JP3813114B2 - 一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなる道床安定剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道の道床を構成するバラストを相互に固着して道床抵抗力を高めると共にバラストの飛散を防止するものであり、これを用いることで散布後、短期間における容易な保守作業が実現する道床安定剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有道床軌道の道床は、レールからまくらぎに作用する横圧に対してまくらぎの横方向の移動を規制する道床横抵抗力を有している。酷暑期の温度変化によるレールの張出し力や列車の曲線通過時の遠心力等が原因で生じる過大な横圧に対抗するため、横抵抗力を増大させる必要がある。また、列車の高速走行に伴う風圧や、寒冷期において車体に付着した氷雪の落下に起因したバラストの飛散を防止する必要がある。
【０００３】
このような要望を満たすため、従来、まくらぎの周囲のバラストに合成樹脂からなる道床安定剤を散布してバラストを相互に固着する工法が多く採用されており、施工性の良い、末端にイソシアネート基を有する、一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなる道床安定剤が多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の道床安定剤はバラストを固着する力を経時による耐候劣化を押える等で長く持続させており、道床安定剤散布後１年以内の比較的短い経過期間後に、例えば、レールの膨張が激しい盛夏経過後とか、冬の落雪時期経過後、保守作業を行う場合、マルチプルタイタンパ等の機械によっても容易に崩せず保守管理上の問題が発生する場合がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべくなされたものであり、その主な目的は、道床安定剤散布後、横抵抗力の必要な短い一定期間は十分な固着強度を保持し、その期間が過ぎた後はマルチプルタイタンパ等によって容易に突き崩すことができるポリウレタンプレポリマー組成物からなる道床安定剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、芳香族ポリイソシアネートと活性水素含有化合物から得られるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、および希釈剤を含んでなるポリウレタンプレポリマー組成物からなる、道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤であって、活性水素含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物を用いた、好ましくは水酸基含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有するポリエーテルポリオールおよび／またはオキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコールを用いた、一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物を使用する。これにより、親水性基が付与され、耐候劣化が早まる効果が得られる。したがって、容易に突き崩し等の保守作業がしやすくなるまでの期間が短縮される。これらの手段により、道床安定剤散布後、短期間における突き崩し等の保守作業が実現する利点が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による道床安定剤の構成について詳細に説明する。
【０００８】
本発明による道床安定剤は、芳香族ポリイソシアネートと活性水素含有化合物から得られるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、および希釈剤を含んでなるポリウレタンプレポリマー組成物からなる、道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤であって、活性水素含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物を用いることを特徴とする一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物である。
【０００９】
芳香族ポリイソシアネートは、例えば１,３‐および１,４‐フェニレンジイソシアネート、２,４‐または２,６‐トリレンジイソシアネートおよびこれらの混合物、２,４‐または４,４'‐ジフェニルメタンジイソシアネートおよびこれらの混合物、ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、２,２'‐ビス（４‐イソシアナトフェニル）プロパン、４,４'‐ジイソシアナトジフェニルエーテルなどであり、これらの芳香族ポリイソシアネートの、ウレア，アロファネート，ビウレット，イソシアヌレートなどの変性体でもよい。
【００１０】
活性水素含有化合物の成分である水酸基含有化合物としては、ポリエーテルポリオールとポリエーテルモノアルコールがある。
ポリエーテル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などのジオール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどのトリオール、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールにアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどを付加したポリエーテルポリオールであり、分子量５００〜５０００のポリエーテルポリオールが好ましい。
【００１１】
このポリエーテルポリオールには、アミン化合物、例えばアンモニア、モノまたはジアミン（エチルアミン、ジブチルアミン、シクロヘキシルアミン、ピペラジン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、ステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノプロピル）メチルアミン）、ヒドラジン、置換ヒドラジン（メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン）などにアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどを付加した、分子量が１０００〜１００００、好ましくは２０００〜５０００の第３級窒素原子とエーテル結合を含有する化合物であるアミン系ポリエーテルポリオールを、単独または併用して使用してもよい。
【００１２】
ポリエーテルモノアルコールとしては、モノアルコール、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ‐プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ‐ブチルアルコール、ｓｅｃ‐ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ‐ブチルアルコール、ｎ‐アミルアルコール、イソアミルアルコール、ｓｅｃ‐ブチルカルビノール、ネオペンチルアルコール、ジエチルカルビノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、アリルアルコール、クロチルアルコール、メチルビニルカルビノール、４‐ペンテン‐１‐オール、４‐ペンテン‐２‐オール、２‐メチル‐４‐ペンテン‐２‐オール、１，４‐ペンタジエン‐３‐オール、２，４‐ペンタジエン‐１‐オール、１,４‐ヘキサジエン‐３‐オール、３，５‐ヘキサジエン‐２‐オール、２，４‐ヘキサジエン‐1‐オール、プロパルビルアルコール、２−ヘキシン‐１‐オール、３‐メチル‐１‐ペンチン‐３‐オール、４−ヘキセン‐１‐イン‐３‐オール、３−ヘキセン‐５‐イン‐２‐オールなどに、塩基性触媒、例えば水酸化カリウムなどの存在下で、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどを付加した単官能の水酸基含有物である。好ましくは分子量７６〜１０００の単官能の水酸基含有物である。
【００１３】
本発明で用いる水酸基含有化合物としては、オキシエチレン基を含有しているポリエーテルポリオール及び／又はポリエーテルモノアルコールであることが好ましい。オキシエチレン基はポリエーテルポリオールに含有していても良いし、又はポリエーテルモノアルコールに含有していても良いし、あるいはポリエーテルポリオール及びポリエーテルモノアルコールの両方に含有していても良い。
好ましくは、水酸基含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有しているポリエーテルモノアルコールを用いることである。
【００１４】
全ての水酸基含有化合物に対するオキシエチレン基の含有率が１０〜８０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。オキシエチレン基の含有率が上記範囲であると、耐候劣化の促進効果が適切であり、散布後の容易に保守作業で出来るまでの経過期間が適切である。全ての水酸基含有化合物に対するオキシエチレン基の含有率が２０〜６０ｗｔ％であることが特に好ましい。
【００１５】
芳香族ポリイソシアネート１００重量部に、ポリエーテルポリオールおよび／またはポリエーテルモノアルコールを含有する活性水素含有化合物を反応させれば、本発明のイソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマーを製造することができる。反応温度は、１０〜８０℃、反応時間は、１〜１０時間である。触媒は必須ではないが、反応温度が低温の場合には、ウレタン化触媒、例えばジアザビシクロオクタン、トリエチルアミンなどの第３級アミン、ジブチル錫ジラウレート、オクタン酸亜鉛などの有機金属化合物を用いてもよい。
【００１６】
希釈剤は、それを加えることで、ポリウレタンプレポリマーの粘度を２５℃で好ましくは３０〜５００ｍＰａ・ｓに調整するためのものであり、種々の有機溶剤が用いられる。
【００１７】
希釈剤は、道床安定剤全体の引火点を左右するものであり、これには特に大気圧下で７０℃以上の引火点を有するものを採用して、道床安定剤全体の引火点を７０℃以上に引き上げることが好ましい。
【００１８】
さらに、希釈剤は道床安定剤全体の臭気に起因するものであり、これには２０℃での蒸気圧が０．８ｍｍＨｇ以下を有するものを採用して、道床安定剤全体の臭気を引き下げることが作業環境及び周辺環境に好ましい。それ単独で構成することも可能であるが、作業環境及び周辺環境に大きな影響を及ぼさない範囲で、２０℃での蒸気圧が０．８ｍｍＨｇ以上を有する希釈剤を採用することもできる。
【００１９】
道床安定剤は、じょうろ等の簡単な散布器でも散布が可能で、且つ、充分な固着力を得る必要があるため、散布後はバラスト表面に合成樹脂が適量残るように、流動性を調整する必要がある。このためには、希釈剤をポリウレタンプレポリマー組成物全量に対して２０〜４０ｗｔ％の割合で含有させることが好ましい。希釈剤の含有量が２０〜４０ｗｔ％であると、じょうろ等の簡単な散布器での散布が容易であり、かつ、バラスト表面への樹脂の付着が充分となり、十分な固着力が得られる。
【００２０】
同時に、バラストに対する十分な固着性を確保するようポリウレタンプレポリマー中の末端イソシアネート基含有量を調整する必要がある。ポリウレタンプレポリマー中の末端イソシアネート基含有量は、１０〜２０重量％の割合であることが好ましい。ポリウレタンプレポリマー中の末端イソシアネート基含有量が１０〜２０重量％であると、樹脂とバラストとの結合体の強度が高くなる。
【００２１】
この様に、活性水素含有化合物中にオキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物を成分の１つとすること、好ましくは水酸基含有化合物としてオキシエチレン基を含有するポリエーテルポリオールおよび／またはオキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコール、特に、オキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコールを用いて調製することにより、バラスト表面へ付着した樹脂の耐候劣化が早められ、道床安定剤散布後、短期間における突き崩し等の保守作業が実現する道床安定剤が得られる。
【００２２】
【実施例】
以下に、本発明における道床安定剤の実施例および比較例を示す。
【００２３】
実施例１
温度計、攪拌羽根、還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックＭＤＩ)を、４１．５重量部挿入した。次に、攪拌下、ポリエーテルポリオール（数平均分子量＝２，０００、官能基数＝２、オキシエチレン基含有率＝０．０ｗｔ％）６．５重量部と、アミン系ポリエーテルポリオール（数平均分子量＝３７００、官能基数＝４、オキシエチレン基含有率＝０．０ｗｔ％）１５．５重量部とポリエーテルモノアルコール(数平均分子量＝７５０、官能基数＝１、オキシエチレン基含有率＝９０ｗｔ％）６．５重量部を添加した後、７５℃で５時間反応させた。反応が完結した後、室温まで冷却し、希釈剤としてトリエチルジフェニル３０．０重量部を添加し、３０分間攪拌した。得られたポリウレタンプレポリマー組成物の特性値は、ＮＣＯ基含有量１１．５％、粘度１３０ｍＰａ・ｓ／２５℃、不揮発分７０％であった。
【００２４】
実施例２〜３並びに比較例１
表に示すように、ポリウレタンプレポリマーを構成する活性水素含有化合物中にオキシエチレン基を含有する水酸基基含有化合物を用いたもの（実施例２）、ポリウレタンプレポリマーを構成する活性水素含有化合物中にオキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物、及びオキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコール及びを用いたもの（実施例３）を前記実施例１と同様の要領で調製した。また、比較のため、ポリウレタンプレポリマーを構成する活性水素含有化合物中のオキシエチレン基を含有しない水酸基含有化合物を用いて、前記実施例１と同様の要領でポリウレタンプレポリマー組成物を調製した（比較例１）。
【００２５】
以上のようにして得られたポリウレタンプレポリマー組成物を、以下の基準に従って性能評価を行った。その評価結果を、表１中に併せて示した。
評価基準
・作業性：容易にじょうろで散布できるものを合格とした。
・引火点：クリーブランド開放式法により測定した。
・硬化性：散布２時間後に、下記の固着性を発現するものを合格とした。
・臭気：酢酸−ｎ−ブチルを１００とした相対蒸発速度が、１０以下を合格とした。
【００２６】
・バラストの固着性：５〜１０ｍｍ大の砕石１００ｃｃにサンプルを塗布し、硬化させた試験体の圧縮強度が１００ｋｇ以上を合格とした。
・劣化の促進性：１号硅砂で樹脂モルタルを作り湿潤乾燥サイクルを繰り返す。樹脂モルタルの圧縮強度がサイクル数３０〜４５で１５ｋｇｆ／ｃｍ²以下に落ちれば合格。
・短期間での保守作業性：実際のバラストに安定剤を散布、固着させた状態のものを保守作業と同じ方法で突き崩したとき、何ヶ月で崩れ易くなるかを測定。合格は３〜１２ヶ月。
×：３ヶ月以内 ○：３〜１２ヶ月 ×：１２ヶ月以上
【００２７】
【表１】

（○：合格，×：不合格）
【００２８】
1) 数平均分子量=２０００，官能基数=２，オキシエチレン基含有率＝ ０％
2) 数平均分子量=２０００，官能基数=２，オキシエチレン基含有率＝ ５０％
3) 数平均分子量=３７００，官能基数=４，オキシエチレン基含有率＝ ０％
4) 数平均分子量= ７５０，官能基数=１，オキシエチレン基含有率＝ ９０％
【００２９】
この結果から明らかなように、実施例１〜３に示されるポリウレタンプレポリマー組成物は、作業性、引火点、硬化性、臭気、バラスト固着性、劣化の促進性、短期間での保守作業性の各評価項目において良好な特性を示している。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、芳香族ポリイソシアネートと活性水素含有化合物から得られるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、および希釈剤を含んでなるポリウレタンプレポリマー組成物からなる、道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤であって、活性水素含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物を用いた、好ましくは水酸基含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有するポリエーテルポリオールおよび／またはオキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコールを用いた、一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物を使用することにより、親水性基が付与され、耐候劣化が早まる効果が得られる。このことにより、道床安定剤散布後、横抵抗力の必要な短い一定期間を過ぎた後は、マルチプルタイタンパ等によって容易に突き崩すことができる。この道床安定剤を用い散布することで、短期間内での突き崩し等の保守作業に合せて道床安定剤の機能の持続・劣化性を調整することが可能になり、突き崩し等の容易な保守作業を実現することができる。

Claims (4)

1. 芳香族ポリイソシアネートと活性水素含有化合物から得られるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー、および希釈剤を含んでなる一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなる、道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤であって、
   活性水素含有化合物の成分として、オキシエチレン基を含有する水酸基含有化合物を用いることを特徴とする道床安定剤。
2. 前記水酸基含有化合物として、オキシエチレン基を含有するポリエーテルポリオールおよび／またはオキシエチレン基を含有するポリエーテルモノアルコールを用いることを特徴とする請求項１記載の道床安定剤。
3. 前記水酸基含有化合物中のオキシエチレン基の含有が２０〜６０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなる道床安定剤。
4. 道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤として、請求項１〜３のいずれかに記載の道床安定剤を用いる工法。