專利名稱：酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上木材資源比較貧乏的國家之一，但確是ー個木材消費大國，木材的供需矛盾始終十分尖鋭。如何將林木的生物量最大化地利用，生產(chǎn)較多的木材替代產(chǎn)品，用于國民經(jīng)濟建設(shè)，是森林エ業(yè)行業(yè)及科技工作者的重大課題。我國木材綜合利用水平及利用率比較低，特別是對林木的剩余資源利用率更低，僅是森林エ業(yè)發(fā)達國家的40%左右。林木資源的充分利用及高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是國民經(jīng)濟建設(shè)急需部門產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實及歷史意義。我國是ー個地域遼闊的大陸國家，人口眾多，資源分配不均衡，這就必然決定了大量資源與人員需要長途調(diào)運。不論是運輸里程還是運輸量，鉄路運輸在五大運輸方式中都是最高的。鉄路是保證我國經(jīng)濟快速發(fā)展的基礎(chǔ)和根本。截至20世紀末，我國鉄路建設(shè)總里程突破7萬km，運營里程達到6. 64萬km，計劃到2050年中國鐵路網(wǎng)規(guī)模達到14萬km。根據(jù)運量和行車速度等運營條件的要求，每公里線路上鋪設(shè)軌枕的數(shù)量在1440 1840根，如按最低限計算，需要軌枕I. 06億根。加上需要更替的軌枕，將有I. 2億根軌枕缺ロ，如這ー問題不能很好解決，將嚴重制約國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，北美目前毎年更換軌枕大約1200萬根，未來2 5年會進ー步提高到140(Tl600萬根/年；俄羅斯有超過2. 5億根的木質(zhì)軌枕亟待更換(鉄路干線、地鐵線路、森林窄軌鐵路和電氣火車鉄路)，因此，不論是世界上的其它國家還是我國，對軌枕數(shù)量的需求都是非常大的，急需研制、開發(fā)各項技術(shù)指標先進的新型優(yōu)質(zhì)軌枕，而復(fù)合材料軌枕將成為鐵路運輸?shù)陌l(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，不但操作方便快捷，而且所得產(chǎn)品性能優(yōu)良。所述目的是通過如下方案實現(xiàn)的
ー種酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，依次包括以下步驟
(1).預(yù)浸料的制備將木質(zhì)剩余物制備成粒度為I 3mm的木屑，烘箱干燥，使其含水率控制在6%以下；將毛竹片打磨去除表面毛刺和污垢，用酚醛樹脂膠浸泡3-7min，處理后加熱干燥、冷卻備用；將酚醛樹脂膠霧化后與木質(zhì)剩余物在攪拌機中充分均勻攪拌備用，酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為159^17% ；
(2).表面材料的制備將玻璃纖維布在酚醛樹脂膠中充分浸泡，制成預(yù)浸料，放入烘箱加熱至6(T70°C，保持2-3小時后，將預(yù)浸料從烘箱中取出，冷卻備用；
(3).復(fù)合材料的制備將預(yù)浸好的玻璃纖維方格布均勻鋪放于模具的四周；向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，厚度一致，加入量為總量的25%，橫向均勻鋪放第一層冷卻備用的毛竹片，毛竹片平均間距10 mm;繼續(xù)向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，カロ入量為總量的25%，縱向鋪放第二層毛竹片，間距同第一層；繼續(xù)向模具中均勻地加入25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，橫向均勻鋪放第三層冷卻備用的毛竹片；繼續(xù)向模具中均勻地加入剰余25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，合上模具的上蓋，使熱壓機開始加壓，熱壓溫度為180 200°C，采用三段式熱壓，高壓單位壓カ為4. 5 5MPa，時間為I I. 5min，保壓單位壓カ為2.8 3MPa，時間為8 lOmin，低壓單位壓カ為0. 8 IMPa，時間為1.5 21^11，ー次降壓。恒溫保持15 17min，將模具卸壓并使其冷卻后，打開模具，將復(fù)合材料軌枕取出。浸泡毛竹片用的酚醛樹脂膠，其酚醛樹脂質(zhì)量為28 32%。與木質(zhì)剩余物一同攪拌所使用的酚醛樹脂膠，霧化前酚醛樹脂質(zhì)量為41-45%。所述方法中，酚醛樹脂膠中含有占酚醛樹脂膠總重量3-5%的尿素。所述方法中，玻璃纖維布為規(guī)格為EW200的玻璃纖維方格布。所述方法中，縱向鋪放的毛竹片的長度與軌枕長度相同，橫向鋪放的毛竹片的長度與軌枕寬度相同，具體地，縱向鋪放的毛竹片的尺寸為5X15X 2500mm,橫向鋪放的毛竹片的尺寸為5X 15X220mm。 所述方法中，木質(zhì)剩余物為楊樹、落葉松、云杉、冷杉樹種中的ー種或多種。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
I.本發(fā)明利用了大量的木質(zhì)剩余物，成本低廉，使用性能好，不但克服了水泥軌枕存在的缺點，而且發(fā)展了木材的節(jié)約代用，優(yōu)化了木材消費結(jié)構(gòu)，在一定程度上緩解了我國木材資源緊張的狀況，改善了森林資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境。2.軌枕是承載物體，主要是承受由壓應(yīng)カ產(chǎn)生的彎曲。該軌枕材料有ー個縱向鋪設(shè)的竹條對稱中心平面，向兩側(cè)均勻分布橫向鋪設(shè)的竹條對應(yīng)層。當軌枕受力被彎曲時，承受最大剪應(yīng)カ的中心層將是竹條平面，本發(fā)明設(shè)置三層竹條平面的纖維方向互相垂直，使軌枕在縱、橫兩個方向上發(fā)生的蠕變和抗拉強度基本趨向一致，有效保證了軌枕的整體強度，從而提高了軌枕的承載能力。3.本發(fā)明在預(yù)浸料的制備過程中控制與木質(zhì)剩余物攪拌使用的酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為159^17%，經(jīng)試驗證明，①此施膠量可使木屑間、木屑與毛竹片、木屑與EW200中堿玻璃纖維形成最佳的界面結(jié)合，使軌枕材料的整體穩(wěn)定性達到最佳；②使軌枕整體緩沖性能優(yōu)于水泥軌枕，弾性模量達到0. 5667GPa，接近木材橫紋抗壓強度此施膠量，軌枕24小時吸水厚度膨脹率為4. 75%，使軌枕的防水性能滿足要求防紫外線老化性能達到良好效果，滿足耐老化性能要求。4.本發(fā)明在表面材料的制備時先將玻璃纖維浸膠，這種做法可大大提高玻璃纖維與木屑、毛竹片界面的結(jié)合效果，使軌枕的整體穩(wěn)定性和抗沖擊強度得到提高；另外，防水能是復(fù)合材料軌枕使用環(huán)境的要求，酚醛樹脂膠具有良好的防水性能，玻璃纖維浸膠后，包覆于軌枕材料表面，通過高頻壓機，使軌枕表面形成致密的保護層，從而大大提高了防水性能和防腐蝕性能。5.本發(fā)明可設(shè)計性好，可以根據(jù)不同的用途要求，靈活地對原材料進行選擇、對各組分分布設(shè)計，在エ藝條件保證的前提下，使原組分材料優(yōu)點互補，能呈現(xiàn)出色的綜合性倉^:。6.本發(fā)明制備エ藝簡單，操作容易，具有良好的應(yīng)用前景。具體實施例方式下面詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。實施例一
酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，依次包括以下過程
(I).預(yù)浸料的制備將木質(zhì)剩余物制備成粒度為I 3mm的木屑，經(jīng)電動篩選機篩分去雜，烘箱干燥，使其含水率控制在6%以下；將5 X 15 X 2500mm和5 X 15 X 220mm的毛竹片打磨去除表面毛刺和污垢，用酚醛樹脂占總質(zhì)量30%的酚醛樹脂膠浸泡5min，處理后加熱干燥、冷卻備用；將固體重量(酚醛樹脂)占43%的酚醛樹脂膠霧化后與木質(zhì)剩余物在攪拌機中充分均勻攪拌備用，酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為16%，酚醛樹脂中加入4 %的尿素。(2).表面材料的制備將規(guī)格為EW200的玻璃纖維布在固體含量43%的酚醛樹脂膠中充分浸泡，制成預(yù)浸料，放入烘箱加熱至62°C，保持2-3小時后，將預(yù)浸料從烘箱中取出，冷卻備用。(3).復(fù)合材料的制備將預(yù)浸好的玻璃纖維方格布均勻鋪放于模具的四周；向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，厚度一致，加入量為總量的25%，橫向均勻鋪放第一層冷卻備用的毛竹片，毛竹片平均間距10 mm;繼續(xù)向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，加入量為總量的25%，縱向鋪放第二層毛竹片，間距同第一層；繼續(xù)向模具中均勻地加入25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，橫向均勻鋪放第三層冷卻備用的毛竹片；繼續(xù)向模具中均勻地加入剰余25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，合上模具的上蓋，使熱壓機開始加壓，熱壓溫度為180°C，采用三段式熱壓，高壓單位壓カ為5MPa，時間為lmin，保壓單位壓カ為3MPa，時間為8min，低壓單位壓カ為0. 8MPa，時間為2min，一次降壓。恒溫保持15min，將模具卸壓并使其冷卻后，打開模具，將復(fù)合材料軌枕取出。實施例ニ
酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，依次包括以下過程
(I).預(yù)浸料的制備將木質(zhì)剩余物制備成粒度為2mm的木屑，經(jīng)電動篩選機篩分去雜，烘箱干燥，使其含水率控制在4%以下；將5 X 15 X 2500mm和5 X 15 X 220mm的毛竹片打磨去除表面毛刺和污垢，用酚醛樹脂占總質(zhì)量28%的酚醛樹脂膠浸泡7min，處理后加熱干燥、冷卻備用；將固體重量(酚醛樹脂)占45%的酚醛樹脂膠霧化后與木質(zhì)剩余物在攪拌機中充分均勻攪拌備用，酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為15%，酚醛樹脂中加入3 %的尿素。(2).表面材料的制備將規(guī)格為EW200的玻璃纖維布在固體含量40%的酚醛樹脂膠中充分浸泡，制成預(yù)浸料，放入烘箱加熱至68°C，保持2-3小時后，將預(yù)浸料從烘箱中取出，冷卻備用。(3).復(fù)合材料的制備將預(yù)浸好的玻璃纖維方格布均勻鋪放于模具的四周；向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，厚度一致，加入量為總量的25%，橫向均勻鋪放第一層冷卻備用的毛竹片，毛竹片平均間距10 mm;繼續(xù)向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，加入量為總量的25%，縱向鋪放第二層毛竹片，間距同第一層；繼續(xù)向模具中均勻地加入25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，橫向均勻鋪放第三層冷卻備用的毛竹片；繼續(xù)向模具中均勻地加入剰余25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，合上模具的上蓋，使熱壓機開始加壓，熱壓溫度為、200°C，采用三段式熱壓，高壓單位壓カ為4. 5MPa，時間為I. 5min，保壓單位壓カ為2. 8MPa，時間為lOmin，低壓單位壓カ為IMPa，時間為I. 5min，一次降壓。恒溫保持17min，將模具卸壓并使其冷卻后，打開模具，將復(fù)合材料軌枕取出。實施例三
酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，依次包括以下過程
(I).預(yù)浸料的制備將木質(zhì)剩余物制備成粒度為I 3mm的木屑，經(jīng)電動篩選機篩分去雜，烘箱干燥，使其含水率控制在6%以下；將5 X 15 X 2500mm和5 X 15 X 220mm的毛竹片打磨去除表面毛刺和污垢，用酚醛樹脂占總質(zhì)量32%的酚醛樹脂膠浸泡3min，處理后加熱干燥、冷卻備用；將固體重量(酚醛樹脂)占41%的酚醛樹脂膠霧化后與木質(zhì)剩余物在攪拌機中充分均勻攪拌備用，酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為17%，酚醛樹脂中加入5%的尿素。(2).表面材料的制備將規(guī)格為EW200的玻璃纖維布在固體含量45%的酚醛樹脂膠中充分浸泡，制成預(yù)浸料，放入烘箱加熱至65°C，保持2-3小時后，將預(yù)浸料從烘箱中取出，冷卻備用。(3).復(fù)合材料的制備將預(yù)浸好的玻璃纖維方格布均勻鋪放于模具的四周；向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，厚度一致，加入量為總量的25%，橫向均勻鋪放第一層冷卻備用的毛竹片，毛竹片平均間距10 mm;繼續(xù)向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，加入量為總量的25%，縱向鋪放第二層毛竹片，間距同第一層；繼續(xù)向模具中均勻地加入25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，橫向均勻鋪放第三層冷卻備用的毛竹片；繼續(xù)向模具中均勻地加入剰余25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，合上模具的上蓋，使熱壓機開始加壓，熱壓溫度為190°C，采用三段式熱壓，高壓單位壓カ為4. 8MPa，時間為I. 2min，保壓單位壓カ為2. 9MPa，時間為9min，低壓單位壓カ為0. 9MPa，時間為I. 8min，一次降壓。恒溫保持16min，將模具卸壓并使其冷卻后，打開模具，將復(fù)合材料軌枕取出。實施例一至三所述木質(zhì)剰余物，可以為楊樹、落葉松、云杉、冷杉樹種中的ー種或多種。前述實施方式只是對本專利的示例性說明而并不限定它的保護范圍，本領(lǐng)域人員還可以對其進行局部改變，只要沒有超出本專利的精神實質(zhì)，都視為對本專利的等同替換，都在本專利的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.ー種酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟 (1).預(yù)浸料的制備將木質(zhì)剩余物制備成粒度為I 3mm的木屑，烘箱干燥，使其含水率控制在6%以下；將毛竹片打磨去除表面毛刺和污垢，用酚醛樹脂膠浸泡3-7min，處理后加熱干燥、冷卻備用；將酚醛樹脂膠霧化后與木質(zhì)剩余物在攪拌機中充分均勻攪拌備用，酚醛樹脂膠占混合物總重量的比例為159^17% ； (2).表面材料的制備將玻璃纖維布在酚醛樹脂膠中充分浸泡，制成預(yù)浸料，放入烘箱加熱至6(T70°C，保持2-3小時后，將預(yù)浸料從烘箱中取出，冷卻備用； (3).復(fù)合材料的制備將預(yù)浸好的玻璃纖維方格布均勻鋪放于模具的四周；向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，厚度一致，加入量為總量的25%，橫向均勻鋪放第一層冷卻備用的毛竹片，毛竹片平均間距10 mm;繼續(xù)向模具中均勻地加入木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，カロ入量為總量的25%，縱向鋪放第二層毛竹片，間距同第一層；繼續(xù)向模具中均勻地加入25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，橫向均勻鋪放第三層冷卻備用的毛竹片；繼續(xù)向模具中均勻地加入剰余25%的木質(zhì)剩余物預(yù)浸料，合上模具的上蓋，使熱壓機開始加壓，熱壓溫度為180 ·200°C，采用三段式熱壓，高壓單位壓カ為4. 5 5MPa，時間為I I. 5min，保壓單位壓カ為2.8 3MPa，時間為8 lOmin，低壓單位壓カ為0. 8 IMPa，時間為1.5 21^11，ー次降壓；恒溫保持15 17min，將模具卸壓并使其冷卻后，打開模具，將復(fù)合材料軌枕取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于浸泡毛竹片用的酚醛樹脂膠，其酚醛樹脂質(zhì)量為28 32%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在干與木質(zhì)剩余物一同攪拌所使用的酚醛樹脂膠，霧化前酚醛樹脂質(zhì)量為41-45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于所述酚醛樹脂膠中含有占酚醛樹脂膠總重量3-5%的尿素。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于所述玻璃纖維布為規(guī)格為EW200的玻璃纖維方格布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于縱向鋪放的毛竹片的長度與軌枕長度相同，橫向鋪放的毛竹片的長度與軌枕寬度相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于縱向鋪放的毛竹片的尺寸為5X 15X2500mm ;橫向鋪放的毛竹片的尺寸為5X 15X220mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，其特征在于所述木質(zhì)剩余物為楊樹、落葉松、云杉、冷杉樹種中的ー種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軌枕的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有復(fù)合材料軌枕的問題。一種酚醛樹脂基復(fù)合材料軌枕的制備方法，依次包括預(yù)浸料的制備、表面材料制備和復(fù)合材料制備的過程。本發(fā)明利用了大量的木質(zhì)剩余物，成本低廉，使用性能好，不但克服了水泥軌枕存在的缺點，而且發(fā)展了木材的節(jié)約代用，優(yōu)化了木材消費結(jié)構(gòu)，在一定程度上緩解了我國木材資源緊張的狀況，改善了森林資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境。
文檔編號B27N3/08GK102744753SQ20121025730
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者孫月, 王桂英, 王維, 肖生苓 申請人:東北林業(yè)大學(xué)