(57)【要約】【課題】資源を有効利用すると共に、アルミナ粉と同程度の増粘着効果を発揮する鉄道車両用増粘着材を提供すること。【解決手段】  アルミナ粉と１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成した瓦粉との混合粉体であって、混合粉体に対する瓦粉の割合が２０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする鉄道車両用増粘着材。瓦は、廃瓦を用いることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ粉と１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成した瓦粉との混合粉体であって、混合粉体に対する瓦粉の割合が２０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする鉄道車両用増粘着材。
【請求項２】
瓦粉は、１１００℃〜１１７０℃の温度範囲で再焼成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用増粘着材。
【請求項３】
瓦粉は、粒径が０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用増粘着材。
【請求項４】
１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成し、粒径が０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満に調整されたことを特徴とする鉄道車両用増粘着補助材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃瓦の有効利用法に関し、特に、鉄道車両の車輪の空転または滑走を防止するための、廃瓦を利用した鉄道車両用増粘着材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両用増粘着材は、砂に替え、アルミナ粉または珪砂が用いられている。増粘着材は、車輪前方からレールと車輪との接触面に向けて噴射され、これが微細に砕かれてレール表面の微細な凹凸に介在し車輪の空転または滑走を防止する。特に、アルミナは珪砂に比してレールの表面粗さと自身の硬度との関係で好適に微細化され（約０．０１ｍｍ程度）、増粘着効果に優れる。
【０００３】
また、空転滑走防止効果を高めるため、増粘着材は先頭車両で噴射されることが多く、これが後続車両の車輪の空転または滑走の防止にも寄与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１４０２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
アルミナも珪砂も、化学工場で精製製造された高品位素材であるものの、増粘着材用用途としては単に撒くだけで回収できないため、資源の無駄使いであるという問題点があった。また、珪砂を用いる場合は、硬度がアルミナより劣るのでアルミナより細かく砕けてしまい、レールの表面粗さとの関係でアンカー効果が弱く、後続車両に対して十分な効果が発揮されない、という問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、資源を有効利用すると共に、アルミナ粉と同程度の増粘着効果を発揮する鉄道車両用増粘着材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】
【０００７】
請求項１に記載の鉄道車両用増粘着材は、アルミナ粉と１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成した瓦粉との混合粉体であって、混合粉体に対する瓦粉の割合が２０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、請求項１にかかる発明は、アルミナと珪砂を主成分とする瓦を利用し、その粉を再焼成することで圧壊強度を高め、アルミナ粉の使用量を減らして資源を有効利用しつつ、鉄道車両用増粘着材としてのアルミナ粉と同程度の増粘着効果を得ることができる。
【０００９】
なお、瓦は、製造の際に生じる不良品や、廃瓦を使用することができる。すなわち、使用されない瓦を資源として有効活用することができる。本発明では、焼成温度が１１７０℃以上の瓦を用いる。一般的に、瓦の焼成温度が高いほどその粉砕粉の形状は先鋭化し、１１７０℃以上であれば好適な粉砕形状となる。具体的には、焼成温度が１１７０℃〜１２５０℃であって実用瓦としては最も高い石州瓦を用いることができる（なお、淡路瓦の焼成温度は１０００℃〜１０６０℃、三州瓦の焼成温度は１０５０℃〜１１３０℃である）。
【００１０】
アルミナ粉は特に限定されないが、鉄道車両用増粘着材として従来用いられているアルミナ粉が０．３ｍｍ程度の粒径であるので、この粒径のアルミナ粉であることが好ましい。
【００１１】
瓦粉の割合は、２０質量％未満であるとアルミナ粉の減量効果および瓦の再利用率が小さくなるので、添加割合は２０質量％以上とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の鉄道車両用増粘着材は、請求項１に記載の鉄道車両用増粘着材において、瓦粉が、１１００℃〜１１７０℃の温度範囲で再焼成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、請求項２にかかる発明は、好適な硬度を有しつつ、空転滑走防止装置からの好適な噴射を保証する。
【００１４】
なお、再焼成温度が１１００℃を下回ると瓦粉の硬度が不足し、レール上で圧壊が繰り返されてしまい、結果として後続車両の空転滑走防止効果が低減してくる。また、再焼成温度が１１７０℃を超えると瓦粉が互いに溶着し始め、好適な粒度を保てなくなる。したがって、再焼成温度は１１００℃〜１１７０℃とした。
【００１５】
また、請求項３に記載の鉄道車両用増粘着材は、請求項１または２に記載の鉄道車両用増粘着材において、瓦粉の粒径を０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲のものとしたことを特徴とする。
【００１６】
すなわち、請求項３にかかる発明は、噴射に好適であり、圧壊後も好適に増粘着効果を有する。
【００１７】
なお、粒径が０．２５ｍｍ未満であると、再焼成の際に溶着が発生し、噴射に適さなくなってくる。また、粒径が０．４２５ｍｍ以上となると、鉄道車両用増粘着材として使用されるアルミナ粉の粒径（平均粒径０．３ｍｍ）との相違から、アルミナ粉と瓦粉の分離ないし片寄りが生じ、均質性を損ねる。したがって、粒径は、０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲とした。なお、溶着の観点から、粒径は、好ましくは０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満である。粒径の調整は、篩に通した後焼成しても良いし、粉砕物を焼成した後篩に通して選別しても良い。
【００１８】
また、請求項４に記載の鉄道車両用増粘着補助材は、１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成し、粒径が０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満に調整されたことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、請求項４にかかる発明は、鉄道車両用増粘着材の好適な補助材を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、資源を有効利用すると共に、アルミナ粉と同程度の増粘着効果を発揮する鉄道車両用増粘着材を提供することが可能となる。特に、大量に存在している廃瓦を有効活用でき、従来用いられているアルミナ粉の配合を低減し、資源の放散を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本願発明者らは、瓦の製造に際しては不良品が生じ、家屋の処分の際にも廃瓦がでてきて、それらの用途開発が求められていたことを契機とし、鋭意検討した結果、瓦の組成が鉄道車両用増粘着材の組成と同じであること、再焼成により圧壊強度が高まり補助材料としての物性を備えることを発見し、本発明に想到した。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明の増粘着材に利用する廃瓦は、日本三大瓦のうちの島根県の石見地方で生産されている石州瓦が最も好ましい。石州瓦の焼成温度は約１１７０℃〜１２５０℃であり、日本三大瓦である三州瓦と淡路瓦の焼成温度より高く、その粉末は増粘着材の利用に適した尖形であるためである。また、一般的に、瓦の焼成温度が高いほど、破砕形状は先鋭化する。
【００２３】
石州瓦の主成分は、ＳｉＯ２（６７〜７９ｍａｓｓ％）とＡｌ２Ｏ３（１２〜１９ｍａｓｓ％）である。なお、その他は、Ｋ２Ｏ（２．０〜３．４ｍａｓｓ％）と、Ｆｅ２Ｏ３（０．６〜２．３ｍａｓｓ％）であり、焼成時の媒溶材成分である。
【００２４】
本発明において使用する廃瓦粉末の粒径は、ＪＩＳＲ６００１：１９９８に定めるＦ４６の０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは０．３０ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満である。この粒度への調整は、適宜篩を用いることでおこなうことができる。
【００２５】
以下、実施例に従い本発明を説明するが、本発明は、これに限定されない。ここでは、実施例１〜３として、廃瓦の混合比を変えた本発明品を説明し、比較例１〜３として、実施例１〜３と同等の廃瓦の混合比としつつ再焼成しないものについて説明する。
【００２６】
＜実施例１：再焼成瓦粉含有率４０質量％＞
実施例１では、まず、約１２３０℃で焼成した２００ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕した。次に、粉砕後の廃瓦粉末を１１５０℃の温度下で１時間保持して再焼成し、粉砕により素焼肌になった粒子表面を再ガラス化させた。ここでの昇温速度は、２００℃〜３００℃／１時間とした。最後に、再焼成後の廃瓦粉末に３００ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して、鉄道車両用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００２７】
＜実施例２：再焼成瓦粉含有率３０質量％＞
実施例２では、まず、約１２３０℃で焼成した１５０ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕した。次に、粉砕後の廃瓦粉末を１１５０℃の温度下で１時間保持して再焼成し、粉砕により素焼肌になった粒子表面を再ガラス化させた。ここでの昇温速度は、２００℃〜３００℃／１時間とした。最後に、再焼成後の廃瓦粉末に３５０ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して、鉄道車両用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００２８】
＜実施例３：再焼成瓦粉含有率２０質量％＞
実施例３では、まず、約１２３０℃で焼成した１００ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕した。次に、粉砕後の廃瓦粉末を１１５０℃の温度下で１時間保持して再焼成し、粉砕により素焼肌になった粒子表面を再ガラス化させた。ここでの昇温速度は、２００℃〜３００℃／１時間とした。最後に、再焼成後の廃瓦粉末に４００ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して、鉄道車両用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００２９】
なお、実施例１〜３において、廃瓦粉末の再焼成温度は、電気炉にて１１５０℃を目標に設定したが、メジャーリングを用いて確認した温度は１１６０℃であった。
【００３０】
＜比較例１：瓦粉含有率４０質量％（再焼成なし）＞
比較例１では、約１２３０℃で焼成した２００ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕し、再焼成せずに３００ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して比較用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００３１】
＜比較例２：瓦粉含有率３０質量％（再焼成なし）＞
比較例２では、約１２３０℃で焼成した１５０ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕し、再焼成せずに３５０ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して比較用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００３２】
＜比較例３：瓦粉含有率２０質量％（再焼成なし）＞
比較例３では、約１２３０℃で焼成した１００ｇの廃瓦を、粒径０．３ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満の範囲内となるよう粉砕する。最後には、４００ｇのアルミナ粉（コーワ研磨材工業株式会社製：型番  アルミナ〈ＵＢアランダム＃５４）：平均粒径０．３ｍｍ〈粒度規格はＪＩＳＲ６００１Ｆ４６による〉）を添加して比較用増粘着材（混合粉末）を得た。
【００３３】
＜圧壊強度＞
実施例１〜３および比較例１〜３の増粘着材について、ＪＩＳＲ１６３９：２００７に準拠した粉末粒子の圧壊試験をおこなった。試験装置は微小圧縮試験機（島津製作所：ＭＣＴＭ−５００）を用いた。測定結果を表１に示す。表１に示したように、実施例１〜３（本発明品）の増粘着材は、比較例１〜３の増粘着材と比べ、平均圧壊強度が１．５倍となることが確認された。すなわち、再焼成により、圧壊強度が好適に向上することが確認できた。
【表１】
2013256220.tif 000002
【００３４】
＜現車試験＞
次に、現車試験をおこなった。試験車両は４両編成であり、主電動機は直流複巻電動機を使用し、制御装置は界磁チョッパ制御である車両を用いた。この制御方式はインバータ制御車両と比較して空転が発生しやすく、実機試験には好適である。なお、空転については、車両の空転検知制御によりモータ電流が急激に下降し、回路遮断がおこなわれることを検知して確認することとした。
【００３５】
試験は、屋外の平坦な車両試験線のレール上約８０ｍ区間でおこない、停止状態から通常の起動ノッチで発車させて走行し、中間点まで加速させ、中間点を過ぎたときにブレーキをかけて減速し停止する。発車から停止の間について空転の有無を調べることとした。なお、この加速減速を１回とかぞえ、必要に応じて１０回の走行まで繰り返すこととした。
【００３６】
まず、予備試験として起動（加速）と同時に走行区間全面に渡ってレールに散水し、増粘着材なしで空転が発生することを確認した。以降の試験では、各増粘着材とも、実験前にレールを清掃し、０回目として散水して空転を確認し、１回目に散水なし・増粘着材散布の条件とし、２回目以降では、散水あり・増粘着材なしとして評価をおこなった。２回目以降の試験は、１回目に散布され、微細化した増粘着材の残存効果、すなわち、後続車両における空転防止効果の有無の評価となる。
【００３７】
表２に、実施例１〜３に係る増粘着材の空転発生検討結果を示す。また、あわせて比較例１と３に係る増粘着材の空転発生検討結果を示す。なお、表中、○とは空転なし、×とは空転ありを示す。また、増粘着材の散布量は総て５００ｇとした。
【００３８】
【表２】
2013256220.tif 000003
【００３９】
以上の結果から、従来の鉄道車両用増粘着材としてのアルミナ粉単独と同等の空転滑走防止効果を奏することが確認できた。
【００４０】
なお、上記実施例のほか、１１７０℃以上で焼成された瓦を粉砕したのち再焼成し、粒径が０．２５ｍｍ以上０．４２５ｍｍ未満に調整された瓦粉の割合が、これとアルミナ粉との全体量に対して２０質量％以上４０質量％以下であれば、同様に、アルミナ粉単独の増粘着材と同等の作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、新幹線の非常ブレーキ用、在来線の電車、気動車の空転（滑走）防止用に用いることができる。