一種軌道交通用增強複合材料軌枕及其生產工藝的製作方法
2023-05-02 12:57:16 1
專利名稱：一種軌道交通用增強複合材料軌枕及其生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軌枕及其生產工藝，尤其是涉及一種軌道交通用增強複合材料軌枕及其生產工藝。
背景技術：
隨著我國國民經濟的飛速發展，城際軌道交通和高速鐵路也迅速發展。目前用於軌道交通的軌枕主要有木質軌枕和混凝土軌枕，但由於木質軌枕的加工製造需要大量的木材且產品本身又有不耐腐蝕、使用周期短等缺點，與國家低碳環保要求相背離，故現今正在逐步減少使用；而混凝土軌枕，雖然價格低廉，製作工藝簡單，但是由於產品自身材料的局限性，使其的性能也存在著自重較大、施工不便、材質彈性低、減震降噪效果差、耐候性能低、易老化、使用壽命短等缺點。隨著材料科學的發展和進步，複合材料被廣泛應用於鐵路交通中。日本研發的聚氨酯泡沫多次複合軌枕成功應用於軌道交通中，引發了軌枕業的一場材料革命。但是由於該軌枕製作工藝複雜且產品成本較高，故在大面積推廣使用中存在著難度。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種軌道交通用增強複合材料軌枕，強度高，使用壽命長，耐腐蝕，絕緣性能好，耐候性強，耐疲勞，成本低，具有高彈性模量、高耐彎曲性和較好增補強作用，解決了軌道區域產生的振動影響及噪音汙染。為解決上述技術問題，本發明採取的技術方案是，一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂80-100份，引發劑1-2份，液體脫模油1-2 份，填料30-50份，降粘劑1-2份，助劑1-3份，玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為 60 10 30。優化的，上述軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂90份，引發劑1份，液體脫模油1份，填料40份，降粘劑1份，助劑 1份，玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物170份。優化的，上述軌道交通用增強複合材料軌枕，其填料為空心玻璃微珠、三氧化二鋁或碳酸鈣中的一種。優化的，上述軌道交通用增強複合材料軌枕，其助劑為矽烷偶聯劑。一種軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，包括以下步驟(1)按配方比例將不飽和型聚酯樹脂等配料高速攪拌均勻後置於樹脂槽內；(2)將玻璃纖維從紗架引出後，經過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液；(3)進入預成型模預成型，將多餘的樹脂和氣泡排出；(4)進入三溫區成型熱模在105°C區發生凝膠固化，再進入135°C _150°C成型區進行固化和深度硬化；(5)將固化後的製品由牽引機連續不斷地從模具中拉出；(6)切割機切斷，製成軌枕本體；(7)在上述軌枕本體的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。優化的，上述軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，其步驟中再增加連續玻璃纖維氈，環向纏繞紗及玻璃纖維多軸向布。優化的，上述軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，其步驟(5)中牽引機的牽引速度為100-200mm/min。本發明具有下列一些特性耐腐蝕性，自然環境下不易腐蝕，可保證軌道長期保持良好的精度；耐侯性，表面塗裝處理後，在自然環境下不發生裂化，無論在高溫還是在低溫使用環境下都不影響其性能；耐疲勞性，因耐腐蝕性好和耐侯性高，耐疲勞壽命也長；耐電絕緣性，絕緣電阻高，沒有絕緣問題；加工性，能夠根據所需長度進行切割；良好的彈性，降低了對道床剛度，起到良好的減振降噪作用；批量生產性，可以做為工業製品大量生產和長線生產；大大降低維護、維修、更換費用複合材料軌枕可用於鐵路轉接處、隧道、橋梁甚至用於整套鐵路系統；本發明工藝是通過複合材料軌枕外部包裹上玻璃纖維多軸向布製成軌枕本體，內部採用空心結構，降低了材料成本，達到了提高橫向彎曲強度同時提高縱向剪切強度，滿足鐵路使用條件；本發明採用包核結構，即在以不飽和聚酯樹脂為基體，玻璃纖維為增強材料經拉擠成型的多腔多空心結構中再次複合高密度聚氨酯泡沫使其形成補強的包核結構，從而大幅度提高了軌枕的整體性能；在拉擠成型中，在玻璃纖維複合軌枕的多腔內壁中導入連續玻璃纖維針刺氈使其內壁表面的平滑度減低形成針狀表面，增加了高密度聚氨酯泡沫發泡與之結合強度，使其成為一個緻密的整體；通過填充高密度聚氨酯泡沫後， 整體軌枕的彈性模量比改進前提高約20%，耐彎曲強度提高了 18%，耐壓復原強度提高了 20%，減震降噪效果略有提升，並且有效地解決了玻璃纖維複合軌枕表面開孔使軌枕整體性能下降的困擾，經靜載耐壓實驗在導入高密度聚氨酯泡沫的複合軌枕上開孔後複合軌枕的整體耐壓強度變化不大，同時由於聚氨酯泡沫屬於微孔材料，質量較輕。
圖1是本發明軌道交通用增強複合材料軌枕的結構示意圖；圖2是本發明軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及其實施例對發明進一步詳細說明。實施例1參照附圖1和圖2，本發明為一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂90份，引發劑1份，液體脫模油1份，填料40份，降粘劑1份，助劑 1份，玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物170份；所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為60 10 30。其填料為空心玻璃微珠。其助劑為矽烷偶聯劑。
一種軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，包括以下步驟(1)按配方比例將不飽和型聚酯樹脂等配料高速攪拌均勻後置於樹脂槽內；(2)將玻璃纖維從紗架引出後，經過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液；(3)進入預成型模預成型，將多餘的樹脂和氣泡排出；(4)進入三溫區成型熱模在105°C區發生凝膠固化，再進入135°C _150°C成型區進行固化和深度硬化，再增加連續玻璃纖維氈，環向纏繞紗及玻璃纖維多軸向布，提高製品橫向強度；(5)將固化後的製品由牽引機連續不斷地從模具中拉出，牽引機的牽引速度為 100mm/min ；(6)切割機切斷，製成軌枕本體；(7)在上述軌枕本體的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。實施例2參照附圖1和圖2，本發明為一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂80份，引發劑2份，液體脫模油2份，填料30份，降粘劑2份，助劑 1-3份，玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物150份；所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為60 10 30。其填料為三氧化二鋁，其助劑為矽烷偶聯劑。一種軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，包括以下步驟(1)按配方比例將不飽和型聚酯樹脂等配料高速攪拌均勻後置於樹脂槽內；(2)將玻璃纖維從紗架引出後，經過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液；(3)進入預成型模預成型，將多餘的樹脂和氣泡排出；(4)進入三溫區成型熱模在105°C區發生凝膠固化，再進入135°C _150°C成型區進行固化和深度硬化，再增加連續玻璃纖維氈，環向纏繞紗及玻璃纖維多軸向布，提高製品橫向強度；(5)將固化後的製品由牽引機連續不斷地從模具中拉出，牽引機的牽引速度為 150mm/min ；(6)切割機切斷，製成軌枕本體；(7)在上述軌枕本體的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。實施例3參照附圖1和圖2，本發明為一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂100份，引發劑2份，液體脫模油2份，填料50份，降粘劑2份，助劑3份，玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物200份，所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為60 10 30。其填料為碳酸鈣。其助劑為矽烷偶聯劑。一種軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，包括以下步驟(1)按配方比例將不飽和型聚酯樹脂等配料高速攪拌均勻後置於樹脂槽內；(2)將玻璃纖維從紗架引出後，經過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液；
(3)進入預成型模預成型，將多餘的樹脂和氣泡排出；(4)進入三溫區成型熱模在105°C區發生凝膠固化，再進入135°C _150°C成型區進行固化和深度硬化，再增加連續玻璃纖維氈，環向纏繞紗及玻璃纖維多軸向布，提高製品橫向強度；(5)將固化後的製品由牽引機連續不斷地從模具中拉出，牽引機的牽引速度為 200mm/min ；(6)切割機切斷，製成軌枕本體；(7)在上述軌枕本體的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。下表為基體樹脂、增強材料及添加劑的基本性能
權利要求
1.一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其特徵在於所述軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂80-100份，引發劑1-2份，液體脫模油1-2份，填料30-50份，降粘劑1_2份，助劑1-3份，玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為60 10 30。
2.根據權利要求1所述的軌道交通用增強複合材料軌枕，其特徵在於所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂90份，引發劑1份，液體脫模油1份，填料 40份，降粘劑1份，助劑1份，玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物170份。
3.根據權利要求1所述的軌道交通用增強複合材料軌枕，其特徵在於所述填料為空心玻璃微珠、三氧化二鋁或碳酸鈣中的一種。
4.根據權利要求1所述的軌道交通用增強複合材料軌枕，其特徵在於所述助劑為矽烷偶聯劑。
5.一種權利要求1-4任一項所述的軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，包括以下步驟(1)按配方比例將不飽和型聚酯樹脂等配料高速攪拌均勻後置於樹脂槽內；(2)將玻璃纖維從紗架引出後，經過導紗裝置進入樹脂槽浸透樹脂膠液；(3)進入預成型模預成型，將多餘的樹脂和氣泡排出；(4)進入三溫區成型熱模在105°C區發生凝膠固化，再進入135°C-150°C成型區進行固化和深度硬化；(5)將固化後的製品由牽引機連續不斷地從模具中拉出；(6)切割機切斷，製成軌枕本體；(7)在上述軌枕本體的空腔中填充高密度聚氨酯泡沫。
6.根據權利要求5所述的軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，其特徵在於所述的步驟中再增加連續玻璃纖維氈，環向纏繞紗及玻璃纖維多軸向布。
7.根據權利要求6所述的軌道交通用增強複合材料軌枕的生產工藝，其特徵在於所述的步驟(5)中牽引機的牽引速度為100-200mm/min。
全文摘要
本發明公開了一種軌道交通用增強複合材料軌枕，其軌枕包括軌枕本體以及填充於該軌枕本體內的高密度聚氨酯泡沫；所述軌枕本體由以下重量份數的原料製成不飽和型聚酯樹脂80-100份，引發劑1-2份，液體脫模油1-2份，填料30-50份，降粘劑1-2份，助劑1-3份，玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的混合物150-200份；所述混合物中玻璃纖維、玻璃纖維氈和玻璃纖維多軸向布的配比為60∶10∶30。本發明通過填充高密度聚氨酯泡沫後，整體軌枕的彈性模量比改進前提高約20％，耐彎曲強度提高了18％，耐壓復原強度提高了20％，減震降噪效果略有提升，並且有效地解決了玻璃纖維複合軌枕表面開孔使軌枕整體性能下降的困擾，經靜載耐壓實驗在導入高密度聚氨酯泡沫的複合軌枕上開孔後複合軌枕的整體耐壓強度變化不大，同時由於聚氨酯泡沫屬於微孔材料，質量較輕。
文檔編號C08K7/14GK102296494SQ20111014344
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者徐奎忠 申請人:青島華軒複合新材料科技有限公司