[发明专利]一种新型夹芯结构合成枕木及其连续拉挤成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种新型夹芯结构合成枕木结构及其制造方法。 

背景技术

铁路是我国主要交通运输手段之一，铁路轨枕通常采用木枕和钢筋混凝土枕木，作为传统的木枕，其具有易于加工和运输、绝缘性能高、减振性能优异，但由于其材质为生物材料，虽然经过防腐防水等处理，其使用寿命仍然比较短，一般不超过15年，其维护成本也比较高。钢筋混凝土枕木作为木枕的替换材料，由于重量大、脆性大、弹性低、容易出现裂缝等缺点，也越来越难于满足铁路建设的发展需求。为满足铁路建设的发展需求，日本、美国等发达国家研制高分子合成材料代替原有的木枕和钢筋混凝土枕木，其中研制最成功的是日本积水化学工业有限公司开发的单向玻璃纤维增强聚氨酯泡沫，即合成枕木。该材料具有优良的强度大、密度低、耐久性、难燃性，以及较高的力学性能、较低的密度、耐腐蚀和螺钉拉拔强度高等特点。 

目前国内合成枕木专利均为长纤维增强聚氨酯均质泡沫材料，其制作过程通常包括导纱、发泡机注胶、均匀浸泽、成型、切割、加工、粘接、加工和喷漆等工序。专利CN101314931A乔冬平等人公开了一种长纤维增强聚氨酯泡沫均质合成枕木配方和成型工艺；专利CN101328311A张用兵等人公开了一种合成枕木的配方及连续成型工艺，该合成枕木为长纤维增强聚氨酯均质泡沫材料；专利CN101550225A孙寿鹏等人公开了一种可用注射法或拉挤成型的自结皮阻燃型聚氨酯复合枕木的配方体系； CN101046077A石岛勇治公开了一种具有良好耐久性、难燃性及防震性合成枕木及其制作方法。以上专利均为长纤维增强聚氨酯均质泡沫材料，部分专利在合成枕木成型过程，在表面结皮形成阻燃层，其主要成型工艺均采用了连续拉挤成型工艺，但以上合成枕木均采用了均质材料，制品密度较大，通常密度大于750kg/m3，同时为便于纱束排布和浸润，并防止内部放热量大而引起烧芯，成型最大模腔尺寸通常控制为210mm×80mm，在制作轨枕时需要进行块与块的粘接，无形中增加了合成枕木的制作成本。 

发明内容

本发明针对上述合成枕木密度较大和模腔尺寸较小的不足，提出了一种新型夹芯结构合成枕木及其成型工艺。本发明的目的是介绍一种新型夹芯结构合成枕木结构及其连续拉挤成型工艺。 

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现。 

一种新型夹芯结构合成枕木，其特征是：该合成枕木为夹芯结构，合成枕木外层为连续纤维增强聚氨酯泡沫层，其厚度为10mm～50mm，合成枕木内部为泡沫芯材，其横截面形状为四角倒有圆角的正方形或长方形，泡沫芯材的材料为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、酚醛泡沫中的一种，密度为100 kg/ m3～500 kg/m3。 

根据所述的新型夹芯结构合成枕木，其特征为：所述的合成枕木外层厚度为20mm，所述的泡沫芯材横截面形状为长方形，泡沫芯材材料优选密度为250 kg/ m3的聚氨酯泡沫。 

根据所述的新型夹芯结构合成枕木，其特征是：所述的合成枕木的外层和泡沫芯材增加有过渡中间层，其材料为聚氨酯层或酚醛树脂层。 

根据所述的新型夹芯结构合成枕木，其特征是：所述的过渡中间层优选材料为聚氨酯层。 

一种新型夹芯结构合成枕木的连续拉挤成型工艺，其特征是：夹芯结构合成枕木连续成型工艺包括导纱、泡沫芯材输送、发泡机注胶、均匀浸泽、成型、切割共计六个工序， 

（1）导纱，将规格为1200Tex-19200Tex的任一种或几种玻璃纤维无捻粗纱通过导纱架、集纱板引导至所需截面，运行速度为0.1～1m/min，在导纱过程中尽可能减少对纱的磨损；

（2）泡沫芯材输送，将预制好的聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或酚醛泡沫芯材按连续滚动成型设备相同的速度输送到合成枕木成型设备中，速度控制在0.1～1m/min；

（3）发泡机注胶，将聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、发泡稳定剂、阻燃剂、防老剂、异氰酸酯配方组分按比例在发泡机中混合均匀，以0.5-15kg/min的流量均匀喷涂在纤维的单一分层或多个分层的上表面；

（4）均匀浸泽，纱束表面喷胶后，迅速进入浸泽设备进行均匀浸泽，通过挤压板的高度控制，以及挤压板在垂直纱束行进方向按一定频率往复运动使聚氨酯均匀浸泽纱束；

（5）成型，将浸泽过树脂的纤维束和泡沫芯材通过连续滚动成型设备的牵引力引入滚动成型设备的模腔中，纤维束的运行速度与泡沫芯材输送速度相匹配，控制在0.1～1m/min，在50～120℃之间可自动控温，制品在滚动成型设备模腔内完成发泡、定型和固化后输送到下一工序；