MXPA01007616A - Uso de plasticos reciclados para la preparacion de traviesas ferroviarias compuestas de alto rendimiento. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo para mantener la distancia apropiada entre los rieles ferroviarios. El metodo utiliza traviesas ferroviarias fabricadas de un compuesto de componentes de poliestireno y poliolefina, preferentemente obtenidas de plasticos reciclados. El compuesto muestra una morfologia de fase doble en donde las dos fases, poliestireno y la poliolefina, se entremezclan y permanecen continuas a todo lo largo del material.

Description

USO DE PLÁSTICOS RECICLADOS PARA LA PREPARACIÓN DE TRAVIESAS FERROVIARIAS COMPUESTAS, DE ALTO RENDIMIENTO BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al uso de materiales plásticos para la fabricación de traviesas ferroviarias. En particular, la invención se refiere a la fabricación de traviesas ferroviarias de alto rendimiento a partir de plásticos reciclados que contienen poliolefina y materiales de poliestireno. Las traviesas ferroviarias tienen la función no solamente de soportar los rieles sino también de mantener la distancia adecuada entre los rieles bajo las cargas esperadas. La falla para servir adecuadamente cualquiera de estos papeles puede conducir a un descarrilamiento, que pone en peligro las vidas y la propiedad. Todavía, las traviesas ferroviarias están sujetas a condiciones extremadamente agresivas, con lo cual se incrementa la probabilidad de descarrilamiento. Las traviesas están expuestas a variaciones grandes de temperatura, cantidades excesivas de luz ultravioleta, condiciones ambientales severas, ataque por microorganismos e insectos, y a la tensión impuesta por el uso.

En general, una traviesa ferroviaria debe ser capaz de mantener la distancia deseada entre y bajo una carga lateral de 10,886 kg (24,000 lbs.), una carga vertical estática de 17,690 kg (39,000 lbs.), y una carga vertical dinámica de 63,503 kg (140,000 lbs.). De este modo, para una vía férrea típica, en donde la distancia (calibre) entre los rieles es de 143.5 cm (56.5 pulgadas), las traviesas deben ser capaces de mantener esta distancia sin incrementarse por más de 3.1 mm (0.125 pulgadas), bajo las variaciones esperadas de temperatura y carga, para prevenir el descarrilamiento. Para resistir de manera efectiva tales cargas, el material de la traviesa debe poseer rigidez y resistencia. A este respecto, una traviesa ferroviaria, debe, en general, mostrar las siguientes propiedades físicas : Módulo de compresión: Al menos aprox. 178,207.5 kg/cm2 (172,000 psi) Módulo de flexión: Al menos aprox. 178,207.5 kg/cm2 (172,000 psi) Esfuerzo cedente a la compresión: Al menos aprox. 211 kg/cm2 (3,000 psi) Resistencia a la compresión: Al menos aprox. 211 kg/cm2 (3,000 psi) Resistencia a la flexión: Al menos aprox. 211 kg/cm2 (3000 psi) Otro factor que considera el mantenimiento de la distancia adecuada entre los rieles es la expansión térmica. Para ser adecuado como una traviesa ferroviaria, el material debe mostrar una baja expansión térmica. Preferentemente, el material tiene un coeficiente de expansión térmica menor de 1.17 x 10~4 cm/cm.°C (6 x 10"5 pulgada/pulgada . °F) . Para prevenir la aparición de accidentes, los materiales utilizados para la fabricación de traviesas ferroviarias necesitan ser rígidos, fuertes y resistentes a la luz ultravioleta, a las fluctuaciones de temperatura, y al ataque por microbios/insectos. También, el material debe ser no conductor para excluir el flujo eléctrico entre los rieles. Por ejemplo, para vías férreas de carga, las señales eléctricas son enviadas a través de los rieles para fines de comunicación entre la parte frontal y posterior del tren. Para vías férreas de pasajeros, la energía eléctrica es frecuentemente enviada a través de los rieles mismos. Por lo tanto, para prevenir cortos eléctricos entre los rieles, las traviesas que soportan los rieles deben ser elaboradas de materiales no conductores . El material de la traviesa debe también ser durable para evitar el deterioro debido a la abrasión durante el uso. Por ejemplo, una forma de abrasión asociada con las traviesas ferroviarias es la abrasión en el asiento de la traviesa. Esto ocurre cuando las placas de la traviesa penetran las traviesas. Las traviesas que son elaboradas de materiales que son más rígidos y más fuertes que la madera en la dirección perpendicular al eje de la traviesa, son mejores para aliviar la abrasión en el asiento de la traviesa. Ya que los rieles van a ser acoplados a las traviesas, el material de traviesa también tiene que ser adecuado para el uso con los tipos típicos de sujetadores, tales como aquellos utilizados para materiales de madera, por ejemplo, clavos, tornillos, alcayatas, pernos, etc. Típicamente, las traviesas ferroviarias son fabricadas de madera, y en algún grado de concreto reforzado con acero. Mientras que la madera es un material relativamente barato, éste es muy susceptible al ataque por microorganismos tales como hongos e insectos, los cuales debilitarán y deteriorarán la traviesa. Para compensar esto, las traviesas ferroviarias de madera, son tratadas con productos químicos para resistir tales ataques. Los ejemplos de tales tratamientos químicos son el tratamiento con creosota y el tratamiento con cromato/cobre/arsénico. Estos tratamientos incrementan en gran medida los costos. Además, los tratamientos químicos únicamente retardan el ataque, no lo previenen. Las traviesas de madera son también muy susceptibles al daño por las condiciones climáticas severas y la luz solar excesiva. Como resultado de estos inconvenientes, las traviesas de madera requieren reemplazo o recalibración frecuentes, incrementando nuevamente los costos, en materiales, labor, y disposición. Los costos de reemplazo y/o recalibración pueden ser muy sustanciales ya que las traviesas están siendo utilizadas en números de aproximadamente 3,000 traviesas por cada 1600 m (1 milla) . Similarmente, las traviesas ferroviarias de concreto reforzado con acero son también susceptibles a las fuerzas de degradación, por ejemplo, la abrasión, la tensión y la tracción. De hecho, se ha encontrado que las traviesas de concreto provocan falla prematura de los rieles. Esto es debido a que las traviesas de concreto son en general muy rígidas. Como resultado, cuando se colocan a la distancia estándar, las traviesas no ayudan a absorber la tensión impuesta sobre los rieles, con lo cual se fuerza a los rieles a flexionarse más entre las traviesas bajo carga. Para enfrentar este problema, las traviesas de concreto son frecuentemente espaciadas más cerca una de la otra que las traviesas de madera. Por supuesto, esto conduce a incrementos en los costos . Las condiciones climáticas de humedad y congelamiento provocan daño de igual modo a las traviesas ferroviarias de madera y de concreto. El agua de la lluvia o de la nieve puede penetrar dentro de la superficie de una traviesa ferroviaria de madera o de concreto. Si la traviesa es luego expuesta a las condiciones de congelamiento, el agua se expandirá conforme ésta se congela, provocando la formación de grietas, con lo cual se debilita la traviesa. En el caso de traviesas de concreto reforzadas, tales grietas pueden conducir también a la oxidación de las barras de reforzamiento . Han sido realizados intentos para fabricar traviesas ferroviarias de otros materiales. Por ejemplo, Murray, en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5,094,905 y 5,238,734, describe la elaboración de traviesas ferroviarias a partir de neumáticos reciclados. Los costos, no obstante, asociados con el reciclamiento de los neumáticos es alto. También, Murray utiliza adhesivos tales como epóxidos para aglutinar entre sí los granulados de los neumáticos reciclados. Tales adhesivos contribuyen adicionalmente a altos costos de fabricación. Además, el módulo esperado, que es la rigidez, de tal material podría ser muy bajo. Es improbable que una traviesa elaborada de tal material pudiera ser capaz de mantener la distancia adecuada entre los rieles a los niveles de carga esperados. A la fecha, las traviesas ferroviarias fabricadas de neumáticos reciclados no han encontrado amplia aplicación comercial. Por otra parte, los polímeros de plástico y los materiales compuestos de plástico ofrecen una alternativa viable a la madera y al concreto. Los compuestos de plástico fabricados pueden mostrar la resistencia y rigidez necesarias, la resistencia a la expansión y deformación por calor, así como la resistencia incrementada a la degradación por la humedad, la luz solar excesiva y los ataques por microorganismos e insectos. Las traviesas de plástico podrían también tener una vida de servicio esperada más prolongada, con lo cual se reducen los costos de labor y de material asociados con el reemplazo. Debido a la resistencia inherente a los microorganismos, los insectos y la humedad, las traviesas de plástico evitan la necesidad de tratamientos químicos utilizados para traviesas de madera. Esto representa no solamente ahorros en los costos, sino que también eliminará los problemas de disposición de desechos para las traviesas de madera químicamente tratadas. No obstante, el costo de las materias primas es una desventaja de los polímeros de plástico y los compuestos de plástico. Las resinas poliméricas vírgenes pueden ser muy caras con lo cual se hace su uso económicamente no factible. Han sido realizados intentos para fabricar tablones de reemplazo general a partir de compuestos de plástico y plásticos. Trimax de Long Island Inc. fabrica un sustituto de tablones elaborado de un material compuesto de plástico, rígido, fabricado de fibra de vidrio y polietileno de alta densidad (HDPE) . Un producto de tablón típico elaborado no solamente de HDPE tiene una resistencia a la compresión, relativamente alta, de aproximadamente 211 kg/cm2 (3,000 psi), pero tiene una baja rigidez, por ejemplo, módulo de compresión únicamente de aproximadamente 7030.7 kg/cm2 (100,000 psi) . En comparación al HDPE solo, el material Trimax tiene una más alta rigidez (por ejemplo, módulo de compresión de aproximadamente 14,061.4 kg/cm2 (200,000 psi) pero una resistencia menor (resistencia a la compresión de aproximadamente 1,406.1 kg/cm2 (2,000 psi) . Debido a su baja resistencia, el material es inadecuado para el uso como una traviesa ferroviaria.

Eaglebrook Prodcuts Inc. también fabrica un sustituto sintético de tablón. El material es elaborado de HDPE relativamente puro, y por lo tanto, muestra un módulo de compresión comparativamente bajo y coeficiente de expansión térmica relativamente alto. Para el HDPE para tablón de plástico, el coeficiente de expansión térmica es mayor de aproximadamente 1.26 x 10~4 cm/cm.°C (7 x 10"5 pulgada/pulgada . °F) . A la fecha, ninguno de los productos fabricados por Trimax y Eaglebrook han encontrado ningún uso significativo como materiales para traviesas ferroviarias. Neefe, en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,997,609 y 5,055,350, utilizan el moldeo por compresión para fabricar una traviesa ferroviaria compuesta a partir de arena y plástico reciclados, granulados. Estos dos componentes son mantenidos juntos por un material de recubrimiento adhesivo, por ejemplo, azúcar o poliestireno. Una reciente patente, de Nosker y colaboradores (patente de los Estados Unidos No. 5,789,477), incorporada por referencia en la presente, describe los requerimientos de los materiales utilizados para traviesas ferroviarias, así como las desventajas y peligros latentes de las traviesas ferroviarias de madera y de concreto reforzado con acero, conocidas.

Como un material sustituto, Nosker y colaboradores describen un compuesto elaborado de fibras recubiertas, tales como fibra de vidrio o fibras de carbono, distribuidas dentro de un componente polimérico que comprende aproximadamente 80-100% de polietileno de alta densidad (HDPE) . El componente polimérico puede ser elaborado a partir de plástico reciclado. Los materiales plásticos reciclados proporcionan una fuente barata de plástico. No obstante, estos materiales son frecuentemente difíciles de reformular en productos utilizables, especialmente productos con propiedades mecánicas consistentes. Los plásticos reciclados son típicamente obtenidos mediante recolección de envolventes, que por sí misma presenta problemas respecto a la calidad y a la consistencia. Los tipos de materiales plásticos que son típicamente diseñados para el reciclamiento de la basura son el HDPE no pigmentado y PET (tereftalato de polietileno) . Estos materiales son separados para los procesos de recuperación de resina de plástico, siendo utilizados los materiales reciclados en lugar de las resinas vírgenes. No obstante, únicamente aproximadamente 80% de los plásticos reciclados recolectados caen dentro de estas dos categorías aceptables. Los plásticos restantes son en general inaceptables para el reciclamiento de recuperación de resina, de corriente principal. Afortunadamente, algunas industrias han estandarizado sus materiales de envase de plástico. Por ejemplo, las botellas de leche de plástico son elaboradas de HDPE no pigmentado, mientras que las botellas de bebida carbonatada de plástico son elaboradas de PET (recipientes de una sola pieza) o PET/HDPE (recipientes de dos piezas) . Estos recipientes son fácilmente identificados y de este modo son relativamente fáciles de segregar con lo cual se facilita el reciclamiento de estos dos plásticos. Esta es la razón por la que estos dos tipos de plásticos están diseñados para el reciclamiento envolvente aceptable diseñado para la recuperación de la resina. Por otra parte, los recipientes de plástico utilizados para limpiadores domésticos, aceites para cocinar, alimentos, aceites para motor, y similares, existen en numerosos diferentes diseños y tipos de envase. Estos recipientes son fabricados de una variedad de polímeros además del HDPE y del PET, por ejemplo, cloruro de polivinilo (PVC) , polipropileno (PP) , y poliestireno (PS) . Los fabricantes individuales frecuentemente especifican colores, formas, y materiales de plástico particulares para su aplicación particular. Como resultado, muchos de estos recipientes no son fácilmente identificables. La separación por tipo de resina es por lo tanto difícil y cara. Además, debido a los pigmentos y aditivos variados utilizados en la fabricación, estos plásticos son de poco valor para el reciclamiento . Después de que las bebidas en PET y los recipientes de HDPE no pigmentados han sido removidos de los materiales reciclados, los recipientes de plástico remanentes son conocidos como plásticos entremezclados. La siguiente tabla proporciona una composición ejemplar de los plásticos entremezclados.

Tabla 1 PORCENTAJE DE CADA TIPO DE PLÁSTICO EN LA MEZCLA 1 - Colas de envolvente de Nueva Jersey después de los recipientes removidos de PET para soda y HDPE para leche/agua En el campo de la ciencia de los polímeros, tal recolección de diversos materiales plásticos no se considera como capaz de "mezclar" para formar un producto compatible. Todavía, es posible procesar la mezcla en productos de sección transversal grande. No obstante, como se muestra anteriormente, los plásticos entremezclados, en general, están compuestos en gran medida de poliolefinas. Este material cuando es extruido da como resultado productos que tienen un bajo módulo y una naturaleza relativamente flexible. Recientemente, no obstante, la investigación ha mostrado que los objetos que poseen resistencia y utilidad pueden ser obtenidos mediante la mezcla de ciertos materiales poliméricos reciclados, que se pensaba previamente eran incompatibles. Por ejemplo, el Centro para la Investigación para el Reciclamiento de Plásticos (CPRR) en la Universidad de Rutgers ha investigado el mejoramiento de las propiedades mecánicas de los plásticos entremezclados, extruidos, constituidos principalmente de polietileno, específicamente, mediante la combinación de las corrientes de desecho de plásticos entremezclados con poliestireno. Ver, por ejemplo, Nosker y colaboradores, "Recycled Polystyrene, Add Valve to Commingled Products". Plastics Engineering, 1990; Nosker y colaboradores, "Improvements in the Properties of Commingled Plastics by the Selective Mixing of Plástic Wastes", SPE RETEC, Octubre 1989; y Renfree y colaboradores, "Physical Characteristics and properties of Profile Extrusions Produced from Post Consumer Commingled Plástic Wastes", SPE ANTEC '89, pp . 1809-11. Como se describe, por ejemplo en Morrow y colaboradores, la patente de los Estados Unidos No. 5,298,214, incorporada por referencia en la presente, el poliestireno puede ser mezclado con un componente "de plásticos mixtos" proveniente de una corriente de reciclamiento para producir materiales que se comportan mecánicamente y parecen morfológicamente como los compuestos reforzados con fibra. Además, existe un intervalo de composición única dentro del cual son optimizadas las propiedades mecánicas. En este intervalo, la morfología como es determinada mediante la microscopia electrónica de exploración, del componente de poliestireno y del componente predominantemente de poliolefina, obtenido a partir de los "plásticos mixtos" , existe como una microestructura de fase doble con ambos componentes que forman redes tridimensionales que están integradas y que se interpenetran una con la otra. Ver también, Renfree y colaboradores, "Dual Phase, Co-Continuous Morphology from Mixtures of Recycled Polystyrene/Curbside Tailings Materials" , SPE ANTEC '92, pp . 2396-2400, incorporada por referencia en la presente. En este tipo de estructura co-continua de fase doble, las dos fases se entremezclan de una manera tal que ambas fases permanecen continuas a todo lo largo del material. Esta morfología es análoga a aquella de una esponja humectada en agua, donde la esponja y el agua forman sistemas continuos. La microestructura resultante de este tipo de sistema hace posible que cada fase comparta la capacidad de soportar carga, del material . Esto reduce algo la necesidad de la transferencia de tensión eficiente entre las fases, requerida para la mezclas de fase dispersa. La determinación de los intervalos de composición en los cuales ocurre la co-cont inuidad de fase doble, puede ser estimada mediante la selección de la proporción de volumen de los dos componentes de la mezcla aproximadamente igual a la proporción de viscosidad .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 ilustra en general la región de fase doble como es definida por la proporción de viscosidad y la proporción de composición; y La figura 2 ilustra la región de fase doble para ciertas composiciones de poliest ireno/poliolefina . Con base en las observaciones experimentales de que la fase con la más baja viscosidad o la más alta fracción de volumen, tendería a formar la fase continua, Jordhamo, Manson, y Sperling, Polym. Eng. Sci., 26(8), 517 (1986) , sugirieron una expresión semi-empírica que relaciona la región de la co-continuidad de fase doble, esperada, a la proporción de viscosidad y proporción de volumen de los componentes de la mezcla. Su documento asevera que la condición de la co-continuidad de fase doble puede ser lograda por la aplicación de corte a un sistema de mezcla de polímero cercana a la región de inversión de fases. Como se describe por la ecuación (1) , el modelo predice que la inversión de fase debe ocurrir cuando la proporción de viscosidad y la proporción de volumen son aproximadamente iguales, por ejemplo, cuando ?2 f_ en donde ?i es la viscosidad de la fase i y Fi es la fracción en volumen de la fase i . Como se puede observar, el modelo establece la proporción de viscosidad como aproximadamente igual a la proporción volumétrica. En el contexto de la invención, y en particular para el sistema de poliestireno y poliolefina, la proporción de proporción de viscosidad a proporción volumétrica es en general de aproximadamente 0.5:1.5, preferentemente de aproximadamente 0.75:1.25, especialmente de aproximadamente 0.8:1.2. La figura 1 ilustra gráficamente el modelo anteriormente mencionado definido por la ecuación (1) . La línea discontinua representa la igualdad entre la proporción de la viscosidad y la proporción volumétrica. Las dos líneas oscuras sobre ambos lados de la misma representan los límites de la región de fase doble. El material descrito en Morrow y colaboradores, muestra esta microestructura de dos fases. Una fase consiste esencialmente de poliestireno y la otra fase que consiste esencialmente de poliolefina. A contenidos de poliestireno de 30-50%, el material muestra un módulo de compresión de 13,892.6 - 16,803.4 kg/cm2 (197,600 -239,000 psi), un esfuerzo cedente a la compresión de 305.8 - 374 kg/cm2 (4,350 - 5,320 psi), y una resistencia a la compresión de 305.8 - 374 kg/cm2 (4,350 - 5,320 psi) . El material de acuerdo con el proceso de Morrow está siendo fabricado como tablón de plástico por Polywood Inc. para el uso por ejemplo, como plataformas, corredores, verjas, postes y muelles. Mientras que la resistencia de este material lo hace un excelente candidato como sustituto de tablón, éste es susceptible a la corrosión por algunos solventes orgánicos. Por ejemplo, debido a su alto contenido de poliestireno y a la estructura tridimensional formada de éste, el material no es adecuado para el uso en áreas donde es probable la exposición a solventes orgánicos como la gasolina. El poliestireno se disolverá cuando entre en contacto con la gasolina. Debido a la red tridimensional del componente de poliestireno, una vez que la gasolina se ha puesto en contacto con el material, éste penetrará al interior y debilitará el compuesto completo. Las traviesas ferroviarias están sujetas a exposición no solamente de agua, sino también a la grasa, al aceite mineral y al combustible diesel. La posibilidad de contacto con tales materiales podría impedir el uso del material de Morrow y colaboradores, como una traviesa ferroviaria, debido a la susceptibilidad a la disolución de su componente de poliestireno.

No obstante, mientras que la gasolina sí disuelve el poliestireno, el combustible diesel o gasóleo y el aceite mineral no lo hacen. De este modo, incluso un material que tiene un alto contenido de poliestireno puede ser utilizado para las traviesas ferroviarias . Por lo tanto, de acuerdo con el reconocimiento de la adecuación de materiales con alto contenido de poliestireno, la presente invención está dirigida al uso de materiales compuestos de poliest ireno/poliolefina para el uso como traviesas ferroviarias. De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para mantener el espaciamiento deseado entre los rieles de ferrocarril mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde: al menos una traviesa ferroviaria es formada a partir de un material compuesto plástico que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina; en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, se proporciona un método para proveer una superficie de soporte que soporta peso, para traviesas ferroviarias mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde : al menos una traviesa ferroviaria es formada a partir de un material compuesto plástico que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina; en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad. De acuerdo a un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método para mantener el espaciamiento deseado entre las traviesas ferroviarias, mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde: al menos una traviesa ferroviaria es formada mediante extrusión de una mezcla fundida de plástico que contiene un componente de poliestireno y un componente de poliolefina, y en donde, dentro de la mezcla fundida de plástico, la proporción de la viscosidad del componente de poliestireno a la viscosidad del componente de poliolefina es aproximadamente igual a la proporción del volumen del componente de poliestireno al volumen del componente de poliolefina. Otro aspecto más de la invención es un artículo de fabricación que comprende: al menos un riel de ferrocarril, por ejemplo, dos o tres rieles, y al menos una traviesa ferroviaria; en donde al menos un riel ferroviario o de ferrocarril está sujeto al menos a una traviesa ferroviaria, y la traviesa es formada a partir de un material compuesto que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad. Otro aspecto más de la invención es un proceso continuo para extruir traviesas ferroviarias compuestas, que comprende : la introducción de resina dentro de un extrusor, la resina comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al meno 75% en peso de polietileno de alta densidad; el calentamiento de la resina dentro del extrusor para convertir la resina a un estado fundido; la extrusión del material fundido a través de una matriz enfriada, que tiene al menos un orificio en la forma de una sección transversal de una traviesa ferroviaria, en donde, durante el paso a través de la matriz enfriada se forma una película sólida exterior sobre el material extruido, la película sólida exterior tiene un espesor suficiente para mantener la forma del material a través de las etapas subsecuentes; la transportación del material extruido a través de etapas de enfriamiento subsecuentes, con lo cual el material es suficientemente enfriado para permitir el corte; y el corte del material extruido en longitudes deseadas para formar traviesas ferroviarias compuestas. Después del estudio adicional de la especificación y las reivindicaciones anexas, los aspectos adicionales y las ventajas de la invención se volverán fácilmente aparentes para aquellos expertos en la técnica.

De acuerdo con la invención, el material compuesto consiste esencialmente de un componente de poliestireno en la cantidad de 20-50% en peso y un componente de poliolefina de 50-80% en peso. Preferentemente, el compuesto contiene aproximadamente 25 a 45% en peso, especialmente 30 a 40% en peso del componente de poliestireno. Además, el compuesto contiene preferentemente aproximadamente 55 a 75% en peso, especialmente aproximadamente 60 a 70% en peso del componente de poliolefina. Una modalidad particularmente preferida del compuesto contiene 35% en peso del componente de poliestireno y 65% en peso del componente de poliolefina. El componente -de poliestireno es preferentemente 100% en peso de poliestireno aunque pueden ser incluidas como materiales de alimentación, cantidades menores de impurezas, orgánicas e inorgánicas. Estas impurezas, en una base seca, pueden estar presentes en una cantidad de hasta aproximadamente 10% en peso. El componente de poliolefina puede ser elaborado a partir de una mezcla de materiales de poliolefina, por ejemplo, polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad, polipropileno, copolímeros de etileno-propileno y similares. El componente de poliolefina debe contener al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad para asegurar la formación de una red tridimensional de interaseguramiento, co-continuo, de fase doble, entre el componente de poliestireno y el componente de poliolefina. Mientras que el componente de poliestireno y el componente de poliolefina pueden ser elaborados a partir de materiales vírgenes, estos materiales son preferentemente formados a partir de plásticos reciclados. Las fuentes de poliestireno reciclado incluyen vasos y recipientes de est iroespu a , vajilla de estireno rígido, ganchos para ropa, y otros recipientes. El poliestireno reciclado puede ser utilizado en cualquiera de sus formas comúnmente disponibles, por ejemplo, poliestireno en forma de espuma (expandido), poliestireno cristalino (para fines generales), y poliestireno de alto impacto. Los plásticos para el componente de poliolefina pueden ser obtenidos a partir del reciclamiento de los recipientes para bebida de PET y HDPE y otros recipientes (por ejemplo, cubetas de 19 litros (5 galones) y tambores de 208 litros (55 galones)) . No obstante, la poliolefina puede también ser obtenida a partir de la porción de plásticos mixtos de la corriente reciclada obtenida después del retiro de los recipientes de bebida de PET y HDPE. La habilidad para utilizar estos plásticos mixtos o porción de plástico entremezclada proporciona ventajas económicas y ambientales . El componente de poliolefina contiene preferentemente al menos 80% en peso de polietileno de alta densidad y especialmente 90% de polietileno de alta densidad. Otros posibles materiales dentro del componente de poliolefina incluyen hasta 25% en peso de cloruro de polivinilo; polietileno intermedio, bajo y/o lineal bajo; polipropileno; poliestireno; tereftalato de polietileno; copolímeros de poliolefina; y mezclas de los mismos. Además de los componentes de poliestireno y poliolefina, el compuesto puede contener aditivos adicionales. Por ejemplo, el material utilizado para elaborar el compuesto puede contener cantidades menores de un agente de soplado para reducir el número y tamaño de espacios vacíos formados dentro del material durante el enfriamiento. La cantidad de éste puede ser, por ejemplo, menor de 0.3% en peso, por ejemplo, aproximadamente 0.03% en peso. El agente de soplado, por ejemplo, azidocarbonamida, puede ser mezclado con la resina en polvo. Alternativamente, otros agentes de espumación o gases pueden ser directamente dosificados al extrusor. Otros aditivos tales como agentes resistentes a UV o pigmentos pueden también ser agregados, por ejemplo, el negro de carbono. Mientras que el material compuesto, es descrito en términos del sistema de poliestireno/poliolefina, es posible utilizar la ecuación (1) para utilizar otros materiales, para lograr un compuesto que posea la morfología de fase doble deseada, en donde las fases se entremezclan tal que éstas permanecen continuas a todo lo largo del material compuesto. El material compuesto es resistente al ataque por microbios e insectos y de este modo no requiere tratamientos químicos caros. También, el material es resistente a la degradación por la exposición a la luz ultravioleta así como a las condiciones de humedad y congelamiento. Preferentemente, el material compuesto tiene un módulo de compresión de al menos aproximadamente 12,092.8 kg/cm2 (172,000 psi), especialmente al menos de aproximadamente 14,061.4 kg/cm2 (200,000 psi). El material compuesto muestra además una resistencia a la compresión preferentemente de al menos aproximadamente 211 kg/cm2 (3,000 psi), especialmente al menos de aproximadamente 246 kg/cm2 (3,500 psi), y un esfuerzo cedente a la compresión preferentemente de al menos aproximadamente 211 kg/cm2 (3,000 psi), especialmente de al menos aproximadamente 246 kg/cm2 (3,500 psi) . El módulo de flexión del material compuesto es preferentemente de al menos aproximadamente 12,092.8 kg/cm2 (172,000 psi), especialmente al menos aproximadamente 14,061.4 kg/cm2 (200,000 psi), y la resistencia a la flexión es preferentemente de al menos aproximadamente 211 kg/cm2 (3,000 psi), especialmente 246 kg/cm2 (3, 500 psi) . Además, el material compuesto tiene preferentemente un coeficiente de expansión térmica menor de aproximadamente 1.17 x 10"4 cm/cm.-°C (6.5 x 10"5 pulgada/pulgada- °F) , especialmente menos de aproximadamente 1.08 x 10"4 cm/cm.-°C (6.0 x 10"5 pulgada/pulgada- °F) . Para lograr la morfología de fase doble, las cantidades de los componentes de poliestireno y poliolefina se seleccionan de modo que su proporción volumétrica sea aproximadamente equivalente a su proporción de viscosidad a la temperatura de procesamiento. De este modo, la viscosidad del fundido es un parámetro importante para lograr la morfología de fase doble. El material compuesto puede ser preparado mediante la granulación de los componentes de poliestireno y de poliolefina, mezclando los materiales granulados entre sí y luego introduciendo la mezcla granulada en un extrusor adecuado. El tamaño de las traviesas ferroviarias variará de país a país. En los Estados Unidos, el tamaño de las traviesas ferroviarias estándares para las líneas ferroviarias principales es de aproximadamente 22.9 cm (9 pulgadas) de ancho por 17.8 cm (7 pulgadas) de espesor por aproximadamente 2.6 m (8.5 pies) de largo. Para líneas cortas, el tamaño de las traviesas es de aproximadamente 15.2 cm (6 pulgadas) por 20.3 cm (8 pulgadas) por 2.6 m (8.5 pies) . Para algunas líneas de carga y de pasajeros en las cuales se utiliza un tercer riel, las traviesas pueden ser de 17.8 cm (7 pulgadas) por 22.9 cm (9 pulgadas) por 3.04 m (10 pies), o de 15.2 cm (6 pulgadas) por 20.3 cm (8 pulgadas) por 3.04 m (10 pies) . De hecho, para agujas de cambio de vía, las traviesas pueden ser aún más largas, por ejemplo, de hasta 5.2 m (17 pies) de largo. Utilizando un extrusor de tamaño apropiado, pueden ser preparados los materiales de acuerdo el tamaño estándar de los Estados Unidos, de las traviesas ferroviarias. Las traviesas ferroviarias compuestas pueden ser elaboradas mediante un proceso en lotes o un proceso continuo. En un proceso en lotes, los componentes de poliestireno y de poliolefina en la forma de hojuelas de resina pueden ser mezclados entre sí secos en los porcentajes en peso deseados. La mezcla puede ocurrir dentro de la tolva de alimentación del extrusor o antes de que los materiales sean introducidos a la tolva por medio de un dispositivo mezclador apropiado, por ejemplo, un mezclador. Los materiales pueden también ser alimentados dentro de la tolva utilizando alimentadores vibratorios. La tolva alimenta el material mixto a un extrusor adecuado tal como un extrusor de tornillos simple. Otros extrusores adecuados son, por ejemplo, los extrusores rotatorios y los extrusores de tornillo gemelo. Los ejemplos de extrusores adecuados son el Modelo Estándar de Davis de 11.4 cm (4 1/2 pulgadas) modelo #45T S/N E766, el modelo Davis Estándar de 10.1 cm (4 pulgadas) #450H S/N G-8733, el modelo de Advanced Recycling Technology #ET-l/6280 y el modelo de Advanced Recycling Technology #ART/MTl/Mark 10. Dentro del extrusor, el material es calentado a un estado fundido, por ejemplo, a temperaturas de aproximadamente 149°C (300°F) hasta 204°C (400°F) , por ejemplo, 177°C (350°F) . El material fundido es descargado desde el extrusor a través de una matriz y hacia un molde, por ejemplo, un molde que es de 17.8 cm x 22.9 cm (7 pulgadas x 9 pulgadas) de sección transversal y de 2.6 m (8 pies) de longitud. El material es descargado desde la matriz a una baja presión, por ejemplo, no mayor de aproximadamente 140.6 kg/cm2 (2000 psi) . La velocidad de extrusión es en general mayor de aproximadamente 45.36 kg/hora (100 libra/hora), por ejemplo, aproximadamente 181.43 kg/hora (400 libras/hora) o mayor. El exterior del molde es enfriado durante el proceso de extrusión mediante cualquier medio adecuado, por ejemplo, un baño de agua, rocío de agua, forro de agua, convección por aire, etc. Como resultado de este enfriamiento, la capa exterior del material compuesto se solidifica, con lo cual se forma una película sólida. Después de esto, el material compuesto moldeado se deja enfriar hasta la temperatura ambiente. El material sale de la matriz a través de un orificio que en general tiene una sección transversal más pequeña que aquella del molde. Por ejemplo, el orificio de la matriz puede ser de aproximadamente 1.9 cm - 5 cm (3/4 - 2 pulgadas) de diámetro. Orificios de matriz más grandes son por supuesto posibles cuando se utilizan extrusores grandes. Durante las etapas iniciales de llenado del molde, el material entra al molde y hace contacto con un tapón. El tapón está en la forma de un émbolo y sirve para proporcionar una superficie de extremo uniforme durante el moldeo, así como para proporcionar contrapresión. Conforme el molde se llena, la contrapresión se incrementa y empuja el tapón hacia atrás a través del molde. Para llenar un molde (por ejemplo de 17.8 cm x 22.8 cm x 21.6 cm (7 pulgadas x 9 pulgadas x 8 72 pulgadas) ) toma en general aproximadamente 1 a 1 Jé horas a una velocidad de extrusión de aproximadamente 72.57 a 90.72 kg/hora (160 - 200 libras/hora). Después de que sé llena el molde, la traviesa del compuesto toma al menos aproximadamente 4 horas para enfriarse hasta la temperatura ambiente . Es también posible fabricar las traviesas ferroviarias compuestas mediante un proceso continuo. En tal proceso, los materiales pueden ser mezclados de la misma manera que en un proceso en lotes. Los materiales mixtos secos son luego alimentados a partir de una tolva hacia un extrusor adecuado. El material puede ser extruido en un perfil simple, por ejemplo, a través de un orificio de troquel simple. Alternativamente, una tubería puede ser colocada antes de una matriz que tiene múltiples orificios de matriz para extruir simultáneamente los perfiles múltiples. En el proceso continuo, el material es extruido a través de una matriz externamente enfriada, alargada.

Nuevamente aquí, el enfriamiento puede ser proporcionado mediante cualquier método adecuado tal como un baño de agua o una chaqueta de agua. Conforme el material viaja a través de la matriz, el enfriamiento externo da como resultado la formación de una película exterior sólida. Esta película ayuda a mantener la integridad del material extruido conforme éste sale del troquel y pasa sobre etapas de enfriamiento adicionales. Conforme el material sale del troquel, éste es además soportado y jalado por un medio de transportación, tal como una banda transportadora, un propulsor de banda, rodillos o implementos hidráulicos. El medio de transportación mueve el material extruido a través de etapas de enfriamiento adicionales tales como las unidades de calibración a vacío. Después de las etapas subsecuentes de enfriamiento, el material puede ser automáticamente cortado a las longitudes deseadas. Como se mencionó anteriormente, la matriz enfriada es alargada. Para un extrusor de baja capacidad, por ejemplo, el material de extrusión dentro de un perfil simple a una velocidad de aproximadamente 45.36 kg/hora - 90.72 kg/hora (100 - 200 libras/hora), la matriz enfriada puede ser, por ejemplo, de 10.36 m a 15.24 m (34 a 50 pies) . De manera contraria, un extrusor de más alta capacidad (por ejemplo, de aproximadamente 680.4 - 2,268 kg/hora (1,500 - 5,000 libras/hora) , con una tubería para proporcionar perfiles múltiples, puede tener una matriz enfriada aun más larga, por ejemplo, de aproximadamente 36.6 m (120 pies) . La matriz enfriada es lo suficientemente larga, de modo que el material que sale de la matriz tiene una película sólida suficientemente gruesa para mantener la integridad del perfil del material extruido a través del resto del proceso de enfriamiento. Como una aproximación general, la cantidad de tiempo gastado en la matriz enfriada debe ser de aproximadamente % del tiempo requerido para enfriar el material a un punto suficiente para ser cortado en longitudes deseadas. Por ejemplo, a cualquier velocidad de extrusión, el material debe gastar aproximadamente una hora dentro de la matriz enfriada. De este modo, la velocidad de extrusión es un factor importante en la determinación de la longitud apropiada de la matriz enfriada. En comparación al proceso en lotes, en el proceso continuo el material extruido es sujeto a un nivel continuo de contrapresión. De manera contraria, en el proceso en lotes, el material como tal entra inicialmente al molde y no encuentra contrapresión. Conforme el molde se llena, se constituye la contrapresión. Debido a la contrapresión cada vez mayor, el material moldeado con el proceso en lotes no muestra una densidad uniforme a todo lo largo de su longitud completa. Ver por ejemplo, Plastics Recycling, R.J. Ehrig (editor), Karl Hanser Verlag, capítulo 9, sección 9.4.4, página 199 (1992) . Por otra parte, debido a la contrapresión continua, el material fabricado por el proceso continuo muestra una densidad más uniforme. Detalles adicionales sobre la extrusión de material de compuesto de poliestireno/poliolefina se proporcionan en Morrow y colaboradores, patente de los Estados Unidos No. 5,298,214. En lo anterior y en el siguiente ejemplo, todas las temperaturas están descritas sin corregir en grados Celsius; y, a no ser que se indique de otro modo, todas las partes y porcentajes están en peso. La descripción completa de todas las solicitudes, patentes y publicaciones, citadas anteriormente y más adelante, es incorporada por referencia en la presente. El módulo de compresión, la resistencia a la compresión, el esfuerzo cedente a la compresión son medidos en la presente de acuerdo con ASTM Prueba No. D6108. El módulo de flexión, la resistencia a la flexión y el esfuerzo a la compresión (en tensión) son medidos en la presente de acuerdo con ASTM Prueba No. D6109.

EJEMPLO Para producir un producto que contiene la estructura co-continua con mezclas de polímeros reciclados y/o vírgenes, utilizando la relación propuesta por Jordhamo, Manson, y Sperling, la viscosidad y la fracción volumétrica de cada componente a la temperatura de procesamiento particular necesitan ser determinadas. En el análisis de los materiales utilizados de acuerdo con la invención se puede, por conveniencia, considerar el compuesto para consistir de dos componentes, un componente poliolefínico y un componente poliestirénico . En otras palabras, se puede ignorar que el componente de poliolefina pueda estar constituido de diferentes polímeros. Esto simplifica el análisis y permite que sea utilizada la viscosidad "a granel" determinada para la poliolefina, en los cálculos . Ya que los polímeros son viscoelásticos , las menciones de la viscosidad pueden, por ejemplo, ser realizadas utilizando un espectrómetro mecánico Rheometrics Inc. RMS-800 (Rheometrics , Inc. en Piscataway, NJ) configurado en la geometría de placa paralela. La viscosidad como una función de la frecuencia puede ser determinada a la temperatura de procesamiento utilizada para producir el producto, así como la viscosidad como una función de la temperatura. Se puede convertir a partir del porcentaje en peso de la mezcla a temperatura ambiente al porcentaje en volumen a la temperatura de procesamiento, mediante el uso de las densidades de los materiales a la temperatura del procesamiento. Las densidades de los materiales pueden ser determinadas utilizando, por ejemplo, un plastómetro de extrusión marca Kayeness, con la temperatura de barril ajustada a la temperatura de procesamiento. Se sabe que 2.5 cm (1 pulgada) de viaje del pistón en el plastómetro de extrusión desplaza 1.804 centímetros cúbicos de volumen. El material extruido después del viaje del pistón por 2.5 cm (una pulgada) es recolectado para todas las muestras y pesado. A partir de esta información, se pueden determinar las densidades de los materiales. Una vez que se determinan las densidades, el por ciento en volumen del material de poliestireno a la temperatura de procesamiento puede ser determinado a partir de Mps / pPS + Mpoüolef ina/ ppol iolef ina donde MPS es la masa del material poliestirénico y pPS es la densidad del material de poliestireno a la temperatura de procesamiento. Como un ejemplo, este procedimiento fue realizado sobre tres sistemas de PS/poliolefina . Dos fueron composiciones de tablón de plástico (la misma poliolefina (NJCT) , diferentes poliestirenos (MPS y PPS)) y el otro fue una composición grado extrusión (poliolefina, flotantes de NJCT y poliestireno (MPS) ) . Para cada sistema, los materiales fueron producidos a diversas composiciones de PS/poliolefina , que son indicadas en la Tabla 2, y examinadas para evidencia de la morfología co-continua de fase doble. Los términos utilizados en la Tabla 2 son definidos como sigue: NJCT - "Colas de Envolvente de Nueva Jersey" , por ejemplo, los plásticos entremezclados como se describe anteriormente en la Tabla 1. Flotantes de NJCT - mezcla principalmente poliolefínica, limpia, obtenida mediante la filtración del fundido de plásticos entremezclados descritos en la Tabla 1. MPS - poliestireno post industrial obtenido de la operación regional de poliestireno expandido de Mobil Chemical Company.

PPS - poliestireno post-consumidor de Plastics Again, Inc. Los resultados para los porcentajes de volumen estimado de las diferentes composiciones así como las proporciones volumétricas y las proporciones de viscosidad se presentan en la Tabla 2. Las proporciones de viscosidad son medidas a 212°C ó 220°C. El intervalo general para la "temperatura de procesamiento" para el sistema de poliestireno/poliolefina es de aproximadamente 180-220°C. La figura 2 muestra las gráficas de la proporción de viscosidad versus proporción de composición para cada uno de los tres sistemas. Esta gráfica es similar a una descrita previamente. Ya que se asume que la proporción de viscosidad para cada sistema, es constante a todo lo largo del intervalo de composición, esta gráfica para cada sistema es por lo tanto paralela al eje de la proporción de composición de la gráfica. Los símbolos en negritas representan composiciones para los cuales las microfotografías de SEM indican que está presente una morfología co-continua de fase doble. La región de fase doble es indicada por las líneas diagonales en líneas continuas en la figura. La anchura de la región de fase doble fue determinada experimentalmente a partir de las composiciones conocidas en la fase doble. La forma de la región es meramente un estimado. Tendrían que ser llevados a cabo más experimentos con el fin de definir la forma efectiva de la región. Las composiciones de muestra, las cuales se tratan gráficamente por arriba de esta región podría esperarse que tengan la poliolefina (NJCT) como la fase continua, mientras que las composiciones que se trazan gráficamente por debajo de esta región podría esperarse que tengan poliestireno como la fase continua. (220°C) = .53 (212°C) .61 (220°C) = .68 ?NJCT ? JCT TINJCT Tabla 2 : Proporciones Volumétricas y Proporciones de Viscosidad de Flotantes de PS/NJCT De la descripción anterior, una persona experta en la técnica puede evaluar fácilmente las características esenciales de esta invención, y sin apartarse del espíritu y alcance de la misma, puede realizar diversos cambios y modificaciones en la invención para adaptarla a diversos usos y condiciones.

Claims (26)

REIVINDICACIONES

1. En un método para mantener el espaciamiento entre los rieles ferroviarios mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde: al menos una traviesa ferroviaria es formada de un material compuesto de plástico que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad, y en donde el componente de poliestireno y el componente de poliolefina forman ambos redes tridimensionales que son integradas una con la otra dentro del material compuesto .

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el compuesto comprende 25-45% en peso del componente de poliestireno.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el compuesto comprende 30-40% en peso del componente de poliestireno.

4. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliolefina contiene al menos 80% en peso de polietileno de alta densidad .

5. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliolefina contiene al menos 90% en peso de polietileno de alta densidad .

6. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliolefina comprende plásticos de poliolefina reciclados.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 5, en donde el componente de poliestireno comprende plásticos de poliestireno reciclados.

8. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliestireno comprende plásticos de poliestireno reciclados.

9. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto de plástico comprende 35% en peso del componente de poliestireno .

10. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto de plástico muestra un módulo de compresión de al menos 12,092.8 kg/cm2 (172,000 psi) .

11. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto de plástico muestra un módulo de compresión de al menos 14,061.4 kg/cm2 (200,000 psi) .

12. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto plástico muestra una resistencia a la compresión de al menos 211 kg/cm2 (3,000 psi).

13. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto plástico muestra una resistencia a la compresión de al menos 246 kg/cm2 (3,500 psi) .

14. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto plástico muestra un esfuerzo cedente a la compresión de al menos 211 kg/cm2 (3,000 psi) .

15. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto plástico muestra un esfuerzo cedente a la compresión de al menos 246 kg/cm2 (3,500 psi).

16. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto tiene un coeficiente de expansión térmica menor de aproximadamente 4.87 x 10"4 cm/cm.°C (6.5 x 10~5 pulgada/pulgada- °F) .

17. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material compuesto tiene un coeficiente de expansión térmica menor de aproximadamente 1.17 x 10~4 cm/cm.°C (6.0 x 10"5 pulgada/pulgada- °F) .

18. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliolefina contiene hasta 25% en peso de cloruro de polivinilo; polietileno intermedio, bajo y/o lineal bajo, polipropileno; poliestireno; tereftalato de polietileno; copolímeros de poliolefina; y mezclas de los mismos.

19. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliestireno contiene poliestireno expandido.

20. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el componente de poliestireno contiene poliestireno en espuma.

21. En un método para proporcionar una superficie de soporte que soporta peso para rieles ferroviarios, mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde: al menos una traviesa ferroviaria es formada de un material compuesto de plástico que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad, y en donde el componente de poliestireno y el componente de poliolefina forman ambos redes tridimensionales que son integradas una con la otra dentro del material compuesto .

22. En un método para mantener el espaciamiento entre los rieles ferroviarios, mediante el acoplamiento de los rieles al menos a una traviesa ferroviaria, el mejoramiento en donde: al menos una traviesa ferroviaria es formada mediante la extrusión de una mezcla fundida de plástico que contiene un componente de poliestireno y un componente de poliolefina, en donde, dentro de la mezcla fundida de plástico, la proporción de la viscosidad del componente de poliestireno a la viscosidad del componente de poliolefina es aproximadamente igual a la proporción del volumen del componente del poliestireno al volumen del componente de poliolefina, y en donde el componente de • poliestireno y el componente de poliolefina forman ambos redes tridimensionales que están integradas una con la otra dentro del material compuesto.

23. Un artículo de fabricación que comprende: al menos un riel ferroviario y al menos una traviesa ferroviaria, en donde al menos un riel ferroviario está sujetado al menos a una traviesa ferroviaria, y la traviesa está formada de un material compuesto que comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad, y en donde el componente de poliestireno y el componente de poliolefina forman ambos redes tridimensionales que están integradas una con la otra dentro del material compuesto.

24. Un proceso continuo para la extrusión de traviesas ferroviarias compuestas, que comprende: la introducción de resina dentro de un extrusor, la resina comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad; el calentamiento de la resina dentro del extrusor para convertir la resina a un estado fundido; la extrusión del material fundido a través de una matriz enfriada que tiene al menos un orificio en la forma de la sección transversal de una traviesa ferroviaria, en donde, durante el paso a través de la matriz enfriada, se forma una película exterior sólida sobre el material extruido, la película exterior sólida tiene un espesor suficiente para mantener la forma del material a través de etapas subsecuentes; la transportación del material extruido a través de etapas de enfriamiento subsecuentes, mediante las cuales el material es suficientemente enfriado para permitir el corte; y el corte del material extruido en longitudes deseadas, para formar traviesas ferroviarias compuestas; y en donde el componente de poliestireno y el componente de poliolefina forman ambos redes tridimensionales que están integradas una con la otra dentro de la traviesa ferroviaria compuesta.

25. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde al menos una traviesa ferroviaria es formada mediante: la introducción de resina dentro de un extrusor, la resina comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad; el calentamiento de la resina dentro del extrusor para convertir la resina a un estado fundido; la extrusión del material fundido a través de una matriz enfriada, que tiene al menos un orificio en la forma de la sección transversal de una traviesa ferroviaria, en donde, durante el paso a través de la matriz enfriada, se forma una película exterior sólida sobre el material extruido, la película exterior sólida tiene un espesor suficiente para mantener la forma del material a través de etapas subsecuentes; la transferencia del material extruido a través de etapas de enfriamiento subsecuentes, mediante lo cual el material es suficientemente enfriado para permitir el corte; y el corte del material extruido a longitudes deseadas, para formar traviesas ferroviarias compuestas .

26. Un método de conformidad con la reivindicación 21, en donde al menos una traviesa ferroviaria es formada mediante : la introducción de resina dentro de un extrusor, la resina comprende 20-50% en peso de un componente de poliestireno y 50-80% en peso de un componente de poliolefina, en donde el componente de poliestireno contiene al menos 90% en peso de poliestireno y el componente de poliolefina contiene al menos 75% en peso de polietileno de alta densidad; el calentamiento de la resina dentro del extrusor para convertir la resina a un estado fundido; la extrusión del material fundido a través de una matriz enfriada, que tiene al menos un orificio en la forma de la sección transversal de una traviesa ferroviaria, en donde, durante el paso a través de la matriz enfriada, se forma una película exterior sólida sobre el material extruido, la película exterior sólida tiene un espesor suficiente para mantener la forma del material a través de etapas subsecuentes; la transferencia del material extruido a través de etapas de enfriamiento subsecuentes, mediante lo cual el material es suficientemente enfriado para permitir el corte; y el corte del material extruido a longitudes deseadas, para formar traviesas ferroviarias compuestas .