JP6218274B2

JP6218274B2 - 接着絶縁レール用レール形

Info

Publication number: JP6218274B2
Application number: JP2013151238A
Authority: JP
Inventors: 北田　明彦; 明彦北田; 菊池　則充; 則充菊池; 伸輔越智; 正和橋本; 秀文秋元; 吉田　悟; 悟吉田
Original assignee: 信号器材株式会社
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP2015021317A

Description

本発明は、鉄道の接着絶縁レールのレール継目に用いられるレール形に関する。

鉄道の軌道においては、信号や転轍機の制御等のために、レールを電気回路の一部として用いている。このため、レールの所定区間で軌道回路を構成するために、２本のレールの端部を電気的に絶縁して接着したレール継目構造が設けられている。

このようなレール継目構造の一例を図１，２に示す。図１はレール継目部の側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面斜視図である。図１，２に示すレール継目構造においては、接合するレール１，１の間に、レール断面形状と同様の形状の薄板状の絶縁材からなるレール形２を挟み、そのレール１，１の継目部の両側面を、接着プレート３を介して鉄製の継目板４で挟み込み、ボルト５で締結して固定している。このようにレール１，１間を接合することにより、レール１，１間の継目は絶縁接着される。

レール形２は、レール１，１とは異なる材料からなるため、列車の通過時の摩擦やレール端部の上下動に伴う衝撃や圧縮、レールの温度上昇による伸長に伴う圧縮等、様々な負荷がかかるため、耐衝撃性や耐圧縮性等の優れた強度特性が要求される。
従来、このような特性を備えたレール形としては、例えば、ビニロンクロスにエポキシ樹脂を含浸させて積層させたものが用いられていた（特許文献１参照）。

ところで、レール継目の施工は、従来は、現場で行われることが一般的であったが、レール継目は保守上の弱点箇所であり、また、列車通過時の騒音や振動の発生源となることから、近年、溶接により継目をなくしたロングレールが普及し、これに伴い、レール端部の絶縁接着も確実に精度よく行う観点から、工場で予めレール継目を絶縁接着させた接着絶縁レールの使用も増加している。

前記接着絶縁レールの製造においては、炉内でレール形を介して２本のレールの端部を約１７０℃で加熱接着するため、レール形には、強度特性のみならず、耐熱性も求められる。
このため、接着絶縁レール用のレール形としては、ガラスクロスにエポキシ樹脂や熱変形温度の高いビニルエステル樹脂を含浸させて積層させたものが一般的に使用されている（特許文献２参照）。

特開平２−１１５４０２号公報登録実用新案第３００２０９４号公報

しかしながら、ガラスクロスを用いたレール形は、接着絶縁レールにおいて、加熱接着により良好に絶縁接着を行うことができるものの、樹脂クロスを用いたレール形に比べて耐衝撃性に劣り、脆いため、欠損しやすく、耐久性に乏しいという課題を有していた。

一方、従来の現場施工用のビニロン等の樹脂クロスを用いたレール形は、接着絶縁レールの製造時における高温加熱の際、熱分解や寸法変化を生じ、良好に絶縁接着することが困難であった。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、耐衝撃性や耐圧縮性等の強度特性のみならず、耐熱性にも優れ、高温加熱により良好に絶縁接着することができ、接着絶縁レールに好適に適用することができるレール形を提供することを目的とするものである。

本発明に係る接着絶縁レール用レール形は、熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂クロスがレール断面と平行に積層された積層体からなり、耐熱温度が２００℃以上、耐衝撃強さが１２．０Ｊ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
このような構成からなるレール形は、耐熱性にも、耐衝撃性にも優れ、良好に絶縁接着された接着絶縁レールを構成することができる。

前記レール形においては、前記樹脂クロスが熱分解温度４００℃以上の耐熱性樹脂からなることが好ましく、特に、アラミドが好ましい。
アラミドクロスは、耐熱性及び強度特性の観点から好適な構成材料である。

また、前記熱硬化性樹脂としては、耐熱性の観点から、エポキシ樹脂が好適に用いられる。

本発明に係る接着絶縁レール用レール形は、耐熱性に優れており、高温加熱によりレール間を良好に絶縁接着することができるため、接着絶縁レールに好適に用いることができる。また、耐衝撃性や耐圧縮性等の強度特性にも優れているため、絶縁接着したレール継目の安定性、耐久性の向上を図ることができる。

絶縁接着されたレール継目部の側面図である。図１のＡ−Ａ断面斜視図である。

以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係るレール形は、接着絶縁レールの製造に用いられるレール形である。このレール形は、熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂クロスがレール断面と平行に積層された積層体からなり、耐熱温度が２００℃以上、耐衝撃強さが１２．０Ｊ／ｃｍ以上であることを特徴とするものである。
すなわち、本発明に係るレール形は、耐熱性樹脂クロスに熱硬化性樹脂を含浸させて積層させたものである。

このようなレール形によれば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等を含浸させた従来のレール形と同様に、良好な絶縁接着を行うことができ、しかも、ガラスの特性である脆さに起因する欠損を防止することができる。

レール形の主目的はレール絶縁であることから、前記耐熱性樹脂としては、絶縁性に優れていることが必要である。また、接着絶縁レール用のレール形は、接着絶縁レール製造時の加熱接着温度（約１７０℃）においても分解や変性、変形等を生じないことが必要であることから、耐熱温度が２００℃以上であることが好ましい。

このため、前記樹脂クロスは、熱分解温度４００℃以上の耐熱性樹脂からなることが好ましく、具体的には、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素系樹脂繊維等が好適に用いられる。

また、前記レール形は、耐衝撃強さが１２．０Ｊ／ｃｍ以上であることが好ましい。
レール形の耐衝撃強さが１２．０Ｊ／ｃｍ以上であれば、列車が高速かつ高頻度で走行した場合においても、レールの絶縁継目部において、列車通過時の衝撃に耐えられ、騒音や振動を生じることなく、列車の安定走行を維持することができる。

前記樹脂クロスを構成する耐熱性樹脂の中でも、耐熱性及び強度特性の観点から、特に、アラミドが好適に用いられる。
アラミドは、熱分解温度が５００℃以上であり、接着絶縁レール製造時の高温加熱による接着にも耐えられ、耐衝撃性等の強度特性にも優れているため、高強度で耐久性に優れたレール形を構成する上で好適な樹脂材料である。また、ガラスよりも弾力性を有しているため、列車通過時における耐衝撃性や温度変化に伴うレール伸縮に対する耐圧縮性にも優れたレール形を構成することができる。

前記樹脂クロスは、前記耐熱性樹脂繊維を織り上げたものであり、強度の点から、目付量１００〜４００ｇ／ｍ²、厚み０．２〜１ｍｍ程度の平織のものが好ましい。

また、前記樹脂クロスに含浸させる熱硬化性樹脂としては、耐熱性の観点から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられ、これらの中でも、特に、エポキシ樹脂が好ましい。

前記レール形は、例えば、以下のような工程で製造することができる。まず、前記樹脂クロスにエポキシ樹脂を含浸させる。この樹脂クロスを複数層積層し、加熱プレスして硬化させて所定厚さの平板状の積層体とし、これを機械加工等にてレール断面形状とすることにより、レール形が得られる。

例えば、目付量３００ｇ／ｍ²、厚み０．５ｍｍの平織のアラミドクロスを積層して厚さ５ｍｍのレール形を作製する場合には、１２〜１８枚程度積層することが好ましく、より好ましくは１５枚の積層体とする。

上記のようにして得られたレール形を用いた接着絶縁レールは、図２に示すように構成され、２本のレール１，１の端部の間にレール形２を挟み、そのレール１，１の継目部の両側面を、接着プレート３を介して鉄製の継目板４で挟み込み、ボルト５で締結した後、炉内でこの継目部分を約１７０℃に加熱することにより、レール１，１間が接合される。このように、接着絶縁レールは、レール形２及び接着プレート３による絶縁接着とボルト５での締結とにより、強固に接合される。
仕上げ加工として、前記継ぎ目部分のレール形及びレール頭頂面が段差なく平滑面となるように、グラインダーによる研削加工が施される。

本発明に係るレール形を用いて、上記のようにして製造された接着絶縁レールは、良好な絶縁接着が長時間保持され、かつ、絶縁継目部分の強度特性にも優れているため、安全で安定した列車走行に寄与するものであり、耐久性に優れたものである。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。

（実施例１）
アラミドクロス（目付量３００ｇ／ｍ²、厚み０．５ｍｍ、平織）にエポキシ樹脂（主剤：Ｙ−プライマー４２９（アミン型エポキシ樹脂）、硬化剤：Ｙキュアー４３７（アミン系）；山一化学工業株式会社製）を含浸させ、これを１５層積層し、成形圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ²で、９０℃で１０分間、さらに、１５０℃で３０分間加熱し、厚さ５ｍｍのプレートを作製した。このプレートから、レール断面と同様の形状のレール形を切り出した。

（実施例２）
実施例１において、アラミドクロスを目付量１６２ｇ／ｍ²、厚み０．２５ｍｍ、平織のものに変更し、積層数を２５層とし、それ以外については、実施例１と同様にして、厚さ５ｍｍのプレートを作製し、このプレートから、レール断面と同様の形状のレール形を切り出した。

（比較例１）
ガラスクロス（♯７６３７；旭化成エレクトロニクス株式会社製）にエポキシ樹脂（主剤：アクメックスＲ−１１、硬化剤：アクメックスＨ８８Ｔ；日本合成化工株式会社製）を含浸させ、これを２５層積層し、成形圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ²で、１００℃で４５〜５０分間加熱し、厚さ５ｍｍのプレートを作製した。このプレートから、レール断面と同様の形状のレール形を切り出した。

（評価試験）
上記実施例及び比較例で得られた各レール形について、ＪＩＳＥ３０２３（レール絶縁材料−性能試験方法）に従って、各種物性を評価した。その結果を表１にまとめて示す。
表１に、ＪＩＳＥ１１２５（接着絶縁レール）の規格値も併せて示す。

上記表１に示した評価結果から分かるように、耐熱性樹脂クロスを用いたもの（実施例１，２）は、ガラスクロスを用いたもの（比較例１）に比べて、衝撃強さが約３倍であり、また、引張強さも向上していることが認められた。

また、耐熱性評価として、２００℃、１時間の加熱試験を行ったところ、耐熱性樹脂クロスを用いたもの（実施例１，２）は、寸法変化率が０．０５％以下であり、外観に特に変化は見られなかった。

１レール
２レール形
３接着プレート
４継目板
５ボルト

Claims

熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂クロスがレール断面と平行に積層された積層体からなり、
前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、
前記樹脂クロスが熱分解温度４００℃以上の耐熱性樹脂からなり、該耐熱性樹脂が、アラミド繊維またはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維であり、
耐熱温度が２００℃以上、耐衝撃強さが１２．０Ｊ／ｃｍ以上であることを特徴とする接着絶縁レール用レール形。
熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂クロスがレール断面と平行に積層され、レール形の厚さが５ｍｍの場合、１２〜１８枚の積層体からなり、
前記樹脂クロスが目付量１００〜４００ｇ／ｍ ² 、厚み０．２〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の接着絶縁レール用レール形。