JP2000129603A - 合成まくらぎ - Google Patents

合成まくらぎ

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JP2000129603A
JP2000129603A JP10298518A JP29851898A JP2000129603A JP 2000129603 A JP2000129603 A JP 2000129603A JP 10298518 A JP10298518 A JP 10298518A JP 29851898 A JP29851898 A JP 29851898A JP 2000129603 A JP2000129603 A JP 2000129603A
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resin
sleeper
groove
synthetic
longitudinal direction
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JP10298518A
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Satoshi Katahira
聡 片平
Hirofumi Shimizu
浩文 清水
Hideo Yamamoto
秀夫 山本
Takao Maruyama
隆男 丸山
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NHK Spring Co Ltd
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NHK Spring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度等の物性を低下させることなく軽
量化することが可能であり、しかも成型時の作業効率を
向上し得るまくらぎを提供する。 【解決手段】 下部に長手方向に沿う溝を形成するこ
とにより、まくらぎの強度を低下させることなくその材
料及び重量を減らすことができ、経済性も向上する。し
かも成形時間を短縮でき、生産性が向上する。また、規
格化された合成まくらぎに形成する溝のサイズまたは位
置及びサイズを最適範囲に規定することにより、合成ま
くらぎの強度低下を防止するばかりでなく、犬くぎの打
ち込み時に発生する割れひびなどの発生を防止すること
が可能となり、その信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道用のまくらぎ
に関し、特に母材樹脂をその長手方向に沿って延在する
長繊維により強化してなる繊維強化樹脂により形成され
た合成まくらぎに関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄道用のまくらぎには、木材やコンクリ
ートが従来から広く用いられてきた。しかしながら、木
製まくらぎは腐食や損傷に弱く、しかも吸水によって物
性が低下するなどの難点があり、耐久性にも劣るという
問題があるばかりでなく、資源不足による供給安定性、
基礎物性値等の品質安定性にも問題があった。コンクリ
ート製まくらぎは丈夫であり、資材の入手も容易である
が、その重量に問題がある。また、防振性や防音性、電
気絶縁性も木製のものに比較して劣っている。
【0003】一方、例えば実公昭61−23042号公
報に開示されているように、硬質発泡ウレタン樹脂など
を母材樹脂として、これを長手方向に延在する長繊維で
強化した複合材料を用いた所謂合成まくらぎが提案され
ている。このような合成まくらぎは、上記コンクリート
性のものよりも軽量であり、かつその強度等、物性も高
いことから新規なまくらぎとして注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した合成まくらぎ
の母材樹脂としては例えば熱硬化性の発泡ウレタン樹脂
が用いられるが、厚いまくらぎを一度に成形するとその
硬化時間に多大な時間を消費し、製造効率が低下するこ
とから、従来はやや薄い板状に成形したものを複数枚積
層させ、張り合わせていた。
【0005】しかしながら、その合わせ部分の強度を確
保しつつ張り合わせる作業が増え、その作業効率は必ず
しも改善できなかった。
【0006】また、従来の防腐処理された木まくらぎに
対し、合成まくらぎの価格は5倍〜8倍と非常に高価で
あることから、経済性の向上及びまくらぎの軽量化によ
る搬送作業性の向上が望まれていた。
【0007】本発明は、上記したような従来技術の問題
点に鑑みなされたものであり、強度等の物性を低下させ
ることなく軽量化することが可能であり、しかも成型時
の作業効率を向上し得るまくらぎを廉価に提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
べく、本発明では母材樹脂をその長手方向に沿って延在
する長繊維により強化してなる繊維強化樹脂により形成
された合成まくらぎに於ける長手方向と直交する断面の
輪郭が略長方形または略台形をなし、かつその下端面に
長手方向に沿う1本の溝を形成し、この溝の大きさを前
記断面について溝のない場合の断面積に比較して15%
乃至20%少なくなるようにした。
【0009】このように長手方向に沿う溝を設けること
で、繊維を分断することなく肉抜きすることができるこ
とから、比較的大きな溝としても、まくらぎの強度を低
下させることなく材料及び重量を減らすことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明が適用された合成
まくらぎの好適な実施形態について添付の図面を参照し
て詳細に説明する。
【0011】図1は本発明が適用された合成まくらぎの
斜視図であり、図2(a)はそのII−II線について
見た拡大断面図である。この合成まくらぎは母材樹脂を
硬質発泡ウレタン樹脂1とし、その内部に長手方向に延
在するように概ね1800〜2000本の強化繊維の束
2が分散している。この強化繊維の束2は、図3に模式
的に示すように、ガラス長繊維からなる多数のフィラメ
ント3をバインダ樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂
4でバインドし、直径2mm程度としたものである。
【0012】ここで、上記したように、まくらぎはその
左右両端近傍に取り付けられる図示されないレールから
の荷重、即ち輪重を受けるものであるからまくらぎに曲
げ荷重が作用する。即ちまくらぎの上下方向中央部は、
上下部分に比較して加わる曲げ応力が最も小さいため、
その強度をあまり要求されない。この点を考慮して硬質
発泡ウレタン樹脂1内に於ける強化繊維の束2の密度
が、当該合成まくらぎの中心部に比較してその上下で高
くなるように強化繊維の束2を分散させている。尚、実
際には図2(c)に示すように強化繊維の束2を均一に
分散させても良い。
【0013】また、まくらぎの下端面部には、長手方向
に沿う断面形状が半円形をなす溝5が形成されている。
在来線で一般的に使われている合成まくらぎ(長手方向
と直交する方向の断面形状は長方形、上下辺23cm×
上下方向の厚み14cm)を想定して、この溝5は、そ
の断面形状を半円形状とした場合、直径約13cm、ま
た後記する台形状とした場合、上辺8.5cm、下辺1
3cm、高さ約6cm程度が良い。この程度の寸法の溝
5を形成することにより、長手方向と直交する断面につ
いて、溝5のない場合の断面積に比較して15%〜20
%少なくなる。まくらぎ底部の溝5による断面積の削減
量が15%未満では軽量化及び材料の節減による経済性
の向上効果が期待できないばかりでなく、後記する成形
時間の短縮効果も期待できない。また、まくらぎ底部の
溝5による断面積の削減量が20%を越えると所望の強
度が得られなくなる。尚、溝5の断面形状は図2(b)
に示すように台形や長方形でも良い。
【0014】また、図4(a)、図4(b)に示すよう
に、このまくらぎの上側部分を削り、長手方向と直交す
る方向の断面を略台形状とすることで一層の軽量化が可
能である。その場合、長手方向と直交する方向の断面の
上辺を左右対称に削ることができる。即ち、上記寸法の
場合、下辺が22cm、上辺が19.4cmとすること
で、強度の低下を伴わず、かつ十分な上端面の面積を確
保しつつまくらぎ全体を軽量化することが可能となる。
この場合、長手方向と直交する方向の断面積で10%削
減できる。また上記溝5と併せて長手方向と直交する方
向の断面積で25%〜30%削減できる
【0015】長手方向と直交する方向の断面を上記した
ような台形状とする際、上辺は下辺の長さの50%以上
となるようにする必要がある。これは、上辺が短か過ぎ
ると、溝5を大きくとった場合に溝の下辺側が必然的に
大きくなり、実質的な下端面が小さくなるために荷重に
耐えられなくなるためである。また、溝5の上下方向の
厚みは下辺の50%以下となるようにする必要がある。
これは、溝5の上下方向の厚みを大きくしすぎると、ま
くらぎの実質的な厚みが減り、強度が低下するためであ
る。
【0016】次に、上記まくらぎの製造工程について図
5及び図6を参照して説明する。
【0017】まず、強化繊維の束2を製造する。ボビン
等の供給装置11からガラス長繊維のロービングを引き
出し、ガイド部材12に設けられた所定のガイド孔を通
して不飽和ポリエステル樹脂で満たされた合成樹脂含浸
槽13に引き込み、不飽和ポリエステル樹脂をガラス長
繊維の各フィラメント間に含浸させる。そして、ガイド
部材14に設けられた所定のガイド孔を通すことによ
り、ガラス長繊維に対する不飽和ポリエステル樹脂4の
配合比を5重量%〜40重量%の所定の比、好ましくは
10重量%〜20重量%程度となるようにその付着量を
調整するべくしごく。次に、不飽和ポリエステル樹脂を
含浸したガラス長繊維の束を乾燥炉15に通し、不飽和
ポリエステル樹脂を硬化させ、搬送装置16を介して不
飽和ポリエステル樹脂が硬化して線状をなす強化繊維の
束を切断装置17にて所定の長さに切断する。上記工程
を連続して行い、強化繊維の束2を連続成形する。
【0018】次に、図6(a)〜図6(c)に示すよう
に、形成された強化繊維の束2を所定量成形型の下型2
1に入れ、硬質ウレタン樹脂を注入機23により一部注
入する。また強化繊維の束2を所定量成形型の下型21
に入れ、硬質ウレタン樹脂を一部注入する。この作業を
数回繰り返し、ガラス長繊維の束2の密度が中心部に比
較してその上下で高くなるように調整し、上型22を閉
じて硬質ウレタン樹脂を硬化させ、まくらぎを成形す
る。
【0019】ここで、硬化前の硬質ウレタン樹脂の粘度
が高いことから、上記したように硬質ウレタン樹脂を一
部注入後にガラス長繊維の束2を型に入れても沈まず、
何回かに分けてガラス長繊維の束2と硬質ウレタン樹脂
とを交互に下型21に入れることにより、ガラス長繊維
の束2の密度を調整できる。
【0020】また、溝5を設けることにより、まくらぎ
の体積に対する表面積が広くなり、肉厚を薄くした場合
と同様にその成形時間を短縮できる。具体的には、一般
的なサイズ(幅23cm×厚み14cm×長さ220c
m)のまくらぎを一体ものとして成形する場合、その成
形時間(成形型での拘束時間)は約1.5時間程度とな
るが、本発明に基づく溝を設ける場合、30分以上の大
幅な時間短縮が可能となる。
【0021】また、合成まくらぎに犬くぎを打ち込む孔
は、規格で深さ60mmであり、それに対し、例えば、
分岐器用犬くぎの首下は130mmである。この犬くぎ
をレール固定用の治具(タイプレート)を通して、首下
まで打ち込むと、その先端のくさび形の先鋭な部分(長
さ30mm)は孔の開いていない部分に打ち込まれるこ
とになる。このとき、まくらぎに割れやひびが入る場合
がある。この割れやひびがあると、取り付けに時には犬
くぎの引き抜き強度を満足しても実際にまくらぎとして
敷設されると、ひびから水が入り、その水が凍ったり、
電車通過時の荷重、振動等により、ひびが広がり犬くぎ
が弛み易くなり、保線作業が生じ易くなる。このような
ひびは、犬くぎの先端が孔のない部分に打ち込まれると
きに発生し易いことを考慮して、適切な形状及び大きさ
の溝5を設けることにより、犬くぎの先端が打ち込まれ
たときに溝5に至るようにし、上記ひびや割れの発生を
防止できるようになる。
【0022】本実施形態では、上記したようにまくらぎ
の上下方向中心部分の強度があまり要求されないことか
ら硬質発泡ウレタン樹脂1内に於ける強化繊維の束2の
密度が、当該合成まくらぎの中心部に比較してその上下
で高くなるように強化繊維の束2を分散させ、かつまく
らぎの下端面に溝を形成してまくらぎの軽量化を図った
が、上記成形後、この溝に高発泡のウレタン樹脂または
他の軽量かつ安価な材料を充填しても良いし、また、こ
れらの材料を上記溝に相当する部分で一体成形(発泡)
してまくらぎの底部に溝を形成しても良い。また、強化
繊維の束2の密度を上部よりも下部の方が高くしても良
い。更に、図7に示すように、溝を設けることによりま
くらぎの下部が長手方向と直交する幅方向に開くように
変形してしまうことを防止するべく、リブ24を適宜な
間隔で設けても良い。
【0023】
【実施例】上記方法により下記の条件で合成まくらぎの
サンプルを製造し、その物性値を測定した。下記にその
結果と合成まくらぎの規格とを示す。
【0024】条件 サンプルサイズ:幅23cm×厚み14cm×長さ22
0cm 全体に対する硬質ウレタン樹脂の配合比:50重量% 全体に対するガラス長繊維の配合比:40重量% バインダ樹脂:不飽和ポリエステル樹脂 ガラス長繊維に対するバインダ樹脂の配合比:25% 溝の形状:略台形(隅取り) 溝サイズ:上辺6.2cm、下辺11cm、厚み6cm
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による合成まくらぎによれば、下部に長手方向に沿
う溝を形成することにより、まくらぎの強度を低下させ
ることなくその材料及び重量を減らすことができ、経済
性の向上になる。しかも成形時間を短縮でき、生産性が
向上する。また、規格化された合成まくらぎに形成する
溝のサイズまたは位置及びサイズを最適範囲に規定する
ことにより、合成まくらぎの強度低下を防止するばかり
でなく、犬くぎの打ち込み時に発生する割れひびなどの
発生を防止することが可能となり、その信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された合成まくらぎの斜視図。
【図2】(a)は図1のII−II線について見た拡大
断面図、(b)、(c)は本発明の別の実施形態を示す
(a)と同様な図。
【図3】図2の拡大図。
【図4】(a)、(b)は本発明の別の実施形態を示す
図2と同様な図。
【図5】強化繊維の束の製造工程を示す図。
【図6】(a)〜(c)は、本発明が適用されたまくら
ぎの製造工程を示す図。
【図7】本発明の別の実施形態を示すまくらぎの下方か
ら見た斜視図。
【符号の説明】
1 硬質発泡ウレタン樹脂(母材樹脂) 2 強化繊維の束 3 ガラス長繊維(強化繊維) 4 不飽和ポリエステル樹脂(バインダ樹脂) 5 溝 11 繊維供給装置 12 ガイド部材 13 合成樹脂含浸槽 14 ガイド部材 15 乾燥炉 16 搬送装置 17 切断装置 21 下型 22 上型 23 注入機 24 リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 秀夫 神奈川県横浜市金沢区福浦3丁目10番地 日本発条株式会社内 (72)発明者 丸山 隆男 神奈川県横浜市金沢区福浦3丁目10番地 日本発条株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材樹脂をその長手方向に沿って延在
    する長繊維により強化してなる繊維強化樹脂により形成
    された合成まくらぎであって、 長手方向と直交する断面の輪郭が略長方形または略台形
    をなし、かつその下端面に長手方向に沿う1本の溝が形
    成され、 前記断面について、前記溝が、該溝のない場合の断面積
    に比較して15%乃至20%の範囲で少なくなるような
    大きさであることを特徴とする合成まくらぎ。
  2. 【請求項2】 前記断面について、前記溝の形状が略
    半円形または台形状をなしていることを特徴とする請求
    項1に記載の合成まくらぎ。
  3. 【請求項3】 前記母材樹脂よりも強化繊維同士を結
    合し易いバインダ樹脂により複数の前記強化繊維が束ね
    られ、 前記強化繊維の束が、前記母材樹脂に分散していること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載の合成まく
    らぎ。
  4. 【請求項4】 前記母材樹脂が硬質発泡ウレタン樹脂
    からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいず
    れかに記載の合成まくらぎ。
  5. 【請求項5】 前記バインダ樹脂が不飽和ポリエステ
    ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスレチン樹脂、アクリル樹
    脂、フェノール樹脂及び尿素樹脂のいずれかからなるこ
    とを特徴とする請求項3または請求項4に記載の合成ま
    くらぎ。
  6. 【請求項6】 前記強化繊維がガラス長繊維からなる
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記
    載の合成まくらぎ。
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