一种塑胶轨道板及其制备工艺的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种塑胶轨道板及其制备工艺。

背景技术：

塑料制品因具有质量轻、防水、耐用以及成本低廉等优点，而在世界上被广泛使用。据粗略统计，从1950年人们开始使用塑料以来，全球塑料总耗量至今约达到了83亿吨，而其中有63亿吨都成为了废塑料，且废塑料已遍布全球，造成了严重的环境危机。由于废塑料的种类和成分复杂且受回收利用技术的限制，废塑料的回收利用率只能达到10％左右，而大部分的废塑料则经过焚烧、填埋或是直接丢弃的方式处理，严重污染环境。

目前，国内城际间的高速铁路轨道结构和城市内的地铁轻轨轨道结构一般采用无砟轨道。我国常用板式无砟轨道结构一般由钢筋混凝土支撑层、ca砂浆/自密实混凝土调整层和钢筋混凝土预制轨道板组成，有时根据需要可在支撑层和调整层之间设置一定厚度的弹性垫层。钢混结构的轨道板虽然具有使用寿命长、稳定性较高、养护工作量小等优点，但其质量大，制造工序繁杂，龄期养护时间长以及钢混结构无法根除的裂缝等病害，而且轨道刚度偏大，列车运营引起的振动和噪音较大，在振动和噪声敏感地段不得不采取轨道减振降噪措施，造成投资成本增加，同时钢混结构造价很高，其主要材料(钢筋和混凝土)的制造碳排放量高，对环境的破坏非常严重。

综上所述，如何利用广泛存在的废弃塑料和橡胶原料制备一种造价低、质量轻且可循环利用的塑胶轨道板(这种塑胶轨道板可广泛应用于城市轨道交通和国铁的建设中)，对解决：(1)现有技术中钢混结构轨道板存在的造价高、质量大且不能循环利用的问题；(2)钢混结构主要材料(钢筋和混凝土)的制造碳排放量高、环境友好度低的问题；(3)日常生活、生产中广泛存在的废旧塑料的处理问题；(4)降低轨道工程造价的问题等具有重要的工程意义和经济价值。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种塑胶轨道板，具体技术方案如下：

一种塑胶轨道板，所述塑胶轨道板包括聚苯乙烯、丁苯橡胶和聚烯烃，其中：聚苯乙烯的质量百分比为30％～40％，丁苯橡胶的质量百分比为小于等于3％，丁苯橡胶的质量百分比不包括0的情况。

优选的，所述聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯腈。

优选的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯占聚烯烃的质量百分比为大于等于75％，更优选高密度聚乙烯占聚烯烃的质量百分比为90％以上。

本发明的第二目的在于提供一种塑胶轨道板的制备工艺，具体技术方案如下：

一种塑胶轨道板的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：将废塑料进行预处理得到所述塑胶轨道板中的原料聚苯乙烯和聚烯烃；

步骤2：按照所需质量百分比，将聚苯乙烯和丁苯橡胶放置在双辊辊压机、捏和机或挤出机中混合均匀，得到混合物a；

步骤3：按照所需质量百分比，将聚烯烃加入到混合物a中，并在挤出机内混合均匀且加热至熔融态，得到熔融物b；

步骤4：将熔融物b在8～14mpa下由挤出机转移至模具中，经冷却固化后得到产品。

优选的，所述步骤1中对废塑料进行预处理的过程包括如下步骤：

步骤1.1：将回收的废弃聚苯乙烯制品经洗净和脱色处理，再破碎成尺寸为1cm×1cm×1cm以下的小块；

步骤1.2：将回收的废弃聚烯烃制品经洗净和脱色处理，再破碎成尺寸为1cm×1cm×1cm以下的小块。

优选的，所述步骤3中加热至熔融态时的加热温度为180℃～220℃。

优选的，所述步骤4中冷却的方式为水浴或空气对流。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明中所述的塑胶轨道板采用30％～40％的聚苯乙烯、小于等于3％的丁苯橡胶以及60％～70％的聚烯烃，且聚苯乙烯和聚烯烃均取自废塑料，极大的节省了生产成本，也为废塑料的回收利用提供了一种很好的途径，非常的绿色环保，减轻了日益增长的环境压力，且大大减少了轨道工程建设中的钢筋混凝土用量，从而减少了钢筋和混凝土材料制造中碳的排放量。本发明所述的塑胶轨道板不仅造价低，质量轻，制造周期短，运输方便又易于安装，提高了施工效率，而且弹性较于钢混结构更加优秀，可优化无砟轨道系统的刚度，有利于优化轮轨动态响应，并能起到减振降噪的作用，有利于减少养护维修工作量。此外，所述塑胶道板本身为高分子材料，具有很好的绝缘性，其在潮湿或湿热的环境下品质也不易降低，具有较好的耐腐蚀性。塑胶复合轨道板还可循环利用，不同于钢混结构的轨道板一旦出现较大破坏便会被报废，而塑胶轨道板破坏后可加工再次使用，从而解决了现有技术中钢混结构轨道板存在的造价高、质量大、不能循环利用和建设中碳排放量高的问题。

(2)本发明中所述丁苯橡胶因具有耐磨、耐热和耐老化的性能且加工性能及制品的使用性能均接近于天然橡胶，从而保证了塑胶轨道板的使用周期和抗冲击强度。

(3)本发明中所述高密度聚乙烯占聚烯烃的质量百分比为75％～90％，因高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性、化学稳定性好、还具有较高的刚性和韧性且机械强度好，从而保证了塑胶轨道板的强度。

(4)本发明中所述聚丙烯腈具有良好的耐候性能、耐日晒性能和耐化学试剂性能，保证了塑胶轨道板的使用寿命。

(5)所述的塑胶轨道板的制备工艺，步骤精简，操作方便，实用性强。

(6)本发明中所述步骤4中冷却的方式为水浴或空气对流，保证了产品冷却固化的效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的一种塑胶轨道板的结构示意图；

图2是图1中的塑胶轨道板在无砟轨道上的结构示意图；

图3是本发明优选实施例1的另一种塑胶轨道板的结构示意图；

图4是图3中的塑胶轨道板在无砟轨道上的结构示意图；

其中，1、塑胶轨道板。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种塑胶轨道板，所述塑胶轨道板包括以下质量百分比的组分：30％的聚苯乙烯、3％的丁苯橡胶(所述丁苯橡胶来自市售产品)以及67％的聚烯烃。

所述聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯腈。

所述聚乙烯为高密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯占聚烯烃的质量百分比为90％。所述聚丙烯腈占聚烯烃的质量百分比为10％。

一种塑胶轨道板的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：将废塑料进行预处理得到所述塑胶轨道板中的原料聚苯乙烯和聚烯烃；

步骤2：按照所需质量百分比，将聚苯乙烯和丁苯橡胶放置在双辊辊压机、捏和机或挤出机中混合均匀，得到混合物a；

步骤3：按照所需质量百分比，将聚烯烃加入到混合物a中，并在挤出机内混合均匀且加热至熔融态，得到熔融物b；

步骤4：将熔融物b在8～14mpa下由挤出机的模口挤出至模具(所述模具为普通轨道板模具)中，挤出速率为6l/h，再经冷却固化得到产品，固化时间为4h，待产品充分冷却固化后成型，成型后的轨道板如图1-4所示，具体形状与尺寸按实际工程需要调节。

所述步骤1中废塑料进行预处理(本实施例1所使用的废塑料预处理方法参照美国专利u.s.5298214)的过程包括如下步骤：

步骤1.1：将回收的废弃聚苯乙烯餐具、杯子和容器经洗净和脱色处理(加入漂白剂脱色)，再破碎成尺寸为1cm×1cm×1cm的小块；

步骤1.2：将回收的废弃聚烯烃制品经洗净和脱色处理(加入漂白剂脱色)，再破碎成尺寸为1cm×1cm×1cm的小块。

所述步骤3中加热至熔融态时的加热温度为220℃。

所述步骤4中冷却的方式为水浴。

本发明通过运用有限元软件对所述的塑胶轨道板进行建模及性能分析，取轨道交通车辆轴重在10t～18t的范围内，分析塑胶轨道板的受力状态，具体数据如表1所示。

表1有限元软件对所述的塑胶轨道板进行建模及性能分析的数据

根据cjj/t191-2012的规定，轨道板垂向位移不得大于3mm，由表1可见，本发明的塑胶轨道板在10t～16t的轴重下，其垂向位移均小于3mm，且应力响应控制在0.47mpa以内，说明本发明的塑胶轨道板在10t～16t的轴重下适用于城市轨道交通结构。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。