一种复合材料轨枕的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路工程建筑构件的成型制备领域，尤其涉及一种轨枕的制备工艺。
【背景技术】
[0002] 目前我国铁路线路工程中使用的枕木主要是木枕和混凝土枕两种，但混凝土枕由 于本身重量过大，安装和更换起来很不方便，因此在铁路桥梁明桥面、木岔枕等特殊地段通 常使用木枕。木枕造价低、弹性好、形状简单、加工容易、重量轻、铺设更换方便、绝缘性能较 好。然而，现有满足尺寸要求的木材越来越少，且木材不耐腐蚀，通常需要经过防腐处理，且 处理过程中所产生的化学物质对环境具有一定的危害性。尽管如此，经过防腐处理的木枕， 使用寿命仍可高达15年左右，但如果货流加大、速度和载量提高，木枕使用寿命将降至8~ 10年，木枕更换的成本较高。
[0003] 由于传统枕木本身存在上述难以克服的缺点，世界各国都在研发通过新型枕木来 替代传统枕木。其中，玻璃钢枕木既有木枕易加工的优点，又具有耐腐蚀性、耐候性、耐疲劳 性和耐电气绝缘性，且本身不需要进行防腐处理，减少了环境污染，同时玻璃钢枕木还具有 50年以上的使用寿命，其相比木枕具有稳定性能好、使用年限长等优点。
[0004] 现在国外有开发出聚氨酯的合成枕木，并在高速铁路上进行成功应用，但其生产 需要造价高昂的专门设备方可进行，此外，其原材料成本也一直居高不下，推广缓慢。而复 合材料（例如玻璃钢）的空心枕木除了具备聚氨酯合成轨枕的优点外，还具有设备要求低， 原材料来源广泛易得、成本低廉等优点，近来已引起人们的关注。
[0005] 然而，对于复合材料轨枕如何成型及生产，如何降低生产成本及设备投入，如何简 化成型设备的结构，如何制备出性能优异的复合材料轨枕，这一直是本领域人员所面临的 技术难题。现有合成复合材料轨枕大多通过模压成型的工艺方法制备，模压工艺虽简单可 行，但对批量产品来说，工作量大、效率低，不能实现连续化生产，且制品的稳定性较差。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，克服以上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一 种工艺步骤简单、工艺效率高、成本低、可实现连续化和自动化生产的复合材料轨枕的制备 方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种复合材料轨枕的制备方法， 包括以下步骤：
[0008] 导纱：将至少一种的玻璃纤维无捻粗纱通过送料装置引导至设定的工作面；
[0009] 浸渍：将树脂体系混合均匀后注入浸胶机构的浸胶槽，使上述玻璃纤维无捻粗纱 的表面和内部输送到浸胶槽内浸渍树脂体系；
[0010] 送毡：通过送料装置将表面毡和/或缝编毡直接送至一对辊挤压装置；
[0011] 挤压：表面毡和/或缝编毡在上述对辊挤压装置处与浸渍后的玻璃纤维无捻粗纱 汇合，共同接受挤压；
[0012] 成型：经对辊挤压装置输出的物料通过预成型模具系统进入到成型模具系统，成 型模具系统上划分有多段温控区域，并在l〇〇°C~220°C之间自动控制成型温度（控温精度 可达±5°C )，完成成型过程后的粗坯通过牵引装置送到成型模具系统外；
[0013] 切割：通过预成型模具系统及成型模具系统的设计，成型得到带有格构形腔体的 中空型轨枕本体，中空型轨枕本体从成型模具系统中脱模后，通过一定长度的冷却平台，利 用自动切割装置将粗坯制品切割至要求的尺寸，即得到中空型复合材料轨枕本体；
[0014] 加盖：通过胶粘结和/或紧固件连接，在所述中空型复合材料轨枕本体的两端安 装固接上端盖，得到复合材料轨枕。
[0015] 上述的制备方法，所述导纱步骤中，优选的，玻璃纤维无捻粗纱为1200Tex~ 19200Tex玻璃纤维无捻粗纱中的任一种或几种；所述导纱的运行速度控制为0. 08~0. 6 m/min〇
[0016] 上述的制备方法，所述浸渍步骤中，优选的，选用的树脂体系的配方包含如下质量 份数的原料组分：
[0017] 乙烯基树脂 100份； 过苯甲酸叔丁酯 0.15~0.3份； 过氧化物 0.8~1.2份； 阻燃剂 5~20份； 内脱模剂 OJ~1.5份；
[0018] 与上述树脂体系对应的玻璃纤维无捻粗纱的质量份数控制为210~350份。
[0019] 上述的制备方法，所述送毡步骤中，优选的，送料装置包括两台纤维毡送料装置， 两台纤维毡送料装置布设于玻璃纤维无捻粗纱的送料装置的上、下两侧，所述表面毡、缝编 毯的面密度均为300~900g/m2。
[0020] 上述的制备方法，所述挤压步骤中，优选的，对辊挤压装置包括多组挤压辊和上、 下移动辊，其中挤压高度和移动距离根据实际需要确定。
[0021] 上述的制备方法，所述成型步骤中，优选的，所述预成型模具系统包括模具支架和 由模具支架串联支撑的多块模具支板，多块模具支板相互平行且间隔布置，模具支板的中 心部位开设中心孔，中心孔中穿设模具芯棒，中心孔的周围开设有导纱孔，导纱孔的外围开 设有导毡孔，所述模具芯棒从预成型模具系统一直延伸到所述成型模具系统的模腔中，所 述导纱孔和导毡孔均对准成型模具系统的模腔内壁与模具芯棒之间的间隙。
[0022] 上述的制备方法，所述成型步骤中，优选的，所述成型模具系统上设有控温装置， 且控温装置使成型模具系统从进口到出口依次被划分为第一温控区、第二温控区和第三 温控区，且第一温控区的温度控制为160°C~180°C，第二温控区的温度控制为175°C~ 200°C，第三温控区的温度控制为165°C~185°C。
[0023] 上述的制备方法，所述成型步骤中，优选的，所述端盖是以热固性树脂为基体、以 连续玻璃纤维为增强材料，通过模压工艺制备而成。
[0024] 上述的制备方法，优选的，所述模具芯棒的数量为四根，且四根模具芯棒成矩阵式 对称分布；所述中心孔为矩形开孔；所述模具芯棒的端部通过固定螺栓固定在端部的模具 支板上；这样成型出的所述格构形腔体为一 "田"字形中空腔体，包括被分隔成的四个大小 相同、且平行布置的长方体中空通道，所述端盖上设有格构形突起，该格构形突起为与前述 "田"字形中空腔体相配合的"田"字形矩阵突起。
[0025] 上述的制备方法，优选的，所述长方体中空通道的四条侧棱边为经过倒圆角后形 成的四个柱状弧面，且从轨枕本体的横截面上看，圆角半径为2~IOmm ;
[0026] 所述轨枕本体的四条侧棱边为经过倒圆角后形成的四个柱状弧面，且从轨枕本体 的横截面上看，四个柱状弧面的圆角半径为2~10mm。
[0027] 上述的制备方法，优选的，所述端盖上的"田"字形矩阵突起包括四个长方体状的 突起单元，且四个突起单元呈两两对称分布，每个突起单元的底面积与所述长方体中空通 道的横截面大小基本相同。
[0028] 上述的制备方法，优选的，所述轨枕本体的横截面的高度略小于其横截面的宽度， 且减小的尺寸不超过横截面宽度尺寸的15%。
[0029] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0030] 1)本发明的制备工艺工作量小、效率高，可实现连续化生产，同时制备得到的复合 材料轨枕由于材料内部分布均匀，其质量更稳定；
[0031] 2)本发明的制备工艺中用到的成型系统，不仅结构简单、组装方便、加工性能好， 而且成本较低，易于控制；
[0032] 3)采用本发明的制备工艺可以加工出各种形状的复合材料轨枕，只需对预成型模 具系统和成型模具系统的结构进行相应替换即可，适应性好；
[0033] 4)采用本发明的制备工艺可连续加工出中空型结构的复合材料轨枕本体，产品 重量可减轻10%左右；周期费用低；且产品弹性好、强度高，使用寿命长，耐腐蚀、耐高低温 (可以在_40°C到70°C环境下长期使用），绝缘性能好，耐气候性高，还具有优异的耐疲劳性 能、减振性和吸音消声性；
[0034] 5)采用本发明的制备工艺制作复合材料轨枕时，加工效率高，可实现复合材料轨 枕的连续和大批量生产。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他的附图。
[0036] 图1为本发明【具体实施方式】中制备方法的成型系统原理图。
[0037] 图2为本发明【具体实施方式】中制备得到格构形复合材料轨枕的立体分解图。
[0038] 图3为本发明【具体实施方式】中轨枕本体的侧视图。
[0039] 图4为本发明【具体实施方式】中端盖的主视图。
[0040] 图5为本发明【具体实施方式】中预成型模具系统与成