一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏及其制备方法与流程

1.本发明涉及交通设施防护装置领域，具体而言，涉及一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏及其制备方法。


背景技术：

2.铁路桥梁护栏是铁路桥面附属设施的一部分，目前主要包括混凝土护栏、钢护栏、纤维增强复合材料和钢管结合护栏三种形式。
3.从应用情况来看，混凝土护栏重量大，增加桥体载重负担，对支座等功能构件使用寿命有影响，且耐久性差，目前既有线路已经出现大面积的混凝土栏杆损坏，已经极大的影响了安全。钢护栏虽具有一定耐久性，但其耐腐蚀性全靠涂层来实现，必须定期对钢制构件进行涂装，其人工成本巨大，且需要申请窗口期施工，从而阻断车辆运营。而传统的纤维增强复合材料和钢管结合护栏耐紫外线强度较低，而且由于存在钢管扶手，因此也存在耐腐蚀性差，需要定期施工涂层的问题。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的在于提供一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏，以解决现有护栏结构存在的荷载大、耐腐蚀性差、耐紫外线性差等弊端。
5.为解决上述问题，本发明提供了一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏，耐紫外型聚氨酯拉挤护栏包括：护栏主体，其材质包括第一聚氨酯材料；第一耐紫外保护层，包覆于所述护栏主体外，其材质包括聚酯材料缝编复合毡；第二耐紫外保护层，包覆于所述第一耐紫外保护层上，其材质包括第二聚氨酯材料；第三耐紫外保护层，包覆于所述第二耐紫外保护层上，其材质包括第三聚氨酯材料。
6.进一步的，所述护栏主体的材质还包括与所述第一聚氨酯材料混合的结构增强材料。
7.进一步的，所述结构增强材料为无碱玻璃纤维。
8.进一步的，所述护栏主体的材质还包括二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇及紫外吸收剂中的至少一者。
9.进一步的，所述第二聚氨酯材料和所述第三聚氨酯材料为耐候型聚氨酯。
10.进一步的，所述第一聚氨酯材料的总量为t1，所述第二聚氨酯材料和所述第三聚氨酯材料的总量为t2；其中，t1与t2的比值范围是77：23至87： 13。
11.本发明的第二目的在于提供一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏的制备方法，其包括以下步骤：
12.预成型，利用预成型装置成型护栏基体；
13.模具内加热，将所述护栏基体置于模具装置内，并对所述模具装置加热；
14.连续牵引，当模具的温度达到预设温度后，利用拉挤设备对模具内的护栏进行牵引，丙在所述牵引的过程中对位于所述模具装置内的所述护栏基体敷设第一耐紫外保护层
和第二耐紫外防护层；
15.产品切割，将护栏基体切割呈若干护栏；
16.保护层喷涂，对切割后的护栏进行喷涂第三耐紫外防护层；
17.其中，所述护栏基体材质包括第一聚氨酯材料，所述第一耐紫外保护层的材质包括聚酯材料缝编复合毡，所述第二耐紫外防护层的材质包括第二聚氨酯材料，所述第三耐紫外防护层的材质包括第三聚氨酯材料。
18.进一步的，所述预成型的过程中还包括添加结构增强材料步骤，所述添加结构增强材料步骤包括：
19.将结构增强材料通过安装在排纱板上的纱线输送至所述预成型装置和所述模具装置内。
20.进一步的，对所述模具装置加热的过程包括温度依次升高的第一加热时间段、第二加热时间段和第三加热时间段；所述第一加热时间段的加热温度和所述第二加热时间段的加热温度差值在35℃-45℃，和/或，所述第二加热时间段的加热温度和所述第三加热时间段的加热温度差值在35℃
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45℃。
21.进一步的，所述敷设第一耐紫外保护层的过程中包括：将所述聚酯材料缝编复合毡缝制到排纱板上的纱线上，并将所述纱线设置于两层所述聚酯材料缝编复合毡之间，利用所述纱线的移动带动所述聚酯材料缝编复合毡进入到所述预成型装置。
22.根据本发明提供的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏及其制备方法，护栏整体用料大量采用聚氨酯材料制成，使得护栏轻质化且具有良好的结构强度；再利用多层防紫外线保护层对护栏进行防护，提高了护栏的耐紫外线强度，弥补了聚氨酯材料在户外工程应用中不耐紫外线的缺陷，并且紫外线保护层与护栏主体材料为同系材料，增大了涂层附着力。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏的制备方法的流程图；
25.图2为本发明实施例提供的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏的制备方法所用设备图。
26.附图标记说明：
27.1-纱线；2-排纱板；3-预成型装置；4-注胶盒；5-模具装置；6-第一注胶机；7-第二注胶机；8-夹具；9-切割机。
具体实施方式
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.结合背景技术中的描述可知，现有的混凝土护栏、钢护栏以及纤维增强复合材料和钢管结合护栏均存在一些缺陷，而新兴的聚氨酯也具有有机物不耐紫外的缺点，采用特
殊型的聚氨酯，成本又过高，如脂肪族聚氨酯，所以从耐久性和经济性上，聚氨酯材料在户外工程领域应用具有了一定的限制性。
30.有鉴于此，本实施例首先提供了一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏，其大部分材料选用聚氨酯，并且对护栏的结构做出适应性改进，使得聚氨酯材料克服了耐紫外线弱的特点，并且能够克服现有混凝土护栏、钢护栏以及纤维增强复合材料和钢管结合护栏存在的缺陷。
31.本实施例提供的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏包括护栏主体、第一耐紫外保护层、第二耐紫外保护层和第三耐紫外保护层；由于本实施例的护栏的形状可以根据设计需求制定，并且可以与现有的护栏形状相近或相同，因此本实施例不对耐紫外型聚氨酯拉挤护栏进行附图说明。
32.在上述耐紫外型聚氨酯拉挤护栏的结构中，本实施例的护栏主体的材质包括第一聚氨酯材料，第一聚氨酯材料为通用型聚氨酯，即该护栏主体的材料还可以包括除第一聚氨酯材料的其他材质，具体的在下述中给出，采用通用型聚氨酯材料作为护栏主体的主材质，能够降低材料制造成本，减轻桥梁载荷负担。
33.本实施例的第一耐紫外保护层包覆于护栏主体外，第一耐紫外保护层的材质包括聚酯材料缝编复合毡，聚酯材料缝编复合毡中的聚氨酯与护栏主体和下述的第二聚氨酯材料属于同系材料，能够大大提高层级之间连接的附着力，提高护栏整体的连接稳定性。
34.本实施例的第二耐紫外保护层包覆于第一耐紫外保护层上，第二耐紫外保护层的材质包括第二聚氨酯材料；本实施例的第三耐紫外保护层包覆于第二耐紫外保护层上，第三耐紫外保护层的材质包括第三聚氨酯材料。
35.需要说明的是本实施例中各个耐紫外保护层之间的“包覆”关系除了可以理解为护栏主体、第一耐紫外保护层、第二耐紫外保护层和第三耐紫外保护层由内到外依次设置，还可以理解为相邻两个层级之间可以有部分交融。
36.可选的，为了提高护栏主体的结构强度，本实施例的护栏主体的材质还可以包括与第一聚氨酯材料混合的结构增强材料，该结构增强材料可以是玻璃纤维或其他与玻璃纤维性能相近的材料，优选为无碱玻璃纤维，相比于普通的玻璃纤维，无碱玻璃纤维具有更好的化学稳定性、电绝缘性能、和强度。
37.另外，本实施例的护栏主体的材质还可以包括二苯基甲烷二异氰酸酯 (改性mdi)、聚醚多元醇及紫外吸收剂中的至少一者，以进一步提高护栏的弹性和抗紫外等功能性。
38.可选的，本实施例的第二聚氨酯材料和第三聚氨酯材料为耐候型聚氨酯，无机纳米复合材料改性的耐候型聚酯相比于通用型聚氨酯来说，具有更好的抗老化和紫外线能力，并且由于第二聚氨酯材料和聚酯材料缝编复合毡以及第三聚氨酯材料属于同系材料，具有更好的涂层附着力。
39.可选的，本实施例的第一聚氨酯材料的总量为t1，第二聚氨酯材料和第三聚氨酯材料的总量加在一起为t2；其中，t1与t2的比值范围是77： 23至87：13，或者说通用型聚氨酯树脂注胶量为材料树脂总用量的77％-87％，耐候型聚氨酯树脂注胶量为材料树脂总用量的23％-13％，做到成本和耐紫外强度兼顾。
40.根据本实施例提供的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏，护栏整体用料大量采用聚氨酯材
料制成，使得护栏轻质化且具有良好的结构强度；再利用多层防紫外线保护层对护栏进行防护，提高了护栏的耐紫外线强度，弥补了聚氨酯材料在户外工程应用中不耐紫外线的缺陷，并且紫外线保护层与护栏主体材料为同系材料，增大了涂层附着力。
41.本发明的第二目的在于提供一种耐紫外型聚氨酯拉挤护栏的制备方法，其包括以下步骤：
42.预成型，利用预成型装置3成型护栏基体，这里的护栏基体可以理解成未切割前的多个上述护栏主体的组合体，在基体切割后成为多个护栏主体；
43.模具内加热，将护栏基体置于模具装置5内，并对模具装置5加热；
44.连续牵引，当模具的温度达到预设温度后，利用拉挤设备对模具内的护栏进行牵引，拉挤设备包括两个夹具8，在拉挤时将护栏基体放置到夹具 8上的工装内，正常拉挤牵引，在牵引过程中对位于模具装置5内的护栏基体进行敷设第一耐紫外保护层和第二耐紫外防护层；
45.产品切割，将包覆有第一耐紫外保护层和第二耐紫外保护层的护栏基体利用切割机9切割呈若干护栏；
46.保护层喷涂，对切割后的护栏进行喷涂第三耐紫外防护层；
47.其中，本实施例的护栏基体材质包括第一聚氨酯材料，第一耐紫外保护层的材质包括聚酯材料缝编复合毡，第二耐紫外防护层的材质包括第二聚氨酯材料，第三耐紫外防护层的材质包括第三聚氨酯材料，第一聚氨酯材料为通用型聚氨酯，第二聚氨酯材料和第三聚氨酯材料为耐候型聚氨酯。
48.上述的制备方法所用到的装置和结构包括纱线1、排纱板2、预成型装置3、注胶盒4、模具装置5、第一注胶机6、第二注胶机7、夹具8以及切割机9等。其中，排纱板2、预成型装置3、模具装置5、夹具8以及切割装置沿图中的由左至右方向依次排布，纱线1安装在排纱板2上，并且通过排纱板2的带动能够穿过预成型装置3和模具装置5，第一注胶机6安装在预成型装置3上方，第二注胶机7安装在模具装置5上方，预成型装置3、注胶盒4以及模具装置5依次连接。
49.为了提高护栏基体的结构强度，本实施例的上述预成型的过程还包括添加结构增强材料步骤，添加结构增强材料步骤包括：将结构增强材料通过安装在排纱板2上的纱线1输送至预成型装置3和模具装置5内。
50.具体的，是先准备续无碱玻璃纤维和纱线1，例如，准备9600tex的纱线1340卷，2400tex的纱线1100卷，将460卷纱线1分10层通过排纱板 2，每层9600tex纱线134卷，2400tex纱线110卷，纱线1通过排纱板2 后，按上、下、左、右四个方向将纱线1依次穿入预成型装置3、注胶盒4、模具装置5，每个方向穿入纱线1数为9600tex纱线185头，2400tex纱线 125头，通过纱线1在排山板上的移动来使得无碱玻璃纤维进入到预成型装置3、注胶盒4以及模具装置5。
51.对于护栏基体的成型，是将第一注胶机6和第二注胶机7的注胶管分别连接相应的注胶孔，将配置好的聚氨酯分为两组分别装入第一注胶机6 的两个储料罐内，并且通用型聚氨酯一个组内可以添加改性mdi，另一组内添加为聚醚多元醇及紫外吸收剂等混合物。
52.对于本实施例的第一耐紫外保护层(即聚酯材料缝编复合毡)的敷设，也需要借助于纱线1，敷设第一耐紫外保护层的过程中包括：将聚酯材料缝编复合毡缝制到排纱板2上
的纱线1上，并将纱线1设置于两层聚酯材料缝编复合毡之间，利用纱线1的移动带动聚酯材料缝编复合毡进入到预成型装置3。
53.在具体操作时，需要将聚氨酯材料缝编复合毡穿过预成型，用棉线将其缝在纱线1上，毡与纱的排布为，毡-纱—毡，即将纱夹杂两层毡的中间，其中毡的总宽度大于产品周长6mm，例如，准备面密度340g的聚酯缝编复合毡四卷，裁剪宽度为203mm、203mm、91mm、91mm，较宽酯材料缝编复合毡沿纱线1外层用棉线缝于玻纤上，两片酯材料缝编复合毡形成闭合，较窄的酯材料缝编复合毡沿纱线1内层用棉线缝于玻璃纤维上，两片酯材料缝编复合毡形成闭合。
54.对于本实施例的第二耐紫外保护层的成型，将耐候型聚氨酯树脂分为 c、d组份装入第二注胶机7的两个储料罐内，其中耐候型聚氨酯一个组份内可以添加改性hdi，另一个组份内可以添加聚美多元醇及紫外吸收剂等混合物。当上述备料工作完成后，设定第一注胶机6的浇注量为5g/s，第二注胶机7的注胶量为1.5g/s，以此成型护栏基体和第二耐紫外保护层。
55.为了提高成型后护栏的强度以及耐紫外保护层和护栏主体、耐紫外保护层之间的结合后的稳定性，本实施例还对模具装置5的加热方式做出了进一步的改进和优化，将本实施例的模具装置5加热的过程设计为包括温度依次升高的第一加热时间段、第二加热时间段和第三加热时间段；第一加热时间段的加热温度和第二加热时间段的加热温度差值在35℃-45℃，和 /或，第二加热时间段的加热温度和第三加热时间段的加热温度差值在35℃
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45℃，通过大量的创造性实验发明人发现，当第一加热时间段温度为 120℃，第二加热时间段温度为160℃，第三加热时间段温度为200℃时，护栏的强度、耐紫外保护层和护栏主体的结合、耐紫外保护层之间的结合最佳。
56.下表为本实施例的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏制备方法加工成型的耐紫外型聚氨酯拉挤护栏与其他现有材质的护栏进行的老化实验比对：
[0057][0058]
结合上述说明以及上述对比图表可知，通过本实施例提供的制备方法制备的护栏，实现了通用型聚氨酯体系和耐久性聚氨酯体系在同一模腔中固化成型，其中内层为通用型聚氨酯树脂为基体，外层为耐久性聚氨酯树脂为基体。该成型材料的优点为，材料整体成本低，但耐紫外线性能高，同时由于外层聚氨酯基体与涂装材料为同系材料，增大了涂层附着力，避免了施工中涂层磕碰脱落等风险。同时该方法制备的聚氨酯拉挤护栏的外接触面具有三层耐紫外线保护层，弥补了聚氨酯材料在户外工程应用中不耐紫外线的缺陷。
[0059]
在本实施例的描述中，需要说明的是，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
[0060]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
[0061]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0062]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0063]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。