专利名称：玻璃纤维合成轨枕及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种合成轨枕以及合成轨枕的制造方法，尤其涉及一种玻璃纤维合成
轨枕及其制造方法。
背景技术：
轨枕的作用是承垫于钢轨之下，通过相互的连接零件保持两股或多股钢轨之间的 轨距、水平、高低和方向等几何形位，并防止钢轨因列车行驶产生的纵向爬行，以及将钢轨 所承受的各种荷载平均分布于道床基础上。 目前使用过的轨枕主要有木枕，铁枕和混凝土轨枕。木质轨枕是目前最常用也是 历史最长的一种轨枕，它的优点是可用于制造轨枕的木材种类很多，而且容易制造；木枕 弹性好，比其它类型的枕木更能吸收火车在前进中产生的能量而不易断裂；木枕在施工和 维修工程中，易于加工，运输，铺设和维修养护方便，易于保持轨道的稳定，且绝缘性好；但 木枕的缺点也很明显在露天环境下受环境和气候的影响很大，容易老化，腐朽，虫蛀和开 裂等，且在长期列车冲击和碾压下，容易磨损，縮短使用寿命，并引起弹性不一致。木枕上的 道钉会因为日久而松弛，持钉能力下降，造成行车安全隐患。针对木轨枕的缺陷，目前的木 轨枕都要进过化学防腐处理，经过防腐处理后的木轨枕，虽然在性能上有了很大提高，但是 目前常用的木材防腐剂，如铜胺盐，杂酚油等，在处理过程中会对环境造成很大的污染，成 本也很高。同时，现在的森林资源日益匮乏，木材资源有限的情况下，木轨枕并不是一个理 想的材质。混凝土轨枕的特点是强度高、刚度大、稳定性强，能有效的保持轨道几何形位，已 成为世界铁路工程上广泛应用的轨道结构形式，但是混凝土轨枕的自重较大，安装运输困 难，同时混凝土材质硬度很大，不能吸收火车运行时产生的振动，故会影响火车行驶的稳定 性和产生较大的噪音，降低乘车的舒适性。钢制轨枕也有一定的应用，其优点是使用时间 长，报废后可回收利用，缺点是造价高，体积笨重，硬度大，弹性差，消音减震效果差。
针对目前常用的三种材质的轨枕所具有的明显缺陷，合成的轨枕是一种很好的取 代材料。从材料组成上看，单纯树脂合成的轨枕，在强度上很难达到轨枕的要求，因此必须 加入高强度、绝缘性好增强材料提高强度，但在树脂中加入的增强材料难以呈均匀和有规 则的分布，且树脂和增强材料相容性差，这两点严重影响纤维增强合成轨枕的性能。此外， 合成轨枕常用的模压成型，浇注成型的方式，效率不高。中国发明专利增强纤维合成轨枕 (申请号为200810240157. 6)公开了一种增强纤维合成轨枕及其制作方法，所述增强纤维 合成轨枕为由增强纤维材料、纤维毡或编织布经树脂浸渍，通过设计截面形状的成型模具 拉挤成型，并使之在模具内固化的合成轨枕。但是这种增强纤维合成轨枕及其制作方法无 法保证纤维增强材料和树脂的充分均匀的混合分布，另外，树脂和纤维增强材料之间的黏 附力不强，在挤出成型过程中，纤维增强材料容易变形，使纤维增强材料和数值分布布局， 影响了轨枕的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种玻璃纤维合成 轨枕及其制造方法。 本发明是通过如下技术方案实现的一种玻璃纤维合成轨枕，包括热塑性树脂混 合料和玻璃纤维增强材料，热塑性树脂混合料和玻璃纤维增强材料的重量百分比分别为 40% -80%和60% _20%，所述纤维增强材料均匀分布在热塑性树脂混合料内，热塑性树 脂混合料包括热塑性树脂、填料、偶联剂、润滑剂和抗氧剂，重量百分比分别为75% -95%、 4% -20%、0. 1% -5%、0. 1% -4%和0. 1% _3%，热塑性树脂为PE、PS、PVC、PET或者PP中 的一种或者几种。玻璃纤维增强材料均匀并规则的分布在热塑性树脂混合料内，提高了合 成轨枕的强度、可有效的吸收火车行驶中的震动，减少路基振动和噪音污染，提高了火车行 驶的稳定性。偶联剂提高了树脂和增强材料相容性，进一步改善了合成轨枕的性能。本发明 所采用的树脂也可以为上述各型号的回收再生料，因此可100%回收，减少了白色的污染。
作为本发明玻璃纤维合成轨枕进一步改进的技术方案，热塑性树脂混合料和玻璃 纤维增强材料的重量百分比分别为80%和20%，热塑性树脂混合料、填料、偶联剂、润滑剂 和抗氧剂之间的重量百分比分别为75%、20%、3%、1%和1%，热塑性树脂为PE或PET。
作为本发明玻璃纤维合成轨枕进一步改进的技术方案，所述偶联剂是硅氧烷偶联 剂、钛酸酯或者铝酸酯；所述填料为滑石粉、钛白粉、碳酸钙或者云母中的一种或多种。偶联 剂实际上直接用于玻璃纤维。 作为本发明玻璃纤维合成轨枕进一步改进的技术方案，所述润滑剂为硬脂酸、硬 脂酸钙、硬脂酸镁或者硬脂酸锌；所述抗氧剂或防老剂为UV531、HA88、1010、1076或者168。
作为本发明玻璃纤维合成轨枕进一步改进的技术方案，所述玻璃增强纤维材料为 纤维丝或者纤维网。纤维丝或者纤维网均匀分布在热塑性树脂混合料内，纤维丝为细丝状， 纤维网为平面状，纤维丝或者纤维网可以与轨枕的轴向平行，也可以与轨枕的轴向成一定 角度，以实现纤维丝或者纤维网的规则性的均匀分布为准。 作为本发明玻璃纤维合成轨枕进一步改进的技术方案，所述玻璃纤维增强合成轨枕 内设有轴向空腔，轴向空腔内填充有内芯，内芯为木芯、竹芯、金属芯、混凝土芯或者橡胶芯。
—种玻璃纤维合成轨枕的制造方法，包括以下步骤
A.将热塑性树脂混合料均匀混合； B.将混合后的热塑性树脂混合料通过双螺杆挤出机造粒，制成颗粒状混合料；
C.将玻璃纤维增强材料均匀布置在模具内； D.将颗粒状混合料和玻纤增强材料经共挤型挤出机同时挤入模具内成型，制成长 轨枕，共挤时的温度为160°C _250°C ; E.根据需要将成型后的长轨枕进行切割，制成轨枕；
F.将轨枕进行表面处理。 本玻璃纤维合成轨枕的制造方法在实施时，共挤型挤出机将塑化后的混合物料送 入模具，在模具中，熔融的混合物料将布置好的玻璃纤维增强材料紧紧的包裹起来并挤出 成型，混合物料在挤出机的带动下流动时，被混合物料紧紧包裹的玻璃纤维增强材料也随 之流动，从而带动模具外的增强材料连续的进入模具中与混合物料成型。当需要制作不同 形状的轨枕，例如截面为圆形或者多边形的轨枕，可以通过改变模具的形状来实现。
作为本发明玻璃纤维合成轨枕的制造方法进一步改进的技术方案，采用多束状或
网状玻璃纤维增强材料穿过模具，且与出料方向相同，共挤型挤出机的挤压料从模具的进
料处进料，挤压料进料的方向与进料方向成一夹角，所述夹角为15至90度。 作为本发明玻璃纤维合成轨枕的制造方法进一步改进的技术方案，挤压料进料的
方向与出料方向之间的夹角为45±20度。 本发明将玻璃纤维增强材料均匀布置在模具中，利用共挤机将颗粒状热塑性树脂 混合料通过共同挤出的方式成型，使玻璃纤维增强材料均匀分布在热塑性树脂混合料内， 热塑性树脂混合料内含有填料、偶联剂、润滑剂和抗氧剂，因此，本发明的轨枕具有强度高、 无毒环保、耐腐朽、不吸水、绝缘性好、使用寿命长、防火阻燃、安装方便，同时具有很好的弹 性，可有效的吸收火车行驶中的震动，减少了列车对路基的振动和噪音的污染，提高了火车 行驶的稳定性，克服了传统的木轨枕和混凝土轨枕的缺陷，同时解决了合成轨枕中，纤维均 匀分布难和与树脂相容性差的问题。生产轨枕时，利用共挤型挤出机可连续生产，有效的提 高了生产效率，可实现大批量、连续化和机械化的生产。
图1为本实施例1的玻璃纤维合成轨枕截面示意图。 图2为本实施例2的玻璃纤维合成轨枕截面示意图。 图3为本实施例3的玻璃纤维合成轨枕截面示意图。 图4为本实施例4的模具、热塑性树脂混合料及玻璃纤维增强材料示意图。 图5为图4的A-A向示意图。 图6为本实施例5的模具、热塑性树脂混合料及玻璃纤维增强材料示意图。 图7为图6的B-B向示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。
实施例1 参见图1，本玻璃纤维合成轨枕包括玻璃纤维增强材料2和热塑性树脂混合料1， 热塑性树脂混合料1和玻璃纤维增强材2料的重量百分比分别为80%和20% ，玻璃纤维增 强材料2均匀分布在热塑性树脂混合料1内，本实施例中，玻璃纤维增强材料2采用玻璃纤 维丝，热塑性树脂混合料1由PE、滑石粉、硅氧烷偶联剂、硬脂酸和UV531混合组成；PE、滑 石粉、硅氧烷偶联剂、硬脂酸和UV531的重量配比为75%、20%、3%、1%和1%。
实施例2 参见图2，本玻璃纤维合成轨枕包括玻璃纤维增强材料2和热塑性树脂混合料1， 热塑性树脂混合料1和玻璃纤维增强材2料的重量百分比分别为70%和30% ，玻璃纤维增 强材料2均匀分布在热塑性树脂混合料1内，本实施例中，玻璃纤维增强材料2采用玻璃纤 维丝，热塑性树脂混合料1由PET、钛白粉、硅氧烷偶联剂、硬脂酸f丐和HA88混合组成；PET、 滑石粉、硅氧烷偶联剂、硬脂酸和UV531的重量配比为80%、10%、5%、3%和2%。在玻 璃纤维合成轨枕内设有轴向空腔，轴向空腔内填充有内芯3，内芯3为橡胶内芯。本实施例 中热塑性树脂采用PET， PET具有良好的力学性能，其韧性好，耐冲击，强度高，耐折性好，同时具有优良的耐高、低温性能，可12(TC温度范围内长期使用，短期使用可耐15(TC高温，可
耐-7(rc低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。与普通的木质轨枕或者混凝土轨枕相
比，本玻璃纤维合成轨枕弹性好，强度大，耐冲击性好。
实施例3 参见图3，本玻璃纤维合成轨枕包括玻璃纤维增强材料2和热塑性树脂混合料1，热塑性树脂混合料和玻璃纤维增强材料的重量百分比分别为40和60%，玻璃纤维增强材料2均匀分布在热塑性树脂混合料1内，本玻璃纤维合成轨枕内设有轴向空腔，轴向空腔内填充的内芯3为混凝土内芯。本实施例中，玻璃纤维增强材料2采用纤维网，纤维网展开形成平面，各纤维网相互平行布置，热塑性树脂混合料1由PP、铝酸酯、碳酸钙、硬脂酸镁和1076混合组成；PVC、铝酸酯、碳酸钙、硬脂酸镁和1076重量配比为95%、4%、0. 3%、0. 3%、0. 4%。
实施例4 参见图4和图5，本玻璃纤维增强合成轨枕的制造方法，包括以下步骤
A.使用高速混料将热塑性树脂混合料1均匀混合； B.将混合后的热塑性树脂混合料通过螺旋挤出机造粒，制成颗粒状混合料，颗粒的直径为0. 3cm-2. Ocm ; C.将多束状玻璃纤维增强材料2均匀布置在模具4内，多束状玻璃纤维增强材料2穿过模具4的模腔并与出料方向同向设置，玻璃纤维增强材料2均匀分布并相对固定于模具的模腔内； D.启动共挤型挤出机，将颗粒状混合料经共挤型挤出机挤入模具4内成型，即共剂型挤出机将颗粒状混合料先进行加热预处理，温度为16(TC，再将预处理后的混合物料挤进模具中，在模具中，玻璃纤维增强材料2嵌入预处理后的混合物料中，在共挤型挤出机的挤压力的作用下，共挤型挤出机的挤压料从模具的进料处进料，挤压料进料的方向与出料方向成一夹角，所述夹角为90度，经挤压成型后的混合物料沿模具4轴向并从模具出料口出来，形成长轨枕；共挤型挤出机在运行时，将混合物料连续的送入模具4中，这样设置在模具4中的玻璃纤维增强材料随之嵌入混合物料中，随着混合物料的移动，玻璃纤维增强材料也不断不移动补充进入模具，这样夹带着玻璃纤维增强材料的混合物料在模具4中成型并从模具4的出料口源源不断的出来，形成长轨枕；
挤压料进料的方向与出料方向夹角为75度亦可；
E.根据需要将成型后的长轨枕进行切割，制成轨枕；
F.将轨枕进行表面处理。
实施例5 参见图6和图7，本玻璃纤维增强合成轨枕的制造方法，包括以下步骤
A.使用高速混料将热塑性树脂混合料1均匀混合； B.将混合后的热塑性树脂混合料通过螺旋挤出机造粒，制成颗粒状混合料，颗粒的直径为0. 3cm-2. Ocm ; C.将玻璃纤维增强材料2均匀布置在模具4内，即多个网状状玻璃纤维增强材料2分别在展 开形成平面状，平面状网状玻璃纤维增强材料2穿过模具4的模腔并与出料方向
6同向设置，玻璃纤维增强材料2同时均匀分布并相对固定于模具的模腔内，模具内还设有混凝土内芯3，各纤维网相互平行布置在混凝土内芯3的四周； D.启动共挤型挤出机，将颗粒状混合料经共挤型挤出机挤入模具4内成型，即共
剂型挤出机将颗粒状混合料先进行加热预处理，温度为25(TC，再将预处理后的混合物料挤
进模具中，在模具中，玻璃纤维增强材料2嵌入预处理后的混合物料中，在共挤型挤出机的
挤压力的作用下，共挤型挤出机的挤压料从模具的进料处进料，挤压料进料的方向与出料
方向成一夹角，所述夹角为45度，经挤压成型后的混合物料沿模具4轴向并从模具出料口
出来，形成长轨枕；共挤型挤出机在运行时，将混合物料连续的送入模具4中，这样设置在
模具4中的玻璃纤维增强材料随之嵌入混合物料中，随着混合物料的移动，玻璃纤维增强
材料也不断不移动补充进入模具，这样夹带着玻璃纤维增强材料的混合物料在模具4中成
型并从模具4的出料口源源不断的出来，形成长轨枕； E.根据需要将成型后的长轨枕进行切割，制成轨枕； F.将轨枕进行表面处理。 在本实施例中，在模具中设置内芯，当混合物料在模具中挤压成型时，内芯也随之而嵌入轨枕中，随着模具内混合物料的移动，内芯也不断移动补充进入模具中。另外，为了得到不同形状的轨枕，可以使用不同形状的模具。
权利要求
一种玻璃纤维合成轨枕，包括热塑性树脂混合料和玻璃纤维增强材料，热塑性树脂混合料和玻璃纤维增强材料的重量百分比分别为40％-80％和60％-20％，其特征在于所述玻璃纤维增强材料均匀分布在热塑性树脂混合料内，所述热塑性树脂混合料包括热塑性树脂、填料、偶联剂、润滑剂和抗氧剂，重量百分比分别为75％-95％、4％-20％、0.1％-5％、0.1％-4％和0.1％-3％，热塑性树脂为PE、PS、PVC、PET或者PP中的一种或者几种。
2. 根据权利要求1所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于热塑性树脂混合料和玻璃 纤维增强材料的重量百分比分别为80%和20%，热塑性树脂、填料、偶联剂、润滑剂和抗氧 剂之间的重量百分比分别为75%、20%、3%、1%和1%，热塑性树脂为PE或PET。
3. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于所述偶联剂是硅氧烷 偶联剂、钛酸酯或者铝酸酯；所述填料为滑石粉、钛白粉、碳酸钙或者云母中的一种或多种。
4. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于所述润滑剂为硬脂酸、 硬脂酸钙、硬脂酸镁或者硬脂酸锌；所述抗氧剂为UV531、HA88、1010、1076或者168。
5. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于所述玻璃纤维增强材 料为纤维丝或者纤维网。
6. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于所述玻璃纤维增强合 成轨枕内设有轴向空腔，轴向空腔内填充有内芯。
7. 根据权利要求6所述的玻璃纤维合成轨枕，其特征在于所述内芯为木芯、竹芯、金 属芯、混凝土芯或者橡胶芯。
8. —种玻璃纤维合成轨枕的制造方法，其特征在于包括以下步骤A. 将热塑性树脂混合料均匀混合；B. 将混合后的热塑性树脂混合料通过螺旋挤出机造粒，制成颗粒状混合料；c.将玻璃纤维增强材料均匀布置在模具内；D. 将颗粒状混合料经共挤型挤出机挤入模具内成型，制成长轨枕，共挤时的温度为 160°C -250°C ;E. 根据需要将成型后的长轨枕进行切割，制成轨枕；F. 将轨枕进行表面处理。
9. 根据权利要求6所述的玻璃纤维合成轨枕的制造方法，其特征在于采用多束或网 状玻璃纤维增强材料穿过模具，且与出料方向相同，共挤型挤出机的挤压料从模具的进料 处进料，挤压料进料的方向与出料方向成一夹角，所述夹角为15至90度。
10. 根据权利要求9所述的玻璃纤维合成轨枕的制造方法，其特征在于挤压料进料的 方向与出料方向之间的夹角为45±20度。
全文摘要
本发明公开了一种玻璃纤维合成轨枕，包括热塑性树脂混合料和玻璃纤维增强材料，玻璃纤维增强材料均匀分布在热塑性树脂混合料内。本发明还公开了一种玻璃纤维合成轨枕的制造方法，包括以下步骤A.将热塑性树脂混合料均匀混合；B.将混合后的热塑性树脂混合料通过螺旋挤出机造粒，制成颗粒状混合料；C.将玻璃纤维增强材料均匀布置在模具内；D.将颗粒状混合料经共挤型挤出机挤入模具内成型；E.根据需要将成型后的长轨枕进行切割，制成轨枕；F.将轨枕进行表面处理。本发明玻璃纤维合成轨枕强度高、无毒环保、耐腐朽、不吸水、绝缘性好、可有效的吸收火车行驶中的震动，减少路基振动和噪音污染，提高了火车行驶的稳定性。
文档编号B29C47/92GK101759898SQ201010017210
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者吕延, 吴光荣, 季建仁, 陈璟 申请人:江苏嘉景复合材料有限公司