專利名稱：一種木質(zhì)內(nèi)芯復(fù)合枕木的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及的是一種復(fù)合枕木。
背景技術(shù)：
枕木常被用于承載物體，是鐵路建設(shè)、專用軌道走行設(shè)備鋪設(shè)和承載設(shè)備領(lǐng)域中 不可或缺的材料。根據(jù)其組成材料的不同，枕木主要分為木制枕木、鋼筋混凝土枕木、鋼制 枕木和復(fù)合材料枕木。其中，木制枕木較為常用，其彈性好，重量輕，制作簡單，絕緣性能好；在鐵路建設(shè) 以及專用軌道走行設(shè)備鋪設(shè)中，木枕與碎石道碴之間有較大的摩擦系數(shù)，具有穩(wěn)定的特點。 此外，木制枕木中的扣件與木枕連接簡單，其鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)維修、運輸都很方便。但是由于其應(yīng) 用領(lǐng)域環(huán)境的特殊性，木制枕木容易由于風(fēng)吹日曬以及雨雪等的影響，其使用年限較短，所 以需要定期進(jìn)行更換，需要消耗大量的木材。而且枕木在使用前一般必須經(jīng)過注油防腐，上 述注油防腐處理過程中，處理劑的使用又容易造成環(huán)境污染。鋼筋混凝土枕木也屬較為常 用的枕木，其克服了木制枕木使用壽命短的缺陷，具有壽命長、穩(wěn)定性好的特點，但是由于 該類型枕木硬度大，所以其彈性較差，消音減震效果也差，使用一段時間后容易出現(xiàn)裂縫的 問題，影響鐵路的安全運營。鋼制枕木較之木制枕木其重量很大，體積笨重，使得其鋪設(shè)、養(yǎng) 護(hù)維修以及運輸都很不方便。而且，鋼制枕木的制造成本很高，不能被廣泛應(yīng)用。鋪設(shè)后其 與列車之間發(fā)生摩擦的噪音很大。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前復(fù)合材料枕木成為新興的材料枕木，該復(fù)合材料枕木具有 較之木制枕木等更強的吸收列車行駛時產(chǎn)生重量的性能，從而在鐵路建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛 的關(guān)注。根據(jù)復(fù)合材料的種類不同，其主要分為橡塑復(fù)合枕木、玻璃鋼復(fù)合枕木以及聚氨酯 合成枕木。橡塑復(fù)合枕木是以廢舊輪胎或者回收塑料制得的熱塑性彈性體作為枕木的外殼， 以混凝土作為枕木的內(nèi)芯，采用擠出工藝制得的，其具有抗沖擊、耐腐蝕、高強度的特點。雖 然其在技術(shù)應(yīng)用上可以將大量的廢舊輪胎和廢塑料回收利用，具有環(huán)保意義，但是該產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝復(fù)雜，最為重要的是以上述來源并不穩(wěn)定的廢舊橡膠和回收塑料作為枕木的外 殼，所以對于該種枕木是否具有耐候性和耐老化性難以確定。玻璃鋼復(fù)合枕木是由玻璃鋼筒體和設(shè)置在玻璃鋼筒體內(nèi)的填充材料組成；其中， 玻璃鋼筒體是以不飽和聚酯樹脂、玻璃纖維粗紗、粉末填料為原料，采用纏繞、拉擠、手糊等 工藝制作而成，填充材料一般采用高強度泡沫材料。制得的玻璃鋼復(fù)合材料枕木具有優(yōu)良 的力學(xué)性能，但是由于其采用纏繞、拉擠、手糊等工藝所以生產(chǎn)效率極低，由于該類型的枕 木采用不飽和聚酯樹脂作為原料，而不飽和聚酯樹脂的穩(wěn)定性和耐候性差，所以導(dǎo)致該種 玻璃鋼復(fù)合枕木的產(chǎn)品穩(wěn)定性和耐候性都較差。聚氨酯合成枕木是由發(fā)泡聚氨酯樹脂浸 漬連續(xù)玻璃纖維，通過連續(xù)成型工藝先制得較薄的板材，之后再將其層疊粘合而成。其中 聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元 胺或水等擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑等原料制成的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地
3改變產(chǎn)品形態(tài)及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產(chǎn)品。該種枕木具有重量輕、耐腐蝕、絕 緣性能好、便于現(xiàn)場加工和施工的特點?，F(xiàn)有技術(shù)中CN101314931A公開了一種新型合成 枕木，該枕木就是由聚氨酯泡沫和單向排列的長玻璃纖維組成的，其中長玻璃纖維沿著枕 木長度方向上均勻排布，分布于聚氨酯泡沫基體中。在該現(xiàn)有技術(shù)中，該復(fù)合材料枕木中 玻璃纖維的排列均為單一的縱向排列，因此沒有設(shè)置剪力配筋的橫向位置容易因彎曲而導(dǎo) 致層間剪力的破壞，使得枕木出現(xiàn)裂縫從而整體失效。此外，現(xiàn)有技術(shù)中CN101323701A公 開了一種長玻璃纖維增強的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，在該軌枕的制備中，需要將玻璃纖 維纏繞在所述模具內(nèi)，再向所述模具內(nèi)腔噴涂聚氨酯混合料，從而形成由玻璃纖維包裹的 聚氨酯軌枕。其中，由于所述玻璃纖維的纏繞是采用現(xiàn)有技術(shù)中的纏繞技術(shù)，所以其均是 采用單一的縱向排列方式，所以利用該現(xiàn)有技術(shù)中的方法制備得到的軌枕也同樣存在諸如 CN101314931A中的技術(shù)問題。此外，在美國專利US6605343B1也公開了一種復(fù)合材料制成的枕木，該枕木也是 在以填充物和熱硬化性樹脂構(gòu)成的材料外層包裹泡沫性熱硬化性樹脂而構(gòu)成的，其中，所 述的泡沫性熱硬化性樹脂是將長玻璃纖維沿縱向排列于熱硬化性樹脂上而形成的。所以該 頁同樣存在會由于枕木受力彎曲時層間剪力的破壞，從而導(dǎo)致枕木毀壞失效。另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)中還普遍存在的問題是，由于使用了枕木是由聚氨酯樹脂 和玻璃纖維構(gòu)成，所以對于聚氨酯樹脂的需求量很大，但是聚氨酯樹脂的價格較高，所以導(dǎo) 致該聚氨酯合成枕木的造價很高，限制了它的普遍應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的聚氨酯合成枕木中玻璃纖維 的排列均采用單一的縱向排列方式，容易在枕木受力發(fā)生變形彎曲時由于沒有設(shè)置剪力配 筋的橫向位置而導(dǎo)致層間剪力的破壞，使得枕木整體失效，進(jìn)而提供一種在受力彎曲時不 會出現(xiàn)層間剪力破壞的復(fù)合枕木。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的聚氨酯合成枕木中大量使用 了聚氨酯材料所以導(dǎo)致枕木成本大幅提高的問題，進(jìn)而提供一種具有和聚氨酯合成枕木性 質(zhì)完全相同、且造價低廉的復(fù)合枕木。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合枕木，所述枕木的內(nèi)芯為木質(zhì)材料，在所 述木質(zhì)材料外部縱向纏繞有經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，在所述復(fù)合枕木 的最外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布。在所述玻璃纖維無捻粗紗和所述玻璃纖維多軸向布之間沿橫向的軸向鋪設(shè)有經(jīng) 偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗。其中，所述縱向纏繞的角度為-40 45度。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所述玻璃纖維無捻粗紗的線密度為4800 9600g/km，單絲直徑為10 40 y m。所述玻璃纖維多軸向布為無堿玻璃纖維三軸向布或者四軸向布。所述三軸向布或 者四軸向布的克重為600 1200g/m2。所述不飽和聚酯樹脂為鄰苯二甲酸型、間苯二甲酸型以及環(huán)氧雙酚A型不飽和聚 酯樹脂的溶解液。所述不飽和聚酯樹脂的粘度為300 1500cp，標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間為10 90s。
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所述聚氨酯樹脂由如下重量百分比的原料組成多元醇29. 9 59. 5%，異氰酸酯 40 70%，發(fā)泡劑0. 1 0. 5%。所述聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為2. 0 4. 0，室溫條件下的凝膠時間為1 lOmin。所述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗的層厚度為1 10mm，所述經(jīng)偶 聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布的層厚度為1 5mm。經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗的層厚度 為 10 20mm。所述聚氨酯樹脂的重量和所述玻璃纖維多軸向布以及玻璃纖維無捻粗紗的總重 量的比為3 7 1 1。本發(fā)明所述的復(fù)合枕木以木質(zhì)材料作為內(nèi)芯，在所述內(nèi)芯材料外部縱向纏繞有經(jīng) 不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，在所述復(fù)合枕木的最外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理 后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布。在所述木質(zhì)內(nèi)芯外部纏繞經(jīng)不飽和聚酯樹 脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，所述玻璃纖維無捻粗紗只有經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤后才可以 獲得凝固的加強層，將木質(zhì)內(nèi)芯的強度增加，之所以選擇不飽和聚酯樹脂，是因為使用該樹 脂可以獲得可靈活調(diào)整的凝膠時間；此外，采用縱向纏繞一方面對內(nèi)芯起緊固作用，另一方 面也為了提高內(nèi)芯的彎曲強度和剪切強度，防止層間剪切破壞。之后再在所述玻璃纖維無捻粗紗外層設(shè)置經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂 浸潤后的玻璃纖維多軸向布，選擇玻璃纖維多軸向布，是因為多軸向布是通過在纖維織造 時同時使用織物中特定方向纖維的強度而制得的，所述特定方向指沿枕木橫向方向的軸 向、和軸向呈45度角的方向、和軸向呈90度的縱向軸向以及和橫向軸向呈135度的方向； 正是由于其利用上述多個方向纖維的強度，故其在纖維的強度和剛度上都得到了更充分的 發(fā)揮，本發(fā)明使用該多軸向布最主要的原因是利用了多軸向布在特定方向上的纖維作用 力；這樣在經(jīng)偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后，使得該多軸向布在經(jīng)聚氨酯樹脂噴灑后，可以使得聚 氨酯樹脂可以更好地對該多軸向布進(jìn)行浸潤，實現(xiàn)玻璃纖維多軸向布和聚氨酯樹脂之間的 良好作用，從而也通過利用前述多軸向布在特定方向上(和枕木受力彎曲變形力主要分解 方向相一致)的纖維作用力，使得枕木獲得在枕木受力彎曲變形力主要分解方向的剪力配 筋。本發(fā)明所述的復(fù)合枕木可以在所述玻璃纖維無捻粗紗和所述玻璃纖維多軸向布 之間設(shè)置有經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗。其中， 玻璃纖維無捻粗紗為疏松結(jié)構(gòu)，而聚氨酯樹脂在其內(nèi)部發(fā)泡后，從而形成一個具有一定減 震作用的材料層，從而使得本發(fā)明所述的復(fù)合枕木可以更好地吸收噪音。同樣地，所述玻璃 纖維無捻粗紗經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理的目的也是為了使得聚氨酯樹脂可以更好地對該無捻粗 紗進(jìn)行浸潤。使用偶聯(lián)劑對上述無捻粗紗或者多軸向布進(jìn)行表面處理，即常規(guī)的表面潤濕處 理，其主要是通過該偶聯(lián)劑的表面作用使得玻璃纖維無捻粗紗獲得較小的潤濕角，從而使 得玻璃纖維無捻粗紗可以獲得更好地潤濕，提高其界面的結(jié)合作用力。其中，優(yōu)選所述偶聯(lián) 劑為硅烷偶聯(lián)劑，是因為該種類型的偶聯(lián)劑可以和主要組分為氧化硅的玻璃纖維無捻粗紗 獲得更好的結(jié)合力。其中，選擇所述玻璃纖維無捻粗紗的線密度為4800 9600g/km，單絲直徑為10 40 ym，是考慮到了適宜的線密度以及單絲直徑可以使得本發(fā)明所述的復(fù)合枕木在獲得所 要求的性能的基礎(chǔ)上，保證其具有適宜的重量，便于搬運和現(xiàn)場加工。選擇所述玻璃纖維多軸向布為無堿玻璃纖維三軸向布或者四軸向布，因為無堿玻 璃纖維可以抵抗雨水的侵蝕，從而可以提高制備得到的復(fù)合枕木的耐候性。優(yōu)選所述三軸 向布或者四軸向布的克重為600 1200g/m2，是因為選擇適宜克重的玻璃纖維多軸向布才 可以獲得較好的枕木性能，如果其克重小，那么會影響其作為復(fù)合枕木表面保護(hù)層的厚度 太小，抗磨性能太弱；克重太大，相應(yīng)地作為復(fù)合枕木表面保護(hù)層的厚度就會太大，使得聚 氨酯樹脂很難充分進(jìn)入所述玻璃纖維多軸向布內(nèi)對其進(jìn)行浸潤。選擇所述不飽和聚酯樹脂的粘度為300 1500cp，標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間為10 90s，其 中粘度的選擇不能夠太低，粘度太低會導(dǎo)致經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗的 固化物脆性強，抗沖擊性能差；粘度太高則又會使得玻璃纖維無捻粗紗很難被浸潤。那么相 應(yīng)地上述樹脂粘度的設(shè)置也就會影響到上述標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間。進(jìn)一步限定所述聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為2. 0 4. 0，室溫條件下的凝膠時間為 1 lOmin ；其中，設(shè)置上述發(fā)泡倍率的數(shù)值是考慮到了發(fā)泡倍率太小容易導(dǎo)致生成的復(fù)合 枕木的彈性差，太大則會導(dǎo)致生成的復(fù)合枕木的密度太低，顯著影響抗壓強度。另外，凝膠 時間的設(shè)置也必須是以在獲得最高工作效率的同時保證枕木的性能，凝膠時間太短就會導(dǎo) 致凝膠不充分。以上所述的枕木的橫向即枕木的長度方向，所述枕木的縱向即為枕木的寬度方向。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明所述的復(fù)合枕木是采用木制材料作為內(nèi)芯、利用復(fù)合材料對上述內(nèi)芯 進(jìn)行“外包裝”處理得到的新型枕木，在所述木質(zhì)內(nèi)芯材料外部縱向纏繞經(jīng)不飽和聚酯樹脂 浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，在所述無捻粗紗外層再覆蓋經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹 脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布，從而實現(xiàn)了以木質(zhì)材料為內(nèi)芯、不飽和聚酯樹脂增強玻璃 纖維為夾心層、聚氨酯樹脂增強玻璃纖維多軸向布層為外包層組合而成的復(fù)合枕木，該枕 木由于玻璃纖維多軸向布的設(shè)置實現(xiàn)了在枕木多個方向的剪力配制，從而在枕木受力彎曲 時也不會出現(xiàn)層間剪力的破壞，具有很高的安全性和較長的使用壽命。此外，該復(fù)合枕木其 外層仍然是聚氨酯復(fù)合材料，將內(nèi)芯的木質(zhì)材料嚴(yán)密地包裹在中心，從而杜絕了來自蟲害、 環(huán)境和氣候?qū)ζ涞挠绊?，所以其具備了聚氨酯?fù)合材料枕木所具有的耐水解、耐油脂的優(yōu) 良特性，以及對風(fēng)化環(huán)境特有的耐候性(也可抗霧和抗冰鹽)，同時由于其采用木質(zhì)材料作 為內(nèi)芯，所以在很大程度上節(jié)約了聚氨酯的需求量，降低了該類型復(fù)合枕木的造價，同時也 不會影響枕木的性能。(2)本發(fā)明所述的復(fù)合枕木還可以在不飽和聚酯樹脂增強玻璃纖維和聚氨酯樹脂 增強玻璃纖維多軸向布層之間進(jìn)一步橫向設(shè)置經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂 浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗，從而形成一個具有一定減震作用的材料層，使得本發(fā)明所述 的復(fù)合枕木可以更好地吸收噪音。


附圖1是本發(fā)明所述復(fù)合枕木的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
附圖2是本發(fā)明所述的進(jìn)一步設(shè)置經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸 潤后的玻璃纖維無捻粗紗的復(fù)合枕木的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。附圖中各標(biāo)號分別表示為內(nèi)芯1 ；經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗 層2 ；經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布層3 ；經(jīng)偶聯(lián)劑表面 處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗層4。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，使用以下實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。實施例1圖1是本發(fā)明所述的復(fù)合枕木結(jié)構(gòu)剖面示意圖，在該圖中可以看到所述復(fù)合枕木 分為三層，其中，最內(nèi)部的內(nèi)芯1為木質(zhì)材料，外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂 浸潤后的玻璃纖維多軸向布層3，上述兩層之間的夾心層為經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃 纖維無捻粗紗層2。首先，選擇重量百分比為30%的三元醇、重量百分比為69. 9%的異氰酸酯、重量 百分比為0. 的發(fā)泡劑，將上述原料混合配制得到聚氨酯樹脂原液待用。另外，采用溶解 劑苯乙烯對所述不飽和聚酯樹脂進(jìn)行稀釋，得到不飽和聚酯樹脂的溶解液待用。選擇榆木作為內(nèi)芯1的材料，加工成長為2000 3200mm、寬為100 230mm、高為 100 290mm的規(guī)格，將線密度為4800g/km、單絲直徑為10 y m的玻璃纖維無捻粗紗沿縱向 的軸向(即縱向纏繞的角度為0度)對該內(nèi)芯1進(jìn)行纏繞，將粘度為300cp鄰苯二甲酸型 不飽和聚酯樹脂苯乙烯溶解液噴灑于所述纏繞好的玻璃纖維無捻粗紗上，對其進(jìn)行常溫凝 膠，計算標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間為10s，從而形成經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2， 計算該層的厚度為1mm。然后，將單位面積質(zhì)量為600g的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理過的無堿玻璃纖維 三軸向布包裹在上述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2外部，并將上述配制 好的聚氨酯樹脂原液噴灑在所述無堿玻璃纖維三軸向布上，從而使得聚氨酯樹脂原液對無 堿玻璃纖維三軸向布進(jìn)行浸潤直至形成硬殼結(jié)構(gòu)，計算所述無堿玻璃纖維三軸向布的厚度 為1mm。在該過程中，聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為2.0，室溫下所述聚氨酯樹脂進(jìn)行凝膠形成 硬殼結(jié)構(gòu)的時間為lmin。即可得到本發(fā)明所述的復(fù)合枕木，該復(fù)合枕木中無堿玻璃纖維三軸向布和玻璃纖 維無捻粗紗的總重量和聚氨酯樹脂的重量比為7 3。實施例2選擇重量百分比為59. 5%的三元醇、重量百分比為40. 0%的異氰酸酯、重量百分 比為0. 5%的發(fā)泡劑，將上述原料混合配制得到聚氨酯樹脂原液待用。另外，采用溶解劑苯 乙烯對所述不飽和聚酯樹脂進(jìn)行稀釋，得到不飽和聚酯樹脂的溶解液待用。選擇樺木作為內(nèi)芯1的材料，加工成長為2000 3200mm、寬為100 230mm、高為 100 290mm的規(guī)格，將線密度為6800g/km、單絲直徑為30 y m的玻璃纖維無捻粗紗沿縱向 對該內(nèi)芯1進(jìn)行纏繞，縱向纏繞的角度為-40度；將粘度為900cp間苯二甲酸型不飽和聚酯 樹脂苯乙烯溶解液噴灑于所述纏繞好的玻璃纖維無捻粗紗上，對其進(jìn)行常溫凝膠，計算標(biāo) 準(zhǔn)凝膠時間為50s，從而形成經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2，計算該層的厚度為5mm。然后，將單位面積質(zhì)量為900g的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理過的無堿玻璃纖維 三軸向布包裹在上述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2外部，并將上述配制 好的聚氨酯樹脂原液噴灑在所述無堿玻璃纖維三軸向布上，從而使得聚氨酯樹脂原液對無 堿玻璃纖維三軸向布進(jìn)行浸潤直至形成硬殼結(jié)構(gòu)，計算所述無堿玻璃纖維三軸向布的厚度 為3mm。在該過程中，聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為4. 0，室溫下所述聚氨酯樹脂進(jìn)行凝膠形成 硬殼結(jié)構(gòu)的時間為5min。即可得到本發(fā)明所述的復(fù)合枕木，該復(fù)合枕木中無堿玻璃纖維三軸向布和玻璃纖 維無捻粗紗的總重量和聚氨酯樹脂的重量比為7 5。實施例3選擇重量百分比為29. 9%的三元醇、重量百分比為70.0%的異氰酸酯、重量百分 比為0. 的發(fā)泡劑，將上述原料混合配制得到聚氨酯樹脂原液待用。另外，采用溶解劑苯 乙烯對所述不飽和聚酯樹脂進(jìn)行稀釋，得到不飽和聚酯樹脂的溶解液待用。選擇楊木作為內(nèi)芯1的材料，加工成長為2000 3200mm、寬為100 230mm、高為 100 290mm的規(guī)格，將線密度為9600g/km、單絲直徑為40 y m的玻璃纖維無捻粗紗沿縱向 對該內(nèi)芯1進(jìn)行纏繞，縱向纏繞的角度為45度，將粘度為1200cp間苯二甲酸型不飽和聚酯 樹脂苯乙烯溶解液噴灑于所述纏繞好的玻璃纖維無捻粗紗上，對其進(jìn)行常溫凝膠，計算標(biāo) 準(zhǔn)凝膠時間為90s，從而形成經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2，計算該層的 厚度為10mm。然后，將單位面積質(zhì)量為1200g的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理過的無堿玻璃纖維 四軸向布包裹在上述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2外部，并將上述配制 好的聚氨酯樹脂原液噴灑在所述無堿玻璃纖維四軸向布上，從而使得聚氨酯樹脂原液對無 堿玻璃纖維四軸向布進(jìn)行浸潤直至形成硬殼結(jié)構(gòu)，計算所述無堿玻璃纖維四軸向布的厚度 為5mm。在該過程中，聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為3. 0，室溫下所述聚氨酯樹脂進(jìn)行凝膠形成 硬殼結(jié)構(gòu)的時間為lOmin。即可得到本發(fā)明所述的復(fù)合枕木，該復(fù)合枕木中無堿玻璃纖維三軸向布和玻璃纖 維無捻粗紗的總重量和聚氨酯樹脂的重量比為1 1。實施例4圖2是本發(fā)明所述的進(jìn)一步設(shè)置經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸潤 后的玻璃纖維無捻粗紗的復(fù)合枕木的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，在該圖中可以看到所述復(fù)合枕木分 為四層，其中，最內(nèi)部的內(nèi)芯1為木質(zhì)材料，外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸 潤后的玻璃纖維多軸向布層3，上述兩層之間的夾心層為經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖 維無捻粗紗層2，以及位于所述經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多 軸向布層3和所述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗層2之間的經(jīng)偶聯(lián)劑表面處 理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗層4。選擇重量百分比為30. 7%的三元醇、重量百分比為69. 0%的異氰酸酯、重量百分 比為0. 3%的發(fā)泡劑，將上述原料混合配制得到聚氨酯樹脂原液待用。另外，采用溶解劑苯 乙烯對所述不飽和聚酯樹脂進(jìn)行稀釋，得到不飽和聚酯樹脂的溶解液待用。選擇云杉作為內(nèi)芯1的材料，加工成長為2000 3200mm、寬為100 230mm、高為100 290mm的規(guī)格，將線密度為9600g/km、單絲直徑為40 y m的玻璃纖維無捻粗紗沿縱向 對該內(nèi)芯1進(jìn)行纏繞，縱向纏繞的角度為-45度，將環(huán)氧值為0. 41 0. 47、粘度為300 400cp的環(huán)氧雙酚A型不飽和聚酯樹脂的苯乙烯溶解液噴灑于所述纏繞好的玻璃纖維無捻 粗紗上，對其進(jìn)行常溫凝膠，計算標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間為90s，從而形成經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的 玻璃纖維無捻粗紗層2，計算該層的厚度為10mm。然后，將線密度為9600g/km、單絲直徑為40 y m的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理過 的玻璃纖維無捻粗紗沿橫向的軸向鋪設(shè)于經(jīng)玻璃纖維無捻粗紗沿縱向纏繞后的內(nèi)芯1夕卜。之后再將單位面積質(zhì)量為1200g的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理過的無堿玻璃纖 維四軸向布包裹在上述橫向鋪設(shè)的玻璃纖維無捻粗紗層外部，并將上述配制好的聚氨酯樹 脂原液噴灑在所述無堿玻璃纖維四軸向布上，從而使得聚氨酯樹脂原液對無堿玻璃纖維四 軸向布以及橫向鋪設(shè)的玻璃纖維無捻粗紗進(jìn)行浸潤直至形成硬殼結(jié)構(gòu)，計算所述無堿玻璃 纖維四軸向布的厚度為5mm。在該過程中，聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為3. 0，室溫下所述聚氨 酯樹脂進(jìn)行凝膠形成硬殼結(jié)構(gòu)的時間為lOmin。即可得到本發(fā)明所述的復(fù)合枕木，該復(fù)合枕木中無堿玻璃纖維三軸向布和玻璃纖 維無捻粗紗的總重量和聚氨酯樹脂的重量比為1 1。在該實施例中，可以根據(jù)需求來調(diào)整經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸 潤后的玻璃纖維無捻粗紗層的厚度，該厚度可以為10 20mm中的任意數(shù)值。本發(fā)明所述的木質(zhì)材料的內(nèi)芯可以使用任何的木材，該木材可以是整體的，也可 以是通過拼接或粘合而成的，而且該內(nèi)芯材料相對于完全的木質(zhì)枕木而言，其對于木材的 節(jié)疤、裂紋、痂皮、彎曲等缺陷的要求較低，可以充分地利用木材資源。此外，本發(fā)明所述的不飽和聚酯樹脂為已經(jīng)添加了公知的固化劑的不飽和聚酯樹 脂，所述固化劑可以為胺類，包括二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺，間苯 二胺，二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜，間苯二胺_環(huán)氧丙烷苯基醚縮合物，二乙烯三 胺_丙烯腈共聚物，二乙烯二胺_環(huán)氧丙烷丁基醚縮合物，三乙胺，芐基二甲胺，DMP-30，三 乙醇胺等。此外，對于鄰苯二甲酸型和間苯二甲酸型不飽和聚酯樹脂還可以在上述基礎(chǔ)上 相其中進(jìn)一步添加引發(fā)劑、促進(jìn)劑或阻聚劑，所述引發(fā)劑可以選擇為過氧化甲乙酮或過氧 化苯甲酸叔丁酯，所述促進(jìn)劑可以選擇為環(huán)烷酸鈷，所述阻聚劑為對苯醌。對于上述兩種類 型的不飽和聚酯樹脂可選擇的分子量為1000 3000，酸值為12 22，在其苯乙烯溶解液 中的固體物質(zhì)含量(不飽和聚酯樹脂本身的含量)為50 60%。作為可以變換的實施方式，本發(fā)明所述的復(fù)合枕木可以通過調(diào)節(jié)無堿玻璃纖維多 軸向布、玻璃纖維無捻粗紗以及聚氨酯樹脂的量來調(diào)節(jié)無堿玻璃纖維三軸向布和玻璃纖維 無捻粗紗的總重量和聚氨酯樹脂的重量比，優(yōu)選其為7 3 1 1范圍內(nèi)的任一數(shù)值，在 從而滿足不同的產(chǎn)品需求。此外，上述實施例中枕木的規(guī)格可以根據(jù)生產(chǎn)施工需求進(jìn)行調(diào)整。雖然本發(fā)明已經(jīng)通過具體實施方式
對其進(jìn)行了詳細(xì)闡述，但是，本專業(yè)普通技術(shù) 人員應(yīng)該明白，在此基礎(chǔ)上所做出的未超出權(quán)利要求保護(hù)范圍的任何形式和細(xì)節(jié)的變化， 均屬于本發(fā)明所要保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種復(fù)合枕木，其特征在于，所述枕木的內(nèi)芯為木質(zhì)材料，在所述木質(zhì)材料外部縱向纏繞有經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，在所述復(fù)合枕木的最外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合枕木，其特征在于，在所述玻璃纖維無捻粗紗和所述玻 璃纖維多軸向布之間沿橫向的軸向鋪設(shè)有經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨酯樹脂浸潤 后的玻璃纖維無捻粗紗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述縱向纏繞的角度為-40 45度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述玻璃纖維無捻粗紗的線密度 為4800 9600g/km，單絲直徑為10 40 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述玻璃纖維多軸向布為無堿玻 璃纖維三軸向布或者四軸向布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述三軸向布或者四軸向布的克重 為 600 1200g/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述不飽和聚酯樹脂為鄰苯二甲 酸型、間苯二甲酸型以及環(huán)氧雙酚A型不飽和聚酯樹脂的溶解液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述不飽和聚酯樹脂的粘度為300 1500cp，標(biāo)準(zhǔn)凝膠時間為10 90s。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述聚氨酯樹脂由如下重量百 分比的原料組成多元醇29. 9 59. 5%，異氰酸酯40 70%，發(fā)泡劑0. 1 0. 5%。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述聚氨酯樹脂的發(fā)泡倍率為 2. 0 4. 0，室溫條件下的凝膠時間為1 lOmin。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃 纖維無捻粗紗的層厚度為1 10mm，所述經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻 璃纖維多軸向布的層厚度為1 5mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)所述聚氨 酯樹脂浸潤后的玻璃纖維無捻粗紗的層厚度為10 20mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合枕木，其特征在于，所述聚氨酯樹脂的重量和所述 玻璃纖維多軸向布以及玻璃纖維無捻粗紗的總重量的比為3 7 1 1。
全文摘要
一種可用于支撐鐵路鋼軌的木質(zhì)內(nèi)芯復(fù)合枕木，所述枕木的內(nèi)芯為木質(zhì)材料，在所述木質(zhì)材料外部縱向纏繞有經(jīng)不飽和聚酯樹脂浸潤的玻璃纖維無捻粗紗，在所述復(fù)合枕木的最外層為經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后再經(jīng)聚氨酯樹脂浸潤后的玻璃纖維多軸向布。本發(fā)明所述的復(fù)合枕木在枕木受力彎曲時也不會出現(xiàn)層間剪力的破壞，具有很高的安全性和較長的使用壽命。此外，該復(fù)合枕木其外層仍然是聚氨酯復(fù)合材料，所以其具備了耐水解、耐油脂的優(yōu)良特性，以及對風(fēng)化環(huán)境特有的耐候性；同時由于其采用木質(zhì)材料作為內(nèi)芯，所以在很大程度上節(jié)約了聚氨酯的需求量，降低了該類型復(fù)合枕木的造價，同時也不會影響枕木的性能。
文檔編號C08L97/02GK101851880SQ20101010214
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者孫志杰, 張聽, 陳文姬 申請人:北京盤天新技術(shù)有限公司