KR20140011762A

KR20140011762A - 콘크리트 침목용 방진패드

Info

Publication number: KR20140011762A
Application number: KR1020120078803A
Authority: KR
Inventors: 박도우
Original assignee: 박도우; (주) 동일알엔씨
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-01-29

Abstract

본 발명은 콘크리트 침목용 방진패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 침목용 하부에 방진패드를 구성하되, 배합고무와 특수포층이 상호 교차되게 적층된 고무층의 바닥면에 특수포층을 형성하여 제조함으로써, 열차 통과시 발생되는 소음과 진동을 최대한 흡수하여 열차 내의 승객이 쾌적한 여행을 할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 열차 통과시 자갈에 의한 방진패드의 손상을 방지할 수 있도록 하며, 아울러, 상기와 같은 구성에 의해 열차의 평균속도를 향상(150Km/hr -> 250Km/hr)시킬 수 있고, 콘크리트 침목 하부에 깔려 있는 자갈의 마모가 저감되어 이의 유지 및 보수에 소요되는 경비를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 자갈의 높이를 15% 이상 낮출 수가 있으며, 기존에 콘크리트 침목과 레일을 체결할 때 사용한 체결구를 그대로 사용할 수가 있어 예산을 절감시킬 수 있도록 하는 콘크리트 침목용 방진패드에 관한 것이다.

Description

콘크리트 침목용 방진패드{ANTI VIBRATION PAD FOR CONCRETE UNDER SLEEPER}

본 발명은 콘크리트 침목용 방진패드에 관한 것으로, 구체적으로는 콘크리트 침목용 하부에 방진패드를 구성하되, 배합고무와 특수포층이 상호 교차되게 적층된 고무층의 바닥면에 특수포층을 형성하여 제조함으로써, 열차 통과시 발생되는 소음과 진동을 최대한 흡수하여 열차 내의 승객이 쾌적한 여행을 할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 열차 통과시 자갈에 의한 방진패드의 손상을 방지할 수 있도록 하는 콘크리트 침목용 방진패드에 관한 것이다.

일반적으로 철도의 선로에 설치되는 침목(枕木, sleeper, rail timber)은 레일을 체결하여 레일의 위치를 정하고, 궤간을 정확하게 유지하며, 레일로부터 전해지는 열차하중을 도상(道床) 아래로 널리 분산시키며, 궤도좌굴에 대한 저항력의 대부분을 부담하는 궤도의 중간구조이다.

한편, 침목은 재질에 따라 나무로 만든 목침목(木枕木, wooden sleeper )과 철재를 이용한 철침목(鐵枕木, ironsleeper), PC침목(prestressed concrete sleeper) 등의 종류로 구별된다.

위와 같이 구별되는 침목의 종류에서 전통적으로 목침목을 많이 사용하여 왔으나, 최근에는 콘크리트 제작기술이 발달함에 따라 유지보수면에서 유리하고 보다 경제적인 PC침목이 주로 사용되고 있다.

상기와 같은 PC침목은 고강도의 강선을 사용하여 이에 미리 인장력을 주어 콘크리트에 압축력이 작용하는 상태로 있게 하여, 실 하중이 작용하였을 때 콘크리트의 인장 저항력을 강하게 나타내도록 한 콘크리트 침목이다.

이러한 PC침목은 목침목에 비해 가격이 2배이지만, 사용년수가 약 5배로 길어 더 경제적이다. 또, 탄성체결에 의해 궤도틀림 진행을 작게 하여 궤도 유지보수의 경감이 가능하고 도상저항이 커 장대 레일을 부설할 수 있는 등의 이점이 있다.

그러나, PC침목은 목침목에 비해 탄성계수가 작은 경질의 콘크리트로 이루어지기 때문에, 주행열차에서 발생되는 충격·진동을 하부의 도상으로 대부분 전달하게 됨으로써 큰 소음이 발생되고 도상 구조에 악영향을 끼치게 되며, 특히 자갈도상인 경우에는 자갈의 세립화를 발생시키므로 그 영향이 더욱 크다.

이에 따라, PC침목은 최근들어 그 하부에 탄성을 갖는 방진패드를 부설하여 침목의 기본적인 역할을 수행케 하면서 완충 및 소음저감이라는 추가적인 기능을 부여하고 있다.

한편, 외국에서 사용되는 방진침목의 주요 형식을 살펴보면, 먼저, 프랑스의 LVT 침목(콘크리트 방진침목)은 콘크리트 도상에 적용하는 침목으로서 프랑스에서 사용되고 있는 기존의 STEDEF 침목을 개량하여 제작한 것으로, 체결구는 Pandrol, Nabla, Vossloh 모두 사용 가능하며, Twin-block 타입으로 방진상자 속의 방진재를 사용하여 진동저감효과를 가능하게 하고 있다.

하지만, 이 제품은 자갈도상이 아닌 콘크리트도상용 방진침목용 패드로써, 장기간 사용시 방진상자 안으로 이물질이 들어갈 우려가 발생하며, 만약 이물질이 들어갈 경우 방진성능이 감소될 수 있다. 이러한 콘크리트용 방진침목은 현재 세계적으로 상당수 개발되어 사용되고 있다.

또한, 독일의 게츠너(Getzner)社침목패드(자갈도상용 방진침목)는 자갈도상궤도를 대상으로 소음 진동 저감용으로 사용되고 있다. 가장큰 특징으로는 진동차단, 자갈의 세립화 방지, 트랙의 안정(트랙의 침하방지) 등이 아주 우수하다. 그러나 상기 제품은 장기적 유지관리면에서는 다소 불리하며 고속철도가 아닌 일반철도용에 한정된 제품으로써 패드의 한쪽면에 그리드(grid)를 부착시킨 패드를 침목에 부착하여 서로 엉겨있는 그리드(grid)사이로 콘크리트가 침투, 응고되므로 접착강도가 우수한 것으로 알려져 있다.

그러나, 이러한 게츠너(Getzner)社의 방진침목 패드는 고속철도용이 아닌 일반철도에 사용하기 위해 순수한 진동저감용으로 개발된 것으로, 민원발생 장소나 진동이 아주 심각한 장소에만 사용되고 있으며, 궤도의 유지보수 저감측면에서는 다소 미흡하다는 단점이 있다.

또한, 일본의 림(RIM)(반응사출성형) 방식은 소음진동 저감 및 유지보수량의 경감을 목적으로 방진침목이 개발된 이후 제조효율 및 경제성 그리고 피복재의 박리 등의 단점을 보완하기 위해 일본에서 1990년도에 림(RIM)방식의 성형법을 처음으로 도입하여 경제성 및 제조효율을 향상시켰다. 또한 박리강도가 탄성패드의 내구성 등을 크게 향상시켜 소기의 성과를 거두었으며, 부설시험에서도 우수한 결과를 나타내었다.

그러나 위와 같은 반응사출성형 방식의 침목은 대규모 플랜트가 필요하고 고가의 비용부담이 든다는 점을 가장 큰 단점으로 들 수 있다.

한편, 일본의 기설 PC침목 재이용 방법은 상기에서 소개한 림(RIM)방식의 단점, 즉 고가의 비용부담이 든다는 점을 고려하여 경제적인 방진침목을 제작하기 위한방법으로, 2가지 방법이 있으며, 첫번째 방법은 침목의 뒷면에 구멍을 뚫어 앵커 볼트로 고무판(재생고무, 가유황(加硫黃)고무)을 설치하는 방법이 있다.

하지만 상기 첫번째 방법의 가장 큰 단점으로는 앵커볼트의 설치위치 제한 및 침목 하면의 요철의 존재 등으로 고무판의 설치에 어려운 점이 있다. 또한 설치후에도 침목과 고무판 사이에 극간이 생겨 쇄석 등이 들어가 고무판의 손상 및 열화를 유발하는 경우가있다.

두번째 방법은 침목 뒷면에 간이 거푸집을 설치하여 무발포 액상 우레탄을 흘려 넣는 방법이 있다.

이 방법은 무발포 액상 우레탄 성형용 원액을 침목하면에 흘려 넣어 제작하기 때문에 침목 하면의 요철 등에 좌우되는 일 없이 성형할 수 있으며, 거푸집도 간이 거푸집을 사용하기 때문에 모든 타입의 침목에 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이 방법에 의한 제작비가 상기한 림(RIM)방식의 약 ⅓정도라고 소개되고 있어 경제적으로도 경쟁성도 갖춘 것으로 알려지고 있다.

따라서, 일본에서는 현재 기설 PC침목의 탄성화에 관해서 우레탄 고무타입을 권장하고 있는데, 이 방법도 콘크리트 침목과 우레탄 간의 표면박리가 발생되기 때문에 내구성이 떨어지고 보수주기가 짧은 문제가 따른다.

한편, 국내에서는 방진패드와 관련된 선행기술들로써, 특허문헌 1 및 2 등이 있다.

하지만, 상기와 같은 종래기술의 경우, 방진패드에 의한 소음과 진동 흡수성이 매우 미비할 뿐만 아니라, 특히, 열차 통과시 콘크리트 침목의 하중에 의해, 자갈로부터 방진패드가 손상되는 문제점이 있었다.

: 대한민국 등록특허공보 제10-0699548호 "철도 자갈궤도용 방진침목패드" : 대한민국 등록특허공보 제10-0622069호 "프리스트레스트 콘크리트 침목용 방진패드"

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘크리트 침목용 하부에 방진패드를 구성하되, 배합고무와 특수포층이 상호 교차되게 적층된 고무층의 바닥면에 특수포층을 형성하여 제조함으로써, 열차 통과시 발생되는 소음과 진동을 최대한 흡수하여 열차 내의 승객이 쾌적한 여행을 할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 열차 통과시 자갈에 의한 방진패드의 손상을 방지할 수 있도록 하는 콘크리트 침목용 방진패드를 제공함을 과제로 한다.

아울러, 상기와 같은 구성에 의해 열차의 평균속도를 향상(150Km/hr -> 250Km/hr)시킬 수 있고, 콘크리트 침목 하부에 깔려 있는 자갈의 마모가 저감되어 이의 유지 및 보수에 소요되는 경비를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 자갈의 높이를 15% 이상 낮출 수가 있으며, 기존에 콘크리트 침목과 레일을 체결할 때 사용한 체결구를 그대로 사용할 수가 있어 예산을 절감시킬 수 있도록 하는 콘크리트 침목용 방진패드를 제공함을 다른 과제로 한다.

본 발명은 콘크리트 침목의 바닥면에 구비되는 방진패드에 있어서, 고무층의 바닥면에 특수포층이 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드를 과제의 해결 수단으로 한다.

이때, 상기 고무층은, EPDM(ethylene propylene diene monomer)로 이루어지는 배합고무와, 특수포층이 상호 교차되게 적층되어 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 특수포층은, 나이론 타이어 코드(nylon tire cord) 또는 폴리에스테르 타이어 코드(polyester tire cord) 또는 아라미드 섬유(aramid fiber) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 특수포에, 상기 배합고무가 코팅되어 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 콘크리트 침목용 방진패드는, 콘크리트 침목의 바닥면 전체 또는 양측 끝단 또는 중앙부분에 부착되어 구비될 수 있다.

아울러, 상기 콘크리트 침목용 방진패드는, 콘크리트 침목의 바닥면에 억지끼움되어 구비될 수 있다.

여기서, 상기 콘크리트 침목용 방진패드가 콘크리트 침목의 바닥면에 부착될 경우, 접착제 또는 부틸고무(butyl rubber) 재질의 접착테이프 또는 시멘트 프라이머 또는 시멘트 접착제를 매개로 부착될 수 있다.

아울러, 상기 콘크리트 침목용 방진패드가 콘크리트 침목의 바닥면에 억지끼움될 경우, 그 하부면에 돌출부가 형성될 수도 있다.

본 발명은 열차 통과시 발생되는 소음과 진동을 최대한 흡수하여 열차 내의 승객이 쾌적한 여행을 할 수 있도록 하며, 또한 열차의 평균속도를 향상(150Km/hr -> 250Km/hr)시킬 수 있고, 콘크리트 침목 하부에 깔려 있는 자갈의 마모가 저감되어 이의 유지 및 보수에 소요되는 경비를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 자갈의 높이를 15% 이상 낮출 수가 있으며, 기존에 콘크리트 침목과 레일을 체결할 때 사용한 체결구를 그대로 사용할 수가 있어 예산을 절감시킬 수 있고, 방진 패드의 바닥면에 방탄, 방진기능이 있는 특수포를 사용함에 따라 열차 통과시 콘크리트 침목의 하중에 의한, 자갈로부터의 방진패드가 손상되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 침목용 방진패드가 부착된 콘크리트 침목을 나타낸 정면도
도 2는 도 1의 콘크리트 침목용 방진패드의 상세 단면도
도 3a 내지 3e는 도 1의 각 실시예에 따른 정면도 및 측단면도

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 침목용 방진패드가 부착된 콘크리트 침목을 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 콘크리트 침목용 방진패드의 상세 단면도이며, 도 3a 내지 3e는 도 1의 각 실시예에 따른 정면도 및 측단면도이다.

먼저, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 레일(100)과 자갈(300)의 중간매개체인 콘크리트 침목(200)의 바닥면에 구비되는 방진패드(20)에 있어서, 상기 방진패드(20)가 도 2에 도시된 바와 같이, 고무층(21)의 바닥면에 특수포층(22)이 구비된다.

여기서, 상기 고무층(21)은, 도 2에 도시된 바와 같이, EPDM(ethylene propylene diene monomer)로 이루어지는 배합고무(21a)와, 특수포층(22)이 상호 교차되게 적층되어 구성된다.

한편, 상기 배합고무(21a)는 EPDM을 주기재로 하되, 통상의 첨가물(카본블랙, 탈크, 프로세스 오일 등)을 더 포함할 수 있으며, 상기 통상의 첨가물은 이미 공지된 사항이고 적용환경에 따라 매우 가변적이므로 그 상세한 설명을 생략한다.

아울러, 상기 특수포층(22)은, 나이론 타이어 코드(nylon tire cord) 또는 폴리에스테르 타이어 코드(polyester tire cord) 또는 아라미드 섬유(aramid fiber) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 특수포(22a)에, 상기 배합고무(21a)가 코팅되어 이루어진다.

즉, 상기 고무층(21)은 특수포층(22)을 1매 깔고, 그 위에 시트형상의 배합고무(21a) 1매, 특수포층(22) 1매 순서로 상호 교차되게 적층하게 되는데, 바닥면에 형성되는 특수포층(22)을 제외하고, 배합고무(21a) 4매, 특수포층(22) 4매를 적층하는 것이 기본 구성이지만, 여기에 한정되지 않고 방진패드(20)의 적용환경에 따라 특수포층(22)의 수를 0 ~ 4매로 적절히 조절하여 적층시킬 수 있다.

아울러, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기와 같이 적층된 성형품은 금형에 삽입하여 프레스 온도 140 ~ 220℃에서 20 ~ 70분간 가류시키게 되며, 상기와 같은 가류공정을 거친 후에는 방진패드(20)의 경도가 쇼어 에이 타입(shore A type) 경도계로 40 ~ 80이 된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 방진패드(20)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 콘크리트 침목(200)의 바닥면 전체에 형성되거나 또는 도 3b에 도시된 바와 같이, 콘크리트 침목(200)의 양측 끝단에 형성되거나 또는 도 3c에 도시된 바와 같이, 콘크리트 침목(200)의 중앙부분에만 부착되어 구비될 수 있다.

이때, 상기와 같이, 상기 콘크리트 침목용 방진패드(20)가 콘크리트 침목(200)의 바닥면에 부착될 경우, 부착 매개체로는 접착제 또는 부틸고무(butyl rubber) 재질의 접착테이프 또는 시멘트 프라이머 또는 시멘트 접착제를 선택적으로 사용할 수 있다.

구체적으로는 콘크리트 침목(200)과 레일(100)을 분리하고, 분리된 콘크리트 침목(200)의 바닥면(방진패드(20)가 부착될 면)의 불순물을 깨끗하게 제거한 상태에서 방진패드(20)와 콘크리트 침목(200)의 접착면에 접착제를 도포하고 10 ~ 20분 경과 후, 도포된 부분을 눌러봤을때 손에 접착제가 묻어나지 않을 정도로 경화된 상태에서, 콘크리트 침목(200)과 방진패드(20)를 부착시키는데, 이때, 방진패드(20)의 하단 특수포층(22)이 자갈(300)과 접촉하도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 접착력을 더욱 향상시키기 위하여, 방진패드(20)의 접착면이 거칠어지도록 표면처리할 수 있으며, 상기 콘크리트 침목(200)과 방진패드(20)를 부착한 상태에서 일정한 하중을 가할 수도 있다.

아울러, 상기와 같이 구성되는 방진패드(20)는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상자형태로 제작되어 콘크리트 침목(200)의 바닥면에 억지끼움되어 구비될 수도 있다.

이때, 상기 억지끼움방식의 경우, 접착제를 사용하지 않음에 따라 설치시간이 감소하는 등 그 설치가 용이해지는 장점이 있다.

하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 억지끼움방식에서도 상기와 같은 부착 매개체(접착제 등)을 사용할 수도 있다.

아울러, 상기와 같이 콘크리트 침목용 방진패드(20)가 콘크리트 침목(200)의 바닥면에 억지끼움될 경우, 그 하부면에 돌출부(23)를 형성시킬 수 있는데, 상기와 같은 구성의 경우, 고무층(21)의 하측에 특수포층(22)을 사용하지 않고, 고무층(21)의 바닥면이 그대로 노출되도록 할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 콘크리트 침목용 하부에 방진패드를 구성하되, 배합고무와 특수포층이 상호 교차되게 적층된 고무층의 바닥면에 특수포층을 형성하여 제조함으로써, 열차 통과시 발생되는 소음과 진동을 최대한 흡수하여 열차 내의 승객이 쾌적한 여행을 할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 열차 통과시 자갈에 의한 방진패드의 손상을 방지할 수 있도록 하며, 아울러, 상기와 같은 구성에 의해 열차의 평균속도를 향상(150Km/hr -> 250Km/hr)시킬 수 있고, 콘크리트 침목 하부에 깔려 있는 자갈의 마모가 저감되어 이의 유지 및 보수에 소요되는 경비를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 자갈의 높이를 15% 이상 낮출 수가 있으며, 기존에 콘크리트 침목과 레일을 체결할 때 사용한 체결구를 그대로 사용할 수가 있어 예산을 절감시킬 수 있도록 한다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 레일 200 : 콘크리트 침목
300 : 자갈 20 : 방진패드
21 : 고무층 21a : 배합고무
22 : 특수포층 22a : 특수포
23 : 돌출부

Claims

콘크리트 침목의 바닥면에 구비되는 방진패드에 있어서,
고무층의 바닥면에 특수포층이 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 1항에 있어서,
상기 고무층은,
EPDM(ethylene propylene diene monomer)로 이루어지는 배합고무와,
특수포층이 상호 교차되게 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 특수포층은,
나이론 타이어 코드(nylon tire cord) 또는 폴리에스테르 타이어 코드(polyester tire cord) 또는 아라미드 섬유(aramid fiber) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 특수포에,
상기 배합고무가 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 1항에 있어서,
상기 콘크리트 침목용 방진패드는,
콘크리트 침목의 바닥면 전체 또는 양측 끝단 또는 중앙부분에 부착되어 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 1항에 있어서,
상기 콘크리트 침목용 방진패드는,
콘크리트 침목의 바닥면에 억지끼움되어 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 4항에 있어서,
상기 콘크리트 침목용 방진패드는,
접착제 또는 부틸고무(butyl rubber) 재질의 접착테이프 또는 시멘트 프라이머 또는 시멘트 접착제를 매개로 부착되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.
제 5항에 있어서,
상기 콘크리트 침목용 방진패드는,
콘크리트 침목의 바닥면에 억지끼움되되, 그 하부면에 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 침목용 방진패드.