(57)【要約】  全被覆式の鉄道枕木であって、コア（４）とコアを被る変形可能な複合材料により製造されるシェル（３）とを含み、シェルが全被覆式であり、コアに密接に溶着してそれと一体になり、その間に隙間はない。
2008531869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全被覆式の鉄道枕木であって、コアとコアを覆う変形可能な複合材料により製造されるシェルとを含み、前記シェルはコアの全面を覆い、形成過程において、コアに溶着して一体になることを特徴とする枕木。
【請求項２】
前記コアが支持骨組と支持骨組の内部に充填した補強充填材により構成されることを特徴とする、請求項１に記載の枕木。
【請求項３】
シェルが再生ゴム粉と再生プラスチックにより構成され、再生ゴム粉が、廃棄タイヤ、ゴム靴底およびその他の硫化したゴム製品を含む廃棄ゴム製品を粉砕して作られ、その体積が３０％〜７０％を占めており、再生ゴム粉の粉粒度が５〜８０メッシュであり、再生プラスチックが、廃棄したプラスチックにより製作された片状、粒状または二次製粒により得られたものであることを特徴とする、請求項１に記載の枕木。
【請求項４】
再生プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンまたはポリエステルであることを特徴とする、請求項３に記載の枕木。
【請求項５】
支持骨組が、鋼板を折り畳んだ断面形状がＷ型、Ｈ型のものであり、あるいは、支持骨組が２つの円管により構成されることを特徴とする、請求項２に記載の枕木。
【請求項６】
補強充填材がコンクリートまたは釘固定ブロックとコンクリートの２部分から構成され、釘固定ブロックの材料がシェルの材料と同様であることを特徴とする、請求項２に記載の枕木。
【請求項７】
請求項１に記載の鉄道枕木の製造方法であって、
（１）コアを内型とし、製造したコアを牽引機によりベース上のシェル押し出し金型に牽引するステップと、
（２）シェルの複合材料として、
ａ．粉粒度が５〜８０メッシュである再生ゴムと、片状、粒状または二次製粒の再生プラスチックを用意し、
ｂ．再生ゴム粉の体積が３０％〜７０％を占めるように混合し、
ｃ．混合後に螺旋推進器により材料を押出機に送り、押出し過程において複合材料を１２０℃〜２４０℃の温度で加熱し、
モーターの動力をギアボックスにより変速して、押出機のスクリューに伝達し、スクリューを回転させて溶融した材料を押出し、
押出された材料がコアの金属シェルを被覆するときに、コア表面により密接に付着するように、コアの予熱を行うことからなるステップと、
（３）コアが牽引されて押し出し金型ヘッドを通過するときに、押出された材料が一定の温度を有するコアを覆うことによって、コアの外表面にシェルを形成しつつ、シェルをコアに熔接するステップと、
（４）真空冷却して成形の後、切断するステップと、
（５）最後に、水が入ることによる酸化を防ぐために、両端にゴム・プラスチック材料を吹き付けまたは塗布して両端面を密封するステップとを含むことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
複合材料の全量を基準とし、前記複合材料に５％以下の重量部の添加剤を加え、前記添加剤が抗酸化剤、ポリウレタンの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記抗酸化剤の型番がＵＶ５３１、ＨＡ８８、１０１０、１０７６、１６８であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道枕木およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道が登場した当初、鉄道の枕木がすべて木材で製作された。木製枕木は砂利により適切な位置が保たれ、レールは枕木板とスパイクにより枕木と接続される。
【０００３】
木製枕の木材質自身の特徴によって、犬釘を受入それを保持できるので、レールと枕木板締付けシステムを枕木に固定できることは、その主な長所である。木製枕木は荷重の作用を受けて曲がることがある。この曲りによって柔軟な走行性の提供に役立つことがその利点であるが、木製枕木が日射と風雨により侵食されて変質劣化し、寿命が短くなるため、定期的に交換しなければならなく、さらに交換と保守のコスト増がその欠点である。また、森林資源が日増しに希少になり、木製枕木に取って代わる代替代材料を探すことは必然になっている。
【０００４】
木製枕木の欠点を改善するために、コンクリート枕木が研究開発された。
【０００５】
しかし、従来のコンクリート枕木が硬すぎで、伝統的・標準的な締付け構造（枕木板とスパイク）を採用することができない。コンクリート枕木に枕木製造プロセスのコンクリート固化段階において固着するプリキャスト締付け部品が採用されている。しかも、各枕木が単独にロードされなければならないため、モールド製造が阻害されている。コンクリート枕木が比較的硬くフレキシブルではないので、一見すれば、剛性の高い軌道部材を提供し、サイド方向の安定性を向上させ、レールピッチを制御しやすく、レールの寿命を延長し、機関車の燃料を大いに低減できるように見えるが、砂利の振動が存在しなく、著しく低減されたように見える保守コストが実際に他種の保守コストになった。コンクリート枕木の硬さが高過ぎで、その下部の砂利を徐々に砕けることができ、列車の運行に不利な影響がある。そのため、砂利を定期的に交換しなければならない。より重要なのは、コンクリート枕木が剛性の走行システムを提供しており、減振効果が悪く、汽車のスピードアップを制限・制約している。
【０００６】
その後、ほかの材料による鉄道枕木が提案された。例えば、Ｍｕｒｒａｙに付与された米国特許Ｎｏ．５，２３８，７３４に再利用タイヤ破片とエポキシ混合物を混合してなる混合物による鉄道枕木が開示されている。また、その他の複合材料を利用した鉄道枕木を開示した特許としては、米国特許Ｎｏ．４，１５０，７９０（Ｐｏｔｔｅｒ）と米国特許Ｎｏ．４，０８３，４９１（Ｈｉｌｌ）がある。複合材料により製作された枕木の寿命が従来の木製枕木より著しく長くなっているが、その強度が明らかに不足であり、幹線鉄道枕木に繰り返して与えてられた重い荷重を耐えるための十分の耐用性を提供することができない。そのほか、複合枕木の沈下によって、砂利が振動して枕木から離れて行くため、砂利を頻繁に充填補修する必要がある。
【０００７】
木製枕木、コンクリート枕木および単純な複合材料枕木に存在する不足を改善し、それらの各自の長所を兼ねて吸収するために、複合式枕木が研究開発された。中国特許番号の９９８１５３３７．０が複合式枕木を開示している。
【０００８】
上記の複合式鉄道枕木は実際に、複合材料により製作される上・下二部分からなるシェルと補強コアの二大部分から構成されている。シェルの上・下ボディは適切な粘着剤、望ましくはＭａｏ  Ｔａｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入できる航空用ポリウレタン粘着剤を使用し、それらの接触表面に沿って粘着して固定する。その後、両者を木ねじで締付け、最後に、両端に各１つの特製キャップを粘着する。他部分の補強コアは３つの小部分からなり、この部分の一番外にＷ型またはＨ型鋼板があり、そのなかに特殊のコンクリートが充填され、鋼板をコンクリートの外に包むことでそれを長期間にわたって衝撃を受けても破砕しないようにするとともに、コアにより全体の強度を確保している。また、複合鉄道枕木に犬釘を打込みレールを固定するために、前記コアのレールを支える箇所に、シェルと同じ材料の釘固定ブロックがさらに設けられている。
【０００９】
この複合枕木構造は、一方で、シェルの高強度と柔軟性によって、鉄道の大きな衝撃力への緩衝と減振の効果があり、木材に取って代わると同時に木製枕木よりも耐用性に優れており、しかも、この複合鉄道枕木の原料が分解できない廃棄プラスチックとゴム回収品であり、環境汚染低減にも、森林の保護にもなっている。他方で、既存のコンクリート枕木と砂利の両者がともに高硬度材料であり、長期間の摩擦と振動によって砂利が粉砕し、鉄道の安全系数が低減している。鉄道の安全を確保するために、従来、人工による定期保守を行うが、コストの問題を引き起こしている。そこで、この複合枕木の特殊なシェル構造と材料により砂利をシェル内に一定の深さまで嵌め込ませることで、鉄道枕木と砂利間の相対的な移動を低減し、もとのコンクリート枕木の問題点を解決した。
【００１０】
しかしながら、上記の特許番号９９８１５３３７．０の技術案にも明らかな欠点がある。図７に示すように、構造からみれば、分離式シェル１９が上・下ボディの２部分からなり、中間に結合線があり、この結合線が上・下ボディの継目１９−１である。この継目１９−１が上下の接触面にあり、その上に特殊な粘着剤を塗布して粘着してから、木ねじ１７で上下表面を固定する。構造からみればわかるように、木ねじは鉄道枕木が受けている力に対して全く取るに足りないものであり、つまり、この木ねじが容易に破損される。また、接触面の粘着剤もぬけ離れやすいため、上・下ボディがずれることがある。微小なずれであっても上・下ボディが１つの全体にならなく、破損の確率が比較的大きい。さらに、シェルとコアの両者の間に一定の隙間が存在し、枕木が横方向の力を受けたとき、両者間の隙間による緩みによって枕木の磨耗が加速される。上・下シェル間のずれ、および磨耗の結果、信頼性が大きく低減され、この複合鉄道枕木の寿命も短くなり、シェルのクラック破壊を引き起こすことさえある。
【００１１】
そのほか、複合式枕木の製造プロセスにも欠点がある。シェルの生産と組立が別々に行われるので、別の組立ラインを必要とする。そのため、設備投資が増加し、プロセスが複雑になり、労働力の投入が多く、生産効率が低くなることに違いない。
【００１２】
いかに上記の欠点を克服するかは、本発明が抱える設計課題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、全被覆式の鉄道枕木およびその製造方法を提供し、従来の複合式枕木シェルの設計欠陥による磨耗しやすく、信頼性が低く、寿命が短く、意外なクラックが存在するなどの深刻な問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の技術問題を解決する目的を達成するために、本発明の技術案としては、全被覆式の鉄道枕木であって、コアとコアを覆う変形可能な複合材料により製造されるシェルとを含み、前記シェルはコアの全面を覆い、形成過程において、コアに溶着して一体になることを特徴とする。
【００１５】
本発明はまた、前記コアが支持骨組と支持骨組の内部に充填した補強充填材とにより構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明はまた、シェルが再生ゴム粉と再生プラスチックにより構成され、再生ゴム粉が、廃棄タイヤ、ゴム靴底およびその他の硫化したゴム製品を含む廃棄ゴム製品を粉砕して作られ、その体積が３０％〜７０％を占めており、再生ゴム粉の粉粒度が５〜８０メッシュであり、再生プラスチックが、廃棄したプラスチックにより製作された片状、粒状または二次製粒により得られたものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明はまた、再生プラスチックが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンまたはポリエステルであることを特徴とする。
【００１８】
本発明はまた、支持骨組が、鋼板を折り畳んだ断面形状がＷ型、Ｈ型のものであり、あるいは、支持骨組が２つの円管により構成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明はまた、補強充填材が、コンクリートまたは釘固定ブロックとコンクリートの２部分から構成され、釘固定ブロックの材料がシェルの材料と同様であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の鉄道枕木の製造方法は、
（１）コアを内型とし、製造したコアを牽引機によりベース上のシェル押し出し金型に牽引するステップと、
（２）シェルの複合材料として、
ａ．粉粒度が５〜８０メッシュである再生ゴムと、片状、粒状または二次製粒の再生プラスチックを用意し、
ｂ．再生ゴム粉の体積が３０％〜７０％を占めるように混合し、
ｃ．混合後に螺旋推進器により材料を押出機に送り、押出し過程において複合材料を１２０℃〜２４０℃の温度で加熱し、
モーターの動力をギアボックスにより変速して、押出機のスクリューに伝達し、スクリューを回転させて溶融した材料を押出し、
押出された材料がコアの金属シェルを被覆するときに、コア表面により密接に付着するように、コアの予熱を行うことからなるステップと、
（３）コアが牽引されて押し出し金型ヘッドを通過するときに、押出された材料が一定の温度を有するコアを覆うことによって、コアの外表面にシェルを形成しつつ、シェルをコアに熔接するステップと、
（４）真空冷却して成形の後、切断するステップと、
（５）最後に、水が入ることによる酸化を防ぐために、両端にゴム・プラスチック材料を吹き付けまたは塗布して両端面を密封するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
複合材料の全量を基準とし、上記の複合材料に５％以下重量部の添加剤を加え、前記添加剤が抗酸化剤、ポリウレタンの少なくとも１つを含む。
【００２２】
前記抗酸化剤の型番がＵＶ５３１、ＨＡ８８、１０１０、１０７６、１６８である。
【００２３】
本発明は、従来の技術に比べて下記の長所と積極的な効果がある。１．全被覆式のシェルがコアに溶着され、一体になり、その間に継目はなく、互いにずれる状態または磨耗する状態もないので、信頼性と使用寿命が大いに向上され、保守コストが低減された。２．シェルが金型を通して直接コアと溶接されているので、プロセス上でもそれに応じて簡略化され、組立工程が省略され、生産効率が向上されるとともに、シェルを組み立てる設備および労力の投入を節約した。３．シェルに使用される原料はすべて廃棄ゴム製品とプラスチック製品など、再生材料であり、大量の工業ごみと生活ごみを消化するだけではなく、木材の節約や森林保護、緑化保護、大自然保護に寄与し、人類に幸福をもたらすことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示すように、本発明の原理に基づき製造した枕木は、全体的に番号１に示され、この技術分野の技術者（当業者）にとってよく知られている方式で大体互いに平行な鉄道レール２を支えている。
【００２５】
枕木１は、番号３で示したシェルを含み、それが全体的に形成され、前記コア４を四周から全体的に被覆している。製造過程において、シェル３がコア４に溶着されて一体になるので、シェル３とコア４に隙間は全く存在しない。本実施例では、シェル３の厚さが２５．４ｍｍであるが、必要に応じて異なる厚さにすることもできる。
【００２６】
レール２の支持領域がシェル３の表面上の枕木板５に形成された。枕木板５は締付け部品６により枕木１に取付固定された。従来の犬釘７が枕木板５内の孔を通して鉄道枕木１の中に打込まれ、レール２を枕木１に固定した。シェルキャップ１８は枕木１の両端を封じた。
【００２７】
シェルは、再生ゴム粉と再生プラスチックから構成され、再生ゴム粉が、廃棄タイヤ、ゴム靴底およびその他の硫化したゴム製品を含む廃棄ゴム製品を粉砕して作られ、その体積が３０％〜７０％を占めており、再生ゴム粉の粉粒度が５〜８０メッシュであり、再生プラスチックが、廃棄したプラスチックにより製作された片状、粒状または二次製粒により得られたものである。
【００２８】
この材料は、高強度をもち、フレキシブルであり、砂利がその中に嵌め込むことができるので、枕木１の外力を受けて移行することが制限され、鉄道の安全系数が向上されている。
【００２９】
図２にコア４の支持骨組４−１と支持骨組４−１内に充填された補強充填材４−２を示した。
【００３０】
本実施例では、支持骨組４−１は鋼板を折り畳んだ断面形状がＷ型のものであるが、もちろん、強度の要求によって、鋼板の厚さと支持骨組の形状を決め、例えば、断面形状をＨ型にし、あるいは、支持骨組４−１を２つの円管にすることができる。
【００３１】
図３に示すように、補強充填材４−２は、釘固定ブロック４−２−２とコンクリート４−２−１の２部分からなっている。釘固定ブロック４−２−２の材料がシェル３の材料と同様である。犬釘７が釘固定ブロック４−２−２に打込まれレール２を固定する役割を果たす。コンクリート４−２−１は３段に分けられ、支持骨組４−１の鋼槽内に凝縮成型されている。
【００３２】
補強充填材４−２中のコンクリート４−２−１は、望ましくは「流動可能な充填材コンクリート」と通称する、液体で充填できる速乾型コンクリート材料を使用し、あるいは、その代わりに速乾型のポリウレタン材料を使用してもよい。もちろん、必要に応じてセメントコンクリートにすることもできる。なお、補強充填材４−２により枕木１の強度が向上され、レール２の支持に強力な保証を提供している。
【００３３】
図４は枕木コアの分解図である。本体支持骨組４−１は、鋼板で横断面がＷ形になるように折り畳み、両端にコアカバー８を溶接し、本体の上部に天板９を溶接することで、支持骨組４−１の強度を補強し、その形状を維持する。
【００３４】
骨架空室４−１−１の中に釘固定ブロック４−２−２とコンクリート４−２−１が設置されているが、具体的な位置は図３を参照されたい。
【００３５】
図５にシェル３の押出しプロセスを示した。金型ヘッド１０がベース１１に固定され、金型ヘッド１０と押出機１６の間は輸送管１２により接続される。図に示したように、本発明の製品に必要とする混合材料がホッパー１３に投入され、モーターからの動力がギアボックス１４により変速されて、押出機スクリュー１５に送られる。スクリュー１５が回転して材料を溶融させ押出す。このとき、枕木コア４牽引機（本分野の技術者ならだれでも熟知する補助機械であり、本図には示せず）により牽引され金型ヘッド１０を通し、このとき、押出された材料がコア４を完全に被覆する。その後、冷却しつつ成形し、切断を行う。最後の工程で両端に粘着剤を塗り、その後、特製のシェルキャップ１８で封じる。また、粘着剤を吹き付けまたは塗布した後、ゴム・プラスチック材料を吹き付けして両端を封じる方式もある。
【００３６】
図６−１と図６−２に示したのは、材料が押出機１６から出て、金型ヘッド１０に入った後の流動状況であり、矢印の方向が材料の流動方向である。
【００３７】
具体的なプロセスステップが下記の通りである。
（１）コアを内型とし、製造したコアを牽引機によりベース上のシェル押し出し金型に牽引する。
（２）シェルに必要とする混合材料に対して、下記のステップに従って操作する。
ａ．粉粒度が５〜８０メッシュである再生ゴムと、片状、粒状または二次製粒の再生プラスチックを用意する。
ｂ．再生ゴム粉の体積が３０％〜７０％を占めるように混合する。
ｃ．混合後に螺旋推進器により材料を押出機に送り、押出し過程において混合材料（複合材料）を１２０℃〜２４０℃の温度で加熱する。
モーターの動力をギアボックスにより変速して、押出機のスクリューに送り、スクリューが回転して材料を溶融させて押出す。
押出された材料がコアの金属シェルに被覆するときにより密接に付着するように、コアの予熱を行う。
（３）コアが牽引されて押し出し金型ヘッドを通したとき、押出された材料が一定の温度を有するコアに被覆し、シェルがコアを被覆するように形成され、シェルをコアと熔接する。
（４）冷却しつつ成形した後に、切断する。
（５）最後に、両端に粘着剤を吹き付けまたは塗布して、キャップで封じ、あるいは、ゴム・プラスチック材料で両端面を密封する。
【００３８】
前記再生プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンまたはポリエステルの少なくとも１つである。
【００３９】
複合材料の全量を基準とし、上記の複合材料に５％以下重量部の添加剤を加え、前記添加剤が抗酸化剤、ポリウレタンの少なくとも１つを含む。
【００４０】
前記抗酸化剤の型番がＵＶ５３１、ＨＡ８８、１０１０、１０７６、１６８である。
【００４１】
もちろん、本発明は上述した実施例に限定されない。本発明の主なアイディアに基づき、本発明には若干変更のある実施例もあるが、これらはいずれも本発明の保護範囲にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
以下、図面と実施例を参照して本発明を詳しく説明する。
【図１】本発明の全被覆式の鉄道枕木および枕木により支えられているレールを示した立体図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿ってカットした横断面図である。
【図３】図２の線Ｂ−Ｂに沿ってカットした局部の縦断面図である。
【図４】図３に示したコアの立体分解図である。
【図５】本発明の製品のシェル押出しプロセスを示した概略図である。
【図６−１】本発明のシェルを製造する金型ヘッド内の材料流動を示した側断面概略図である。
【図６−２】本発明のシェルを製造する金型ヘッド内の材料流動を示した縦断面概略図である。
【図７】既存の複合式鉄道枕木および枕木により支えられているレールを示した立体図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  全被覆式の鉄道枕木
２  レール
３  シェル
４  コア
４−１  支持骨組
４−１−１  骨架空室
４−２  補強充填材
４−２−１  コンクリート
４−２−２  釘固定ブロック
５  枕木板
６  締付け部品
７  犬釘
８  サイドカバー
９  天板
１０  金型ヘッド
１１  ベース
１２  輸送管
１３  ホッパー
１４  ギアボックス
１５  押出機スクリュー
１６  押出機
１７  木ねじ
１８  シェルキャップ
１９  分離式シェル
１９−１  継目
【図１】
2008531869.tif 000003
【図２】
2008531869.tif 000004
【図３】
2008531869.tif 000005
【図４】
2008531869.tif 000006
【図５】
2008531869.tif 000007
【図６−１】
2008531869.tif 000008
【図６−２】
2008531869.tif 000009
【図７】
2008531869.tif 000010
【国際調査報告】
2008531869.tif 000011
2008531869.tif 000012
2008531869.tif 000013
2008531869.tif 000014
2008531869.tif 000015
2008531869.tif 000016