WO2009149608A1

WO2009149608A1 - 采用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木

Info

Publication number: WO2009149608A1
Application number: PCT/CN2008/072502
Authority: WO
Inventors: 潘成才; 潘昊原
Original assignee: Pan Chengcai; Pan Haoyuan
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2009-12-17
Also published as: CN101435177A

Description

说明书釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木技术领域

[1] 本发明属于高密度聚乙烯新型结构新型材料更新换代新产品的铁路枕木。

背景技术

[2] 长期以来，铁路轨道枕木使用的是木材枕木，木料黄花松为主。由于用材量大

，价格昂贵，伴随着森林禁伐资源减少和木材的紧缺，迫使铁路建设不得不寻找新的替代材料。混凝土枕木产生了，经过几十年的运转，混凝土枕木在节省木材，保护森林资源取得了一定的作用。在人类现代化生活、生产的今天，人们生产及产生了大量的高密度聚乙烯原料及废弃聚乙烯

材料，该材料的物理、化学各项性能优于木材枕木 3 - 5倍，优于混凝土枕木 2 -

3倍。由于混凝土为刚性材料：（1 ) 不能适应其强震韧性应变能力条件，（

2 ) 在行车过程中表现出车体的振动力非常强，使人感觉不舒适，（3

) 机车在刚性体作用下加大了车厢的振动损害，（4

) 减少了车厢的使用寿命。（5 ) 高速运转的机车，在吋速 400KM

以上吋，由于混凝土枕木属硬刚性材料，易产生火车硬碰硬的颠覆及惯性力的里出。

对发明的公开

技术问题

[3] 本发明提供一种利用高分子材料甚至可以是废旧高分子材料制作的、能够作为铁路机车高速运行基础的枕木。

技术解决方案

[4] 釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，其组成包括：高密度聚乙烯枕体，所述的枕体是由高效量的挤出机自动生产线

热熔，通过自动化灌装罗盘模具在所述的枕体中设置加强筋，所述的枕体中还内置钢丝予埋加固件

，所述的加强筋和预埋件设置好后，成型模具生产线加热到 140 - 250 度吋，将经热熔的聚乙烯原料挤入成型模具中灌注成型。

[5] 所述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，所述的模具中固定安装钢质夹片，并分成上下两层，使之包裹在枕木的高密度聚乙烯材料中作为枕木的加强体。

[6] 所述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，所述的钢丝予埋加固件安置在螺栓固定在预制好的螺栓孔后枕木灌注成型。

有益效果

[7] 1. 节约能源保护环境

[8] 无论是木制的还是混凝土预见制的轨道枕木，都不同程度的或间接的对环境起着破坏作用，而由高密度聚乙烯材料制成的高密度聚乙烯铁路轨道枕木则实现了保护环境不被破坏这一原则，无污染纯绿色，废弃后轨道枕木可回收再利用，节省了大量的资源，十分有利于环境保护。高密度聚乙为高分子聚合物，其物理、化学性能极为稳定。它以具有的强度、韧性性能广泛应用于建筑、工业、农业、汽车制造业、塑料轴承、塑料齿轮、塑料轴套等领域，伹混凝土材料的强度、韧性远远达不到上述材料的性能。高密度聚乙烯材料充分显示了其耐磨、耐压等良好的强度性能。釆用高密度聚乙烯用于铁路轨道枕木是该材料聚合物中一个全新的科研成果，它实现了高密度聚乙烯材料向多元化发展的延伸，有效地解决了变废为宝、资源紧缺的问题。当今全世界每年生产的高密度聚乙烯原材料达到亿万吨，而聚乙烯材料的各类产品平均使用寿命两年内的达 60 - 70%，五年以上的可达 85%以上，伹真正能回收利用的仅占 5 - 8%

，大量的废旧聚乙烯材料被焚烧、掩埋等处理，污染了空气，占居了土地，本发明技术起到了保护环境，保护地球的作用，起到了节约能源变废为宝的作用

[9] 1. 性能可靠、适于高速运行轨道列车

[10] 由于高密度聚乙烯铁路轨道枕木本身在土 60

。_c不产生物理变化，化学性以极为稳定，具有一定的韧性。在冻融的环境中和混凝土枕木相比有着显著的效果。尤其在有地下水的工程中性能更加突出。釆用高密度聚乙烯材料为主体的本发明，它的力学性能优于木材，近似于混凝土，个别指标还优于混凝土。诸如：高密度聚乙烯的抗拉强度为 21-24Mpa ；而混凝土的抗拉强度只能达到 8 Mpa;高密度聚乙烯抗剪切强度可以达到 60Mpa,而混凝土的抗剪切强度只能达到 1 1 Mpa;混凝土的弹性模量虽然很高，伹是缺少高密度聚乙烯的韧度，另外，高密度聚乙烯的软化温度为 1 8 0 ° c ; 脆化温度 -70 ° c _; 泊松比 0.45;断裂伸长率≥ 350%

。这些指标都非常适合用于建建造轨道枕木材料，此枕木主要用于铁路的主轨道及 500-700km/

吋的轨道，如果釆用此技术，对人类环保、良性循环、能源在利用，都将开辟不可限量前景。

[11] 高密度聚乙烯具有的柔性体特征，在其弹性力的作用下，对机车起到了振动缓冲的作用，从而大大提高了机车的使用寿命及乘客的舒适性。据考证，其刹车距离也会因整体弹性作用而缩短 50 - 70%

，因此可大大提高行车安全系数。延长了行车的使用寿命，从而提高了铁路整体综合效益 8-10倍。

[12] 1. 3.更新换代材料、强度大、适应变形能力强，性能好、造价氐

[13] 混凝土属脆性材料，当轨道枕木受力不均，局部应力过大吋，混凝土不能产生适应变形而导致局部应力超过混凝土设计应力上限产生破坏，进而轨道枕木破坏不能继续使用。高密度聚乙烯属柔性材料，当高密度聚乙烯铁路轨道枕木发生受力不均，局部应力吋能和生相应的变形而使应力分散，不至于破坏铁路行车。釆用本发明技术可缓解硬碰硬的原理，以至可进一步提高行车主轨道速度到 500-700km/h。

[14] 1. 4 . 综合效益好

[15] 单体造价高于混凝土 40%

左右，伹是，高速的效应，使用寿命长的效应，可回收再利用的效应，节约能源的效应，环保的效应等综合效益比混凝土枕木效益高 7-10

倍。高密度聚乙烯还具有高分子聚合物化学性质极为稳定的特点，使用寿命比木材高 3 - 5倍，比混凝土高 2 - 3

倍，从而大大降氐了工程综合造价。该项发明实现原材料多元化发展的方向，起到了改善行车条件作用，并且利用高分子化学性能非常稳定的特点，大大提高了铁路行车速度、每小吋可达 500-700km/n

，由于高密度聚乙烯的韧性，大大改善了人居颠波的辛苦。

由于高密度聚乙烯聚合物的物理、化学特殊的强度、韧性等指标优于混凝土枕木单纯的硬性，可使火车速度达到飞机的速度提高了运行效率。

[16] 1. 5. 施工周期短、工艺简单

[17] 混凝土轨道枕木加工吋要进行模板支撑，混凝土搅拌、钢筋制作、混凝土浇筑、拆摸养生等工艺，且周期长、工艺复杂；伹现在釆用了塑料材料制作的轨道枕木，只需要生产、预制、安装、焊接，简单几项工艺就完成了。大大缩短了工期，或节省了大量的人力、物力的投入。

附图说明

[18] 附图 1 : 高密度聚乙烯铁路轨道枕木主视图。

[19] 附图 2是附图 1的俯视图。

[20] 附图 3是附图 1的左视图。

本发明的最佳实施方式

[21] 本发明釆用高效量热熔挤出自动化生产线的办法制备密度聚乙烯轨道枕木，生产工艺包括热熔、挤出灌注成型。其中包括：

[22] a.

高效量热熔挤出自动化生产线，经热溶挤出制成与轨道枕木匹配的枕木形状； [23] b.

在模具内固定安装钢制夹片，分上下两层，使之包包裹在高密度聚乙烯材料内，形成枕木加强筋的作用；

[24] c.

将螺栓固定在预制好的螺栓孔内成型，使螺栓及予埋件形成横向纵向均匀受力效果，避免螺栓松动；

[25] d.同吋打开加热装置对成型高效量挤出机加热，对成型模具生产线加热到 140 - 250

度吋，将经热熔的聚乙烯原料挤入成型模具中，高密度聚乙烯原料不断注入成型模具内壁，并使其达到成型枕木的效果。

本发明的实施方式

[26] 实施例 1：

[27] 釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，其组成包括：高密度聚乙烯枕体 1，所述的枕体是由高效量的挤出机自动生产线热熔，通过自动化灌装罗盘模在所述的枕体中设置加强筋 2，所述的枕体 1中还内置钢丝予埋加固件 3 ，所述的加强筋和预埋件设置好后，成型模具生产线加热到 140 - 250

度吋，将经热熔的聚乙烯原料挤入成型模具中灌注成型。

[28] 本发明以《国家铁路建筑标准设计图集》为依据，对其中的轨道枕木进行技术改造。方法是：釆用与之相同尺寸的混凝土枕木为基本图形，制备成高密度聚乙烯铁路轨道枕木。因各国路轨宽窄不一，伹原理统一。

[29] 实施例 2：

[30] 上述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，所述的模具中固定安装钢质夹片，并分成上下两层，使之包裹在枕木的高密度聚乙烯材料中作为枕木的加强体。

[31] 实施例 3：

[32] 上述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，所述的钢丝予埋加固件安置在螺栓固定在预制好的螺栓孔后枕木灌注成型。

Claims

权利要求书

、釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，其组成包括：高密度聚乙烯枕体，其特征是：所述的枕体是由高效量的挤出机自动生产线热熔，通过自动化灌装罗盘模具在所述的枕体中设置加强筋，所述的枕体中还内置钢丝予埋加固件，所述的加强筋和预埋件设置好后，成型模具生产线加热到 140 - 250度吋，将经热熔的聚乙烯原料挤入成型模具中灌注成型。

2.根据权利要求 1

所述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，其特征是：所述的模具中固定安装钢质夹片，并分成上下两层，使之包裹在枕木的高密度聚乙烯材料中作为枕木的加强体。

3 . 根据权利要求 1或 2

所述的釆用高密度聚乙烯研制的铁路轨道枕木，其特征是：所述的钢丝予埋加固件安置在螺栓固定在预制好的螺栓孔后枕木灌注成型。