JP2000129604A - 合成まくらぎ - Google Patents

合成まくらぎ

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JP2000129604A
JP2000129604A JP10298522A JP29852298A JP2000129604A JP 2000129604 A JP2000129604 A JP 2000129604A JP 10298522 A JP10298522 A JP 10298522A JP 29852298 A JP29852298 A JP 29852298A JP 2000129604 A JP2000129604 A JP 2000129604A
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JP
Japan
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resin
sleeper
fibers
synthetic
base resin
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JP10298522A
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Inventor
Hideo Yamamoto
秀夫 山本
Takao Maruyama
隆男 丸山
Satoshi Katahira
聡 片平
Hirofumi Shimizu
浩文 清水
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 合成まくらぎの強度、剛性等の物性を
改善すると共に、経済性を向上させる。 【解決手段】 合成まくらぎのレール及びレール固定
用のくぎと干渉しない部分は、ガラス長繊維に代えてガ
ラス長繊維よりも高い曲げ剛性、曲げヤング率を有する
金属細線により強化することにより、全体の強度が向上
し、同じ強度であれば軽量化でき、経済性が向上する。
また、ガラス長繊維を、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束ねて母材樹脂中に
分散させることで、繊維を単独で配合するのに比較して
母材樹脂と結合し易くなるばかりでなく、成形時にその
配合配置及び配合比を容易に調整でき、製造容易性が向
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、防振性や防音性など
も木製のものに比較して劣っている。また、金属で形成
したまくらぎもあるが、重いばかりでなく、一般に左右
一対のレールを用いた鉄道の場合、左右のレール間を電
気的に絶縁する必要があることから、そのままでは使用
できず、絶縁構造が別途必要となることから構造が複雑
になり、そのコストが高騰する。
【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ガラス長
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】上記したように合成ま
くらぎは従来の防腐処理された木まくらぎに対し、その
価格が5倍〜8倍と非常に高価であることから、経済性
の向上が望まれていた。
【0005】そこで、例えば特開昭49−048008
号公報、特開昭51−042204号公報、特開昭55
−032857号公報には、金属の心材またはプレート
などを用いて母材樹脂を強化することが提案されてい
る。
【0006】しかしながら、上記公報に記載されたもの
は比重の大きな金属のみで母材樹脂を補強することから
重量化するばかりでなく、電気的絶縁についての記載が
ないことから、そのままでは上記した金属まくらぎと同
様にそのままでは左右一対のレールを用いた鉄道には使
用できないため、別途絶縁構造が必要となることから構
造が複雑になり、そのコストが高騰する。
【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、合成まくらぎの強度等の
物性を改善すると共に重量化を防止し、しかも経済性の
向上を目的とする。
【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
在するガラス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のレール及びレール固定用
のくぎと干渉しない部分は、ガラス長繊維に代えて強化
用金属細線により強化した。また、ガラス長繊維を、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
より複数束ねて母材樹脂中に分散させると良い。
【0009】金属細線はガラス長繊維より高い曲げ剛
性、曲げヤング率を有している。また、金属細線を用い
れば成形時にその配合配置をレール固定用くぎと干渉し
ない範囲に容易に調整でき、また、板材などに比較して
母材樹脂との接触面積を広くできる。また、バインダ樹
脂で固めた強化繊維の束を用いれば、繊維を単独で配合
するのに比較して母材樹脂と結合し易くなるばかりでな
く、成形時にその配合配置及び配合比を容易に調整でき
る。
【0010】ここで、在来線で一般的に使われる合成ま
くらぎの断面寸法(幅23cm×厚み14cm)では、
犬くぎやねじくぎは、まくらぎの側端面からくぎの最外
側部が4cm以上離れるように打ち込まれることから、
金属細線の位置は、犬くぎの場合、まくらぎの側端面か
ら3cm未満の範囲と、下面から2cm未満の範囲とに
分散させると良い。ただし、犬くぎの種類により、タイ
プレート用、凍上用等の首下が長い犬くぎがあり、この
場合にはまくらぎ下部には金属細線を分散させない。ま
た、ねじくぎの場合、長寸であるため、まくらぎの側端
面から3cm未満の範囲に分散させ、下部には分散させ
ない。
【0011】また、使用する金属としては、その強度を
確保できる一般的な鋼材で良く、好ましくはφ2mm程
度までの線材が良い。必要に応じて線材の表面をあらし
たり、凸形状を設けてその表面積を一層広くして用いて
も良い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明が適用された合成
まくらぎ及びその製造方法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。
【0013】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1800〜200本の強化繊維の束2
及び/または金属細線5が分散している。この強化繊維
の束2は、図3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程度の円柱状
にしたものである。また、金属細線5はその線径が2m
m以下のものである。
【0014】ここで、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。これにより、釘の打ち込
み抵抗率を減らすこともでき、釘が打ち込み易くなって
いる。尚、実際には図2(b)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。
【0015】また、金属細線5の分散範囲は、図示され
ないレール及びレール固定用の犬くぎまたはねじくぎと
接触しない範囲となっている。具体的には、例えば在来
線で一般的に使われる合成まくらぎでは、犬くぎを使用
するとして、まくらぎの側端面から3cm未満の範囲
と、下面から2cm未満の範囲である(図2(a))。
【0016】次に、上記まくらぎの製造工程について図
4及び図5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5(a)〜図5(c)に示すよう
に、形成された強化繊維の束2及び/または金属細線5
を所定量成形型の下型21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。そしてまた強化繊維の
束2及び/または金属細線5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及び/または金属細
線5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。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や金属細線
5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や金属細線5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、それらの密度を調整できる。
また、まくらぎの成形は押し出しなどによる連続成形も
可能であるが、その厚みから型内で或る程度の冷却・硬
化時間を必要とする。上型開放状態で原料を注入するオ
ープンモールドによるバッチ処理でもあまり成形時間に
差を生じず、このオープンモールドによる成形の方が連
続成形する場合に比較してまくらぎの変形を抑制でき、
かつ初期コストが低廉であるという利点がある。
【0019】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及
び/または金属細線5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及び/または金属細線5を分散させ、まくらぎの軽量
化を図ったが、まくらぎの成形時に中子を入れてその中
心部を空洞化したり、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すれば一層軽量化が可能とな
る。
【0020】
【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。
【0021】条件 サンプルサイズ:幅23cm×厚さ14cm×長さ22
0cm 全体に対する硬質ウレタン樹脂の配合比:42重量% 全体に対するガラス長繊維の配合比:25重量% 全体に対する金属細線の配合比:27重量% 金属細線の太さ:直径2mm 金属細線の配合位置:まくらぎ下端面から高さ2cmま
で及び両側端面から2cmまで バインダ樹脂:不飽和ポリエステル樹脂 全体に対するバインダ樹脂の配合比:6重量%
【0022】
【表1】
【0023】
【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、合成まくらぎのレー
ル及びレール固定用のくぎと干渉しない部分は、ガラス
長繊維に代えてガラス長繊維よりも高い曲げ剛性、曲げ
ヤング率を有する金属細線により強化することにより、
全体の強度が向上し、同じ強度であれば軽量化できる。
また、ガラス長繊維を、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束ねて母材樹脂中に
分散させることで、繊維を単独で配合するのに比較して
母材樹脂と結合し易くなるばかりでなく、成形時にその
配合配置及び配合比を容易に調整でき、製造容易性が向
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)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】強化繊維の束の製造工程を示す図。
【図5】(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。
【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 金属細線 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片平 聡 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 清水 浩文 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 (5)

    【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
    するガラス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、 レール及び該レール固定用のくぎに干渉しない部分が、
    前記ガラス長繊維に代えて強化用金属細線により強化さ
    れていることを特徴とする合成まくらぎ。
  2. 【請求項2】 前記ガラス長繊維は、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
    束ねられて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に記載の合成まくらぎ。
  3. 【請求項3】 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または請求項2に記
    載の合成まくらぎ。
  4. 【請求項4】 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】 前記強化用金属細線が、当該まくらぎ
    の長手方向と直交する幅方向の側端面及び/または下端
    面から所定の範囲で配設されていることを特徴とする請
    求項1乃至請求項4のいずれかに記載の合成まくらぎ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275803A (ja) * 2001-03-14 2002-09-25 Nhk Spring Co Ltd 合成まくらぎ
WO2005100691A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-27 The University Of Southern Queensland A railway sleeper

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