料小组（前塑料回收研究中心）接受了新泽西州科学技术委员会的资助，开始研究和试验用回收塑料制造复合型铁路枕木的技术从立项开始，该项目参与者先后有Rutgers大学，位于Courail的美国塑料木材有限公司前地球保护产品有限公司）位于华盛顿的诺福克南方铁路，Lee大学及美国陆军工兵部队尽管该研究的主要目标是生产用作铁路枕木的塑料木材，但项目的参加者知道，也要在其它使用木材的地方使用这种材料该研究的直接成果是发明了一种特殊的方法，可使短的、长度不一的玻璃纤维在模具内沿着物料流向的轴向高度同向这一技术于1998年8月4日获得美国专利，专利号为5789477本文将介绍该研究的详细内容。
1性能技术要求在由研究小组拟定的技术规格中最难达到的是，以HDPE为主的废旧塑料容器的混合物生产的枕木，要求其侧向承载1090tkg及静态垂直承载17727kg时，标准长度为143.5cm的枕木的尺寸变化不能超过0.13175cm典型的聚烯烃为主的建筑材料（塑料木材）的性能类似于制造塑料木材的原材料。然而，在大多数应用实例中，最终产品含有空隙并夹带杂物采用ASTM八字试块试验方法测定这些材料，其模量和强度低于注射成型的纯净料。
根据铁路公司于1994年确定的机械载表1样品木材的评价配方（％重量比）荷条件，考虑到这种枕木的微小变形范围，要求它的性能必须超过当时所有商品化塑料木材的机械性能能开始时的性能说明没有提及热膨胀性，但它是必须要考虑的因素。因此要确定必要的性能指标来进行弥补数年后对塑料木材的力学性能进行了详细的研究，人们可以将其与木材的性能进行比较，这一点在USDA的木材手册中有详细的讨论，对这些资料的深入研究表明相对于各种木材使用的关键性能，塑料木材制品的不足之处是硬度或者模量，这些参数可以在产品的长轴方向测量通过对几乎无桠枝（无节疤）的松树（8300-11000MPa）的设计值和具有商用性的塑料木材（最高的测量模量为1300MPa）进行比较，容易观察这些事实。在一定程度上与这种差距相关的复杂因素包括木材的节疤和在自然环境中的曝露程度，它们二者都对机械性能的影响，在木材手册中有比较详细的讨论。同样，当考虑聚合物结构材料的性能时，人们应该考虑它们的粘弹f生2材料针对这种应用目标的基本的材料混合物主要是用象牛奶瓶和洗涤剂瓶这样的低融流的高密度聚乙烯（HDPE），在美国每年产生政府管理部门认为这是无可奈何的处置策略，也存在着这种可能性，将来可能会用经济手段鼓励利用回收塑料制造产品为了将基于HDPE的制品的模量提高到必要的水平，需要使用增强材料，有几种降低成本的可能性对这种材料的要求主要是降解速率非常低或根本不降解，高模量、来源广泛、价廉并且加工温度与HDPE相同天然有机纤维具有合理的模量，资源丰富，但不具备耐自然环境的要求玻璃纤维能满足全部要求，但可能在需要达到要求的水平上，会引起加工设备的迅速磨损。
本的聚合物-聚合物复合材料上，以提高模量和强度作者发现在低剪切速率下，在连续相使分散相取向是可能的，这样可使沿着料流轴向通过少量的分散相获得的性能改进效果最佳化这种早期的发现影响了研究小组的决定，考虑将工业使用过的涂有玻璃纤维的热塑性塑料作为基于HDPE的材料的增强剂。
汽车保险杠的边角料，这种工业使用过的玻璃纤维填充的聚丙烯被选作该研究中最好的增强齐1这种材料在汽车工业中的用量一直在增加，可以在典型的塑料木材工艺条件下加工，而且也能在加工前与HDPE片屑一起干燥混合。
同时，玻璃纤维也能很好地涂布在PP上此外，也可以认为在低熔流HDPE中、PP可能沿着成型的轴向作为分散相相当容易地被拉伸，如果在PP的分散相，玻璃纤维仍保持受约束状态，它们也会被取向。
用于该研究的使用后的工业级涂有玻璃3实验过程为了确定生产塑料木材样品的最佳配方，研究初始阶段，需对少量材料进行评价。
2磅的经清洗回收的HDPE瓶碎片被干燥混合，用Newbury25吨卧式注塑机在190C下注射成型为ASTM型八字（拉伸）试块。混合时使用屮5%摈量比）的玻璃纤维（实际上是PP涂布的玻璃纤维），玻璃纤维添加的变化量至少为10%同时，也成型100%涂布玻璃纤维的样品，以便比较。
全部样品试验在MTS810型材料试验机上进行生产出初期的样品并试验后，为了确定中间体结果，制备了一些另外的混合物。根据ASTMD-395，从拉伸数据可以确定杨氏模量极限强度。
根据上述评价，选择最有前途的配方生产较大的塑料木材样品。这些材料干燥混合后，在一台ET-1塑料木材挤出成型机上成混合物的HDPE成分主要是路边收集的塑料废弃物，HDPE的实际纯度超过90%.成纤维材料的PP，从日本尼桑汽车制造厂获得并将其切断在实验中其成分包括玻璃纤维或增强剂这种材料的玻璃纤维的百分比大约是35%（重量比），这种材料的PP组分的熔体流动的测量比较困难（因为很高），但估计在20至30范围内。
型的材料已经涂有0%、10%或35%重量比）的玻璃纤维，实际的玻纤含量分别为0%、3%~4%或品，测量弯曲模量和强度，对不含或含有35%（重量比）的涂布玻璃纤维的材料在ET- 1型机上生产，测量其热膨胀性这种技术涉及利用1英尺长的样品，用卡钳夹持，在-20C、0*C以及40*C的条件下测量利用最小二乘法算法，将这些数据拟合成直线，以此计算热膨胀系数。
在弯曲试验中，通过电子扫描显微技术检查表面破碎情况，所用仪器是日立S-2700显微镜，工作在20kev下。检测两种主要的聚合物组分和玻璃纤维的形态。
4实验结果和为部分力学性能的评价结果这些数据的检测表明在玻璃纤维含量大约20%（重量）的配方中，机械性能明显地提高（强度提高17%，模量提高39%）然而，在玻璃纤维含量20%以上以及玻璃纤维含量大约35%重量比）的配方中，可以观察到其性能超过基础材料，有大幅度的提高（强度提高68%模量提高176%）玻璃纤维含量为40%的配方的性能降到了玻璃纤维含量为35%的配方获得的性能之下玻璃纤维含量50%的配方与玻璃纤维含量35%的配方性能比较，仅有一点提高。
根据这些初始数据，可以确定玻璃纤维含量为35%重量比）的配方为铁路枕木和结构性复合塑合木材的开发是优先选择的比例。这是因为：首先，尽管玻璃纤维含量为50%的配方的性能比玻璃纤维含量为35%的配方的性能稍高一点，人们相信35%（重量比）的材料会有足够的特性满足该项目开始时确定的性能标准性能的小幅度提高不能证明含有15%以上的玻璃纤维材料增加的成本是合理的。其次，由于玻璃纤维具有很强的磨蚀性，玻璃纤维含量为5（%的配方性能的提高并不能证明对加工设备的磨损有增加，但是估计随着玻璃纤维含量的增加磨性会增加第三，玻璃纤维有比HDPE高得多的体密度，在性能上少许改进也会导致最终的产品很重。
测试横截面较大的复合材料的弯曲模量、弯曲强度和热膨胀性（仅对不含玻璃纤维和含35%玻璃纤维的样品测其膨胀性），结果表示在表1中。
含有10%涂布玻璃纤维的具有大横截面的样品在性能上仅有少许提高。而含有35%涂布玻璃纤维的样品的弯曲模量和弯曲强度则明显地增加，类似于注塑试样拉伸性能的提高。弯曲模量提高154%，弯曲模量增加106%在含有35%的涂布玻璃纤维的材料中，可以看到其热膨胀大约减少了50%含有35%的涂布玻璃纤维的试样表面破裂的SEM微观图表明在大截面的长轴方向有高度的纤维取向是成型过程中试样的长轴方向垂直于料流方向的破裂表面的SEM微观图，而是平行于料流方向的破裂表面的微观图我们从和可以容易地观察到高度的纤维取向，在中，当纤维从破裂表面凸伸时的情形，是当纤维一致平行于流动方向时的情形。
5结论采用最佳化工艺生产的涂布玻璃纤维含量为35%的复合材料的物理性能超过了针对铁路枕木所确定的目标值。机械性能的明显提高有利于这些材料高度的纤维取向早期的研究中，在HDPE-PS中，几乎都确切地服从观察到的关系纤维取向作用引起性能与添加剂（助剂）（在这种情况下为PP布玻璃纤维）的关系变化可以看到这种在狭窄的配方范围内的具体性能的协同提高具有奇特的一致性在两种情况下，在低剪切速率下，在连续相（无硬度）中使分散相较硬）取向是可能的，这样沿着流动轴向从少量分散相得到的性能益处可达到最佳化在现在的情况将纤维与载体一致在熔体流动性较低材料（HDPE）中，熔体流动性高得多的材料（PP）的取向可以相当容易的获得，作者认为这种发现具有很大的商业潜力通过利用涂布玻璃纤维的材料，以最佳水平赋予玻璃纤维的高度取向使得塑料木材产品的生产商可以生产性能超群的玻璃纤维复合产品，而将其对生产设备和产品重量的负面影响减到最小
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