JP3068782B2 - レール用継ぎ目板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、隣接するレールの
端部側面間にまたがって配設される繊維強化熱硬化性樹
脂製のレール用継ぎ目板に係り、より詳細には、強度の
向上を図ったレール用継ぎ目板及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄道用のレールの接続箇所に
は、隣接するレールの端部側面間にまたがって継ぎ目板
と呼ばれる部材が配設されている。

【０００３】この継ぎ目板は、隣接する各レールの端部
にボルト等の締締具によって連結されている。つまり、
隣接するレールは、この継ぎ目板によって連結された構
造となっている。

【０００４】ところで、信号機や踏切警報機の設置箇所
に配設されるレールは、その信号機や踏切警報機を含む
ある一定区間において電気回路を形成する必要がある。
そのため、この一定区間のレールを連結する継ぎ目板
は、絶縁性を有する必要がある。このように、電気回路
を形成する一定区間のレールを連結する継ぎ目板は、絶
縁性を必要としないその他の区間のレールを連結する継
ぎ目板と区別すべく、一般に絶縁継ぎ目板と呼ばれてい
る。

【０００５】一方、電気伝導体である鋼鉄製の継ぎ目板
は、絶縁継ぎ目板としてそのまま使用することができな
いので、従来は図６に示すように、レール５１と継ぎ目
板５２との間に絶縁プレート５３や絶縁チューブ５４を
介在させて、絶縁性を確保していた。

【０００６】しかしながら、このような鉄鋼製の継ぎ目
板５２は重く、レール５１に取り付ける際の作業性の悪
いものであった。また、普通の継ぎ目板５２を絶縁継ぎ
目板として使用する場合には、上述の如く絶縁プレート
５３や絶縁チューブ５４を介在させる必要があるため、
現場での作業工数が多くなり、この点でもレール５１に
取り付ける際の作業性の悪いものであった。

【０００７】そこで、このような作業性の悪さを解消す
るものとして、継ぎ目板全体をマット層とロービング層
とを補強繊維とする繊維強化熱硬化性樹脂で形成した継
ぎ目板が提供されている（例えば、特開昭５０−４７３
０１号公報、特開平７−１４５６０１号公報参照）。

【０００８】ここで、補強繊維としてマット層とロービ
ング層とを使用しているのは次の理由による。すなわ
ち、補強繊維をマット層だけにすると、繊維の密度が低
くなり、熱硬化性樹脂の割合が多くなって強度が低下す
るためであり、また補強繊維をロービング層だけにする
と、長手方向への引張力には強いものの繊維の垂直方向
からの力に対して弱いので、繊維がばらけてしまうため
である。

【０００９】このような樹脂製の継ぎ目板によれば、軽
量で作業性が良く、かつ絶縁プレート５３や絶縁チュー
ブ５４といった絶縁部材を介在させることなく、絶縁性
を確保することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マット
層とロービング層とからなる繊維強化熱硬化性樹脂製の
継ぎ目板では、レール間に取り付けて列車通過時と同様
の荷重をかけた場合、曲げ荷重による上部レール接触面
の圧縮力、下部レール接触面の引っ張り応力、ボルト５
５の締め込み軸力による圧縮応力など、様々な荷重がか
かるため、マット層とロービング層との層間で剪断破壊
を起こして、疲労破壊してしまうといった問題があっ
た。

【００１１】この場合、ロービング層のみを強化したの
で、層間剪断がより顕著となることから、マット層につ
いても強度を強化する必要がある。

【００１２】ところで、引抜成形法では、その成形上の
制限から、使用できるマット類はロービングクロスやコ
ンティニアスストラッドマットなど、マット自体の張力
が強く、また樹脂に浸漬しても張力が低下しないものに
限られていた。ここで、ロービングクロスとは、ロービ
ングを所定の長さに切断してすだれ状に配置し、これら
を糸で横方向に結合したものをいう。また、コンティニ
アスストラッドマットとは、連続したガラス繊維のスト
ラッド（フィラメントの束）を渦巻き状に積み重ね、熱
硬化性樹脂により結合してマット状にしたものをいう。

【００１３】しかし、ロービングクロスやコンティニア
スストラッドマットは、いずれも繊維が直線でなく蛇行
しているため、積層成形品とした場合の強度が弱く、補
強効果は繊維が直線状のチョップドストランドマットの
方がより大きい。

【００１４】しかしながら、チョップドストランドマッ
トは、張力に対して弱く、またマトリックスの熱硬化性
樹脂に浸漬すると極端に強度が低下するため、引抜成形
には使用できないものであった。

【００１５】つまり、チョップドストランドマットは、
２〜５ｃｍの長さに切断したストランドをランダム方向
に分散させて均一な厚みに積層し、熱可塑性樹脂により
結合してマット状にしたものであるが、この熱可塑性樹
脂の強度が、熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステルの
架橋剤のスチレンによって低下するからである。

【００１６】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたもので、その目的は、チョップドストランドマ
ットを引抜成形に使用した場合でも、ロービングクロ
ス、コンティニアスストラッドマット、チョップドスト
ランドマットそれぞれの特徴を生かすことによって、十
分な強度を得ることのできる繊維強化熱硬化性樹脂製の
レール用継ぎ目板及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載のレール用継ぎ目板は、隣接
するレールの端部側面間にまたがって配設されるととも
に、ボルトによって前記レールに締め付け固定される繊
維強化熱硬化性樹脂により作製されたレール用継ぎ目板
であって、マット層とロービング層とによって形成され
るとともに、前記マット層は、チョップドストランドマ
ットが引っ張り力に対して強度を有するマット類で挟持
された構造としたものである。

【００１８】また、本発明の請求項２記載のレール用継
ぎ目板は、引っ張り力に対して強度を有する前記マット
類として、ロービングクロス、コンティニアスストラッ
ドマットを用いたものである。

【００１９】また、本発明の請求項３記載のレール用継
ぎ目板の製造方法は、硬化剤が混合された液状の熱硬化
性樹脂に、チョップドストランドマットをコンティニア
スマット又はロービングクロスで挟持した構造のマット
層とロービング層とからなる補強繊維を浸漬し、この補
強繊維を金型内に連続的に移送しつつ加熱し、金型の長
手方向に引き抜いて硬化させるものである。

【００２０】すなわち、直線状繊維が等方的に配置され
たチョップドストランドマットを使用することにより、
マット層の平面方向に対する荷重に対して十分な強度が
得られる。また、チョップドストランドマットを引っ張
り力に対して強度を有するマット類、例えばロービング
クロスやコンティニアスストラッドマットで挟持した構
造としたので、引っ張り力に対しても十分な強度が得ら
れるものである。つまり、チョップドストランドマット
を用いて引抜成形法によりレール用継ぎ目板を製造した
場合でも、レール締結時及び列車通過時に加わる多方向
の応力に対して十分な強度を持ったレール用継ぎ目板を
製造することが可能となるものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本発明のレール用継ぎ目板（以
下、単に継ぎ目板と称する）の斜視図、図２は断面図、
図３及び図４は継ぎ目板をレールに取り付けた状態を示
す正面図及び縦断面図である。

【００２３】本発明の継ぎ目板１は、横長の平板形状に
形成されており、後述するレール１０に対向する面２
は、若干湾曲しているもののほぼ平坦面に形成されてい
る。また、対向面２には、その幅方向に沿って４個の貫
通孔７ａ，７ａ，７ｂ，７ｂが形成されており、左側の
２個の貫通孔７ａ，７ａと、右側の２個の貫通孔７ｂ，
７ｂとがそれぞれ対になっている。

【００２４】なお、対向面２と反対側の面（外面）８
は、凹凸形状に形成されており、凹部８ａは、後述する
ボルト１６又はナット１７の嵌合溝となっている。

【００２５】このように形成された継ぎ目板１は、熱伸
縮を許容可能な一定の隙間ｐを存して隣接するレール１
０，１０の端部側面間にまたがって、図３及び図４に示
すような状態に取り付けられる。

【００２６】すなわち、レール１０は、図４に示す如
く、図示しない枕木に取り付けられる部分である基部１
１と、図示しない列車の車輪が接触する部分である頭部
１３と、基部１１及び頭部１３よりも幅狭に形成された
柱部１２とで形成されている。

【００２７】そして、継ぎ目板１は、上側傾斜面３がレ
ール１０の頭部１３の下面に沿って当接されるととも
に、下側傾斜面４がレール１０の基部１１の上面に沿っ
て当接され、対向面２がレール１０の柱部１２に対して
若干の隙間を存するように配設されるものである。

【００２８】つまり、継ぎ目板１は、上側傾斜面３及び
下側傾斜面４のみを介してレール１０と接触する構造と
なっている。

【００２９】なお、図中の符号１５はレール１０に形成
されたボルト挿通孔、符号１６は継ぎ目板１の貫通孔７
ａ（７ｂ）及びレール１０のボルト挿通孔１５に挿通さ
れたボルト、符号１７はナット、符号１８は座金であ
る。

【００３０】また、継ぎ目板１の外面８の中央部に凹部
８ａを設けて他の部分より薄くしているのは、垂直方向
の剛性を小さくして、継ぎ目板１をボルト１６でレール
１０に緊締するときに、継ぎ目板１をレール１０の基部
１１と頭部１３とに密着させ易くするためである。

【００３１】上記構成において、本発明の継ぎ目板１
は、マット層１ａとロービング層１ｂとによって形成さ
れており、マット層１ａは、チョップドストランドマッ
トを２枚のロービングクロス又はコンティニアスストラ
ッドマットで挟持した構造としたものである。

【００３２】このような構造とすると、マット層１ａの
平面方向に対する荷重に対しては、直線状繊維が等方的
に配置されたチョップドストランドマットが十分な強度
を発揮し、引っ張り力に対しては、チョップドストラン
ドマットを挟持しているロービングクロスやコンティニ
アスストラッドマットが十分な強度を発揮する。これに
より、チョップドストランドマットを用いて引抜成形法
により継ぎ目板１を製造した場合でも、レール締結時及
び列車通過時に加わる多方向の応力に対して十分な強度
を持った継ぎ目板１を製造することが可能となる。

【００３３】このような継ぎ目板１の材料として用いる
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などが
好適に用いられるが、耐疲労強度、伸び、耐熱性などを
考慮すると、成形性にも優れたビニルエステル樹脂が最
も好適である。

【００３４】また、継ぎ目板１の材料として用いる補強
繊維としては、表面部分は炭素繊維のみを用いる。ま
た、中心部分は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊
維、アクリル繊維、ビニロン繊維などが好適に用いら
れ、これらを単独で又は任意に組み合わせて使用する。
マット層の形態としてはロービング、チョップドストラ
ンドマット、コンティニアスマット、ロービングクロス
などが用いられ、これらを単独で又は任意に組み合わせ
て使用する。また、ロービング層の形態としては、ガラ
スストラッドを所定の本数均一に引き揃えて円筒状に巻
いたガラスロービングが好適に使用される。

【００３５】なお、上記構成の継ぎ目板１の製造方法と
しては、引抜成形法、プレス成形法、反応射出成形法な
どの従来公知の繊維強化合成樹脂成形方法が採用できる
が、この中でも生産性、積層性などの点で引抜成形法が
最も有利である。

【００３６】引抜成形法による継ぎ目板１の製造は、硬
化剤が混合された液状の熱硬化性樹脂に補強繊維を浸漬
し、この補強繊維を継ぎ目板１の横断面形状に適合した
内面形状を有する金型の中に連続的に移送しつつ加熱
し、金型の長手方向に引き抜いて硬化させた後に所定寸
法に切断して、最後にボルト挿通孔を開設するものであ
る。

【００３７】この際、チョップドストランドマットを引
抜成形に使用するために、１枚のマット層１ａは、必要
な枚数のチョップドストランドマットを２枚のコンティ
ニアスマット又はロービングクロスで挟持した構造と
し、このマット層１ａを樹脂浸漬を経て金型内に移送す
る。

【００３８】繊維強化熱硬化性樹脂製の継ぎ目板１は、
軽量であるため片手で運搬が可能であり、１セットを運
搬し施工するのに１人の作業者で行える。また、絶縁継
ぎ目板として用いれば、表面は絶縁体であるガラス繊維
強化熱硬化性樹脂で覆われているので、絶縁性能は高
く、高い絶縁信頼性が期待できる。

【００３９】

【実施例】次に、上記構成の継ぎ目板１の実施例につて
い説明する。

【００４０】本実施例の継ぎ目板１は、長さＬ＝５６０
ｍｍ、高さＨ＝１０５ｍｍ、厚さＴ≒５５ｍｍであり、
現在用いられている鋼製の５０ｋｇＮ型レール用継ぎ目
板とほぼ同形状に成形する。

【００４１】成形方法は、硬化剤が混合された液状熱硬
化性樹脂に、下記の補強繊維を浸漬し、この補強繊維を
継ぎ目板の断面形状に適合した内面形状を備えた金型に
導入しつつ加熱し、金型の長手方向に引き抜いて硬化さ
せ、定尺に切断するものである。ボルト挿通孔は、定尺
切断後にホールドカッターにより規定の位置に開設す
る。

【００４２】本実施例の継ぎ目板１は、チョップドスト
ランドマットを２枚のコンティニアスマット又はロービ
ングクロスで挟持した構造のマット層１ａを９層積層し
たものである。

【００４３】このとき使用した原材料の詳細は次の通り
である。

【００４４】補強繊維：ガラスロービング（旭ファイバ
ー社製 ♯４４５０）、コンティニアスストランドマッ
ト（旭ファイバー社製 ♯４５０）、ガラスクロス（日
本板硝子社製 ♯５８０）。熱硬化性樹脂：ビニルエス
テル樹脂。硬化剤：有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキ
シベンゾエート）。

【００４５】本実施例で作製した継ぎ目板１と従来の継
ぎ目板との物性の比較を図５に一覧表として示す。

【００４６】表に示すように、従来の継ぎ目板に比べて
本実施例の継ぎ目板の強度は、全ての項目で向上してい
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明のレール用継ぎ目板は、マット層
とロービング層とによって形成するとともに、マット層
を、チョップドストランドマットを引っ張り力に対して
強度を有するマット類で挟持した構造とする。また、本
発明のレール用継ぎ目板の製造方法は、硬化剤が混合さ
れた液状の熱硬化性樹脂に、チョップドストランドマッ
トをコンティニアスマット又はロービングクロスで挟持
した構造のマット層とロービング層とからなる補強繊維
を浸漬し、この補強繊維を金型内に連続的に移送しつつ
加熱し、金型の長手方向に引き抜いて硬化させるもので
ある。これにより、マット層の平面方向に対する荷重に
対しては直線状繊維が等方的に配置されたチョップドス
トランドマットが十分な強度を発揮し、マット層の引っ
張り力に対しては、引っ張り力に対して強度を有するマ
ット類が十分な強度を発揮することから、チョップドス
トランドマットを用いて引抜成形法によりレール用継ぎ
目板を製造した場合でも、レール締結時及び列車通過時
に加わる多方向の応力に対して十分な強度を持たせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法によって製造したレール用継
ぎ目板の斜視図である。

【図２】本発明の製造方法によって製造したレール用継
ぎ目板の断面図である。

【図３】継ぎ目板をレールに取り付けた状態を示す正面
図である。

【図４】継ぎ目板をレールに取り付けた状態を示す縦断
面図である。

【図５】本発明のレール用継ぎ目板と従来のレール用継
ぎ目板の物性の比較を示す表である。

【図６】従来の継ぎ目板をレールに取り付けた状態を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 継ぎ目板 １ａ マット層 １ｂ ロービング層 １０ レール １６ ボルト

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接するレールの端部側面間にまたがっ
   て配設されるとともに、ボルトによって前記レールに締
   め付け固定される繊維強化熱硬化性樹脂により作製され
   たレール用継ぎ目板であって、このレール用継ぎ目板
   は、マット層とロービング層とによって形成されるとと
   もに、前記マット層は、チョップドストランドマットが
   引っ張り力に対して強度を有するマット類で挟持された
   構造であることを特徴とするレール用継ぎ目板。
2. 【請求項２】 引っ張り力に対して強度を有する前記マ
   ット類が、ロービングクロス又はコンティニアスストラ
   ッドマットである請求項１記載のレール用継ぎ目板。
3. 【請求項３】 隣接するレールの端部側面間にまたがっ
   て配設されるとともに、ボルトによって前記レールに締
   め付け固定されるレール用継ぎ目板の製造方法であっ
   て、硬化剤が混合された液状の熱硬化性樹脂に、チョッ
   プドストランドマットをコンティニアスマット又はロー
   ビングクロスで挟持した構造のマット層とロービング層
   とからなる補強繊維を浸漬し、この補強繊維を金型内に
   連続的に移送しつつ加熱し、金型の長手方向に引き抜い
   て硬化させることを特徴とするレール用継ぎ目板の製造
   方法。