一種鐵路罐車尼龍鞍座墊的制作方法

本發明屬于鐵路罐車技術領域，尤其涉及一種鐵路罐車尼龍鞍座墊。

背景技術：

鐵路罐車是車體呈罐形的運輸車輛，用來裝運各種液體、液化氣體和粉末狀貨物等。罐車是鐵路貨車的一種通用車輛，罐車車體主要由罐體裝配和底架裝配等組成。其中，罐體一般由封頭、筒體、上鞍等零部件組焊而成，底架裝配可包括中梁、枕梁等部分；罐體落于枕梁鞍座處的墊木上。

罐車墊木是鐵路有中梁罐車鞍座結構中的零部件，主要由縱木座和中木座組成；墊木在鞍座、中梁與罐體間起支撐作用。不同車型的鞍座墊結構不一樣；比如g60車型上，中木座可包括第一中木座(弧面曲度一致)和第二中木座(弧面曲度不一致)。罐車鞍座墊木目前采用木材(硬木)制作，木質鞍座墊具有質量輕、成本低廉、加工簡易等優點。

但是，現有的鐵路罐車鞍座墊木更換時間短，對森林資源破壞大，雨水浸后容易損壞，而木材塌陷損壞后，容易導致罐體塌陷，因此造成換率高。同時，現有鞍座墊木在運用過程中存在易燃，易變形、裂損和易腐朽、使用壽命短等問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本申請提供一種鐵路罐車尼龍鞍座墊，本發明提供的鞍座墊具有良好的力學性能，適用于罐車實際受力工況，并且具有良好的阻燃性和尺寸穩定性，還耐老化、耐腐蝕，使用壽命長。

本發明提供一種鐵路罐車尼龍鞍座墊，由物料經擠注、模壓生產得到；所述物料包括以下質量分數的組分：

67％～73％的聚酰胺6；

8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；

18％～21％的紅磷；

1％～2％的添加劑，所述添加劑選自增塑劑、相容劑和流動劑中的一種或多種。

優選地，所述聚酰胺6為注塑級聚酰胺。

優選地，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物在25℃下的密度為0.8～0.9g/ml。

優選地，所述增塑劑選自脂肪族二元酸酯類增塑劑、苯二甲酸酯類增塑劑、多元醇酯類增塑劑、磷酸酯類增塑劑和環氧類增塑劑中的一種或多種。

優選地，所述相容劑選自馬來酸酐類相容劑、丙烯酸類相容劑、噁唑啉類相容劑、酰亞胺類相容劑和異氰酸酯類相容劑中的一種或多種。

優選地，所述流動劑選自環己烷二羧酸酯和多羥基二羧酸酰胺中的一種或多種。

優選地，所述尼龍鞍座墊具有中空結構。

優選地，所述尼龍鞍座墊為單一基料一體成型制得。

與現有技術相比，本發明提供了一種可用于鐵路罐車的尼龍鞍座墊，其由物料經擠注、模壓生產得到，所述物料包括：67％～73％的聚酰胺6；8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；18％～21％的紅磷；1％～2％的添加劑。本發明主要以尼龍6為基料，其具有較高的機械性能、優良的耐候性、耐腐蝕性和耐疲勞性等優點。并且，本發明采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物及添加劑等對尼龍6進行增韌改性，改性后的材料具有良好的柔韌性和抗沖擊性，力學性能滿足設計要求，可保證產品的可靠性。同時改性后的尼龍材料具有良好的機械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨機等通用工具實現現場簡易快捷加工、修形。本發明還添加紅磷阻燃劑，使鞍座墊用材料獲得良好的阻燃性能。實驗結果表明，本發明尼龍鞍座墊的綜合性能優于目前罐車鞍座墊使用的硬木材料性能。

此外，本發明鞍座墊用材料為熱塑性材料，可以回收再利用，不會對環境產生污染。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的生產尼龍鞍座墊的工藝流程示意圖；

圖2為本發明一些實施例提供的g60車型上的第一中木座實物照片；

圖3為本發明一些實施例提供的g60車型上的第二中木座實物照片；

圖4為本發明一些實施例提供的g60車型上的縱木座實物照片；

圖5為本發明實施例提供的g60車型上的第一中木座的中空結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的g60車型上的第二中木座的中空結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的g60車型上的縱木座的中空結構示意圖。

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供了一種鐵路罐車尼龍鞍座墊，由物料經擠注、模壓生產得到；所述物料包括以下質量分數的組分：

67％～73％的聚酰胺6；

8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；

18％～21％的紅磷；

1％～2％的添加劑，所述添加劑選自增塑劑、相容劑和流動劑中的一種或多種。

本發明提供的鞍座墊適用于罐車實際受力工況，并且具有良好的阻燃性和尺寸穩定性，還耐老化、耐腐蝕，使用壽命長。此外，該鞍座墊可實現現場加工，不產生污染，可回收。

不同車型底下鞍座墊的結構、尺寸設計有所不同，本發明沒有特殊限制；本發明所述鞍座墊可采用常規尺寸，主要應用于60噸類型的罐車。

本發明提供的尼龍鞍座墊的生產原材料主要為聚酰胺6(尼龍6，pa6)，其作為一種工程塑料，具有較高的機械性能、優良的耐候性、耐腐蝕性、耐疲勞性等優點。本發明以尼龍6為基料，具有適宜的強度，同時能滿足耐候性、耐腐蝕性等要求，可保證鞍座墊的可靠性。在本發明中，生產鞍座墊的物料包括67wt％～73wt％的聚酰胺6，優選包括69wt％～72wt％的聚酰胺6。在本發明的實施例中，所述聚酰胺6為注塑級聚酰胺，如化學文摘號(casno.)為25308-54-4的尼龍材料。

為了獲得適宜的柔性，避免鞍座墊過硬導致罐體應力超出許用指標，本發明上述物料包括8％～10％質量分數的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物，優選為8.5％～9.5％。本發明主要采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物為增韌劑改性尼龍6，使尼龍鞍座墊具有適合的壓縮剛度。在本發明中，增韌改性后的材料具有良好的柔韌性和抗沖擊性，力學性能滿足設計要求，可保證產品的可靠性。同時改性后的尼龍材料具有良好的機械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨機等通用工具實現現場簡易快捷加工、修形。在本發明的實施例中，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物在25℃下的密度可為0.8～0.9g/ml；本發明優選采用cas號為25038-36-2的增韌劑產品。

為了獲得良好的阻燃性能，杜絕鞍座墊木易燃造成的火災安全隱患，以質量分數計，本發明所述物料包括18％～21％的紅磷，優選包括19～20％的紅磷。在本發明的實施例中，可以采用cas號為7723-14-0的紅磷阻燃劑產品。本發明添加紅磷阻燃劑，其具有阻燃效果好、熱穩定性好和不產生腐蝕性氣體等特點，可使尼龍鞍座墊的阻燃性達到難燃等級，利于保證可靠性。

在本發明中，所述物料以質量分數計包括1％～2％的添加劑，所述添加劑選自增塑劑、相容劑和流動劑中的一種或多種。其中，所述增塑劑可選自脂肪族二元酸酯類增塑劑、苯二甲酸酯類增塑劑、多元醇酯類增塑劑、磷酸酯類增塑劑和環氧類增塑劑中的一種或多種，優選為苯二甲酸酯類增塑劑和磷酸酯類增塑劑中的一種或多種。所述苯二甲酸酯類增塑劑主要包括鄰苯二甲酸酯類、對苯二甲酸酯類；所述磷酸酯類增塑劑的主要品種有磷酸三甲苯酯和磷酸三苯酯。

在本發明的實施例中，所述相容劑優選選自馬來酸酐類相容劑、丙烯酸類相容劑、噁唑啉類相容劑、酰亞胺類相容劑和異氰酸酯類相容劑中的一種或多種，更優選為馬來酸酐類相容劑。所述馬來酸酐類相容劑屬于環狀酸酐型(mah)，以馬來酸酐接枝到聚烯烴上的相容劑為主，其接枝率一般為0.8％～1％。所述流動劑也稱為流動性改性劑，可選自環己烷二羧酸酯和多羥基二羧酸酰胺中的一種或多種。

本發明采用上述物料進行擠注生產，制造得到尼龍鞍座墊。在物料中各組分的共同作用下，本發明實施例提供的鐵路罐車尼龍鞍座墊具有以下特點：

(1)適用于罐車實際受力工況，既要有足夠支撐罐體的強度，又要有一定的柔韌性，且不能超出罐體所能承受的應力范圍；

(2)阻燃性達到難燃等級；

(3)耐老化、耐腐蝕，使用壽命達10年以上；

(4)良好的尺寸穩定性；

(5)可實現現場加工；

(6)不產生污染，可回收。

針對尼龍材料的工藝特性，本發明實施例還提供了一種尼龍鞍座墊的制備方法，包括：

將物料進行螺桿擠出，注入模具后加壓保壓，出模得到尼龍鞍座墊；所述物料包括以下質量分數的組分：

67％～73％的聚酰胺6；

8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；

18％～21％的紅磷；

1％～2％的添加劑，所述添加劑選自增塑劑、相容劑和流動劑中的一種或多種。

參見圖1，圖1為本發明實施例提供的生產尼龍鞍座墊的工藝流程示意圖，具體可包括：原材料檢驗---烘干---擠注---模壓---保壓---出模---水處理---尺寸加工---性能檢測。

本發明實施例首先檢驗原材料，然后將顆粒料烘干，便于物料生產加工。其中，所述烘干的溫度可為100～120℃；時間一般為24小時。

本發明實施例將上述物料進行擠注生產：采用螺桿擠出得到擠出的物料，注入模具后加壓保壓，成型出模，得到尼龍鞍座墊。

在本發明的實施例中，所述螺桿擠出為雙螺桿擠出，溫度設置為220～280℃，優選為240～260℃。本發明實施例將擠出的物料注入鞍座墊模具時，模具溫度優選為60～160℃，更優選為60～100℃。本發明實施例施加的壓力優選在200噸以上，可保壓30分鐘～35分鐘。此外，所述成型出模可采用頂出的方式。

本發明優選采用連續擠注、模壓生產，提高生產效率。在本發明的一些實施例中，一臺擠注機可連續供料給10臺以上的壓注設備，通過設置有軌道的擠注設備實現連續化生產。

完成擠注后，本發明實施例可將擠注樣件按照常規工藝進行水處理、機械加工，檢測后即得鞍座墊成品。

在本發明的優選實施例中，所述尼龍鞍座墊具有中空結構。結合材料性能，在滿足強度等性能要求下，本發明優選采用了中空結構，減少材料用量，以降低制造成本和鞍座墊重量。

在本發明的一些具體實施例中，所述尼龍鞍座墊的實物照片如圖2～4所示；其中空結構如圖5～7所示。

本發明以若干凹孔形成中空結構，凹孔縱截面底邊平行于鞍座墊。其中，第一中木座具有第一方形凹孔和第二方形凹孔，兩者形狀相同且沿安裝中心線對稱分布；第一方形凹孔底部與中木座弧面的平均垂直距離，其與中木座最大高度的比例為30：107。第二中木座具有大凹孔和小凹孔，大凹孔與小凹孔之間的分布距離，其和第一方形凹孔與第二方向凹孔之間的分布距離相等；小凹孔底部與中木座弧面的平均垂直距離，其和第一方形凹孔底部與中木座弧面的平均垂直距離相等。

縱木座中部具有長凹孔，長凹孔兩邊對稱分布有相同的兩個短凹孔，這三個凹孔均為方形且高度相同；兩個短凹孔之間的最大水平距離，其與縱木座長度的比例為713：773。

并且，本發明實施例所述尼龍鞍座墊為單一基料一體成型制得，制備方法簡便易行，產品綜合性能較好，解決了鐵路罐車鞍座墊木易燃、易腐朽、易變形等問題。

為了進一步理解本申請，下面結合實施例對本申請提供的鐵路罐車尼龍鞍座墊進行具體地描述。

以下實施例中，所用的聚酰胺6為cas號為25308-54-4的尼龍材料，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物為cas號為25038-36-2的增韌劑產品，紅磷為cas號為7723-14-0的產品。

實施例1

將70％的聚酰胺6、9％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、20％的紅磷和1％的添加劑混合，得到物料。其中，所述添加劑包括0.5％鄰苯二甲酸二辛酯、0.3％馬來酸酐類相容劑(接枝率為0.8％)和0.2％環己烷二羧酸酯。

將所述物料于110℃烘干24小時，采用雙螺桿擠出，溫度設置為240～260℃；將擠出的物料注入鞍座墊模具，模具溫度為80℃，再施加200噸的壓力，保壓30分鐘，成型頂出模具。完成擠注后，將出模的擠注樣件按照常規工藝進行水處理、機械加工，經成品檢測后，得到尼龍鞍座墊樣件。

其中，中木座實物照片如圖2、3所示，縱木座實物照片如圖4所示。尼龍鞍座墊的尺寸適用于60噸類型的罐車，主要尺寸和中空結果參見圖5～7，圖5為本發明實施例提供的g60車型上的第一中木座的中空結構示意圖；圖6為本發明實施例提供的g60車型上的第二中木座的中空結構示意圖；圖7為本發明實施例提供的g60車型上的縱木座的中空結構示意圖。本發明采用具有中空結構的鐵路罐車尼龍鞍座墊，成本較低。

本發明將硬木與上述改性后的尼龍材料的性能進行對比檢測，檢測結果參見表1：

表1硬木與本發明實施例1中鞍座墊材料的性能對比

以上測試結果表明，本發明所述鐵路罐車尼龍鞍座墊的性能滿足設計要求。并且，實際裝車試驗結果也符合使用要求。

另外，本發明選用手持普通木工刨、通用角磨機，對尼龍鞍座墊進行加工，研究其可刨、可研磨等現場加工特性。經過現場操作試用，這兩種工具操作輕便，可實現現場刨削、開槽、研磨，可滿足罐體裝配要求。同時，切削下來的碎屑為長條形片狀物，不會飛散到空氣中，對空氣無污染，對人體無危害。

實施例2

將67％的聚酰胺6、10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、21％的紅磷和2％的添加劑混合，得到物料。其中，所述添加劑包括0.6％磷酸三甲苯酯、0.2％馬來酸酐類相容劑(接枝率為1％)和0.2％多羥基二羧酸酰胺。

將所述物料于110℃烘干24小時，采用雙螺桿擠出，溫度設置為240～260℃；將擠出的物料注入鞍座墊模具，模具溫度為100℃，再施加200噸的壓力，保壓30分鐘，成型頂出模具。完成擠注后，將出模的擠注樣件按照常規工藝進行水處理、機械加工，經成品檢測后，得到尼龍鞍座墊樣件。

本發明將上述改性后的尼龍材料的性能進行檢測，檢測結果參見表2：

表2本發明實施例2中鞍座墊材料的性能

比較例1

替換為鋁鎂系阻燃劑，按照實施例2的方法，制備得到尼龍鞍座墊樣件。

比較例2

替換為苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體(sbs)增韌劑(cas：9003-55-8)，按照實施例2的方法，制備得到尼龍鞍座墊樣件。

將比較例1和比較例2的鞍座墊與實施例2進行性能對比測試，結果如下：

表3比較例1、比較例2與本發明實施例2中鞍座墊材料的性能對比

由以上實施例可知，本發明主要以尼龍6為基料，并且采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、紅磷阻燃劑及添加劑等對尼龍6進行增韌、阻燃改性。改性后的材料具有良好的柔韌性和抗沖擊性，力學性能滿足設計要求；氧指數大于28，達到難燃級別；耐老化、耐腐蝕，使用壽命達10年以上。同時改性后的尼龍材料具有良好的機械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨機等通用工具實現現場簡易快捷加工、修形。此外，本發明鞍座墊用材料為熱塑性材料，可以回收再利用，不會對環境產生污染。

此外，本發明可采用連續擠注生產，一臺擠注機通過軌道連續供10臺以上壓注設備，具有較高的生產效率。