鐵路軌枕的制作方法
【專利摘要】一種鐵路軌枕，包括：軌枕本體（1），軌道支承區(qū)域（3），每個軌道支承區(qū)域（3）具有軌道支承面（5），第一加固元件（6）和第二加固元件（7）；所述軌枕本體（1）、第一加固元件（6）和第二加固元件（7）均由復(fù)合材料制成，且在所述軌枕本體（1）的表面上依次設(shè)置有阻燃層、防磨層和阻燃層；所述復(fù)合材料包括由發(fā)泡成形的聚氨酯樹脂及配置于該聚氨酯樹脂中的多個玻璃纖維；阻燃層由添加無機系填充材料的聚氨酯樹脂涂料所構(gòu)成，所述聚氨酯樹脂系涂料與形成軌枕本體（1）的聚氨酯樹脂材質(zhì)相同。該軌枕密度低，壽命長，不僅具有較好的減震效果，能夠高負荷承載，且性能穩(wěn)定，耐候性強，易加工和安裝。
【專利說明】鐵路軌枕
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路軌道領(lǐng)域，更具體地涉及一種鐵路軌枕。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路是目前世界上最重要的運輸工具之一，隨著鐵路向高速、重載和環(huán)保方向的發(fā)展，對軌道的要求也越來越高。軌枕作為軌道的重要組成部分，作用是承墊于鋼軌之下，通過相互的連接零件保持兩股或多股鋼軌之間的軌距、水平、高低和方向等幾何形位，并防止鋼軌因列車行駛產(chǎn)生的縱向爬行，以及將鋼軌所承受的各種荷載平均分布于道床基礎(chǔ)上，其材料和結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)展和更新。
[0003]目前使用過的軌枕主要包括木枕、鋼軌枕和混凝土軌枕。木材軌枕作為傳統(tǒng)鐵路軌道所普遍采用的軌枕雖然具有造價低、富有彈性、重量輕、絕緣性好等優(yōu)點，但也有無法克服的缺點，主要表現(xiàn)在:易風(fēng)化開裂，使用壽命短，一般只有15年左右；更主要的是消耗大量的森林資源，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。鋼軌枕曾在歐洲和南美洲一些國家應(yīng)用，其優(yōu)點是:使用壽命長，可達50?60年；軌枕間距較大從而減小用量；可使用大量廢鋼鐵冶煉制成，報廢后可回爐重造，但其缺點是:造價高體積笨重，噪音大，因而無法普遍推廣應(yīng)用?；炷淋壵硎悄壳捌毡椴捎玫能壵碇唬哂袎勖L、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，主要的缺點是硬度大、彈性差，消音減震效果差，使用中容易出現(xiàn)裂縫；更重要的是后加工困難，因此安裝精度受到一定的限制。
[0004]目前我國鐵路使用的軌枕主要是木枕和鋼筋混凝土軌枕兩大類，而國外從90年代開始，由于高速鐵路以及直線電機運載系統(tǒng)的發(fā)展，已著力研究新型材料軌枕，美國率先在大的轉(zhuǎn)運站和主干線安裝使用塑料軌枕，其后，其它類型的復(fù)合材料軌枕在日本、韓國、俄羅斯等也已經(jīng)開始小范圍使用，但一般的塑料軌枕并不能達到枕木本身強度和減震性能的要求，必須經(jīng)過增強或改性的復(fù)合材料才能達到使用要求。中國發(fā)明專利增強纖維合成軌枕(申請?zhí)枮?00810240157.6)公開了一種增強纖維合成軌枕及其制作方法，所述增強纖維合成軌枕為由增強纖維材料、纖維氈或編織布經(jīng)樹脂浸潰，通過設(shè)計截面形狀的成型模具拉擠成型，并使之在模具內(nèi)固化的合成軌枕。但是這種增強纖維合成軌枕及其制作方法無法保證纖維增強材料和樹脂的充分均勻的混合分布，另外，樹脂和纖維增強材料之間的黏附力不強，在擠出成型過程中，纖維增強材料容易變形，使纖維增強材料和數(shù)值分布布局，影響了軌枕的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，提供了一種鐵路軌枕，該軌枕密度低，壽命長，不僅具有較好的減震效果，能夠高負荷承載，且性能穩(wěn)定，耐候性強，易加工和安裝。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種鐵路軌枕，包括: 軌枕本體，所述軌枕本體帶有兩個塊，所述塊上分別具有軌道支承區(qū)域，在所述軌道支承區(qū)域內(nèi)所述軌枕本體被擴寬；
在每個軌道支承區(qū)域內(nèi)借助于接合于軌底的壓緊元件將軌道固定；
每個軌道支承區(qū)域具有三個在軌道延伸方向并排的軌道支承面，各軌道支承面之間設(shè)置有間隙；
每個軌道支承區(qū)域內(nèi)的各所述軌道支承面上或間隙中設(shè)置有至少一個壓緊元件；至少一個設(shè)置在所述軌道的延伸方向上的第一加固元件分別在所述軌道支承區(qū)域下面的所述軌枕本體內(nèi)延伸；
至少一個第二加固元件穿過所述軌枕本體，所述第二加固元件在各所述軌道支承區(qū)域中且在所述中間的軌道支承面的下面延伸，并且與所述第一加固元件相連接；
所述軌枕本體、第一加固元件和第二加固元件均由復(fù)合材料制成，且在所述軌枕本體的表面上依次設(shè)置有阻燃層、防磨層和阻燃層。
[0007]優(yōu)選的是，所述復(fù)合材料包括由發(fā)泡成形的聚氨酯樹脂及配置于該聚氨酯樹脂中的多個玻璃纖維；
阻燃層由添加無機系填充材料的聚氨酯樹脂涂料所構(gòu)成，所述聚氨酯樹脂系涂料與形成軌枕本體的聚氨酯樹脂材質(zhì)相同；
所述復(fù)合材料中的氨酯樹脂與玻璃纖維的重量份為120份:40份，其中述的聚氨酯氨酯樹脂包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，1、II兩組分用量重量配比為1: 1.1;所述的I組分多元醇包含有多元醇成份和助劑，其中多元醇成份重量百分比如下:
2官能團羥值為200?500mgK0H/g聚醚多元醇A10%
3官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇B30%
6官能團羥值為400?450mgK0H/g聚醚多元醇C20%
8官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇D25%
含有苯環(huán)的羥值為300?350mgK0H/g聚酯多元醇E10%
其中助劑包括組合催化劑和勻泡劑，組合催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的2%，勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的3% ;所述的II組分異氰酸酯為含-NCO基團的異氰酸酯；
所述的玻璃纖維為長玻璃纖維或連續(xù)玻璃纖維。
[0008]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述的2官能團羥值為200?500mgK0H/g聚醚多元醇A是以重量百分比為1:1的乙二醇和丙二醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的3官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇B是以重量百分比為1:2的丙三醇和三羥甲基丙烷為起始劑的聚醚多元醇；所述的6官能團羥值為400?450mgK0H/g聚醚多元醇C是以重量百分比為1:1的山梨醇和甘露醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的8官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇D是以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；所述的含有苯環(huán)的羥值為300?350mgK0H/g聚酯多元醇E是以重量百分比為1:1的對苯二甲酸與多元醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇。
[0009]在上述任一方案中優(yōu)選的是，在軌枕本體內(nèi)埋設(shè)有內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的IC芯片，且該IC芯片的數(shù)據(jù)可以通過電波讀取。
[0010]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述組合催化劑為叔胺與無機酸或有機酸反應(yīng)后的催化劑，叔胺為三亞乙基二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、五甲基二亞乙基三胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基芐胺或二乙基哌嗪；所述的無機酸為鹽酸、磷酸、硫酸、亞硫酸、高氯酸、次氯酸、硼酸或鎢酸；所述的有機酸為甲酸、乙酸、草酸、油酸、亞油酸、乳酸、檸檬酸或月桂酸。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1.由復(fù)合材料制成的該鐵路軌枕密度低，重量輕，不易腐朽，壽命長，性能穩(wěn)定，電絕緣性好，同時具有木枕的彈性和鋼枕、混凝土軌枕的剛性；容易加工和安裝；維護方便，材料可回收利用；同時其綜合成本較低，具有良好的經(jīng)濟效益。該軌枕經(jīng)技術(shù)檢測，其耐疲勞性能120次疲勞試驗后外觀無明顯異常，其彎曲斷裂應(yīng)力達到132MPa，其它性能也遠優(yōu)于同類產(chǎn)品。
[0012]2.本發(fā)明的軌枕具有強度高、無毒環(huán)保、耐腐朽、不吸水、絕緣性好、使用壽命長、防火阻燃、安裝方便，同時具有很好的彈性，可有效的吸收火車行駛中的震動，減少了列車對路基的振動和噪音的污染，提高了火車行駛的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)的木軌枕和混凝土軌枕的缺陷，同時解決了合成軌枕中，纖維均勻分布難和與樹脂相容性差的問題。
[0013]3.本發(fā)明的軌枕，能夠高負荷承載，且性能穩(wěn)定，耐候性佳，可承受5萬次50MPa的負荷沖擊，產(chǎn)品可應(yīng)用于高速列車、重型貨物列車、地鐵軌道、倉儲承載枕木之用。其具有抗水解、耐油脂的特性，可以鋸、鉆、碾壓，可用螺絲擰緊、釘牢，比木材更加堅固耐用。
[0014]4.在軌枕本體內(nèi)埋設(shè)有內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的IC芯片，可輕松地管理作為鐵道用合成軌枕所必需的維護中使用的各種各樣的數(shù)據(jù)，使鐵道合成軌枕木的狀態(tài)管理的便利性良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的鐵路軌枕結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；
圖2是設(shè)置壓緊元件的鐵路軌枕結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]一種鐵路軌枕，包括軌枕本體I，所述軌枕本體I帶有兩個塊2，所述塊2上分別具有軌道支承區(qū)域3，在所述軌道支承區(qū)域3內(nèi)所述軌枕本體I被擴寬。在每個軌道支承區(qū)域3內(nèi)借助于接合于軌底的壓緊元件4將軌道固定。每個軌道支承區(qū)域3具有三個在軌道延伸方向并排的軌道支承面5，各軌道支承面5之間設(shè)置有間隙8。每個軌道支承區(qū)域3內(nèi)的各所述軌道支承面5上或間隙8中設(shè)置有至少一個壓緊元件4。至少一個設(shè)置在所述軌道的延伸方向上的第一加固元件6分別在所述軌道支承區(qū)域3下面的所述軌枕本體I內(nèi)延伸；至少一個第二加固元件7穿過所述軌枕本體1，所述第二加固元件7在各所述軌道支承區(qū)域3中且在所述中間的軌道支承面5的下面延伸，并且與所述第一加固元件6相連接。所述軌枕本體1、第一加固元件6和第二加固元件7均由復(fù)合材料制成，且在所述軌枕本體I的表面上依次設(shè)置有阻燃層、防磨層和阻燃層。
[0018]復(fù)合材料包括:由發(fā)泡成形的聚氨酯樹脂及配置于該聚氨酯樹脂中的多個玻璃纖維；阻燃層由添加無機系填充材料的聚氨酯樹脂涂料所構(gòu)成，所述聚氨酯樹脂系涂料與形成軌枕本體(I)的聚氨酯樹脂材質(zhì)相同。
[0019]所述復(fù)合材料中的氨酯樹脂與玻璃纖維的重量份為120份:40份，其中述的聚氨酯氨酯樹脂包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，1、II兩組分用量重量配比為1: 1.1;所述的I組分多元醇包含有多元醇成份和助劑，其中多元醇成份重量百分比如下:
2官能團羥值為200?500mgK0H/g聚醚多元醇A10%
3官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇B30%
6官能團羥值為400?450mgK0H/g聚醚多元醇C20%
8官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇D25%
含有苯環(huán)的羥值為300?350mgK0H/g聚酯多元醇E10%
其中助劑包括組合催化劑和勻泡劑，組合催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的2%，勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的3% ;所述的II組分異氰酸酯為含-NCO基團的異氰酸酯；所述的玻璃纖維為貫穿整個軌枕的長玻璃纖維或連續(xù)玻璃纖維。
[0020]所述的2官能團羥值為200?500mgK0H/g聚醚多元醇A是以重量百分比為1:1的乙二醇和丙二醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的3官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇B是以重量百分比為1:2的丙三醇和三羥甲基丙烷為起始劑的聚醚多元醇；所述的6官能團羥值為400?450mgK0H/g聚醚多元醇C是以重量百分比為1:1的山梨醇和甘露醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的8官能團羥值為350?450mgK0H/g聚醚多元醇D是以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；所述的含有苯環(huán)的羥值為300?350mgK0H/g聚酯多元醇E是以重量百分比為1:1的對苯二甲酸與多元醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇。
[0021]在軌枕本體I內(nèi)埋設(shè)有內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的IC芯片，且該IC芯片的數(shù)據(jù)可以通過電波讀取。這是將利用電波可讀取的、內(nèi)部存儲有數(shù)據(jù)的IC芯片埋設(shè)在合成枕木主體中。即使在長期鋪設(shè)于室外的枕木上使用，由于周圍有合成樹脂材料所構(gòu)成的合成枕木主體對該IC芯片進行保護，所以耐候性良好。而且，前述IC芯片中所存儲的制造數(shù)據(jù)或維護數(shù)據(jù)，利用便攜的信息讀取裝置可從外部容易地讀取。這里，在前述維護數(shù)據(jù)中也可含有鋪設(shè)的日期時間、鋪設(shè)施工者等鋪設(shè)數(shù)據(jù)。因此，可輕松地管理作為鐵道用合成枕木所必需的維護中使用的各種各樣的數(shù)據(jù)，使鐵道用合成枕木的狀態(tài)管理的便利性良好。
[0022]所述組合催化劑為叔胺與無機酸或有機酸反應(yīng)后的催化劑，叔胺為三亞乙基二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、五甲基二亞乙基三胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基芐胺或二乙基哌嗪；所述的無機酸為鹽酸、磷酸、硫酸、亞硫酸、高氯酸、次氯酸、硼酸或鎢酸；所述的有機酸為甲酸、乙酸、草酸、油酸、亞油酸、乳酸、檸檬酸或月桂酸。
[0023]由復(fù)合材料制成的該鐵路軌枕密度低，重量輕，不易腐朽，壽命長，性能穩(wěn)定，電絕緣性好，同時具有木枕的彈性和鋼枕、混凝土軌枕的剛性；容易加工和安裝；維護方便，材料可回收利用；同時其綜合成本較低，具有良好的經(jīng)濟效益。該軌枕經(jīng)技術(shù)檢測，其耐疲勞性能120次疲勞試驗后外觀無明顯異常，其彎曲斷裂應(yīng)力達到132MPa，其它性能也遠優(yōu)于同類產(chǎn)品。
[0024]本發(fā)明的軌枕具有強度高、無毒環(huán)保、耐腐朽、不吸水、絕緣性好、使用壽命長、防火阻燃、安裝方便，同時具有很好的彈性，可有效的吸收火車行駛中的震動，減少了列車對路基的振動和噪音的污染，提高了火車行駛的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)的木軌枕和混凝土軌枕的缺陷，同時解決了合成軌枕中，纖維均勻分布難和與樹脂相容性差的問題。[0025]本發(fā)明的軌枕，能夠高負荷承載，且性能穩(wěn)定，耐候性佳，可承受5萬次50MPa的負荷沖擊，產(chǎn)品可應(yīng)用于高速列車、重型貨物列車、地鐵軌道、倉儲承載枕木之用。其具有抗水解、耐油脂的特性，可以鋸、鉆、碾壓，可用螺絲擰緊、釘牢，比木材更加堅固耐用。
[0026]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路軌枕，其特征在于包括: 軌枕本體(I )，所述軌枕本體(1)帶有兩個塊(2)，所述塊(2)上分別具有軌道支承區(qū)域(3)，在所述軌道支承區(qū)域(3)內(nèi)所述軌枕本體(1)被擴寬； 在每個軌道支承區(qū)域(3)內(nèi)借助于接合于軌底的壓緊元件(4)將軌道固定； 每個軌道支承區(qū)域(3)具有三個在軌道延伸方向并排的軌道支承面(5)，各軌道支承面(5)之間設(shè)置有間隙(8); 每個軌道支承區(qū)域(3)內(nèi)的各所述軌道支承面(5)上或間隙(8)中設(shè)置有至少一個壓緊元件(4)； 至少一個設(shè)置在所述軌道的延伸方向上的第一加固元件(6)分別在所述軌道支承區(qū)域(3)下面的所述軌枕本體(1)內(nèi)延伸； 至少一個第二加固元件(7 )穿過所述軌枕本體(1)，所述第二加固元件(7 )在各所述軌道支承區(qū)域(3)中且在所述中間的軌道支承面(5)的下面延伸，并且與所述第一加固元件(6)相連接； 所述軌枕本體(1)、第一加固元件(6)和第二加固元件(7)均由復(fù)合材料制成，且在所述軌枕本體(1)的表面上依次設(shè)置有阻燃層、防磨層和阻燃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路軌枕，其特征在于所述復(fù)合材料包括: 由發(fā)泡成形的聚氨酯樹脂及配置于該聚氨酯樹脂中的多個玻璃纖維； 阻燃層由添加無機系填充材料的聚氨酯樹脂涂料所構(gòu)成，所述聚氨酯樹脂系涂料與形成軌枕本體(1)的聚氨酯樹脂材質(zhì)相同； 所述復(fù)合材料中的氨酯樹脂與玻璃纖維的重量份為120份:40份，其中述的聚氨酯氨酯樹脂包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，1、II兩組分用量重量配比為1: 1.1;所述的I組分多元醇包含有多元醇成份和助劑，其中多元醇成份重量百分比如下: 2官能團羥值為200~500mgK0H/g聚醚多元醇A10% 3官能團羥值為350~450mgK0H/g聚醚多元醇B30% 6官能團羥值為400~450mgK0H/g聚醚多元醇C20% 8官能團羥值為350~450mgK0H/g聚醚多元醇D25% 含有苯環(huán)的羥值為300~350mgK0H/g聚酯多元醇E10% 其中助劑包括組合催化劑和勻泡劑，組合催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的2%，勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的3% ;所述的II組分異氰酸酯為含-NCO基團的異氰酸酯； 所述的玻璃纖維為長玻璃纖維或連續(xù)玻璃纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路軌枕，其特征在于所述的2官能團羥值為200~500mgK0H/g聚醚多元醇A是以重量百分比為1:1的乙二醇和丙二醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的3官能團羥值為350~450mgK0H/g聚醚多元醇B是以重量百分比為1:2的丙三醇和三羥甲基丙烷為起始劑的聚醚多元醇；所述的6官能團羥值為400~450mgK0H/g聚醚多元醇C是以重量百分比為1:1的山梨醇和甘露醇為起始劑的聚醚多元醇；所述的8官能團羥值為350~450mgK0H/g聚醚多元醇D是以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；所述的含有苯環(huán)的羥值為300~350mgK0H/g聚酯多元醇E是以重量百分比為1:1的對苯二甲酸與多元醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鐵路軌枕，其特征在于在軌枕本體(1)內(nèi)埋設(shè)有內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的IC芯片，且該IC芯片的數(shù)據(jù)可以通過電波讀取。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵路軌枕，其特征在于所述組合催化劑為叔胺與無機酸或有機酸反應(yīng)后的催化劑，叔胺為三亞乙基二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、五甲基二亞乙基三胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基芐胺或二乙基哌嗪；所述的無機酸為鹽酸、磷酸、硫酸、亞硫酸、高氯酸、次氯酸、硼酸或鎢酸；所述的有機酸為甲酸、乙酸、草酸、油酸、亞油酸、乳酸、·檸檬酸或月桂酸。
【文檔編號】C08L75/08GK103590286SQ201310545276
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】趙煒 申請人:趙煒