(57)【要約】【課題】道床バラストの安定化作業を季節、天候、温度にかかわらず施工可能で、しかも水に濡れたバラスト固定にも使用できる一液湿気硬化型道床安定剤を提供する。【解決手段】（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールとを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有する極めて疎水性のポリウレタンプレポリマーと、２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤と、ウレタン化触媒とを混合してなる一液湿気硬化型の道床安定剤である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールとを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマー、及び、
（Ｂ）２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤を含有する一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなることを特徴とする、道床に散布されてパラストを相互に固着する道床安定剤。
【請求項２】
疎水性を呈する請求項１の道床安定剤。
【請求項３】
道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤として、請求項１〜３のいずれかに記載の道床安定剤を用いる工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、道床バラストの安定化作業を季節、天候、温度にかかわらず施工可能で、しかも水に濡れたバラスト固定にも使用できる一液湿気硬化型道床安定剤に関する。
【背景技術】
【０００２】バラスト軌道では、主に枕木及びバラストにより道床が構成される。従来、バラストに道床安定剤を散布してバラストを固定することにより、道床抵抗力を高め、またバラストの飛散を防止している。夏のレール膨張、冬の降雪、凍結、暴風等の自然災害からレールを守るためにもバラストの固定は重要である。【０００３】一般に道床バラスト安定化作業（散布、硬化）はその性質上、列車運行の少ない夜間に行われることが多く、また一度決められた日程は変更が困難である。このために季節を問わず雨天時においてもバラストを固着し得る道床安定化が可能となることが好ましい。【０００４】道床安定剤として、ポリウレタンプレポリマーを含有する一液湿気硬化性のものが周知である。しかしながら、これらの道床安定剤では、雨天時等または降雨後等の多量の水分がある雰囲気でバラスト面に施工した場合、ポリウレタンプレポリマーが水と反応して大量の炭酸ガスを生成、この炭酸ガスが樹脂をスポンジ状にして樹脂硬度を極端に低下させ、本来の目的である道床抵抗力を得ることができないという問題点があった。例えば、特開平８−１５７５５２号公報、特開平１１−３２２８８０号公報、特開２００１−１９７３２号公報、特開２００４−６０１７９号公報、特開２００４−６０１８３等を挙げることができる。これらの技術では、構成するポリオール成分にアルキレンオキサイド付加系のポリオールを反応させたポリウレタンプレポリマーが用いられ、安定剤の疎水性に欠けるためにバラスト表面が乾燥していることが求められ、撒布時の天候のみならずバラスト表面の乾燥時間も必要であった。【０００５】また、ポリウレタンプレポリマーの疎水性を向上させて、湿ったバラスト上にも安定化作業が可能な改善が行われている。例えば、特開２０１０−３１２８０号公報ではエチレンオキサイド付加物を含まないポリオールを反応させたポリウレタンプレポリマーが用いられ、特開２０１１−１０６０９７号公報ではポリオールとして部分的にひまし油系ポリオールを反応させたポリウレタンプレポリマーが用いられ、濡れたバラスト表面に道床安定化作業が可能とされているが、雨天時におけるバラストに道床安定化作業には安定剤の疎水性が不足しており適用できない。【０００６】また、雨天時において道床安定化作業ができる安定剤として、例えば、特開２００５−３０７５８５号公報で疎水性エポキシ樹脂組成物を主成分としアミン化合物を硬化剤成分とする道床安定剤が提唱されているが、作業現場で規定量の２成分を混合して反応させる形式の安定剤であり、夜間に迅速な作業性が求められる道床安定化作業用には向いていない。また、環境問題が重要視される昨今においてはエポキシ樹脂の使用は好まれない。【０００７】一般に道床バラスト安定化作業（散布、硬化）はその性質上、列車運行の少ない夜間に行われることが多く、また一度決められた日程は変更が困難である。このために季節を問わず、特に冬季では低温化での作業性と硬化性が要求される。即ち、冬季の条件（０℃）では、じょうろで散布後、３時間以内で硬化する性能が要求される。【０００８】例えば、特開平１１−３２２８８０号公報にはポリウレタンプレポリマーの触媒としてイソシアネート三量化触媒を用いる手段が提示されているが、これらの触媒はポリウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基の環化重合と水分との反応とを同時に促すもので、三量化反応の温度依存性が高く、三量化組成物の生成が多い場合には得られる樹脂組成物は脆くなるために安定的な樹脂化組成物を得ることが難しく現場作業用には向いていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１５７５５２号公報
【特許文献２】特開平１１−３２２８８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９７３２号公報
【特許文献４】特開２００４−６０１７９号公報
【特許文献５】特開２００４−６０１８３号公報
【特許文献６】特開２００５−３０７５８５号公報
【特許文献７】特開２０１０−３１２８０号公報
【特許文献８】特開２０１１−１０６０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】本発明の目的は、１年を通じて施工可能で、天候に影響されにくい安定した硬化性と固着力を有す塗膜を形成できる一液湿気硬化型道床安定剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意研究を進めた結果、本発明を完成するに至った。【００１２】即ち、本発明は、（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールとを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有する極めて疎水性のポリウレタンプレポリマーと、２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤と、ウレタン化触媒とを混合してなる一液湿気硬化型の道床安定剤であり、極めて疎水性が強く、降雨時の雨水と湿潤したバラストに影響されにくい安定した硬化性と当該バラストの固定が可能である塗膜を形成できるために雨天下においても道床バラストの安定化作業が可能であり、季節、昼夜を問わず１年を通じて安定化作業が可能となることを見出した。
【発明の効果】
【００１３】本発明の道床安定剤は極めて疎水性が強く、降雨時の雨水と湿潤したバラストに影響されにくい安定した硬化性と当該バラストの固定が可能である塗膜を形成できるために雨天下においても道床バラストの安定化作業が可能であり、季節、昼夜を問わず１年を通じて安定化作業が可能であるという優れた効果を奏する。【００１４】本発明の道床安定剤は、一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマーから成り、低粘度の液体であるために散布が容易で、使用時には特別な補助具等を用いずにじょうご等で容易に散布でき、撒布後は水蒸気と速やかな反応を生ぜしめ疎水性の膜を形成するために種々の用途に用いることができる。【００１５】  本発明の道床安定剤は、具体的には、例えば、汚染物質を含んだ集積廃棄物の表面に散布すれば、集積廃棄物の飛散を防止するために好適に使用することができる。しかも、疎水性の膜を形成しているために、集積物への雨水等の進入を防ぐために汚染物質の拡散防止をするために甚だ都合がよいと言える。また、集積廃棄物を移動させる場合には容易に突き崩すことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】前述した目的を達成するために、本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、道床に散布されてバラストを相互に固着する道床安定剤であり、（Ａ）（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールとを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマー、及び、（Ｂ）２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤を含有する一液湿気硬化型のポリウレタンプレポリマー組成物からなり、道床バラストの安定化作業を季節、天候、温度にかかわらず施工可能で、水に濡れたバラスト固定にも使用できることを特徴とし、しかも使用後はマルチプルタイタンパ等によって容易に突き崩すことができることを特徴とする。
【００１７】本発明に用いる（ａ）芳香族ジイソシアネートとしては、１分子中に２個乃至それ以上のイソシアネート基を有する有機化合物であって、活性水素含有官能基に対する反応性イソシアネート基を有する、一般的な芳香族の化合物を用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），液状変成ＭＤＩ，キシリレンジイソシアネート等があり、とりわけ本発明の道床安定剤の高い反応活性を導くためには液状変成ＭＤＩ，ＭＤＩが好ましい。これらポリイソシアネート化合物は単独で用いることができるし、または２種以上を混合して用いることもできる。
【００１８】本発明に用いる（ｂ）ヒマシ油系ポリオールは、末端に２個以上の活性水素基を有するヒマシ油又はヒマシ油誘導体である。ヒマシ油は、リシノール酸を主成分とする脂肪酸トリグリセライドであり、１分子内に約２．７個のヒドロキシル基を有する極めて疎水性の高いポリオールである。本発明のヒマシ油系ポリオールには、部分脱水ヒマシ油や、部分アシル化ヒマシ油、部分有機過酸化物架橋ヒマシ油、ヒマシ油と天然油脂とのエステル交換反応物が含まれる。また、これらヒマシ油は、単独で用いても良いし、２種以上の混合物であっても良い。
【００１９】ヒマシ油誘導体は、ヒマシ油脂肪酸と多価アルコールのエステル化によって得られ、例えばヒマシ油と低分子量多価アルコールとのエステル化物、ヒマシ油脂肪酸またはそのアルキルエステルと低分子量多価アルコールとのエステル化などが挙げられる。多価アルコールとしては、エチレングリコール，プロピレングリコール，ブタンジオール，ネオペンチルグリコール，ヘキサングリコール，ポリプロピレングリコール，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，多官能ポリエーテルポリオール，あるいはこれら多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物などがある。また、これらエステル化物にアルキレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。これらヒマシ油誘導体は、単独で使用しても良いし、２種以上の混合物であっても良い。
【００２０】本発明に支障を与えない限りにおいてこれらヒマシ油系ポリオールに加えて、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール，ポリカーボネートポリオール，液状ゴム系ポリオールなどを部分的に併用しても良い。
【００２１】本発明に用いる（ｂ）ヒマシ油系ポリオールは、官能基数２．３〜３．５、分子量７００〜１，５００で末端に活性ヒドロキシル基を有することが必要である。官能基数が３．５より高くなれば、道床安定剤の液粘度が高くなるために散布作業に支障があり実用に適さなくなり、また塗膜は硬くなりマルチプルタイタンパ等によって容易に突き崩すことが困難になり好ましくない。一方、官能基数が２．３より低くなれば塗膜は柔らかくなりすぎて塗膜のバラストを保持する強度がなくなり好ましくない。また、分子量が１，５００より高くなれば道床安定剤の液粘度が高くなるために散布作業に支障があり実用に適さなくなる。一方、分子量が低くなれば、道床安定剤の疎水性が低下して塗膜は発泡物となるために雨中での作業や濡れたバラスト面への作業が困難となるために好ましくない。
【００２２】本発明に用いる（Ａ）（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールとを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーは、理論量より少ない（ｂ）ヒマシ油系ポリオールと（ａ）芳香族ジイソシアネートとを公知の技術を用いて反応せしめ、末端に活性イソシアネート基残量１０〜１５重量％を有するものがよい。活性イソシアネート基残量が１５重量％を越えると、道床安定剤の疎水性が低下して塗膜は発泡物となるために雨中での作業や濡れたバラスト面への作業が困難となるために好ましくなく、また、１０重量％未満の場合には道床安定剤の液粘度が高くなるために散布作業に支障を来たし実用に適さなくなるために好ましくない。
【００２３】本発明の道床安定剤中のポリウレタンプレポリマーの含有量は、道床安定剤全体を１００重量％に対して、例えば５０〜７５重量％が好ましい。ポリウレタンプレポリマーの含有量が５０重量％未満の場合はバラストを十分に保持する塗膜が形成できなくなるために好ましくなく、また、７５重量％を越える場合は道床安定剤の粘度が高くなり散布作業に支障を及ぼすので好ましくない。
【００２４】本発明に用いる（Ｂ）２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤は、本発明の道床安定剤の粘度を調整できるものであり、かつ、２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性のものであれば特に限定されないが、液粘度が低く引火点が２００℃以上のものが好ましく、例えば、アジピン酸エステル，セバチン酸エステル，フタル酸エステル，リン酸エステル等が挙げられ、具体的には通常のポリウレタン樹脂用の可塑剤、例えばジーエチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ），ジーイソノリルフタレート（ＤＩＮＰ），トリスクロロプロピルフォスフェート（ＴＭＣＰＰ），ヘキサモールディンチ（ＢＡＳＦ社製）（ＤＩＮＣＨ）等が挙げられる。
【００２５】本発明の道床安定剤中の可塑剤の含有量は、道床安定剤全体を１００重量％に対して、例えば２５〜５０重量％が好ましい。可塑剤の含有量が２５重量％未満の場合は道床安定剤の粘度が高くなり散布作業に支障を及ぼすので好ましくなく、また、７５重量％を越える場合はバラストを十分に保持する塗膜が形成できなくなるために好ましくない。
【００２６】本発明の道床安定剤は、バラスト表面に散布するものであり、そのコーティング効果を得るために厚塗りすることが必要であるから、１回のコーティングで膜厚の塗膜が得られる無溶剤塗料であることが好ましい。したがって、可塑剤の添加により０℃での道床安定剤の粘度が１０００ｍＰａ・ｓを越えかつ３０００ｍＰａ・ｓ以下である。このような粘度範囲に調整することにより季節に係らず施工時の最適付着量を確保でき、道床安定を図る強度を得ることができる。
【００２７】ここで、バラスト表面に散布された道床安定剤中のポリウレタンプレポリマーと水蒸気との間の化学反応を行わせて散布液の樹脂化を促進させる目的に適宜のウレタン化触媒を用いることができる。このウレタン化触媒としては、第３級アミン化合物や有機金属化合物等の公知の触媒を用いることが可能である。例えば、トリエチレンジアミン，Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサメチレンジアミン，Ｎ，Ｎ−ジメチルブタンジアミン，ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）及びＤＢＵ塩，Ｎ−アルキルモルホリン，モルホリン誘導体，ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート），ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）チタン，オクチル酸鉛，ラウリル酸ジブチル錫等が好適である。これら触媒は、単独で使用しても良いし、２種以上の混合物であっても良い。
【００２８】道床安定剤の成分に配合されるその他の添加物は、本実施形態において必須の成分ではないが、水蒸気との反応で得られる塗膜の耐久性・安定性の向上を図るために、支障のない限りにおいて添加することができる。その他の添加物としては、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、充填剤等が挙げられる。これらは単独で用いても良いが、２種以上混合して用いることもできる。さらに、前述したもの以外にも、公知の添加物、例えば、顔料、染料、難燃剤、消泡剤、分散剤、界面活性剤、水分吸着剤等を適宜添加することも可能である。
【００２９】而して、原料として用いられる（ａ）芳香族ジイソシアネートと（ｂ）ヒマシ油系ポリオールはそれぞれ常温で、これら２成分を混合し、チッソガス雰囲気下において８０℃で４時間還流反応を進め、次いで１００℃で２時間反応させた後、常温に自然冷却させることによって末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを得られる。
【００３０】本発明においては、（ａ）と（ｂ）の反応比率は、（ｂ）の水酸基（ＯＨ）に対するイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比、即ちＮＣＯ／ＯＨ比が２．５〜５．５である。この当量比が５．５を越える場合には道床安定剤を水に濡れたバラストに散布した場合に塗膜化までの反応過程で発泡しやすくなるために好ましくなく、また、２．５未満の場合にはプレポリマー粘度が高くなり散布作業に支障を及ぼすので好ましくない。
【００３１】前述のポリウレタンプレポリマーと２０℃での水に対する溶解度が１．０重量％未満の疎水性である可塑剤と必要に応じて触媒を十分に混合して本発明の道床安定剤が得られる。その他の添加剤を混合する場合には、予め（ｂ）ヒマシ油系ポリオールに混合させておくか、または可塑剤の混合時に添加してもよい。
【実施例】
【００３２】以下、本発明の実施例１〜５を表１に、比較例１〜６を表２によって具体的に説明する。なお、表１〜表２の処方項に示す各素材の化合物は次のとおりである。【００３３】ポリオール１：ヒマシ油系ポリオール（ＵＲＩＣ  Ｈ−３０  伊藤製油製：官能基数２．７、平均分子量１，０００）
ポリオール２：ヒマシ油系ポリオール（ＵＲＩＣ  ＨＦ−１３００  伊藤製油製：官能基数２．０、平均分子量１，３３０）
ポリオール３：ポリオキシポリプロピレントリオール（官能基数３、平均分子量５，０００）
ポリオール４：液状ゴム系ポリオール（ｐｏｌｙ−ｂｄ  Ｒ−４５  出光石油化学製：官能基数２．３、平均分子量２，８００
イソシアネート１：芳香族系（カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート：：官能基数２．０、平均分子量２９０）
イソシアネート２：芳香族系（ジフェニルメタンジイソシアネート：官能基数２．０、平均分子量２４９）
イソシアネート３：芳香族系（ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート：官能基数２．６、平均分子量３５２）
イソシアネート４：脂環式系（イソホロンジイソシアネート：官能基数２．０、平均分子量２２３）
可塑剤１：ジーイソノリルフタレート（ＤＩＮＰ  大八化学製）
可塑剤２：ヘキサモールディンチ（ＤＩＮＣＨ  ＢＡＳＦ製）
可塑剤３：アジピン酸系ポリエステル（ポリサイザーＷ−３６０ＥＬ  ＤＩＣ（株））【００３４】以上の素材を表に示す処方に従って、攪拌羽根、還流装置、温度計を設置した加熱装置付き四つ口セパラブルフラスコに窒素ガス雰囲気下で、ポリオール化合物を投入し、次いでイソシアネート化合物を投入し、常温下で十分に攪拌し、次いで混合液の温度が８０℃以下に維持したまま４時間反応させた後、１００℃で２時間還流反応させた。反応終了後、常温まで自然冷却させてポリウレタンプレポリマーを得た。次いで、これに可塑剤と樹脂化触媒を添加し、十分に混合して道床安定剤を得た。【００３５】以上のようにして得られた道床安定剤を、以下の基準に従って性能評価を行った。その評価結果を、表１〜２の道床安定剤の液状性能結果項に示した。
評価方法
＊液粘度は：２３℃における測定値である。
＊散布性評価：容易にジョウロで散布できるものを合格（記号：○）とし、散布が難しいものを不合格（記号：×）とした。
＊硬化性：３０〜５０ｍｍ大の砕石を１リットルのデスコカップビーカー（直径１２０ｍｍ）に満たし、０℃（冬季想定）の雰囲気下で降雨時の散布作業において、各道床安定剤を２ｋｇ／ｃｍ２の量で均一に散布し２時間後に指触にて確認し、完全に固着しているものを合格（記号：○）、そうでないものを不合格（記号：×）とした。また、発泡物を形成した場合の物を不合格（記号：×・泡）とした。
＊バラストの固着性：３０〜５０ｍｍ大の砕石を１リットルのデスコカップビーカー（直径１２０ｍｍ）に満たし、０℃（冬季想定）の雰囲気下で降雨時の散布作業において、各道床安定剤を２ｋｇ／ｃｍ２の量で均一に散布し、２４時間後の圧縮強さ（ＪＩＳ  Ａ９５１４：圧縮負荷面は直径５０ｍｍΦの鉄柱）を測定した。【００３６】道床安定剤の散布試験条件を以下に示す。
＊散布条件１：乾燥砕石に散布。
＊散布条件２：乾燥砕石に散布直後に激しい降雨（降雨量５０ｍｍ／時）。
＊散布条件３：雨上がり直後の濡れた砕石に散布。
＊散布条件４：激しい降雨中（降雨量５０ｍｍ／時）に散布。【００３７】
【表１】
2014009584.tif 000002
2014009584.tif 000003
【００３８】
【表２】
2014009584.tif 000004
2014009584.tif 000005
【００３９】結果から明らかなように、乾燥状態のバラストでは実施例１〜５及び比較例２，３，５，６ともに硬化性は良好であった。しかしながら、湿潤状態及び降雨状態では実施例の硬化性は良好であったのに対し、比較例２，３，６は疎水性に欠けるために雨水に流れ落ちてしまったり、著しい発泡を来たして硬化性は劣悪であった。
また、実施例は冬季の降雨の条件下でも道床安定作業が可能である良好な性能を示している。【００４０】
【産業上の利用可能性】
【００４１】本発明の道床安定剤は、道床バラストの安定化作業を季節、天候、温度にかかわらず施工可能で、しかも水に濡れたバラスト固定にも使用できる一液湿気硬化型道床安定剤であって、道床安定剤散布後は十分な固着強度を保持し、その使用期間が過ぎた後はマルチプルタイタンパ等によって容易に突き崩すことができる道床安定剤を提供する。