JP2000061973A - 防振材 - Google Patents

防振材

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JP2000061973A
JP2000061973A JP10234057A JP23405798A JP2000061973A JP 2000061973 A JP2000061973 A JP 2000061973A JP 10234057 A JP10234057 A JP 10234057A JP 23405798 A JP23405798 A JP 23405798A JP 2000061973 A JP2000061973 A JP 2000061973A
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vibration
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polyurethane elastomer
active hydrogen
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Masashi Takei
正史 武居
Hisayoshi Onishi
久能 大西
Yasuhiro Sako
康浩 迫
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Bando Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の吸水性を低減させることにより、内部
の電気抵抗を高く保ち、錆に起因するレール等の金属材
料との付着を抑制することが可能な防振材を提供する。 【解決手段】 ポリオール成分とポリイソシアネート成
分とを反応させて得られるウレタンプレポリマーを、シ
リコーンオイルが塗布された金型中において反応させる
ことにより得られる発泡ポリウレタンエラストマーから
なる防振材であって、前記シリコーンオイルは、片末端
及び/又は側鎖に1つ以上の活性水素基が結合した分子
構造からなるものである防振材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防振材、特に鉄道
軌道において、鉄道用パッドとして好適に用いられる防
振材に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄道軌道においては、列車走行時に車輪
を介して周期的な大荷重がかかり、特に、継ぎ目となる
レールの両端には、大きな荷重がかかるため継ぎ目落ち
が発生し易く、これが軌道保守上の大きな問題となって
いる。
【0003】この問題を解決するために、一般的には、
軌道のコンクリート化等が行われている。しかし、軌道
のコンクリート化を進めるためには、多大な費用が必要
であり、鉄道量の小さな下級線区では、コスト的な負担
を軽減するため、継ぎ目用パッドをレールと枕木との間
に挟み込んで制振性を高め、継ぎ目部における荷重の負
担を軽減することが行われている。
【0004】また、その他の鉄道用防振材として、一般
的にレールと枕木との間に挿入する低バネ係数軌道パッ
ド、橋梁部の枕木の下に敷く橋梁枕木用パッド、スラブ
軌道のスラブの下に敷く軌道スラブ用防振材等(以下、
これらを総称して、鉄道用パッドともいう)を挙げるこ
とができる。
【0005】従来から、これら鉄道用パッドとして、無
発泡のスチレン−ブタジエン系ゴムが多く使用されてい
るが、板状にするだけではバネ定数が高すぎるため、一
定間隔で穴を開けたり、溝を形成したりして空隙率を変
えることでバネ定数を下げていた。しかし、このような
パッドの空隙率を変化させることによるバネ定数の低減
には限界があり、そのため、充分な制振効果を得ること
が困難で、エラストマーとしても物性低下が生じるとい
う問題があった。
【0006】そこで、無発泡のゴムに代わるものとし
て、発泡ポリウレタンエラストマーを用いた鉄道用パッ
ドが種々提案されている。この発泡ポリウレタンエラス
トマーを用いることにより、バネ定数を低くすることが
でき、制振性を向上させることができる。
【0007】しかしながら、発泡ポリウレタンエラスト
マーを用いた場合にも、他の種々の問題が発生する。す
なわち、ポリウレタンは、分子中にウレタン基、ウレア
基、エステル基、エーテル基等の高極性基を多く含み、
これらの基は、水素結合が形成される際に、水素のドナ
ーやアクセプターとなり得るため、吸水性も高い。従っ
て、パッドが水を吸って電気抵抗が低下し易い。信号管
理の面から、鉄道用パッドは、絶縁性、特に浸水時の絶
縁性が高いことが要求されるので、電気抵抗が低下する
ことは好ましくない。
【0008】また、パッドの親水性が大きいと、長期間
の使用で、レール等の鉄製品に由来する赤錆が発生し易
く、この赤錆のため、軌道保守やパッドの交換等におい
てパッドを取り外す場合に、パッドとレールが付着して
取り外しに時間がかかるという問題があった。錆に起因
する付着は、レールに限らず建築用鉄骨材等においても
発生する問題であり、防振材を使用する上で大きな問題
であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、表面の吸水性を低減させることにより、内部の電気
抵抗を高く保ち、錆に起因するレール等の金属材料との
付着を抑制することが可能な防振材を提供することを目
的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオール成
分とポリイソシアネート成分とを反応させて得られるウ
レタンプレポリマーを、シリコーンオイルが塗布された
金型中において反応させることにより得られる発泡ポリ
ウレタンエラストマーからなる防振材であって、上記シ
リコーンオイルは、片末端及び/又は側鎖に1つ以上の
活性水素基が結合した分子構造からなるものであること
を特徴とする防振材である。以下に本発明を詳述する。
【0011】本発明では、ポリオール成分とポリイソシ
アネート成分とを反応させて、まず、ウレタンプレポリ
マーを製造する。
【0012】上記ポリオール成分としては特に限定され
ず、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキ
シプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等の
ポリエーテルポリオール;ポリカーボネートジオール、
ネオペンチルグリコール、ポリエチレンアジペートエス
テル、ポリエチレンブチレンアジペートエステル、カプ
ロラクトンエステルジオール等のポリエステルポリオー
ル等を挙げることができる。これらは単独で使用しても
よく、2種以上を併用してもよい。
【0013】上記イソシアネート成分としては特に限定
されず、例えば、芳香族系イソシアネート、脂肪族系イ
ソシアネート、脂環族系イソシアネート等を挙げること
ができる。具体例としては、例えば、p−フェニレンジ
イソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネー
ト、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ト
リレンジイソシアネート(異性体の混合物を含む)、ト
ルイジンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジ
イソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、
イソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用しても
よい。ウレタンプレポリマーの製造方法は、従来から行
われている方法と同様の方法でよい。
【0014】本発明においては、得られたウレタンプレ
ポリマーを、シリコーンオイルが塗布された金型中にお
いて反応させ、得られる発泡ポリウレタンエラストマー
の表面に、ポリシロキサンからなる層を化学的に結合形
成して防振材を作製する。
【0015】ポリウレタンエラストマーの吸水性を改善
するために、ポリジメチルシロキサンのような疎水性に
優れる材料を添加してポリウレタンエラストマーを形成
する方法が考えられるが、この方法では、ポリウレタン
エラストマーの機械的特性や他の物性が低下してしま
う。また、ポリジメチルシロキサンは、単独では極めて
疎水性に優れるものの、ポリウレタンエラストマー中の
一成分とすると、ポリウレタンエラストマー全体として
吸水性は余り低減しない。また、末端反応性を有するポ
リジメチルシロキサンを使用することにより、網目鎖内
にポリジメチルシロキサンを組み込む方法も考えられる
が、やはり余り大きな吸水性の低減は望めない。
【0016】最も効果的な吸水性の低減方法は、上記し
たように、ポリウレタンエラストマーの表面に、ポリシ
ロキサンからなる層を化学的に結合形成する方法であ
り、従って、本発明では、上記ポリオール成分と上記ポ
リイソシアネート成分とを反応させて得られるウレタン
プレポリマーを、シリコーンオイルが塗布された金型中
において反応させることにより表面にポリシロキサンか
らなる層を形成する。
【0017】上記シリコーンオイルは分子間力が低いた
め、上記ウレタンプレポリマーの注型時に、液状の上記
ウレタンプレポリマー中にある程度巻き込まれる。この
巻き込まれた上記シリコーンオイルは、上記ウレタンプ
レポリマー表層より数μm程度内部でイソシアネート基
と反応する。この結果、上記ポリシロキサンからなる層
は、上記ポリウレタンエラストマーの表面に化学的に結
合形成されることとなる。すなわち、得られるポリウレ
タンエラストマーは、最表面のみでなく、表面からある
程度の内部まで改質されたものとなる。また、表面に存
在する上記シリコーンオイルは、離型剤としての機能も
失わず、従って、反応後の離型性も良好である。
【0018】本発明で用いられる上記シリコーンオイル
は、片末端及び/又は側鎖に1つ以上の活性水素基が結
合した分子構造からなるものである。上記活性水素は、
分子構造中において、片末端に存在しても、側鎖に存在
してもよく、片末端及び側鎖の両方に存在してもよい
が、両末端に存在すると、得られる防振材の離型性や表
面のべとつき性が悪化するので好ましくない。これは、
シリコーンオイル自身がポリウレタンエラストマー中に
ブロック構造として取り込まれるためであると考えられ
る。
【0019】上記シリコーンオイルの分子構造中に存在
する上記活性水素基は、イソシアネート基と反応する基
であることが好ましい。上記イソシアネート基と反応す
る基としては特に限定されず、例えば、OH基、NH2
基、COOH基、SH基等を挙げることができる。すな
わち、上記シリコーンオイルとしては、上記イソシアネ
ート基と反応する基を、片末端及び/又は側鎖に1つ以
上有する分子構造からなるものが好適に用いられる。上
記活性水素基のなかでは、アミノ基が反応性が高いため
好ましい。
【0020】活性水素基の数は限定されるものではない
が、数が多くなると未反応基が残り易くなり、表面にべ
とつきが生じるため、1分子中に1〜2個程度含まれる
のが好ましい。上記シリコーンオイルを金型に塗布する
際には、少量の触媒を上記シリコーンオイルに添加する
ことが好ましい。
【0021】上記シリコーンオイル中の活性水素基は、
活性水素基がOH基の場合には、水酸基当量として、5
00〜8500、NH2 基の場合には、350〜110
00(NH2 基当量)となる量含まれているのが好まし
い。
【0022】また、上記シリコーンオイルの量は、金型
内に注入されるポリオール成分とポリイソシアネート成
分との合計量100重量部に対して、0.01〜1重量
部であるのが好ましい。反応条件は、通常の発泡ポリウ
レタンエラストマーを製造する際の条件と同様でよい。
【0023】上記反応により得られる発泡ポリウレタン
エラストマーからなる防振材は、その表面にポリシロキ
サンからなる層が化学的に結合形成されているので、こ
の層が防水層となり、表面の吸水性を大きく低減させる
ことができる。そのため、周囲に水等が存在しても、内
部の電気抵抗を高く保つことができ、錆に起因する金属
材料との付着を抑制することができ、鉄道用パッドとし
て、好適に使用することができる。
【0024】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0025】実施例1 ポリオール成分として、旭硝子社製のPML7003
(水酸基価:26.7)100重量部、及び、鎖延長剤
成分として、日曹油化工業社製のエチレングリコール
(テクニカルグレード)9.0重量部に、和光純薬工業
社製の蒸留水0.5重量部、スズ系触媒0.02重量部
及びアミン系触媒0.12重量部を添加した後、攪拌混
合し、プレミックスを調製した。
【0026】また、ポリイソシアネート成分として、住
友バイエルン社製のスミジュールPF(NCO含有量:
22.8重量%)を用い、上記プレミックスとポリイソ
シアネート成分とを、それぞれ40℃に温度調節した
後、モル比(NCO/OH)が1.0になるように混
合、攪拌し、45℃に温度調節した金型に注入した。こ
のとき、金型には、予め離型剤として、下記化学式;
【0027】
【化1】
【0028】で表される片末端にアミノ基を有するシリ
コーンオイル(東芝シリコーン社製、TSF4701、
アミノ当量:2500)を塗布しておいた。
【0029】続いて、45℃で5分間硬化反応を行った
後、金型から取り出し、更に80℃で24時間アフタキ
ュアーして厚さ6mmのシート状の発泡ポリウレタンエ
ラストマーを得た。得られた発泡ポリウレタンエラスト
マーを室温で5日間以上放置した後、以下の項目につい
て物性測定を行った。測定結果を表1に示した。
【0030】(1)バネ定数 JIS E 1117に準拠して測定した。 (2)圧縮永久ひずみ 25×25×6mmの試験片を使用し、70℃の温度
下、1.5kNの一定荷重をかけたまま48時間放置
し、その後荷重を取り除き、更に室温下で2時間放置し
た後、ひずみ量を測定した。
【0031】(3)圧縮疲労性 50×50×6mmの試験片を使用し、20℃の温度
下、5Hzの周期で周期的に9±6kNの荷重を100
万回かけ、荷重を取り除いた後室温下で2時間放置し、
ひずみ量を測定した。 (4)破断強度及び破断伸度 JIS K 6301に準拠して測定した。試験片とし
ては、ダンベル3号を使用した。
【0032】(5)吸水率 作製したシートを完全に水に浸漬し、室温下で4日間放
置した後の吸水率を測定した。 (6)浸水時の電気抵抗 JIS E 1117に準拠して測定した。
【0033】(7)離型性 脱型した際に、試料が破損しないものを○、破損したも
のを×とした。 (8)脱型後の表面状態 脱型後の試料の表面がべとつくか否かを、手で触れるこ
とにより判断し、べとつきがないものを○、少しべとつ
きがあるものを△とした。
【0034】実施例2 離型剤として、下記化学式;
【0035】
【化2】
【0036】で表される側鎖にアミノ基を有するシリコ
ーンオイル(信越化学工業社製、KF8003、アミノ
当量:2000)を用いたこと以外は、実施例1と同様
にして試料を作製し、評価を行った。結果を表1に示し
た。
【0037】実施例3 離型剤として、下記化学式;
【0038】
【化3】
【0039】で表される片末端をカルビノール変性した
シリコーンオイル(信越化学工業社製、X−22−17
0D、水酸基当量:5100)を用い、このシリコーン
オイル100重量部に対して1重量部のアミン系触媒を
予め添加したこと以外は、実施例1と同様にして試料を
作製し、評価を行った。結果を表1に示した。
【0040】実施例4 離型剤として、下記化学式;
【0041】
【化4】
【0042】で表される両末端にアミノ基を有するシリ
コーンオイル(信越化学工業社製、X−22−161
A、アミノ当量:1680)を用いたこと以外は、実施
例1と同様にして試料を作製し、評価を行った。結果を
表1に示した。
【0043】比較例1 離型剤として、下記化学式;
【0044】
【化5】
【0045】で表される非反応性のシリコーンオイル
(信越化学工業社製、KF96)を用いたこと以外は、
実施例1と同様にして試料を作製し、評価を行った。結
果を表1に示した。
【0046】比較例2 非反応性のシリコーンオイル(信越化学工業社製、KF
96)をプレミックス中に3重量部加えておき、離型剤
としては、一般的に使用されているフッ素系のスプレー
離型剤を用いたこと以外は、実施例1と同様にして試料
を作製し、評価を行った。結果を表1に示した。
【0047】比較例3 離型剤として、一般的に使用されているフッ素系のスプ
レー離型剤を用いたこと以外は、実施例1と同様にして
試料を作製し、評価を行った。結果を表1に示した。
【0048】
【表1】
【0049】表1に示した結果より明らかなように、実
施例で得られた試料は、防振材として必要な機械的特性
を備え、かつ、吸水率や浸水時の電気抵抗に優れ、鉄道
用パットとして最適であるのに対し、比較例において得
られた試料は、防振材としての機械的特性にやや劣るほ
か、反応性のシリコーンオイルが使用されていないの
で、表面に防水層が形成されておらず、吸水率や浸水時
の電気抵抗が実施例のものに比べて劣り、鉄道用パット
として、必ずしも適していない。
【0050】
【発明の効果】本発明の防振材は、上述の構成からなる
ものであるので、その表面にポリシロキサンからなる層
が化学的に結合形成されており、表面の吸水性を大きく
低減させることができる。そのため、周囲に水等が存在
しても、内部の電気抵抗を高く保つことができ、錆に起
因する金属材料との付着を抑制することができ、鉄道用
パッドとして、好適に使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B29K 75:00 105:04 (72)発明者 迫 康浩 神戸市兵庫区明和通3−2−15 バンドー 化学株式会社内 Fターム(参考) 3J048 AC01 BD02 EA34 EA39 4F212 AA31 AA42 AB01 AE07 AH17 UA10 UB01 UF06 4J034 CA04 CB03 CB07 CC03 DA01 DA03 DA05 DA07 DB01 DB04 DB07 DF02 DF12 DF16 DF20 DG03 DG04 DG05 DG08 DM01 DM06 HA01 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 JA42 QD03 RA15 4J035 BA01 CA081 CA091 CA191 CA261 EA01 LA02 LB09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオール成分とポリイソシアネート成
    分とを反応させて得られるウレタンプレポリマーを、シ
    リコーンオイルが塗布された金型中において反応させる
    ことにより得られる発泡ポリウレタンエラストマーから
    なる防振材であって、前記シリコーンオイルは、片末端
    及び/又は側鎖に1つ以上の活性水素基が結合した分子
    構造からなるものであることを特徴とする防振材。
  2. 【請求項2】 活性水素基が、OH基、NH2 基、CO
    OH基又はSH基である請求項1記載の防振材。
  3. 【請求項3】 活性水素基が分子内に1個又は2個含ま
    れている請求項1又は請求項2記載の防振材。
  4. 【請求項4】 鉄道用パッドとして用いられる請求項
    1、2又は3記載の防振材。
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