(57)【要約】【課題】機械的強度の低下を防止しつつばね定数の調整を容易にした軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法を提供する。【解決手段】マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレート２とレール１の底面１ａとの間に介設される軌道パッド３において、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部３０と、基板部３０の上面３０ａに固着され、摩擦係数が基板部３０の上面３０ａの摩擦係数より低い合成樹脂より成形される薄板状の表層板部３１とを具備してなる。また、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとの間に形成される加硫接着層３２を具備してなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドにおいて、
発泡ゴムより成形される薄板状の基板部と、
前記基板部の上面に固着され、摩擦係数が前記基板部の上面の摩擦係数より低い合成樹脂より成形される薄板状の表層板部と、
を具備してなることを特徴とする軌道パッド。
【請求項２】
前記基板部の上面と前記表層板部の下面との間に形成される加硫接着層を具備してなる請求項１に記載の軌道パッド。
【請求項３】
前記発泡ゴムは、原料ゴムとしてＥＰＤＭが用いられる請求項１又は請求項２に記載の軌道パッド。
【請求項４】
前記合成樹脂は、ポリアミド系樹脂が用いられる請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の軌道パッド。
【請求項５】
マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドの製造方法において、
発泡ゴムより成形される薄板状の基板部を得る工程と、
合成樹脂より成形される薄板状の表層板部の表面に下塗剤と上塗剤からなる加硫接着剤を塗布する工程と、
前記基板部の上面に前記表層板部の加硫接着剤が塗布された表面を貼り合わせた状態で、加硫接着剤を加硫させて加硫接着層を形成し、前記基板部及び表層板部を固着させる工程と、
を有してなることを特徴とする軌道パッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板部の表面及び前記加硫接着剤が塗布された表層板部の表面に、前記基板部の素材として用いた発泡ゴム組成物のうち発泡剤を除いたものを溶剤にて希釈した未加硫ゴムのりをそれぞれ塗布する工程を有してなる請求項５に記載の軌道パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法の技術に関し、より詳細には、マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道の軌道には、マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に軌道パッドと呼ばれる弾性を有する薄板状のパッドが介設されている。この軌道パッドは、マクラギ又はタイプレートとレールとの間で緩衝材として機能し、車両走行に伴い、マクラギや軌道スラブ等のレールより下の軌道部材に伝わる荷重を緩和してそれらを保護するとともに、軌道で発生する振動とそれに伴う騒音を低減する等の役割を担うものである。
【０００３】
軌道パッドの構成は大別すると、ゴム材だけからなる構成と、上面に鋼板が固着された構成（鋼板付き軌道パッド）とが公知になっている。特に、後者の鋼板付き軌道パッドは、ゴム材だけからなる軌道パッドに比べ、レールとの摩擦が少なく、耐久性に優れ、寒暖によるレールの伸縮があってもレールによって引きずられ難いという長所があり、主に、長尺レールを使用する高速鉄道用の軌道パッドとして長年採用されている。
【０００４】
上述した鋼板付き軌道パッドにおいては、鋼板の表面に生じるサビに起因して鋼板上面の摩擦抵抗により鋼板の上でレールがすべりにくくなり、ひいてはレールの伸縮とともに鋼板付き軌道パッドが引きずられたりする等して、上述した軌道パッド本来の機能が失われるという問題があった。また、従来の鋼板付き軌道パッドは、基板部に鋼板の重量が加わるために重く、搬入や取り付け等の作業効率に劣るという問題もあった。
【０００５】
かかる観点より、例えば、特許文献１に開示されるように、鋼板の代わりに超硬質ゴムより成形される表層板部と、それより硬度の低い硬質ゴムより成形される基板部とを具備してなる構成や、また特許文献２に開示されるように、鋼板の代わりに合成樹脂より成形される表層板部を具備してなる構成等が提案されている。これらの軌道パッドでは、上述したような従来の鋼板付き軌道パッドと比べて、軽量化を図れるとともに、サビに起因する摩擦抵抗の低下がないので、レールの伸縮とともに軌道パッドが引きずられたりするのを防止することができる。
【０００６】
ところで、この種の軌道パッドにおいては、近年の鉄道の高速化によって大きな振動とそれに伴う騒音が発生し易くなっており、またスラブ軌道ではバラスト軌道と比べてより高い静寂性が求められることなどから、これを解消するために軌道パッドのばね定数をなるべく低くすることが要求されるようになっている。しかしながら、上述した特許文献１又は特許文献２に開示される従来の軌道パッドにおいては、通常、ゴム材より形成される基板部の上下面等に複数の凹状の溝を形成したり、内部に空間を有するようにしたりしてばね定数を調整する構成であったため、形状や素材との兼ね合いでばね定数の調整幅が制限され、また溝や空間によって基板部の機械的強度が低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６５８４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−３８３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明では、軌道パッドに関し、前記従来の課題を解決するもので、機械的強度の低下を防止しつつばね定数の調整を容易にした軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
すなわち、請求項１においては、マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドにおいて、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部と、前記基板部の上面に固着され、摩擦係数が前記基板部の上面の摩擦係数より低い合成樹脂より成形される薄板状の表層板部と、を具備してなるものである。
【００１１】
請求項２においては、前記基板部の上面と前記表層板部の下面との間に形成される加硫接着層を具備してなるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記発泡ゴムは、原料ゴムとしてＥＰＤＭが用いられるものである。
【００１３】
請求項４においては、前記合成樹脂は、ポリアミド系樹脂が用いられるものである。
【００１４】
請求項５においては、マクラギ上面又はマクラギ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドの製造方法において、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部を得る工程と、合成樹脂より成形される薄板状の表層板部の表面に下塗剤と上塗剤からなる加硫接着剤を塗布する工程と、前記基板部の上面に前記表層板部の加硫接着剤が塗布された表面を貼り合わせた状態で、加硫接着剤を加硫させて加硫接着層を形成し、前記基板部及び表層板部を固着させる工程と、を有してなるものである。
【００１５】
請求項６においては、前記基板部の表面及び前記加硫接着剤が塗布された表層板部の表面に、前記基板部の素材として用いた発泡ゴム組成物のうち発泡剤を除いたものを溶剤にて希釈した未加硫ゴムのりをそれぞれ塗布する工程を有してなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、機械的強度の低下を防止しつつばね定数の調整が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る軌道パッドをタイプレートに挿着した状態を示した正面図である。
【図２】軌道パッドの断面図である。
【図３】基板部及び表層板部を加硫接着させる工程を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明を実施するための形態を説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施例の軌道パッド３は、鉄道軌道において軌道の長さ方向に沿って設けられたレール１の底面１ａと、図示せぬマクラギ上面に設置されたタイプレート２との間に介設されて用いられる。タイプレート２は、矩形状に形成されたベース２０と、ベース２０の上面２０ａに略垂直上方に突出して一体的に配設された一対のショルダ２１・２１と、レール１の固定用の板ばね２２・２２等とで構成され、ボルト２３にてベース２０の幅方向を軌道の長さ方向に合わせてマクラギの上に固定されている。
【００２０】
ショルダ２１・２１は、ベース２０の幅方向（図１において紙面前後方向）に沿って延出され、所定の間隔を開けて互いに平行となるように設けられている。ベース２０の上面２０ａであってショルダ２１・２１の間には、矩形袋状で樹脂注入により固化された可変パッド２６が配設されており、可変パッド２６の上面に後述する軌道パッド３が載置され、軌道パッド３の上面（表層板部３１の上面３１ａ）にレール１が載置された状態で固定される。
【００２１】
板ばね２２は、ベース２０に載置されたレール１の両側位置に配置され、一端２２ａ側の上に他端２２ｂ側が重ねられた状態でショルダ２１に取り付けられている。板ばね２２は、一端２２ａ側及び他端２２ｂの重ねられた箇所に図示せぬ取付孔が穿設されており、かかる取付孔を介してショルダ２１から上方に突設されたボルト２４が挿入され、ボルト２４にナット２５が締結されて固定される。かかる状態で、一端２２ａにてレール１の底部１ａが軌道パッド３の方向に上方から押圧されることで、タイプレート２にレール１が位置決め固定される。
【００２２】
図２に示すように、本実施例の軌道パッド３は、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部３０と、基板部３０の上面３０ａに固着され、摩擦係数が基板部３０の上面３０ａの摩擦係数より低い合成樹脂より成形される薄板状の表層板部３１と、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとの間に形成される加硫接着層３２等とを具備してなるものである。本実施例の軌道パッド３は、平面視矩形状に形成され、基板部３０の上面３０ａの形状に沿って全面を覆うようにして表層板部３１が固着される。
【００２３】
基板部３０は、緩衝材としての機能を発現するものであり、本実施例の軌道パッド３では、発泡ゴム（スポンジゴム）より成形され、具体的には、固形ゴム・液状ゴム・熱可塑性エラストマー等の原料ゴムに所定の発泡剤を配合したものが加硫成形され、発泡剤の熱分解によって生ずるガスにて生起される多孔質構造を持つ加硫ゴムシートとして構成される。
【００２４】
原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＵＩ）等の公知のゴム種を用いることができ、中でも、耐熱性、耐寒性、圧縮・反発性、及び機械的強度に優れるという点でＥＰＤＭが好ましく用いられる。
【００２５】
原料ゴムとしてＥＰＤＭが用いられる場合には、分子量、エチレン含量、又はヨウ素価等の物性の異なるポリマー種から選ばれる一種又は二種以上のＥＰＤＭが組み合わせて用いられてもよい。特に、成形性の向上のためにムーニー粘度の異なる二種以上のＥＰＤＭがブレンドされて用いられるのが好ましく、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が４０〜６０のＥＰＤＭがより好ましい。ＭＬ１＋４（１００℃）が４０以下であると老化性や圧縮永久歪みが悪化し、６０以上であると流れ性が悪くなるからである。
【００２６】
原料ゴムに配合される発泡剤としては、有機系発泡剤と無機系発泡剤が公知であるが、加工安定性及び発泡ガス量の安定性が良好であるという点で有機系発泡剤が好ましく用いられ、例えば、アゾ化合物系（ＡＤＣＡ）、ヒドラジド化合物系（ＯＢＳＨ）、ニトロソ化合物系（ＤＰＴ）等が挙げられる。特に、本実施例の軌道パッド３では、基板部３０において原料ゴムに配合される発泡剤の配合量を変えることで、ばね定数を容易に調整することができる。
【００２７】
原料ゴムに配合されるその他の配合剤としては、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、補強剤、軟化剤、可塑剤、起泡剤、ゲル化剤、加工助剤、老化防止剤等、一般に用いられる各種配合剤を用いることができる。これらの配合剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００２８】
表層板部３１は、上面３１ａがレール１の底面１ａと接触されるため、上面３１ａにおいて基板部３０の上面３０ａと比べて表面硬度が高く、摩擦係数が低い合成樹脂より成形される。そのような合成樹脂としては、機械的強度に優れ耐熱性が強化されたエンジニアリングプラスチックの一種であるポリカーボネート系樹脂やポリアミド系樹脂などを用いることができる。中でも、耐衝撃性、耐摩擦・摩耗性、耐油性などに優れるという点でポリアミド系樹脂（６ナイロン、６，６ナイロン）が好ましく用いられる。
【００２９】
特に、合成樹脂としてのポリアミド系樹脂は、摩擦係数（例えば、６ナイロンにおいて静摩擦係数０．１６、動摩擦係数０．１４）が鋼板（例えば、ＳＵＳ４３０において静摩擦係数０．１３、動摩擦係数０．２０）より低いため軌道パッド３に載置されたレール１が滑り易く、比重（例えば、６ナイロンにおいて１．１４）が鋼板（例えば、ＳＵＳ４３０において７．７５）に比べて低いため軌道パッド３の軽量化を図ることができる。また、合成樹脂（熱可塑性樹脂）の中で溶融温度が高く、後述する加硫接着温度（１４０〜１７０℃）で溶融しない。
【００３０】
加硫接着層３２は、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとの間に形成され、加硫接着層３２を介して基板部３０及び表層板部３１が固着される。加硫接着層３２は、表層板部３１の下面３１ｂに下塗剤（プライマー）と上塗剤からなる加硫接着剤を塗布し、基板部３０の上面３０ａに表層板部３１の加硫接着剤が塗布された下面３１ｂを貼り合わせた状態で、かかる加硫接着剤が加硫されることで形成される。
【００３１】
加硫接着層３２を形成する加硫接着剤としては、公知の二層型加硫接着剤を用いることができ、具体的には、下塗剤としてはケムロック２００、ケムロック２０４、ケムロック２０５（以上、ロード・ファー・イースト社製）、メタロックＰ、メタロックＰＨ−３７、メタロックＰＨ−５０（以上、東洋化学研究所社製）などの市販品が挙げられ、上塗剤としてはケムロック６１０８、ケムロックＸＪ−５５２、ケムロック６２１５（以上、ロード・ファー・イースト社製）、メタロックＧ−２５、メタロックＦ−１１２、メタロックＦ−１１６（以上、東洋化学研究所社製）などの市販品が挙げられる。
【００３２】
次に、軌道パッド３の製造方法について、以下に説明する。
図３に示すように、本実施例の軌道パッド３は、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部３０を得る工程、合成樹脂より成形される薄板状の表層板部３１の表面（下面３１ｂ）に下塗剤と上塗剤からなる加硫接着剤を塗布する工程と、基板部３０の上面３０ａに表層板部３１の加硫接着剤が塗布された下面３１ｂを当接させた状態で、加硫接着剤を加硫させて加硫接着層３２を形成し、基板部３０及び表層板部３１を固着させる工程等とを有してなる。
【００３３】
基板部３０を成形する工程では、所定の原料ゴムを主成分としてその他の各種配合剤と所定の配合量にて配合して発泡ゴム組成物を調製し、公知の方法（例えば、混練→加硫→アニーリングなど）で成形する。通常は、ゴム組成物を密閉式混練機やオープンロール等を用いて混練し、加硫温度（約１５０〜２００℃）及び時間（約５〜２０分）をコントロールして加硫速度を調整しながら加硫成形させる。なお、加硫成形では、一次加硫及び二次加硫が行われるようにしてもよい。加硫成形後は、約１００℃に保たれた恒温室にて約６〜５８時間（好ましくは８〜１８時間）放置して、アニーリングを行う。
【００３４】
表層板部３１は、所定の合成樹脂を公知の方法（射出成形等）で成形されたものが用いられる。
【００３５】
基板部３０及び表層板部３１を固着させる工程では、まず、表層板部３１の下面３１ｂに所定の下塗剤をスプレー等により塗布し、その後自然乾燥させて下塗剤層３３（厚み５〜２０μｍ程度）を形成し、続いて、下塗剤層３３の表面に上塗剤をスプレー等により塗布し、その後自然乾燥させて上塗剤層３４（厚み５〜２０μｍ程度）を形成する（図３（ａ）参照）。なお、表層板部３１の下面３１ｂに下塗剤を塗布する前には、表層板部３１への接着性を良くするため、例えば、プラズマ処理、表面粗化、紫外線処理など各種の洗浄処理、研磨処理、又は薬剤処理を施すようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施例では、基板部３０の上面３０ａ及び表層板部３１の下面３１ｂの上塗剤層３４の表面に、基板部３０の素材として用いた発泡ゴム組成物のうち発泡剤を除いたものをトルエン等の溶剤にて希釈した未加硫ゴムのりをそれぞれ塗布して（とものり）、未加硫ゴム層３５を形成しておく。このように未加硫ゴム層３５を形成しておくことで、後述する加硫接着の際に、下塗剤層３３及び上塗剤層３４とともに未加硫ゴム層３５にて加硫反応が起こり、基板部３０及び表層板部３１との接合界面での接着をより強固なものとすることができる。
【００３７】
次いで、基板部３０の未加硫ゴムのりが塗布された（未加硫ゴム層３５が形成された）上面３０ａに表層板部３１の加硫接着剤及び未加硫ゴムのりが塗布された（下塗剤層３３及び上塗剤層３４並びに未加硫ゴム層３５が形成された）下面３１ｂを貼り合わせ、かかる状態で、所定の加硫温度（約１４０〜１７０℃）及び時間（約５〜３０分）で加硫接着させる（図３（ｂ）参照）。やがて、下塗剤層３３及び上塗剤層３４（並びに未加硫ゴム層３５）にて加硫反応が終了すると、基板部３０及び表層板部３１との接合界面に加硫接着層３２が形成され、かかる加硫接着層３２を介して基板部３０及び表層板部３１が固着された軌道パッド３が得られる。
【００３８】
例えば、原料ゴムとしてＥＰＤＭを用いて、鉄道建設・運輸施設整備支援機構規格「低ばね軌道パッド」に従う基板部（静的ばね定数２８ＭＮ／ｍ）を成形し、合成樹脂としてポリアミド系樹脂（６ナイロン）を用いた表層板部（東レ社製）に、下塗剤（ケムロック２００：ロード・ファー・イースト社製）と上塗剤（ケムロック６１０８：ロード・ファー・イースト社製）からなる加硫接着剤を塗布し、基板部の上面に表層板部の加硫接着剤が塗布された表面を貼り合わせた状態で、加硫温度１６０℃で１５分間加硫させることで試料体（実施例１）を良好に得ることができる。
【００３９】
表１に示すように、上記試料体（実施例１）における加硫接着層の接着性評価として、ＪＩＳ−Ｋ６８５０に準じて、２３℃、５０％ＲＨの条件下で引張速度２０ｍｍ／分で剥離試験（ｎ＝５）を行い、剪断した後の破壊形態を目視観察したところ、硬化された加硫接着層の凝集破壊や、加硫接着層と被着体である基板部及び表層板部とでの界面剥離は確認されず、基板部の基材破壊のみが確認された。
【００４０】
一方、比較試験として、従来のＪＩＳ−Ｅ１１１７「緩衝用軌道パッド」に従う基板部（静的ばね定数５８．８ＭＮ／ｍ）を成形し、これに表層板部としてステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０：ＪＦＥスチール社製）を接着剤（セメダイン５７５Ｆ：セメダイン社製）にて固着させた試料体（比較例１）を調製して、上記と同様にＪＩＳ−Ｋ６８５０に準じた剥離試験（ｎ＝５）を行ったところ、剪断した後の破壊形態は、基板部での基材破壊は確認されず、接着層の凝集破壊（３０％）や、接着層と被着体である表層板部との界面剥離（７０％）が確認された。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
以上のように、本実施例の軌道パッド３は、マクラギ上面に設置されたタイプレート２とレール１の底面１ａとの間に介設される軌道パッド３において、発泡ゴムより成形される薄板状の基板部３０と、基板部３０の上面３０ａに固着され、摩擦係数が基板部３０の上面３０ａの摩擦係数より低い合成樹脂より成形される薄板状の表層板部３１と、を具備してなるため、機械的強度の低下を防止しつつばね定数の調整が容易になるのである。
【００４３】
すなわち、本実施例の軌道パッド３は、基板部３０が発泡ゴムより成形されるため、従来の軌道パッドのようにばね定数を低くするために必要とされていた溝や空間などを設けることなく、基板部３０の機械的強度の低下を防止しつつ所要の低いばね定数となるように容易に調整することができる。また、その表面に合成樹脂より成形され、低摩擦係数で高い機械的強度を有する表層板部３１を具備してなるため、従来の鋼板付き軌道パッドと比べて、軽量化を図れるとともに、サビに起因する摩擦抵抗の低下がなくレール１が表層板部３１の上で滑り易いため、レール１の伸縮とともに軌道パッド３が引きずられたりするのを防止できる。
【００４４】
特に、本実施例の軌道パッド３は、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとの間に形成される加硫接着層３２を具備してなるため、発泡ゴムより成形される基板部３０と合成樹脂より成形される表層板部とを加硫接着層３２を接合界面として強固に固着させることができ、振動衝撃や表層板部３１の加熱加圧による変形などにより基板部３０から表層板部３１が剥がれたりするのを防止できる。
【００４５】
なお、軌道パッド３の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
すなわち、上述した実施例の軌道パッド３では、基板部３０及び表層板部３１が平面視矩形状の薄板状に形成される場合について説明したが、かかる軌道パッド３の形状は特に限定されず、例えば、長手方向の両端部の一部が外側方向に突出され下方（基板部３０において表層板部３１に対して反対方向）に屈曲された形状となるように構成されてもよく、また、基板部３０及び表層板部３１の表面に平行又は網目状の凹凸部が設けられてもよい。
【００４６】
また、上述した実施例の軌道パッド３では、加硫接着層３２を形成する加硫接着剤として、下塗剤と上塗剤からなる加硫接着剤を用いる場合（二液塗工式）について説明したが、一つの加硫接着剤のみを用いるようにしてもよい（一液塗工式）。
【符号の説明】
【００４７】
３      軌道パッド
３０    基板部
３０ａ  上面
３１    表層板部
３１ａ  上面
３１ｂ  下面
３２    加硫接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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