JPS58131201A - 弾性マクラギ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性マクラギに関し、さらに詳しくは、低発泡
ウレタンエラストマーをコンクリート製マクラギに被覆
することにより、軌道保守の省力化・と重両走行時の振
動・騒音の軽減とを同時に可能ならしめた弾性マクラギ
に関する。

鉄道の軌道構造に関しては、主として省力化の要求から
、従来のバラスト（砂利）軌道に代って保守の容易なス
ラブ軌道等の直結型軌道方式が採用されつつある。しか
しながら、この直結型軌道方式においては、バラスＦを
用いずコンクリート製スラブを堅固な路盤面に直接的に
施工するため、振動及び騒音上不利な面を生ずることが
ある。

そこで、保守の負担が少なく、しかも振動及び騒音上も
有利な方式の開発が要求され、この要求に応えるものと
して、大形のコンクリート製マクラギ（すなわち小型の
軌道スラブ）を用い、そのマクラギの底面及び側面を弾
性材で被覆した、いわゆる弾性マクラギが提案され、こ
のマクラギをてん充材（例えば合成樹脂、コンクリート
など）を介して路盤コンクリート上に設置するこ、とに
より、振動の伝達を軽減し且つ騒音の発生を抑制する、
所謂直結型弾性マクラギ方式が検討された。

上記弾性マクラギに使用する弾性材として、従来、使用
済の自動車タイヤから得られるゴム粉とポリウレタン系
接着剤とを混合し、金型内に充填し、圧縮機で加圧した
後に加熱養生することにより得られたものが提案されて
いる（特開昭５３−１４６７２２号公報参照）。しかし
、この弾性材は成形に手間がかかる（１金型で１日１個
の能率）のみならず大きな設備を要し、また、コンクリ
ート製マクラギと弾性被覆材との接着が不完全となりや
す（、剥離が生ずることもある。しかも、この従来提案
された弾性マクラギを路盤コンクリート上に設置するに
際し、該マクラギをコンクリート中に埋設固定する場合
には、該マクラギに被覆された弾性材はコンクリートに
よりしっかりと拘束され、自由な変形が妨げられるため
、バネ定数が増大し、振動遮断効果が低下し、弾性被覆
体の使用によるメリッＦが減少するという欠点があった
。

本発明者らはそのような欠点のない弾性マクラギ用の弾
性被覆材について種々研究を行なった結果、ある特定の
低発泡のウレタンエラストマーは、上記のような拘束条
件下でも′バネ定数を低く保つことができ、振動遮断効
果が大すく、しかもコンクリート製マクラギに対して極
めて簡単に且つ強固に一体被覆成形でき、弾性マクラギ
用の弾性被覆材として非常に適していることが見出され
た。

か（して、本発明によれば、コンクリート製マクラギの
底面及び側面の少なくとも下方部分が、（ａ）　　平均
官能基数が２．５〜．ｄ、ｓで且つ数平均分子量が約４
５００〜約８６００の多価アルコール、 （ｂ）　　有機ポリイソシアネート、 （ｃ）２官能性鎖長延長剤、 （ｄ）　　ウレタン化触媒、及び （ｅ）　　発泡剤 から実質的に成り、且つ該２官能性鎖！に延長剤をウレ
タンエラストマーの単位重量当り０．２Ｘ１０　３乃至
１．０Ｘ１０−３モル／ｇの濃度で含むウレタン化触媒
）マー発泡原液から形成された嵩密度が０．３〜０．９
Ｆｉ／ｃＩ１１３の低発泡ウレタンエラストマーで被覆
されていることを特徴とする弾性マクラギが提供される
。

本発明は、粘弾性特性に基（エネルギー損失効果等によ
ってコンクリート製マクラギと路盤及びてん充コンクリ
ートとの間において制振効果を発揮することのできる弾
性マクラギ用の被覆材としてウレタンエラストマーが極
めて適しているとの知見に基（もので、本発明によれば
、軟質化された特定のウレタンエラストマーを選ぶこと
により、弾性マクラギのバネ定数を、高架橋上等の剛性
路盤上において、バラスト軌道のバネ定数と同等乃至そ
れ以下にまで低下させることができ、それによって車両
の走行時の振動を効果的に゛遮断することがで外、さら
に該ウレタンエラストマーとして低発泡させたものを用
いることにより、弾性被覆材がてん充コンクリ−Ｆで拘
束された状態にあっても、エラストマー内部で自由変形
し、バネ定数の増大による振動遮断効果の着るしい低減
を防止することができる等の種々の顕著な効果を達成す
ることができる。

本発明の弾性マクラギの形成に際して使用される多価ア
ルコールは、非常に高い防振特性及び低いバネ定数をは
じめとし、優れた耐疲労性、耐クリープ性、接着性、耐
加水分解性、耐劣化性を有するウレタンエラストマーを
与えるという観点から、平均官能基数が２．５〜３．５
、好ましくは２゜８〜３．３の範囲内にあり且つ数平均
分子量が約４．５００〜約８．’５００．好ましくは約
４，５００〜約６，５００の範囲内にあるものが特に適
していることが判明した。しかして、本発明におり１て
好適に使用しうる多価アルコールとしては例えハ、クリ
セリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ル、クオドロール等の低分子量多価アルコール：或いは
エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等の低分子量
活性水素化合物とエチレンオキシド、プロピレンオキシ
ドの如きアルキレンオキシドとの付加重合により得られ
る所謂ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオー
ル、ヒドロキシ末端液状ポリブタジェン等の高分子量多
価アルコールが包含される。

有機ポリイソシアネートとしては、ウレタンエラストマ
ーの製造に際して通常用いられるものがいずれも使用で
き、例えば４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネー
）　（Ｍ、　Ｄ、　Ｉ　）、ナフチレンジイソシアネー
１１　Ｆリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート等を挙げることができる。これら有機ポリ
イソシアネートはそれぞれ単独で使用することかで軽或
いは二重もしくはそれ以上の混合物として使用すること
もできる。

また、該有機ポリイソシアネートは、前記の多価アルコ
ールと予め縮合した前駆体すなわちプレポリマーまたは
セミプレポリマーとして用いることもできる。

いずれにしても該有機ポリイソシアネートの使用量は、
ウレタンエラストマー原液中に存在するイソシアネート
残基（−ＮＧＯ）と反応すべき全活性水素含有成分（多
価アルコール、鎖長延長剤等）と化学量論的に等しい量
乃至その±１０％程度の範囲で変動せしめることが可能
である。

本発明においてウレタンエラストマー被覆の形成のため
に使用される鎖長延長剤は、上記有機ポリイソシアネー
トと反応して、ウレタン結合や尿素結合等により水素結
合を主とするハードセグメントを形成し、得られるウレ
タンエラストマーの弾性特性を支配する重要な因子とな
るものであり、本発明においては、比較的低分子量の実
質的に２官能性の活性水素化合物が該鎖長延長剤として
有利に使用される。かかる鎖長延長剤の例には、エチレ
ングリフール、プロピレングリフール、プロパンジオー
ル、ブタンジオール、ハイドロキノン、ヒドロキシエチ
ルキノンエーテル等の０２〜ＣＩＯジオール類；メチレ
ンビス−（０−ジクロロアニリン）、クオドロール、エ
チレンジアミン、Ｙリエタノ−ルアミン等のアミン類が
包含され、これらはそれぞれ単独で又は２種もしくはそ
れ以上組合わせて使用することができる。

本発明者らの研究によれば、上記鎖長延長剤を前記の多
価アルコールと岨合わせて用いる場合、上記２官能性鎖
長延長剤の配合量は得られるウレタンエラストマーの単
位重量に対するモル濃度で表現して０，２Ｘ１０　　’
ｍｏｌｅ／ｇ乃至１．ＯＸ１０一３ｍｏｌｅ／ｇの範囲
が特に適当であることが見出された。これより低い濃度
では鎖長延長効果が充分でないため、得られる低発泡ウ
レタンエラスト：マー□ の強度が低くなる傾向があり、他方、１．０Ｘ１０　３
ｍｏｌｅ／ｇｒより高い濃度では、水素量結合数が必要
以上に増大するため、得られるウレタンエラストマーの
強度は向上するが、極めて硬いエラストマ゛−となる傾
向があるので、圧縮永久歪及び繰り返し圧縮応力を受け
る弾性マクラギ用の弾性被覆体としてはあまり望ましく
ない。

また、ウレタン化触媒としてはウレタン化反応において
通常用いられるもの、例えば、第三級アミン化合物、有
機金属化合物等がいずれも用いられ、例えば、トリエチ
レンジアミン、ジアザ−ビシクロウンデセン、Ｎ−メチ
ルモル７オリン、ＮｔＮ−ジメチルエタ／−ルアミン；
オクチル酸錫、ラウリル酸ジブチル錫等を挙げることが
できる。触媒の使用量は臨界的ではなく、希望する反応
速度に応じて広範囲に変化し得るが、ウレタンエラスト
マーを発泡する量、雰囲気条件（温度、湿度等）によっ
て適宜使用量を加減す′ることが必要である。

しかし、触媒の使用量の加減は当業界で普通に行われて
いることであり、これを選定することは容易なことであ
る。

さらに、本発明においては低発泡のウレタンエラ゛ろ）
マーを成形するものであり、この低発泡体の製造に使用
する発泡剤としては、通常の発泡剤、例えば水やハロゲ
ン化炭化水素（例ニトリクロロフルオロメタン、メチレ
ンクロライド）などが挙げられる。本発明においで望ま
れるウレタンエラストマーの発泡度は厳密に制限される
ものではないが、低発泡であることが重要であり、一般
には嵩密度で表現して０．３〜０．９ｇ／ａｍ３、好ま
しくは０６５−０．８５ｇ／ａｍ３の範囲内とすること
が有利であり、上記発泡剤の使用量及び／又は発泡量は
得られるウレタンエラストマーの嵩密度が上記の範囲内
に入るように調節することができる。

本発明に従うウレタンエラストマー発泡原液には、上記
成分のほか、必要に応じて、通常行なわれている如く、
気泡安定剤（例：シリコーン界面活性剤など）、顔料（
例：カーボンプラックなど）等を添加することもできる
。

以上述べたウレタンエラス）マー発泡原液各成分は、本
発明の弾性マクラギの製造直前に緊密に混合され、弾性
マクラギの形成のために使用される。

本発明の弾性マクラギは、コンクリート製マクラギの底
面及び側面の少なくとも下方部分が間隙をおいて金型に
よりほぼ完全に包囲されるように金型内にコンクリート
製マクラギを固定した後、該間隔に前記に示す組成から
なるウレタンエ。ラストマー発泡原液を注入し、該原液
を発泡硬化せしめることによって、低発泡ウレタンエラ
ストマーで接着被覆された弾性マクラギを一体成型する
ことによって製造することがでｂる。

かかる一体成型法を使用することにより、常圧□注入式
の簡易な金型を用いて弾性マクラギを容易に製造するこ
とが可能となり、しかも、１分程度の注入のあと約２時
間後には脱型することができるため生産能率を着るしく
高めることができ、しかも一体成形法により製造された
本発明の弾性マクラギはコンクリ−Ｆとウレタンエラス
トマーの被覆材とが強固に接着するため、接着プライマ
ーの使用が不要で且つ剥離も生じ難いという優れた利点
がある。

上記の方法に従えば、前記に述べたウレタンエラストマ
ー発泡原液の各成分が、常法に従い注入直前に緊密に混
合した後、弾性マクラギの一体成形のために金型内に注
入される。その金型は、弾性マクラギの一体成形を可能
にするため、コンクリート製マクラギの底面及び側面の
少なくとも下方部分（該底面に近い方の部分）が間隙を
おいて金型によりほぼ完全に包囲されるように、コンク
リート製マクラギに固定される。その固定の仕方の一兵
体化例を添付の第１図及び第２図に示す。すなわち、図
中、（１）はコンクリート製マクラギであり、その大き
さは、使用すべき鉄道路線により異なるが、例えば長さ
は５０〜５００ｃｍ、幅は２０〜１００ｃｍ、高さは１
０〜３０ｃｍ程度とすることができ、このマクラギ（１
）に、図示する如く、マクラギの底面（２）及び側面（
３）の下方等必要部分をほぼ完全に包囲するように箱型
の金型（４）が取り付けられる。その際、マクラギ（１
）の底面（２）と金型の内底面及びマクラギ（１）の側
面（３）と金型の内側面との間には、それぞれ間隙Ｗ及
びＷ′を有する間隙Ｓが設けられる。金型（４）は、こ
の間隙Ｓに注入されるウレタンエラストマー原液の実質
的な漏れがない程度にマクラギ（１）をほぼ完全に包囲
するものでなければならない。上記間隙―及び四′はマ
クラギ（１）の大きさ、ウレタンエラストマーの種類等
に応じて広範に変えることができるが、例えばりは１〜
５　ｃｍ、より好ましくは２〜３ｃｍ、−′は１〜５０
輪、より好虫しくは１．５〜３ｃＬ１１とすることがで
きる。

また、金型（４）がマクラギ（１）の側面（３）を包囲
する高さｈもまた、臨界的なものではなく、弾性マクラ
ギの用途等に応じて広範に変えることができるが、一般
にはマクラギ（１）の高さの１０分の１乃至１分の１程
度とすることがで軽る。

上記のようにセットされた金型には次いで金型（４）の
適宜位置に設けた注入口（５）より間隙Ｓ内ヘウレタン
エラストマー発泡原液を注入する。本発明者らの研究に
よれば、該注入は、上記のように金型（４）をセットし
たマクラギ（１）を、第１図において注入口（５）を有
する金型の面が下になり且つ脱気用小孔（６）を有する
金型の面が上になり、かくしてマクラギの底面（２）が
ほぼ垂直になるように立てた状態に設置して行なうこと
が操作上非常に有利であることがわかった。

第３図はそのような金型（４）内ヘラレタンエラストマ
ー発泡原液を注入する場合の操作法を示したフローシー
トであり、金型（４）をセットしたコンクリート製マク
ラギ（１）は上記のようにその底面（２）がほぼ垂直に
なるように設置され、該金型の下方に位置する注入口（
５）からウレタンエラストマー発泡原液が注入され、そ
の注入に従って間隙Ｓ中の空気は脱気孔（６）から追い
出される。このウレタンエラストマー発泡原液は、例え
ば、多価アルコール、鎖長延長剤、発泡剤、ウレタン化
触媒、発泡安定剤等からなるＡ液及び有機ポリイソシア
ネートからなるＢ液を原液タンク（１０）及び（１０’
）に仕込み、そこからそれぞれ計量送液ポンプ（１１）
及び（１１’）を通って二液攪　器（１２）に供給し、
そこで緊密に混合することにより調製され、その混合液
は次いで末端バルブ（１４）を有する導管（１３）を経
て注入口（５）に導びかれる。

本発明において好適に使用されるＡ液及びＢ液の代表的
な組成は次のとおりである。

Ａ液組成 ポリエーテルポリオール　　１００．０重量部（グリセ
リン／プロピレン オキシド／エチレンオキシ ドの共重合付加物；数平均 分子量＝６，５００） エチレングリコール　　　　０．５〜１０／／水　　　
　　　　　　　　　　０．１〜０．５　〃整泡剤（例え
ばシリコーン 系界面活性剤）　　　　　　０．１〜１　　〃トリエチ
レンジアミン　　　０．１〜０．５　〃」ｊ艮Ｊし虞 ポリイソシアネート／ポリ　ＮＣＯＩｎｄｅｘオールの
プレポリマー　　　９０〜１１０　〃（例えば４，４′
−シェフニル メタンジイソシアネートと 上記ポリエーテルポリオ− ルとのイソシアネート末端 ＝１６重量％） 金型内へのウレタンエラストマー発泡原液の注入は通常
１−１００ｋｇ／＋ｏｉｒ＋、より好ましくは３０〜６
０ｋｇ／ｌｌｌ１ｎの速度で行なうことができ、注入量
は所望とする発泡度に応じて、金型の前記間隙の全体積
の３分の１乃至１０分の９とすることができる。注入さ
れたウレタンエラストマー発泡原液は次いで発泡硬化せ
しめられる。この発泡硬化は通常室温において行なうこ
とができるが、必要に応じて、約７０″Ｃ＊での温度に
加熱しながら行なってもよい。発泡硬化は大体１〜２時
間以内に終了し、発泡硬化が終れば、マクラギから金型
を取りはずす。

これによって、低発泡ウレタンエラストマーで被覆され
た本発明の弾性マクラギを得ることができる。このよう
にしてコンクリート製マクラギに一体被覆成形せしめら
れる低発泡ウレタンエラストマー中の気泡はその大部分
が独立気泡であって、該エラストマーに望まれる物性と
しては次のものを挙げることができる。

１　嵩密度二０．３〜０．９ｇ／ａｍコ、好ましくは０
、６５−０．８５ｇ／ａｍ３ ２　単位面積当りのバネ定数：少なくとも１ｋｇ／ｅｍ
コ以上、好ましくは３−１０　ｋｇ／ｃｖａコ３　圧縮
永久歪：１５％以下、好ましくは１０％以下 ４　疲労によるヘタリ量：１，５ｍｍ以下、好ましくは
ＩＩＩＩＩｏ以下 ５　発泡倍率：１〜３倍、好ましくは１．２〜１．６倍 本発明の弾性マクラギは、第４図に示すように、コンク
リート製マクラギ（１）とその下方部分に一体成形によ
り被着せしめられた低発泡ウレタンエラ°ストマーの被
覆材（７）とから成る。

本発明者らの研究によれば、この低発泡ウレタンエラス
トマーの被覆材の底面部分に、該被覆材の底面積の０．
５％以上、好ましくは５０％以下を占める切欠き部を穿
設すると、該被覆材内に応力が発生するのを防ぐことが
でき、拘束状態においても該被覆材の自由変形がある程
度可能となってバネ定数をより一層低下させることがで
き、加えてウレタンエラスジマーの使用量を減らすこと
ができることが判明した。

そのような効果を発揮させるための該切欠き部分（８）
の形状は、例えば第５図に示すような円柱状、又は図示
しないが角柱状等、或いは第６図に示すような溝状構造
とすることがで終る。

この切欠き部分には、弾性マクラギを路盤上の所定位置
に設置してん充コンクリートを打ち込む際にコンクリー
トが流れ込まないようにすることが重要であり、例えば
ポリエチレン７オーム、軟質ポリウレタンフォーム、軟
質発泡ゴム、軟質塩化ビニルフオーム等の嵩高なやわら
かい材質の物体を仮充填しておくことができる。

以上述べた本発明によれば、割振効果に優れており、振
動及び騒音の少ない弾性マクラギを提供することができ
る。

特に、本発明の弾性マクラギは、低発泡ウレタンエラス
トマー被覆材をコンクリ−）製マクラギに一体発泡成形
させることにより形成させたものであるから、ウレタン
エラストマー被覆材がコンクリート製マクラギに強固に
接着しているという長所がある。通常防振材は振動発生
源の振動を確実に伝達せしめられて、その振動を遮断し
併せて防振材内部で吸収する必要があるため、上記の接
着性は実用上極めて大きな長所である。

しかも、本発明の弾性マクラギは簡単な装置で容易に製
造することがで鯵、弾性マクラギの生産コストの低減化
及び省力化を図ることができる。

次に実施例を掲げて本発明をさらに説明する。

実施例 ４００論鵠Ｘ２０００ｍｍＸ２０Ｏｍ−の寸法を有する
コンクリート製マクラギを、第１図に示すようにして、
３ＩＩＩ６φの脱気孔（６）付の金型内にセットし、被
覆厚み（ｗ、　ｔｏ’　）を２５Ｉ６１１１とした。な
お、第１図に示してないが、第６図に示すような底面の
中央部に幅３００１１１論、深さ１５論論の溝状構造の
切欠き部分（８）を有する被覆材が形成できるよう金型
の該当部分に隔壁をとりつけた。次いで、第３図に示す
装置を用いて、下記に示す組成のＡ液及びＢ液を攪　器
（１２）内で回転数６０００ｒｐｍで混合し、金型下部
の注入口（５）より４５ｋｇ／ｗｉｎの速度で３０に、
注入した。室温に２時間放置した後脱型した。得られた
弾性マクラギのウレタンエラストマー被覆材は嵩密度０
　、７６　ｇ／Ｃｍ’；圧縮永久歪６．９％：疲労によ
るへたり量０．４３關で、マクラギの一締結当りのバ革
定数は４０　ｔｏｎ／Ｃｍであり、外観上、性能上要求
を充分に満足するものであった。

八」１１Ｌ ポリエーテルポリオール　　ｉｏｏ、ｏ重量部分子量＝
６，５００） エチレングリフール　　　　　３．０　　〃水　　　　
　　　　　　　　　　　０，３５　　／１整泡剤（例え
ばシリコーン 系界面活性剤）　　　　　　　　　０．５０　　ＩＩシ
トリチレンジアミン　　　　０．２０　　Ｎ、旦」良１
處 ポリイソシアネート／ポリ　Ｎ　ＣＯＩ　ｎｄｅｘオー
ルのプレポリマー　　　　１００ （例えば４．４′−シエ７ニル メタンジイソシアネーＦと 上記ポリエーテルポリオ− ルとのイソシアネート末端 前駆縮合体；遊離ＮＧＯ含量 ＝１６重！％）

【図面の簡単な説明】

第１図はコンクリート製マクラギに金型をセットした状
態の斜視図、第２図は第１図Ａ−Ａ線の拡大断面図、第
３図は本発明弾性マクラギを製造する際の装置の７０−
シート、第４図、第５図及び第６図は本発明の弾性マク
ラギの斜視図である（ただし、第５図に示す弾性マクラ
ギは裏返したときの斜視図である）。 図中、１・・・・・・コンクリート製マクラギ、２・・
・・・・コンクリート製マクラギの底面、３・・・・・
・フンクリ−ト製マクラギの側面、４・・・・・・金型
、５・・・・・・注入口、６・・・・・・脱気孔。 出　願　人　日清紡績株式会社 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンクリート製マクラギの底面及び側面の少なくとも下
   方部分が、 （ａ）　　平均官能基数が２．５〜３．５で且つ数平均
   分子量が約４５００〜約８５００の多価アルコール、 （ｂ）　　有機ポリイソシアネート、 （ｃ）２官能性鎖長延長剤、 （ｄ）　　ウレタン化触媒、及び （ｅ）発泡剤 から実質的に成り、具つ該２官能性鎖長延長剤をウレタ
   ンエラストマーの単位重量当り０．２Ｘ１０　　’乃至
   １．０Ｘ１０　３モル／ｇの濃度で含むウレタンエラス
   トマー発泡原液から形成された嵩密度が０．３〜０．９
   ｇ／ｃａ＋’の砥発泡ウレタンエラストマーで被覆され
   ていることを特徴とする弾性マフラ