie bei Holzschwellen ein, sodass der Schotter nicht pulverisiert
oder verlagert wird. Da die Steifigkeit der Eisenbahnschwelle steuerbar
ist, lässt
sich die Schwelle optimieren, um für eine ruhige Fahrt zu sorgen,
wobei allerdings die Nachgiebigkeit und die Bewegung der Schwelle
begrenzbar ist, sodass die Schwelle den Schotter nicht von den Schienen
wegpumpt, wie dies der Fall bei Holzschwellen ist.
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Eisenbahnschwelle, die gemäß der Lehre
der Erfindung hergestellt ist, in Verbindung mit den von der Schwelle
gelagerten Schienen;
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2 eine
Querschnittansicht entlang den Linien 2-2 in 1;
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3 eine
teilweise Längsschnittansicht etwa
entlang den Linien 3-3 in 2;
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4 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Eisenbahnschwelle, wobei deren innere Bauteile vor dem Einbringen
von Beton-Verstärkungsmaterial
in die Schwelle dargestellt sind;
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5 eine ähnliche
Ansicht wie 4, jedoch von einer anderen
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine ähnliche
Ansicht wie die 4 und 5, jedoch
von einer noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung; und
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7 eine
schematische Darstellung eines Kompaktmischers, der zur Fertigung
der Komponenten gemäß der Erfindung
verwendet wird, die aus Verbundstoff bestehen.
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Nunmehr
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, ist eine gemäß der Lehre der Erfindung hergestellte
Eisenbahnschwelle allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet,
sie trägt
im Wesentlichen parallele Eisenbahnschienen 12 in für den Fachmann
bekannter Weise. Die Schwelle 10 enthält ein allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnetes
Außengehäuse, welches
eine Oberseite 16, eine Unterseite 18 und einander
abgewandte Seitenflächen 20, 22 definiert.
Wie in 4 gezeigt ist, sind auf der Oberseite 16 der
Schwelle 10 Lagerflächen 24 definiert,
und an den Lagerflächen 24 sind
mit Befestigungselementen 28 Klemm- oder Halteplatten 26 montiert.
Durch Öffnungen 32 in
den Klemmplatten 26 und in die Eisenbahnschwelle 10 hinein
sind herkömmliche
Schienennägel 30 getrieben,
wie im Folgenden beschrieben wird, um Schienen 12 an der Schwelle 10 zu
fixieren. Endseitige Deckel 32 verschließen die
einander abgewandten Enden der Schwelle 12.
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Das
Gehäuse 14 enthält einen
oberen Abschnitt 34 und einen unteren Abschnitt 36,
die entlang ihrer Innenfläche 38 durch
einen geeigneten Klebstoff, vorzugsweise einen von der Firma Mactac Corporation
beziehbaren flugzeugtauglichen Urethan-Klebstoff zusammengefügt sind.
Die Gehäuseabschnitte 34 und 36 bestehen
aus einem Verbundwerkstoff, wie im Folgenden erläutert wird. Im zusammengebauten
Zustand definiert das Gehäuse 14 einen
allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichneten Hohlraum.
Ein Paar langgestreckter rohrförmiger
Verstärkungsträger 42, 44 befindet
sich innerhalb des Hohlraums 40 in der Nachbarschaft der
Seitenwände 20 bzw. 22.
Jeder der rohrförmigen
Träger 22, 44 enthält eine
Oberseite 46, die mit dem oberen Abschnitt des Gehäuses 34 im
montierten Zustand der Schwelle zusammenwirkt, eine Unterseite 48,
die auf dem unteren Abschnitt 36 des Gehäuses ruht,
eine Seitenfläche 50,
die an der Innenseite der entsprechenden Wand 20, 22 des
Gehäuses
anliegt und Innenflächen 52, 54,
die einander zugewandt sind und miteinander ein Längsvolumen
definieren, allgemein durch das Bezugszeichen 55 bezeichnet.
Die Flächen 46, 48, 50 und 52 der
rohrförmigen
Träger 42 und 44 wirken
so zusammen, dass sie im Inneren jedes rohrförmigen Trägers 42, 44 eine
Kammer 56 bilden. Von dem oberen und dem unteren Abschnitt 34, 36 des
Außengehäuses 14 stehen
Vorsprünge 58 ab und
ragen in den Hohlraum 40, um mit dem oberen und unteren
Abschnitt der Seitenwände 52 zusammenzuwirken
und dadurch die Träger 42 und 44 in
ihrer Sollposition innerhalb des Hohlraums 40 zu positionieren.
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Jeder
der Träger 42, 44 besitzt
ein Paar Öffnungen
(von denen für
jeden Träger
nur eine bei 60 dargestellt ist), die sich unter die Schienenlagerflächen 24 der
Eisenbahnschwelle 10 erstrecken. Ein Paar von Verbundstoffeinsätzen (von
denen nur einer für
jeden Träger
bei 62 in 4 dargestellt ist) ist in jedem
der Träger 42, 44 dadurch
eingesetzt, dass er von dem zugehörigen Ende des Trägers her
soweit eingeschoben ist, bis die Einsätze 62 mit der Öffnung 60 fluchten.
Die Einsätze 62 bestehen
aus dem gleichen Verbundstoff wie das Gehäuse 14, was im Folgenden
detaillierter beschrieben wird. Jede der Seitenwände 52, 54 der
Träger 42, 44 ist
mit Öffnungen 64 (siehe 3)
in demjenigen Bereich der Seitenwand 52, 54 ausgestattet,
der sich zwischen den Öffnungen 60 erstreckt.
Wie in 4 erkennbar ist, liegen die Enden der Träger 42, 44 ein
kurzes Stück entfernt
von dem Ende des Außengehäuses 14.
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Ein
allgemein mit dem Bezugszeichen 66 versehenes Verstärkungsmaterial
ist in die Kammern 56 der Träger 42, 44 von
deren beiden Enden her eingepumpt worden, nachdem der obere und
der untere Abschnitt des Gehäuses
miteinander verbunden sind, wobei das Verstärkungsmaterial gleichzeitig
in den Volumenraum 55 zwischen den Trägern gepumpt wurde. Das in
den Volumenraum 55 eingepumpte Verstärkungsmaterial gelangt durch
die Öffnungen 64 in
jenen Abschnitt der inneren Kammern 56 der Träger zwischen
den Einsätzen 62.
Folglich wird das gesamte Volumen des Hohlraums 40 mit dem
Verstärkungsmaterial
ausgefüllt.
Das Ver stärkungsmaterial 66 ist
vorzugsweise ein schnell trocknender Beton, der als Flüssigkeit
in die Schwelle 10 eingepumpt werden kann. Ein solches
Material wird üblicherweise
als "fließfähiger Füll-Beton" bezeichnet. Alternativ
kann als Ersatz ein schnell trocknendes Polyurethan-Material verwendet
werden.
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Die
rohrförmigen
Verstärkungsträger 42, 44 erhöhen die
Steifigkeit der Eisenbahnschwelle 10 und sorgen dabei noch
für stoßabsorbierende
und vibrationsdämpfende
Eigenschaften innerhalb der Eisenbahnschwelle, was für ein ruhiges
Abrollen des Zugs auf den von der Schwelle gelagerten Schienen sorgt.
Wenn größere Achslasten
als normal aufzunehmen sind, lässt
sich die Dicke des Materials der rohrförmigen Elemente 42, 44 erhöhen, um
dadurch die Steifigkeit des Trägers
zu steigern zwecks Aufnahme der höheren Achslasten. Außerdem widersetzen
sich die Träger 42, 44 einem
Zerbröckeln
des in die Kammern 56 innerhalb der Träger injizierten Betons, da
die Träger 42, 44 vorzugsweise
aus Stahl gefertigt sind und einer Durchbiegung widerstehen.
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Das
in dem oberen und unteren Abschnitt 34, 36 des
Gehäuses
und für
die Einsätze 62 verwendete Verbundmaterial
besteht, wie im Folgenden beschrieben wird, aus einem Gemisch aus
recyceltem Kunststoff und Gummikrumen. Dieser Werkstoff ist wetterbeständig und
dabei aber ausreichend verformbar, sodass die die Schienen 20 an
der Schwelle 10 haltende Schienennägel 30 durch die Öffnungen 32 in
der Platte 36 hindurch, die Schienenlagerflächen 24 an
dem oberen Abschnitt 34 des Gehäuses 14 durchsetzend
und durch die Öffnung 60 in
einem entsprechenden rohrförmigen
Träger 42, 44 und schließlich in
den Verbundstoff der Einsätze 62 hineingetrieben
werden können.
Folglich können
die Schienennägel
in die Schwellen 10 so eingetrieben werden, dass sie die
Schienen 12 exakt in der gleichen Weise an Ort und Stelle
halten, wie dies Schienennägel
beim Halten von Schienen an herkömmlichen
Holzschwellen tun.
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Nun
bezugnehmend auf die in den 5 und 6 dargestellte
alternative Ausführungsform,
sind gleiche oder im Wesentlichen gleiche Elemente wie bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 mit gleichen
Bezugszeichen versehen. In 5 sind die
beiden rohrförmigen
Träger 42, 44 ersetzt
durch einen allgemein mit dem Bezugszeichen 68 bezeichneten
einzelnen rohrförmigen
Träger,
der einen "H"-förmigen Querschnitt
aufweist, bestehend aus Längsarmen 70 und 72 und
einem Verbindungsabschnitt 74. In den Armen 70, 72 sind
Einsätze 62 in der
gleichen Weise untergebracht wie in den rohrförmigen Trägern 42, 44.
Das heißt:
Die Einsätze
sind durch die Enden des Trägers 68 eingebracht.
Beton oder ein gleichwertiges Verstärkungsmaterial ist in den Träger 70 hineingepumpt,
um die notwendige Verstärkung
zu erreichen. Bezugnehmend auf die in 6 dargestellte
Ausführungsform
sind die rohrförmigen
Träger 42, 44 ersetzt
durch einen allgemein mit dem Bezugszeichen 76 bezeichneten "W"-förmigen
Träger.
Der W-Träger 76 definiert
ein Paar nach oben weisende Kanäle 78, 80 benachbart
zu den Seitenflächen
des Außengehäuses, getrennt
durch einen Querabschnitt 82 des Trägers 76, wodurch ein sich
in Längsrichtung
erstreckendes Volumen 84 gebildet wird, welches die Kanäle 78, 80 voneinander trennt.
In den Kanälen 78, 80 sind
Einsätze 62 untergebracht,
die lediglich eingesetzt werden, bevor der obere Abschnitt 34 an
dem unteren Abschnitt 36 angebracht ist. In das Volumen 84 ist über dessen
Enden Beton eingepumpt, und Beton wird direkt in die Kanäle 78, 80 eingebracht,
bevor das Außengehäuse 14 fertig
zusammengebaut wird, indem der obere Abschnitt 34 und der
untere Abschnitt 36 zusammengefügt werden und anschließend die
endseitigen Deckel 32 angebracht werden.
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Wie
oben diskutiert wurde, bestehen das Außengehäuse 14 und die Einsätze 62 aus
einem 50/50-Gemisch aus hochdichtem Polyäthylen und Gummikrumen. Vorzugsweise
wird das hochdichte Polyäthylen
aus recycelten Kunststoffen gewonnen, wie es beispielsweise in Kunststoff-Flaschen
für Shampoos
oder Reinigungsmittel und dergleichen angetroffen wird, welche zerkleinert
werden, wie es in der Industrie bekannt ist. Die Gummipartikel sind
vorzugsweise Gummi-"Krumen", gewonnen aus recycelten
Autoreifen, die gemahlen und auf Größe gebracht wurden, wie es
im Stand der Technik bekannt ist. Die Größe der Gummiteilchen beträgt vorzugsweise "Zehn Maschen" gemäß den genormten
Industrie-Klassierungsverfahren.
Gummiteilchen 14 können
etwa 1 Vol.-% oder weniger litzenförmige Nylonfasern enthalten,
die sich üblicherweise
in ge mahlenen Reifen finden. Wie oben diskutiert wurde, sorgen die
Gummiteilchen für
eine halb nachgiebige Qualität des
Kunststoffmaterials und verhindern damit, dass der Kunststoff bricht,
wenn die Schienennägel 30 in das
Außengehäuse und
in die Einsätze 42 eingetrieben
werden. Das Gemisch lässt
sich so variieren, dass es von bis zu 60% zerkleinertes hochdichtes Polyäthylen und
40% Gummikrumen bis zu 40% zerkleinertes hochdichtes Polyäthylen und
60% Gummikrumen enthält.
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Die
Einzelheiten des Verbundwerkstoffs werden durch folgendes Beispiel
angegeben:
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Beispiel 1
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Eine
Menge gebrauchter Polyäthylenbehälter aus
unterschiedlichen Quellen wird in einem Schredder zerkleinert, wodurch
ungleichmäßige Kunststoffteilchen
mit einer Größe von etwa
einem halben Zoll im Quadrat entstehen, die in Form und Dicke variieren.
Eine Menge gebrauchter Autoreifen wird zu Gummikrumen zerkleinert,
wozu von einem handelsüblichen
Zerkleinerungsverfahren Gebrauch gemacht wird. Unter Verwendung
eines 10-Maschen-Siebs, bei dem es sich um ein Sieb mit 100 Löchern pro
Quadratzoll (10 Reihen und 10 Spalten von Löchern pro Quadratzoll) handelt,
wird das Gummikrumenmaterial klassiert, um Gummiteilchen mit einer
Größe von 10
Maschen zu erhalten. Typischerweise enthält das 10-maschige Gummikrumenmaterial
etwa 1 Vol.-% Nylonfasermaterial aus den Verstärkungsgürteln, die sich in den meisten
Reifen befinden. Die Gummikrumen und die zerkleinerten Kunststoffteile
werden zu einem 50/50-Volumengemisch vereint.
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Die
Verbund-Eisenbahnschwelle wird mit einem "Compact-Compounder" extrudiert, der einen langgestreckten
kontinuierlichen Mischer und einen Einzelschneckenextruder enthält, wie
er von der Firma Pomini, Inc. in Brecksville Ohio hergestellt wird. Das
geschredderte Polyäthylen
wird in den ersten Vorratstrichter des Coextruders eingefüllt, die
Gummikrumen werden in den zweiten Vorratstrichter eingebracht. Das
geschredderte Kunststoffmaterial und die Gummiteilchen werden in
den Zylinder eingebracht und unter Druck auf Grund der Reibung der gegensinnig
rotierenden Rotoren in einen geschmolzenen Zustand gebracht. Das
geschmolzene Gemisch wird dann in einen Einzelschneckenextruder geleitet
und wird durch eine Zuführschnecke
in Vorwärtsrichtung
durch den Zylinder bewegt. Das Kunststoff/Gummi-Gemisch wird dann
durch einen Formkopf unter Bildung des oberen Gehäuseabschnitts 34 extrudiert.
Wenn der Gehäuseabschnitt
oder der Einsatz extrudiert ist, wird er abgekühlt und zu Normsegmenten geschnitten.
Die Gehäuseabschnitte
können je
nach Bedarf abhängig
von den Längenabmessungen
der speziellen Anwendung zu größeren oder
kürzeren
Längsabschnitten
geschnitten werden.
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Auch
hier können
wieder geringfügige
Abweichungen von dem 50/50-Verhältnis erreicht
werden, ohne dabei die guten Eigenschaften des fertigen Produkts
zu schmälern.
Diese Abweichungen können
dann besonders nützlich
sein, wenn Gewicht oder Dichte des Fertigprodukts in engen Grenzen
gehalten werden müssen.
Die natürliche
grau/schwarze Farbe der Kunststoff/Gummi-Matrix eignet sich für die meisten
Anwendungsfälle.
Allerdings kann ein geringer Anteil eines Färbungsmittels hinzugefügt werden,
um ein anders gefärbtes
Teil zu erzeugen. Beispielsweise kann ein roter Farbstoff hinzugefügt werden,
um ein nachgemachtes Holzteil zu erzeugen, wobei diese Maßnahme dem
Teil das Erscheinungsbild von Zeder oder Redwood verleiht, abhängig von
der Menge des hinzugefügten
Farbstoffs.
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7 zeigt
einen so genannten Compact-Compounder 120, der zum Extrudieren
gemäß der Erfindung
eingesetzt wird. Der Compounder 120 wird hergestellt von
Pomini, Inc. in Brecksville Ohio. Der Compounder 120 enthält einen
langen durchgehenden Mischer 122 und einen Einzelschneckenextruder 124.
Der langgestreckte durchgehende Mischer 122 enthält Vorratstricher 126,
einen Einlass 127 und einen Zylinder oder eine Mischkammer 128. Der
Mischer 122 enthält
eine Austragdüse 132 mit
einem Austragventil 133. Ein Paar gegensinnig umlaufende
Rotoren 130 befindet sich innerhalb der Kammer 128,
die Rotoren 130 werden von einem Motor 131 angetrieben.
Der Einzelschneckenextruder 124 enthält eine Plastifizierungs-Förderschnecke 134, wie
sie typischerweise beim Extrudierverfahren eingesetzt wird. Der
Einzelschneckenextruder 124 besitzt einen Einlass 138 in
Strömungsverbindung
mit der Austragdüse 132 des
Mischers 122. Die Plastifizier-Zuführschnecke 134 ist
innerhalb des Zylinders oder der Kammer 135 angeordnet
und wird von einem Motor 137 angetrieben. Am Auslass-Ende 139 des
Extruders 124 ist ein Extrudierkopf 136 angeordnet.
Der Extrudierkopf 136 ist so bemessen, dass er den Soll-Querschnittsabmessungen
des Extrudierguts entspricht.
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Von
den Vorratstrichtern 136 werden geschreddertes Kunststoffmaterial 140 und
Gummikrumen 142 in den langgestreckten durchgehenden Mischer 122 eingebracht
und von den durch den Antriebsmotor 131 ange triebenen Rotoren 130 unter Druck
gemischt. Falls erwünscht,
kann auch eine geringe Menge Farbstoff 144 aus einem Vorratstrichter 126 beigemischt
werden. Am Anfang ist das Austragventil 133 an der Austragdüse 132 geschlossen,
wodurch in der Kammer 128 Druck aufrechterhalten wird.
Durch die gegensinnig rotierenden Rotoren 130 erzeugte
Reibung bringt das Material in einen geschmolzenen Zustand, zu welchem
Zeitpunkt das Ventil 133 öffnet, sodass geschmolzenes
Material durch den Einlass 138 in den Extruder 124 einströmen kann.
Der Motor 137 des Extruders 124 treibt die Förderschnecke 134,
die das geschmolzene Material unter Druck in Richtung Auslass-Ende 139 und
durch den Extrudierkopf 136 drängt. Das (nicht gezeigte) Extrudierteil
wird auf die gewünschte
Länge geschnitten
und abgekühlt.