КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ШПАЛ Российский патент 2015 года по МПК C08L95/00 C08L23/12 B29C47/00 C08K7/14 E01B3/44 E01B3/46 C08J11/04 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка претендует на приоритет и любые другие выгоды патентной заявки США № 61/202434, поданной 27 февраля 2009 г., которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к новым композициям материалов для железнодорожных шпал и к способам их производства.

Уровень техники, к которой относится изобретение

Для удовлетворения потребностей строительной промышленности постоянно вырубают леса деревьев твердых пород, потому что из указанных твердых пород древесины изготавливают многочисленные строительные элементы, например железнодорожные шпалы, телефонные столбы, перила, ограды и платформы. Многие промышленно развитые страны предпринимали усилия, чтобы сохранить эти леса, разрабатывая программы повторного использования лесоматериалов, сократить потребности в вырубке деревьев и обеспечить достаточное количество древесины, пригодной для использования в строительстве. Такие повторно используемые лесоматериалы обычно требуют химической обработки перед их использованием для придания им биологической стойкости и/или прочности, и, таким образом, они становятся токсичными.

Железнодорожные шпалы, которые используют для опоры железнодорожных путей на полотне дороги из балласта или бетона, обычно изготавливают из древесины. Древесину обычно предпочитают в качестве строительного материала, потому что она может выдерживать климатические изменения, и деревянные шпалы относительно легко устанавливать и заменять. Так как во всем мире используют тысячи миль железнодорожных путей, огромное количество железнодорожных шпал требуется каждый год для замены шпал, которые изнашиваются с течением времени.

Хотя деревянные железнодорожные шпалы являются долговечными и хорошо выдерживают статические и динамические нагрузки товарных и пассажирских поездов, они уязвимы к воздействию грибков и насекомых, которые ослабляют и в конечном итоге разрушают железнодорожные шпалы. Срок службы деревянных железнодорожных шпал можно продлить за счет использования консервантов, в частности креозота, но такие консерванты создают потенциальную опасность для окружающей среды как в процессе обработки при производстве шпал, так и по причине утечки креозота в окружающую почву и грунтовые воды вокруг железной дороги. Кроме того, химически обработанные железнодорожные шпалы представляют проблему утилизации с учетом защиты окружающей среды от опасных химических консервантов.

Несмотря на свою относительную способность выдерживать североамериканский климат, деревянные железнодорожные шпалы подвергаются разрушению под воздействием суровых погодных условий и чрезмерного солнечного излучения. Соответственно, они требуют частого наблюдения и обслуживания для предотвращения аварий, которые вызывают трещины (расслоение вдоль волокон), разрушение фиксации крепежных приспособлений, гниение и коробление. Таким образом, стоимость обслуживания таких деревянных железнодорожных шпал может быть значительной.

Бетонные железнодорожные шпалы распространены в Европе и Японии, где ограничены источники древесины твердых пород для железнодорожных шпал. Однако бетонные железнодорожные шпалы также имеют некоторые недостатки. Они являются относительно дорогостоящими и могут трескаться или раскалываться через несколько лет, особенно когда их используют на территориях, подверженных значительным климатическим изменениям. Более значительно то, что они подвержены эрозии под действием нагрузки подвижного состава.

Стальные железнодорожные шпалы также предлагаются и используются, однако они не оправдали ожиданий, потому что подвержены факторам ржавчины и усталости и производят неприемлемо высокий уровень шума во время использования. Стальные железнодорожные шпалы в большей степени, чем деревянные шпалы, подвержены сдвигу в слое балласта. Кроме того, в таких установках, где стальные железнодорожные рельсы используют для передачи электрических сигналов вдоль железнодорожного пути и они должны, следовательно, быть электрически изолированными друг от друга, использование электропроводящих стальных железнодорожных шпал между рельсами требует дорогостоящей дополнительной изоляции.

Описание предшествующего уровня техники

Другие авторы предпринимали попытки изготовления железнодорожных шпал, используя различные синтетические пластмассы и синтетические пластмассовые полимерные композиты в качестве альтернативы древесине. Изготовленные таким образом пластмассовые композитные железнодорожные шпалы проявляют необходимую жесткость и прочность, а также повышенную стойкость к разрушению под действием влажности, чрезмерного солнечного излучения, микроорганизмов и насекомых. Однако стоимость чистой пластмассы может быть непозволительно высокой для экономически эффективного производства железнодорожных шпал. Многие такие пластмассовые железнодорожные шпалы могут потенциально выделять токсичные вещества во время их утилизации или в случае пожара на путях.

Таким образом, были предприняты попытки изготовления железнодорожных шпал из пригодных для переработки отходов, часто с добавлением армирующих материалов. Однако большинство переработанных отходов содержат не только желательные компоненты (полиэтилен высокой плотности или полиэтилен низкой плотности), но также содержат смесь других материалов, например поливинилхлорида или полиэтилена низкой плотности. Отделение требуемого полиэтилена высокой плотности от других пластмассовых материалов является сложным и значительно увеличивает стоимость производства железнодорожных шпал из таких пригодных для переработки отходов. Кроме того, для таких железнодорожных шпал часто требуются дорогостоящие и специализированные системы крепления.

Среди многочисленных патентов, относящихся к формованным композитным блокоподобным изделиям, которые рассматривали или фактически испытывали для использования в указанных целях, находятся следующие.

Патент США № 4405727, зарегистрированный 20 сентября 1983 г. на имя T. F. Brownscombe, относится к армированным полимерным композициям. Такой армированный полимерный материал включает измельченные минеральные материалы, например силикаты, алюмосиликаты, стекла, слюду, тальк, глины, бентониты, каолины, вермикулит, асбест, силикаты кальция, волластонит, кремнезем и глинозем, имеющие в качестве поверхностных реакционноспособных центров атомы кислорода или гидроксильные группы, или волоконный минеральный материал, например стандартное стекловолокно, нарезанные, или цельные, или измельченные, или натуральные волоконные материалы, например асбест, имеющие очень тонкую пленку органических молекул, например полипропилены, полиэтилены, термопластичные эластомеры на основе стирол-бутадиен-стирольного сополимера (SBS), поли-1-бутен, поливинилареновые гомополимеры и сополимеры, полистирол, акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер (ABS), стирол-акрилонитрильный сополимер (SAN), сложные полиэфиры, полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, полифеноксиполиарилэфирные нейлоны и полиуретаны, которые химически связаны с его поверхностью.

Патент США № 5221702, зарегистрированный 22 июня 1993 г. на имя Richards, описывает брусчатку, изготовленную из асфальта, синтетического пластмассового материала, например полиэтилена, фенолоальдегидного полимера или поливинилхлорида, эластомерного материала, например каучука, и волоконного материала, например нейлона или вискозного волокна. Данные материалы нагревают и смешивают, получая однородную композитную смесь. Из данной композитной смеси затем формуют отдельные блоки брусчатки. Не существует определенного или подразумеваемого описания композиции, включающей асфальт и смесь армированного стекловолокном полипропилена и полиэтилена высокой плотности и/или низкой плотности.

Патент США № 5367007, зарегистрированный 22 ноября 1994 г. на имя Richards, описывает многослойную формованную композитную брусчатку. Первый слой данной многослойной формованной композитной брусчатки получали из повторно используемого асфальта, термореактивной синтетической пластмассы, одножильного волоконного материала и эластичного материала. Второй слой данной многослойной формованной композитной брусчатки получали из синтетического термопластичного материала, например полиэтилена, или термореактивной синтетической пластмассы и инертного материала. В процессе изготовления каждый из слоев синтетического пластмассового материала нагревали и надежно прикрепляли друг к другу. Так образуется взаимосвязанное структурное соединение, которое обеспечивает единый цельный блок.

Патент США № 5609295, зарегистрированный 11 марта 1997 г. на имя Richards, описывает композитную железнодорожную шпалу, которая включала основную часть, изготовленную из связующего материала и инертного материала. Связующий компонент представлял собой синтетический пластмассовый материал, и инертный материал находился в виде бесформенных многогранных частиц, например гравия, известняка или гранита. Связующий компонент связывал вместе частицы инертного материала. Железнодорожная шпала может также включать внутренний армирующий остов из материала с высоким пределом прочности на разрыв. Не существует определенного или подразумеваемого описания композиции, включающей асфальт и смесь армированного стекловолокном полипропилена и полиэтилена высокой плотности и/или низкой плотности.

Патент США № 5722589, зарегистрированный 03 марта 1998 г. на имя Richards, предлагает композитную несущую структуру, включающую основную часть, состоящую из связующего компонента и инертного материала. Эта структура включала в корпусе внутреннюю армирующую конструкцию из материала с высокой прочностью на растяжение. Такая внутренняя армирующая конструкция включала армирующие стержни, прокатанные, вытянутые или литые железные детали или прокатанные, вытянутые или литые детали из композитных сплавов, волокна на основе пластмасс, металлов или углерода, проволочные сетки или растянутые металлические сетки.

Патент США № 5789477, зарегистрированный 04 августа 1998 г. на имя Nosker, предлагает композитный строительный материал, образованный из пригодных для переработки отходов. Данный композитный материал включал смесь полиэтилена высокой плотности и волокна с термопластичным покрытием, например стекловолокна.

Патент США № 6191228, зарегистрированный 20 февраля 2001 г. на имя Nosker, предлагает железнодорожную шпалу, образованную из синтетического пластмассового композитного материала. Данный пластмассовый композитный материал включал полистирольный компонент, образующий первую фазу, и полиолефиновый компонент, образующий вторую фазу. Эти две фазы переплетаются и остаются непрерывными во всем объеме композитной железнодорожной шпалы.

Патент США № 6247651, зарегистрированный 19 июня 2001 г. на имя Marinelli, предлагает железнодорожную шпалу, имеющую форму двутавровой балки и изготовленную из сочетания переработанных материалов. Данное сочетание переработанных материалов состояло из переработанного полиэтилена высокой плотности и полипропилена, измельченных отработавших каучуковых шин и просеянных отходов стекловолокна.

Патент США № 7122594, зарегистрированный 17 октября 2006 г. на имя N. Kubo и др., относится к композициям на основе модифицированного блок-сополимера. Данные композиции состояли из смеси определенного блок-сополимера, например виниловых ароматических углеводородов и сопряженных диенов, и подходящего наполнителя, например неорганических наполнителей на основе диоксида кремния, оксидов металлов и гидроксидов металлов.

Международная патентная заявка WO 2005/014708, опубликованная 17 февраля 2005 г. на имя J. M. Tour и др., описывает эластомеры, армированные углеродными нанотрубками. Данная композиция включает исходный эластомер, например полидиметилсилоксан, полиизопрен, полибутадиен, полиизобутилен и т.д. Не существует определенного или подразумеваемого описания композиции, включающей асфальт и смесь армированного стекловолокном полипропилена и полиэтилена высокой плотности и/или низкой плотности.

Цели и сущность изобретения

Основной целью настоящего изобретения является предложение композитной детали, в частности железнодорожной шпалы, которая не имеет описанных выше недостатков, которыми отличаются описанные в предыдущем разделе деревянные, бетонные и стальные железнодорожные шпалы и железнодорожные шпалы, изготовленные из синтетических пластмасс и синтетических пластмассовых полимерных композитов.

Соответственно, целью настоящего изобретения являются составы композиций и способы производства, обеспечивающие железнодорожные шпалы, которые не подвержены разрушению под действием суровых погодных условий и чрезмерного солнечного излучения; не подвержены воздействию грибков и насекомых, ослабляющих и в конечном итоге разрушающих железнодорожные шпалы; не содержат консервантов, например креозота, который может создавать опасности для окружающей среды; и состоят в основном из переработанных материалов, имеющих пониженное содержание полимеров/пластмасс по сравнению со многими используемыми в настоящее время альтернативными железнодорожными шпалами.

Для достижения указанных целей и преодоления перечисленных выше недостатков предшествующего уровня техники настоящее изобретение предлагает в первом аспекте экструдируемую композицию, пригодную для формования железнодорожных шпал и других изделий, от которых требуется способность выдерживать высокие нагрузки и удары в процессе их использования. Композиты согласно данному аспекту включают (A) от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 85 мас.% асфальтового компонента,и (B) соответственно от приблизительно 80 мас.% до приблизительно 15 мас.% полимерного компонента, включающего смесь (i) пригодной для переработки пластмассы и (ii) армирующую смесь, составленную из не бывшего в употреблении или переработанного полипропилена или функционально эквивалентного синтетического полимера, армированного включением стекловолокна или волокон, функционально эквивалентных стекловолокну, или функционально аналогичных армирующих материалов.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложена железнодорожная шпала, которая изготовлена из композиции согласно настоящему изобретению, как указано выше, путем формования.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена железнодорожная шпала, содержащая первую часть, изготовленную из первой выбранной композиции согласно настоящему изобретению, и вторую часть, изготовленную из второй выбранной композиции согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение в еще одном аспекте относится к способу изготовления железнодорожной шпалы, содержащей первую часть и вторую часть из различных композиций, путем введения в первый канал двухкомпонентной фильеры первой композиции согласно настоящему изобретению и во второй канал двухкомпонентной фильеры второй композиции согласно настоящему изобретению с последующим перекачиванием двух смесей через двухкомпонентную фильеру в поточную форму и охлаждением композита с образованием железнодорожной шпалы. В другом воплощении, альтернативно, в первый канал двухкомпонентной фильеры может быть введена вторая композиция и во второй канал двухкомпонентной фильеры - первая композиция.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Единственный чертеж иллюстрирует способ согласно настоящему изобретению для производства композитной детали, например железнодорожной шпалы, содержащей первую часть, изготовленную из первого асфальтово-синтетического материала согласно настоящему изобретению («формула I»), и вторую часть, изготовленную из второго состава данного типа («формула II»).

На чертеже и в приведенном ниже описании термин «формула I» означает композицию, которая составляет часть железнодорожной шпалы, имеющую особую прочность и долговечность и занимающую стратегическое положение в месте креплений железнодорожной шпалы. Это может быть, например, центральная внутренняя секция изготовленной железнодорожной шпалы. Остальная масса железнодорожной шпалы состоит из «стандартной смеси», определенной термином «формула II», материал которой дешевле, чем у формулы I, но обладает свойствами, которые лучше соответствуют ее предполагаемому применению. В различных конфигурациях экструдированные продукты из формул I и II могут представлять собой горизонтальные слои поперечного сечения композитной детали.

Как отмечено выше, в своем наиболее широком аспекте экструдируемые асфальтово-пластмассовые композиции согласно настоящему изобретению включают (A) асфальтовый компонент и (B) полимерный компонент, который сам состоит из смеси (i) пригодной для переработки пластмассы и (ii) армирующей смеси.

При использовании в настоящем описании термин «пластмассы» означает различные органические соединения, полученные полимеризацией и пригодные к формованию, экструзии, литью в различные формы, включая полимерный или повторно используемый термопластичный материал.

Авторы обнаружили, что пригодный для переработки пластмассовый компонент можно выбирать из широкого ассортимента уже имеющихся потенциально вторичных изделий. Ниже приведены примеры:

1 - полиэтилентерефталат (PET) (например, бутылки от напитков, банки от арахисового масла);

2 - полиэтилен высокой плотности (HDPE) (например, бутылки от отбеливателя);

3 - поливинилхлорид (PVC);

4 - полиэтилен низкой плотности (LDPE) (часто в виде пленки, например, от молочных пакетов);

5 - полипропилен (PP);

6 - полистирол (PS) (например, двухстворчатые контейнеры и пенопластовые гранулы в виде арахиса);

7 - другие (жесткие контейнеры, например маргариновые тюбики, блистерные упаковки и т.д.).

Значения прочности на разрыв в трехточечном испытании (на шестидюймовом (15,24 мм) пролете изготовленной железнодорожной шпалы), как правило, находились в интервале 1600-2000 фунтов на кв. дюйм (11-13,8 МПа) или выше. Найдено широкое разнообразие подходящих полимерных материалов и армирующих материалов, которые показывают хорошие результаты, когда массовое соотношение в смеси асфальтового компонента, пригодной для переработки пластмассы и армирующей смеси составляло 75%/12,5%/12,5% (асфальт/полимер/армирующий материал). Описанные ниже предпочтительные варианты осуществления относятся к стандартной смеси материалов DUROPAR™, которые авторы использовали для контрольных измерений.

Формула I, «армированная смесь» в составах DUROPAR™, содержит от 15% до 75% асфальтового материала и от 85% до 25% первой полимерной композиции, которая сама включает (i) приблизительно 50% пригодного для переработки термопластичного материала (далее называется «часть 2(i) формулы I») и (ii) приблизительно 50% наполненного стекловолокном пригодного для переработки термопластичного материала, например наполненного стекловолокном полипропилена, в качестве армирующего материала или с альтернативным наполнителем, обеспечивающим эквивалентный армирующий эффект (далее называется «часть 2(ii) формулы I»). Примеры вариантов осуществления формулы I включают, без ограничения, композиции в пределах (a) 65-75%/35-25% (асфальтовый материал/первая полимерная композиция) и (b) 70-75%/12-15%/12-15% (асфальтовый материал/часть 2(i) формулы I/часть 2(i) формулы I).

Формула II в составах DUROPAR™ включает от приблизительно 20% до приблизительно 85 мас.% асфальтового компонента и от приблизительно 15% до приблизительно 80 мас.% второго полимерного компонента, включающего (i) пригодный для переработки термопластичный материал (далее называется «часть 2(i) формулы II») и (ii) необязательно наполненный стекловолокном пригодный для переработки термопластичный материал в качестве армирующего материала или с альтернативным наполнителем, обеспечивающим эквивалентный армирующий эффект (далее называется «часть 2(ii) формулы II»). Примерные варианты осуществления формулы II включают, без ограничения, композиции в пределах (a) 70-80%/30-20% (асфальтовый материал/вторая полимерная композиция) и (b) 73-77%/12-15%/12-15% (асфальтовый материал/часть 2(i) формулы II/часть 2(i) формулы II). В одном варианте осуществления используют приблизительно 50% армирующего материала. В определенных вариантах осуществления можно использовать меньше, но до 50% армирующего материала, в зависимости от желательной прочности всего состава. Разумеется, можно также использовать более чем 50% армирующего материала.

В составах, используемых в настоящем изобретении, асфальтовый компонент может представлять собой традиционную смесь асфальтового связующего и инертного материала. Однако предпочтительно, чтобы асфальтовый компонент, который смешивают с пластмассовым компонентом для приготовления смеси формулы I или формулы II, состоял из асфальтовых частиц такого размера, что, по меньшей мере, 75% указанных частиц проходят через сито с квадратными отверстиями размером 0,50 дюйма (1,27 см). Для этой цели подходит материал, содержащий асфальтовые частицы размером 3/8 дюйма (0,95 см) и/или 1/4 дюйма (0,64 см), который легко доступен от производителей асфальта.

Когда термин «пригодный для переработки термопластичный материал» используют в описании и формуле настоящего изобретения, подразумевается, что он включает перечисленные выше материалы как потенциальные вторичные продукты. Однако можно заменять не бывший в употреблении или переработанный полипропилен или полиэтилен (высокой плотности и/или низкой плотности) или другой термопластичный материал, если отсутствуют переработанные материалы. В формуле II указанный выше армирующий материал предпочтительно представляет собой наполненный стекловолокном полипропилен высокой плотности.

Композитные блоки в форме железнодорожных шпал, составленные из асфальтово-пластмассовых композиций согласно настоящему изобретению, можно изготавливать рядом способов. Например, композицию можно нагревать до поддающегося обработке состояния при температуре 250-400°F (121-204°C) и формовать под соответствующим давлением в многогнездных формах, производя множество отдельных железнодорожных шпал, или в машинах непрерывного литья с последующим разделением полученного изделия на множество отдельных железнодорожных шпал.

Однако авторы обнаружили, что можно производить железнодорожные шпалы, имеющие превосходные свойства, в непрерывном режиме на производственной линии, представленной схематическим изображением на чертеже. Для каждой производственной линии требуются два нагреваемых ленточных процессора (один для формулы I и другой для формулы II), причем каждый ленточный процессор получает материал из загрузочного бункера, питающего два смесителя. Пластмассовый (и в случае формулы II армированный пластмассовый) компонент и гранулированный асфальтовый компонент подают в загрузочный бункер в желательных относительных количествах, откуда они поступают во вращающиеся смесители для получения пластмассово-асфальтовой смеси, которая поступает в процессор.

Исходные материалы для процесса производства согласно настоящему изобретению включают два вида термопластмассы, как правило, полиэтилен и полипропилен, в виде гранул, хлопьев и т.д., и измельченное асфальтовое покрытие. Пластмассовые гранулы обычно поставляют в контейнерах со съемным дном и крышкой или без упаковки автомобильным или железнодорожным транспортом. Содержащие пластмассовые гранулы контейнеры со съемным дном и крышкой обычно разгружают на место производства или транспортные контейнеры разгружают под действием вакуума опрокидыванием под действием силы тяжести в приемный бункер или резервуар.

Измельченный асфальт, используемый в составе, обычно поставляют в самосвалах грузоподъемностью от 25 до 60 тонн. Три исходных материала поставляют на производство после предварительной обработки в готовом для смешивания виде в соответствии с описанными выше формулами.

Предварительный смеситель, который может включать подогревающее устройство для сушки смеси, перемешивает компоненты формулы I или формулы II до однородно сухой консистенции и, при необходимости, непрерывно подает данную смесь в назначенный нагреваемый ленточный процессор DUROPAR™ со скоростью, определяемой скоростью работы данного процессора.

Как отмечено выше, каждая производственная линия включает два таких процессора, и для каждого процессора требуются два смесителя, чтобы обеспечить постоянный поток смешанных материалов на соответствующие ленточные процессоры.

Процессор DUROPAR™, используемый в способе согласно настоящему изобретению, фактически представляет собой нагреваемый ленточный механизм, имеющий вращающийся винт внутри барабана длиной от 6 до 15 футов (1,83-4,57 м). Роль нагретого ленточного механизма в соединении пластмассы и асфальта и получении формулы I или формулы II является тройной:

(i) нагревание смеси пластмассы (или армированной пластмассы) и асфальта до достижения стадии плавления каждой из пластмассовой и асфальтовой фаз;

(ii) дальнейшее смешивание расплавленных материалов для получения из них настоящего композита; и

(iii) транспорт композитного материала через барабан ленточного процессора для выгрузки композита в приемный лоток, бункер или конвейер для введения в устройство поточного формования.

Металлический барабан, являющийся корпусом ленточного механизма, нагревают до подходящей температуры, которая зависит от обрабатываемой смеси, но обычно составляет от 320°F до 550°F (160-323°C). Цель состоит в том, чтобы нагреть саму пластмассово-асфальтовую смесь до температуры плавления пластмассы. Интервал плавления термопластичных материалов, полезных в настоящем изобретении, составляет приблизительно от 300°C до 340°C.

В процессоре поддерживают градиент температурных зон таким образом, что более высокую температуру используют в месте обработки и выгрузки состава, чтобы ускорить теплопередачу к материалу, а пониженную температуру поддерживают во время бездействия процессора. Важно отметить, что смесители для формулы I подают формулу I на ленточный процессор во время дозаправки второго смесителя или перемешивания смеси в смесителях загрузочного бункера, и наоборот. Другими словами, один смеситель загружается или работает, пока другой смеситель разгружается.

Полужидкий композит, выходящий из процессора, поступает в насос, который вводит состав при давлении около 2000 фунтов на кв. дюйм (13,8 МПа) через традиционную «двухкомпонентную» фильеру в поточную форму (форму для шпалы). Поточная форма одновременно формует и охлаждает композит, пока он не застынет в достаточной степени, чтобы выйти из формы. Данный способ аналогичен экструзионному формованию в технологии производства пластмасс.

При выходе композита из формы в виде шпалы можно необязательно текстурировать шпалу, чтобы улучшать сцепление шпалы с балластом при ее укладке и уменьшать подвижность установленной шпалы. Текстурирование обычно осуществляют с трех сторон шпалы таким образом, чтобы верхняя грань, к которой прикрепляют рельс, оставалась гладкой. Текстурирование может быть выполнено в виде любого подходящего рисунка, например алмазного узора, и с помощью любых устройств для текстурирования. Например, текстурирование шпалы можно осуществлять тиснением рисунка на поверхности шпалы с помощью одного или более рельефных дисков, которые подвергают нагреванию и вращают во время прохождения шпалы через них. Текстурирование можно также осуществлять в процессе штамповки.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано описанием вариантов его осуществления и хотя данные варианты осуществления описаны с некоторыми подробностями, в намерения заявителя не входит ограничение или лимитирование каким-либо образом объема прилагаемой формулы изобретения указанными подробностями. Специалистам в данной области техники будут очевидны дополнительные преимущества и модификации. Кроме того, стадии способов в настоящем описании можно обычно осуществлять в любом порядке, если контекст не диктует, что определенные стадии необходимо осуществлять в определенном порядке. Таким образом, настоящее изобретение в своих наиболее широких аспектах не ограничено определенными подробностями, представленными устройствами и способами, а также приведенными и описанными иллюстративными примерами. Соответственно, могут быть сделаны отклонения без отклонения от духа или выхода за пределы общей изобретательской концепции заявителя.

Изобретение относится к новым композициям для железнодорожных шпал и к способам их производства. Способ изготовления шпалы, включающей первую часть, изготовленную из первой композиции, и вторую часть, изготовленную из второй композиции, причем первая композиция включает 15-75 мас.% первого асфальтового компонента и 85-25 мас.% первого полимерного компонента, и вторая композиция включает 20-85 мас.% второго асфальтового компонента и 80-15 мас.% второго полимерного компонента, и каждый из полимерных компонентов включает смесь пригодной для переработки пластмассы и волокнистого армирующего материала, включает стадии: (i) отдельное приготовление и смешивание выбранных количеств асфальта и пластмассы для получения первой и второй смеси; (ii) отдельное плавление и переработка указанной первой и второй смеси в процессорах, способных нагревать и подавать указанные смеси отдельно в виде сложной асфальтово-пластмассовой композиции на насосные устройства, связанные с соэкструзионной фильерой; и (а) перекачивание первой композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение второй композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы или (b) перекачивание второй композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение первой композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы. Полученная железнодорожная шпала обладает долговечностью, стойкостью к погодным условиям и насекомым. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления железнодорожной шпалы, включающей первую часть, изготовленную из первой композиции, и вторую часть, изготовленную из отличающейся второй композиции, причем указанная первая композиция включает от 15 мас.% до 75 мас.% первого асфальтового компонента и от 85 мас.% до 25 мас.% первого полимерного компонента, и указанная вторая композиция включает от 20 мас.% до 85 мас.% второго асфальтового компонента и от 80 мас.% до 15 мас.% второго полимерного компонента, и каждый из указанных первого и второго полимерного компонента включает смесь пригодной для переработки пластмассы и волокнистого армирующего материала, который включает следующие стадии:
(i) отдельное приготовление и смешивание выбранных количеств асфальта и пластмассы для получения первой смеси, содержащей указанную первую композицию, и второй смеси, содержащей указанную вторую композицию;
(ii) отдельное плавление и переработка указанной первой смеси и указанной второй смеси в процессорах, способных нагревать и подавать указанные смеси отдельно в виде сложной асфальтово-пластмассовой композиции на насосные устройства, связанные с соэкструзионной фильерой; и
(а) перекачивание нагретой и полужидкой первой композиции в первую секцию формы для образования указанной внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение нагретой и полужидкой второй композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части указанной железнодорожной шпалы или
(b) перекачивание нагретой и полужидкой второй композиции в первую секцию формы для образования указанной внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение нагретой и полужидкой первой композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части указанной железнодорожной шпалы.

2. Способ по п.1, в котором пригодная для переработки пластмасса представляет собой пригодный для переработки термопластичный материал.

3. Способ по п.1, в котором указанный волокнистый армирующий материал включает стекловолокна, волокна, функционально эквивалентные стекловолокну, или функционально аналогичные армирующие материалы.

4. Способ по п.1, в котором указанная пригодная для переработки пластмасса включает не бывший в употреблении или восстановленный полипропилен или функционально эквивалентный синтетический полимер.

5. Способ по п.1, в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают смесь асфальтового связующего и инертного материала.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают такие асфальтовые частицы, что, по меньшей мере, 75% частиц могут проходить через сито с размером ячеек 0,50 дюйма (1,27 см).

7. Способ по п.1, в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают приблизительно 50 мас.% указанного армирующего материала.

8. Способ по п.1, в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают до 50 мас.% указанного армирующего материала.

9. Способ по п.1, в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают приблизительно равные массовые количества указанной пригодной для переработки пластмассы и указанного армирующего материала.

10. Способ по п.1, в котором указанная пригодная для переработки пластмасса включает не бывший в употреблении или переработанный полипропилен и волокнистый армирующий материал включает стекловолокна.

11. Способ по п.2,
в котором пригодная для переработки пластмасса включает не бывший в употреблении или переработанный полипропилен или функционально эквивалентный синтетический полимер и волокнистый армирующий материал включает стекловолокна или волокна, функционально эквивалентные стекловолокну, или функционально аналогичные армирующие материалы,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают смесь асфальтового связующего и инертного материала,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают такие асфальтовые частицы, что, по меньшей мере, 75% частиц могут проходить через сито с размером ячеек 0,50 дюйма (1,27 см), и
в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают приблизительно 50 мас.% указанного армирующего материала.

12. Способ по п.2,
в котором указанная пригодная для переработки пластмасса включает не бывший в употреблении или переработанный полипропилен или функционально эквивалентный синтетический полимер и волокнистый армирующий материал включает стекловолокна или волокна, функционально эквивалентные стекловолокну, или функционально аналогичные армирующие материалы,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают смесь асфальтового связующего и инертного материала,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают такие асфальтовые частицы, что, по меньшей мере, 75% частиц могут проходить через сито с размером ячеек 0,50 дюйма (1,27 см), и
в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают до 50 мас.% указанного армирующего материала.

13. Способ по п.2,
в котором указанная пригодная для переработки пластмасса включает не бывший в употреблении или переработанный полипропилен или функционально эквивалентный синтетический полимер и волокнистый армирующий материал включает стекловолокна или волокна, функционально эквивалентные стекловолокну, или функционально аналогичные армирующие материалы,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают смесь асфальтового связующего и инертного материала,
в котором указанный первый асфальтовый компонент, второй асфальтовый компонент или оба (первый и второй) асфальтовых компонента включают такие асфальтовые частицы, что, по меньшей мере, 75% частиц могут проходить через сито с размером ячеек 0,50 дюйма (1,27 см), и
в котором указанный первый полимерный компонент, второй полимерный компонент или оба (первый и второй) полимерных компонента включают приблизительно равные массовые количества указанной пригодной для переработки пластмассы и указанного армирующего материала.

14. Железнодорожная шпала, содержащая первую часть, изготовленную из первой композиции, и вторую часть, изготовленную из отличающейся второй композиции, изготовленная согласно способу по п.1.