一种铁路枕木的制备方法与流程

本发明涉及建筑领域，具体涉及一种铁路枕木的制备方法。

背景技术：

铁路枕木大多采用的是木质枕木和水泥枕木，然而木质枕木易老化、使用寿命短、更替频繁；水泥枕木重量大、弹性低、脆性大，且造价远高出木质枕木、维修费用也较高。为满足铁路建设的需求，国内外学者早在20世纪90年代初就对高聚物复合材料枕木成型技术进行了一些研究，具体包括玻纤增强型枕木、聚苯乙烯增强型枕木、石膏增强型枕木、聚氨酯发泡枕木以及回收塑料和废弃矿物质合成枕木等，而主要的成型方法有模压成型、间歇挤出成型以及连续拉挤成型等。

目前，国内合成枕木专利多为拉挤成型长纤维增强聚氨酯枕木，相关技术中存在以下问题：(1)成型工艺虽实现了枕木的连续性生产，但为了便于纤维的排布和浸渍，防止内部放热量过大而引起烧芯，成型枕木截面尺寸通常控制在210mm×80mm，从而需进行块与块的粘接，增加了枕木的制造难度和成本；(2)为了实现废旧塑料的回收利用，将高速捏合过的废塑料、粉煤灰和辅助剂加入挤出机内塑化熔融后在模具内模压成型而成；或利用挤压成型技术使废旧轮胎碎块生成枕木，然而上述专利所用设备为普通螺杆挤出机，其成型效果好但混炼效果差，从而降低了产品性能；或者虽采用双阶挤出系统制备废旧塑料铁路枕木，改善了物料的混炼效果，但所得枕木强度较低、降温速度慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供一种铁路枕木的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种铁路枕木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)混合：将物料在混合设备中高速混合均匀，放入弹簧上料机中；将加强筋从成型设备的成型模具尾部装入，使其前端超过成型模具的物料入口处位置；(2)塑化：启动弹簧上料机和强制喂料器，将所述步骤1中的物料压入成型设备的行星螺杆挤出系统内实现充分塑化；(3)建压：将在所述步骤2中充分塑化后的物料在行星螺杆挤出系统的末端的连接装置处进行充分排气，然后导入成型设备的单螺杆挤出系统内，进一步塑化熔融并建立稳定的挤出压力；(4)成型：将经过所述步骤3建压后的熔体在压力作用下从成型模具的侧后端进入成型模具内，熔融的物料带动加强筋往前输送，在成型模具内被定型，形成大截面增强型铁路枕木。

优选地，所述成型模具与单螺杆挤出系统呈锐角排列。

优选地，所述成型模具与单螺杆挤出系统呈30°～60°角排列。

优选地，所述成型模具为加长模具，其采用渐变压缩，压缩比小以增加物料在模具内的停留时间，充分排出熔体内的气体；所述成型模具的截面尺寸为220mm×160mm。

优选地，所述成型模具分为加热段和冷却段，所述加热段采用加热器加热，所述冷却段处通有冷却介质。

优选地，所述加热段保温在190℃；所述冷却段的前部通有60～80℃的冷却介质，后部采用室温冷却介质冷却。

优选地，所述成型模具的内表面设置有便于气体排出的细小凹槽。

优选地，所述行星螺杆挤出系统的加工温度为170℃～220℃，所述单螺杆挤出系统的加工温度为150℃～200℃。

优选地，根据本发明制作的所述铁路枕木包括基体和加强筋；所述基体为废旧回收塑料和工业固体废弃物；所述加强筋为钢筋或连续玻璃纤维增强聚合物钢筋；所述废旧回收塑料为高密度聚乙烯、废聚苯乙烯；所述固体废弃物为粉煤灰、赤泥和/或石膏粉。

本发明的有益效果：

(1)本发明所使用原料主要为回收的废旧塑料和废旧固体废弃物，不仅成本低，也为废旧塑料等提供一个综合利用的平台，能有效节约和利用能源，属于环保型铁路枕木。

(2)利用本发明的实施例提供的制备方法所制作的铁路枕木，其抗弯强度、抗弯模量和抗压强度均超过现有枕木，可用于建筑结构件的使用。

(3)本发明成型设备采用的是双阶挤出工艺，其综合利用了行星螺杆挤出机的混炼塑化效果好和单螺杆挤出机成型效果好的优势，可连续稳定地制备出具有突出混炼效果和高力学性能、优良耐久性和高模量的大截面且环保的增强型铁路枕木，并实现废旧塑料等的回收利用。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是根据本发明的实施例所提供的制备方法所制作的铁路枕木的示意图。

图2是本发明所采用的加工设备的位置示意图。

图3是图2中的加工设备的成型模具结构示意图。

其中：1-基体，2-加强筋，3-行星螺杆挤出系统，4-单螺杆挤出系统，5-成型模具，6-加强筋输送机构，7-加热段，8-冷却段。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明提供了一种铁路枕木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)混合：将物料在混合设备中高速混合均匀，放入弹簧上料机中；将加强筋从成型设备的成型模具5尾部装入，使其前端超过成型模具5的物料入口处位置；

(2)塑化：启动弹簧上料机和强制喂料器，将步骤(1)中的物料压入成型设备的行星螺杆挤出系统3内实现充分塑化；

(3)建压：将在步骤(2)中充分塑化后的物料在行星螺杆挤出系统3的末端的连接装置处进行充分排气，然后导入成型设备的单螺杆挤出系统4内，进一步塑化熔融并建立稳定的挤出压力；

(4)成型：将经过步骤(3)建压后的熔体在压力作用下从成型模具5的后端进入成型模具5内，熔融的物料带动加强筋往前输送，在成型模具5内被定型，形成大截面增强型铁路枕木。

作为优选，成型模具5与单螺杆挤出系统(4)呈锐角排列，在本实施例中，成型模具5与单螺杆挤出系统4呈30°～60°角排列。

作为优选，成型模具5为加长模具，其采用渐变压缩，压缩比小以增加物料在模具内的停留时间，充分排出熔体内的气体；成型模具5的截面尺寸为220mm×160mm。

作为优选，成型模具5分为加热段7和冷却段8，加热段7采用加热器加热，冷却段8处通有冷却介质。

作为优选，加热段7保温在190℃；冷却段8的前部采用60～80℃的导热油冷却，后部采用室温冷却水冷却。

作为优选，成型模具5的内表面设置有便于气体排出的细小凹槽。

作为优选，行星螺杆挤出系统3的加工温度为170℃～220℃，单螺杆挤出系统4的加工温度为150℃～200℃。

本发明还提供了一种利用本发明所提供的制备方法制备而成的铁路枕木，该铁路枕木包括基体1和加强筋2。基体1为废旧回收塑料和工业固体废弃物。加强筋2为钢筋或连续玻璃纤维增强聚合物钢筋。废旧回收塑料为高密度聚乙烯、废聚苯乙烯。固体废弃物为粉煤灰、赤泥和/或石膏粉。

下面提供两个实施例：

实施方式一：

在该实施方式中，所用基体1的物料为回收的粉煤灰、高密度聚乙烯、废聚苯乙烯和偶联剂，加强筋为连续玻璃纤维增强聚丙烯所制钢筋。采用的成型设备包括弹簧上料装置、强制喂料器、行星螺杆挤出系统3、连接装置、单螺杆挤出系统4、成型模具5和加强筋输送机构6等。其中，行星螺杆挤出系统3从其加料口到出料口的温度依次设定为：150℃～170℃～190℃～200℃～200℃，单螺杆挤出系统4从其加料口到模具的挤出温度依次设定为：160℃～180℃～190℃～190℃；成型模具5的截面尺寸为220mm×160mm。

在具体实施过程中，经加强筋输送机构6将加强筋从成型模具5的尾部插入，将物料在混合设备中充分混合后，放入弹簧上料装置中，启动弹簧上料装置后，将物料输送至行星螺杆挤出系统3的加料斗内，再启动强制喂料器，将松散的物料输送入行星螺杆挤出系统3内。

在行星螺杆挤出系统3的旋转输送下，物料实现了良好的混炼和塑化。经行星螺杆挤出系统3混炼和塑化好的物料熔体被挤入连接装置内，在连接装置内实现充分排气后，进入单螺杆挤出系统4的加料口。

经过充分排气的物料熔体在单螺杆挤出系统4内将进一步被熔融塑化，并建立稳定的熔体压力，最后进入成型模具5，在其流动作用下，加强筋2向前运动，最终在通有冷却介质的冷却段8内冷却定型，连续稳定地制备出具有高性能的增强型铁路枕木。其中，加热段7保温在190℃，冷却段8前部分通有80℃的导热油，后部分通有室温冷却水。

实施方式二：

在该实施方式中，所采用成型设备和加工步骤均与实施方式1相同，区别点在于：所用基体为回收的废磷石膏、废高密度聚乙烯以及偶联剂，加强筋为钢筋。行星螺杆挤出系统3温度设定从加料口到出料口依次设定为：150℃-160℃-170℃-180℃-180℃，单螺杆挤出系统4的挤出温度设定从加料口到模具依次设定为：150℃-160℃-170℃-170℃。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。