(57)【要約】  本発明は、少なくとも一種のプラスチックを道路の表面及び／又は内部に供給することを特徴とする、道路を固結させる方法に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一種のプラスチックを道路の表面及び／又は内部に供給することを特徴とする道路を固結させる方法。
【請求項２】
前記道路が未固結道路である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記道路が鉄道路線の道床である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラスチックが疎水性のポリウレタンである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラスチックが、芳香族ポリイソシアネートを用いて製造した疎水性ポリウレタンである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラスチックが、脂肪族ポリイソシアネートを用いて製造した疎水性ポリウレタンである請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プラスチックを交通路の表面に塗布する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記プラスチックを交通路の内部に導入する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
交通路の砕石を前記プラスチックの液体出発成分と混合し、この混合物を交通路に塗布する請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通路、好ましくは鉄道、道路、および未固結の通路を固結させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路や道路、未固結通路などの交通路は、多くの場合、未固結の粒子を有している。したがって、鉄道線路は、一般的には道床を有している。未固結の道路や通路は、通常未固結の砂や微粉を表面に有している。しばしば、これらの粒子を固定することが必要となる。鉄道線路の場合、未固結のバラスト石が跳ね上がって問題を起こす。特に、ＩＣＥなどの高速列車では、下にある小石を巻き上げるため、車体底面が損傷を受ける。これは、多くの国では、鉄道道床がドイツほど深く掘り下げられていないためである。しかし、深く掘り下げるには追加の費用が必要となる。
【０００３】
もう一つの問題は、未固結の道路や通路の固化である。これらは、通常、微粉、砂または砂利で覆われている。この上に車が通ると、微粉が巻き上げられるか、小石が放り出される。この結果、環境汚染が起こるとともに、車両に埃がかぶり、その磨耗が増加することとなる。跳ね上がった小石が通行人を傷つけることもある。また非固結道路にはかなりの応力がかかる。特に車の跡ができる。深い轍は車両を傷つけ、水が溜まって通路を傷つけるため、望ましくない。
【０００４】
もう一つの問題は、道路の補修と固結である。固結された道路も徐々にすりへり、道路建設に用いた材料が緩んでくる。完全な道路補修は費用がかさみ、長期間を要すことが多い。
【０００５】
先行技術には、このような交通路を固結させる方法がたくさん示されている。現在、鉄道線路の固結の分野では、バラストボンディング法が確立された方法となっている。このボンディング（相互結合）は、バラストが放り投げられるのを防止し、道床を安定化し、建築工事中の鉄道路線を安定にするためのものである。この方法では、この鉄道路線バラストは、原則としてまずバラスト道床に供給される。次いで、噴霧法によりバラストを自己硬化性接着剤で湿らせる。多く用いられる接着剤はエポキシ系であるが、アクリル系やポリウレタン系の接着剤も用いられる。
【０００６】
特許文献１には、石の道床をプラスチックで結合させ、さらに石床の内側に挿入材を挿入して、鉄道盛土などの小石床を固結させることが述べられている。
【０００７】
特許文献２には、鉄道路線建設用の閉鎖型の透水性砕石舗装道路の製造方法が開示されている。バラスト上層は、空隙を充たすための充填材料で覆われている。この充填材料は、バラスト上に最大１０ｃｍの厚みの層とすることが可能である。用いる充填材料は、プラスチック塗膜で覆われた、径が１〜１６ｍｍの粒子状バルク材料である。例えば、エポキシ樹脂またはポリウレタンが接着剤として用いられる。
【０００８】
特許文献３には、バラスト道床を固結させる方法とその装置が述べられている。液体固結材料がバラスト道床内に注入される。この固結材料は、同じようにポリウレタンであってもよい。よく似た方法が、特許文献４にも記載されている。
【０００９】
特許文献５には、発泡性ポリウレタン混合物を道床に注入し発泡体とする鉄道線路の安定化と制振方法が開示されている。
【００１０】
粗い土壌の固結にプラスチック注入を用いることも知られている。採鉱の際や表面の補修の際に、緩い岩石構造物の固結にプラスチックを用いることも知られている。いろいろなプラスチック、例えばポリエステル、ポリアクリレートまたはポリウレタンを使用することができる。
【００１１】
特許文献６には、土壌の固結に生分解性プラスチックを使用することが述べられている。なお、この土壌は植物の生育が可能であることが必要で、植物生育によりこの土壌が安定化される。未固結通路の安定化には、プラスチック層の分解を避けることが特に必要である。
【００１２】
特許文献７には、ポリウレタンプレポリマーを用いる土壌の安定化が記載されている。これらのプレポリマーはできれば撥水性であるべきである。硬化は水で進行する。この結果、ポリウレタンが発泡するため、未固結通路の固化に好ましくない。また、プレポリマーと水の反応で形成されるポリウレアは疎水性でなく、水から保護されていないため、加水分解により分解する可能性がある。
【００１３】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０７９０９４
【特許文献２】ＤＥ１９７２９３４８
【特許文献３】ＤＥ１９８１１８３８
【特許文献４】ＵＳ４１５６４４０
【特許文献５】ＣＨ５９５５１２
【特許文献６】ＤＥ１９７０３９８０
【特許文献７】ＵＳ３７１９０５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
交通路を安全に固結させて粒子の飛散を防止するのが目的である。道路の磨耗を減少させることも目的としている。できれば単純な方法でこの固結が実施可能であることが好ましく、どのような環境問題も起こしてはならない。また水による攻撃が最も少なくなるように、交通路をさらに処理すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
驚くべきことに、道路の表面及び／又は内部に疎水性のポリウレタンが存在すれば、本目的が達成された。
【００１６】
本発明は、少なくとも一種のプラスチック、特に疎水性ポリウレタンを道路の表面及び／又は内部に供給して道路を固結させる方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
多くの用途では、例えば鉄道路線の場合や未固結の道路や通路の場合、道路補修の際には、交通路の表面に疎水性のポリウレタンを塗布するだけで十分である。ポリウレタンの塗布は、最も簡単には、ポリウレタンの液体出発成分を道路に吹き付け塗装するか流し込み塗装し、養生させてポリウレタンとすることで実施される。材料の消費量が少なくてすむため、吹き付け塗装が好ましい。吹き付けは、車両を用いて行ってもよいし、人手で行ってもよい。
【００１８】
本発明における一実施様態では、特に未固結の粒子からなる厚い層の場合には、その層内にもこのプラスチックを導入する。鉄道路線の場合に、この実施様態を用いることが好ましい。
【００１９】
つまり、ミキサー中で粒子を、例えば鉄道路線の場合はバラストをプラスチックの液体出発成分で濡らし、濡れた粒子を交通路に塗布し、そこで出発成分を硬化させてポリウレタンとすることで行われる。
【００２０】
砕石（loose stones）は、通常鉄道床の製造に用いられるようなバラストであることが好ましい。バラスト石の大きさは、鉄道路線にかかる負荷量により異なる。通常、バラスト石の大きさは約３０〜７０ｍｍである。バラスト石は玄武岩などの硬い岩石からなることが好ましい。
【００２１】
原理的には、バラスト石をこのプラスチックの液体出発成分で完全に濡らすことが可能ならあらゆる種類のミキサーを、このバラスト石とプラスチック出発成分との混合用のミキサーとして使用できる。好ましくは、内部構造物を有する開放容器、例えばドラムからなるミキサーが特に好適である。混合には、ドラムを回転させてもよいし、内部構造物を動かせてもよい。
【００２２】
このようなミキサーは既知であり、例えば建設業においてはコンクリートミックスの製造に使用されている。
【００２３】
この混合物を固結すべき表面に塗布するためには、このミキサーを、車両、例えばトラクター、ショベルローダ、トラック、あるいは鉄道車両に積載することがよいであろう。本発明の方法のこの実施様態においては、いずれの場合でも、この混合物の塗布場所への運搬が可能となる。ミキサーから取り出された混合物を、必要なら人手により、例えばくま手を用いて、所望の構造にならしてもよい。
【００２４】
本発明の方法の一実施様態においては、石とこのプラスチックの液体出発成分との混合を連続的に行う。このために、石とプラスチックの液体出発成分とを連続的にミキサーに投入し、塗れた石を連続的に排出する。このためには、石が十分にぬれるまで、これらの出発原料をミキサー中に滞留させる必要がある。このような混合装置を道床に沿ってゆっくりと動かし、このプラスチックの液体成分で塗れた石を、必要な量でミキサー排出できることが好ましい。あるいは、この連続混合装置を特定の場所で運転し、ミキサーから排出される濡れた石を所望の場所に運搬してもよい。
【００２５】
本発明の方法を連続的に実施する他の実施様態においては、このミキサーが回転ドラムであり、ここに石が連続的に投入される。このドラムは複数のノズルを有し、これらのノズルからプラスチックの出発成分が連続的に石上に分配される。なお、ドラムを回転させると、プラスチックと石の混合が完全となる。プラスチック／石の複合物は、次いでドラム末端の開口部より連続的に排出される。この回転ドラムは横型であってもよいが、排出の促進のためにこの装置をある角度に傾けてもよい。
【００２６】
連続法の他の実施様態においては、トンネルを通過するコンベヤベルト上にこの石を連続的に導く。このトンネルは複数の開口部を有し、これらを通してプラスチックの出発原料が石上に連続的に供給される。コンベヤベルトの末端では、この濡れた石が、鉄道路線上にまたは一旦開放ドラムを経由して鉄道路線上に可変の搬送速度で落下する。
【００２７】
バラスト道床全体がこのプラスチックで固結されることが好ましい。バラスト道床の上層のみを、好ましくは最大２０ｃｍまで、このプラスチックで固結させてもよい。この実施様態においても、上述のように、まずプラスチック使用せずにバラスト道床を形成し、次いでプラスチックの液体出発成分を塗布してもよいし、まずバラスト道床の一部を形成し、この上に石とプラスチックの液体出発成分の混合物の層を形成してもよい。
【００２８】
使用できるプラスチックとしては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリレート、メタクリレートが挙げられる。
【００２９】
本発明の好ましい実施様態においては、疎水性で実質的に硬質のポリウレタンがプラスチックとして用いられる。
【００３０】
使用の好ましい疎水性ポリウレタンとしては、以下のものがあげられる。
【００３１】
疎水性ポリウレタンの成分としては、一般的には、遊離イソシアネート基を有する化合物とイソシアネート基と反応する基を有する化合物があげられる。イソシアネート基と反応する基は、一般的にはヒドロキシル基またはアミノ基である。アミノ基は非常に反応性が高く、反応混合物を迅速に処理する必要があるため、ヒドロキシル基が好ましい。これらの成分の反応により得られる生成物を、以下一般にポリウレタンと称する。
【００３２】
疎水性ポリウレタンの成分を塗布するに当たり、未固結道路の最上層があるいは道床の石が乾燥状態にある必要はない。驚くべきことに、湿った石が存在していても、ポリウレタンと石との接着は良好となる。未固結道路上に水溜りがあっても、これが実質的にこのポリウレタンの塗布に悪影響を与えないことから、疎水性ポリウレタンの硬化は水中でも進行しうる。
【００３３】
原理的には、室温で液体で、少なくとも２種のイソシアネート基を持つものならあらゆるポリイソシアネート、混合物、プレポリマーが、ポリイソシアネートとして使用できる。
【００３４】
芳香族ポリイソシアネートの使用が好ましく、特に好ましいのは、トリレンジイソシアネート  （ＴＤＩ）やジフェニルメタンジイソシアネート  （ＭＤＩ）の異性体であり、またＭＤＩとポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート  （粗製ＭＤＩ）の混合物が特に好ましい。これらのポリイソシアネートは変性物であってもよく、例えばイソシアヌレート基を取り込んで、特にウレタン基を取り込んで変性されたものであってもよい。最後に述べた化合物は、ポリイソシアネートと化学量論量以下の量の二個の活性水素原子を持つ化合物との反応により得られ、通常、ＮＣＯプレポリマーと呼ばれる。これらの化合物のＮＣＯ含量は、通常２〜２９重量％の範囲である。
【００３５】
芳香族ポリイソシアネート使用の難点は、得られるポリウレタンの色安定性が不十分であることである。一般に、時間の経過とともにポリウレタンにかなりの黄変が起こる。このため、高い色安定性が重要である本発明の方法を用いる場合、脂肪族ポリイソシアネートの使用が好ましい。好ましいものとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）やイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）があげられる。脂肪族ポリイソシアネートは揮発性が高いため、これらは通常、その反応物として、特にビウレット、アロファン酸エステルまたはイソシアヌル酸エステルとして用いられる。
【００３６】
イソシアネート基と反応する、少なくとも二個の水素原子をもつ化合物としては、一般に、多官能性のアルコール、いわゆるポリオール、または、やや好ましくはないが、多官能性のアミンがあげられる。
【００３７】
使用するポリウレタンの疎水性は、ポリウレタン系の出発成分の少なくとも一種に、好ましくはそのポリオール成分に、脂肪化学でよく使用されるヒドロキシル官能基含有成分を添加することで得られる。
【００３８】
脂肪化学でよく使用されるヒドロキシル官能基含有成分は数多く知られており、これらを使用することができる。これらの例としては、ヒマシ油；グレープシード油や、黒クメン油、カボチャ種子油、ルリヂサ種子油、大豆油、コムギ麦芽油、ナタネ油、ひまわり油、落花生油、パーシック油、ピスタシオ油、アーモンド油、オリーブ油、マカデミアナット油、アボガド油、シーベリー油、ごま油、ヘーゼルナッツ油、マツヨイグサ油、野バラ油、ヘンプ油、アザミ油、クルミ油などのヒドロキシル基変性油；ヒドロキシル基変性脂肪酸エステルで、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、ペトロセレン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、ティムノドン酸、イワシ酸またはセルボン酸由来のものがあげられる。ヒマシ油およびそのアルキレンオキシドとの反応生成物、またはケトン／ホルムアルデヒド樹脂が好ましく使用される。最後の化合物は、例えばデスモフェン（登録商標）１１５０という商品名でバイエル社から販売されている。
【００３９】
脂肪化学でよく使用されるポリオールでさらに好ましいものは、エポキシ化脂肪酸エステルの開環と、同時に進行するアルコールと反応により、また必要ならさらなるエステル交換反応により得られる。ヒドロキシル基の油脂への導入は、主に、これらの製品中に存在するオレフィン系二重結合のエポキシ化と、それに続く得られるエポキシド基と一価または多価アルコールとの反応により行われる。このエポキシド環はヒドロキシル基となるが、多官能性アルコールの場合には、多数のＯＨ基を有する構造となる。油脂は一般的にはグリセリルエステルであり、上述の反応の際に、並行してエステル交換反応が起こる。このようにして得られる化合物の分子量は、好ましくは５００〜１５００ｇ／ｍｏｌの範囲である。このような製品が、例えばヘンケル社より入手可能である。
【００４０】
本発明の方法の特に好ましい実施様態においては、使用する硬質ポリウレタンが、ポリイソシアネートと、イソシアネート基と反応する少なくとも二個の水素原子をもつ化合物とを反応させて得られたものであって、その少なくとも２個の反応性水素原子を持つ化合物が、脂肪化学でよく使用される少なくとも一種のポリオールと、少なくとも一種のフェノール変性された芳香族炭化水素樹脂、特にインデン−クマロン樹脂を含むものである。これらのポリウレタンやその成分は、疎水性が高く、原理的には水中でも硬化可能である。
【００４１】
好ましくはフェノール変性インデン−クマロン樹脂、特に好ましくは工業用の芳香族炭化水素樹脂混合物が、特に、主構成要素として一般式（Ｉ）
【００４２】
【化１】
2009530515.tif 000002
【００４３】
（式中、ｎは２〜２８である）で示される化合物を含むものが、末端にフェノール基をもつフェノール変性芳香族炭化水素樹脂として用いられる。
【００４４】
このような製品は市販されており、例えばノバレス（登録商標）という商品名でラトガースＶＦＴ社から市販されている。
【００４５】
このフェノール変性芳香族炭化水素樹脂、特にフェノール変性インデン−クマロン樹脂のＯＨ含量は、通常０．５〜５．０重量％である。
【００４６】
この脂肪化学でよく使用されるポリオールとフェノール変性芳香族炭化水素樹脂、特にインデン−クマロン樹脂とは、好ましくは重量比が１００：１〜１００：５０で使用することが好ましい。
【００４７】
上記の化合物とともに、他の２個の活性水素原子をもつ化合物を用いることも可能である。加水分解性が高いため、ポリエーテルアルコールが好ましい。これらは、従来既知の方法により、通常アルキレンオキシドのＨ−機能的開始剤物質による付加反応により合成される。併用するポリエーテルアルコールの官能価は、少なくとも３で、ヒドロキシル価が少なくとも４００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは少なくとも６００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に４００〜１０００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲にあることが好ましい。これらは、従来法により、少なくとも三官能性の開始剤物質をアルキレンオキシドと反応させて製造される。分子内に少なくとも３個のヒドロキシル基を持つアルコール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールまたはショ糖を、好ましくは開始剤物質として用いることができる。好ましく用いられるアルキレンオキシドは、プロピレンオキシドである。
【００４８】
他の従来から使用されている構成要素、例えば触媒や既存の助剤や添加物を、反応混合物に添加してもよい。特に、組成物中での水の蓄積を避けてポリウレタンの発泡を避けるために、この反応混合物に、乾燥剤、例えばゼオライトを添加する必要がある。これらの物質は、好ましくはイソシアネート基と反応する少なくとも二個の水素原子をもつ化合物に添加される。当業界では、通常、この混合物はポリオール成分と呼ばれる。複合物の長期安定性を改善するためには、微生物の攻撃を防止する組成物を添加することが有利である。成型物の脆化を防止するために、ＵＶ安定剤を添加することも有利である。
【００４９】
使用するポリウレタンは、原理的には無触媒で製造可能である。硬化を促進するため触媒を同時に使用してもよい。選ばれる触媒は、好ましくは、反応混合物をできる限り長時間、液体状態に維持できるものである。上述のように、原理的には完全に無触媒で行うことも可能である。
【００５０】
ポリイソシアネートと、イソシアネート基と反応する少なくとも二個の水素原子をもつ化合物との結合は、化学量論的にイソシアネート基が過剰、好ましくは少なくとも５％、特に５〜６０％の範囲で過剰な比率で行う必要がある。
【００５１】
使用が好ましい疎水性ポリウレタンは、特に加工性のよいものである。したがって、これらのポリウレタンは、特に接着がよく、特に湿った物質、例えば湿った岩石、特に花崗岩バラストに対する接着性がよい。水の存在下でも、ポリウレタンは実質的にコンパクトな形で硬化する。この硬質ポリウレタンは、薄層状でも完全にコンパクトに硬化する。
【００５２】
このため、使用が好ましいポリウレタンは、交通路を固結させるのに極めて好適である。岩石または砂とポリウレタンとの結合は非常に強固である。また、特に疎水性が非常に高いポリウレタンを使用すると、このポリウレタンの加水分解による劣化がほとんどなくなるため、本発明の方法で固結させた交通路が非常に長期間安定となる。
【００５３】
本発明の方法を実施するには、このポリイソシアネートと２個の活性水素原子をもつ化合物とを反応させ、この混合物を石と混合することが好ましい。原理的には、ポリウレタンの出発成分双方を別個に石に添加し、これらを相互に混合することも可能である。しかしこの場合、不均一な混合となり、ポリウレタンの機械的性質が劣化することがある。
【００５４】
ポリウレタン出発成分の混合は、既知の方法で行うことができる。最も簡単には、これらの成分を、所望の比率で容器、例えばバケツにとり、簡単にかき混ぜ、この混合装置内で石と混合する。あるいは、ポリウレタン出発成分をポリウレタン化学でよく使用される混合機、例えば混合ヘッドで混合し、この混合物を石と混合してもよい。
【００５５】
疎水性ポリウレタンによる交通路の固結には多くの利点がある。
【００５６】
この用途に用いられる他のプラスチックに比べて、固結により寿命が長く、補修工事の必要性が減少し、交通の安全性が高まる。疎水性であるため、霜による損傷が大きく減少し、また加水分解による劣化もほとんど認められない。本発明の方法で固結された交通路からは、雨水が流れ去る。
【００５７】
これらのポリウレタンは生態学的な問題がないため、原理的には道路表面材や森の小道などをもこれらのポリウレタンで固結することができる。場合によっては、未固結の道路や、走路、例えば飛行機の離陸用および着陸用滑走路を、本発明の方法で塗装することもできる。このような場所では、微粉が巻き上がるとエンジンの故障につながりうる。
【００５８】
バラスト道床を疎水性のポリウレタンで固結すると、列車の一定速度での移動が可能となり損傷がないため、列車旅行の時間とコストの削減が可能となる。
【００５９】
この方法は、この接着剤を直接バラスト石とともに塗布できるため、道床を深く掘り下げるより実質的に経済的となる。
【００６０】
現在までに用いられてきたプラスチックとは対照的に、この疎水系材料は、雨の中でも湿った表面上でも処理可能であった。この結果、雨天の間の待ち時間が不要となるため、少なくない経済的な利点がもたらされる。
【００６１】
結合が強固であるにもかかわらず、石が点状に結合しているため、本発明で処理したにバラスト道床では、透水性が完全に保持される。豪雨においても、雨水による建築物等の流出のリスクがない。このように建築物等の流出や霜による損傷を効果的に防止可能である。特に、疎水性ＰＵ系の場合には、流出の危険が、非疎水性プラスチックの場合よりさらに小さくなる。
【００６２】
石とプラスチックの液体出発成分とを混合すれば工程が単一となり、本方法の経済性がさらに増加するという利点がある。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月5日(2008.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族ポリイソシアネートを用いて製造された少なくとも一種の疎水性のポリウレタンを道路の表面及び／又は内部に供給することを特徴とする道路を固結させる方法。
【請求項２】
前記道路が未固結道路である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記道路が鉄道路線の道床である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラスチックが脂肪族ポリイソシアネートを用いて製造した疎水性ポリウレタンである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラスチックを交通路の表面に塗布する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラスチックを交通路の内部に導入する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
交通路の砕石を前記プラスチックの液体出発成分と混合し、この混合物を交通路に塗布する請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2009530515.tif 000003
2009530515.tif 000004
2009530515.tif 000005
2009530515.tif 000006