KR101275967B1 - 레일 부설용 수지 성형체, 및 레일 부설용 수지 성형체의제조 방법 - Google Patents

레일 부설용 수지 성형체, 및 레일 부설용 수지 성형체의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제진 효과가 우수한 폴리우레탄 수지의 레일 부설용 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 레일 부설용 성형체 (1)은, 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부 (10)과 섬유부 (23)을 가져서, 레일 부설용 성형체 (1)에는 섬유부 (23)이 함유되어 있다. 이 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것이다. 따라서, 폴리우레탄 수지부 (10)이 적절한 정도로 부드럽고 제진성을 가지며, 적절한 정도로 단단하고 강도나 내구성을 갖는다.
제진 효과, 폴리우레탄 수지, 레일 부설용 성형체, 폴리올, 이소시아네이트

Description

레일 부설용 수지 성형체, 및 레일 부설용 수지 성형체의 제조 방법 {A Resin Molded Article for Constructing a Rail and a Method for Manufacturing the Same}
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 연속 성형 라인을 나타낸 사시도이다.
도 3은 연속 성형 라인을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제5의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제5의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체의 사용 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 평가 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 10은 평가 시스템을 나타내는 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2, 3, 3a, 4: 레일 부설용 수지 성형체
10: 폴리우레탄 수지부
23: 섬유부
72: 침목
74: 패킹
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-281745호 공보
본 발명은 제진성(制振性)이 우수한 레일 부설용 수지 성형체에 관한 것이다. 특히, 침목이나 침목과 침목을 지지하는 부분 사이 등에 설치되는 패킹에 사용할 수 있는 레일 부설용 수지 성형체에 관한 것이다.
철도 궤도 등에서는 침목이나 패킹이 설치되어 있다. 침목은 레일의 하측에 설치되어 레일의 하중을 지지하면서, 2개의 레일 간격을 유지하는 것이다. 또한, 패킹은 레일과 침목 사이 등에 설치되어 침목과 레일 사이의 높이 조절이나, 레일과 철 횡목 등의 사이의 높이 조정을 행하면서, 패킹에 의한 진동 흡수에 의해 열 차 주행시의 진동 감소를 행하고 있다.
이러한 패킹은 사용 조건 등에 따라, 고무 등 각종 재료가 사용되고 있다. 또한, 이 재료로서 폴리우레탄 수지의 성형체를 사용하는 종래 기술이 특허 문헌 1 등에 개시되어 있다.
특허 문헌 1에 기재되어 있는 것은 진동의 감소와 고강도가 양립 곤란한 것이었다. 또한, 장섬유를 사용하여 연속 성형하는 경우, 성형시에 성형 공정으로부터 나온 후에 발포의 내압력에 의해 팽창한 후, 팽창에 의한 변형이나 균열이 발생해버릴 우려가 있고, 연속 성형이 곤란한 것이었다.
따라서, 제진 효과가 우수한 폴리우레탄 수지의 레일 부설용 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 레일 부설용 수지 성형체는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부에 섬유부가 함유되어 있는 레일 부설용 수지 성형체이며, 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부에 섬유부가 함유되어 있는 레일 부설용 수지 성형체이며, 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시 아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것이기 때문에, 폴리우레탄 수지부가 적절한 정도로 부드럽고 제진성을 가지며, 적절한 정도로 단단하고 강도나 내구성을 갖는다.
또한, 상기 폴리우레탄 수지부는 비례 한도 압축 강도가 1.0 내지 3.0 MPa이고, 정적 스프링 상수가 5 내지 50 kN/mm일 수 있다.
여기서, 정적 스프링 상수란, 50 mm×100 mm×100 mm의 시료편을 사용하여 JIS K 6385(방진 고무의 시험 방법)의 「6. 정적 특성 시험」의 「왕로 방식」에 의해 측정한 수치를 나타내는 것이다.
이러한 구성에 따르면, 폴리우레탄 수지부는 비례 한도 압축 강도가 1.0 내지 3.0 MPa이고, 정적 스프링 상수가 5 내지 50 kN/mm이기 때문에, 제진성과, 강도 및 내구성의 양립이 가능하다.
또한, 본 발명의 레일 부설용 수지 성형체는 경질 수지부와 연질 수지부를 갖고, 경질 수지부 및 연질 수지부는 층상이 되어 적층체를 형성하는 것이며, 연질 수지부에는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부에 섬유부가 함유되어 있는 폴리우레탄 수지 성형체가 사용되고 있고, 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것임을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 경질 수지부와 연질 수지부를 갖고, 경질 수지부 및 연질 수지부가 층상이 되어 적층체를 형성하는 것이며, 연질 수지부에는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부에 섬유부가 함유되어 있는 폴리우레탄 수지 성형체가 사용되고 있기 때문에, 연질 수지부에 의해 제진성을 부여하고, 경질 수지부에 의해 강도나 내구성을 부여할 수 있으며, 또한 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것이기 때문에 제진성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 폴리우레탄 수지부는 비례 한도 압축 강도가 1.0 내지 3.0 MPa이고, 정적 스프링 상수가 5 내지 50 kN/mm일 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 폴리우레탄 수지부는 비례 한도 압축 강도가 1.0 내지 3.0 MPa이고, 정적 스프링 상수가 5 내지 50 kN/mm이기 때문에, 제진성과, 강도 및 내구성의 양립이 가능하다.
또한, 상기 섬유는 유리 장섬유가 사용되어 소정 방향으로 배향되도록 할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 섬유는 유리 장섬유가 사용되어 소정 방향으로 배향되어 있기 때문에, 특히 강도가 우수하다.
상기 레일 부설용 수지 성형체를 제조하는 레일 부설용 수지 성형체의 제조 방법에서는, 연속 유리 장섬유를 다발상으로 하는 공정과, 다발상의 유리 장섬유에 폴리올과 이소시아네이트를 원료로 하는 액체 수지를 함침하는 공정과, 액체 수지를 함침시킨 유리 장섬유를 형틀 내에 도입하여 액체 수지를 경화시켜 소정의 길이로 절단하는 공정을 가지며, 레일 부설용 수지 성형체를 연속적으로 제조하는 방법에 의해 행할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 연속 유리 장섬유를 다발상으로 하는 공정과, 다발상의 유리 장섬유에 폴리올과 이소시아네이트를 원료로 하는 액체 수지를 함침하는 공정과, 액체 수지를 함침시킨 유리 장섬유를 형틀 내에 도입하여 액체 수지를 경화시켜 소정의 길이로 절단하는 공정을 가지며, 레일 부설용 수지 성형체를 연속적으로 제조하는 것이기 때문에 생산성이 우수하고, 사용되는 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것이기 때문에 형틀 내에서 경화한 수지의 변형이나 균열 등의 발생도 적다.
상기한 레일 부설용 수지 성형체를 제조하는 레일 부설용 수지 성형체의 제조 방법에서는, 유리 섬유를 갖는 수지 성형체를 파쇄하는 공정과, 상기 파쇄된 수지 파쇄물과 폴리올과 이소시아네이트를 성형 형틀에 충전하여 성형 형틀 내에서 경화시키는 공정을 갖는 방법으로 행할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 유리 섬유를 갖는 수지 성형체를 파쇄하는 공정과, 상기 파쇄된 수지 파쇄물과 폴리올과 이소시아네이트를 성형 형틀에 충전하여, 성형 형틀 내에서 경화시키는 공정을 갖는 것이기 때문에, 일단 사용된 것이나 불필요해진 것을 파쇄할 수 있고, 리사이클성이 우수하다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다. 도 2는 해당 수지 성형체의 연속 성형 라인을 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2에 나타낸 연속 성형 라인을 나타낸 모식도이다. 도 4는 본 발명의 제2의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 제3의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 제4의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명의 제5의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체를 나타낸 사시도이다. 도 8은 본 발명의 제5의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체의 사용 상태를 나타낸 사시도이다. 도 9 및 도 10은 평가 시스템을 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 제1의 실시 형태에서의 레일 부설용 수지 성형체 (1)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 폴리우레탄 수지부 (10)과 섬유부 (23)을 갖는다. 또한, 폴리우레탄 수지부 (10)은, 폴리올과 이소시아네이트를 원료로서 이들을 반응시켜 얻어지는 것이며, 섬유부 (23)은 폴리우레탄 수지부에 함유된 상태로 존재한다.
또한, 레일 부설용 수지 성형체 (1)은 각기둥상이고, 침목으로서 사용된다.
폴리우레탄 수지에 사용하는 폴리올은, 구체적으로는 폴리에테르계 폴리올이 사용되고 있다. 폴리에테르계 폴리올의 수산기값은 240 mgKOH/g이고, 80 내지 350 mgKOH/g의 범위이다. 또한, 폴리에테르계 폴리올의 관능기수는 2.5이고, 2.0 내지 3.5의 범위이다.
또한, 폴리올로서 폴리에스테르계 폴리올이나 페놀 변성 폴리올을 사용할 수 있다.
폴리우레탄 수지에 사용하는 이소시아네이트는 폴리메릭(polymeric) MDI가 사용된다. 폴리메릭 MDI는 1 분자 중에 벤젠환을 3개 이상 갖는 다핵체라고 불리우고 있는 폴리페닐렌 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트를 포함하는 것이다. 또한, 폴리메릭 MDI는 폴리페닐렌 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트와 메틸렌디페닐이소시아네이트(이하, MDI라고 함)를 혼합한 것이다. MDI는 1 분자 중에 벤젠환을 2개 갖는 것이며, 2핵체라고 불리우고 있는 것이다.
본 발명의 폴리우레탄 수지의 원료인 폴리올은, 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g의 범위로서, 통상 경질 폴리우레탄용으로서 사용되는 것에 비하여 낮다. 따라서, 수산기끼리의 분자 간격이 보다 길어지고, 가교가 적어져 부드러워진다. 따라서, 레일 부설용 수지 성형체 (1)의 용수철 상수가 감소하여, 동일한 하중으로도 변형되기 쉬워지므로 진동을 흡수할 수 있고, 또한 진동 에너지(운동 에너지)를 열 에너지로 바꿀 수 있기 때문에(대시포트(dashpot) 효과), 진동을 감쇠시킬 수 있다.
레일 부설용 수지 성형체 (1)의 섬유는 유리 섬유가 사용되고 있다. 이 유리 섬유는 장섬유일 수도 있고, 단섬유일 수도 있다. 또한, 이 섬유는 배향되어 있는 것일 수도 있고, 배향되어 있지 않은 것일 수도 있다. 또한, 유리 섬유 이외의 섬유를 사용할 수도 있다.
또한, 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고, 반응시켜 폴리우레탄 수지로 한다. 레일 부설용 수지 성형체 (1)에서는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시킬 때, 유리 섬유를 내부에 존재하도록 하여, 성형 후에는 유리 섬유가 함유되어 있는 상태가 된다.
본 실시 형태의 폴리우레탄 수지부 (10)은, 비례 한도 압축 강도가 2.5 MPa로서 1.0 내지 3.0 MPa의 범위 내이고, 정적 스프링 상수는 45 kN/mm로서 5 내지 50 kN/nm의 범위 내이다. 따라서, 폴리우레탄 수지부 (10)은 강도와 제진 효과를 양립시킬 수 있다.
또한, 설명은 생략했지만, 이들 물성의 확인은 섬유부 (23)을 함유시키지 않고 폴리우레탄 수지부 (10)만으로 성형한 것을 사용하여, 시험해서 행해진다.
우레탄 수지부 (10)은 성형시에 발포를 행함으로써 발포 수지로 할 수 있다. 또한, 섬유 이외의 다른 첨가제를 첨가할 수 있다.
다음으로, 레일 부설용 수지 성형체 (1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
레일 부설용 수지 성형체 (1)은, 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같은 연속 성형 라인 (50)을 사용하여 제조된다. 연속 성형 라인 (50)에는 섬유 공급 공정 (51), 수지 함침 공정 (52), 성형 공정 (53), 인취부 (55)를 갖는다.
또한, 섬유 공급 공정 (51)로부터 인취부 (55)를 향하여 진행하도록 연속적으로 섬유부 (23)을 공급하고, 인취부 (55)로 인취되어 완성된 성형품 (41)이 나온다. 또한, 연속 성형 라인 (50)을 나타낸 도 2, 도 3에 있어서는, 좌측으로부터 우측으로 공정이 진행된다.
섬유 공급 공정 (51)은 섬유부 (23)이 되는 섬유를 연속적으로 공급하는 부분이고, 도시는 생략했지만, 유리 장섬유를 보빈 등에 감아 두고, 이들로부터 풀어내 공급된다. 또한, 섬유 공급 공정 (51)에는 복수개의 유리 장섬유가 다발상으로 공급되고, 이 유리 장섬유는 수지 함침 공정 (52)로 진행된다.
수지 함침 공정 (52)는 분무 노즐 (60)과 함침 롤 (61) 및 주무름판 (62)를 갖고 있다. 또한, 분무 노즐 (60)으로부터 액체의 수지액을 섬유부 (23)을 향하여 분무하고, 그 후 함침 롤 (61)을 통과시켜 주무름판 (62)로 문지름으로써 수지액을 전체에 균일하게 퍼지도록 한다.
또한, 섬유부 (23)은 성형 공정 (53)에 공급된다. 성형 공정 (53)은 4개의 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)을 갖고 있고, 이 4개의 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)의 내측에 성형 통로 (68)이 형성된다. 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)의 표면은 평면상이고, 성형 통로 (68)의 단면 형상은 거의 장방 형상으로 되어 있으며, 수지 존재부 (20)의 단면 형상에 맞추어져 있다. 또한, 상하의 무단 벨트 (63, 64)는 좌우의 무단 벨트 (65, 66)보다 폭이 넓고, 수지 존재부 (20)의 단면 형상은 상하 폭(두께)보다 가로 방향의 폭 길이 쪽이 길다.
성형시에는 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)이 작동한다. 또한, 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)가 작동했을 때의 내측의 진행 방향 및 속도는, 섬유부 (23)의 진행 방향 및 속도와 동일하다. 따라서, 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)과, 성형 도중의 수지 사이의 마찰을 작게 할 수 있다.
또한, 무단 벨트 (63, 64, 65, 66)에 의해 형성되는 성형 통로 (68)은, 수지액 경화에 필요한 정도로 가열되고 있다. 또한, 섬유부 (23)에 함침된 수지액은, 성형 통로 (68) 내에서 경화된다. 이 수지액에는 발포제가 첨가되어 있기 때문에, 이 경화시에 발포된다.
성형 통로 (68)을 통과하여 경화된 수지는 인취부 (55)에 의해 인취된다. 인취부 (55)에서는 상측 벨트 (55a)와 하측 벨트 (55b)가 설치되고 있고, 수지 존재부 (20)이 상측 벨트 (55a)와 하측 벨트 (55b) 사이에 끼워진 상태로 작동한다.
또한, 커터 (40)으로 소정의 길이로 절단되고, 절단된 성형품 (42)에는 표면 마무리 등이 행해져 레일 부설용 수지 성형체 (1)이 완성된다.
본 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (1)에 사용되는 폴리올은, 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g의 범위이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5의 범위인 것이 사용되고 있다. 따라서, 레일 부설용 수지 성형체 (1)의 폴리우레탄 수지는, 종래의 것에 비하여 다소 부드럽지만, 어느 정도의 경도가 있기 때문에, 발포의 내압력에 견딜 수 있고, 성형시에 성형 공정 (53)으로부터 나온 후에 발포의 내압력에 의해 팽창된 후, 팽창의 발생이나 성형품에 발생하는 균열을 방지할 수 있어 안정하게 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 성형된 성형품은 제진성이 우수한 것이다.
상기한 실시 형태에서는 레일 부설용 수지 성형체 (1)이 적층체가 아니었지만, 도 4, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이 성형 후에 중첩시켜 적층체로 할 수 있다.
도 4에 나타낸 제2의 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (2)는, 레일 부설용 수지 성형체 (1)과 동일한 원료에 의해 제조된 것을 복수장 준비하고, 이것을 겹쳐 제작된 것이다.
또한, 도 5에 나타낸 제3의 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (3)에서는, 레일 부설용 수지 성형체 (1)과 동일한 원료에 의해 제조된 연질 수지부 (30)과, 연질 수지부 (30)보다 단단한 경질 수지부 (31)을 사용하여, 연질 수지부 (30) 과 경질 수지부 (31)을 적층하여 제조되는 것이다. 레일 부설용 수지 성형체 (3)은 연질 수지부 (30) 및 경질 수지부 (31)을 상하로 적층한 것이다.
또한, 도 6에 나타낸 제4의 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (3a)와 같이, 경질 수지부 (31)을 상하로 배치하고, 중간에 연질 수지부 (30)을 배치할 수도 있고, 경질 수지부 (31)에 의해 상하로부터 연질 수지부 (30)을 끼우도록 하여 적층할 수도 있다.
도 4, 도 5, 도 6에 나타낸 레일 부설용 수지 성형체 (2, 3, 3a)와 같이, 적층하는 매수를 변경할 수도 있으며, 이 경우에는 필요한 두께의 것을 제조하여 적층할 수 있다. 특히, 레일 부설용 수지 성형체 (3)에서는, 연질 수지부 (30)과 경질 수지부 (31)이 사용되고 있기 때문에, 고강도로 하면서 제진 효과를 높일 수 있다.
상기한 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (1, 2, 3, 3a)에서는, 사용되는 섬유부 (23)이 장섬유이지만, 단섬유를 사용하여 성형할 수도 있다.
도 7에 나타낸 본 발명의 제5의 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (4)는, 폴리우레탄 수지부 (10)과 섬유부 (23)을 갖고 있는데, 섬유부 (23)은 상기한 것과는 달리 단섬유가 사용되고 있다.
또한, 레일 부설용 수지 성형체 (4)의 제조는, 금형 등의 성형 형틀을 이용하여 행해진다. 구체적으로는 원료를 성형 형틀에 충전하고, 압축ㆍ가열하여 성형된다.
섬유부 (23)에는 유리 섬유를 갖는 수지 성형체를 파쇄한 것이 사용된다. 구체적으로는 섬유 강화 폴리우레탄 수지의 성형품을 분쇄하고, 분쇄에 의해 생기는 분상체를 상기 성형 형틀에 충전한다. 그렇게 하면, 분쇄에 의해 생기는 분상체에 포함되는 섬유가 섬유부 (23)이 된다.
분쇄하여 사용하는 유리 섬유가 첨가되어 있는 수지는, 어떠한 것이라도 사용할 수 있기 때문에 장기간 사용하여 폐재가 된 것이나, 제조시에 발생하는 손실 등을 재이용할 수 있다. 또한, 이 경우, 재이용하는 수지의 재질은 폴리우레탄 수지가 바람직하다. 이와 같이 레일 부설용 수지 성형체 (4)에는, 섬유 강화 폴리우레탄 수지의 성형품을 분쇄한 것을 사용하기 때문에 리사이클성이 우수하다.
또한, 상기한 유리 섬유가 첨가되어 있는 수지의 분쇄 정도는 어느 정도라도 좋지만, 평균 입경이 1 mm 이상의 입상이 되도록 분쇄할 수도 있고, 평균 입경이 1 mm 미만의 분상이 되도록 분쇄할 수도 있다. 또한, 평균 입경이 1 mm 이상인 경우에는, 평균 입경이 5 mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄 수지는 발포시킬 수 있다. 발포함으로써 비중을 작게 할 수 있다. 또한, 발포 배율은 용도에 따라 조정할 수 있다.
본 실시 형태의 레일 부설용 수지 성형체 (4)의 성형 방법은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 이하에 나타낸 바와 같이 소정의 형틀을 이용하여 개별적으로 성형하는 방법을 채용할 수 있다.
구체적으로는 폴리올 및 이소시아네이트와, 필요에 따라 발포제나 촉매 등을 소정량 첨가하여, 믹서 등으로 혼합하여 액체의 수지액을 조정한다. 또한, 성형 형틀에 상기 수지액과 유리 섬유를 넣고, 그 후 발포, 경화시켜 성형한다.
또한, 폐재 등이 된 유리 섬유가 첨가된 수지를 사용하는 경우에는, 분쇄된 수지를 성형시에 성형 형틀에 넣어 행할 수 있기 때문에 용이하게 성형할 수 있다. 또한, 분쇄한 수지의 분립체 입경에 따라 수지액과 분쇄된 수지의 배합 비율을 변경할 수 있다.
또한, 성형 형틀을 이용하여 성형하는 경우에는, 수지액의 경화시, 압축 상태로 성형할 수 있다. 이러한 경우에는 성형된 폴리우레탄 수지 성형체의 형상이나 비중이 안정된다.
상기한 바와 같이 성형된 레일 부설용 수지 성형체 (4)는, 궤도에 사용하는 부재로 이용할 수 있다. 구체적으로는, 도 8에 나타낸 바와 같이 침목 (72)가 지지되는 부분에 부착되는 패킹으로서 사용할 수 있다.
또한, 패킹이란, 레일과 침목 사이 등에 설치함으로써 간극을 조정하거나, 진동을 감소시키기 위해 사용하는 부재이다. 또한, 패킹은 레일을 부설할 때 설치할 수도 있지만, 레일을 부설한 후에 설치할 수도 있다. 레일과 침목 사이에 패킹을 배치함으로써 레일 사용에 의한 침목의 마모나 변형, 체결 부분의 느슨함 등에 의해 발생하는, 침목과 레일 사이의 간극 등을 매립할 수 있다.
<실시예>
<실시예 1>
실시예 1의 레일 부설용 수지 성형체 (3)을 이하의 방법으로 성형하였다.
2종의 폴리올을 사용하여 우레탄 수지액 U1을 조정하였다. 구체적으로는 폴리올 P1(스미까 바이엘 우레탄사 제조, SBU 폴리올 610J) 50 부, 폴리올 P2(스미까 바이엘 우레탄사 제조, 스미펜 1600U) 50 부, 이소시아네이트(스미까 바이엘 우레탄사 제조, 스미쥴 44V20) 94 부, 발포 조정제(도레이 실리콘사 제조, SRX295) 1.0 부, 발포제로서의 물 0.8 부, 유기 주석 촉매(산꾜 유끼 고세이사 제조, SCAT31A) 0.2 부를 배합하였다. 또한, 이들을 혼합한 것을 믹서로 균일 분산하여 우레탄 수지액 U1을 조정하였다.
우레탄 수지액 U1의 폴리올은 2종의 폴리올 P1, P2를 혼합한 것이고, 사용되는 폴리올의 수산기값이 316 mgKOH/g이며, 관능기수가 2.9이다. 또한, 사용되는 이소시아네이트 중의 NCO기의 비율은 31 ％이다.
이어서, 상기 우레탄 수지액 U1을 유리 섬유 다발에 분무하고, 주무름판 (62)에 의해 유리 섬유 사이에 우레탄 수지액 U1을 스며들게 한다. 또한, 이 우레탄 수지액 U1이 스며든 유리 섬유를 성형 통로 (68)에 통과시키고, 발포, 경화시켜 우레탄 수지액 U1을 원료로 하는 성형체 S1을 성형한다.
이 때 사용되는 유리 섬유의 번수는 9200 tex이다. 또한, 수지의 발포 배율은 2.5배이고, 성형 후의 비중은 0.74이다.
성형체 S1의 굽힘 강도는 134 MPa, 굽힘 영률은 7950 MPa, 세로 압축 강도는 53 MPa, 전단 강도는 10 MPa, 정적 스프링 상수는 48.5 kN/mm이다.
또한, 우레탄 수지액 U1과는 별도로 우레탄 수지액 Uz를 조정하고, 우레탄 수지액 Uz를 원료로 하는 성형체 Sz를 성형한다. 우레탄 수지액 Uz의 배합은, 우레탄 수지액 U1에 비하여, 사용하는 폴리올을 폴리올 P1(스미까 바이엘 우레탄사 제조, SBU 폴리올 610J) 100 부로 변경하고, 다른 배합은 동일하게 한 것이다.
이 때 사용되는 유리 섬유의 번수는 9200 tex이고, 성형체 S2 전체에 대한 유리 섬유의 비율은 52 중량％이다. 또한, 수지의 발포 배율은 2.5배이고, 성형 후의 비중은 0.74이다.
성형체 Sz의 굽힘 강도는 142 MPa, 굽힘 영률은 8100 MPa, 세로 압축 강도는 58 MPa, 전단 강도는 10 MPa, 정적 스프링 상수는 80.0 kN/mm이다.
또한, 성형체 S1이 상측이 되도록, 성형체 S1과 성형체 Sz를 상하 2층으로 적층하여 실시예 1의 레일 부설용 수지 성형체 (3)을 형성하였다.
<실시예 2>
실시예 2의 레일 부설용 수지 성형체 (3)을 이하의 방법으로 성형하였다.
폴리올로서 2종의 것을 사용하여 우레탄 수지액 U2를 조정하였다. 구체적으로는 폴리올 P1(스미까 바이엘 우레탄사 제조, SBU 폴리올 610J) 20 부, 폴리올 P2(스미까 바이엘 우레탄사 제조, 스미펜 1600U) 80 부, 이소시아네이트(스미까 바이엘 우레탄사 제조, 스미쥴 44V20) 64 부, 발포 조정제(도레이 실리콘사 제조, SRX295) 1.0 부, 발포제로서의 물 0.8 부, 유기 주석 촉매(산꾜 유끼 고세이사 제조, SCAT31A) 0.2 부를 배합하였다. 또한, 이들을 혼합한 것을 믹서로 균일 분산하여 우레탄 수지액 U2를 조정하였다.
우레탄 수지액 U2의 폴리올은 2종의 폴리올 P1, P2를 혼합한 것이고, 혼합된 폴리올의 수산기값이 190 mgKOH/g이며, 관능기수가 2.5이다. 또한, 사용되는 이소시아네이트 중의 NCO기의 비율은 31 ％이다.
이어서, 상기 우레탄 수지액 U2를 유리 섬유 다발에 분무하고, 주무름판 (62)에 의해 유리 섬유 사이에 우레탄 수지액 U2를 스며들게 한다. 또한, 이 우레탄 수지액 U2가 스며든 유리 섬유를 성형 통로 (68)에 통과시키고, 발포, 경화시켜 우레탄 수지액 U2를 원료로 하는 성형체 S2를 성형한다.
이 때 사용되는 유리 섬유의 번수는 9200 tex이고, 성형체 S2 전체에 대한 유리 섬유의 비율은 51 중량％이다. 또한, 수지의 발포 배율은 2.0배이고, 성형 후의 비중은 0.9이다.
성형체 S2의 굽힘 강도는 67 MPa, 굽힘 영률은 3400 MPa, 세로 압축 강도는 15 MPa, 전단 강도는 4.5 MPa, 정적 스프링 상수는 12 kN/mm이다.
또한, 성형체 S2가 상측이 되도록, 성형체 S2와 성형체 Sz를 상하 2층으로 적층하여 실시예 2의 레일 부설용 수지 성형체 (3)을 형성하였다.
<실시예 3>
실시예 3의 레일 부설용 수지 성형체 (4)를 이하의 방법으로 성형하였다.
폴리올은 상기 우레탄 수지액 U1, U2와는 다른 것을 사용하였다. 구체적으로는 폴리올 P3(스미까 바이엘 우레탄사 제조, SBU 폴리올 0475) 100 부, 이소시아네이트(스미까 바이엘 우레탄사 제조, 스미쥴 44V20) 40 부, 유기 주석 촉매(산꾜 유끼 고세이사 제조, SCAT31A) 0.1 부를 배합하였다. 또한, 이들을 혼합한 것을 믹서로 균일 분산하여 우레탄 수지액 U3을 조정하였다.
우레탄 수지액 U3의 폴리올의 수산기값은 85 mgKOH/g이고, 관능기수는 2.2이다. 또한, 사용되는 이소시아네이트 중의 NCO기의 비율은 31 ％이다.
분쇄된 유리 섬유가 들어간 폴리우레탄 수지와, 상기한 우레탄 수지액 U3을 금형에 넣어 경화시켜 성형하고, 성형체 S3을 성형한다. 또한, 성형체 S3의 성형 후의 비중은 0.9이다.
성형체 S3에 사용하는 분쇄 수지는 2 내지 5 mm 크기의 입상이고, 분쇄 수지와 우레탄 수지액 U3의 혼합비는 60:40이며, 성형체 S3 전체에 대한 유리 섬유의 비율은 51 중량％이다.
성형체 S3의 굽힘 강도는 67 MPa, 굽힘 영률은 3400 MPa, 세로 압축 강도는 15 MPa, 전단 강도는 4.5 MPa, 정적 스프링 상수는 15 kN/mm이다.
<비교예 1>
비교예 1의 성형체를 이하의 방법으로 성형하였다.
비교예 1의 성형체는 우레탄 수지액 Uz에 의해 성형된 성형체 Sz를 사용하였다.
이 때 사용되는 유리 섬유의 번수는 9200 tex이다. 또한, 수지의 발포 배율은 2.5배이고, 성형 후의 비중은 0.74이다.
(제진성 평가)
도 9, 도 10에 나타낸 평가 시스템 (70)을 이용하여 제진성을 평가하였다. 평가 시스템 (70)에는 H형 강으로 이루어지는 2개의 모의 철 횡목 (71)이 설치되고, 2개의 모의 철 횡목 (71)의 간격은 1350 mm이다. 또한, 평가 대상인 침목 (72)를 2개의 모의 철 횡목 (71) 상에 얹어 평가가 행해진다.
평가 대상의 침목 (72)(실시예 1 내지 3, 비교예 1)의 형상은 140 mm×200 mm×1500 mm의 각기둥상이고, 실시예 1, 실시예 2에 대해서는 각 층의 두께를 반 두께로 하였다. 또한, 실시예 3에 대해서는 도 10에 나타낸 바와 같이 비교예 1의 침목 (72)를 사용하고, 2개의 모의 철 횡목 (71)에 대응하는 위치에 실시예 3의 성형체인 패킹 (74)를 부착한 것을 사용하였다. 실시예 3의 패킹 (74)의 형상은 30 mm×200 mm×500 mm의 각판상이다.
평가 대상인 침목 (72) 상이며, 침목 (72)의 긴 방향의 150 mm 내측에는 강판 (73)이 배치된다. 또한, 모의 철 횡목 (71) 및 강판 (73)에는 센서 (75, 76)이 배치되어 각각의 진동을 검지할 수 있다. 또한, 평가 시스템 (70)에는 진동 계측기 (77) 및 퍼스널 컴퓨터 (78)이 설치되고, 센서 (75, 76)으로부터의 신호를 진동 계측기 (77)에 의해 입력할 수 있으며, 진동 계측기 (77)로부터의 신호를 퍼스널 컴퓨터 (78)에 의해 연산 해석할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 3, 비교예 1의 침목 (72)에 대하여, 모의 철 횡목 (71) 상에 세팅하여 강판 (73)을 인 펄스 햄머 (79)에 의해 두드려 진동을 발생시켜 각각의 침목 (72)의 제진성을 평가하였다. 구체적으로는, 각각의 침목의 진동 감쇠량(주파수 응답 함수의 오버올(overall)치)을 확인하였다.
그 결과, 비교예 1에서는 진동 감쇠치가 7.2 dB이었던 것에 대하여, 실시예 1에서는 10.5 dB, 실시예 2에서는 12.4 dB, 실시예 3에서는 10.2 dB이 되었다. 또한, 실시예 1 내지 3에서는 비교예 1에 비하여 3.0 내지 5.2 dB의 차가 있어 제진성에 효과가 있는 것이 확인되었다.
본 발명은 제진 효과가 우수한 폴리우레탄 수지의 레일 부설용 성형체를 제 공한다.
본 발명의 레일 부설용 성형체는, 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부와 섬유부를 가진다. 이 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것이다. 따라서, 폴리우레탄 수지부가 적절한 정도로 부드럽고 제진성을 가지며, 적절한 정도로 단단하고 강도나 내구성을 갖는다.
본 발명의 레일 부설용 수지 성형체는 제진 성능이 우수한 것이며, 침목이나 패킹에도 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 경질 수지부와 연질 수지부를 갖고, 경질 수지부 및 연질 수지부는 층상이 되어 적층체를 형성하는 것이며, 연질 수지부에는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지부에 섬유부가 함유되어 있는 폴리우레탄 수지 성형체가 사용되고 있으며,
    상기 폴리올은 수산기값이 80 내지 350 mgKOH/g이고, 관능기수가 2.0 내지 3.5이며, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비를 1:1.1 내지 1:0.4로 한 것임을 특징으로 하는 레일 부설용 수지 성형체.
  4. 제3항에 있어서, 폴리우레탄 수지부는 비례 한도 압축 강도가 1.0 내지 3.0 MPa이고, 정적 스프링 상수가 5 내지 50 kN/mm인 것을 특징으로 하는 레일 부설용 수지 성형체.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 섬유는 유리 장섬유가 사용되어 소정 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 부설용 수지 성형체.
  6. 연속 유리 장섬유를 다발상으로 하는 공정과, 다발상의 유리 장섬유에 폴리올과 이소시아네이트를 원료로 하는 액체 수지를 함침하는 공정과, 액체 수지를 함침시킨 유리 장섬유를 형틀 내에 도입하여 액체 수지를 경화시켜 소정의 길이로 절단하는 공정을 가지며, 레일 부설용 수지 성형체를 연속적으로 제조하는 것임을 특징으로 하는, 제5항에 기재된 레일 부설용 수지 성형체를 제조하는 레일 부설용 수지 성형체의 제조 방법.
  7. 유리 섬유를 갖는 수지 성형체를 파쇄하는 공정과, 상기 파쇄된 수지 파쇄물과 폴리올과 이소시아네이트를 성형 형틀에 충전하여 성형 형틀 내에서 경화시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 제3항 또는 제4항에 기재된 레일 부설용 수지 성형체를 제조하는 레일 부설용 수지 성형체의 제조 방법.
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