专利名称：聚氨酯发泡装置及其用途和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯发泡装置，及其在制备聚氨酯道碴道床中的用途，以及制备聚氨酯道碴道床的方法。
背景技术：
铁路道床常指轨枕下方、路基上方铺设的道碴层，它是轨道框架的基础，主要作用是支承轨枕，把钢轨和轨枕传来的巨大铁路车辆荷载，均匀地分布到路基基床面上，减少路基变形，保证行车安全。有道碴层的铁路道床也称为道碴道床。另外，道碴道床还有缓冲减 震等作用。道碴道床通用性特别好，建设成本非常低，因此使用范围非常广。在高速和重载列车通过时，巨大载荷将通过铁轨和枕木转变成为对道碴道床的巨大冲击。为防止道碴道床中的道碴石料发生碰撞、移位和破碎沙化，可以向道碴石料中浇注聚氨酯，聚氨酯渗入石料间隙后发泡，包裹石料而加固道床，从而减缓道碴道床变形、功能退化，延长养护维修周期，提高使用寿命。聚氨酯道碴道床的施工建造是直接暴露在自然条件下，因此无论是新建一条聚氨酯道碴道床，还是用聚氨酯发泡材料加固一条已有道碴道床，均需要克服气温变化、雨雪作用、地质条件等不利影响因素。特别是，对已有道碴道床用聚氨酯发泡材料进行加固只能利用短暂的列车停运“天窗时间”进行，因此聚氨酯道碴道床的施工效率就显得十分重要。US 2007172590A公开了一种建造道碴道床的方法，该道碴道床以道碴石料和聚氨酯泡沫组成，所述聚氨酯泡沫由异氰酸酯及能和异氰酸酯发生反应的化合物的反应混合物来制得。EP1619305公开了一种在道碴道床的道碴间隙中引入发泡材料来提高道床承载能力的方法，所述发泡材料在引入后发生固化。所述发泡材料可以是多组分的聚合物如聚氨酯泡沫。该方法是借助浇注方式将聚氨酯反应体系施加到轨道枕木与聚氨酯道床的缝隙中实现。聚氨酯发泡所采用的装置通常包括两个原料罐，分别存放制备聚氨酯泡沫所需的多元醇组份和异氰酸酯组分。两种原料组分在混合头中充分混合形成聚氨酯反应体系，并在一定压力下输出而进行浇注。在制备聚氨酯道碴道床时，聚氨酯反应体系可以浇注在道碴道床承受较大载荷的区域，例如靠近枕木的区域，从而选择性地增强这部分区域。在浇注时，为提高施工效率，可以提高混合头上的浇注口的聚氨酯反应体系吐出量，但是不能太大，因为吐出量过大将导致聚氨酯反应体系流失到道碴道床的底部或碴肩底部才开始发泡，从而使聚氨酯泡沫填充过多的碴料间隙而浪费材料，而且还容易导致聚氨酯反应体系堆积。因此，目前的聚氨酯道碴道床制备施工效率低下。因此，需要高效的制备聚氨酯道碴道床的聚氨酯发泡装置，以此来充分利用有限的良好天气和短暂的列车停运“天窗期”快速地制备聚氨酯道碴道床。发明概述为此，本发明目的之一是提供一种能快速浇注聚氨酯反应体系的聚氨酯发泡装置。根据本发明的一个实施方式，本发明提供一种聚氨酯发泡装置，所述聚氨酯发泡装置包括一个混合输出装置，用于将聚氨酯反应成分混合为聚氨酯反应体系，并输出所述聚氨酯反应体系，和 一个分流浇注装置，所述分流浇注装置包括一个主管和至少两个支管，所述主管与所述混合输出装置连接以将所述聚氨酯反应体系传送至所述支管，所述支管与所述主管连通，以分流浇注所述聚氨酯反应体系。在本发明一个实施方式中，分流浇注装置的主管使用可拆卸的连接方式与混合输出装置连接。优选地，分流浇注装置的主管使用螺纹连接、承插连接、卡箍连接或自锁连接的方式与混合输出装置连接。更优选地，分流浇注装置的主管使用自锁连接方式与混合输出装置连接。在另一个优选的实施方式中，本发明分流浇注装置的支管为直管、直角弯管结构或半η型结构。优选地，各个支管以主管中心线为轴呈放射状均匀分布。更优选地，各个支管出口端之间的距离为23-31厘米。在又一个实施方式中，分流浇注装置的支管中的出口端连接至少两个再分流管。优选地，所述再分流管的出口端之间的距离为23-31厘米。再分流管可以使用与支管相同的结构。在还一个实施方式中，所述主管上还设置了一个进气管，用于向所述分流浇注装置中通入高压气体以清所述分流浇注装置中残留的聚氨酯反应体系或聚氨酯反应体系发泡形成的泡沫。本发明目的之一在于提供了将所述聚氨酯发泡装置用于制备聚氨酯道碴道床的用途。本发明目的之一在于提供一种制备聚氨酯道碴道床方法，该方法包括获得一段铺设有道碴的道床；和使用上述聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到道碴中发泡，与道碴形成聚氨酯道碴道床。优选地，将聚氨酯发泡装置的各支管分别放置在枕木两侧，以使聚氨酯发泡体系由各支管在枕木两侧浇注到道碴中；还优选地将聚氨酯发泡装置的各支管放置在所述枕木的同侧，以使聚氨酯发泡体系由各支管在枕木同侧浇注到道碴中。本发明还一目的在于提供一种制备聚氨酯道碴道床的方法，该方法包括获得一段铺设有道碴的道床；和使用上述在主管上设置了进气管的聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到道碴中发泡，与道碴形成聚氨酯道碴道床，所述进气管高压气体压力优选为2-20bar，气体流量为5-50Nm3/小时，更优选地，所述高压气体压力为8-15bar，气体流量为30_50Nm3/小时。本发明所提供的聚氨酯发泡装置可以对道碴道床上的多个位置同时浇注聚氨酯反应体系，避免了使用单一浇注口进行过快浇注而导致的聚氨酯反应体系的堆积，也可以根据聚氨酯发泡时间控制聚氨酯反应体系的浇注量，合理填充道碴空隙，从而提高了浇注效率和聚氨酯道碴道床的施工效率。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加清楚图I为根据本发明的一个实施例提供的聚氨酯发泡装置100的简图；图2为根据本发明的一个实施例提供的分流浇注装置200的剖面图；图3为根据本发明的一个实施例提供的分流浇注装置300的剖面图；图4为根据本发明的一个实施例提供的分流浇注装置400的剖面图；图5为根据本发明的一个实施例提供的分流浇注装置500的剖面图；图6为根据本发明的一个实施例提供的分流浇注装置600的剖面图；和图7为根据本发明的一个实施例提供的主管上设置有进气管的分流浇注装置700的剖面图。
具体实施例方式本发明通过在聚氨酯发泡装置中弓I入具有至少两个支管的分流浇注装置，对道碴道床上的多个位置同时浇注聚氨酯反应体系，提高了浇注效率，同时避免了使用单管道进行过快浇注而导致的聚氨酯反应体系的堆积。聚氨酯反应体系本发明所述聚氨酯反应体系，包括单组分、双组分或多组分的聚氨酯反应体系，优选使用双组分的聚氨酯反应体系。可用于本发明的优选的聚氨酯反应体系包括(a) 一种或多种多异氰酸酯，所述多异氰酸酯可用通式R(NCO)n表示，其中R表示含2-18个碳原子的脂肪族烃基、或含6-15个碳原子的芳烃基、或含8-15个碳原子芳脂族烃基，η = 2-4 ；(b) 一种或多种多元醇，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇和/或端氨基聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚己内酯多元醇、聚合物多元醇或它们的混合，所述多元醇的分子量大于200，官能度为2-6 ；(c) 一种或多种扩链剂；和(d)0. 3-4. 5重量％的一种或多种发泡剂，以b和c的重量按100重量％计；(e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以b和c的重量按100重量％计。双组分聚氨酯反应体系包括以异氰酸酯为主的A组分和以多元醇、端氨基聚醚或它们混合物为主的B组分。A组分包括一种或多种多异氰酸酯。所述多异氰酸酯可用通式R(NCO)n表示，其中R表示含2-18个碳原子的脂肪族烃基、含6-15个碳原子的芳烃基、含8-15个碳原子芳脂族烃基，η = 2-4 ο多异氰酸酯优选但不限于，乙烯基二异氰酸酯、四亚甲基1，4_ 二异氰酸酯、己二异氰酸酯(HDI)、十二烷基1，2- 二异氰酸酯、环丁烷-1，3- 二异氰酸酯、环己烷-1，3- 二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、I-异氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烧、六氢甲苯-2,4- 二异氰酸酯、六氢苯基-1，3- 二异氰酸酯、六氢苯基-1，4- 二异氰酸酯、全氢化-二苯甲烷2，4_ 二异氰酸酯、全氢化-二苯甲烷4，4_ 二异氰酸酯、亚苯基1，3_二异氰酸酯、亚苯基1，4-二异氰酸酯、杜烯1，4-二异氰酸酯、均二苯乙烯均二苯乙烯1，4-二异氰酸酯、3，3- 二甲基4，4- 二苯基二异氰酸酯、甲苯_2，4- 二异氰酸酯(TDI)、甲苯-2，6- 二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-2，4’_ 二异氰酸酯(MDI)、二苯甲烷-2，2’-二异氰酸酯(MDI)、二苯甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯(MDI)、亚萘基-1，5-二异氰酸酯(NDI)、它们的异构体、它们与它们的异构体之间的混合物。多异氰酸酯还可以包括用碳化二胺、脲基甲酸酯、或异氰酸酯改性所得的异氰酸酯，优选但不限于，二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯、它们的异构体、它们与它们的异构体之间的混合物。多异氰酸酯还可以选用异氰酸酯预聚物，异氰酸酯预聚物及其制备方法在本领域是众所周知的。所述预聚物的NCO含量,优选但不限于8-30重量％,优选10-28重量％。B组分包括聚酯多元醇、聚醚多元醇和/或端氨基聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚己内酯多元醇、聚合物多元醇或它们的混合物。此外，聚氨酯反应体系还可以进一步包括扩链剂、填料和发泡剂。聚醚多元醇的分子量为200-8000，优选500-6000，平均官能度为2_6，优选2_4。聚醚多元醇，优选但不限于聚环氧丙烷多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚四氢呋喃多元醇、以及它们的混合物。端氨基聚醚，优选但不限于以伯氨和仲氨封端的聚醚多元醇，或它们的混合物，端氨基聚醚的官能度为2-6，优选2-3。端氨基聚醚的分子量优选大于等于1000。所述端氨基聚醚的制备方法在本领域是众所周知的。聚酯多元醇，由二元羧酸或二元羧酸酐与多元醇反应制得。二元羧酸，优选但不限于，含2-12个碳原子的脂肪族羧酸，例如丁二酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷基羧酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、邻苯二甲酸、异酞酸、对苯二酸、它们的混合物。二元酸酐，优选但不限于，邻苯二甲酸酐、四氯苯酐、马来酸酐、它们的混合物。多元醇，优选但不限于，乙二醇、二甘醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、二丙二醇、1，3_甲基丙二醇、1，4_丁二醇、1，5_戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，10-癸二醇、丙三醇、三羟甲基丙 烷、它们的混合物。聚酯多元醇，还包括由内酯制备的聚酯多元醇。由内酯制备的聚酯多元醇，优选但不限于，ε-己内酯。聚醚多元醇，可以通过已知的工艺过程制备，例如，在催化剂存在下，由烯烃氧化物与起始剂反应制得。催化剂，优选但不限于，碱性氢氧化物、碱性醇盐、五氯化锑、氟化硼合乙醚、它们的混合物。烯烃氧化物，优选但不限于，四氢呋喃、环氧乙烷、1，2_环氧丙烷、1，2_环氧丁烷、2，3-环氧丁烷、氧化苯乙烯、它们的混合物。起始剂，优选但不限于，多羟基化合物，例如水、乙二醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、它们的混合物。聚碳酸酯多元醇，优选但不限于，聚碳酸酯二醇。聚碳酸酯二醇，可以由二醇与二烃基或二芳基碳酸酯或光气反应制得。二醇，优选但不限于，1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、三聚甲醛二醇、它们的混合物。二烃基或二芳基碳酸酯，优选但不限于，二苯基碳酸酯。聚合物多元醇是固体增强颗粒在多元醇液体中形成的稳定分散体。任何本领域中已知的聚合物(或分散体)多元醇都可包括在本发明的多元醇组分中。包括但不限于SAN聚合物多元醇、PHD聚合物多元醇、PIPA聚合物多元醇。SAN聚合物多元醇是指通过丙烯腈和苯乙烯的混合物在基本多元醇中原位聚合制得；PHD聚合物多元醇通过异氰酸酯混合物与二胺在基本多元醇中原位聚合反应来制备，所述PIPA聚合物多元醇通过异氰酸酯混合物与二醇和/或二醇-胺在基本多元醇中原位聚合来制备。扩链剂，通常选用分子量小于800的含活泼氢原子化合物，优选分子量为18-400的含活泼氢原子化合物。含活泼氢原子化合物，优选但不限于，烷基二醇、二亚烃基二元醇、聚烷基多元醇、它们的混合物，例如乙二醇、I，4- 丁二醇、I，6-己二醇、I，7-庚二醇、I，8_辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、二甘醇、二丙二醇、聚亚氧烷基乙二醇、它们的混合物。所述含活泼氢原子化合物，也可以包括其它接枝或不饱和的烷基二醇、它们的混合物，例如1，2-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1， 3_丙二醇、2-丁烯-1，4-二醇、2-丁炔-1，4-二醇、链烷醇胺、N-烷基二链烷醇胺如乙醇胺、2_丙醇胺、3-氨基-2，2-二甲基丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、它们的混合物。所述含活泼氢原子化合物，还可以包括脂肪族胺、芳香族胺、它们的混合物，例如1，2_乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，6-己二胺，异佛尔酮二胺、1，4-环己二胺、N, N’ -二乙基-苯基二胺、2,4- 二氨基甲苯、2,6- 二氨基甲苯、它们的混合物。填料可以选用各种无机填料或有机填料。无机填料优选但不限于硅酸盐矿物、金属氧化物、金属盐、无机颜料、天然和合成的纤维矿物、纳米材料、它们的混合物，其非限定性的例子为硅酸钙、碳酸钙、气相二氧化硅、纳米氧化锌、重晶石、硫化锌、玻璃微粒、硅灰石。有机填料优选但不限于结晶石蜡、聚合物多元醇、有机来源的微粒、软木。无机填料或有机填料可以单独使用或者混合使用。填料可起到增强聚氨酯碴料层的强度、阻燃性等作用。所述填料的用量为0-45重量％，特别优选0-25重量％，最优选0-20重量％，以B的重量按100重量％计。发泡剂可以选用各种物理发泡剂或化学发泡剂，优选但不限于，水、卤代烃、烃类化合物。卤代烃，优选但不限于，一氯二氟代甲烷、二氯一氟代甲烷、二氯氟代甲烷、三氯氟代甲烷、它们的混合物。烃类化合物，优选但不限于，丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、它们的混合物。发泡剂，特别优选，水。发泡剂的用量取决于所需制备的聚氨酯填充的碴料层的密度，优选但不限于O. 3-4. 5重量％，特别优选O. 5-3. 6重量％，特最优选O. 6-3. 2重量％,以聚氨酯反应体系中所有多元醇(既包括作为反应组分的多元醇，也包括用作扩链剂的多元醇和其他组分中用到的多元醇)的重量按100重量％计。B组分还可以包括催化剂、表面活性剂和阻燃剂等。催化剂，优选但不限于，胺类催化剂、有机金属催化剂、它们的混合物。胺类催化齐U，优选但不限于，三乙基胺、三丁基胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N，N，N’，N’ -四甲基-乙二胺、五甲基二亚乙基-三胺、N，N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、它们的混合物。有机金属催化剂，优选但不限于有机锡类化合物，例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡、月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二氯化锡、二丁基二乙酸锡、二丁基马来酸锡、二辛基二乙酸锡、它们的混合物。催化剂的用量为B组分的用量的O. 001-10重量％。表面活性剂，可以使用促进原料均匀和视需要适合调节泡沫微孔结构的化合物。优选但不限于硅氧烷的氧化乙烯衍生物。所述表面活性剂的用量为B组分用量的O. 01-5
Mfi % ο阻燃剂可以是有机阻燃剂也可以是无机阻燃剂，有机阻燃剂，优选但不限于三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、磷酸三(2-氯丙基)酯TCPP、三氯丙基磷酸酯(TDCPP)、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三苯酯、正磷酸三聚氰胺(MPP)等或它们的混合；无机阻燃剂，优选但不限于水合氢氧化铝、水合氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸、水合硼酸锌(FB)等或它们的混合。聚氨酯反应体系中，NCO基团与OH基团的摩尔比，优选但不限于70-130 100，特别优选90-115 100，OH基团，以B组分中多元醇、扩链剂、填料、发泡剂中所含的全部OH计。根据本发明提供的方法制得的聚氨酯道碴道床中的聚氨酯泡沫的密度为
O.02-0. 5g/cm3，优选 O. 05-0. 4g/cm3，特别优选 O. 1-0. 3g/cm3。硬度为 5-60Asker C，优选10-40Asker C。聚氨酯聚氨酯道碴道床中的聚氨酯泡沫的断裂伸长率为120-400%。聚氨酯发泡装置·本发明的聚氨酯发泡装置包括混合输出装置和分流浇注装置。其中，所述混合输出装置可以使用已知的聚氨酯发泡设备所用的混合装置。这些设备包括但不限于单组分的设备、双组分的设备或多组分的设备，优选使用双组分的设备，其实例包括但不限于购自Hennecke公司的HK650型、HK1250型、HK2500型常规高压浇注机。聚氨酯发泡设备包括固定体积比的设备或非固定体积比的设备。当使用固定体积比的设备时，以异氰酸酯为主的A组分和以多元醇为主的B组分的体积比优选但不限于3 : 1、2 : 1、1 1、1 2、1 3或其它固定的比例。当使用非固定体积比的设备时，以异氰酸酯为主的A组分和以多元醇为主的B组分的体积比在10 100到100 10之间变化。分流浇注装置可以和混合输出装置直接连接。如果混合输出装置包括一个输出管，那么分流浇注装置也可以通过该输出管和混合输出装置连接。如果混合输出装置的输出管为直管状结构，为了方便地与该输出管相连接，分流浇注装置的主管可以为直管状结构。该主管的一端与混合输出装置的相连接，另一端与两个或更多个支管相连通。主管与混合装置的连接方式可以为本领域已知的任何连接方式，只要其能将聚氨酯反应体系输送至各个支管，例如主管可以通过焊接的方式与混合输出装置相连接。在本发明中，主管优选通过可拆卸的连接方式与混合输出装置连接，如此可方便地更换分流浇注装置，可以防止例如聚氨酯堵塞管口后导致无法浇注等情况发生、或者换用更加适合现场聚氨酯浇注要求的分流浇注装置。可拆卸的连接方式是指在需要时可在不改变两个相互连接的连接件的物理结构的情况下，将连接件分开的连接方式，例如螺纹连接可通过相对旋转连接件而分开。可拆卸的连接方式包括但不限于螺纹连接、承插连接、卡箍连接和自锁连接等。本文所述的螺纹连接是指用螺纹件(或被连接件的螺纹部分)将被连接件联成一体的可拆卸连接。常用的螺纹连接件有螺栓、螺柱、螺钉和紧定螺钉等。本文所述的承插连接是指将管子或管件一端的抽口插入欲接件的承口内，并在环隙内用填充材料(例如麻丝或石棉绳)密封的连接方式。本文所述的卡箍连接是指两端卡式接头中间夹一个密封圈，然后套上管束锁紧固定的连接方式。
本文所述的自锁连接是指无需使用另外的紧固件、粘合剂或组件便能实现两个连接件的锁紧的连接方式，其实例包括但不限于二叉快速自锁接头、三叉快速自锁接头、单联涨扣式自锁快接头、双联涨扣式自锁快速接头，金属推拉自锁连接等。由于自锁连接方式安装和拆卸均快速简便，因此分流浇注装置的主管优选使用自锁连接方式与混合输出装置连接。图I是根据本发明一个实施例的聚氨酯发泡装置100的简图。如图I所示，本发明的聚氨酯发泡装置100包括混合输出装置110和分流浇注装置120。发泡装置100还包括原料罐130和140，分别用于异氰酸酯组分A和多元醇组分B。发泡装置100还包括分别与原料罐130和140连接的泵150和泵160。组分A和组分B分别在泵150和泵160的作用下被泵出，并经相应的管道进入混合输出装置110。在高压作用下，组分A和组分B在混合输出装置110中充分混合形成聚氨 酯反应体系，然后经混合输出装置110的输出管115输出。应当注意的是，在图I中，异氰酸酯组分A和多元醇组分B也可以在一个原料罐中预混合，然后再进入混合输出装置110中充分混合，即图I中的两个原料罐可以以一个原料罐代替。另外，在有些情况下，图I的聚氨酯发泡装置110也可以不包括泵150和160，聚氨酯反应组分可通过重力等作用流入混合输出装置110中混合形成聚氨酯反应体系。分流浇注装置120与输出管115连接，用于承接自输出管115输出的聚氨酯反应体系并将其分流浇注。如果混合输出装置110不包括输出管115，那么分流浇注装置120与混合输出装置110可以直接连接。分流浇注装置120通过其支管将来自混合输出装置110的聚氨酯反应体系分成数个支流，因此在保持每个支管浇注口的输出量一定的同时，可以相应地提高混合输出装置110的聚氨酯反应体系的输出量，而且可以对道碴道床的多个位置同时进行浇注，既提高了浇注效率，也不会造成聚氨酯反应体系的堆积。 例如，当分流浇注装置120具有2个支管时，可以将混合输出装置浇注口的聚氨酯反应体系的输出量提高至原输出量的2倍，如此将浇注效率提高了一倍。应该理解的是以上实例仅是为了说明，不应将其理解为对本发明的限制。图2显示了根据本发明一个实施方式提供的分流浇注装置200的剖面图。分流浇注装置200包括主管210和两个支管220、230。在图2中，两个支管220和230具有相同的管径，并且都为半η形结构，以主管210的中心线均匀分布。在本发明中，分流浇注装置的各支管可以具有不同的形状和管径，优选具有相同的形状和管径。由于常见铁路枕木的梯形横截面的上边约为22厘米，底边约为32厘米，因此两支管220和230的出口端之间的距离优选在23-31厘米之间，如此在浇注聚氨酯时，所述分流浇注装置可以通过各支管骑跨在枕木上，从枕木的两侧浇注聚氨酯反应体系，从而有效地防止在浇注时支管的浇注口发生摆动。图3显示了根据本发明的一个实施方式提供的分流浇注装置300的剖面图。分流浇注装置300包括主管310和两个支管320、330。两个支管320和330具有相同的管径，并且都为直管形结构，以主管310的中心线均匀分布。优选地，两支管320和330的出口端之间的距离优选在23-31厘米之间，如此在浇注聚氨酯时，所述分流浇注装置可以通过各支管骑跨在枕木上，从枕木的两侧浇注聚氨酯反应体系，从而有效地防止在浇注时支管的浇注口发生摆动。图4显示了根据本发明的一个实施方式提供的一个聚氨酯发泡装置的分流浇注装置400的剖面图。分流浇注装置400包括主管410和三个支管420、430、440。三个支管420、430和440具有相同的管径，并且均为直管形结构，以主管410的中心线呈放射状分布。优选地，三个支管420、430和440的出口端之间的距离优选在23-31厘米之间，如此在浇注聚氨酯时，所述分流浇注装置可以通过各支管骑跨在枕木上，从枕木的两侧浇注聚氨酯反应体系，从而有效地防止在浇注时支管的浇注口发生摆动。图5显示了根据本发明的一个实施方式提供一个聚氨酯发泡装置的分流浇注装置500的剖面图。分流浇注装置500包括主管510和四个支管520、530、540、550。四个支管520、530、540和550具有相同的管径，并且均为直管形结构，以主管510的中心线呈放射状分布。优选地，四个支管520、530、540和550的出口端之间的距离优选在23-31厘米之间，如此在浇注聚氨酯时，所述分流浇注装置可以通过各支管骑跨在枕木上，从枕木的两侧浇注聚氨酯反应体系，从而有效地防止在浇注时支管的浇注口发生摆动。·图6显示了根据本发明的一个实施方式提供的一个聚氨酯发泡装置的分流浇注装置600的剖面图。分流浇注装置600包括主管610和两个呈直角弯管结构的支管620、630。在分流浇注装置600的两个支管620和630上各连接有两个再分流管，即在支管620上连接了再分流管624和628，在支管630上连接了再分流管634和638。各个再分流管可以采取与支管相同的结构，也可以采取与支管不同的结构。优选地，再分流管624和628所在的平面与再分流管634和638所在的平面平行，并且与支管620和630所在的平面垂直。优选地，再分流管624和624出口端之间的距离，以及再分流管634和638出口端之间的距离为23-31厘米，如此所述分流浇注装置可以通过再分流管骑跨在枕木上，在枕木两侧浇注聚氨酯反应体系，有效地防止在浇注时发生摆动，同时也可以对多个区域同时进行浇注。图7显示了根据本发明一个实施方式提供一个聚氨酯发泡装置的分流浇注装置700的剖面图。分流浇注装置700与图5所示的分流浇注装置500相似，也包括主管710和四个支管。分流浇注装置700还包括一个在主管710上设置的进气管720，用于向分流浇注装置700中通入高压气体以清扫其中残留的聚氨酯反应体系或聚氨酯反应体系形成的泡沫，防止管道堵塞。通入高压气体清扫分流浇注装置可以是在分流浇注聚氨酯反应体系之前、之后或者在分流浇注过程中出现管道堵塞的情况时进行。优选地，进气管720与主管710聚氨酯反应体系的流动方向的夹角在10°至90°之间，例如10°、20°、30°、40°、50。、60。、70。、80。或 90°。管道清洁效果与高压气体压力和流量有关。进气管高压气体压力为2_20bar，气体流量为5-50Nm3/小时；优选地，气体压力为8-15bar，气体流量为30_50Nm3/小时。在本发明中，所述放射状分布包括各支管的出口端位于以主管与支管的连接位置为顶点的一个圆锥面上的情况，并且如果支管数量较多，还包括各支管的出口端位于以主管与支管的连接位置为顶点的两个或多个圆锥面上的情况。聚氨酯发泡装置的用途和使用方法根据本发明的一个实施例，本发明还提供了将上述聚氨酯发泡装置用于制备聚氨酯道碴道床的用途。根据本发明的实施例，本发明还提供了一种制备聚氨酯道碴道床的方法，该方法包括获得一段铺设有道碴的道床；和使用本发明所提供的聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到所述道碴中发泡，与所述道碴形成所述聚氨酯道碴道床。铺设有道碴的道床可以是在制备聚氨酯道床的过程中铺设的道碴道床，也可以是已经铺设有道碴的进行翻新改建的道床，其中的道碴按照铁路施工的要求堆积成合适的形状。优选地，将所述聚氨酯发泡装置的各支管分别设置在所述枕木两侧，以使所述聚氨酯发泡体系由所述各支管在所述枕木两侧浇注到道碴中。还优选地，将所述聚氨酯发泡 装置的各支管设置在所述枕木的同侧，以使所述聚氨酯发泡体系由所述各支管在所述枕木同侧浇注到道碴中。根据本发明的实施例，本发明还提供一种制备聚氨酯道碴道床的方法，该方法包括获得一段铺设有道碴的道床；和使用本发明提供的在所述主管上设置了进气管的聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到道碴中发泡，与道碴形成聚氨酯道碴道床，其中所述进气管高压气体压力为2-20bar，气体流量为5_50Nm3/小时。优选地，所述高压气体压力为8_15bar，气体流量为30-50Nm3/小时,从而清扫所述分流浇注装置中残留的聚氨酯反应体系或聚氨酯反应体系发泡形成的泡沫。管道清扫效果与高压气体压力和流量有关。当进气管高压气体压力大为2_5bar，气体流量为5-20Nm3/小时时，清洁2分钟时间，管道仍有少量残余聚氨酯反应体系或聚氨酯泡沫。当气体压力为5-8bar，气体流量为20_30Nm3/小时，清洁I分钟时间，管道残余较少量的聚氨酯反应体系或聚氨酯泡沫。当气体压力为8-15bar，气体流量30_50Nm3/小时，仅需清洁2-6秒，即可达到同样管道清扫效果。在实际操作中，清洁时间可以根据实际需要的清扫效果确定。实施例下列实施例用于说明本发明优选的实施方案。本领域技术人员应该理解的是，在下列实施例中所披露的技术代表了发明人所发现的、在本发明实践中运作良好的技术，因此可以被认为是在实践中构成了优选的模式。但是，在本公开的启示下，本领域技术人员应该理解的是在不离开本发明精神和范围的同时，可对所公开的具体的实施方案可作出许多改变并得到相似的结果。上下文中提及的原料及设备说明如下Desmodur PF :异氰酸酯预聚物，NCO含量23. 0%,25°C时粘度约600mPa · s,可从拜耳材料科技有限公司购得。Desmodur PA09 :异氰酸酯预聚物，NCO含量24. 5%，25°C时粘度约475mPa · s，可从拜耳材料科技有限公司购得。Desmodur 0926 :异氰酸酯聚酯型预聚物，NCO含量19. 2 %，25 °C时粘度约IOOOmPa · s,可从拜耳材料科技有限公司购得。Terathane 2000 :聚四氢呋喃(PTMEG)，羟值 56，40°C时粘度约 1200mPa · S，可从拜耳材料科技有限公司购得。Bayflex CE 8070 :扩链剂，羟值1598，25°C时粘度约18mPa *s，可从拜耳材料科技
有限公司购得。Bayflex CE 8075 :扩链剂，羟值1610，25°C时粘度约20mPa *s，可从拜耳材料科技
有限公司购得。Desmophen 2003E :聚酯多兀醇体系,轻值56,75°C时粘度约560mPa · s,可从拜耳材料科技有限公司购得。Bayflex 12BX012 :聚醚多元醇体系，羟值102，25°C时粘度约1050mPa · S，可从拜耳材料科技有限公司购得。Dabco 33LV :叔胺型催化剂，可从空气化工产品有限公司购得。DABCO DC193 :表面活性剂，可从空气化工产品有限公司购得。Solkane 365/227 :发泡剂，可从苏威氟化学有限公司购得。HK650型常规高压浇注机可从Hennecke公司购得。HK1250型常规高压烧注机可从Hennecke公司购得。HK2500型常规高压烧注机可从Hennecke公司购得。实施例I将道碴石料堆积成满足道碴道床要求的堆积结构。用HK 650型常规高压浇注机，于20秒内将聚氨酯反应体系的组分DESM0DUR PA 09和BAYFLEX 12BX012按表I所列用量通过如图2所示的分流浇注装置200分流浇注，即聚氨酯反应体系由分流浇注装置200的主管210进入，并从两个支管220和230流出，浇注到道碴石料的堆积结构内，发泡，固化，聚氨酯泡沫即与道碴石料形成聚氨酯道碴道床。其中两支管220和230的出口端之间的距离为25厘米。表I:
I单位 I原料特性配方1-1
Bayflex 12BX012 重量份料温 25-30°C100------
DesmodurPA 09 重量份料温 25-30°C_44_
Solkane 365/227 |重量份 |预先混入 12BX012 丨4由于在分流浇注装置中引入了两个支管，显著提高了施加聚氨酯反应体系HK 650型常规高压浇注机的工作吐出量。聚氨酯反应体系通过该分流浇注装置200分流后，经过分流浇注装置的两个支管220和230施加到道碴石料堆积成路基的碴料间隙中，聚氨酯反应体系发泡固化形成聚氨酯泡沫，即与道碴石料成为聚氨酯道碴道床。实施例2将道碴石料堆积成满足道碴道床要求的堆积结构。用HK 1250型常规高压浇注机，于25秒内将聚氨酯反应体系的组分按表2-1所列用量通过如图3所示Y型分流浇注装置300分流，即聚氨酯反应体系由Y型分流浇注装置的主管310进入从两个支管320和330流出，浇注到碴料的堆积结构内，发泡，固化，聚氨酯泡沫即与道碴石料成为聚氨酯道碴道床。其中两个支管320和330的出口端之间的距离为27厘米。表2-权利要求
1.一种聚氨酯发泡装置，包括 一个混合输出装置，用于将聚氨酯反应组分混合为聚氨酯反应体系，并输出所述聚氨酷反应体系，和 一个分流浇注装置，所述分流浇注装置包括一个主管和至少两个支管，所述主管与所述混合输出装置连接以将所述聚氨酯反应体系传送至所述支管，所述支管与所述主管连通，以分流浇注所述聚氨酯反应体系。
2.根据权利要求I所述聚氨酯发泡装置，其中，所述主管以可拆卸的连接方式与所述混合输出装置连接。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述可拆卸的连接方式为螺纹连接、承插连接、卡箍连接或自锁连接。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述可拆卸的连接方式为自锁连接。
5.根据权利要求I所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述支管中的一个为直管、直角弯管结构、或半η形结构。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述各支管以所述主管中心线为轴呈放射状分布。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述各支管出口端之间的距离为23-31厘米。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述支管中的一个的出口端连接至少两个再分流支管。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述再分流支管的出口端之间的距离为23-31厘米。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的聚氨酯发泡装置，其中，所述主管上还设置了一个进气管，用于向所述分流浇注装置中通入高压气体以清扫所述分流浇注装置中残留的聚氨酯反应体系或聚氨酯反应体系发泡形成的泡沫。
11.一种制备聚氨酯道碴道床方法，所述方法包括步骤 获得一段铺设有道碴的道床；和 使用根据权利要求1-10中任一项所述的聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到所述道碴中发泡，与所述道碴形成所述聚氨酯道碴道床。
12.根据权利要求11所述的方法，所述道床包括一段枕木，其中，所述分流浇注装置可以通过各支管骑跨在枕木上，以使所述聚氨酯发泡体系由所述各支管在所述枕木两侧浇注到道碴中。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述道床包括一段枕木，所述聚氨酯发泡装置的各支管设置在所述枕木的同侧，以使所述聚氨酯发泡体系由所述各支管在所述枕木同侧浇注到道碴中。
14.一种制备聚氨酯道碴道床方法，所述方法包括步骤 获得一段铺设有道碴的道床；和 使用根据权利要求10所述的聚氨酯发泡装置将聚氨酯反应体系浇注到所述道碴中发泡，与所述道碴形成所述聚氨酯道碴道床， 其中，所述进气管高压气体压力为2-20bar，气体流量为5_50Nm3/小时。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述高压气体压力为8-15bar，气体流量为30-50Nm3/ 小时。
16.权利要求1-10中任一项所述的聚氨酯发泡装置用于制备聚氨酯道碴道床的用途。
全文摘要
本发明涉及一种聚氨酯发泡装置及其应用。所述聚氨酯发泡装置包括一个混合输出装置和一个分流浇注装置，所述混合输出装置用于将聚氨酯反应组分混合为聚氨酯反应体系，并输出所述聚氨酯反应体系，所述分流浇注装置包括一个主管和至少两个支管，所述主管与所述混合输出装置连接以将所述聚氨酯反应体系传送至所述支管，所述支管与所述主管连通，以分流浇注所述聚氨酯反应体系。本发明还涉及所述聚氨酯发泡装置用于制备聚氨酯道碴道床的用途以及聚氨酯聚氨酯道碴道床的制备方法。
文档编号B29C44/60GK102950694SQ201110234950
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者张晨曦, 孙刚, 布希, 赵辉, 成浩, 何小强 申请人:拜耳材料科技(中国)有限公司