JPS5850590B2 - 弾性マクラギの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性マクラギの製造方法に関し、さらニ詳しく
は、低発泡ウレタンエラストマーをコンクリート製マク
ラギに一体被覆成形することにより、軌道保守の省力化
と車両走行時の振動・騒音の軽減とを同時に可能ならし
める弾性マクラギの製造方法に関する。

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
ト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、シ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。

しかし、この弾性材の成形に手間がかかる（ｌ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
なりやすく、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トが減少す
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、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、振動遮断効果が犬きく、
シおもコンクリート製マクラギに対して極めて簡単に且
つ強固に一対被覆成形でき、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。

かくして、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を特徴とする弾性マ
クラギの製造方法が提供される。

本発明は、粘弾性特性に基く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くもので、本発明によれば
、軟質化された適当な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き、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ートで拘束
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著るしい低減を
防止することができる。

本発明の特徴は、かかる低発泡のウレタンエラストマー
で被覆された弾性マクラギを一体発泡成形法により製造
するという点にあり、かかる特徴をもつ本発明の方法に
よれば、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公租度
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
生産能率を著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ー
ト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。

本発明の方法において使用されるウレタンエラストマー
発泡原液は、多価アルコール、有機ポリイソシアネート
、鎖長延長剤、ウレタン化触媒、発泡剤等から戒る通常
の発泡ウレタンエラストマー原材料の中から適宜選ぶこ
とができる。

しかしながら、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、該多価アルコールとしては、
中でも、平均官能基数が２．５〜３．５、より好ましく
は２，８〜３．８の範囲内にあり且つ数平均分子量が約
４，５００〜約８，５００゜さらに好ましくは約４，５
００〜約６，５００の範囲内にあるのものが特に適して
いることが判明した。

しかして、本発明において好適に使用しうる多価アルコ
ールとしては例えば、グリセリン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール、クオトロール等の低分子
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酸化エチレ
ン、酸化プロピレン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ト
（Ｍ、Ｄ、■、）、ナフチレンジイソシアネート、トリ
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し
或いは二種以上の混合物として使用することもできる。

また、該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（−ＮＣＯ）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％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ネトマーの形成のために使
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
主とするバ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、エチレングリコール、フ０
ロピレングリコール、７０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Ｃ２〜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
、トリエタノー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二種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
価アルコールと組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０．２ Ｘ １０−
” ｍｏｌ ／ ｇｒ乃至１．０×１０ ” ｍｏｌ
／ｇｒ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、能力、１、 ＯＸ １０−３ｍ、ｏ ｌ
／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ー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本発明に
おける如き用途に対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
ルモルフォリン、Ｎ。

Ｎ−ジメチルエタノールアミン；オクチル酸錫、ラウリ
ル酸ジブメ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ストマ
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。

本発明において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．
９．９ ／ｉ、より好ましくは０，６５〜０．８５９／
ｆｆｌ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：カーボンブラックなど）等を添加することもできる
。

以上述べたウレタンエラストマー発泡原液各成分は、常
法に従い、注入直前に緊密に混合した後、本発明の方法
に従い、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ＩＪ−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具体化例を添付の第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５Ｏ−５００ｃｒｆＬ、幅は２０〜１００ｃ
ｒｆＬ１高さは１０〜３０α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、それぞれ間隔
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をまぼ完
全に包囲するものでなければならない。

上記間隔Ｗ及びＷ′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Ｗは１〜５ＣＩｒＬ１より好ましくは２〜３
ｃｍ、ｗ’は１〜５α、より好ましくは１．５〜３ｃＩ
ｒＬ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ｌ程度とすることがで
きる。

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内ヘウレタン工ラストマー発
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′を通って二液撹
拌器１２に供給し、そこで緊密に混合することにより調
整され、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に導ひかれる。

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
お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／酸化プロ ピレン／酸化エチレンの 共重合付加物；数千均分 子量−６，５００） エチレングリコール ０．５〜１０ 〃水
０．１−０．５ １／整泡剤（例えば
シリコ− ン系界面活性剤）０．１〜１ 〃 トリエチレンジアミン ０．１〜０．５〃Ｂ液組成 ポリイソシアネート／ポ ＮＣ０Ｉ ｎｄｅｘリオール
のプレポリマー ９０〜１１０ 〃（例えば４，４′−
ジフェ ニルメタンジイソシアネ ートと上記ポリエーテル ポリオールとのイソシア ネート末端前駆縮合体； 遊離ＮＣＯ含量−１６重 量％） 金型内へのランタンエラストマー発泡原液の注入は通常
１〜１００ｋｇ／ｍｉｎ、より好ましくは３０〜６０ｋ
ｇ／ｍｉｎの速度で行なうことができ注入量は所望とす
る発嵩度に応じて、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ラ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℃までの温度に加熱しながら行
なってもよい。

発泡硬化は本体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せ
た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。

■ 嵩密度：０．３〜０．９ ｆｉｌ ／Ｃ１１１，好
ましくは０．６５〜０．８５．９７ｉ ■ 単位面積当りのバネ定数：少なくとも１ｋｇ／ａ以
上、好マシくハ３〜１０ｋｇ／ＣＩＩｔ■ 圧縮永久歪
＝１５％以下、好ましくは１０％以下 ■ 疲労によるヘタリ量：１．５ｍｍ以下、好ましくは
１ｍ以下 ■ 発泡倍率：１〜３倍、好ましくは１．２〜１．６倍 本発明方法により製造される弾性マクラギは、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％以下、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ト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図に示すような横状構造とす
ることができる。

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
ポリエチレンフオーム、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
かい材質の物体を低充填しておくことができる。

以上述べた本発明の方法によれば、制振効果に優れてお
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、本発明の方法は、低発泡ウレタンエラストマー被
覆材をコンクリート製マクラギに一体発泡成形させる方
法であるから、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する長所がある。

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、本発明の方法によれば弾性マクラギを簡単な装
置で容易に製造することができ、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。

充に実施例を掲げて本発明の方法をさらに説明する。

実施例 ４００ｍｍＸ２０００間Ｘ２００ｍｍ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、３
１！Ｉｌ！φの脱気孔６付の金型内にセットし、被覆厚
みｗ２ｗ′を２５山とした。

なお、第１に示してないが、第６図に示すような底面の
中央部に幅３００ｍ２！、深さ１５ｍｍの横状構造の切
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液を撹拌器１２内で回転数６００ Ｏｒｐｍ
で准合し、金型下部の注入口５より４５ｋｇ／ｍｉｎの
速度で３０ｋｇ注入した。

室温に２時間必置した後脱型した。

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／ｃｒｉｌ ：圧縮永久歪６．９％
；疲労によるヘタリ量Ｑ、４３ｍｍで、マクラギの一締
結当りのバネ定数は４０ ｔｔｙｎ、７ｃｍ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。

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／酸化プロ ピレン／酸化エチレンの 共重合付加物；数千均分 子量−６，５００） エチレングリコール ３．０重量部水
０．３５／／整泡剤（例えばシリ
コ−０，５Ｑ ｔｔン系界面活性剤） トリエチレンジアミン ０．２０７ Ｂ液組成 ポリイソシアネート／ポ Ｎ ＣＯＩ ｎｄｅｘリオー
ルのプレポリマー １００ （例えば４，４′−ジフェ ニルメタンジイソシアネ ートと上記ポリエーテル ポリオールとのイソシア ネート末端前駆縮合体； 遊離ＮＣＯ含量−１６重 量％）

【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図は本発明の方法を実施するための装置のフローシー
ト、第４図、第５図及び第６図は本発明の方法により製
造される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・・・・・
・コンクリート製マクラギの側面、４・・・・・・金型
、５・・・・・・注入口、６・・・・・・脱気子し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、該間隙に下記の組成（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８５０
   ０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０．２ Ｘ １０”−３乃
   至１．０Ｘ１０”モル／ｇの濃度で含むウレタンエラス
   トマー発泡原液を注入し、該発泡原液を発破化せしめる
   ことによって、嵩密度が０．３〜０．９ｇ／ｃｄの低発
   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を特徴とする弾性マクラギの製造方
   法。 ２ 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且
   つ該金型を該マクラギの底面がほぼ垂直になるように設
   置した後、該間隙に下方から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を特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。