一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕及其制备方法技术

本发明专利技术涉及交通设备技术领域，具体涉及一种用于桥梁、高铁、重载铁路、普通铁路和轻轨地铁的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕及其制备方法。本发明专利技术提供的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有多层长纤维层，由于所述轨枕本体是一体成型结构的，因此其整体强度更好，避免了现有的轨枕通过粘结制作方式所造成的在使用中错位引起的安全隐患，同时大大的降低了轨枕的生产成本。并且其综合性能远远优于目前的木质轨枕及合成轨枕，可广泛应用于铁路桥梁、重载铁路、普通铁路以及地铁轻轨的建设中。

Integral fiber reinforced polyurethane foam composite sleeper and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of traffic equipment, in particular to a holistic fiber reinforced polyurethane foamed synthetic sleeper for bridges, high speed rail, heavy load railway, ordinary railway and light rail subway and a preparation method. The integral fiber reinforced polyurethane foam synthetic sleeper provided by the invention is made of a foamed polyurethane resin integrated sleeper body. The sleeper has a multi layer long fiber layer in the body. Since the sleeper is formed in one integral structure, the overall strength of the sleeper is better, avoiding the existing sleeper by bonding. The safety hazard caused by the dislocation caused by the way, at the same time, greatly reduces the production cost of sleeper. And its comprehensive performance is far superior to the current wooden sleeper and synthetic sleeper, and can be widely used in the construction of railway bridges, heavy haul railway, ordinary railway and subway light rail.

【技术实现步骤摘要】
一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕及其制备方法
本专利技术涉及交通设备
，具体涉及一种用于桥梁、高铁、重载铁路、普通铁路和轻轨地铁的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕及其制备方法。
技术介绍
轨枕，是铁路配件的一种，在铁路建设中起着至关重要的作用。在轨道结构中，轨枕的作用承受由钢轨传来的荷重、横向力和纵向水平力，将其均匀地传布在道床上，同时，轨枕还起着保持钢轨方向、轨距和位置等作用。因此，要求轨枕要有一定的坚固性、弹性及耐久性，并要求轨枕规格尺寸便于固定钢轨，有抵抗线路纵、横向位移的能力。目前，我国原来的明桥面钢梁桥中几乎全部采用木质轨枕，在重载铁路、普通铁路以及轻轨地铁线路中的道岔段，由于为了保证按照扣件时的安装精度，也几乎全部采用木质轨枕。制作木枕需要使用大量的优质硬质木材，而且，木质轨枕在受到长期的风晒雨淋以及江水、海水的腐蚀后，腐蚀比较严重，而且不耐虫咬等，基本上，使用5年后就必须更换，大大增加了维护及更换成本。不仅如此，现在世界各国都面临着的最大的难题是用于铁路轨枕的优质木材的供应量持续下降，价格越来越高；其次历来木枕采用木馏油进行浸渍，增加其耐腐蚀性能，使用化学防腐剂轨枕对环境和工人的健康都带来了不良的影响；另外随着运输量的逐渐增大，以及时间和人力成本的增加，木枕更换的成本越来越高；在重载铁路及普通铁路则全部使用混凝土轨枕，而混凝土轨枕刚性太大，不仅不具备减震效果，而且在列车长期运营后，一般为5—10年，容易出现裂纹，造成安全隐患，则需要大量的更换，大大增加了维护及更换成本。为了保护森林资源，人们逐步放弃对木材的过度使用，且伴随着人们对出行的快速、安全、舒适的要求，木枕将逐步被废除和更换，转而使用性能优异的高新技术轨枕—合成轨枕。目前，国内外纷纷开始了对合成轨枕的研究，如美国采用废旧PE塑料通过表面强化制作轨枕，韩国以废旧轮胎为主要材料制作轨枕，俄罗斯以木屑为主开展了轨枕的研究，日本由聚氨酯泡沫和玻璃纤维制成的合成轨枕。在以上这些合成轨枕中，目前得到大批量使用的是日本的聚氨酯泡沫与玻璃纤维制成的合成轨枕，简称为FFU合成轨枕。但是FFU合成轨枕是首先制作尺寸较小的毛坯件，然后通过打磨毛坯件表面，采用两层或多层粘结的办法粘结而成，之后还要打磨、批腻子、喷漆等。不仅工序复杂，增加了制作时的人力及物力成本，而且合成轨枕粘结面的质量无法得到有效的保证，在列车长期运营中，合成轨枕粘结面容易发生错位，造成列车运行的安全隐患。
技术实现思路
(一)本专利技术所要解决的技术问题是：现有的轨枕采用多层粘结的方式制造成型，在粘结成型之后还要打磨、批腻子、喷漆等。不仅工序复杂增加了制作时的人力及物力成本，而且合成轨枕粘结面的质量无法得到有效的保证，容易出现轨枕粘结面错位，造成列车运行的安全隐患。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，包括由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有多层长纤维层，多层所述长纤维层相互平行，并由上至下并排嵌设在所述轨枕本体内，每层所述长纤维层均包括多束长纤维，位于同一层长纤维层中的相邻两束长纤维水平间隔排布。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有多层长纤维层，由于所述轨枕本体是一体成型结构的，因此其整体强度更好，避免了现有的轨枕通过粘结制作方式所造成的在使用中错位引起的安全隐患，同时大大的降低了轨枕的生产成本，所述轨枕本体与所述长纤维层为一体成型结构，通过长纤维层能够进一步增强轨枕的强度。并且其综合性能远远优于目前的木质轨枕及合成轨枕，可广泛应用于铁路桥梁、重载铁路、普通铁路以及地铁轻轨的建设中。进一步地，相邻两层长纤维层之间的距离为1-10mm，在所述轨枕本体内还嵌设有至少一束短纤维。进一步地，所述轨枕本体内包含所述长纤维的重量为所述轨枕本体重量的20-80％。进一步地，所述轨枕本体呈长方体状，且所述轨枕本体相对两侧的外壁面和底壁面上固设有由硬质材料制成的保护层。进一步地，所述保护层为FRP板、塑料板、钢板或铝箔板；或所述保护层为至少一层纤维毡。进一步地，所述长纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维和钢纤维中的一种。本专利技术还提供了一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的制备方法，包括以下步骤：S1，在模压设备内形成固定模腔；S2，将多束长纤维在固定模腔内的同一水平面中均匀间隔排布形成长纤维层；S3，在所述固定模腔内由上至下设置多层长纤维层；S4，将聚氨酯发泡树脂放入所述固定模腔内，将多层所述长纤维层均匀浸渍形成粗坯混合料；S5，将步骤S4中固定模腔内的粗坯混合料在模压设备中固化成型，形成毛坯件；S6，将步骤S5中的毛坯件按照预设长度切割形成轨枕成品。进一步地，在步骤S1中所述模压设备为履带式层压机，所述履带式层压机上安装有挡块，所述挡块在所述履带式层压机内形成所述固定模腔。进一步地，在步骤S1中，所述模压设备内设有模具，所述模具内形成所述固定模腔。本专利技术还提供了一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的制备方法，包括以下步骤：S1，在模压设备内形成固定模腔；S2，将多束长纤维在固定模腔内的同一水平面中均匀间隔排布形成长纤维层；S3，在所述固定模腔内由上至下设置多层长纤维层；S4，将聚氨酯发泡树脂放入所述固定模腔内，将多层所述长纤维层均匀浸渍形成粗坯混合料；S5，将步骤S4中固定模腔内的粗坯混合料在模压设备中固化成型，形成毛坯件；S6，重复步骤S1至S4；S7，将步骤S5中的毛坯件进行打磨，并将打磨后的毛坯件放入步骤S6中的固定模腔内，聚氨酯发泡树脂、长纤维层和毛坯件混合形成在固定模腔内形成混合固化料；S8，重复步骤S7，直至混合固化料的截面尺寸等于预设的轨枕成品的截面尺寸；S9，将步骤S8中的混合固化料在模压设备中固化成型，形成粗坯；S10，将步骤S9中的粗坯按照预设长度切割形成所述轨枕成品。附图说明本专利技术上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是采用实施例二中的方法制造的所述整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的结构示意图图2是采用实施例三中的方法制造的所述整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的工作流程图；图3是实施例二中所述整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的流程图；图4是实施例三中所述整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的流程图。其中图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：1、轨枕成品，11、轨枕本体，111、长纤维，112、毛坯件。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一如图1和图2所示，本专利技术提供了一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，本包括由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体11，所述轨枕本体11内设有多层长纤维层，多层所述长纤维层相互平行，并由上至下并排嵌设在所述轨枕本体11内，每层所述长纤维层均包括多束长纤维111，位于同一层长纤维层中的相邻两束长纤维111水平间隔排布。本专利技术提供的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，由发泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：包括由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有多层长纤维层，多层所述长纤维层相互平行，并由上至下并排嵌设在所述轨枕本体内，每层所述长纤维层均包括多束长纤维，位于同一层长纤维层中的相邻两束长纤维水平间隔排布。

【技术特征摘要】
1.一种整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：包括由发泡聚氨酯树脂制成一体式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有多层长纤维层，多层所述长纤维层相互平行，并由上至下并排嵌设在所述轨枕本体内，每层所述长纤维层均包括多束长纤维，位于同一层长纤维层中的相邻两束长纤维水平间隔排布。2.根据权利要求1所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：相邻两层长纤维层之间的距离为1-10mm，在所述轨枕本体内还嵌设有至少一束短纤维。3.根据权利要求1所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：所述轨枕本体内包含所述长纤维的重量为所述轨枕本体重量的20-80％。4.根据权利要求1所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：所述轨枕本体呈长方体状，且所述轨枕本体相对两侧的外壁面和底壁面上固设有由硬质材料制成的保护层。5.根据权利要求4所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：所述保护层为FRP板、塑料板、钢板或铝箔板；或所述保护层为至少一层纤维毡。6.根据权利要求1至5任一项所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其特征在于：所述长纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维和钢纤维中的一种。7.一种如权利要求1至6任一项所述的整体式纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，在模压设备内形成固定模腔；S2，将多束长纤维在固定模腔内的同一水平面中均匀间隔排布形成长纤维层；S3，在所述固定模腔内由上至下设置多层长纤维层；S4，将聚氨酯发泡树脂放入所述固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙磊，
申请(专利权)人：衡水冀军路桥养护有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13