JP4458395B2

JP4458395B2 - Synthetic sleeper and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4458395B2
Application number: JP2001099333A
Authority: JP
Inventors: 健峰岸; 朗北村; 高英津留; 光男増田
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002294603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バラスト道床に敷設され、特にレールの分岐部、曲線部等の横圧が発生する部分の使用に適した合成まくらぎおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用まくらぎとして強化繊維を束にまとめ（以下「繊維束」と称す）、長手方向に突起部を設けて繊維束の分布を均一にして曲げ荷重や圧縮荷重に対する強度を高めると共に犬くぎの引き抜き強度を高めた合成まくらぎとして、本出願人が出願した特願２０００−２０２６５１号がある。合成まくらぎは、列車通過時に分岐部や曲線部に横圧が加わり、特にバラスト軌道の場合には軌道の横ずれが起こり易かった。
【０００３】
そこで、横ずれを防止するべく、合成まくらぎをゴム製のカバー内に設置（特開平９−１６５７０３号）して接着することも行われている。また、バラストと接する面の強化繊維の密度を低くして（特開平６−１９８７５８号）、バラストが食い込み易くする工夫がなされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
合成まくらぎとゴム製カバーとを接着する場合は、乾燥するまでの加圧装置などの装置及び作業が大がかりになり、また乾燥までに長時間を要していた。更に、均一な接着強度を得るのが難しく、接着力の弱い部分から剥離が進行することがあった。
【０００５】
バラストに接する面の強化繊維の密度を小さくするために、特開平６−１９８７５８号では、密度を小さくする部分を先に発泡硬化させることで、高密度側から低密度側へ強化繊維が移動するのを防いでいる。しかし、発泡硬化する時期に差があると、界面から剥離し易い欠点がある。また、上記の合成まくらぎは、例えば母材樹脂として使用する硬質ウレタン樹脂は、熱硬化樹脂であるが、硬化前の粘度が一般的には、１０００ｃｐｓ以上、原材料費削減等を理由に無機充填材を添加すると２０００ｃｐｓ以上と高く、しかもウレタン樹脂が強化繊維間に浸透し易いガラス繊維の収束剤は、一般には使用されていないことから、ガラス繊維にウレタン樹脂を加えるのみでは強化繊維間に樹脂が行き渡らず、即ち樹脂同士が結合されず、その強度を確保できない。そこで、従来は、ガラス繊維にウレタンを振りかけた後、揉み板により揉む等の機械的処理を施してガラス繊維にウレタンを含浸させて成形していたが、工程が煩雑になるばかりでなく、一般にウレタン樹脂の発泡、硬化速度は早いことから、このような機械的な含浸処理を施しても短時間に確実にウレタン樹脂が強化繊維間に浸透するとは限らず、その品質に問題を生じる恐れがあった。また、ガラス繊維にウレタン樹脂を含浸させる含浸装置は、その都度ウレタン樹脂が硬化するので、洗浄する必要があり、その作業も煩雑になる。
【０００６】
また、比較的粘度が低くガラス繊維に浸透し易い不飽和ポリエステル樹脂等を用いてまくらぎを作ることも考えられるが、このような樹脂は、高価でまくらぎとして使用するには現実的でない。
【０００７】
本発明は、上記したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、曲げ強度をおよび犬くぎの引き抜き強度を高めながら、層間剥離することなしに横ずれを防止できる合成まくらぎおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、繊維束を均一に分散させる方法として、繊維束表面に突起部を作り、繊維束同士の重なりを緩和させて、母材樹脂が入り込む隙間を設けて繊維束を母材樹脂中に均一に分散させ、かつバラストに接する部分の少なくとも一部の繊維束密度を他の部分より低くすることで、強度と横ずれ防止を両立させることを見出し本発明をなすに至った。
【０００９】
このような課題を解決するための手段として、請求項１の発明は、バラストに接する部分の繊維束の密度が他の部分より低くなるように分散させ、繊維束の長手方向に所定間隔を置いて隣接する繊維束との間隔を確保するための突起を設け、バラストに接する部分の突起の外形寸法を他の部分の突起の外形寸法より大きくしていることを特徴とする。
【００１０】
バラストに接する部分の繊維束の密度を他の部分の繊維束の密度より低くすることにより、バラストがまくらぎへ食い込み易くして横ずれを防止することができる。また、突起を設けることにより、繊維束同士の重なり合いが緩和され、繊維束の間に母材樹脂が入る隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き強度を高めることができる。そして、バラストに接する部分の突起の外形寸法を他の部分の突起の外形寸法より大きくすることにより、バラストに接する部分の繊維束の密度が低くなるため、バラストがまくらぎに食い込み易くなり、合成まくらぎの横ずれを防止することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、バラストに接する部分の繊維束の密度が他の部分より低くなるように分散させ、繊維束の長手方向に所定間隔を置いて隣接する繊維束との間隔を確保するための突起を設け、バラストに接する部分の長手方向に、所定間隔を置いてブロックが一体的にモールドされることを特徴とする。
【００１２】
バラストに接する部分の繊維束の密度を他の部分の繊維束の密度より低くすることにより、バラストがまくらぎへ食い込み易くして横ずれを防止することができる。また、突起を設けることにより、繊維束同士の重なり合いが緩和され、繊維束の間に母材樹脂が入る隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き強度を高めることができる。そして、ブロックが一体的にモールドされることにより、バラストに接する部分に繊維束がない部分を設けることができるので、バラストがまくらぎに食い込み易くなり、合成まくらぎの横ずれを防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２記載の発明であって、前記各繊維束の長手方向に所定間隔を置いて隣接する繊維束との間隔を確保するための突起が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、繊維束同士の重なり合いが緩和され、繊維束の間に母材樹脂が入る隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き強度を高めることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、合成まくらぎの製造方法に関するもので、繊維束の長手方向に外側に突出する第１の突起を有する繊維束を所定本数下型内に投入し、その上に第１の突起部より外形寸法の大きな第２の突起を有する繊維束を所定本数投入し、その後、原液を注入し、上型で蓋をして型締めおよび加熱硬化することを特徴とする。
【００２０】
これにより、繊維束同士の重なり合いが緩和され、繊維束の間に母材樹脂が入る隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き強度が高まると共に、バラストに接する部分の繊維束の密度を他の部分の繊維束の密度より低くすることにより、バラストがまくらぎへ食い込み易くして横ずれを防止した合成まくらぎを製造することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、合成まくらぎの製造方法に関するもので、下型内の長手方向に所定間隔を置いてブロックを配置し、その上から繊維束を投入し、その後、原液を注入し、上型で蓋をして型締めおよび加熱硬化することを特徴とする。
【００２２】
これにより、バラストに接する部分に繊維束がない部分を設けることができるので、バラストがまくらぎに食い込み易くなり、横ずれを防止した合成まくらぎを製造することができる。
【００２３】
請求項６の発明は、合成まくらぎの製造方法に関するもので、下型内に所定本数の繊維束を投入し、その上に立体網状マットを設置し、その後、原液を注入し、上型で蓋をして型締めおよび加熱硬化することを特徴とする。
【００２４】
これにより、バラストに接する部分に硬い繊維束がなく、バラストがまくらぎに食い込み易く、横ずれを防止した合成まくらぎを製造することができる。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６記載の発明であって、繊維束を、その長手方向に所定間隔を置いて隣接する繊維束との間隔を確保するための突起が設けられたものとすることを特徴とする。
【００２６】
これにより、繊維束同士の重なり合いが緩和され、繊維束の間に母材樹脂が入る隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き強度を高めることができる。
【００２７】
【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およ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。
【００２８】
図１〜図５は、本発明に係る合成まくらぎの第１実施形態を示す図である。
【００２９】
図１は、本発明が適用された合成まくらぎの斜視図である。この合成まくらぎは、長さ２ｍ〜８ｍ、幅０．２３ｍ程度、高さ０．１４ｍ程度である。そして、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強化繊維を束にした繊維束２が分散している。図２は、繊維束の拡大図である。この繊維束２は、直径が１５μｍ〜２０μｍ程度の強化長繊維３を５０００本〜１００００本束ねることにより製造される。この繊維束２は、強化繊維３に対して重量率で１０％程度のバインダ樹脂４を含浸させた後加熱硬化させ、所定長さに切断して製造される。バインダ樹脂４は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等が使用される。強化繊維３は、ガラス長繊維が良好であるが、その他、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、炭素繊維等でもよい。繊維束は、円柱状で、その直径は２ｍｍ程度、長さは使用目的により異なるが２ｍ〜８ｍである。図３は、図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線について見た拡大断面図である。図中上面は、レール締結面を示し下面は、バラスト道床に接する。また、側面は、下面から所定高さまでバラスト道床に埋設される。そして、繊維束の密度（合成まくらぎの断面積に対する繊維束の断面積の割合）をバラストに接する部分では、他の部分より低くしてある。繊維束２の密度が低い部分では、バラストが合成まくらぎに食い込み易いので横ずれを防止することができる。
【００３０】
この実施の形態の繊維束について図４および図５を参照して説明する。繊維束２は、その長手方向に沿って突起部５，６が設けられている。図４（Ａ）は、繊維束２を押圧して扁平部分を形成させた後、硬化することにより第１の突起部５を形成させており、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、その断面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）において、ａは突起部のない部分の径方向の外形寸法、ｂは突起部の中で最も大きい部分の外形寸法、ｃは、突起部間の長さである。図５は、第２の突起部６が形成された繊維束を示し、突起部６の中で最も大きい部分の外形寸法ｄは、図４の場合の外形寸法ｂより大きくなっているが、その他の部分は図４と同様である。繊維束２上に突起５，６を作るには、例えば、繊維束２を完全に硬化させる前に繊維束２の一部分を押圧して扁平にさせることにより作製する。また、図示は省略するが、繊維束２の外面に所定間隔を置いて樹脂を付着させることにより、突起を作製してもよい。
【００３１】
繊維束２上の突起部間の間隔ｃは、１００ｍｍ〜５００ｍｍが好ましい。第１の突起部５の外径寸法ｂは、突起部のない部分の外径寸法ａに対して１．８倍〜２．４倍である。第２の突起部６の外径寸法ｄは、突起部のない部分の外径寸法ａに対して２．５倍〜３．５倍である。突起部の形状は、繊維束２を取り囲むように全円周に亘ってもよいし、円周の一部でもよい。円周の一部に設ける場合、各突起の向きは、互いに、異なっているのが好ましいが同じでもよい。突起部５，６は、その間隔、大きさ、形状は、本発明の目的の範囲内において適宜変更してよい。
【００３２】
図６〜図１０は、本発明に係る合成まくらぎの第２実施形態を示す図である。なお、図６〜図１０において、第１実施形態の構成部材と同一の部材には、同じ符号を付してその説明を省略する。図６において、合成まくらぎの道床に接する面（図面下側）には、合成まくらぎの長手方向に４０ｃｍ〜７０ｃｍの間隔を置いてブロック体７が、この合成まくらぎと一体的にモールドされて配置される。ブロック体７は、長さ１０ｃｍ、幅２３０ｃｍ（合成まくらぎの幅と同じにする）、高さ３ｃｍ程度の大きさがよい。ブロック体７は、図７に示すように、合成まくらぎに使用されるのと同様に硬質ウレタン発泡体を繊維束２で強化されている。そして、母材樹脂に対する繊維束２の割合は、５０ｗｔ％程度である。図８は、図６のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線について見た拡大断面図である。合成まくらぎの道床に接する部分（図の下面）は、ブロック体７に阻まれて繊維束２がなく、母材樹脂１のみの層ができる。この層には、バラストが食い込みやすく合成まくらぎの横ずれを防止することができる。図９は、図７に示したブロック体７の変形例を示す。このブロック体８は、高さが、両端部で高くなっていることと、強化繊維で強化していないことを除き、ブロック体７と同様である。図１０は、ブロック体８を使用した場合の、合成まくらぎの断面図を示す。この図では、母材樹脂１のみからなる部分の高さが、合成まくらぎの両端部で高くなっている。この場合は、合成まくらぎの下面の他、側面に位置するバラストも食い込むため、横ずれに対する抵抗力が一層大きくなる。
【００３３】
図１１は、本発明に係る合成まくらぎの第３実施形態を示す図である。図１１において、立体網状マット９を合成まくらぎのバラストに接する部分に配置する。立体網状マット９の長さおよび高さは、合成まくらぎと等しく、一例を挙げれば２．２ｍと０．２３ｍである。また、高さは、０．０３ｍ程度にするのがよい。立体網状マット９は、線径０．０７ｍｍ〜１．５０ｍｍ、密度０．０１ｇ／ｃｍ^３〜０．０７ｇ／ｃｍ^３のものが使用される。立体網状マット９の材質は、熱可塑性樹脂が使用され、例えばポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等が適している。立体網状マットのループの接触部１０は、熱融着またはバインダにより接着されている。
【００３４】
次に、上記合成まくらぎの製造方法の第１実施形態を図４、図５および図１２により説明する。
【００３５】
まず、図４に示す第１の突起部５を有する繊維束２を２１００本、図１２に示す成形型の下型２１に入れ、その上から、図５に示す第２の突起部６を有する繊維束を３００本投入する。その後、硬質ウレタン樹脂を注入機２３により注入する。この時、硬質ウレタン樹脂と繊維束２が重量比で５０：５０になるように注入する。そして、上型２２を閉じて硬質ウレタン樹脂を硬化させ、合成まくらぎを成形する。第２の突起部６の外径寸法ｄは、第１の突起部５の外径寸法ｂより大きいので、第２の突起部６を有する繊維束が分散している部分の密度は、第１の突起部５を有する繊維束が分散している部分より低くすることができる。繊維束の投入本数、硬質ウレタン樹脂と繊維束の重量比は、この実施形態の効果が損なわれない範囲内で適宜変更してよい。
【００３６】
合成まくらぎの製造方法の第２実施形態を図４、図７、図９および図１２により説明する。
【００３７】
図１２に示す下型２１に図７に示すブロック体７を所定間隔だけ隔てて配置し、その上から図４に示す第１の突起部５を有する繊維束を２１００本投入し、その後、上記と同様に硬質ウレタン樹脂を注入して成形してもよい。また、ブロック体７に代えて図９に示すブロック体８を用いても良い。
【００３８】
合成まくらぎの製造方法の第３実施形態を図４、図１１および図１２により説明する。
【００３９】
図４に示す第１の突起部５を有する繊維束２を２１００本、図１２に示す成形型の下型２１に入れ、その上に長さおよび幅が合成まくらぎに等しく、高さ０．０３ｍの立体網状マット９を投入する。その上から上記と同様に硬質ウレタン樹脂を注入機２３により注入した後、上型２２を閉じて硬質ウレタン樹脂を硬化成形してもよい。
【００４０】
【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。その結果を下記する。
【００４１】
サンプルサイズは、長さ２２００ｃｍ×幅２３ｃｍ×高さ１４ｃｍとした。上面（バラスト接触面と反対側）から１１ｃｍまでに第１の突起５を有する繊維束２を２１００本分散し、硬質発泡ウレタンの重量比が５０：５０になるように調整した。下面（バラスト接触面）から３ｃｍまでは、第２の突起６を有する繊維束２を３００本分散させたもの（試験体Ｎｏ．１）、ブロック体７を配置することにより、繊維束２がないもの（試験体Ｎｏ．２）、立体網状マット９配置することにより、繊維束２がないもの（試験体Ｎｏ．３）とした。
【００４２】
道床横抵抗試験は、６２５ｍｍ間隔で４本配置した合成まくらぎの上面にレールを敷設し、このレールをワイヤーおよびロードセルを介して油圧ジャッキで合成まきらぎの横方向（長手方向）に２ｍｍ変異するまで引っ張り、その時の荷重を測定した。測定した値の１／４を１本当たりの道床横抵抗とした。なお、まくらぎは、バラストを突き固めて底面から１４ｃｍまで道床に埋設した。犬くぎの引き抜き試験は、試験体に直径１５ｍｍ、深さ１１０ｍｍの下穴を開け、スパイキハンマにより犬くぎ（ＪＩＳＥ１１０８，Ｌ＝１３０ｍｍ）を首下２０ｍｍまで打ち込み、次いでＪＩＳＺ２１０１に準拠して引き抜き試験を行い、引き抜き強度を測定した。試験結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
第１の突起５を有する繊維束２のみで強化した比較例に対して、実施例では、９％〜２８％道床横抵抗が向上した。また、実施例の犬くぎの引き抜き強度は、比較例と同等の性能を維持している。即ち、本発明の合成まくらぎは、犬くぎの引き抜き強度を低下させることなしに、道床横抵抗を大幅に改善することができた。
【００４５】
【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およびその製造方法によれば、バラストとの接触部分の繊維束密度を他の部分の密度より小さくしたので、バラストが食い込み易くなり、横ずれを防止することができる。また、各繊維束の長手方向に所定間隔を置いて隣接する繊維束との間隔を確保するための突起を設けることで、繊維束同士の重なり合いが緩和され、母材樹脂が入り込む隙間を作り、繊維束を母材樹脂中に均一に分散させることができ、合成まくらぎの強度および犬くぎの引き抜き荷重を高めることが可能となる。更に上記突起の寸法をその繊維束の配置される位置により変えることで、容易にバラストとの接触部分と他の部分とで繊維束密度を変えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の合成まくらぎの斜視図である。
【図２】繊維束の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線について見た拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は、突起部を形成した繊維束の斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）の４Ｂ―４Ｂ線について見た断面図、（Ｃ）は、４Ｃ―４Ｃ線について見た断面図である。
【図５】（Ａ）は、外径寸法が大きい突起部を形成した繊維束の斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）の５Ｂ―５Ｂ線について見た断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の合成まくらぎの斜視図である。
【図７】図６に示すブロック体の拡大斜視図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線について見た拡大断面図である。
【図９】図６に示すブロック体の別の実施形態を示す拡大斜視図である。
【図１０】図９に示すブロック体を使用した場合の図８と同様な拡大断面図を示す。
【図１１】立体網状マットの一部を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明が適用された合成まくらぎの製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１硬質ウレタン発泡樹脂（母材樹脂）
２繊維束
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第１の突起部
６第２の突起部
７，８ブロック体
９立体網状マット
１０バインダー
２１下型
２２上型
２３注入機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a synthetic sleeper that is laid on a ballast roadbed and that is particularly suitable for use in a portion where lateral pressure is generated, such as a rail branching portion or a curved portion, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Reinforcement fibers are bundled as a sleeper for railways (hereinafter referred to as “fiber bundle”), and protrusions are provided in the longitudinal direction to make the distribution of the fiber bundle uniform and increase the strength against bending load and compression load. There is Japanese Patent Application No. 2000-202651 filed by the present applicant as a synthetic sleeper with increased pulling strength. In the synthetic sleeper, lateral pressure is applied to the bifurcation and curved part when passing through the train, and in particular in the case of a ballast track, the track slip easily occurs.
[0003]
Therefore, in order to prevent lateral displacement, synthetic sleepers are installed in a rubber cover (Japanese Patent Laid-Open No. 9-165703) and bonded. In addition, the density of the reinforcing fiber on the surface in contact with the ballast has been lowered (Japanese Patent Laid-Open No. 6-198758) to make it easier for the ballast to bite.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the synthetic sleeper and the rubber cover are bonded, a device such as a pressurizing device and work until drying become large, and it takes a long time to dry. Furthermore, it is difficult to obtain a uniform adhesive strength, and peeling may proceed from a portion having a weak adhesive force.
[0005]
In order to reduce the density of the reinforcing fiber on the surface in contact with the ballast, in JP-A-6-198758, the reinforcing fiber moves from the high-density side to the low-density side by first foam-curing the portion to reduce the density. Is prevented. However, if there is a difference in the timing of foam curing, there is a drawback that it is easy to peel off from the interface. In the synthetic sleeper, for example, a hard urethane resin used as a base material resin is a thermosetting resin, but the viscosity before curing is generally 1000 cps or more, and it is inorganicly filled for reasons such as reducing raw material costs. The glass fiber sizing agent is not used in general because the glass fiber sizing agent is high at 2000 cps or more when the material is added and the urethane resin easily penetrates between the reinforcing fibers. Does not spread, that is, the resins are not bonded to each other, and the strength cannot be secured. Therefore, conventionally, after molding urethane by sprinkling urethane on glass fiber, the glass fiber was impregnated with urethane by mechanical treatment such as squeezing it, but not only the process becomes complicated, but generally Since the foaming and curing speed of urethane resin is fast, even if such mechanical impregnation treatment is performed, the urethane resin does not always surely permeate between the reinforcing fibers in a short time, and there is a risk of causing problems in the quality. there were. Moreover, since the impregnation apparatus for impregnating the glass fiber with the urethane resin cures the urethane resin each time, it needs to be cleaned, and the operation becomes complicated.
[0006]
In addition, it is conceivable to make sleepers using an unsaturated polyester resin or the like that has a relatively low viscosity and easily penetrates into glass fibers. However, such a resin is expensive and not practical for use as a sleeper.
[0007]
The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and a synthetic sleeper capable of preventing lateral displacement without delamination while increasing bending strength and pulling strength of a dog nail and its It is to provide a manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a method for uniformly dispersing the fiber bundle, the present inventors made a protrusion on the surface of the fiber bundle, relaxed the overlap between the fiber bundles, and provided a gap for the matrix resin to enter the fiber bundle. It has been found that both the strength and the prevention of lateral deviation can be achieved by dispersing the fiber bundle density uniformly in the inside and lowering the fiber bundle density of at least a part of the part in contact with the ballast as compared with the other parts.
[0009]
As means for solving such a problem, the invention of claim 1 disperses the fiber bundle so that the density of the fiber bundle in the part in contact with the ballast is lower than that of the other part, and places a predetermined interval in the longitudinal direction of the fiber bundle. In addition, a projection is provided for securing a space between adjacent fiber bundles, and the outer dimension of the projection in contact with the ballast is larger than the outer dimension of the projection in the other part .
[0010]
By making the density of the fiber bundle in the part in contact with the ballast lower than the density of the fiber bundle in the other part, the ballast can easily bite into the sleeper and the lateral shift can be prevented. In addition, by providing protrusions, the overlap between the fiber bundles is relaxed, a gap for the matrix resin to enter is created between the fiber bundles, and the fiber bundle can be evenly dispersed in the matrix resin. The pulling strength of the nail can be increased. And, by making the outer dimensions of the protrusions in contact with the ballast larger than the outer dimensions of the protrusions in other parts, the density of the fiber bundle in the part in contact with the ballast is reduced, so that the ballast easily bites into the sleeper, and the synthesis The lateral displacement of the sleeper can be prevented.
[0011]
The invention of claim 2 is to disperse the fiber bundle in the portion in contact with the ballast so that the density of the fiber bundle is lower than the other portions, and to secure a space between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction of the fiber bundle. The block is integrally molded at a predetermined interval in the longitudinal direction of the portion in contact with the ballast .
[0012]
By making the density of the fiber bundle in the part in contact with the ballast lower than the density of the fiber bundle in the other part, the ballast can easily bite into the sleeper and the lateral shift can be prevented. In addition, by providing protrusions, the overlap between the fiber bundles is relaxed, a gap for the matrix resin to enter is created between the fiber bundles, and the fiber bundle can be evenly dispersed in the matrix resin. The pulling strength of the nail can be increased. Then, by integrally molding the block, it is possible to provide a portion where there is no fiber bundle in the portion in contact with the ballast, so that the ballast can easily bite into the sleeper, and the lateral displacement of the synthetic sleeper can be prevented.
[0015]
Invention of Claim 3 is invention of Claim 2, Comprising: The protrusion for ensuring the space | interval with an adjacent fiber bundle is provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of each said fiber bundle. Features.
[0016]
This alleviates the overlap between the fiber bundles, creates a gap for the matrix resin to enter between the fiber bundles, allows the fiber bundle to be uniformly dispersed in the matrix resin, and improves the sleeper strength and the pulling strength of the dog nail. Can be increased.
[0019]
The invention of claim 4 relates to a method of manufacturing a synthetic sleeper. A fiber bundle having a first protrusion protruding outward in the longitudinal direction of the fiber bundle is put into a lower die, and a first bundle is placed thereon. A predetermined number of fiber bundles having second protrusions whose outer dimensions are larger than the protrusions are put in, and then a stock solution is injected, followed by closing with a top mold and clamping and heat-curing.
[0020]
This alleviates the overlap between the fiber bundles, creates a gap for the matrix resin to enter between the fiber bundles, allows the fiber bundle to be uniformly dispersed in the matrix resin, and improves the sleeper strength and the pull-out strength of the dog nail. While increasing, the density of the fiber bundle in the part in contact with the ballast is made lower than the density of the fiber bundle in the other part, thereby making it possible to manufacture a synthetic sleeper in which the ballast can easily bite into the sleeper and the lateral shift is prevented.
[0021]
The invention of claim 5 relates to a method for manufacturing a synthetic sleeper, in which blocks are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction in the lower mold, a fiber bundle is introduced from above, and then a stock solution is injected, It is characterized in that it is covered with a mold, clamped and heat-cured.
[0022]
Thereby, since the part which does not have a fiber bundle can be provided in the part which contact | connects a ballast, a ballast becomes easy to bite into a sleeper and the synthetic sleeper which prevented the side shift can be manufactured.
[0023]
The invention of claim 6 relates to a method of manufacturing a synthetic sleeper, in which a predetermined number of fiber bundles are placed in a lower mold, a three-dimensional mesh mat is placed thereon, and then a stock solution is injected, and the upper mold is covered with a lid. The mold is clamped and heat-cured.
[0024]
Thereby, there is no hard fiber bundle in the portion in contact with the ballast, and it is easy to bite the ballast into the sleeper, and it is possible to manufacture a synthetic sleeper that prevents lateral shift.
[0025]
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5 or claim 6 , wherein the fiber bundle is provided with a protrusion for securing a distance from the adjacent fiber bundle at a predetermined interval in the longitudinal direction. It is characterized by that.
[0026]
This alleviates the overlap between the fiber bundles, creates a gap for the matrix resin to enter between the fiber bundles, allows the fiber bundle to be uniformly dispersed in the matrix resin, and improves the sleeper strength and the pulling strength of the dog nail. Can be increased.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a synthetic sleeper to which the present invention is applied and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0028]
1-5 is a figure which shows 1st Embodiment of the synthetic sleeper based on this invention.
[0029]
FIG. 1 is a perspective view of a synthetic sleeper to which the present invention is applied. This synthetic sleeper has a length of 2 to 8 m, a width of about 0.23 m, and a height of about 0.14 m. Then, the base resin is a hard foamed urethane resin 1, and a fiber bundle 2 in which reinforcing fibers are bundled so as to extend in the longitudinal direction is dispersed therein. FIG. 2 is an enlarged view of the fiber bundle. The fiber bundle 2 is manufactured by bundling 5000 to 10,000 reinforcing long fibers 3 having a diameter of about 15 μm to 20 μm. The fiber bundle 2 is manufactured by impregnating a reinforcing resin 3 with a binder resin 4 of about 10% by weight, followed by heat curing, and cutting into a predetermined length. As the binder resin 4, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a polystyrene resin, an acrylic resin, a phenol resin, a urea resin, or the like is used. The reinforcing fiber 3 is preferably a long glass fiber, but may be an aromatic polyamide (aramid) fiber, carbon fiber, or the like. The fiber bundle has a cylindrical shape, the diameter is about 2 mm, and the length is 2 m to 8 m, depending on the purpose of use. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III in FIG. In the figure, the upper surface shows the rail fastening surface, and the lower surface contacts the ballast roadbed. The side surface is embedded in the ballast roadbed from the lower surface to a predetermined height. The density of the fiber bundle (the ratio of the cross-sectional area of the fiber bundle to the cross-sectional area of the synthetic sleeper) is set lower than the other parts in the portion in contact with the ballast. In the portion where the density of the fiber bundle 2 is low, the ballast is likely to bite into the synthetic sleeper, and thus lateral shift can be prevented.
[0030]
The fiber bundle of this embodiment will be described with reference to FIG. 4 and FIG. The fiber bundle 2 is provided with projections 5 and 6 along its longitudinal direction. In FIG. 4A, the first bundle 5 is formed by pressing the fiber bundle 2 to form a flat portion and then curing, and FIG. 4B and FIG. FIG. 4 (A) and 4 (B), a is the outer dimension in the radial direction of the portion without the projection, b is the outer dimension of the largest portion of the projection, and c is the length between the projections. It is. FIG. 5 shows a fiber bundle in which the second protrusions 6 are formed, and the outer dimension d of the largest part of the protrusions 6 is larger than the outer dimension b in the case of FIG. Is the same as FIG. In order to make the protrusions 5 and 6 on the fiber bundle 2, for example, the fiber bundle 2 is produced by pressing and flattening a part of the fiber bundle 2 before the fiber bundle 2 is completely cured. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may produce a processus | protrusion by making resin adhere to the outer surface of the fiber bundle 2 at predetermined intervals.
[0031]
As for the space | interval c between the projection parts on the fiber bundle 2, 100 mm-500 mm are preferable. The outer diameter dimension b of the first protrusion 5 is 1.8 to 2.4 times the outer diameter dimension a of the portion without the protrusion. The outer diameter d of the second protrusion 6 is 2.5 to 3.5 times the outer diameter a of the portion without the protrusion. The shape of the protrusion may extend over the entire circumference so as to surround the fiber bundle 2 or may be a part of the circumference. When provided on a part of the circumference, the directions of the protrusions are preferably different from each other, but may be the same. The intervals, size, and shape of the protrusions 5 and 6 may be appropriately changed within the scope of the object of the present invention.
[0032]
FIGS. 6-10 is a figure which shows 2nd Embodiment of the synthetic sleeper which concerns on this invention. 6 to 10, the same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 6, the block body 7 is molded and integrated with the synthetic sleeper on the surface (lower side of the drawing) in contact with the synthetic sleeper at an interval of 40 cm to 70 cm in the longitudinal direction of the synthetic sleeper. Is done. The block body 7 has a length of 10 cm, a width of 230 cm (same as the width of the synthetic sleeper) and a height of about 3 cm. As shown in FIG. 7, the block body 7 is made of a hard urethane foam reinforced with a fiber bundle 2 in the same manner as used for a synthetic sleeper. And the ratio of the fiber bundle 2 with respect to base material resin is about 50 wt%. 8 is an enlarged cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. The portion of the synthetic sleeper in contact with the roadbed (the lower surface in the figure) is blocked by the block body 7 so that there is no fiber bundle 2 and only a base material resin 1 is formed. This layer is easy to bite into the ballast and can prevent the lateral displacement of the synthetic sleeper. FIG. 9 shows a modification of the block body 7 shown in FIG. The block body 8 is the same as the block body 7 except that the height is high at both ends and the block body 8 is not reinforced with reinforcing fibers. FIG. 10 shows a cross-sectional view of the synthetic sleeper when the block body 8 is used. In this figure, the height of the portion consisting only of the base material resin 1 is high at both ends of the synthetic sleeper. In this case, in addition to the lower surface of the synthetic sleeper, the ballast located on the side surface also bites in, so the resistance to lateral displacement is further increased.
[0033]
FIG. 11 is a diagram showing a third embodiment of the synthetic sleeper according to the present invention. In FIG. 11, the three-dimensional net-like mat 9 is disposed in a portion that contacts the ballast of the synthetic sleeper. The length and height of the three-dimensional net-like mat 9 are equal to a synthetic sleeper, and are, for example, 2.2 m and 0.23 m. The height is preferably about 0.03 m. Stereoscopic mesh mats 9, wire diameter 0.07Mm～1.50Mm, those density 0.01g ^/ cm ³ ~0.07g ^/ cm 3 is used. A thermoplastic resin is used as the material of the three-dimensional mesh mat 9, and for example, a polyester-based elastomer, a polyamide-based elastomer, a polyurethane-based elastomer, or the like is suitable. The contact portion 10 of the loop of the three-dimensional mesh mat is bonded by heat fusion or a binder.
[0034]
Next, a first embodiment of the synthetic sleeper manufacturing method will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 12.
[0035]
First, 2100 fiber bundles 2 having the first protrusions 5 shown in FIG. 4 are placed in the lower mold 21 of the molding die shown in FIG. 12, and the second protrusions 6 shown in FIG. 300 fiber bundles are charged. Thereafter, a hard urethane resin is injected by the injector 23. At this time, the hard urethane resin and the fiber bundle 2 are injected so that the weight ratio is 50:50. And the upper mold | type 22 is closed, a hard urethane resin is hardened, and a synthetic sleeper is shape | molded. Since the outer diameter d of the second protrusion 6 is larger than the outer diameter b of the first protrusion 5, the density of the portion where the fiber bundles having the second protrusion 6 are dispersed is first. It can be made lower than the part where the fiber bundles having the protrusions 5 are dispersed. The number of input fiber bundles and the weight ratio between the hard urethane resin and the fiber bundle may be appropriately changed within a range in which the effect of this embodiment is not impaired.
[0036]
A second embodiment of the synthetic sleeper manufacturing method will be described with reference to FIGS. 4, 7, 9 and 12.
[0037]
The block body 7 shown in FIG. 7 is arranged at a predetermined interval on the lower mold 21 shown in FIG. 12, and 2100 fiber bundles having the first protrusions 5 shown in FIG. Similarly to the above, a hard urethane resin may be injected and molded. Further, a block body 8 shown in FIG. 9 may be used in place of the block body 7.
[0038]
A third embodiment of the synthetic sleeper manufacturing method will be described with reference to FIGS. 4, 11 and 12.
[0039]
2100 fiber bundles 2 having the first protrusions 5 shown in FIG. 4 are placed in the lower die 21 of the molding die shown in FIG. 12, and the length and width are equal to the synthetic sleeper, and the height is 0. A 03 m three-dimensional mesh mat 9 is inserted. Then, after injecting the hard urethane resin from above with the injector 23, the upper mold 22 may be closed and the hard urethane resin may be cured.
[0040]
【Example】
A synthetic sleeper sample was produced under the following conditions by the above method, and its physical property values were measured. The results are as follows.
[0041]
The sample size was 2200 cm long x 23 cm wide x 14 cm high. 2100 fiber bundles 2 having the first protrusions 5 were dispersed from the upper surface (opposite side to the ballast contact surface) to 11 cm, and the weight ratio of rigid foamed urethane was adjusted to 50:50. From the lower surface (ballast contact surface) to 3 cm, there is no fiber bundle 2 by disposing 300 fiber bundles 2 having the second protrusions 6 (test body No. 1) and the block body 7. By arranging the one (test body No. 2) and the three-dimensional mesh mat 9, the one without the fiber bundle 2 (test body No. 3) was obtained.
[0042]
In the lateral resistance test of the road bed, a rail is laid on the upper surface of four synthetic sleepers arranged at intervals of 625 mm, and this rail is changed by 2 mm in the horizontal direction (longitudinal direction) of the synthetic sleeper with a hydraulic jack via a wire and a load cell. Pulling and measuring the load at that time. One-fourth of the measured value was defined as the lateral resistance of the road bed per track. The sleepers were buried on the roadbed from the bottom to 14 cm with ballast. In the dog nail pull-out test, a pilot hole having a diameter of 15 mm and a depth of 110 mm is formed in the test body, and a dog nail (JIS E 1108, L = 130 mm) is driven to 20 mm below the neck by a spiking hammer, and then in accordance with JIS Z 2101 A pull-out test was performed and the pull-out strength was measured. The test results are shown in Table 1.
[0043]
[Table 1]

[0044]
Compared to the comparative example reinforced only with the fiber bundle 2 having the first protrusions 5, in the examples, the roadbed lateral resistance was improved by 9% to 28%. Moreover, the pulling-out strength of the dog peg of an Example is maintaining the performance equivalent to a comparative example. That is, the synthetic sleeper of the present invention was able to greatly improve the lateral resistance of the road bed without reducing the pulling strength of the dog peg.
[0045]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the synthetic sleeper and the method for manufacturing the same according to the present invention, the fiber bundle density at the portion in contact with the ballast is made smaller than the density at the other portion, so that the ballast is likely to bite and the lateral slip Can be prevented. Further, by providing a protrusion for securing a gap between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction of each fiber bundle, the overlap between the fiber bundles is relaxed, creating a gap into which the base material resin enters, The fiber bundle can be uniformly dispersed in the base resin, and the strength of the synthetic sleeper and the pull-out load of the dog nail can be increased. Furthermore, the fiber bundle density can be easily changed between the contact portion with the ballast and the other portion by changing the size of the protrusion according to the position where the fiber bundle is arranged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a synthetic sleeper according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a fiber bundle.
3 is an enlarged sectional view taken along line III-III in FIG.
4A is a perspective view of a fiber bundle in which a protrusion is formed, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 4B-4B in FIG. 4A, and FIG. 4C is taken along line 4C-4C. FIG.
5A is a perspective view of a fiber bundle in which a protrusion having a large outer diameter is formed, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B of FIG. 5A.
FIG. 6 is a perspective view of a synthetic sleeper according to a second embodiment of the present invention.
7 is an enlarged perspective view of the block body shown in FIG. 6. FIG.
8 is an enlarged cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is an enlarged perspective view showing another embodiment of the block body shown in FIG. 6;
10 shows an enlarged cross-sectional view similar to FIG. 8 when the block body shown in FIG. 9 is used.
FIG. 11 is a perspective view showing a part of a three-dimensional mesh mat.
FIGS. 12A to 12C are schematic views showing a manufacturing process of a synthetic sleeper to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Hard urethane foam resin (matrix resin)
2 Fiber bundle 3 Long glass fiber (reinforced fiber)
4 Unsaturated polyester resin (binder resin)
5 1st projection part 6 2nd projection part 7, 8 Block body 9 3D mesh mat 10 Binder 21 Lower mold 22 Upper mold 23 Injection machine

Claims

A synthetic sleeper formed by a fiber reinforced resin reinforced by a long fiber bundle along the longitudinal direction embedded in the base material resin,
A fiber bundle in which a plurality of the reinforcing fibers are bundled with a binder resin that is easier to bind the reinforcing fibers than the base resin is formed,
In at least a part of the portion of the synthetic sleeper in contact with the ballast, the fiber bundle density with respect to the base resin is dispersed so as to be lower than the other portions,
Protrusions are provided for securing a gap between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction of each fiber bundle,
The base material of at least a part of the portion of the synthetic sleeper in contact with the ballast by reducing the outer dimension of the protrusion of the fiber bundle of the other portion with respect to the protrusion of the fiber bundle of the portion in contact with the ballast A synthetic sleeper, characterized in that the density of the fiber bundle relative to the resin is lower than the other parts.

A synthetic sleeper formed by a fiber reinforced resin reinforced by a long fiber bundle along the longitudinal direction embedded in the base material resin,
A fiber bundle in which a plurality of the reinforcing fibers are bundled with a binder resin that is easier to bind the reinforcing fibers than the base resin is formed,
In at least a part of the portion of the synthetic sleeper in contact with the ballast, the fiber bundle density with respect to the base resin is dispersed so as to be lower than the other portions,
The density of the fiber bundle with respect to the base material resin in at least a part of the portion in contact with the ballast of the synthetic sleeper by molding the block integrally with a predetermined interval in the longitudinal direction of the portion in contact with the ballast of the synthetic sleeper Synthetic sleeper, characterized in that is lower than the rest.

The synthetic sleeper according to claim 2, wherein a projection is provided for securing a distance between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction of each fiber bundle.

A synthetic sleeper manufacturing method formed by a fiber reinforced resin reinforced by a long fiber bundle along the longitudinal direction embedded in a base material resin,
A predetermined number of fiber bundles having first protrusions for securing a distance between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction are put into a mold, and the outer dimensions are larger than the first protrusions thereon. A fiber bundle having a second protrusion of
Then, the base material resin undiluted solution is poured into the mold, the mold is clamped, and the synthetic sleeper is manufactured.

A synthetic sleeper manufacturing method formed by a fiber reinforced resin reinforced by a long fiber bundle along the longitudinal direction embedded in a base material resin,
A resin block reinforced with reinforcing fibers is arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction at the bottom of the mold,
A synthetic sleeper manufacturing method characterized by pouring a fiber bundle into a mold and then injecting a base resin stock solution into the mold, clamping and curing.

A synthetic sleeper manufacturing method formed by a fiber reinforced resin reinforced by a long fiber bundle along the longitudinal direction embedded in a base material resin,
Put the fiber bundle into the mold,
A synthetic sleeper manufacturing method, comprising: placing a three-dimensional network mat on a fiber bundle, injecting a base resin stock solution into a mold, clamping the mold, and curing.

7. The fiber bundle according to claim 5 or 6 , wherein the fiber bundle is provided with a protrusion projecting outward to secure a space between adjacent fiber bundles at a predetermined interval in the longitudinal direction. Of manufacturing synthetic sleepers.