一种塑料轨枕及其制备方法技术

技术编号:22148063 阅读:42 留言:0更新日期:2019-09-21 04:12
本发明专利技术提供了一种塑料轨枕及其制备方法,包括以下步骤:(1)一次挤出:将聚丙烯、聚苯乙烯和HDPE混合,进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得到塑料轨枕成品。本发明专利技术所述提供的塑料轨枕在高温下抗拔力高、安全性能好。

A plastic sleeper and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种塑料轨枕及其制备方法
本专利技术涉及轨道交通设备
,特别涉及一种塑料轨枕及其制备方法。
技术介绍
目前,铁路上使用的轨枕大部分是木枕和水泥枕,在西欧和日本有少部分使用的是钢枕。木枕使用过程中需要耗费大量的木材,一公里铁路所消耗的木材达到了600m3左右,对环境和资源造成的巨大破坏;另一方面木枕不耐腐蚀,在温度、湿度、暴晒、雨雪、冻融等综合作用下,一般5-10年就会造成木枕开裂、腐烂;若再一个在木枕上刷涂防腐油剂,不仅生产过程污染环境,并且在使用过程中也对铁路沿线造成污染。水泥枕虽然耐腐蚀,但是由于混凝土重量大、弹性差,造成施工相对困难,并且使其在桥梁上的应用受到限制。钢枕在使用过程中同样存在腐蚀、弹性差的问题,因此在世界范围内使用的量不高。针对上述轨枕的不足,已有厂商开发了聚氨酯合成轨枕,该种合成轨枕采用玻璃纤维连续增强聚氨酯泡沫作为基本材料,具有优良的抗腐蚀性和良好的弹性,具有巨大的性能优势。但是该种轨枕的成本高,并且由于采用的聚氨酯泡沫是热固性塑料,不具有可回收性。目前已开发的另一种复合轨枕是采用回收塑料作为基体,辅以少量的改性塑料,通过挤出或模压进行成型制备。轨枕铺设在铁路沿线,其受到地表温度影响巨大,尤其是夏季,极易由于受到太阳直射造成轨温超过60℃。在我国发布的《TB10082-2005铁路轨道设计规范》中,在其附录D中列举了我国主要地区夏季的轨温,具有典型代表的地区轨温如表1所示。表1典型地区夏季最高轨温从表1可以看出,许多地区的塑料轨枕在使用过程中会在夏季的相当长一段时间内承受60℃以上的温度,这就要求塑料轨枕在这种温度下要具有保持其刚度、弯曲强度以及道钉抗拔力的能力。在已经发表的专利中,EaglebrookProductsInc.公司采用较纯的HDPE来制备木材代用品,PolywoodInc.公司采用HDPE含量为50-70%的材料来制备塑料轨枕;申请号为ZL00804450.3的中国专利中公布了一种采用聚苯乙烯组分为20-50%(重量)和50-80%(重量)聚烯烃组分的塑料轨枕。上述专利中的主体材料都是采用聚烯烃材料,特别是大量采用HDPE材料。根据化学工业出版社2005年出版《中国材料工程大典第6卷高分子材料工程》第95页和化学工业出版社2002年出版的《常用合成树脂性能和应用手册》第55页中关于HDPE的性能介绍,HDPE不同牌号的热变形温度一般为60-82℃。HDPE制品的工作环境一旦到了热变形温度区间,其高分子链就会在外力下产生蠕变并在宏观上表现为其在受力作用下产生材料变形,进而失去整体的刚度,并且力学性能会急剧下降。从表1中的全国各地夏季最高轨温分布可以看出,全国大部分地区的最高轨温都已经达到了HDPE的热变形温度,在此温度下对塑料轨枕的力学性能、道钉抗拔能力提出了严峻的考验。由于公开资料中尚未发表HDPE作为主要材料的道钉抗拔能力,因此按照申请号为ZL00804450.3的中国专利中公布的配方,采用聚苯乙烯组分为25重量%和75重量%聚烯烃组分的塑料轨枕,按照美国铁路工程技术手册AREMA第30章的要求,进行了直径为22mm道钉在不同温度下的抗拔能力测试,测试所得的不同温度下道钉抗拔能力见表2。表2不同温度下HDPE塑料轨枕的Φ22mm道钉抗拔能力测试温度Φ22mm道钉抗拔力4℃102kN18℃97kN43℃39kN60℃32kN在我国现行的混凝土轨枕螺纹道钉抗拔力测试中,规定螺纹道钉的抗拔力不低于60kN,从上述实测数据来看,直接采用HDPE作为主体的塑料轨枕由于螺纹道钉抗拔力在高温下达不到规范要求,可能会造成螺纹道钉被拔出,进而有可能造成脱轨风险,引起重大运行安全和人身财产损失。因此,提供一种具有高抗拔力的塑料轨枕是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术旨在提出一种塑料轨枕及其制备方法,以解决现有塑料轨枕抗拔力低、安全性差的问题。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:一种塑料轨枕的制备方法,包括以下步骤:(1)一次挤出:将聚丙烯、聚苯乙烯和HDPE混合,进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得到塑料轨枕成品。进一步的,所述制备方法包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将50~90份的聚丙烯、10~30份的聚苯乙烯和5~15份的HDPE混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得塑料轨枕毛坯,修理塑料轨枕毛坯的飞边,得到塑料轨枕成品。进一步的,所述无机填料、防老剂、抗氧剂和偶联剂的总重量为所述高分子粒子重量的10%~50%。进一步的,所述制备方法包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将70份的聚丙烯、20份的聚苯乙烯和10份的HDPE混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物,其中,所述无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂的总重量为所述高分子粒子重量的30%;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却,冷却时间≥12h;(5)获取成品:将模具从冷却液中取出,拆除模具壁板,得塑料轨枕毛坯,修理塑料轨枕毛坯外表面的飞边,得到塑料轨枕成品。进一步的,所述制备方法包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将70份的聚丙烯、20份的聚苯乙烯、10份的HDPE和一定量的玻璃纤维混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却,冷却时间≥12h;(5)获取成品:将模具从冷却液中取出,拆除模具壁板,得塑料轨枕毛坯,修理塑料轨枕毛坯外表面的飞边,得到塑料轨枕成品。进一步的,所述制备方法包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将70份的聚丙烯、20份的聚苯乙烯、10份的HDPE和20份的玻璃纤维混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却、冷却时间≥12h;(5)获取成品:将模具从冷却液中取出,拆除模具壁板,得塑料轨枕毛坯,修理塑料轨枕毛坯外表面的飞边,得到塑料轨枕成品。进一步的,所述步骤(1)中还添加有ABS和/或LLDPE。进一步的,所述无机填料是云母、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土、蒙脱土中的一种或几种。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种塑料轨枕的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)一次挤出:将聚丙烯、聚苯乙烯和HDPE混合,进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得到塑料轨枕成品。

【技术特征摘要】
2018.03.12 CN 201810198996X1.一种塑料轨枕的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)一次挤出:将聚丙烯、聚苯乙烯和HDPE混合,进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得到塑料轨枕成品。2.根据权利要求1所述的塑料轨枕的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将50~90份的聚丙烯、10~30份的聚苯乙烯和5~15份的HDPE混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却;(5)获取成品:拆除模具,得塑料轨枕毛坯,修理塑料轨枕毛坯的飞边,得到塑料轨枕成品。3.根据权利要求2所述的塑料轨枕的制备方法,其特征在于:所述无机填料、防老剂、抗氧剂和偶联剂的总重量为所述高分子粒子重量的10%~50%。4.根据权利要求1所述的塑料轨枕的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)一次挤出:以重量份计,将70份的聚丙烯、20份的聚苯乙烯和10份的HDPE混合,并通过单螺杆进行一次挤出造粒,得高分子粒子;(2)二次挤出:将高分子粒子与无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂混合,进行二次挤出,得二次挤出混合物,其中,所述无机填料、防老剂、抗氧剂、偶联剂的总重量为所述高分子粒子重量的30%;(3)成型:将二次挤出混合物导入模具,将模具压实并闭合;(4)冷却:将闭合的模具浸入冷却液中进行冷却,冷却时间≥12h;(5)获取成品...

【专利技术属性】
技术研发人员:张用兵张兴刚魏凯耀张锐涛王彦辉
申请(专利权)人:洛阳双瑞橡塑科技有限公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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