JPH0931433A - 皮膜形成が速い飛石防止用固着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】平均粒子径が５０ｎｍ以下で、ガラス転移
温度（Ｔｇ）が−３０℃〜５℃アクリルエマルションで
あって、内部架橋モノマーを、モノマー総量１００重量
部に対して０．１〜１．０重量部共重合させた、内部架
橋されたアクリルエマルションからなる、皮膜形成が速
い飛石防止用固着剤。 【効果】平均粒子径が５０ｎｍ以下でガラス転移温度が
−３０℃〜５℃の、内部架橋モノマーの共重合で内部架
橋されたアクリルエマルションよりなる飛石防止用固着
剤は、冬季の低温時においても短時間で均一皮膜を形成
し、且つ強靭な成膜フィルム強度を有していることか
ら、石同士の接着力、耐水性、耐熱性、耐衝撃性等に優
れ、更に無公害の１液性で安価である等の優位性から、
飛石防止用固着剤として実用価値が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は飛石防止用固着剤に
関する。更に詳しくは、鉄道線路の路盤上に敷いた砕石
や砂利等の飛石防止固着剤用として散布される、皮膜形
成速度の早いアクリルエマルションに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄道線路には砕石又は砂利等
の、通称バラストと称せられる道床を敷き、その上に枕
木を敷きレールを走らせていた。近時、鉄道車両の高速
化に伴い列車通過時の風圧による飛石や、冬季に列車床
下に石を含んだ氷塊が付着し、これが気温の上昇等で運
行時に突然石が落下し、人身こと故につながる危険性が
問題となっていた。

【０００３】これらの解決方法として、道床の構造自
体、砕石等を用いずコンクリート化やアスファルト化す
る方法。飛石防止網を路面に覆せる方法や、例えば特開
平４−２９６３８５号、特開昭５２−１６８１０号、特
開昭４９−３２３０６号公報等に記載のごとく、バラス
トに合成ゴムラテックスや合成樹脂エマルション等の水
性エマルションや、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂等の反応型樹脂、アスファルトエマルショ
ン等を単独、もしくは数種を配合したものや、更にセメ
ント等の無機物を配合した樹脂が如雨露、もしくはスプ
レー塗布機等を用い散布されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記水性エマルション
系を用いた場合、施工価格的には安価なものの、冬季に
於ける皮膜形成性を良くするため、ガラス転移温度（以
下Ｔｇと略称する）を０℃以下に設計されている関係
で、樹脂自体の凝集力が低いため石同士の結合力（接着
力）が低く、列車通過時の振動の繰り返しで容易に結合
が外れる問題や、一番列車の通過時まで皮膜化しない問
題や、通常のエマルションのごとく１００ｎｍ以上の粒
子径の場合、皮膜形成に長時間を要し、新幹線線路のご
とく夜間に塗布作業を実施し場合、安全確保のために走
行させる列車の通過時まで皮膜化しない問題、未乾燥の
エマルションが雨水等で流れ出す環境公害問題等かあっ
た。

【０００５】また、これら欠点を改善する目的で前記エ
マルションにエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、金属塩等の
硬化剤を併用する技術が提案されているが、２液混合作
業の煩雑さ、混合物の安定性等の問題より実用化実績は
極めて低い。前記の反応型樹脂及びアスファルトエマル
ションについては、施工が高価、高粘度で施工し難い、
臭気公害、冬季に硬化速度の低下が著しい等の問題があ
り、前記の数種配合品も同様の問題があった。又これら
配合物にセメントに代表される無機物配合樹脂は、硬化
速度の制御が困難で、且つ硬化後の皮膜が硬く耐衝撃性
に欠け、列車通過時の振動で結合が外れ、極めて短期間
に効果が消滅する問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】施工価格的に有利な水性
エマルションで、しかも１液型エマルションで、特に前
記の皮膜形成速度問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結
果、平均粒子径が５０ｎｍ（ナノメーター）以下の、い
わゆる微粒子エマルションが皮膜膜形成速度が早いこと
を見い出した。更に冬季の低温時の皮膜形成性（均一な
造膜性）より、Ｔｇは−３０〜５℃の範囲に設定し、Ｔ
ｇ低下に伴う成膜フィルムの凝集力の低下、すなわち石
同士の結合力の低下を内部架橋モノマーを共重合させた
ものが、１液型エマルションでありながら凝集力を示
し、飛石防止用固着剤として極めて有効であることを見
い出し本発明を完成させるに至った。

【０００７】すなわち本発明は次の（１）〜（２）通り
である。 （１）平均粒子径が５０ｎｍ以下で、ガラス転移温度が
−３０℃〜５℃の、内部架橋されたアクリルエマルショ
ンよりなることを特徴とする飛石防止用固着剤。 （２）内部架橋モノマーを、モノマー総量１００重量部
に対して０．１〜１．０重量部用いる（１）記載の飛石
防止用固着剤。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の平均粒子径が５０ｎｍ以
下の内部架橋されたアクリルエマルションは、乳化重合
の初期段階、すなわちエマルションの核を形成する段階
で、通常のエマルションの乳化重合に比し、多量の界面
活性剤を用い、且つ高温で乳化重合することにより、エ
マルション粒子の核となる粒子の数を多くすることで得
られる。周知のごとく水性エマルションは球状の樹脂粒
子が水中に分散された形のもので、例えば鉄板等に塗布
した場合、水分の飛散により徐々に粒子同士の融着が始
まり、最終的には透明な均一皮膜となる。この過程で小
粒子程、粒子同士が密に接触し融着速度、すなわち皮膜
形成速度が増す。この現象は平均粒子径が５０ｎｍ以下
で顕著な効果が認められる。更に好ましくは２０〜５０
ｎｍの範囲である。５０ｎｍを超えると皮膜形成速度は
徐々に遅延し、例えば１００ｎｍの粒子径の場合、透明
な均一皮膜化までに約倍時間を要する。

【０００９】本発明の内部架橋されたアクリルエマルシ
ョンの使用モノマーとしては、芳香族ビニル系モノマ
ー、不飽和カルボン酸エステルモノマーを主要成分と
し、水酸基を有するアクリルモノマー、アミド基を有す
るアクリルモノマー、カルボキシル基を有するモノマー
と、内部架橋モノマーを共重合させた、Ｔｇが低く成膜
温度が低いにも係わらず、成膜したフィルムは強靭な強
度を有しているアクリルエマルションを意味する。芳香
族ビニル系モノマーとしては、例えばスチレン、αメチ
ルスチレン、アクリルニトリル、酢酸ビニル等があげら
れ、不飽和カルボン酸エステルモノマーとしては、例え
ばメチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチ
ルアクリレート、ｉ−ブチルメタアクリレート、ｔｅｒ
ｔ−ブチルメタアクリレート、ｉ−ブチルアクリレー
ト、ｎ−ブチルアクリレート、２エチルヘキシルアクリ
レート、２エチルヘキシルメタアクリレート、ラウリル
メタアクリレート等があげられる。

【００１０】水酸基を有するアクリルモノマーとして
は、例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシ
エチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレ
ート等があげられ、アミド基を有するアクリルモノマー
としては、例えばアクリルアミド、メタアクリルアミ
ド、マレイミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等があ
げられ、カルボキシル基を有するモノマーとしてはアク
リル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フ
マール酸等があげられる。更に内部架橋モノマーとして
は例えばジビニルベンゼン、グリシジル基を有するアク
リルモノマー等があげられ、少量の共重合で架橋密度の
向上に効果的なモノマーはジビニルベンゼンが好まし
い。

【００１１】本発明の平均粒子径５０ｎｍ以下のの内部
架橋されたアクリルエマルションのＴｇは−３０℃〜５
℃の範囲である。好ましくは−２０℃〜０℃の範囲であ
る。−３０℃未満では前記の内部架橋モノマーを共重合
させても成膜フィルム自体、高強度化することは難しく
接着力、耐熱性に不備を生ずる。５℃を超える場合は、
冬季の低温時の皮膜形成性に問題を生じ、均一皮膜化が
難しくなり目的とする接着強度が得られない。

【００１２】本発明の内部架橋モノマーの共重合割合
は、モノマー総量１００重量部に対して０．１〜１．０
重量部の範囲であり、好ましくは０．２〜０．５重量部
用いることにより、架橋密度が上がり成膜フィルムの強
靭性が付与される。０．１重量部未満の共重合割合の場
合、成膜フィルムの強靭性の向上は期待できず、接着強
度が低く本発明の目的を達成できない。１．０重量部を
超えるとエマルション合成時にゲル化を起こす危険性が
高く、成膜フィルムは硬すぎて、軽い衝撃を加えること
により容易に脆性破壊を起こし本発明の目的を達成でき
ない。

【００１３】以上のごとく、平均粒子径が５０ｎｍ以下
でＴｇが−３０℃〜５℃の、内部架橋されたアクリルエ
マルションよりなる飛石防止用固着剤は、冬季の低温時
においても短時間で均一皮膜を形成し、且つ強靭な成膜
フィルム強度を有していることから、石同士の接着力、
耐水性、耐熱性、耐衝撃性等に優れ、更に無公害の１液
性で安価等の優位性から、飛石防止用固着剤として極め
て実用価値が高い。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を更に具体的に説明するため、
実施例、比較例をあげて説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。なお、以下に於て特
に指定のない限り、部又は％は重量基準とする。

【００１５】実施例１〜６ 表−１に示す割合の混合モノマーを、蒸留水８５部にド
デシルベンゼンスルホン酸ソーダ０．５部を溶解した中
に、強制撹拌下で滴下しプレ乳化モノマーとして調整し
た。別途、１リットルフラスコに蒸留水１００部、ドデ
シルベンゼンスルホン酸ソーダ１．０部を仕込み、窒素
気流下で８５℃に昇温後、０．５部の過硫酸カリウムと
エマルションの核とすべく、ｎブチルアクリレート／メ
チルメタアクリレート／ヒドロキシエチルアクリレート
の混合比率が１／１／１の混合モノマーを投与し、同温
度で２０分間反応させ、本発明のアクリルエマルション
の核を形成させた。

【００１６】次いで、前記プレ乳化モノマーを３時間か
けて連続滴下し、滴下終了後同温度で残モノマーを３時
間かけて反応後４０℃以下に冷却して、１４％アンモニ
ア水でＰＨを７に調整し、１００メッシュ金網でろ過し
本発明の内部架橋されたアクリルエマルションを得た。
ちなみにこのエマルションは固形分３５％、粘度１５０
ｃｐｓ（ＢＭ型回転粘度計／東京計器（株）製）、平均
粒子径４７ｎｍ（サブミクロン粒子計アナライザー／野
崎産業（株）製）であった。

【００１７】実施例１〜６で得た本発明のアクリルエマ
ルションを下記のごとく試験に供し、評価結果を表−２
に示した。 １）モルタル接着力 石の代替として、日本テストパネル（株）製、縦×横×
厚＝７０×７０×２０ｍｍのＪＩＳモルタルの厚み面に
１００ｇ／ｍ²の本発明のアクリルエマルションを塗布
し、直ちにもう一枚のモルタルを張り合わせ、室温で１
週間養生後、インテスコ引っ張り試験機で５０ｍｍ／分
の引っ張りスピードで引っ張り強度を測定し（Ｋｇ／ｃ
ｍ²）で表示した。

【００１８】２）乾燥性−ａ 直径１５０ｍｍ、深さ２００ｍｍのポリエチレン製カッ
プの底部２０ｍｍの位置に金網を敷き、金網上に約５０
ｍｍ角の砕石を１５０ｍｍの厚みに敷き詰め、５℃の恒
温室で本発明のアクリルエマルションを如雨露で散布
し、１時間同室に放置後の砕石表面の乾燥状態を目視観
察し、下記のごとく表示した。 ○ 透明な皮膜化 △ 一部未乾燥 × 全体に未乾燥 乾燥性−ｂ ２０℃、６５％湿度に制御された恒温恒湿室で、ガラス
板上に熊谷精機（株）製アプリケーターを用い、２００
ミクロン厚となるよう本発明のエマルションを塗布し、
経時毎に乾燥状態を目視し、透明化までに要した時間を
測定した。 ３）耐衝撃性 前記、２）で作成した砕石接着体を１週間室温養生さ
せ、５００ｍｍの高さから落下させ、砕石塊状物の破壊
個数で表示した。個数の多いものは耐衝撃性に欠けるこ
とを示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１ 実施例１のモノマー組成で、実施例１のフラスコ内に仕
込むドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ量を０．２重量
部とした以外は実施例１に準じてエマルションを合成し
た。このエマルションは固形分３５％、粘度１００ｃｐ
ｓ、平均粒子径は１００ｎｍであった。本エマルション
を実施例同様に評価し結果を表−４に示した。 比較例２ 実施例１のモノマー組成で、ジビニルベンゼンを削除し
て実施例１に準じてエマルションを合成した。ちなみに
このエマルションは固形分３５％、粘度１００ｃｐｓ、
平均粒子径は５０ｎｍであった。本エマルションを実施
例同様に評価し、結果を表−４に示した。 比較例３、４ 実施例１に準じて表−３に示したモノマー組成のエマル
ションを合成し、実施例に準じて評価し、結果を表−４
に示した。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】表−２及び４から明らかなごとく、平均
粒子径が５０ｎｍ以下でガラス転移温度が−３０℃〜５
℃の内部架橋モノマーの共重合で内部架橋されたアクリ
ルエマルションよりなる飛石防止用固着剤は、冬季の低
温時においても短時間で均一皮膜を形成し、且つ強靭な
成膜フィルム強度を有していることから、石同士の接着
力、耐水性、耐熱性、耐衝撃性等に優れ、更に無公害の
１液性で安価である等の優位性から、飛石防止用固着剤
として実用価値が高い。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒子径が５０ｎｍ以下で、ガラス転移
   温度が−３０℃〜５℃の、内部架橋されたアクリルエマ
   ルションよりなることを特徴とする飛石防止用固着剤。
2. 【請求項２】内部架橋モノマーを、モノマー総量１００
   重量部に対して０．１〜１．０重量部用いる請求項１記
   載の飛石防止用固着剤。