CN108047533A - 用于钢轨运输转向架的耐磨垫板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于钢轨运输转向架的耐磨垫板及其制备方法，属于运输设备附件设计制造技术领域。提供一种耐磨性能优良，抗冲击效果好的用于钢轨运输转向架的耐磨垫板及其制备方法。所述的耐磨垫板为包含有下述重量份组分均混料的高分子挤压成型板，所述的重量份组分为超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2～5份、炭黑2～5份、玻璃微珠5～10份、抗氧剂0.1～0.2份、硬脂酸钙0.1～0.5份以及纳米二氧化硅5～10份，其中所述炭黑的化学代号为N550。所述的制备方法将所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗至挤出口之间通过至少三个段次的加热挤压最后挤出制成所述的耐磨垫板。

Description

用于钢轨运输转向架的耐磨垫板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨垫板，尤其是涉及一种用于钢轨运输转向架的耐磨垫板，属于运输设备附件设计制造技术领域。本发明还涉及一种用于制备所述耐磨垫板的制备方法。
背景技术
钢轨在铁路运输中占据主要角色，钢轨的质量决定其应用的范围，尤其是高速铁路快速发展的今天，有着资源优势的某钢铁公司，钒钛合金钢轨迎来了广阔的市场。同时也给钢轨远距离运输的装载、加固、保值、安全提出了新的技术要求。
转向架是用于钢轨铁路运输的主要装置，其支撑钢轨放置的高分子材料垫板，应具备高耐磨、抗冲击、耐候性即日晒雨淋性、高强度等特点。长期以来，各大钢轨生产厂均使用塑料板、聚甲醛板又称共聚甲醛板、复合高分子材料等制作。存在材料成本较高、使用寿命短、钢轨装卸过程冲击易碎裂、耐磨性能差、耐候性能差等因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种耐磨性能优良，抗冲击效果好的用于钢轨运输转向架的耐磨垫板。本发明还提供一种用于制备所述耐磨垫板的制备方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于钢轨运输转向架的耐磨垫板，所述的耐磨垫板为包含有下述重量份组分均混料的高分子挤压成型板，
所述的重量份组分为超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2～5份、炭黑2～5份、玻璃微珠5～10份、抗氧剂0.1～0.2份、硬脂酸钙0.1～0.5份以及纳米二氧化硅5～10份，
其中所述炭黑的化学代号为N550。
进一步的是，所述高分子挤压成型板的拉伸屈服强度≥22MPa，拉伸断裂伸长率≥400％，简支梁双缺口冲击强度≥150KJ/m3，磨损指数≥220，维卡软化温度≥110℃。
一种用于所述耐磨垫板的制备方法，所述的制备方法将所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗至挤出口之间通过至少三个段次的加热挤压最后挤出制成所述的耐磨垫板。
进一步的是，所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗中通过四个段次的加热挤压。
上述方案的优选方式是，各个段次加热挤压的控制温度为一段温度180～195℃；二段温度290～300℃,三段温度225～240℃，四段温度190～195℃，
其中，每一个段次超高挤出机盛料斗的转速控制在30～45转/min。
进一步的是，通过超高挤出机挤压成型的耐磨垫板挤出坯在超高挤出机的挤出口采用淋水冷却所述的挤出口保持成型机头的温度在90～95℃之间。
本发明的有益效果是：本申请通过将现有采用的不那么耐磨的塑料板、聚甲醛板又称共聚甲醛板或复合高分子材料构成的垫板坯料的成分改进为包含有超高分子量聚乙烯成分的挤压成型板，然后再采用所述的包含有超高分子量聚乙烯成分的挤压成型板来制作所述的耐磨垫板。这样，由于所述的超高分子量聚乙烯成分具有耐磨、抗冲击、耐老化等优异性能，其平均使用寿命是普通塑料板的5倍，聚甲醛板的3倍，高分子复合材料的2倍，从而可以大大的提高制成耐磨垫板的耐磨性能以及抵抗冲击能力。采用本申请提供组分的耐磨垫板后，再采用上述的制备方法进行坯料的制取，不仅可以大幅提升生产效率，还可以有效的降低生产成本。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种耐磨性能优良，抗冲击效果好的用于钢轨运输转向架的耐磨垫板，及其用于制备所述耐磨垫板的制备方法。所述的耐磨垫板为包含有下述重量份组分均混料的高分子挤压成型板，所述的重量份组分为超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2～5份、炭黑2～5份、玻璃微珠5～10份、抗氧剂0.1～0.2份、硬脂酸钙0.1～0.5份以及纳米二氧化硅5～10份，其中炭黑的化学代号为N550。所述的备方法将所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗中通过至少三个段次的加热挤压最后挤出制成所述的耐磨垫板。本申请通过将现有采用的不那么耐磨的塑料板、聚甲醛板又称共聚甲醛板或复合高分子材料构成的垫板坯料的成分改进为包含有超高分子量聚乙烯成分的挤压成型板，然后再采用所述的包含有超高分子量聚乙烯成分的挤压成型板来制作所述的耐磨垫板。这样，由于所述的超高分子量聚乙烯成分具有耐磨、抗冲击、耐老化等优异性能，其平均使用寿命是普通塑料板的5倍，聚甲醛板的3倍，高分子复合材料的2倍，从而可以大大的提高制成耐磨垫板的耐磨性能以及抵抗冲击能力。采用本申请提供组分的耐磨垫板后，再采用上述的制备方法进行坯料的制取，不仅可以大幅提升生产效率，还可以有效的降低生产成本。
上述实施方式中，为了最大限度的提高本申请所述耐磨垫板的机械性，所述高分子挤压成型板的拉伸屈服强度≥22MPa，拉伸断裂伸长率≥400％，简支梁双缺口冲击强度≥150KJ/m3，磨损指数≥220，维卡软化温度≥110℃。现结合挤压成型设备的特点，本申请在通过挤压方式生产耐磨垫板时其具体的步骤和条件如下：本申请提供的上述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗中通过进料口进入单和/或双螺杆挤出机，进料口到机头出料口这段距离的长度为1.25～1.5米，并将其平均分为四段，每个段次均设有电加热装置、温度探测控制仪，通过对物料的加热，以及螺杆的缓慢挤压推进，确保物料在这四个加热段受热均匀，逐步熔化，并形成熔融流体；各个段次加热挤压的控制温度为：一段温度180～195℃；二段温度290～300℃,三段温度225～240℃，四段温度190～195℃，挤出机螺杆的转速控制在30～45转/min，确保物料推进平稳，受热均匀熔化充分。超高挤出机的挤出口同成型模具紧密配合连接，物料通过挤出机挤压推进，耐磨垫板挤出坯在机头和模具口型的控制下连续挤出成型。机头、模具均采用冷却水内循环方式，保持成型机头、模具的温度在90～95℃之间。
综上所述，采用本发明的技术方案以及采用该方案生产的耐磨垫板具有以下的优点：1、本工艺技术实现了超高分子量聚乙烯大约为200～500万份粉料挤出成型，到达连续自动化生产，相比于烧结成型可以大幅提升生产效率，降低了生产成本和劳动强度。
2、生产的超高耐磨垫板性能：拉伸屈服强度≥22MPa，拉伸断裂伸长率≥400％，简支梁双缺口冲击强度≥150KJ/m3，磨损指数≥220，维卡软化温度≥110℃。
3、由于超高分子量聚乙烯材料自身优异的综合性能和价格优势(密度小、原料价格相比较低)，完全取代了聚甲醛板、塑料板、高分子复合材料板在钢轨运输转向架上的使用。
4、本工艺实现了从原料到产品的自动成型和加工制作，减少了开板下料、外形加工、定位钻孔等工序，降低了人工费用，同时也节约了开板所造成的边角余料损失，成材率非常高(98～99％)。
5、成品在使用中，耐磨、抗冲击、耐老化性能优异，平均使用寿命是普通塑料板的5倍，聚甲醛板的3倍，高分子复合材料的2倍；市场成本仅是普通塑料板的1.5倍，聚甲醛板的0.7倍，高分子复合材料的0.9倍。
实施例一
一种钢轨运输转向架耐磨垫板及其制备方法，该方法包括以下步骤：
1、原料重量份配比：超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2～5份、炭黑(N550)2～5份、玻璃微珠5～10份、抗氧剂0.1～0.2份、硬脂酸钙0.1～0.5份、纳米二氧化硅5～10份。
2、原料混合：将上述原料在粉料混合机里进行密封高速搅拌混合5～10分钟，确保所有物料混合均匀。
3、挤出成型：将混合后的物料导入超高挤出机盛料斗，控制各加热段温度为：一段温度180～195℃；二段温度290～300℃,三段温度225～240℃，四段温度190～195℃，转速控制在30～45转/min。
4、设计制作耐磨垫板挤出口型，调节冷却水速度，确保成型机头温度控制在90～95℃。
5、采用槽型引导槽进行超高耐磨垫板的支撑和导出，避免由于自然降温不好，造成弯曲和变形。
6、采用自动定尺锯料控制***，确保挤出到所需的长度，自动下料。
7、采用三孔联动自动钻孔控制***，确保耐磨垫板装配孔型满足安装技术要求。

Claims (6)

1.一种用于钢轨运输转向架的耐磨垫板，其特征在于：所述的耐磨垫板为包含有下述重量份组分均混料的高分子挤压成型板，
所述的重量份组分为超高分子量聚乙烯100份、聚乙烯蜡2～5份、炭黑2～5份、玻璃微珠5～10份、抗氧剂0.1～0.2份、硬脂酸钙0.1～0.5份以及纳米二氧化硅5～10份，
其中所述炭黑的化学代号为N550。
2.根据权利要求1所述的用于钢轨运输转向架的耐磨垫板，其特征在于：所述高分子挤压成型板的拉伸屈服强度≥22MPa，拉伸断裂伸长率≥400％，简支梁双缺口冲击强度≥150KJ/m3，磨损指数≥220，维卡软化温度≥110℃。
3.一种用于权利要求1或2所述耐磨垫板的制备方法，其特征在于：所述的制备方法将所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗至挤出口之间通过至少三个段次的加热挤压最后挤出制成所述的耐磨垫板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述重量份组分的均混料在超高挤出机盛料斗中通过四个段次的加热挤压。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：各个段次加热挤压的控制温度为一段温度180～195℃；二段温度290～300℃,三段温度225～240℃，四段温度190～195℃，
其中，每一个段次超高挤出机盛料斗的转速控制在30～45转/min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：通过超高挤出机挤压成型的耐磨垫板挤出坯在超高挤出机的挤出口采用淋水冷却所述的挤出口保持成型机头的温度在90～95℃之间。
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