JP4904073B2 - 合成樹脂成形体及び該合成樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主に、耐久性、生産性、及び強度を向上させた合成枕木等に用いられる合成樹脂成形体及びこの合成樹脂成形体の製造方法に関するものである。

従来から鉄道に用いられる枕木等の合成樹脂成形体の製造方法として、バッチ式の合成枕木の製造方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。

このようなものでは、図１５に示すように、合成枕木の大きさとほぼ同じ、内部の長さを有する成形型１２のうち、下型１２ａに、予め合成枕木の長さに切り揃えられた複数の丸棒状の長尺ガラス繊維１１ａ…の繊維束１１が投入される。

これらの繊維束１１は、結束を強固なものとする為に、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化樹脂１１ｃが含浸された後、加熱硬化されていると共に、図１９に示されるように、長手方向に所定間隔ｄを置いて、隣接する他の繊維束１１との間隔を確保する為の複数の突起部１１ｂ…が設けられている。

そして、図１６に示すように、ウレタン樹脂液１４が注入機１３から注入される。

この際、前記繊維束１１…と、ウレタン樹脂液１４との比率が、重量比で、約５０：５０となるように調整される。

更に、図１７に示すように、上型１２ｂを閉じて、ウレタン樹脂液１４を硬化させた後、脱型により、図１８に示すような断面を有する合成枕木１５が製造される。
特許公開２００２−２９４６０３号公報（００２７段落乃至００４４段落、図１０、図１２）

しかしながら、このように構成された前記従来の合成枕木では、例えば、ウレタン樹脂液１４の注入に先駆けて、前記繊維束１１が投入されるので、図１８に示すように、鉛直方向に沿った断面視形状では、繊維束１１…が、一側面１５ａ側（前記下型１２ａ内では、下側）に偏ってしまう虞があった。

特に、前記ウレタン樹脂液１４を発泡硬化させると、更に、他側面１５ｂ側と粗密差が生じてしまう虞があった。

このような粗密差を生じた合成枕木１５は、引き抜き成型装置で製造されて、断面視で略均等に長尺ガラス繊維１１ａ…が、分布するものに比して、所望の強度特性が得られない虞があった。

また、図１９に示すような突起部１１ｂ…を複数形成するためには、繊維束１１を束ねる工程に加えて、更に、一部を押圧して、突起部１１ｂ…を作製する工程が必要となり、工程数の増大に伴って、製造コストが増大してしまう虞があった。

また、ウレタン樹脂液に大量の固形充填材を混合している場合、樹脂液が高粘度となり、繊維束の全表面に接触することが出来ず、母材と繊維束との密着が悪くなるという虞もあった。

そこで、この発明は、強化繊維を偏り無く分布させて、かつ、高粘度の樹脂液でも母材と、繊維束との間に十分な接着力が得られて、所望の強度を容易に得られると共に、生産効率の良好な合成樹脂成形体及び該合成樹脂成形体の製造方法を提供することを課題としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、合成樹脂材料を成形することにより、長手方向に強化繊維を延在させた母材を有する合成樹脂成形体であって、保持材を含浸させることにより予め前記強化繊維を板状に纏めて形成された複数の繊維束板を前記母材内に並設させて、該繊維束板間に前記母材を構成する合成樹脂材料が介挿された状態で、前記母材と、前記繊維束板とが一体に固着されている合成樹脂成形体を特徴としている。

また、請求項２に記載されたものは、前記合成樹脂成形体が、断面略長方形形状を呈する合成枕木本体であると共に、該合成枕木本体の断面視で、厚さ方向に、前記繊維束板の板幅方向に沿わせて、略一定間隔で、前記繊維束板を並設させ、前記合成樹脂材料を、該繊維束板の列の間に介挿させた状態で一体に固着されている請求項１記載の合成樹脂成形体を特徴としている。

更に、請求項３に記載されたものは、前記母材を構成する合成樹脂材料は、発泡合成樹脂材料である請求項１又は２記載の合成樹脂成形体を特徴としている。

また、請求項４に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させて、硬化または、半硬化させた状態で、所定の長さ寸法に切断することで、前記繊維束板を得た後、該繊維束板を、複数本、成形型内に入れて、該成形型内に充填された液状の合成樹脂材料を硬化させる合成樹脂成形体の製造方法であって、前記成形型は、上面側の開口部が開放された下型と、該開口部を閉塞する上型とを有し、該下型の底面部に、前記繊維束板の板幅方向が垂直となるように、複数枚、配列させると共に、各繊維束板の間に前記液状の合成樹脂材料を充填させて、前記上型によって、前記開口部を閉塞した状態で、前記合成樹脂材料を硬化させる請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体の製造方法を特徴としている。

そして、請求項５に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させて、硬化または、半硬化させた状態で、前記繊維束板を連続体で得た後、複数の前記繊維束板を繊維束の進行方向に向かって、下側及び両側面に板を配した金型に連続的に引き込み、前記液状の合成樹脂材料を上側から連続的に吐出する事により、前記繊維束板の間に合成樹脂を充填させ、その後、上側も板を配した金型に連続的に引き込むことにより、金型内で合成樹脂材料を硬化させる請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体の製造方法を特徴としている。

また、請求項６に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、該複数の強化繊維に、保持材となる合成樹脂材料を塗布した後、該強化繊維の長手方向に直交するように、往復動する板材で挟み込み、剪断を与えて該保持材を含浸させた後、複数の棒状の繊維束に分離させると共に、該繊維束を、並列させた状態で、前記保持材によって、板状に纏めて、前記繊維束板を得る請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体の製造方法を特徴としている。

更に、請求項７に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、保持材となる合成樹脂材料が入った液槽に該複数の強化繊維を連続的に導いて、浸漬し、連続的にしごいて、前記繊維束板を得る請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体の製造方法を特徴としている。
そして、請求項８に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、保持材となる合成樹脂材料が熱可塑性樹脂で、粉体又はペレット状の該熱可塑性樹脂を該強化繊維に連続的に散布した後、該強化繊維を加熱しながらしごくことにより、熱可塑性樹脂を溶融させてかつ、強化繊維に含浸し、その後、該強化繊維を冷却することにより、前記繊維束板を得る請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体の製造方法を特徴としている。

このように構成された請求項１に記載された発明は、前記複数の繊維束板が、前記母材内に並設されているので、前記強化繊維の偏りを減少させて、該母材内で、略均等に、該強化繊維を延在させることが出来、所望の強度を容易に得られる。

また、請求項２に記載されたものは、前記繊維束板が、略一定間隔で並設されることにより、前記合成樹脂材料が、該繊維束板の列の間に介挿されて、一体に固着される。

このため、前記強化繊維は、複数の列状となり並設されるので、合成枕木の断面視で、厚さ方向への垂直圧縮強度を向上させることができる。

また、厚さ方向へ加わる剪断荷重に対しても、容易に所望の強度を得られると共に、曲げ剛性を向上させることができる。

更に、請求項３に記載されたものは、前記母材を構成する合成樹脂材料が、発泡合成樹脂材料であるので、母材を軽量化できる。

しかも、直接、前記強化繊維に、該母材を構成する合成樹脂材料が接触する面積を小さく設定できるので、該合成樹脂材料の粘度等の状態に拘わらず、強化繊維を母材に一体化出来る。

例えば、一般に含浸が困難な高粘度の合成樹脂材料や、結果的に高粘度となる個体の充填材を含有する発泡樹脂材料等を用いることができる。

また、請求項４に記載されたものは、前記繊維束板が、連続した長繊維から形成出来るので、連続成形によって、良好な生産効率を得ることができる。

しかも、前記成形型の下型の底面部に、前記繊維束板の板幅方向が垂直となるように、複数枚、配列させるだけで、該各繊維束板間に、液状の合成樹脂材料が充填される間隙を容易に形成出来る。

従って、例えば、別途、繊維束を一定位置に仮保持する仮保持部材等の治具を簡略化若しくは不要とすることが出来、製造が容易である。

そして、請求項５に記載されたものは、下側及び両側面に板を配した金型に、連続的に引き込まれた前記繊維束板が、上側から連続的に吐出された液状の合成樹脂材料によって、該繊維束の間に合成樹脂が充填される。

その後、前記下側及び両側面に板を配した金型に、上側も板を配した金型に、前記合成樹脂が充填された繊維束板が、連続的に引き込まれることにより、金型内で合成樹脂材料が硬化されて、合成樹脂成形体が製造される。

このように、該合成樹脂成形体は、連続成型可能であるので、所望の長手方向寸法を有する長尺体状の合成樹脂成形体を、良好な生産効率で得ることができる。

更に、請求項６に記載されたものは、往復動する板材で、前記強化繊維に剪断を与えて該保持材を含浸させた棒状の繊維束が、更に、保持材によって、板状に纏められる。

このため、強化繊維の周囲の保持材として、強化繊維に親和性の高い性質を有するものを使用すると共に、板状に纏める保持材として、母材の合成樹脂材料と同一で接着性の良好な合成樹脂材料等を用いる等、異なる性質の保持材を使い分けることができる。

しかも、棒状の繊維束は、引き抜き成型装置等で、連続生産して、良好な生産効率を得られる。

また、棒状の繊維束は、搬送が容易で、搬送先では、簡便なバッチ成形型等を用いて容易に所望の形状に成型出来る。

このため、需要地の近傍で、生産することにより、ストック性及び敷設作業性を向上させることができる合成枕木として、該合成樹脂成形体を用いて好適である。

また、請求項７に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程では、保持材となる合成樹脂材料が入った液槽に、該複数の強化繊維が連続的に導かれて、浸漬される。

そして、該強化繊維は、合成樹脂材料と共に、連続的にしごかれて、含浸性の高い繊維束板が得られる。

更に、請求項８に記載されたものは、前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程で、粉体又はペレット状の熱可塑性樹脂が、前記強化繊維に連続的に散布されて、該強化繊維が加熱されながらしごかれる。

この工程で、熱可塑性樹脂が溶融されて、かつ、該強化繊維に含浸された後、該強化繊維が冷却されることにより、前記繊維束板が得られる。

従って、粉体及びペレット状の熱可塑性樹脂であっても、良好な含浸性を得られる液状とすることができるので、例えば、粉体状の熱可塑性樹脂粉体又は、ペレット状の熱可塑性樹脂ペレットの状態で、保管及び搬送等が可能で、使用利便性が良好である。

次に、図１乃至図９に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態の合成枕木について説明する。

なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、この実施の形態の合成枕木の構成から説明すると、この実施の形態では、図１に示すように、合成樹脂材料としてのウレタン樹脂材料によって成形された合成樹脂成型体としての合成枕木本体１の母材２内には、ポリエステル樹脂材料からなる保持材３によって、板状に纏められて保持された複数の強化繊維としてのガラス繊維５…を、長手方向に延在させてなる繊維束板４，４…が、設けられている。

これらの複数の繊維束板４…は、前記母材２内に、一定間隔を置いて並設されていて、この繊維束板４，４の列の間に、前記母材２を構成する合成樹脂材料が、介挿された状態で、前記母材２と、前記繊維束板４，４とが、一体に固着されている。

また、前記繊維束板４…の周囲は、この母材を構成する合成樹脂材料によって覆われている。

更に、この実施の形態では、前記母材２のウレタン樹脂材料（及び、前記保持材３のウレタン樹脂材料）が、発泡されていて、発泡、硬化後は、これらの前記母材２のウレタン樹脂材料及び、前記保持材３のポリエステル樹脂材料が、一体となるように構成されている。

次に、この実施の形態の合成樹脂成形体の作用効果について説明する。

このように構成された実施の形態の合成樹脂成形体としての合成枕木本体１では、前記複数の繊維束板４，４が、前記母材２内に並設されているので、前記ガラス繊維５…の偏りを減少させて、母材２内で、略均等に、これらのガラス繊維５…を延在させることが出来、所望の強度を容易に得られる。

また、前記繊維束板４，４が、略一定間隔で並設されることにより、前記母材２のウレタン樹脂材料が、これらの繊維束板４，４の列の間に介挿されて、一体に固着される。

このため、前記ガラス繊維５…は、硬化後、複数の列状となり並設されるので、合成枕木本体１の断面視で、厚さ方向への垂直圧縮強度を向上させることができる。

また、合成枕木本体１の厚さ方向へ加わる剪断荷重に対しても、容易に所望の強度を得られると共に、曲げ剛性を向上させることができる。

更に、この実施の形態では、前記母材２を構成するウレタン樹脂が、発泡合成樹脂材料であるので、母材２を軽量化できる。

しかも、直接、前記ガラス繊維５…に、この母材を構成するウレタン樹脂材料が接触する面積を小さく設定できるので、ウレタン樹脂材料の粘度等の状態に拘わらず、ガラス繊維を母材２に一体化出来る。

例えば、一般に含浸が困難な高粘度のウレタン樹脂材料や、結果的に高粘度となる個体の充填材を含有する発泡ウレタン樹脂材料等を、母材を構成するウレタン樹脂材料として用いることができる。

図２乃至図８は、この発明の実施例１の合成樹脂成形体及び合成樹脂成形体の製造方法を示すものである。なお、前記従来例及び実施の形態と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

この実施例１の合成枕木の製造装置１０では、図２に示すように、多数の長尺ガラス繊維１１ａ…を供給する長尺ガラス繊維供給部１７と、揉み板７ａ，７ａ及び含浸板７ｂを有するウレタン樹脂液含浸部７との間に、上方からウレタン樹脂液を散布する散布ノズル６ａを有する散布器６が設けられている。

この散布ノズル６ａには、各移送ポンプ６ｂ，６ｃを介して、ポリオール混合液を貯留する第一貯留６ｄと、ポリイソシアネート液を貯留する第二貯留６ｅとが、各々接続されている。

そして、前記移送ポンプ６ｂ，６ｃの駆動により、前記ポリオール混合液、ポリイソシアネート液及び発泡剤が、混合されてウレタン樹脂液１４となり、進行途中で引き揃えられた長尺ガラス繊維１１ａ…群の上方から散布されるように構成されている。

また、前記ウレタン樹脂液含浸部７で、散布されるウレタン樹脂液１４内には、発泡剤が混入されて、成型硬化時の合成枕木本体１の母材２の比重が、約０．７４程度となるように混合比が調整されている。

このように、所定間隔に引き揃えられながら、一方方向に進行される前記長尺ガラス繊維１１ａ…は、進行途中で、ウレタン樹脂液含浸部７に設けられた揉み板７ａ及び含浸板７ｂとの間に挿通されて挟み込まれる。

このうち、前記揉み板７ａは、前記長尺ガラス繊維１１ａ…の進行方向とは、直交する方向に往復運動可能に構成されている。

そして、連続した長繊維からなる長尺ガラス繊維１１ａ…に、保持材３となるウレタン樹脂が含浸された状態で、成型用通路９を構成するエンドレスベルト９ａ〜９ｄによって囲まれながら、断面形状が、略四角形形状となる板状に成型されながら、引き取り機８によって、引き出される。

そして、硬化または、発泡硬化された状態で、所定の寸法に切断されて、複数の繊維束板４…が得られる。この実施例１では、製造される合成枕木の長さと略同じとなるように、前記繊維束板４が切り揃えられる。

このようにして形成された繊維束板４…は、図２及び図３に示すように、長手方向の各端面が面一となるように揃えられて、合成枕木の大きさとほぼ同じ、内部の長手方向寸法を有する成形型１２を構成する下型１２ａ内の底面部１２ｃに、一定間隔を置いて、並列状に載置される。

この実施例１のバッチ成形用の成形型１２は、上面側の開口部１２ｄが開放された前記下型１２ａと、この下型１２ａの開口部１２ｄと略同一面積を有して、図５に示すように、この開口部１２ｄを閉塞する蓋状の上型１２ｂとを有している。

そして、この下型１２ａの底面部１２ｄに、前記繊維束板４…の板幅方向が、垂直となるように、複数枚、例えば、この実施例１では、図７に示すように、７枚の繊維束板４…が、隣接する他の繊維束板４，４及び、左，右の内側面部１２ｅ，１２ｅに対して、各々一定間隔を置いて配列可能に構成されている。

この下型１２ａの上方には、図４に示すように、上方から母材２となるウレタン樹脂液を注入する注入機１６が設けられている。

この注入機１６には、注入ノズル１６ａが設けられていて、各移送ポンプ１６ｂ，１６ｃを介して、ポリオール混合液を貯留する第一貯留１６ｄと、ポリイソシアネート液を貯留する第二貯留１６ｅとが、各々接続されている。

そして、前記移送ポンプ１６ｂ，１６ｃの駆動により、前記ポリオール混合液、ポリイソシアネート液及び発泡剤が、この注入ノズル１６ａで、混合されてウレタン樹脂液１４となり、７枚の繊維束板４…と、隣接する他の繊維束板４，４及び、左，右の内側面部１２ｅ，１２ｅとの間に形成された空隙に対して充填される。

このように、各繊維束板４，４の間及び、左，右の内側面部１２ｅ，１２ｅとの間に前記液状のウレタン樹脂液１４が充填された後、図５に示すように、前記上型１２ｂによって、前記開口部１２ｄが閉塞される。

そして、図６に示すように、この成形型１２の周囲から、熱風加熱が行われることにより、内部の前記ウレタン樹脂液１４が、発泡硬化される。

この実施例１では、ウレタン樹脂液１４が充填される際、前記繊維束板４…と、ウレタン樹脂液１４との比率が、重量比で、約５０：５０となるように調整が行われる。

また、この実施例１の注入機１６では、ウレタン樹脂液１４に混入される発泡剤の分量を、前記散布機６から供給されるウレタン樹脂液１４に混入される発泡剤の分量とは、独立させて、調整できる。

このウレタン樹脂液１４が、発泡硬化された状態では、図７に示すように、各繊維束板４…が、母材２を構成するウレタン樹脂液１４内に、一定間隔を置いて配置されると共に、この繊維束板４内で、保持材３によって保持されていた各ガラス繊維５…が、前記複数の鉛直群状となって、母材２内に分散配置されている。

硬化後、図７に示すように、上型１２ｂが、開放されて、硬化により、母材２と一体となった前記各繊維束板４…が、脱型されることにより、鉄道の枕木として使用される合成枕木本体１が製造される。

次に、この実施例１の作用効果について説明する。

このように構成された実施例１の合成樹脂成形体及び合成樹脂成形体の製造方法では、前記実施例１の作用効果に加えて、更に、前記連続した長繊維からなる長尺ガラス繊維１１ａ…に、保持材３となる液状のウレタン樹脂液１４を含浸させる工程において、複数の長尺ガラス繊維１１ａに、保持材３となるウレタン樹脂液１４が、前記散布機６ａから散布されて塗布された後、これらの長尺ガラス繊維１１ａ…の長手方向に直交するように、前記揉み板７ａ，７ａを、前記長尺ガラス繊維１１ａ…の進行方向とは直交する方向に、往復動させて、剪断が与えられて、ウレタン樹脂液１４が、長尺ガラス繊維１１ａ…の周囲に含浸される。

そして、図２に示すように、複数の繊維束板４…として、一定長さに切断されて、図７に示す様な内部に、ガラス繊維５…が切り揃えられて、保持材３によって保持されている前記繊維束板４…が得られる。

このようにして製造された繊維束板４…は、引き取り機８を用いた連続成形であっても、ガラス繊維５，５間が、このウレタン樹脂液１４で強固に結合された状態で、板状に保持させることができる。

しかも、バッチ成形時には、前記繊維束板４，４の板幅方向が垂直となるように、複数枚、配列されているので、各繊維束板４，４間に、液状のウレタン樹脂液１４が充填される間隙を容易に形成出来、各ガラス繊維５…間に、充分に、母材２となるウレタン樹脂液１４を行き渡らせることが出来る。

また、図２に示すように、保持材３となるウレタン樹脂液１４が含浸されて得られた前記繊維束板４…では、この繊維束板４のウレタン樹脂液１４が、発泡硬化する前に、繊維束板４として一定長さに裁断されても、一定の板形状が保持されている。

このため、図３に示すように、複数枚の繊維束板４…及び、母材２となる液状のウレタン樹脂液１４を下型１２内に注入する際にも、簡便な支持枠板部材等を用いて、両側を支持するか或いは、この実施例１のように、仮保持部材等の治具を不要として、底面部１２ｃに載置するだけであっても、型崩れしにくい。

従って、図６に示すように、上型１２ｂが閉じられて、充填されたウレタン樹脂液１４と共に、前記繊維束板４の保持材３を構成するウレタン樹脂材料が、発泡硬化されて、結合されると、図１５に示すような海島構造の断面視となることが無く、従来の引き抜き成型装置１０等で、製造する場合と同程度の強度を有する均等なガラス繊維５…の略均等な分布が、与えられた合成枕木本体１を得ることができる。

しかも、この実施例１では、前記母材２を構成するウレタン樹脂液１４を、発泡させることにより、比重が、比較的小さな発泡ウレタン樹脂材料となり、合成枕木本体１の軽量化を図ることができる。

更に、この実施例１では、前記保持材３のウレタン樹脂材料及び母材２となるウレタン樹脂液１４を同時に、前記下型１２内で発泡、硬化させることで、隣接する他の繊維束板４との間に位置する母材２となるウレタン樹脂液と、この保持材３のウレタン樹脂材料が、図７に示すように融合して、更に強固に結合される。

この実施例１では、前記母材２のウレタン樹脂液の倍率よりも、前記保持材３のウレタン樹脂材料の倍率が、高くなるように、発泡倍率を異ならせた設定としているが、低くなる様に異ならせて設定しても良く、発泡倍率を異ならせることで、ガラス繊維５…の分布及び、合成枕木本体１の強度及び比重等を容易に調整出来、所望の強度特性を得られる。

また、この実施例１では、前記板状の繊維束板４…が、一定長さに裁断されて製造された状態で、レール等が敷設される需要地の近傍に搬送し、前記下型１２を用いて、これらの繊維束板４…を投入して発泡、硬化させることにより、容易に、合成枕木本体１を得られる。

このため、大規模な引き抜き成型装置を、需要地の近くに設ける必要が無く、バッチ成型用の成形型１２を移動して、用いれば、容易に、レールの敷設に伴って移動する需要地の近くで、合成枕木本体１を製造出来るため、更に、製造コストを削減できる。

このように、必要な強度を容易に得られて、しかも、製造装置を簡略化出来、持ち運べて、製造コストの増大が抑制されるため、遠隔地で大量に必要とされる鉄道の枕木として用いて好適な合成樹脂成形体及び合成樹脂成形体の製造方法が提供される。

図９は、この発明の実施の形態の実施例２の合成樹脂成形体及び合成樹脂成形体の製造方法を示すものである。

なお、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成から説明すると、この実施例２の合成枕木の製造装置１８では、前記繊維束板４を連続体で得るため、前記長尺ガラス繊維供給部１７…,ウレタン樹脂液含浸部７…,及び成型用通路９…が、複数組、並設されている。

このうち、前記成型用通路９は、前記強化繊維としての長尺ガラス繊維１１ａ…に、前記ウレタン樹脂液含浸部７で、保持材が含浸された後、板幅方向を鉛直方向に沿わせて、硬化または、半硬化させた状態となるように、前記繊維束板４が成型される。

このように、複数の前記繊維束板４を連続体で得た後、複数の前記繊維束板４…を長尺ガラス繊維１１ａ…の進行方向に向かって、下側１８ｄ及び両側面１８ｅ，１８ｅに、板を配した第１金型１８ａに、引き取り機８を用いて連続的に引き込む。

この第１金型１８ａの上側には、前記液状の合成樹脂材料を上側から連続的に吐出する注入機１６が設けられている。

そして、この注入機１６の注入ノズル１６ａから突出された合成樹脂液であるウレタン樹脂液１４が、各繊維束板４，４の間、及び各繊維束板４を構成する長尺ガラス繊維１１ａ…の間に充填される。

その後、上側も板としてのエンドレスベルト１８ｃを配した第２金型１８ｂ内に連続的に引き込まれることにより、この第２金型１８ｂ内で、合成樹脂材料が硬化されて、合成枕木本体１を裁断により得られる長尺状の合成樹脂成形体が、製造される。

次に、この実施例２の合成樹脂成形体の製造方法の作用について説明する。

このように構成されたこの実施例２の合成樹脂成形体の製造方法では、前記実施の形態及び実施例１の作用効果に加えて、更に、硬化または、半硬化させた状態の前記複数の繊維束板４…が、下側１８ｄ及び両側面１８ｅ，１８ｅに板が配された第１金型１８ａに、連続的に引き込まれて、上側に設けられた前記注入機１６から連続的に吐出されたウレタン樹脂液１４が、繊維束の間、および、各繊維束板４，４間に充填される。

その後、前記下側及び両側面に板としてのエンドレスベルト１８ｆ及び１８ｇ，１８ｇが配されると共に、上側にもエンドレスベルト１８ｃが配された第２金型１８ｂに、前記ウレタン樹脂液１４が充填された繊維束板４…が、連続的に引き込まれることにより、第２金型１８ｂ内で、合成樹脂材料が硬化されて、裁断により、前記合成枕木本体１が得られる合成樹脂成形体が製造される。

このように、合成樹脂成形体は、連続成型可能であるので、所望の長手方向寸法を有する長尺体状の合成樹脂成形体を、良好な生産効率で得ることができる。

他の構成及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１と略同様であるので、説明を省略する。

図１０乃至図１１は、この発明の実施の形態の実施例３の合成樹脂成形体及び合成樹脂成形体の製造方法を示すものである。

なお、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成から説明すると、この実施例３の合成枕木の製造装置２０では、前記連続した長繊維からなる複数の長尺ガラス繊維１１ａ…に、保持材としてのウレタン樹脂液１４が含浸されて、繊維束２１…が製造される工程において、この繊維束２１…の束が、進行方向断面形状が、一旦、円形となるように、散布器６によって散布されるウレタン樹脂液１４によって、纏められてロッド状の丸棒体２２…として形成される。

そして、成形台２３上に、等間隔で並列された前記丸棒体２２…の上方から、再度、第二散布器２６を用いて、ウレタン樹脂液１４が散布されるように構成されている。

この第二散布器２６は、持ち運び移動が可能な小型ポータブル形状を呈していて、散布ノズル２６ａには、各移送ポンプ２６ｂ，２６ｃを介して、ポリオール混合液を貯留する第一貯留２６ｄと、ポリイソシアネート液を貯留する第二貯留２６ｅとが、各々接続されている。

そして、前記移送ポンプ２６ｂ，２６ｃの駆動により、前記ポリオール混合液、ポリイソシアネート液及び発泡剤が、混合されてウレタン樹脂液１４となり、進行途中で引き揃えられた長尺ガラス繊維１１ａ…群の上方から散布されるように構成されている。

次に、この実施例３の合成樹脂成形体の製造方法の作用効果について説明する。

この実施例３では、前記実施の形態及び実施例１，２の作用効果に加えて、更に、前記ガラス繊維５…を構成する連続した長繊維からなる長尺ガラス繊維１１ａ…に、保持材としてのウレタン樹脂液１４を含浸させる工程において、複数の長尺ガラス繊維１１ａに、保持材となるウレタン樹脂液１４を、前記散布器６から散布して塗布した後、長尺ガラス繊維１１ａ…の長手方向に直交するように、前記ウレタン樹脂含深部７の揉み板７ａ，７ａが、往復動されて、含浸板７ｂとの間で揉まれるように、剪断が与えられる。

このため、各繊維束２１の長尺ガラス繊維１１ａ…間に、前記ウレタン樹脂液１４が、充分に含浸されて、複数の棒状の繊維束２１…を有する丸棒体２２…に分離させれる。

従って、前記合成枕木の長さと略同じ長さに、切り揃えられた丸棒体２２…が、前記成形台２３の上に並列されて置かれた状態でも、前記ウレタン樹脂液が、硬化若しくは、半硬化しているので、これらの繊維束２１の各ガラス繊維５…が分離することなく、並列状態が維持されたまま、上方から、周囲の保持材３となるウレタン樹脂液１４が、前記第二散布器２６から散布されることにより、板状に纏められて、前記繊維束板２４が得られる。

このようにして形成された繊維束板２４…は、図１０に示すように、長手方向の各端面が面一となるように揃えられて、合成枕木の大きさとほぼ同じ、内部の長手方向寸法を有する前記成形型１２を構成する下型１２ａ内の底面部１２ｃに、一定間隔を置いて、載置される。

この下型１２ａの上方に設けられた前記注入機１６から、母材２となるウレタン樹脂液１４が、混合注入されて、各繊維束板２４…と、隣接する他の繊維束板２４，２４及び、左，右の内側面部１２ｅ，１２ｅとの間に形成された空隙に充填される。

発泡、硬化後、脱型により、図１２に示すように、母材２と一体となった前記各繊維束板２４…が、鉛直方向（合成枕木本体１０１の厚さ方向）に沿って、ガラス繊維５…の繊維束２１…である丸棒体２２が、並列された断面形状を有するように略均等に配置される。 このため、強化繊維の偏りを減少させて分布させることにより、所望の強度を容易に得られる鉄道の枕木として、充分な強度を与えることが出来る合成枕木本体１０１が製造される。

また、この実施例３では、ガラス繊維５…を丸棒状に纏める周囲の保持材として、ガラス繊維５…に親和性の高い性質を有するウレタン樹脂材料を使用しているが、他の親和性の高い性質を有する合成樹脂材料を使用することも出来、板状に纏める保持材として、母材２のウレタン樹脂材料と同一で接着性の良好なウレタン樹脂材料等を用いる等、異なる性質の保持材を使い分けることができる。

しかも、棒状の繊維束２１…からなる丸棒体２２…は、引き抜き成型装置等で、連続生産して、良好な生産効率を得られる。

また、棒状の繊維束２１…からなる丸棒体２２…は、硬化前又は未硬化の状態でも搬送が容易で、搬送先では、簡便なバッチ方式の成形型１２等を用いて容易に所望の形状に成型出来る。

このため、需要地の近傍で、生産することにより、ストック性及び敷設作業性を向上させることができる鉄道の合成枕木の合成枕木本体１０１として、この実施例３の合成樹脂成形体の製造方法で製造された合成樹脂成形体を用いて好適である。

他の構成、及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１，２と同一であるので、説明を省略する。

図１３は、この発明の実施の形態の実施例４の合成樹脂成形体の製造方法を示すものである。

なお、前記実施の形態及び実施例１乃至３と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成から説明すると、この実施例４の合成枕木の製造装置３０では、前記強化繊維としての長尺ガラス繊維１１ａ…に、保持材としてのウレタン樹脂液１４を含浸させる工程において、このウレタン樹脂液１４が入った液槽３１に、複数の長尺ガラス繊維１１ａ…を連続的に導いて、浸漬させるガイドローラ部材３２〜３５が、回動自在となるように設けられている。

また、含浸後、断面が板状になるように連続的にしごくため、前記ウレタン樹脂液含浸部７と略同様に構成される揉み板７ａ，７ａ及び含浸板７ｂが設けられている。

そして、成型用通路９内に挿通されることにより、前記繊維束板４が、得られるように構成されている。

次に、この実施例４の合成樹脂成形体の製造方法の作用について説明する。

このように構成された実施例４記載の合成樹脂成形体の製造方法では、前記実施の形態及び実施例１乃至３の作用効果に加えて、更に、前記長尺ガラス繊維１１ａ…に、ウレタン樹脂液１４を含浸させる工程では、保持材となるウレタン樹脂液１４が入った液槽３１に、前記複数のガイドローラ部材３２〜３５によって、屈曲させながら導かれ、複数の長尺ガラス繊維１１ａ…が、連続的に浸漬される。

そして、これらの複数の長尺ガラス繊維１１ａ…は、前記揉み板７ａ，７ａ及び含浸板７ｂによって、断面が板状になるように連続的にしごかれて、前記成型用通路９内に挿通されることにより、含浸性の高い繊維束板４が得られる。

他の構成、及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１乃至３と同一であるので、説明を省略する。

図１４は、この発明の実施の形態の実施例５の合成樹脂成形体の製造方法を示すものである。

なお、前記実施の形態及び実施例１乃至４と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成から説明すると、この実施例５の合成枕木の製造装置４０では、前記長尺ガラス繊維１１ａ…に、ウレタン樹脂液１４を含浸させる工程において、保持材となる合成樹脂材料として、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂粉体３２…及びペレット状の熱可塑性樹脂ペレット３３…を、各々投入機３４，３５を用いて、長尺ガラス繊維１１ａ…の上から連続的に散布するように構成されている。

また、この散布が行われた後、前記ウレタン樹脂液含浸部７の含浸板７ｂに設けられたニクロム線７ｃ等からなる加熱器７ｄによって、この長尺ガラス繊維１１ａ…が加熱されながら、前記揉み板７ａ，７ａ及び含浸板７ｂによって、しごかれることにより、熱可塑性樹脂粉体３２…及びペレット状の熱可塑性樹脂ペレット３３…が溶融されて、かつ、長尺ガラス繊維１１ａ…に、溶融した熱可塑性樹脂が含浸される。

その後、前記成型用通路９内で、長尺ガラス繊維１１ａ…が冷却されることにより、前記繊維束板４が得られるように構成されている。

次に、この実施例５の合成樹脂成形体の製造方法の作用について説明する。

このように構成された実施例５記載の合成樹脂成形体の製造方法では、前記実施の形態及び実施例１乃至４の作用効果に加えて、更に、前記長尺ガラス繊維１１ａ…に、ウレタン樹脂を含浸させる工程で、粉体及びペレット状の熱可塑性樹脂である熱可塑性樹脂粉体３２…及び熱可塑性樹脂ペレット３３…が、この長尺ガラス繊維１１ａ…の上方から、連続的に散布されて、前記含浸板７ｂの上で、加熱されながら、前記揉み板７ａ，７ａによってしごかれる。

この工程で、粉体及びペレット状の熱可塑性樹脂粉体３２…及び熱可塑性樹脂ペレット３３…が溶融されて、かつ、含浸が行われるので、前記成型用通路９内で、連続的に挿通される長尺ガラス繊維１１ａ…が、冷却されることにより、前記繊維束板４が得られる。

従って、粉体及びペレット状の熱可塑性樹脂粉体３２…及び熱可塑性樹脂ペレット３３…であっても、良好な含浸性を得られる液状とすることができるので、粉体状の熱可塑性樹脂粉体３２…及びペレット状の熱可塑性樹脂ペレット３３…の状態で、保管及び搬送等が可能で、使用利便性が良好である。

他の構成、及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１乃至５と同一であるので、説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

即ち、前記実施の形態及び実施例１乃至５では、強化繊維として、ガラス繊維を用いたものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、カーボン繊維、樹脂繊維、金属繊維等、母材の長手方向に延在される強化繊維であれば、どのような繊維であってもよい。

また、前記実施の形態及び実施例１乃至５では、保持材として、熱硬化性樹脂であるウレタン樹脂材料を用いたものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等、他の熱硬化性樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、或いは、モルタル、セメント、石膏等の無機材料等、強化繊維を板状に纏めて繊維束板とすることが出来るものであれば、どのような材質のものであってもよい。

また、前記実施の形態及び実施例１乃至５では、母材を構成する合成樹脂材料として、ウレタン樹脂材料が用いられているが、特にこれに限らず、例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレア樹脂等、所望の強度を得られて、合成枕木等、使用される箇所では、所望の耐候性が得られるものであれば、どのような合成樹脂材料であってもよい。

更に、これらの保持材及び母材を構成する合成樹脂材料は、発泡剤により得られる発泡倍率を、０〜５０％程度とするように構成してもよい。

また、これらの保持材及び母材を構成する合成樹脂材料には、珪砂、炭酸カルシウム、難燃剤としての酸化アルミ等、固形充填材、増量材を混合させても良い。

そして、前記保持材によって、板状の繊維束板を纏めた後に、成形型内で、液状の樹脂材料を注入するタイミングは、この保持材が、完全に硬化していてもよいと共に、まだ完全に硬化する前である半硬化の状態であってもよい。

更に、この保持材を硬化させる方法も、例えば、熱風加熱や、水蒸気加熱、マイクロ波加熱、遠赤外線加熱等の非接触で加熱する方法や、成形金型内に投入した後に、周囲の母材の合成樹脂材料と共に、これらの方法で加熱する等、どのような方法で加熱しても、一体に硬化するものであればよい。

また、前記母材２のウレタン樹脂材料の倍率と、前記丸棒状もしくは板状に纏める保持材３のウレタン樹脂材料の発泡倍率とを異ならせて設定するように構成してもよい。

例えば、母材２のウレタン樹脂材料の倍率よりも、前記保持材３のウレタン樹脂材料の倍率が、低くなるように設定したり、母材２又は、保持材３のうちいずれか一方を発泡させない等、どのような発泡倍率に設定されていてもよい。

更に、前記実施例２の合成枕木の製造装置１８では、図９に示されるように、下側１８ｄ及び両側面１８ｅ，１８ｅに、板が配された第１金型１８ａから、上側も板としてのエンドレスベルト１８ｃを配した第２金型１８ｂ内に連続的に引き込まれるように構成されているが、特にこれに限らず、例えば、第２金型１８ｂの上側のエンドレスベルト１８ｃの前記成型用通路９側の一部を短く設定して、下側のエンドレスベルト１８ｆの上面側及び左，右のエンドレスベルト１８ｇ，１８ｇ間に引き込まれた繊維束板４…の上から、注入機１６等を用いて液状の合成樹脂材料を注入するように構成してもよい。

この場合、前記第１金型１８ａを省略して、装置全体を小型化することが出来る。

このように、複数の前記繊維束板４…を長尺ガラス繊維１１ａ…の進行方向に向かって、下側及び両側面に板を配した金型に連続的に引き込み、前記液状のウレタン樹脂液１４を上側から連続的に吐出する事により、繊維束板４，４の間に、ウレタン樹脂液１４を充填させ、その後、上側も板を配した金型に連続的に引き込むことにより、金型内で合成樹脂材料を硬化させるものであれば、成型装置の金型の形状、数量及び材質、注入機１６の位置等が、特に限定されるものではない。

また、前記実施例４の合成枕木の製造装置３０では、図１３に示されるように、前記ウレタン樹脂液含浸部７と略同様に構成される揉み板７ａ，７ａ及び含浸板７ｂによって、保持材を含浸した長尺ガラス繊維１１ａ…を、断面が板状となるように連続的にしごいた後、前記成型用通路９内に挿通されるように構成されているが、特にこれに限らず、例えば、成型用通路９を設けない構成を採用して、断面が板状となるように連続的にしごかれた後、そのまま、硬化又は半硬化させることにより、前記繊維束板２４…を成形するようにしてもよい。

また、前記実施例５では、粉体状の熱可塑性樹脂である熱可塑性樹脂粉体３２…及びペレット状の熱可塑性樹脂ペレット３３…を、同時に用いているが、特にこれに限らず、例えば、粉体状の熱可塑性樹脂粉体３２…又は、ペレット状の熱可塑性樹脂ペレット３３…のうち、いずれか一方を用いるように構成してもよい。

更に、前記実施例５では、前記成型用通路９内に、長尺ガラス繊維１１ａ…を再加熱する再加熱ゾーンを設けることもできる。

この場合、前記ウレタン樹脂液含浸部７の含浸板７ｂに設けられたニクロム線７ｃ等からなる加熱器７ｄによる加熱では、混合される発泡剤を全て発泡させることなく、この成型用通路９内の再加熱ゾーンで、全ての発泡剤を発泡させた後、この成型用通路９の下流側に設けられた冷却ゾーンを経て、前記引き取り機８によって引き抜く様に構成されていてもよい。

本発明の実施の形態の樹脂成形体としての合成枕木の構成を説明し、図８中Ａ−Ａ線に沿った位置での合成枕木本体の模式的な縦断面図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、繊維束板を製造する製造装置の全体の構成を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、成形型の下型に、繊維束板を装着する様子を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、注入機でウレタン樹脂液を注入する様子を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、上型によって開口部を閉塞する様子を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、成形型内で発泡、硬化させる様子を示す成形型の模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、成形型内で発泡、硬化させる様子を示す図６中Ｂ−Ｂ線に沿った位置での断面図である。 本発明の実施の形態の実施例１の合成枕木の製造方法を示し、成形型から合成樹脂成形体を脱型する様子を模式的に説明する分解斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例２の合成枕木の製造方法を示し、繊維束板から合成樹脂成形体を製造する製造装置の全体の構成を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例３の合成枕木で、引き抜き成型装置等の構成を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例３の合成枕木で、成形型に装着された繊維束板に、樹脂液を注入する様子を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例３の合成枕木で、図８中Ａ−Ａ線に沿った位置に相当する位置での合成枕木本体の模式的な縦断面図である。 本発明の実施の形態の実施例４の合成枕木の製造方法を示し、繊維束板を製造する製造装置の全体の構成を説明する模式的な斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例５の合成枕木の製造方法を示し、繊維束板を製造する製造装置の全体の構成を説明する模式的な斜視図である。 従来例の合成枕木の製造方法を示し、下型に繊維束を投入する様子を説明する模式的な縦断面図である。 従来例の合成枕木の製造方法を示し、注入機でウレタン樹脂液を注入する様子を説明する模式的な縦断面図である。 従来例の合成枕木の製造方法を示し、成形型内で、発泡、硬化させる様子を説明する模式的な縦断面図である。 従来例の合成枕木を示し、全体の構成を説明する合成枕木の模式的な縦断面図である。 従来例の合成枕木を構成する繊維束板の模式的な斜視図である。

符号の説明

１，１０１ 合成枕木本体（合成樹脂成形体）
２ 母材
３ 保持材
４，２４ 繊維束板
５ ガラス繊維（強化繊維）
７ （ウレタン樹脂液）含浸部
７ａ 揉み板（板材）
７ｂ 含浸板
１０，２０，３０，４０
製造装置
１１ａ 長尺ガラス繊維
１２ 成形型
１２ａ 下型
１２ｂ 上型
１２ｃ 底面部
１２ｄ 開口部
２１ 繊維束
２２ 丸棒体
３５ 液槽

Claims (8)

1. 合成樹脂材料を成形することにより、長手方向に強化繊維を延在させた母材を有する合成樹脂成形体であって、
   保持材を含浸させることにより予め前記強化繊維を板状に纏めて形成された複数の繊維束板を前記母材内に並設させて、該繊維束板間に前記母材を構成する合成樹脂材料が介挿された状態で、前記母材と、前記繊維束板とが一体に固着されていることを特徴とする合成樹脂成形体。
2. 前記合成樹脂成形体が、断面略長方形形状を呈する合成枕木本体であると共に、該合成枕木本体の断面視で、厚さ方向に、前記繊維束板の板幅方向に沿わせて、略一定間隔で、前記繊維束板を並設させ、前記合成樹脂材料を、該繊維束板の列の間に介挿させた状態で一体に固着されていることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂成形体。
3. 前記母材を構成する合成樹脂材料は、発泡合成樹脂材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂成形体。
4. 請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体を製造するための合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記強化繊維に、保持材を含浸させて、硬化または、半硬化させた状態で、所定の長さ寸法に切断することで、前記繊維束板を得た後、該繊維束板を、複数本、成形型内に入れて、該成形型内に充填された液状の合成樹脂材料を硬化させる合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記成形型は、上面側の開口部が開放された下型と、該開口部を閉塞する上型とを有し、該下型の底面部に、前記繊維束板の板幅方向が垂直となるように、複数枚、配列させると共に、各繊維束板の間に前記液状の合成樹脂材料を充填させて、前記上型によって、前記開口部を閉塞した状態で、前記合成樹脂材料を硬化させることを特徴とする合成樹脂成形体の製造方法。
5. 請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体を製造するための合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記強化繊維に、保持材を含浸させて、硬化または、半硬化させた状態で、前記繊維束板を連続体で得た後、複数の前記繊維束板を繊維束の進行方向に向かって、下側及び両側面に板を配した金型に連続的に引き込み、前記液状の合成樹脂材料を上側から連続的に吐出する事により、前記繊維束板の間に合成樹脂を充填させ、その後、上側も板を配した金型に連続的に引き込むことにより、金型内で合成樹脂材料を硬化させることを特徴とする合成樹脂成形体の製造方法。
6. 請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体を製造するための合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、該複数の強化繊維に、保持材となる合成樹脂材料を塗布した後、該強化繊維の長手方向に直交するように、往復動する板材で挟み込み、剪断を与えて該保持材を含浸させた後、複数の棒状の繊維束に分離させると共に、該繊維束を、並列させた状態で、前記保持材によって、板状に纏めて、前記繊維束板を得ることを特徴とする合成樹脂成形体の製造方法。
7. 請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体を製造するための合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、保持材となる合成樹脂材料が入った液槽に該複数の強化繊維を連続的に導いて、浸漬し、連続的にしごいて、前記繊維束板を得ることを特徴とする合成樹脂成形体の製造方法。
8. 請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の合成樹脂成形体を製造するための合成樹脂成形体の製造方法であって、
   前記強化繊維に、保持材を含浸させる工程において、保持材となる合成樹脂材料が熱可塑性樹脂で、粉体及びペレット状の該熱可塑性樹脂を該強化繊維に連続的に散布した後、該強化繊維を加熱しながらしごくことにより、熱可塑性樹脂を溶融させてかつ、強化繊維に含浸し、その後、該強化繊維を冷却することにより、前記繊維束板を得ることを特徴とする合成樹脂成形体の製造方法。

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