JP2003192888A - 道床砕石用固結剤及び道床安定化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １年を通じ低粘度、低臭気で、温湿度に影響
されにくい安定した硬化性と固着力を有す塗膜を形成で
き、ほとんど臭気が無く、引火性や毒性についても良好
な道床砕石飛散防止用固結剤及びそれを用いた道床安定
化方法を提供する。 【解決手段】 ポリオールと有機ポリイソシアネート化
合物とを反応させて得られる末端イソシアネート基含有
ウレタンプレポリマー（Ａ）および減粘剤としてのアル
キルモノカルボン酸変性水酸基含有高級脂肪酸エステル
（Ｂ）を主成分とし、０℃の粘度が６００mPa・ｓ以下で
あることを特徴とする道床砕石用固結剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低臭性、発泡抑制
に優れ、かつ低温時でも容易に散布できる粘度を有し、
且つ低温でも短時間で硬化させることができる性能を有
した、安全性の高い道床砕石用固着剤及びそれを用いる
道床安定化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄道軌道用道床は、レール、枕
木、砕石（バラスト）から構成される。バラストは、枕
木やレールが曲がったり移動するのを防止し安定化させ
るために軌道に於かれる砕石であるが、バラストが列車
の振動や通過時の風圧により飛散することがある。列車
が高速化していることから、バラストの飛散による車体
や沿線の家屋への危害を防止することが求められてい
る。

【０００３】こうした飛散を防止するために酢酸ビニル
エマルジョンやウレタン樹脂をバラスト上に散布硬化さ
せ飛散を防止している。エマルジョンなどでは、耐水性
が低いため機械的強度が低下し、長期のバラスト固着能
力の低下を来たし、それを保全するのに頻繁に再施工を
必要としている。

【０００４】また、バラスト固着剤の施工（散布、硬
化）については、列車の通過しない夜間に如雨露で固着
剤を砕石上に散布し一番列車が通過するまでに硬化を完
了させなければならず、そのために固結剤は低温下での
作業性と硬化性の性能が要求される。即ち、０℃のよう
な冬季では、如雨露で散布出来、硬化まで３時間以内の
のものが使用される。この要求を満たすため、一液湿気
硬化型ウレタン樹脂からなる固結剤では反応性を向上す
べく粘度が高い高分子量プレポリマーを使用することが
多いが、作業性を確保するために粘度を低くする必要か
ら、特開平８−１５７５０２，特開２００１−１９７３
２、特開２００１−１０６８９９、特開平１１−３２２
８８０などで提案されているように低沸点溶剤、高沸点
溶剤、可塑剤を添加している。しかし、それらの添加剤
は、臭気と毒性、低い引火点が問題となる。特に、近
年、安全性、環境汚染の面から影響のあるものは使用で
きなくなってきている。また、粘度を低下させるため該
ウレタン樹脂を加熱使用したり、高圧吹付機で樹脂を散
布する場合もあるが施工が大がかりで手間がかかり、し
かも危険を伴うという問題がある。逆に高温高湿度の夏
場や水添加による硬化の場合、硬化が速いが、同時にウ
レタンの発泡を伴って硬化するため、発泡によりバラス
トを突き動かしてしまうといった問題も生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１年
を通じ低粘度、低臭気で、温湿度に影響されにくい安定
した硬化性と固着力を有す塗膜を形成でき、ほとんど臭
気が無く、引火性や毒性についても良好な道床砕石飛散
防止用固結剤及びそれを用いた道床安定化方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく鋭意研究を進めた結果、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明は、ポリオールと有機ポリイ
ソシアネート化合物とを反応させて得られる末端イソシ
アネート基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）および減粘
剤としてのアルキルモノカルボン酸変性水酸基含有高級
脂肪酸エステル（Ｂ）を主成分とし、０℃の粘度が６０
０mPa・ｓ以下であることを特徴とする道床砕石用固結剤
およびそれを用いた道床安定化方法に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に使用される末端イソシア
ネート基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）は、ポリオー
ルと有機ポリイソシアネート化合物とから得られるもの
であり、未反応の有機ポリイソシアネート化合物を含有
していてもよく、場合にもよるが、具体的には未反応の
有機ポリイソシアネート化合物を７０重量％以下、好ま
しくは６０重量％以下で含有することができる。かかる
ウレタンプレポリマー（Ａ）としては、２５℃での粘度
が好ましくは１００〜１００００mPa・ｓ、より好ましく
は５００〜５０００mPa・ｓのものが好適である。

【０００８】上記有機ポリイソシアネートとしては、イ
ソシアネート基を２個以上有する化合物であれば特に限
定されることはなく、芳香族系、脂肪族系、あるいは脂
環族系ポリイソシアネート化合物、それら２種以上の混
合物、及びそれらを変性して得られる変性ポリイソシア
ネートのいずれでもよい。例えば、トリレンジイソシア
ネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート
（ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート、イソホロン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、
ポリメリックＭＤＩ（クルードＭＤＩ）等のポリイソシ
アネートやそれらの変性ポリイソシアネート、例えば、
カルボジイミド変性物、ビュウレット変性物、２量体、
３量体等があり、更にこれらのポリイソシアネートと活
性水素含有化合物との末端イソシアネート基プレポリマ
ー等をあげることができる。好ましくはポリメリックＭ
ＤＩである。

【０００９】また、上記ポリオールとしては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、トリエチロールエタン、１，３，６−
ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ビスフェ
ノールＡ、ノボラック等の多価アルコール類、および又
はこれらのポリヒドロキシ化合物にエチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを
付加重合させたものが挙げられる。使用される上記ポリ
オールは、単独で使用することは勿論、他のイソシアネ
ート基と反応し得る活性水素含有官能基を２個以上有す
る活性水素化合物を併用することができ、この具体例と
しては、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン
ポリオール、ポリブタジエンポリオール、アクリルポリ
オール、高級脂肪酸エステルポリオール等が挙げられ
る。

【００１０】尚、ポリオールの一部として併用できるも
のとして、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類、
エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン、トルエンジアミン等活性水素を２個以上
含有する化合物および／又はこれらのアミン類に、エチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加重合さ
せたものも挙げられる。

【００１１】末端イソシアネート基含有ウレタンプレポ
リマー（Ａ）成分におけるポリオールに対する有機ポリ
イソシアネートの当量比は、好ましくはポリオールを含
む活性水素化合物の水酸基１当量に対してイソシアネー
ト基で１．５当量以上が好ましい。

【００１２】本発明では、減粘剤（Ｂ）として、アルキ
ルモノカルボン酸変性水酸基含有高級脂肪酸エステルが
使用される。かかる減粘剤は、常温で液状であり、
（Ａ）成分と相溶し（Ａ）成分に添加することで減粘作
用を示すものであって、水酸基を有する高級（不）飽和
脂肪酸エステルの水酸基がアルキルモノカルボン酸で変
性されているものである。特に下記一般式（１）の化合
物が好ましく、その中でも引火点２００℃以上、粘度１
００mPa・ｓ以下（２５℃）のものが最も好ましい。

【００１３】

【化２】

【００１４】（式中、Ｘ：炭素数１〜６のアルキル基 Ｙ：炭素数１〜６のアルキル基 ｎ：３〜７の整数 ｍ：４〜１０の整数 ）

【００１５】かかるアルキルモノカルボン酸変性水酸基
含有高級脂肪酸エステルの代表的なものとしては、例え
ばリシノール酸エステルのアセチル化物、ユニペリン酸
エステルのアセチル化物などを挙げることができる。

【００１６】本発明に於いて、ウレタンプレポリマー
（Ａ）と減粘剤（Ｂ）との混合割合は、本発明の効果を
達成すれば、特に制限されないが、（Ａ）／（Ｂ）の重
量比が好ましくは２０／８０〜６０／４０、より好まし
くは３０／７０〜５０／５０である。

【００１７】上記減粘剤（Ｂ）には、本発明の効果を損
なわない範囲で、該減粘剤の一部を公知の高引火点の可
塑剤、その他の脂肪酸エステルに置換することもでき
る。そのようなものとしては、例えば、ジー２−エチル
ヘキシルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジー２
−エチルヘキシルフタレート、ジイソデシルフタレー
ト、トリメリット酸エステル、ジー２−エチルヘキシル
アジペート、セバチン酸ージー２ーエチルヘキシル等の
公知の可塑剤、トリメチルフォスフェート、トリス（２
−エチルヘキシル）ポスフェート等のリン酸エステル、
ヤシ脂肪酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸イ
ソプロピル等の脂肪酸エステル等との２種類以上の混合
物でも良い。

【００１８】本発明の固結剤には、末端イソシアネート
基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）の硬化触媒（Ｃ）を
併用するのが好ましい。硬化触媒（Ｃ）として、特に湿
気硬化触媒が好ましく、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−
テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，
Ｎ’−テトラメチルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ−
メチル−Ｎ’−ジメチル−アミノエチルピペラジン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシクロヘキシルアミン、ビス
（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリス（Ｎ，Ｎ−
ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジ
ン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、ジモルホリ
ジエチルエーテル、ジトリエチレンジアミン、トリエタ
ノールアミン−１−メチルイミダソール、１，２−ジメ
チルイミダソール、１−イソブチル−２−メチルイミダ
ソールなどが挙げられ、特にジモルホリジエチルエーテ
ルが好ましい。これらは、単独で又は２種以上の混合物
として使用することができる。また、補助的に活性水素
含有官能基とイソシアネート基の反応を促進させる触媒
として以下のアミン触媒や金属系触媒が使用される。ス
タナスオクトエート、ジブチル錫ジラウリレート、ジブ
チル錫ジアセテート、オクタン酸錫（II）、オクタン酸
鉛、オクチル酸カリウム、オクチル酸鉛、酢酸カリウム
等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上の混合
物として使用することができる。尚、かかる硬化触媒
（Ｃ）の使用量は、末端イソシアネート基含有ウレタン
プレポリマー（Ａ）に対して０．０５〜５重量％が適当
である。

【００１９】また、本発明の固結剤には、その他必要に
応じて助剤および／または添加剤が加えることができ、
例えば、耐候安定剤、充填剤、染料、顔料、加水分解防
止剤、防かび剤および殺細菌剤、難燃剤等がある。

【００２０】本発明では、（Ａ）と（Ｂ）とを、または
必要により（Ｃ）などを予め混合しても分割して現場で
混合して使用しても良い。

【００２１】本発明の固結剤は、その粘度が０℃で６０
０mPa・ｓ以下、好ましくは１００〜５００mPa・ｓであ
る。６００mPa・ｓより粘度が大きいと、如雨露で固結剤
の散布が出来なくなる不都合がある。

【００２２】本発明の道床砕石用固結剤を砕石（バラス
ト）に散布する方法は、バラストに塗布できる方法なら
如何なる方法でもよく、例えば、如雨露散布、スプレー
塗装機を用いて実施することができる。その散布量は、
好ましくは道床１ｍ２当たり０．１〜５Kgである。ま
た、バラストとしては、平均粒径３〜２００ｍｍ程度の
砕石が好ましい。

【００２３】本発明の固結剤は、低粘度、低臭気で、温
湿度に影響されにくい安定した硬化性と固着力を有す塗
膜を形成でき、ほとんど臭気が無く、引火性や毒性につ
いても良好であり、実質的に引火点２００℃以上である
ため、極めて安全であり、また粘度が６００mPas以下で
あるため、作業性にも優れている。即ち、大気下で２０
０℃以上の引火点を有する減粘剤を使用することができ
るため、道床固結剤全体の引火点が２００℃以上にな
り、消防法に規定する危険物第４類第４石油類（大気下
２００℃以上）に該当し、従来の危険物第４類第３石油
類に比べて、本発明の固結剤の保管数量が大幅に増量で
きるようになるメリットも発揮できる。更に、本発明で
使用される減粘剤が非常に安全性が高いため、雨水等に
より溶出しても環境汚染に及ぼす影響がほとんどない。

【００２４】本発明の固結剤は、道床に用いられるバラ
ストを固結するためのものである。道床とは、所謂鉄道
軌道用道床のことであり、レール、枕木、バラストから
構成されている。かかるバラストは、枕木やレールが曲
がったり移動するのを防止し安定化させるために軌道に
於かれるものである。本発明の固結剤でバラストを固結
することにより、バラストが列車の振動や通過時の風圧
により飛散することを防止することができる。近年列車
が高速化していることから、バラストの飛散を防止する
ことは、車体や沿線の家屋への被害を防ぐことになる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例、比較例等を挙げ、詳
細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。尚、実施例および比較例の中で記載される
「部」、「％」は「重量部」、「重量％」を意味するも
のとする。以下に実施例および比較例において使用した
各原料を示す。

【００２６】（プレポリマーＡ）１リットルフラスコに
平均分子量２０００の平均分子量２０００のポリオキシ
プロピレンジオール〔大日本インキ化学工業（株）製商
品名ハイプロックスＤＰ−２０００〕３００ｇと平均分
子量４０００のポリオキシプロピレントリオール〔大日
本インキ化学工業（株）製商品名ハイプロックスＴＧ−
３００９〕１００ｇにＭＤＩ（日本ポリウレタン（株）
製ＭＲ−２００）３００ｇを加え反応させたＮＣＯ％＝
１０．９％のウレタンプレポリマー

【００２７】（プレポリマーＢ）１リットルフラスコに
平均分子量２０００のポリオキシプロピレンジオール
〔大日本インキ化学工業（株）製商品名ハイプロックス
ＤＰ−２０００〕２００ｇと平均分子量４０００のポリ
オキシプロピレントリオール〔大日本インキ化学工業
（株）製商品名ハイプロックスＴＧ−３００９〕５０ｇ
にＭＤＩ（ＢＡＳＦＩＮＯＡＣポリウレタン株製ＭＢ−
５Ｓ）４５０ｇを加え反応させたＮＣＯ％＝１８．３％
のウレタンプレポリマー

【００２８】（プレポリマーＣ）プレポリマーＢに使用
した平均分子量２０００のポリオールを平均分子量１０
００にした以外はプレポリマーＣと同様の方法で合成し
た、ＮＣＯ％＝１７．１％のウレタンプレポリマー

【００２９】（プレポリマーＤ）プレポリマーＡに使用
した平均分子量２０００のポリオールを平均分子量３０
００にした以外はプレポリマーＡと同様の方法で合成し
た、ＮＣＯ％＝１１．５％のウレタンプレポリマー

【００３０】（プレポリマーＥ）プレポリマーＡに使用
したＭＤＩを３００ｇの内６０ｇをＴＤＩ（日本ポリウ
レタン（株）製コロネートＴ−８０）にした以外はプレ
ポリマーＢと同様の方法で合成した、ＮＣＯ％＝１２．
４％のウレタンプレポリマー

【００３１】（エマルジョンＡ）エバデイックＥＶ−１
５（大日本インキ化学工業株式会社製、エチレン／酢酸
ビニル共重合タイプ、樹脂分５５％）

【００３２】（エマルジョンＢ）ボンコート５４９５
（大日本インキ化学工業株式会社製、アクリル／スチレ
ン共重合タイプ、樹脂分５５％）

【００３３】触媒Ａ：ジモルホリノジエチルエーテル 触媒Ｂ：触媒Ａを平均分子量２０００のポリオキシプロ
ピレンジオール（ハイプロックスＤＰ−２０００）でカ
ットした 触媒Ａ／ＤＰ−２０００＝１／９（重量比） 減粘剤：水酸基がアセチル化されたリシノレート誘導体
（メチルエステル化物／ＲＡＤ）

【００３４】実施例１〜１３ 比較例１〜１０ 上記した、プレポリマー、エマルジョン、減粘剤および
触媒を表１〜３に示す配合で混合して各固結剤を得た。
それらの粘度、硬化性、臭気、圧縮強度、耐水圧縮強
度、貯蔵安定性を測定し、表１〜３に示した。

【００３５】硬化性はＪＩＳＫ−６３０１に準拠した指
触乾燥時間を測定し２時間以内に硬化した物を○、３時
間以内を△、４時間以上を×と判定した。

【００３６】臭気はポータブル型ニオイセンサＸＰ−３
２９型（新コスモ電気（株）製）で臭気を測定。測定値
が１０００未満を低，１０００以上を高と判定した。流
動性は、如雨露での散布可能（粘度５００ｃｐｓ以下）
であるかを確認した。

【００３７】圧縮強度は５〜１０ｍｍの砕石にウレタン
樹脂を８％添加し７日間常温で硬化させた後、常態圧縮
強度を測定。

【００３８】耐水圧縮強度は、上記内容で硬化させた試
験体を１週間水没し取り出し後直ちにた圧縮強度を測定
した。耐水試験後の強度保持率が５０％以上のものを
良、５０以下を不良と判定。

【００３９】貯蔵安定性は、５０℃×１ヶ月貯蔵後、作
業上に支障をきたさないものを合格と判定。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】実施例１４ 平均粒径５ｍｍの砕石２０Ｋｇ／ｍ２を敷き詰めた道床
に実施例１の固結剤２Ｋｇ／ｍ２を散布し、次いで固結
剤を硬化した。得られた道床は、圧縮強度７．０ＭＰａ
を示し、臭気が少なく、硬化性が良好であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、ほとんど臭気が無く、引火性
や毒性についても良好で、低温（０℃）においても低粘
度でバラストに如雨露で散布することができ、且つ散布
後２時間以内に硬化させることができ、１年を通じて温
湿度や雨水に影響されにくい安定した硬化性と固着力を
有す塗膜を形成できる優れた道床砕石固結剤及び道床安
定化方法を提供できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオールと有機ポリイソシアネート化
   合物とを反応させて得られる末端イソシアネート基含有
   ウレタンプレポリマー（Ａ）および減粘剤としてのアル
   キルモノカルボン酸変性水酸基含有高級脂肪酸エステル
   （Ｂ）を主成分とし、０℃の粘度が６００mPa・ｓ以下で
   あることを特徴とする道床砕石用固結剤。
2. 【請求項２】 アルキルモノカルボン酸変性水酸基含有
   高級脂肪酸エステル（Ｂ）が、下記一般式（１）で示さ
   れる化合物である請求項１記載の道床砕石用固結剤。 【化１】 （式中、Ｘ：炭素数１〜６のアルキル基 Ｙ：炭素数１〜６のアルキル基 ｎ：３〜７の整数 ｍ：４〜１０の整数 ）
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の道床砕石用固
   結剤を道床の砕石上に散布することを特徴とする道床安
   定化方法。