(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の内部に巻線コイルを配置した状態で、金型の内部に反応原液を供給し、反応射出成形を行い、磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法において、
巻線コイルを予熱し、金型の温度を巻線コイルよりも低温で結露しない温度に保った状態で反応原液を金型内に供給し、金型内に反応原液を注入終了後、金型温度を上昇させることを特徴とする磁気浮上式鉄道用コイル成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気浮上式鉄道用地上コイルとして用いられる磁気浮上式鉄道用コイル成形体の製造方法に関し、さらに詳しくは、コイル成形体中の残留歪の発生を抑制し、しかも補強繊維などの露出がなく、外観性、表面性および塗装性に優れた磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応射出成形（ＲＩＭ）法により得られた成形体は、機械的特性、耐衝撃特性および耐候性などに優れ、幅広い分野への応用が提案されている。ＲＩＭ成形体の応用例として、巻線コイルの存在下にノルボルネン系単量体とメタセシス触媒を含む反応液を金型内に供給し塊状重合することにより磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法が、特開平４−１６８７０４号公報にて提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＲＩＭ成形体は、成形時に、原料のノルボルネン系モノマー含む塊状重合用反応液が硬化するにしたがって収縮する。それに対し、巻線コイルはほとんど変形しないため残留応力が発生する。そして、ひどい場合には、この残留応力に起因して、生成したＲＩＭ樹脂層にひび割れや破壊を生ずる。
そこで、予め巻線コイルを加熱して反応液および金型の各温度よりも高温にし、該巻線コイル表面から塊状重合反応を開始させることが提案されている。ところが、コイル成形体を磁気浮上式鉄道用地上コイルとして用いる場合には、コイル成形体の強度を向上させるために、成形体中には補強用のガラスマットが配置される。ガラスマットには反応性がないので、コイル中のガラスマットの重量割合が多くなるに従って反応が遅くなり易い。また、金型表面は加温されていないので、これに接する部分の反応原液は反応熱を奪われ易い。このため、巻線コイルを予め加熱する方法では、反応熱が不足し、成形体表面が硬化不足となり、べたついたりするばかりでなく、磁気浮上式鉄道用地上コイルに要求される表面性能を得ることができない。また、磁気浮上式鉄道用地上コイルとして用いるコイル成形体では、長期に亘る屋外使用が前提となるため、通常の塗装では再塗装などが必要となり営業線の保守管理の上で問題となる。
【０００４】
本発明の目的は、残留応力を低減し、反応射出成形樹脂層の割れを防止すると共に、成形体の外観性、表面性および塗装性に優れた磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気浮上式鉄道用コイル成形体の製造方法は、金型の内部に巻線コイルを配置した状態で、金型の内部に反応原液を供給し、反応射出成形を行い、磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法において、巻線コイルを予熱し、金型の温度を巻線コイルよりも低温で結露しない温度に保った状態で反応原液を金型内に供給し、金型内に反応原液を注入終了後、金型温度を上昇させることを特徴とする。
【０００５】
前記巻線コイルと金型の内表面との間の隙間には、補強材を配置することが好ましい。
【０００６】
（巻線コイル）
本発明では、巻線コイルとして、磁気浮上式鉄道に用いられる巻線コイルが用いられる。磁気浮上式鉄道に用いられる巻線コイルは、導電線材を巻き回した鉄心のない空芯コイルであり、線材は通常絶縁材料などで被覆して絶縁被覆線材として使用する。
巻線コイルに用いられる導電線材の具体例としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、金、銀などの一般的な導電性材料およびその混合物が材料として挙げられ、巻線コイルは、コスト低減、軽量化、加工性などの理由により、アルミニウムが好ましい。
【０００７】
また、導電線材の断面形状は、多角形、円形等があげられるが、加工性から矩形が好ましく、矩形の幅１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以内、厚さ１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以内である。
【０００８】
絶縁被覆線材の例としては、エポキシ粉体塗装平角線、ポリエチレン粉体塗装平角線、紙巻平角線、ノーメックス巻平角線、カプトン巻平角線、集成マイカ巻平角線、ガラス巻線平角線、平角ホルマール線等があげられ、ノルボルネン系単量体の塊状開環重合反応を阻害しないこと及びその加工性からエポキシ粉体塗装平角線が特に好ましい。
【０００９】
絶縁被覆線材の被覆厚さは、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以内、好ましくは０．０３ｍｍ以上０．５以内、更に好ましくは０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以内である。
【００１０】
（反応射出成形）
反応射出成形に用いる反応原液としては、特に限定されないが、ウレタン系、ウレア系、ナイロン系、エポキシ系、不飽和ポリエステル系、フェノール系および、ノルボルネン系などが挙げられ、一般的成形条件としては、反応原液温度が２０〜８０°Ｃ、反応原液の粘性が、たとえば、３０°Ｃにおいて、５ｃｐｓ〜３０００ｃｐｓ好ましくは１００ｃｐｓ〜１０００ｃｐｓ程度である。
【００１１】
かかる成形においては、補強材を予め金型内に設置しておき、その中に反応液を供給して重合させることにより強化重合体（成形体）を製造することができる。
【００１２】
補強材としては、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができる。また、これらの補強材は、長繊維状またはチョップドストランド状のものをマット化したもの、布状に織ったもの、チョップ形状のままのものなど、種々の形状で使用することができる。これらの補強材は、その表面をシランカップリング材等のカップリング剤で処理したものが、樹脂との密着性を向上させる上で好ましい。配合量は、特に制限はないが、成形体重量の通常１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量％である。
【００１３】
また、酸化防止剤、充填剤、顔料、着色剤、発泡剤、難燃剤、摺動付与剤、エラストマー、ジシクロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種々の添加剤を配合することにより、得られる重合体の特性を改質することができる。
【００１４】
酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、アミン系など各種のプラスチック・ゴム用酸化防止剤がある。充填剤にはミルドガラス、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、雲母、チタン酸カリウム、硫酸カルシウムなどの無機質充填剤がある。エラストマーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびこれらの水素化物などがある。
添加剤は、通常、予め反応液のいずれか一方または双方に混合しておく。
【００１５】
金型内は不活性ガスでシールし、重合反応に用いる成分類は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で貯蔵し、かつ操作することが好ましい。金型圧力は通常０〜１００Ｋｇ／ｃｍ２  の範囲である。また、反応射出成形は、低粘度の反応液を用い、比較的低温低圧で成形できるため、金型としては、特に限定されず、たとえば、アルミニウム、鉄、低融点合金などの金属製金型に限らず、樹脂製金型、または単なる型枠であっても良い。また、金型の構造  大きさなどは特に限定されない。
【００１６】
本発明では、金型内に巻線コイルを装着し、反応原液を金型内に注入する時点で、巻線コイルが予熱してある。
巻線コイルの予熱温度Ｔ１は、好ましくは１００°Ｃ以下、さらに好ましくは９０°Ｃ以下、特に好ましくは８０°Ｃ以下、且つ、好ましくは３０°Ｃ以上、さらに好ましくは４０°Ｃ以上、特に好ましくは５０°Ｃ以上である。この巻線コイルの予熱温度Ｔ１が低すぎると、金型の初期設定温度Ｔ２が低くなり、設定が困難であるばかりか結露により重合阻害を引き起こす傾向にある。逆に高すぎると、配合された反応原液の反応速度が高まりすぎ、補強繊維などの補強材への含浸性が悪くなるばかりか外気温との差が大きく設定温度を保持することが困難となる傾向にある。
【００１７】
巻線コイルを予熱する方法としては、特に限定されず、所定温度に調整した温調器の中に巻線コイルを入れ、一定温度になった後に取り出し、直ちに金型内に配置する方法がある。他の加熱方法としては、巻線コイルに電気を通電したり、あるいは磁場を利用して加熱する方法が挙げられる。なお、巻線コイルは、反応原液を金型内に注入する際に、金型の温度よりも高く設定されていれば良く、重合反応中にも加熱する必要はない。ただし、加熱しても良い。
【００１８】
本発明では、金型の初期設定温度Ｔ２は、予熱された巻線コイルの温度Ｔ１よりも低く設定する。温度差（Ｔ１−Ｔ２）は、好ましくは１０°Ｃ以上、さらに好ましくは２０°Ｃ以上、特に好ましくは２５°Ｃ以上、且つ好ましくは１００°Ｃ以下、さらに好ましくは８０°Ｃ以下、特に好ましくは６０°Ｃ以下である。温度差（Ｔ１−Ｔ２）が小さすぎると、金型面より反応が開始する場合があり残留応力の原因となり、温度差が大きすぎると金型温度が著しく低くなり、結露が生じるおそれがあると共に、重合反応が完結しない場合がある。なお、金型の初期設定温度Ｔ２は、具体的には、結露しない温度であることを条件に、好ましくは４０°Ｃ以下、さらに好ましくは３０°Ｃ以下、特に好ましくは２５°Ｃ以下である。
【００１９】
本発明では、金型内に反応原液を注入した後には、金型を加熱して昇温する。昇温後の金型の温度Ｔ２’は、好ましくは５０°Ｃ以上、さらに好ましくは６０°Ｃ以上、特に好ましくは７０°Ｃ以上である。昇温後の金型の温度の上限は、２００°Ｃ以下が好ましい。昇温後の金型の温度が低すぎると熱量が不足し成形体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要し、高すぎるとエネルギー損失が大きいのみならず反応が暴走して炭化が起こることがある。昇温速度は、特に限定されないが、好ましくは５分以内、さらに好ましくは３分以内、特に好ましくは１分以内に、金型温度が、上述した条件の温度Ｔ２’となるような昇温速度である。この昇温速度が遅すぎる場合には、熱量が不足し成形体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要する。なお、金型の温度制御は、金型内に熱媒体用の通路を設け、熱媒体を流通させることなどにより行うことができる。
【００２０】
本発明では、昇温後の金型の温度Ｔ２’が所定温度に到達後、好ましくは１〜３０分、さらに好ましくは３〜２５分、特に好ましくは５〜１５分間、金型を所定温度に維持した後、金型内からコイル成形体を取り出す。
【００２１】
（発明の作用）
本発明の方法では、巻線コイルを金型よりも高い温度に設定することで、巻線コイル側から反応が進行するため、得られる成形体の残留応力は十分に低い。たとえば残留応力を、１３ＭＰａ以下、好ましくは１０ＭＰａ以下程度に低減することができる。したがって、反応射出成形樹脂層の割れなどを防止することができる。また、金型内に反応原液を注入した後には、金型温度を上昇させているため、コイル成形体の表面でも十分に反応が進行する。その結果、成形体の表面において、未反応単量体に起因するべたつきや臭気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題も生じない。したがって、得られるコイル成形体の外観性、表面性および塗装性が向上する。また、特に成形体中に補強繊維が含有される場合でも、補強繊維が成形体表面から露出することもない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００２３】
図１は本発明の１実施形態に係る磁気浮上式鉄道用コイル成形体の概略斜視図、図２は図１に示すコイル成形体を製造する際に用いる金型の要部断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態では、磁気浮上式鉄道用地上コイルとして用いられる磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネル３０を製造する方法について説明する。コイル成形体パネル３０には、たとえば複数の巻線コイル１０が内蔵してあり、端子３４から電力を供給することで、各巻線コイル１０からはパネル面に対して略垂直な磁力線を発生することが可能になっている。
【００２５】
本実施形態では、図１に示すパネル３０を、以下に示す方法で製造する。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態で用いる金型は、上金型３と下金型２とを有し、それらの割面相互が組み合わされることにより、内部にパネル状のキャビティ４が形成されるようになっている。
【００２７】
本実施形態では、下金型２には、巻線コイル１０の配置数に対応して、凸部５が形成してある。凸部５を形成するのは、巻線コイル１０が存在する部分と、存在しない部分とで、反応射出成形樹脂層の厚みを略均一とし、成形体の歪量を低減させると共に、パネルの軽量化を図るためである。
【００２８】
本実施形態の下金型２および上金型３は、たとえば切削アルミニウム製金型で構成される。これら金型２，３には、図示省略してあるが、熱媒体が流通するための通路が形成してあり、金型２，３の温度調節が可能になっている。
【００２９】
図１，２に示す巻線コイル１０は、本実施形態では、反応射出成形体樹脂と線膨張係数が略同等であるアルミニウムなどの金属線材で構成され、金属線材を矩形あるいはレーストラック形状に横５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以内、好ましくは１００ｍｍ以上８００ｍｍ以内、より好ましくは２００ｍｍ以上３００ｍｍ以内、縦５０ｍｍ以上５００ｍｍ以内、好ましくは１００ｍｍ以上４００ｍｍ以内、より好ましくは２００ｍｍ以上３００ｍｍ以内の巻き型に、１巻以上５０巻以内、好ましくは５巻以上３０巻以内、より好ましくは１０巻以上２０巻以内巻き回したものをそのまま、あるいは、２段以上１０段以内重ねたものを、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以内、好ましくは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以内の距離をもって、２組重ねることにより得られる単位コイルを８の字状に繋げた形状を有する。
【００３０】
金属線材の断面形状は、本実施形態では、加工性から矩形が採用され、矩形の幅１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以内、厚さ１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以内である。
【００３１】
本実施形態の巻線コイル１０は、図２に示すように、金型２，３の内部に配置された支持体２０，２２により、金型２，３の内部の所定位置に位置決めされて保持される。
【００３２】
本実施形態では、支持体２０，２２は、ポリエチレン樹脂で構成してあり、円柱形状である。その直径は、１０〜３０ｍｍであり、その高さは、１〜１００ｍｍである。
【００３３】
支持体２０，２２は、ブチルゴムなどを主成分とする粘着剤あるいは両面粘着テープを用いて、各金型２，３の内表面の所定位置に粘着してある。巻線コイル１０を金型２，３の内部に配置するには、まず、支持体２０，２２が配置された下金型２の所定位置に巻線コイル１０を配置し、その後、支持体２０が粘着された上金型３で、下金型２のキャビティ４を塞ぎ、型締めする。支持体２２は、各巻線コイル１０の内周面に接する位置で、下金型２の凸部５の外周面に粘着させ、支持体２０は、巻線コイル１０を上下に挟む位置で、それぞれの金型２，３の内表面に粘着する。これら支持体２０，２２の配置ピッチ（隣接する支持体相互の隙間距離）は、支持すべき巻線コイル１０の重量などにもよるが、好ましくは１０〜５００ｍｍ、さらに好ましくは５０〜３００ｍｍである。この配置ピッチが密すぎる場合には、反応射出成形樹脂層の体積割合が少なくなり好ましくなく、疎すぎる場合には、巻線コイルの支持が不十分になる傾向にある。
【００３４】
支持体２０，２２は、金型２，３側に粘着することなく、あるいは金型側の粘着に加えて、巻線コイル１０側に粘着させても良い。いずれにしても、巻線コイル１０の内周面と、金型２の凸部５との間に、支持体２２を配置し、この支持体により、巻線コイル１０の位置決めを行うことが好ましい。
【００３５】
巻線コイル１０を支持体２０，２２により金型２，３内部の所定位置に配置した後に、反応射出成形を行う。本実施形態では、反応射出成形に際しては、以下に示すノルボルネン系単量体を用いて反応射出成形を行う。
【００３６】
（ノルボルネン系単量体）
本実施形態において使用する単量体は、ノルボルネン環を有するものであればいずれでも良いが、耐熱性に優れた成形体が得られることから、三環体以上の多環ノルボルネン系単量体を用いることが好ましい。
【００３７】
ノルボルネン系単量体の具体例としては、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン等の三環体；テトラシクロドデセン等の四環体；トリシクロペンタジエン等の五環体；テトラシクロペンタジエン等の七環体；これらのメチル、エチル、プロピル、ブチルなどのアルキル、ビニル等のアルケニル、エチリデン等のアルキリデン、フェニル、トリル、ナフチル等のアリール等の置換体；更にこれらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子などの極性基を有する置換体などが例示される。これらの単量体は、１種以上を組み合わせて用いても良い。入手が容易であり、反応性に優れ、得られる樹脂成形体の耐熱性に優れる点から、三環体、四環体、あるいは五環体の単量体が好ましい。
【００３８】
また、上記ノルボルネン系単量体の中でも、生成する開環重合体は熱硬化型とすることが好ましく、そのためには、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、テトラシクペンタジエン等の反応性の二重結合を二個以上有する架橋性単量体を少なくとも含むものが用いられる。全ノルボルネン系単量体中の架橋性単量体の割合は、通常、１０重量％以上、好ましくは３０重量％以上である。
【００３９】
なお、本発明の目的を損なわない範囲で、ノルボルネン系単量体と開環共重合し得るシクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロオクテン、シクロドデセン等の単環シクロオレフィン等を、コモノマーとして用いても良い。
【００４０】
（メタセシス触媒）
本発明においてノルボルネン系単量体を重合するのに好適に用いられる触媒は、メタセシス触媒である。メタセシス触媒は、ＲＩＭ法でノルボルネン系単量体を開環重合できるものであれば特に限定されず、公知のもので良い。例えば、六塩化タングステン、トリドデシルアンモニウムモリブデート、トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデート等の有機モリブデン酸、アンモニウム酸等のモリブデン酸有機アンモニウム塩等が用いられ、特に、モリブデン酸有機アンモニウム塩が好ましい。
【００４１】
メタセシス触媒の使用量は、反応液全体で使用する単量体１モルに対し、通常、０．０１ミリモル以上、好ましくは０．１ミリモル以上、５０ミリモル以下、好ましくは２０ミリモル以下である。メタセシス触媒の使用量が少なすぎると重合活性が低すぎて反応に時間がかかるため生産効率が悪く、使用量が多すぎると反応が激しすぎるため型内に十分に充填される前に硬化したり、触媒が析出し易くなり均質に保存することが困難になる。メタセシス触媒は、通常、単量体に溶解して用いるが、ＲＩＭ法による成形体の性質を本質的に損なわれない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させ溶解させた上で、単量体と混合することにより、析出しにくくしたり、溶解性を高めて用いても良い。
【００４２】
（活性剤および活性調節剤）
本発明においては、メタセシス共触媒とも言われる活性剤をメタセシス触媒と共に用いてＲＩＭ成形を行う。活性剤はＲＩＭ法でノルボルネン系単量体を開環重合できるメタセシス触媒を活性化できるものであれば特に限定されず、公知のもので良い。例えば、特開昭５８−１２７７２８号公報、特開平４−２２６１２４号公報、特開昭５８−１２９０１３号公報および特開平６−１４５２４７号公報に示すように、アルキルアルミニウム、アルキルアルミニウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハライド、アリールアルキルアルミニウムハライドなどの有機アルミニウム化合物、有機スズ化合物などが挙げられる。これらの活性剤は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて用いられる。
【００４３】
活性剤の使用量は、特に限定されないが、通常、反応液全体で使用するメタセシス触媒１モルに対して、０．１モル以上、好ましくは１モル以上、かつ１００モル以下、好ましくは１０モル以下である。活性剤を用いないか、または活性剤の使用量が少なすぎると、重合活性が低すぎて反応に時間がかかるため生産効率が悪くなる。また逆に、使用量が多すぎると、反応が激しすぎるため型内に十分に充填される前に硬化することがある。活性剤は、単量体に溶解して用いるが、ＲＩＭ法による成形体の性質を本質的に損なわない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させた上で、単量体と混合することにより、析出しにくくしたり、溶解性を高めて用いても良い。
【００４４】
本発明においては、一般に、上記活性剤に活性調節剤を併用する。活性調節剤を併用することによって、反応速度や、反応液の混合から反応開始までの時間、反応活性などを変化させることができる。
【００４５】
活性調節剤としては、メタセシス触媒を還元する作用を持つ化合物などが用いられ、活性調節剤としては、アルコール類、ハロアルコール類、エステル類、エーテル類、ニトリル類などが例示される。この中で、たとえばアルコール類の具体例としては、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−ブタノール、イソブチルアルコール、イソプロプルアルコール、ｔ−ブチルアルコールなどが挙げられ、ハロアルコール類の具体例としては、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、２−クロロエタノール、１−クロロブタノールなどが挙げられる。なお、活性調整剤の添加量は、用いる化合物によって変わり、一様ではない。
【００４６】
（その他の任意成分）
所望により、酸化防止剤、充填剤、顔料、着色剤、発泡剤、摺動付与剤、難燃化剤、可燃剤、エラストマー、ジシクロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種々の添加剤を反応原液に配合することができ、それにより得られるＲＩＭ製品の特性を改質することができる。酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、アミン系などの各種のプラスチック・ゴム用酸化防止剤が例示され、充填剤としては、ガラス、タルク、炭酸カルシウム、雲母、チタン酸カリウム、硫酸カルシウムなどの無機質充填剤が例示される。
【００４７】
特に機械的強度の高い成形体を得る目的で、繊維補強材を金型内に予め充填しておき、次いで重合反応液を金型内に注入し、硬化させることもできる。繊維補強材としては、良好な機械的強度と耐熱性を有するものが用いられ、その具体例としては、ガラス繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができる。また、これらの補強材は、長繊維状またはチョップドストランド状のものをマット化したもの、布状に織ったもの、チョップ形状のままのものなど、種々の形状で使用することができる。
【００４８】
これらの補強材は、その表面をシランカップリング材等のカップリング剤で処理したものが、樹脂との密着性を向上させる上で好ましい。補強材の充填量は、特に制限はないが、通常、成形体重量の１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量％である。充填量が少なければ、機械的強度の割合が小さい。充填量が多すぎると、均一に充填せずにむらができたり、充填阻害が生じる傾向にある。
【００４９】
また、反応原液の粘度調節の目的で、反応原液にエラストマーを配合しても良い。用いられるエラストマーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレンーイソプレン−スチレン共重合体、エチレンープロピレン−ジエン系ポリマーなどのジエン系エラストマーや、エチレン−酢酸ビニル共重合体、およびこれらの水素化物などが例示される。好ましくはジエン系エラストマー、より好ましくはブタジエン系エラストマー、特に好ましくはスチレンとブタジエンのブロック共重合体やシスー１、４−ポリブタジエンを用いる。これらのエラストマーを反応原液に添加することにより、得られる成形体の耐衝撃性も向上する。エラストマーの添加量は、反応原液の３０°Ｃの粘度が５ｃｐｓ以上、好ましくは５０ｃｐｓ以上、かつ１０００ｃｐｓ以下、好ましくは５００ｃｐｓ以下の範囲となるように適宜選択される。
【００５０】
これらの添加剤は、予め反応原液のいずれか一方、または双方に混合しておくか、あるいは金型のキャビティに入れておけば良い。
【００５１】
（反応原液）
本実施形態で用いられる反応原液としては、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、活性剤、活性調節剤および任意成分を、２液以上に分けて調整したものが用いられる。これらの反応原液は、１液のみでは塊状重合しないが、全ての液を混合すると各成分が所定の割合となり、ノルボルネン系単量体が塊状重合する。
【００５２】
たとえば、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、および任意成分からなる液と、ノルボルネン系単量体、活性剤、活性調節剤および任意成分からなる液は、それぞれそのままでは重合しない。２液に含まれる各成分の総量が本実施形態における各成分の使用量であれば、この２液はそれぞれ本実施形態で用いられる反応原液であり、両者を混合すると反応して塊状重合する。
【００５３】
作業性の良いように、通常２液の反応原液を用いて塊状重合させているが、３液以上の反応原液を用いても良い。反応原液の混合後に、ノルボルネン系単量体中にその他の成分が十分に拡散できるように、通常、どの反応原液にもノルボルネン系単量体が含有されており、その他の成分は、ノルボルネン系単量体中に溶解、または分散していることが好ましいが、ノルボルネン系単量体が含有されていない反応原液があっても良い。また、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、活性剤の三者を一つの反応原液に含有させると塊状重合が開始するので、通常、メタセシス触媒と活性剤を一つの反応原液に含有させることはない。
【００５４】
なお、反応原液はメタセシス触媒等の失活を防ぐためなどの理由で、通常、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
【００５５】
（塊状重合）
本実施形態においては、図２に示す金型内の所定の位置に、支持体２０，２２を用いて巻線コイル１０を配し、金型内面と巻線コイル１０との間の空間に、上記のように２液以上の反応原液を混合した反応液を射出する。
【００５６】
本実施形態において、反応原液を混合する方法としては、ミキシング・ヘッドで瞬間的に混合させる方法が一般的である。この場合、攪拌原液を収めた容器は別々の流れの供給源となる。ミキシング・ヘッドとしては、衝突混合装置、ダイナミックミキサーやスタティックミキサーなどの低圧注入機などが使用できる。成形体のべたつきを抑制するなどの目的で、室温におけるポットライフが数分以下の混合液となる反応原液の組み合わせを用いる場合は、反応原液の混合から型内への充填終了までの時間が長いと充填終了前に塊状重合が終了し、所定の形状の成形体が得られないことがあるため衝突混合装置を用いることが好ましい。それに対し、室温におけるポットライフが数分以上に及ぶ混合液となる反応原液の組み合わせを用いる場合は、反応液の混合後、予備加熱した型内へ数回に亘って射出、あるいは注入してもよく、また、連続的に注入しても良いので、装置を軽装化することができ、低圧で操作可能であり、大型や肉厚の成形体が製造できる。更にガラス繊維などの充填材の充填量が多い場合などは注入スピードを遅くすることにより型内に均一に反応液を充填させることが可能となる低圧注入機を用いることが望ましい。
【００５７】
なお、上記のＲＩＭ工程は、触媒の失活などの問題を避けるために、型内をＮ２  などの不活性ガスをパージするなどしてイナート雰囲気にすることも可能である。また、フィラー、繊維補強材などを充填する場合は、吸着水を含んでいる場合は予め乾燥するなどして吸着水を除去しても良い。
【００５８】
本実施形態では、反応射出成形に際し、巻き線コイル１０は、金型２，３内に配置する前に、予備加熱しておく。巻線コイル１０の加熱温度Ｔ１は、３０〜８０°Ｃである。巻線コイル１０を予熱する方法としては、たとえば熱風加熱を用いる。巻線コイル１０の加熱温度Ｔ１は、注入される反応原液の温度よりも高いことが好ましい。この巻線コイル１０の予熱温度Ｔ１が低すぎると、金型２，３の初期設定温度Ｔ２が低くなり、設定が困難であるばかりか結露により重合阻害を引き起こす傾向にある。逆に高すぎると、配合された反応原液の反応速度が高まりすぎ、補強繊維などの補強材への含浸性が悪くなるばかりか外気温との差が大きく設定温度を保持することが困難となる傾向にある。
【００５９】
また、金型の初期設定温度Ｔ２は、本実施形態では、巻線コイルの温度Ｔ１よりも低く設定してあり、本実施形態では、温度差（Ｔ１−Ｔ２）は、１０〜６０°Ｃである。温度差（Ｔ１−Ｔ２）が小さすぎると、金型面より反応が開始する場合があり残留応力の原因となり、温度差が大きすぎると金型温度が著しく低くなり、結露が生じるおそれがあると共に、重合反応が完結しない場合がある。なお、金型の初期設定温度Ｔ２は、具体的には、結露しない温度であることを条件に、本実施形態では、３０°Ｃ以下である。金型の温度制御は、金型２，３内に熱媒体用の通路を設け、熱媒体を流通させることなどにより行うことができる。金型圧力は通常０〜１００Ｋｇ／ｃｍ２  の範囲である。
【００６０】
本実施形態では、金型２，３の初期設定温度Ｔ２と、金型内に配置された巻線コイル１０の予熱温度Ｔ１とを、上述した条件に設定した状態で、金型２，３内に反応原液を注入する。そして、注入完了後、金型２，３を加熱して昇温する。昇温後の金型２，３の温度Ｔ２’は、本実施形態では、５０°Ｃ〜２００°Ｃである。昇温後の金型２，３の温度が低すぎると熱量が不足し、得られるコイル成形体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要し、高すぎるとエネルギー損失が大きいのみならず反応が暴走して炭化が起こることがある。昇温速度は、本実施形態では、１分以内に、金型温度が、上述した条件の温度Ｔ２’となるような昇温速度である。この昇温速度が遅すぎる場合には、熱量が不足し成形体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要する。なお、金型の加熱制御は、初期設定時よりも高温の熱媒体を金型２，３に流通させることなどにより行うことができる。
【００６１】
本実施形態では、昇温後の金型の温度Ｔ２’が所定温度に到達後、５〜１５分間、金型を所定温度に維持した後、金型内からコイル成形体を取り出すことで、巻線コイル１０の回りに反応射出成形樹脂層が形成され、磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネル３０（図１参照）を得ることができる。巻線コイル１０は、支持体２０，２２により支持され、コイルの内側から位置決めされた状態で、反応射出成形体樹脂層が形成されるので、各巻線コイル１０の中心位置が、パネル３０に対して高精度に位置決めされた成形体３０が得られる。支持体２０，２２は、ポリエチレンで構成してあり、ノルボルネン系単量体の開環重合体から成る反応射出成形体樹脂層との融着性が良好である。したがって、支持体２０，２２は、反応射出成形体樹脂層に一体化される。
【００６２】
また、コイル成形体３０の表面は、耐衝撃性および耐候性に特に優れたノルボルネン系単量体の開環重合体から成る反応射出成形樹脂層で覆われるので、コイル成形体３０の耐衝撃性および耐候性も向上する。
【００６３】
特に本実施形態では、巻線コイル１０を金型２，３よりも高い温度に初期設定することで、巻線コイル１０側から反応が進行するため、得られる成形体の残留応力は十分に低い。したがって、反応射出成形樹脂層の割れなどを防止することができる。また、金型内に反応原液を注入した後には、金型温度を上昇させているため、コイル成形体の表面でも十分に反応が進行する。その結果、成形体の表面において、未反応単量体に起因するべたつきや臭気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題も生じない。したがって、得られるコイル成形体の外観性、表面性および塗装性が向上する。また、特に成形体中に補強繊維が含有される場合でも、補強繊維が成形体表面から露出することもない。
【００６４】
したがって、このようにして得られたコイル成形体３０は、磁気浮上式鉄道用地上コイルとして好適に用いることができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００６６】
たとえば本発明の方法により得られる磁気浮上式鉄道用コイル成形体の具体的形状としては、図１に示す実施形態の形状に限定されず、種々の形状のものが考えられる。
【００６７】
【実施例】
以下、本発明をさらに具体化した実施例に基づき、比較例と比較して説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。なお、以下の実施例はおよび比較例において、部や％は、断わりのない限り重量基準である。
【００６８】
実施例１
キャビティの大きさが、８７６ｍｍ×９８２ｍｍ×５０ｍｍである切削アルミニウム製金型を準備した。金型の初期設定温度Ｔ２は２５°Ｃであった。この金型内にガラスマット（旭ファイバーグラス社製、Ｍ５０１７）と、５０°Ｃ（Ｔ１）に予熱した巻線コイルをセットし、型を閉じ、反応原液を注入した。なお、巻線コイルの予熱は、温風加熱により行った。
【００６９】
巻線コイル１０としては、本実施例では、幅８．５ｍｍおよび厚み６．２ｍｍの矩形のアルミニウム製線材で構成されるものを用いた。線材は、矩形形状に横２７３ｍｍ縦２６３ｍｍの巻き型に、フラット巻で巻き回しし、それを２段重ねたものを、０．５ｍｍの空隙をもって、２組重ねることにより得られる単位コイルを８の字状に繋げて、巻線コイルとした。
【００７０】
反応射出成形に際しては、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）９０％と、トリシクロペンタジエン三量体１０％とから成るノルボルネン系単量体にビニルノルボルネン３％を添加し２つの容器に入れ、一方には単量体に対しジエチルアルミニウムクロリド（ＤＥＡＣ）を４０モル濃度、１，３−ジクロロ−２−プロパノール（ｄｃＰｒＯＨ）４８モル濃度に成るように添加した（Ａ液）。他方には、単量体に対し、トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデートを１０ミリモル濃度となるように添加した（Ｂ液）。これらＡ液およびＢ液は、それぞれＡタンクおよびＢタンクに貯留した。
【００７１】
反応射出成形に際しては、同容量のＡ液とＢ液とを混合して金型内に注入した。注入時の反応原液の温度は、２５°Ｃであった。注入終了後、金型の温調配管に９５°Ｃの温水を流し、注入終了から３分後、初期設定温度Ｔ２が２５°Ｃの金型温度を、Ｔ２’＝８０°Ｃに昇温した。その温度で１０分経過後、金型から成形体を取り出し、磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネルを得た。
【００７２】
得られたコイル成形体パネルの残留応力を測定したところ、表１に示すように、最大残留応力は３ＭＰａであり、十分に低く、また、表面状態を観察したところ硬化不良や未充填部などは確認されなかった。
【００７３】
なお、残留応力の測定は、以下の方法により行った。すなわち、ひずみゲージ（共和電業社製ＫＦＧ−３−１２０−Ｃ１−２３Ｌ５Ｍ３Ｒ）を成形体パネルの応力測定部位（表裏３０カ所）に貼付し、周囲を切り取り、データロガー（共和電業社製ＵＣＡＭ−７０Ａ）にて歪み値を読み取り、それに弾性率（４０００ＭＰａ）を乗じて表面残留応力を算出した。
【００７４】
【表１】
0003631351.tif 000002
実施例２
巻線コイルの予熱温度Ｔ１を、４０°Ｃとした以外は、実施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネルを得た。
【００７５】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は９ＭＰａであり、また、表面状態を観察したところ硬化不良や未充填部などは確認されなかった。
【００７６】
実施例３
昇温後の金型温度Ｔ２’を、６０°Ｃとした以外は、実施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネルを得た。
【００７７】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は４ＭＰａであり、十分に低く、また、表面状態を観察したところ、一部に硬化不良が観察されたが、問題のないレベルであった。
【００７８】
比較例１
巻線コイルの予熱温度Ｔ１を４０°Ｃとし、反応原液の注入後には何ら金型を積極的に加熱しなかった以外は、実施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネルを得た。
【００７９】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は１１ＭＰａであり、それほど問題はないが、表面状態を観察したところ、べたつきが確認された。特に表面状態の観点で、実施例１〜３の優位性が確認され、反応原液の注入後には、金型を積極的に加熱することが好ましいことが確認された。
【００８０】
比較例２
巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセットした以外は実施例１と同様に成形を行った。すなわち、反応原液の注入終了後、金型は、２５°Ｃから８０°Ｃに昇温した。
【００８１】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は１６ＭＰａであった。また、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、一部に硬化不良が確認された。特に最大残留応力の観点で、実施例１〜３の優位性が確認され、金型温度に対して巻線コイルの予熱温度Ｔ１を所定以上に確保すべきことが確認された。
【００８２】
比較例３
巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセットし、金型の初期設定温度Ｔ２を５０°Ｃとした以外は実施例１と同様に成形を行った。すなわち、反応原液の注入終了後、金型は、５０°Ｃから８０°Ｃに昇温した。
【００８３】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は２８ＭＰａであった。しかし、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、硬化不良や未充填部などは確認されなかった。特に最大残留応力の観点で、実施例１〜３の優位性が確認され、巻線コイルの温度よりも金型の温度を低くすることで、最大残留応力を低減することができることが確認された。
【００８４】
比較例４
巻線コイルの予熱温度Ｔ１を８０°Ｃとし、金型の初期設定温度Ｔ２を５０°Ｃとし、反応原液の注入後にも金型の温度を５０°Ｃに維持した以外は、実施例１と同様に成形を行った。
【００８５】
得られたコイル成形体パネルについて、実施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に示すように、最大残留応力は８ＭＰａであった。しかし、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、一部未充填箇所が観察された。特に表面状態の観点で、実施例１〜３の優位性が確認され、反応原液の注入後には、金型を加熱することが好ましいことが確認された。
【００８６】
比較例５
巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセットし、金型の初期設定温度Ｔ２を５°Ｃに冷却した（金型内表面に結露が生じる温度以下に冷却）以外は実施例１と同様に成形を行った。すなわち、反応原液の注入終了後、金型は、５°Ｃから８０°Ｃに昇温した。
【００８７】
この比較例では、金型の内表面に結露が生じた結果、重合障害が生じ、表１に示すように、成形体パネルの最大残留応力は測定不可能であった。また、成形体の表面は未硬化であった。
【００８８】
金型の初期設定温度を結露が生じる温度以上に設定すべきであることが確認された。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、コイル成形体中での残留応力を低減し、反応射出成形樹脂層の割れを防止することができる。また、本発明によれば、成形体の外観性、表面性および塗装性に優れた磁気浮上式鉄道用コイル成形体を容易に製造することができる。
【００９０】
本発明に係る方法によれば、巻線コイルを金型よりも高い温度に設定することで、巻線コイル側から反応が進行するため、得られる成形体の残留応力を十分に低くすることができる。したがって、得られたコイル成形体において、反応射出成形樹脂層の割れなどを防止することができる。また、金型内に反応原液を注入した後には、金型温度を上昇させているため、コイル成形体の表面でも十分に反応が進行する。その結果、成形体の表面において、未反応単量体に起因するべたつきや臭気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題も生じない。したがって、得られるコイル成形体の外観性、表面性および塗装性が向上する。また、特に成形体中に補強繊維が含有される場合でも、補強繊維が成形体表面から露出することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の１実施形態に係る磁気浮上式鉄道用コイル成形体の概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示すコイル成形体を製造する際に用いる金型の要部断面図である。
【符号の説明】
２…  下金型
３…  上金型
４…  キャビティ
１０…  巻線コイル
２０，２２…  支持体
【図１】
0003631351.tif 000003
【図２】
0003631351.tif 000004