(57)【要約】【課題】湿潤したバラストに対する接着力が高く、降雨後に散布してもバラストを固結させることができる一液湿気硬化型の道床安定剤を提供する。【解決手段】一液湿気硬化型道床安定剤は、ポリ又はモノイソシアネートと、活性水素含有モノマー又はポリマーとの反応物であるイソシアネート含有ポリウレタンプレポリマーと、減粘剤とを少なくとも含有し、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを少なくとも１重量％以上含有する。これにより、ポリウレタンプレポリマーが低粘度になり、減粘剤の割合を小さくできることで、バラストが湿潤していても道床安定剤の収縮とガスの発生との関係が良好になって気泡の発生が抑制され、湿潤したバラストに対する接着力が高くなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ又はモノイソシアネートと、活性水素含有モノマー又はポリマーとの反応物であるイソシアネート含有ポリウレタンプレポリマーと、減粘剤とを少なくとも含有する一液湿気硬化型道床安定剤であって、
２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを少なくとも１重量％以上含有することを特徴とする一液湿気硬化型道床安定剤。
【請求項２】
活性水素基を含有しないシリコーン系又は非シリコーン系の消泡剤が０．１重量％〜１．０重量％の範囲で添加されていることを特徴とする請求項１に記載の一液湿気硬化型道床安定剤。
【請求項３】
不揮発成分の含有率が少なくとも６０重量％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の一液湿気硬化型道床安定剤。
【請求項４】
引火点が６０℃以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の一液湿気硬化型道床安定剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄道のバラスト式軌道に用いられる道床安定剤に関し、詳細には、散布後に湿気に反応して硬化することによってバラスト同士を固結させる一液湿気硬化型の道床安定剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
枕木及びバラストにより道床が構成されるバラスト式軌道では、バラストの横抵抗力を高めるために、バラストの突き固め作業の後に道床安定剤を散布してバラスト同士を固結させている。バラストが道床安定剤によって固結されることによってバラストの飛散も防止される。
【０００３】
バラスト式軌道では、定められた所定の期間の後に、バラストを突き崩して保守する必要があり、定められた期間の経過後に強度が低下する特性が求められる。このような耐候劣化性を有する道床安定剤として、ポリウレタンプレポリマーを含有する一液湿気硬化型のものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１記載の道床安定剤では、散布後のポリウレタンの湿気硬化速度等をコントロールするために、ウレタン化触媒が用いられている。
【０００４】
一方、これらの道床安定剤に用いられる人体に有毒なウレタン化触媒を含有しない一液湿気硬化型の道床安定剤として、ポリ又はモノイソシアネートと活性水素含有モノマー又はポリマーとを反応させて得られるイソシアネート含有ポリウレタンプレポリマー、分解促進剤、及び減粘剤を混合したものも公知になっている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１３１１４号公報
【特許文献２】特許第３８１３１１５号公報
【特許文献３】特許第４５４５２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の道床安定剤は、湿潤したバラストに対する接着力が十分に発揮されなかった。従って、バラストの突き固め作業中に降雨があると、突き固め作業後すぐに道床安定剤を散布することができず、これが作業の遅れを招く要因になっていた。
【０００７】
このような背景に鑑み、湿潤したバラストに対する接着力が高く、降雨後に散布してもバラストを固結させることができる一液湿気硬化型の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】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、ポリ又はモノイソシアネートと、活性水素含有モノマー又はポリマーとの反応物であるイソシアネート含有ポリウレタンプレポリマーと、減粘剤とを少なくとも含有する一液湿気硬化型道床安定剤であって、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを少なくとも１重量％以上含有することを特徴とする。
【０００９】
ポリウレタンプレポリマーが空気中の水分と反応して硬化する際にはガス（二酸化炭素）が発生する。このガスが大量の気泡を形成して道床安定剤内に留まると、道床安定剤のバラストに対する接着力が低下する。気泡は、バラストが湿潤していると大量に発生し易くなり、これによって接着力の低下が著しくなる。本発明者らは、道床安定剤が２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有することにより、バラストが湿潤していても気泡の発生が抑制されることを見出した。これは、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有することによってポリウレタンプレポリマーが低粘度になり、減粘剤の割合を小さくできることにより、減粘剤の揮発による道床安定剤の収縮とガスの発生との関係が良好になるためであると考えられる。即ち、この構成によれば、バラストが湿潤していても、気泡の発生が抑制されることで道床安定剤の接着力が向上し、バラストを固結させることができる。
【００１０】
本発明のある実施形態は、上記構成において、活性水素基を含有しないシリコーン系又は非シリコーン系の消泡剤が０．１重量％〜１．０重量％の範囲で添加されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ポリ又はモノイソシアネートが硬化する際に発生したガスが気泡となることが抑制され、これにより道床安定剤の接着力を安定的に向上させることができる。
【００１２】
本発明のある実施形態は、上記構成において、不揮発成分の含有率が少なくとも６０重量％以上であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、減粘剤の揮発による道床安定剤の収縮とガスの発生との関係が良好になり、バラストが湿潤していても気泡の発生が抑制される。また、揮発成分が少なく、硬化後に接着力を発揮する不揮発成分が多いため、不揮発成分の含有率が６０重量％未満の場合に比べて道床安定剤の接着力が向上する。
【００１４】
本発明のある実施形態は、上記構成において、引火点が６０℃以上であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、道床安定剤が引火する虞が比較的低く、引火点が６０°未満の場合に比べて安全である。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、湿潤したバラストに対する接着力が高く、降雨後に散布してもバラストを固結させることができる一液湿気硬化型の道床安定剤を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、ポリ又はモノイソシアネートと、活性水素含有モノマー又はポリマーとの反応物であるイソシアネート含有ポリウレタンプレポリマーと、減粘剤とを少なくとも含有する。
【００１９】
ポリ又はモノイソシアネートは、分子中に１個以上のイソシアネート基を有する脂肪族、芳香族、脂環族等の有機化合物であり、例えば、１，３−及び１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−又は２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−又は４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、２，２'−ビス（４−イソシアナトフェニル）プロパン、４，４'−ジイソシアナトジフェニルエーテル、４，４'，４"−トリイソシアナトトリフェニルメタン、チオりん酸トリフェニルエステル−４，４'，４"−トリイソシアネート及びこれらの混合物などのポリイソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、エポキシポリオール、アクリルポリオール、フッ素ポリオールなどと反応しウレタン結合を有するもの及びこれらの混合物である。
【００２０】
活性水素含有ポリマー又はモノマーは、例えば、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基等の活性水素含有基を１個以上含有する化合物であり、例えば、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル１，５−ペンタンジオール、ジメチロールプロピオン酸等のアルキルポリオール；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡ、ペンタエリスリトール、ＤＰＰＡ等のポリエーテルポリオール；多価アルコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、トリシクロデカンジメチロール等）と多塩基酸（例えば、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等）との反応によって得られるポリエステルポリオール；ポリカーボネートポリオール等のポリオール、ポリアミン、ポリチオール及びこれらの混合物である。
【００２１】
減粘剤（希釈剤）は、ポリウレタンプレポリマーを溶解し、粘度を２５℃において３０〜５００ｍＰａ・ｓに調整するためのものである。更に、水分と混和し易く、且つ硬化した道床安定剤中に残存し易いものであるため、２０℃での水の溶解度が１．０重量％以上、好ましくは３．０重量％以上、特に５．０重量％以上、及び２０℃での蒸気圧が２０ｍｍＨｇ以下、好ましくは５ｍｍＨｇ以下、特に０．８ｍｍＨｇ以下を有するものである。
【００２２】
一液湿気硬化型道床安定剤中のポリウレタンプレポリマーの含有量は、道床安定剤全体に対して、例えば３０〜９５重量％程度、好ましくは５０〜９０重量％程度、より好ましくは６０〜８０重量％程度にすればよい。
【００２３】
また、本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、少なくとも１重量％以上の２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有している。２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートは、活性水素含有モノマー又はポリマーと反応する前のポリ又はモノイソシアネートに含有される。２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートが道床安定剤に含有されることにより、含有されない場合に比べてポリウレタンプレポリマーの粘度が低くなる。２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートは、道床安定剤全体に対して、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上含有されるとよい。
【００２４】
道床安定剤は、じょうろ等の簡単な散布器でも散布が可能であり、且つ、十分な固着力を発揮する必要があるため、散布後はバラスト表面に合成樹脂が適量残るように、流動性を調整する必要がある。このためには、減粘剤をポリウレタンプレポリマー合成樹脂に加えて粘度を３０〜５００ｍＰａ・ｓに調整することが好ましい。道床安定剤の粘度が、３０〜５００ｍＰａ・ｓであることによって、じょうろ等の簡単な散布器での散布が容易になり、且つバラスト表面への付着が良好になる。
【００２５】
一液湿気硬化型道床安定剤中の減粘剤の含有量は、道床安定剤全体に対して、例えば５重量％以上、好ましくは１０〜４０重量％程度、より好ましくは２０〜３０重量％程度にすればよい。上記範囲であれば、道床安定剤の粘度が適切となり、バラスト表面にポリウレタン樹脂が適切量付着するので、バラストの固定強度に優れる。また、表面に水が付着しているバラストに対してもポリウレタン樹脂が強固に固着し、バラスト同士を固着させる。そのため、降雨時や降雨後のようにバラスト表面に雨水が付着している状態でも、一液湿気硬化型道床安定剤を散布して道床の安定性を向上させることができる。
【００２６】
減粘剤として、２０℃での水の溶解度が１．０重量％未満の場合、硬化した道床安定剤中に残存する減粘剤と水分が十分に混和せず、硬化した道床安定剤中に減粘剤が残存するため耐候劣化が早まらない。また、２０℃での蒸気圧が２０ｍｍＨｇを超える場合、道床安定剤散布後、道床安定剤が硬化する前に揮発するため、硬化した道床安定剤に減粘剤が残存しない。これらにより、硬化した道床安定剤がポーラス状にならないため劣化が促進されない結果、耐候劣化が早まらない。そこで、２０℃での水の溶解度が１．０重量％以上、及び２０℃での蒸気圧が２０ｍｍＨｇ以下を有する減粘剤を用いる。
【００２７】
このような減粘剤の例としては、酢酸ｎ−ブチル、アセチルアセトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、二塩基酸エステル系減粘剤、等を挙げることができる。
【００２８】
このような減粘剤を用いることにより、硬化した道床安定剤中に残存する減粘剤と水分が混和し、硬化した道床安定剤がポーラス状になり耐候劣化が早まり、道床安定剤散布後、短期間における突き崩し等の保守作業が実現でき、１気圧における引火点が６０℃以上に引き上げられた道床安定剤が得られる。
【００２９】
また、減粘剤は道床安定剤全体の引火点を左右するものであり、これには特に１気圧において６０℃以上の引火点を有するものを採用して、道床安定剤全体の引火点を６０℃以上に引き上げるとよい。減粘剤の引火点は、７０℃以上であることが好ましい。更に、減粘剤は道床安定剤全体の臭気に起因するものであり、これには２０℃での蒸気圧が０．８ｍｍＨｇ以下を有するものを採用して、道床安定剤全体の臭気を引き下げることが作業環境及び周辺環境に好ましい。それ単独で構成することも可能であるが、作業環境及び周辺環境に大きな影響を及ぼさない範囲において、２０℃での蒸気圧が０．８ｍｍＨｇ以上を有する減粘剤を採用することもできる。
【００３０】
一液湿気硬化型道床安定剤には、活性水素基を含有しないシリコーン系又は非シリコーン系の消泡剤が０．１重量％〜１．０重量％の範囲で添加されているとよい。
【００３１】
本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、１気圧における引火点が６０℃以上であり、安定した接着強度を発現するために、その要素となる、揮発性溶剤或いは可塑剤、その他の揮発性物質を除いた不揮発成分を少なくとも６０重量％以上含有している。不揮発成分の量は、道床安定剤の混合組成が明らかなものについては、そのデータにより判断すべきものであり、不揮発成分の含有量を測定により求めてもよい。
【００３２】
不揮発成分の含有量を測定する方法として以下の２つが挙げられる。道床安定剤の１気圧における引火点が１００℃未満を示すような揮発性の高い成分を含有する場合、以下の手順で加熱残分（不揮発成分）を測定する。まず、測定対象約２ｇを、予め質量のわかっているはかりビンにとり、質量を測定する。測定対象をガラス棒等で底面に広げ、温度１０５〜１１０℃に保った乾燥器にはかりビンを入れて３時間加熱する。加熱後、はかりビンを取り出してデシケーター内で室温まで冷す。再びはかりビンの質量をはかり、質量の差を求めることにより、揮発成分の含有量を測定する。測定対象の当初質量から揮発成分の含有量を減じた値の当初質量に対する比率（残量の当初質量に対する比率）が不揮発成分の含有率である。
【００３３】
一方、道床安定剤の１気圧における引火点が１００℃以上を示すような、揮発性の比較的低い成分を含有する場合、以下の手順で蒸留残分（不揮発成分）を測定する。まず、測定対象約５０ｇを、２００ｃｍ３の共通すり合わせ丸底フラスコにはかり取る。温度計及び撹拌機を取り付けた共通すり合わせＫ字形連結管、共通すり合わせ冷却器、共通すり合わせ減圧用アダプター、受器、圧力計、減圧装置等を用いて蒸留減圧測定装置を組む。丸底フラスコをシリコンコイルの加熱浴中につけ、撹拌をはじめる。室温で減圧を始め、系の圧力を１ｍｍＨｇに保つ。徐々に加熱浴の温度を上げ（最高で２００℃）、蒸留を続ける。留出が終了したら、残分（不揮発成分）を秤量する。残分の当初質量に対する比率が不揮発成分の含有率である。
【００３４】
このように本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネートを少なくとも１重量％以上含有する。そのため、ポリウレタンプレポリマーが低粘度になり、減粘剤の割合を小さくできることにより、バラストが湿潤していても道床安定剤の収縮とガスの発生との関係が良好になって気泡の発生が抑制される。従って、バラストが湿潤していても、高い接着力でバラストを固結させることができる。
【００３５】
また、本発明の一液湿気硬化型道床安定剤には、活性水素基を含有しないシリコーン系又は非シリコーン系の消泡剤が０．１重量％〜１．０重量％の範囲で添加されている。そのため、ポリ又はモノイソシアネートが硬化する際に発生したガスが気泡となることが抑制され、これにより道床安定剤の接着力が安定的に向上する。
【００３６】
本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、不揮発成分の含有率が少なくとも６０重量％以上である。そのため、道床安定剤の収縮とガスの発生との関係が良好になり、バラストが湿潤していても気泡の発生が抑制される。また、揮発成分が少なく、硬化後に接着力を発揮する不揮発成分が多いため、不揮発成分の含有率が６０重量％未満の場合に比べて道床安定剤の接着力が向上する。
【００３７】
更に、本発明の一液湿気硬化型道床安定剤は、引火点が６０℃以上であるため、引火する虞が比較的低く、引火点が６０°未満の場合に比べて安全である。
【００３８】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、一液湿気硬化型道床安定剤の原材料や配合等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能であり、追加の原材料が添加されてもよい。