JP7002254B2 - スラブ式軌道の補修材料、硬化体、スラブ式軌道の補修方法、スラブ式軌道および樹脂組成物 - Google Patents
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Description
また、充填層22は、軌道スラブ24を路盤側構造物20上の所定位置に持ち上げておき、この軌道スラブ24と路盤側構造物20との間に生じた隙間内に、予めCAモルタルを注入した不織布などの袋体を配置させ、隙間内で固化させることにより形成される場合もある。
充填層22が劣化すると、劣化した充填層22の露出部分から、割れ、剥離、脱落などの不具合が生じるため、劣化部分が確認された場合には早期の補修が求められる。
[3] 前記2官能ポリオール(B)100質量部に対する前記多官能ポリオール(A)の含有量が150質量部以上である、[1]または[2]に記載の補修材料。
[5] 前記2官能ポリオール(B)100質量部に対する前記無機顔料(D)の含有量が450質量部以下である、[4]に記載の補修材料。
要件:前記補修材料の硬化体のヤング率が、700~2,700N/mm2である
[8] 前記2官能ポリオール(B)が、2官能のひまし油系ポリオールである、[1]~[7]のいずれかに記載の補修材料。
[12] [1]~[10]のいずれかに記載の補修材料を、軌道スラブと路盤側構造物との間の充填層の補修箇所に充填して硬化させ、硬化体を形成する工程を含む、スラブ式軌道の補修方法。
前記充填層の少なくとも一部が、[1]~[10]のいずれかに記載の補修材料の硬化体である、スラブ式軌道。
また、本発明に係る補修材料は、可塑剤を配合しなくても、十分な流動性を有するため、環境中への可塑剤のブリードアウトを無くすか低減しながらも、スラブ式軌道の補修材料として、特に、軌道スラブと路盤側構造物との間に流し込む材料として好適に使用することができ、容易にスラブ式軌道の補修を行うことができるだけでなく、既設のCAモルタルからなる充填層とも密着した状態で硬化するため、軌道スラブと路盤側構造物との間の空隙に隙間なく補修材料の硬化体を形成することができる。充填層に空隙があると、充填層に滲み込んだ水が溜まり凍害の影響を受けやすくなるため、補修された充填層には空隙が少ないことが望ましい。本発明に係る補修材料によって補修されたスラブ式軌道の充填層は、空隙が低減されているため、凍害の影響を受けにくく、耐久性に優れる。
本発明に係るスラブ式軌道の補修材料は、2官能超の多官能ポリオール(A)、2官能ポリオール(B)、および、イソシアネート化合物(C)を含有し、本発明に係る樹脂組成物は、2官能超の多官能ポリオール(A)、2官能ポリオール(B)、および、イソシアネート化合物(C)を含有する。以下、該補修材料および樹脂組成物を併せて「本材料」ともいう。
本材料は、これらの化合物を含有するため、前記効果を奏し、特に、高いヤング率を有する硬化体を形成することができるにもかかわらず、十分な流動性を有するため、環境中への可塑剤のブリードアウトを無くすか低減しながらも、スラブ式軌道の補修材料として、特に、軌道スラブと路盤側構造物との間に流し込む材料として、好適に使用することができる。
一方、本材料は、ポリオール成分として、2官能超の多官能ポリオール(A)および通常の可塑剤のようにブリードアウトしない2官能ポリオール(B)を用いることで、高いヤング率を有する硬化体を形成可能でありながらも、十分な流動性を有する。
2官能超の多官能ポリオール(A)(以下「成分(A)」ともいう。)としては、特に制限されないが、より高いヤング率を有する硬化体が得られる等の点から、2.7官能以上の多官能ポリオールが好ましく、3官能以上の多官能ポリオールがより好ましく、特に、CAモルタルと同程度のヤング率を有する硬化体を容易に得ることができる等の点から、4官能以上の多官能ポリオールがさらに好ましく、5官能以上の多官能ポリオールが特に好ましい。
なお、本明細書において、官能基数は、1分子中に存在する平均水酸基の数のことであり、例えば、2官能超の多官能ポリオールは、1分子中に2個を超える水酸基を有するポリオールを表す。
成分(A)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
成分(A)としては、低温硬化性に優れ、硬化速度が速く、環境負荷が低減された本材料が得られ、さらに、より高ヤング率の硬化体が得られる等の点から、ひまし油系ポリオールまたはポリエーテル系ポリオールが好ましく、ひまし油系ポリエステルポリオールまたはひまし油系ポリエステルポリエーテルポリオールがより好ましい。
また、ひまし油系ポリオールを用いることで、熱変形や硬化収縮が起こりにくい硬化体を形成することができる。
成分(A)としては、これらの中から、2官能超の化合物を選択して用いることができる。
2官能ポリオール(B)(以下「成分(B)」ともいう。)としては、1分子中に2個の水酸基を有するポリオールであれば特に制限されない。
成分(B)は、反応性希釈剤として本材料の粘度を調整することができ、スラブ式軌道を補修する際の施工性(充填性)を向上させることができる。また、成分(B)は、イソシアネート化合物(C)と反応して硬化するため、従来の可塑剤とは異なり、硬化体からブリードアウトしないため好ましい。
成分(B)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
成分(B)としては、低温硬化性に優れ、硬化速度が速く、環境負荷が低減された本材料が得られ、さらに、より高ヤング率の硬化体が得られる等の点から、ひまし油系ポリオールが好ましく、ひまし油系ポリエステルポリオールまたはひまし油系ポリエステルポリエーテルポリオールがより好ましい。
イソシアネート化合物(C)(以下「成分(C)」ともいう。)は、イソシアネート基を有し、前記成分(A)および(B)と反応し、硬化可能な化合物であれば特に制限されない。
成分(C)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
本材料は、硬化収縮を低減し、より高いヤング率を有する硬化体を容易に得ることができる等の点から、無機顔料(D)(以下「成分(D)」ともいう。)を含むことが好ましい。本材料では、前記成分(A)および(B)を用いるため、成分(D)を含んでいても、十分な流動性を有し、スラブ式軌道の補修容易性に優れる材料となる。また、成分(D)は、前記成分(A)および(B)等の樹脂成分と比較して安価であるため、該成分(D)を用いることは、経済的にもメリットがある。
本材料が2成分型の組成物である場合、成分(D)は硬化剤中に配合してもよいが、均一な物性を有する硬化体を容易に得ることができる等の点から、主剤中に配合することが好ましい。
成分(D)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
本材料は、必要に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で、前記成分(A)~(D)以外のその他成分を含んでもよい。その他成分としては、消泡剤、分散剤、触媒、水分吸着剤、表面調整剤、レオロジーコントロール剤、レベリング剤、可塑剤、溶剤等が挙げられる。
その他成分はそれぞれ、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
本材料が2成分型の組成物である場合、これらその他成分は硬化剤中に配合してもよいが、主剤中に配合することが好ましい。
高いヤング率を長期にわたって維持できる硬化体が得られる等の点から、本材料から得られる硬化体には、気泡が存在していないことが好ましい。このため、本材料には、消泡剤を配合することが好ましい。
消泡剤としては、水系、溶剤系、無溶剤系のいずれも用いることができるが、硬化体を形成する際の硬化収縮を抑えるために無溶剤系のシリコーン系消泡剤が好ましい。無溶剤系のシリコーン系消泡剤の市販品としては、「Dоw Corning Toray SAG-47」(東レ・ダウコーニング(株)製)等が挙げられる。
消泡剤の含有量は、本材料(固形分)に対して、好ましくは0~1質量%である。
均一な物性を有し、高いヤング率を長期にわたって維持できる硬化体が得られる等の点から、本材料が前記成分(D)を含有する場合、該成分(D)が均一に分散した状態で本材料が硬化することが好ましい。成分(D)が均一に分散した組成物を容易に得ることができるため、本材料には、分散剤を配合することが好ましい。
分散剤の含有量は、本材料(固形分)に対して、好ましくは0~2質量%である。
大気中や、成分(D)に含まれうる水分を取り込んだ本材料から硬化体を形成する場合、硬化剤である成分(C)と水分が反応し、発泡する可能性がある。この発泡を抑制するために本材料中の水分を除去することが好ましく、このため、本材料には、水分吸着剤を配合することが好ましい。
水分吸着剤の含有量は、本材料(固形分)に対して、好ましくは0~3質量%である。
本材料は、前記成分(A)および(B)と、前記成分(C)との反応を促進する触媒を含有してもよい。
このような触媒としては、スズカルボン酸塩、アミン系触媒、スズ以外の金属カルボン酸塩および1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7(DBU)塩等が挙げられる。スズカルボン酸塩としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテートおよびスズオクチレート等が挙げられ、アミン系触媒としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミンおよびテトラメチルブタンジアミン等が挙げられ、スズ以外の金属カルボン酸塩としては、オクチル酸コバルト、オクチル酸マンガンおよびオクチル酸亜鉛等が挙げられ、DBU塩としては、DBU-ステアリン酸塩、DBU-オレイン酸塩およびDBU-ギ酸塩等が挙げられる。
スラブ式軌道の補修は、通常、補修材料を所望の箇所に流し込み、その後、補修材料を硬化させることで行っている。従って、該補修材料には、所定の流動性が求められており、従来の補修材料には、粘度調整のために、石油炭化水素系、フタル酸系または反応性基(水酸基)を有さないひまし油系の可塑剤が用いられてきた。
しかしながら、これらの可塑剤は、補修材料の硬化後、得られた硬化体から徐々にブリードアウトしやすいため、環境中への放出や硬化体の劣化が起こりやすかった。特に、フタル酸ジオクチル(DOP)のような環境ホルモン作用や発がん性の疑いがもたれる物質がブリードアウトすることは好ましくない。
本材料のJIS Z8803:2011に準拠してウベローデ粘度計を用いて25℃で測定される粘度は、充填性、スラブ式軌道の補修容易性により優れる本材料が得られる等の点から、好ましくは500~3,000mPa・s、より好ましくは1,000~2,000mPa・sである。
本材料によれば、可塑剤を含有しなくても、このような粘度を有する組成物を容易に得ることができる。
本材料は、前記成分(A)~(C)、さらに必要により前記成分(D)およびその他成分を混合することにより調製することができる。
混合する方法としては特に制限されないが、前記主剤の調製時や、主剤と硬化剤との混合時に、空気が取り込まれると、得られる硬化体内に気泡が残り、ひび割れやへたりの原因となる傾向にあるため、主剤の調製時に脱泡工程を行ったり、主剤と硬化剤の混合時に低回転で撹拌を行うことにより、本材料中への空気の取り込み量を減らすことが好ましい。
本発明に係る硬化体は、前記本材料を硬化することで形成することができる。該硬化体は、通常、軌道スラブと路盤側構造物との間の空隙に形成される。
本材料によれば、高いヤング率を有する硬化体が得られる。従って、該硬化体を、軌道スラブと路盤側構造物との間の充填層として用いることで、軌道スラブを十分に支持でき、列車走行時に発生するあおり等を抑制でき、快適な乗り心地を提供することができる。
本材料は、常温下での硬化性にも優れているため、常温下で短時間で硬化させることができる。このため、本材料は、スラブ式軌道の補修材料として好適に用いられる。
なお、前記硬化体のヤング率がCAモルタルと同程度である場合、列車走行時のあおりを抑制する効果が高く、より快適な乗り心地を提供することができる。
本発明に係るスラブ式軌道の補修方法は、前記本材料を、軌道スラブと路盤側構造物との間の充填層の補修箇所に充填して硬化させ、硬化体を形成する工程を含む。
また、前記型枠を用いる方法の他に、補修箇所に予め不織布等の袋体を設置し、該袋体内に本材料を充填し硬化させる方法、補修箇所に発泡成形体等の埋め込み型枠を設置し、その内側補修部に本材料を充填し硬化させる方法、補修箇所の側面開口部に外側から粘着シートを貼着し、その内側補修部に本材料を充填し硬化させる方法等も用いることができる。
本発明に係るスラブ式軌道は、路盤側構造物と軌道スラブとが充填層を介して設けられ、さらに前記軌道スラブ上に軌道レールが配設されてなるスラブ式軌道であって、該充填層の少なくとも一部が、前記本材料の硬化体である。
このようなスラブ式軌道は、例えば、前記スラブ式軌道の補修方法と同様の方法により製造することができる。すなわち、該スラブ式軌道としては、前記充填層の少なくとも一部、具体的には、前記充填層の外周縁部の少なくとも一部が、前記本材料の硬化体である、スラブ式軌道の補修構造体が挙げられる。
・「URIC H-102」:(伊藤製油(株)製、5官能ひまし油系ポリエステルポリエーテルポリオール、水酸基価:320mgKOH/g、粘度:1,100mPa・s、数平均分子量:877)
・「エクセノール 410NE」:(旭硝子(株)製、4官能ポリエーテルポリオール(ペンタエリスリトールのアルコキシド付加物)、水酸基価:410mgKOH/g、粘度:1,800mPa・s、数平均分子量:550)
[2官能ポリオール(B)]
・「URIC Y-403」:(伊藤製油(株)製、2官能ひまし油系ポリエステルポリオール、水酸基価:160mgKOH/g、粘度:220mPa・s、数平均分子量:719)
[イソシアネート化合物(C)]
・「ルプラネートM20S」(BASF INOAC ポリウレタン(株)製、クルードMDI)
・「シリカTK-1」:(東濃硅粉砿業協業組合製、シリカ)
・「タンカルスーパーSS」(丸尾カルシウム(株)製、炭酸カルシウム)
[その他成分]
・「SAG-47」(東レ・ダウコーニング(株)製、ジメチルポリシロキサン系消泡剤)
・「Efka 5220」(BASFジャパン(株)製、リン酸エステル系分散剤)
・「10%グレックTL」(日辰貿易(株)製、ブチル錫カルボキシレート金属触媒)
・「モレキュラーシーブ 4A」(ユニオン昭和(株)製、水分吸着剤)
2官能超の多官能ポリオール(A)として「URIC H-102」40.0質量部と、2官能ポリオール(B)として「URIC Y-403」15.0質量部と、分散剤として「Efka 5220」0.4質量部とを容器に仕込み、これらを、ハイスピードディスパーを用いて、30分間、5,000rpmの条件下で均一に分散させた。その後、無機顔料(D)として「シリカTK-1」45.0質量部を加えて1時間、5,000rpmの条件下で分散させ、さらに、消泡剤として「SAG-47」0.1質量部、触媒として「10%グレックTL」0.01質量部、水分吸着剤として「モレキュラーシーブ 4A」2.8質量部を順次加え、これらが均一になるよう1時間分散させることで、主剤成分を調製した。
得られた主剤成分中の平均水酸基量(平均OH%)は、4.46%であった。
下記表1に示す成分を表1に示す量で用いた以外は実施例1と同様にして、組成物を調製した。なお、表1中の主剤成分および硬化剤成分の欄の数値は、質量部を示す。
実施例3で得られた組成物の、JIS Z8803:2011に準拠してウベローデ粘度計を用いて25℃で測定した粘度は、1,390mPa・sであり、同様の方法で測定した、実施例13で得られた組成物の粘度は、1,800mPa・sであった。
実施例1~17および比較例1~3で得られた組成物を、金型に流し込み、室温で60分硬化させることで、φ50mm×高さ100mmの円柱状硬化体を形成した。なお、前記主剤成分と硬化剤成分とは、金型に流し込む直前に混合した。
なお、比較例3で得られた組成物から得られる硬化体はヤング率が高すぎるため、スラブ式軌道の補修、特に、軌道スラブと路盤側構造物との間に好適に用いることができなかった。
20:路盤側構造物
22:充填層
24:軌道スラブ
26:切欠き部
28:突起部
30:軌道レール
Claims (16)
- 2官能超の多官能ポリオール(A)、2官能ポリオール(B)、および、イソシアネート化合物(C)を含有し、アロマ基プロセスオイルを含まない、
下記要件を満たす、
軌道スラブと路盤側構造物との間の充填層を補修するためのスラブ式軌道の補修材料。
要件:前記補修材料の硬化体のヤング率が、700~2,700N/mm 2 である - 前記多官能ポリオール(A)が4官能以上のポリオールである、請求項1に記載の補修材料。
- 前記2官能ポリオール(B)100質量部に対する前記多官能ポリオール(A)の含有量が150質量部以上である、請求項1または2に記載の補修材料。
- さらに無機顔料(D)を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記2官能ポリオール(B)100質量部に対する前記無機顔料(D)の含有量が450質量部以下である、請求項4に記載の補修材料。
- 前記多官能ポリオール(A)が、2官能超のひまし油系ポリオールである、請求項1~5のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記2官能ポリオール(B)が、2官能のひまし油系ポリオールである、請求項1~6のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記無機顔料(D)が、シリカおよび/または炭酸カルシウムを含む、請求項4~5のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記イソシアネート化合物(C)が、芳香族ポリイソシアネートおよび/または芳香脂肪族ポリイソシアネートである、請求項1~8のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記多官能ポリオール(A)の含有量が、補修材料の固形分に対し20~40質量%である、請求項1~9のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記2官能ポリオール(B)の含有量が、補修材料の固形分に対し5~25質量%である、請求項1~10のいずれか1項に記載の補修材料。
- 前記イソシアネート化合物(C)のイソシアネート基と、前記多官能ポリオール(A)および2官能ポリオール(B)の合計水酸基との当量比が、NCO/OH=0.8~1.2である、請求項1~11のいずれか1項に記載の補修材料。
- JIS Z8803:2011に準拠してウベローデ粘度計を用いて25℃で測定される粘度が、500~3,000mPa・sである、請求項1~12のいずれか1項に記載の補修材料。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の補修材料の硬化体。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の補修材料を、軌道スラブと路盤側構造物との間の充填層の補修箇所に充填して硬化させ、硬化体を形成する工程を含む、スラブ式軌道の補修方法。
- 路盤側構造物と軌道スラブとが充填層を介して設けられ、さらに前記軌道スラブ上に軌道レールが配設されてなるスラブ式軌道であって、
前記充填層の少なくとも一部が、請求項1~13のいずれか1項に記載の補修材料の硬化体である、スラブ式軌道。
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