JPH08157552A - 湿気硬化型ポリウレタン樹脂およびこの樹脂からなる道床安定剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バラスト軌道の飛石現象、水平垂直移動を防
止するための道床安定剤の提供 【構成】 （Ａ）芳香族ポリイソシアネートに、（Ｂ）
アミン化合物にアルキレンオキシドを付加した分子量１
０００〜１００００のポリエーテルポリオールと、
（Ｃ）モノアルコールにアルキレンオキシドを付加した
ポリエーテルモノアルコールを反応させてなる湿気硬化
型ポリウレタン樹脂、およびこの樹脂からなる道床安定
剤。 【効果】 本発明の湿気硬化型ポリウレタン樹脂からな
る道床安定剤は、速硬化性があり、湿潤状態にあるバラ
ストに散布しても有効であり、機械強度が高く、耐久性
がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道のバラスト軌道に
おける飛石現象および軌道の水平垂直移動を防止するた
めに、軌道に散布する道床安定剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両が高速で降積雪時に走行する
と、車両の台車、床下機器などの下廻りに雪が吸込ま
れ、この雪は、風圧、気温などにより圧縮されて氷塊と
なる。大きく成長した氷塊は、車両振動や気温の上昇に
より、軌道に高速で落下して、バラストに衝突し、これ
を飛散させる。また、新幹線車両などが高速走行する
と、列車周り、とくに床下では、大きな風速の風を生じ
る。すると軌道のバラストが、風圧により動き出し、枕
木の角などに当って飛上がる。こうしたバラストの飛散
により、車両機器ばかりでなく、レール、防音壁あるい
は車両窓を損傷したり、沿線に大きな危害を及ぼすこと
がある。また、バラストを敷設した軌道は、車両通過時
に繰返される荷重、遠心力、振動、風圧を受け、軌道の
一部または全部が変形し、軌道が水平、垂直方向に移
動、沈下するので、定常的に、短期間のうちに、軌道の
再度の修復が必要になる。こうした飛石現象および軌道
の水平、垂直方向の移動、沈下を防止するため、軌道に
セメントモルタル系薬剤や、酢酸ビニル系エマルジョン
などを散布するか、あるいは特殊ネットを張ったりして
いる（鉄道施設協会誌３０（２）１８（１９９２）参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ネット工法
は、飛石現象の防止には効果があるが、軌道の移動、沈
下には効果が無く、施工の煩雑さに加えて、コストが高
いなどの欠点があり、また、エマルジョンなどの水性樹
脂の散布によるバラストの飛散防止は、樹脂の硬化時間
が長く、乾燥したバラストにのみ有効であり、かつ圧縮
強度などの機械強度が低く、耐久性が無いなどの欠点が
ある。また、降雨後や、施工直後に降雨があった場合に
は、施工できないか、水により流失するため、再施工が
必要になるのみならず、降雨により流出した樹脂が、河
川などの水系環境を汚染するおそれがある。

【０００４】そこで、本発明者は、ある種の湿気硬化型
ポリウレタン樹脂を用いることにより、速硬化性があ
り、結露、降雨などで湿潤状態にあるバラストのみなら
ず、施工直後に降雨があった場合にも散布することがで
き、定常的に、長期間、飛石現象や軌道の移動、沈下を
防止することができる道床安定剤を見出し、本発明を完
成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）芳香族
ポリイソシアネートに、（Ｂ）アミン化合物にアルキレ
ンオキシドを付加した分子量１０００〜１００００のポ
リエーテルポリオールと、（Ｃ）モノアルコールにアル
キレンオキシドを付加したポリエーテルモノアルコール
を反応させてなる湿気硬化型ポリウレタン樹脂、および
この樹脂からなる道床安定剤に関するものである。

【０００６】芳香族ポリイソシアネートは、例えば１，
３−および１，４−フェニレンジイソシアネート、２，
４−または２，６−トリレンジイソシアネートおよびこ
れらの混合物、２，４′−または４，４′−ジフェニル
メタンジイソシアネートおよびこれらの混合物、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
などであり、これらのポリイソシアネートのウレタン、
ウレア、アロファネート、ビウレット、イソシアヌレー
トなどの変性体でもよい。

【０００７】ポリエーテルポリオールは、アミン化合
物、例えばアンモニア、モノまたはジアミン（エチルア
ミン、ジブチルアミン、シクロヘキシルアミン、ピペラ
ジン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジ
アミン、ステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノ
プロピル）メチルアミン）、ヒドラジン、置換ヒドラジ
ン（メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン）にアルキ
レンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオ
キシド、ブチレンオキシドを付加した、分子量が１００
０〜１００００、好ましくは２０００〜５０００である
第３級窒素原子とエーテル結合を含有する化合物であ
る。

【０００８】このポリエーテルポリオールには、エチレ
ングリコール、プロピレングリコールなどのジオール、
グリセリン、トリメチロールプロパンなどのトリオー
ル、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールに、プ
ロピレンオキシドを付加した、分子量が５００〜５００
０のポリプロピレングリコールを、ポリエーテルポリオ
ールの半量以下の範囲で併用してもよい。

【０００９】ポリエーテルモノアルコールは、モノアル
コール、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、
ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ
−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、イソ
ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｎ−
アミルアルコール、イソアミルアルコール、ｓｅｃ−ブ
チルカルビノール、ネオペンチルアルコール、ジエチル
カルビノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、アリルア
ルコール、クロチルアルコール、メチルビニルカルビノ
ール、４−ペンテン−１−オール、４−ペンテン−２−
オール、２−メチル−４−ペンテン−２−オール、１，
４−ペンタジエン−３−オール、２，４−ペンタジエン
−１−オール、１，４−ヘキサジエン−３−オール、
３，５−ヘキサジエン−２−オール、２，４−ヘキサジ
エン−１−オール、プロパルビルアルコール、２−ヘキ
シン−１−オール、３−メチル−１−ペンチン−３−オ
ール、４−ヘキセン−１−イン−３−オール、３−ヘキ
セン−５−イン−２−オールなどに、塩基性触媒、例え
ば水酸化カリウムなどの存在下、アルキレンオキシド、
例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレ
ンオキシドなどを付加した分子量が７６〜１０００の単
官能の水酸基含有化合物である。

【００１０】（Ａ）芳香族ポリイソシアネート１００重
量部に、（Ｂ）ポリエーテルポリオール３０〜１００重
量部と（Ｃ）ポリエーテルモノアルコール１５〜５０重
量部を反応させれば、本発明のポリウレタン樹脂を製造
することができる。反応温度は、１０〜８０℃、反応時
間は、１〜１０時間である。触媒は、必須ではないが、
低温時には、ウレタン化触媒、例えばジアザビシクロオ
クタン、トリエチルアミンなどの第３級アミン、ジブチ
ル錫ジラウレート、オクタン酸亜鉛などの有機金属化合
物を用いてもよい。反応には、溶媒、例えば、トルエ
ン、キシレン、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを用い
てもよい。得られたポリウレタン樹脂のＮＣＯ基含有率
は、４〜１１％であり、粘度は３０〜４００ｍＰａ・ｓ
（２３℃）である。

【００１１】本発明の道床安定剤は、溶媒を添加しまた
は添加せずに、粘度を３０〜４００ｍＰａ・ｓ（２３
℃）に調製し、市販のエアレスタイプスプレー機などを
用いて、軌道に散布する。散布量は、散布する軌道の広
さによって異なるが、ふつう０．５〜３ｌ／ｍ^２であ
り、量が増すに従って軌道の表層からの浸透の深さが大
きくなる。０．５ｌ／ｍ^２より少ないと、バラストの固
結が不充分であり、３ｌを越すと、コストが高くつくの
みならず、マルチプルタイタンパで軌道をつき崩す場合
の作業性が低下してしまう。

【００１２】本発明の道床安定剤に含まれるポリウレタ
ン樹脂は、大気中の水分によって、常温で硬化する湿気
硬化型樹脂であり、結露、降雨などで湿潤状態にあるバ
ラストに散布しても、瞬時に硬化し、バラストを強固に
固結し、バラストの飛散や軌道の水平、垂直方向の移
動、沈下を防止することができる。

【００１３】

【実施例】本発明を具体的に示すため、次に実施例を示
す。実施例に記載の％は、重量％である。

【００１４】実施例１ トリレンジイソシアネート（スミジュールＴ−８０：住
友バイエルウレタン（株）製、２，４／２，６異性体比
＝８０／２０）１７４重量部をキシレンおよび酢酸メト
キシプロピル１／１混合物（重量比）２５０重量部に溶
解し、滴下ロート、温度計、還流冷却器、撹拌機を装備
した反応容器に導入した。滴下ロートに、エチレンジア
ミンにプロピレンオキシドを付加した分子量３７００
（ＯＨ価＝６０）のポリエーテルポリオール１５０重量
部と、メタノールにエチレンオキシドを付加したポリエ
ーテルモノアルコール（平均分子量７５０）５０重量部
の混合物を入れ、撹拌しながら容器に徐々に滴下し、容
器を６０℃に保ちながら５時間撹拌を続けた。室温に冷
却した後、淡黄色透明の湿気硬化型ポリウレタン樹脂溶
液６２２重量部を得た。この樹脂のＮＣＯ基含有率は１
０．８％、溶液粘度は６０ｍＰａ・ｓ（２３℃）であっ
た。

【００１５】このようにして得られた湿気硬化型ポリウ
レタン樹脂溶液を、ガラス板上にフィルムアプリケータ
ーを用いて６ｍｉｌの膜厚で塗布し、２０℃、相対湿度
６５％の環境下で、完全硬化時間をＪＩＳＫ５４００に
準拠して測定して乾燥性を調べた。また、この樹脂溶液
に、０．５％相当量のトリエチルアミンを添加して、ガ
ラス板上に同様に塗布し、５℃、相対湿度５０％の環境
下で、完全硬化時間を測定して乾燥性を調べた。つい
で、この湿気硬化型ポリウレタン樹脂溶液を、つぎの条
件で試験片が混在する砕石に散布し、試験片の圧縮強度
をＪＩＳＡ９５１４に準拠して測定した。結果を第１表
に示す。

【００１６】試験条件 散布条件（１）：乾燥砕石に散布 散布条件（２）：乾燥砕石に散布、５分後に降雨 散布条件（３）：乾燥砕石に散布、１５分後に降雨 散布条件（４）：乾燥砕石に散布、３０分後に降雨 散布条件（５）：乾燥砕石に散布、６０分後に降雨 散布条件（６）：雨上がり（濡れた砕石）直後に散布 散布条件（７）：雨上がり１時間経過後に散布 降雨の条件：６０ ｍｍ／時間×４時間 砕石などの条件 砕石サイズ＝１０〜２０ｍｍ 砕石／散布樹脂の割合＝５０／１（重量比） 試験片サイズ＝２５ｃｍ^２（底面積）×７ｃｍ（高さ） 養生条件 散布条件（１、６、７）＝常温×２４時間 散布条件（２〜５）＝降雨×４時間＋常温×２０時間 圧縮強度の測定条件 測定機器＝（株）島津製作所製オートグラフＴＣＭ−１
０００ クロスヘッド速度＝５ｍｍ／分

【００１７】実施例２ ２，４−トリレンジイソシアネート３５重量部、トリレ
ンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの３／１
付加体（モル比）（スミジュールＬ−７５：住友バイエ
ルウレタン（株）製）４８０重量部をキシレンおよび酢
酸メトキシプロピル１／１混合物（重量比）５３０重量
部に溶解し、滴下ロート、温度計、還流冷却器、撹拌機
を装備した反応容器に導入した。滴下ロートに、エチレ
ンジアミンにプロピレンオキシドを付加した分子量３７
００（ＯＨ価＝６０）のポリエーテルポリオール２０６
重量部と、メタノールにエチレンオキシドを付加したポ
リエーテルモノアルコール（平均分子量３５０）７０重
量部の混合物を入れ、撹拌しながら容器に徐々に滴下
し、容器を６０℃に保ちながら８時間撹拌を続けた。室
温に冷却した後、淡黄色透明の湿気硬化型ポリウレタン
樹脂溶液１３１８重量部を得た。この樹脂のＮＣＯ基含
有率は４．２％、溶液粘度は４００ｍＰａ・ｓ（２３
℃）であった。このようにして得られた湿気硬化型ポリ
ウレタン樹脂溶液を、実施例１と同様にして乾燥性を調
べ、砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測定した。結果
を第１表に示す。

【００１８】実施例３ ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（スミジュー
ル４４Ｖ２０：住友バイエルウレタン（株）製）４００
重量部をキシレンおよび酢酸ブチル１／１混合物（重量
比）５９０重量部に溶解し、滴下ロート、温度計、還流
冷却器、撹拌機を装備した反応容器に導入した。滴下ロ
ートに、エチルアミンにエチレンオキシドとプロピレン
オキシドの１／９混合物（重量比）を付加した分子量２
０００（ＯＨ価＝５６）のポリエーテルポリオール２０
６重量部とグリセリンにプロピレンオキシドを付加した
分子量３０００（ＯＨ価＝５６）のポリエーテルポリオ
ール２０６重量部とメタノールにエチレンオキシドを付
加したポリエーテルモノアルコール（平均分子量７５
０）７０重量部の混合物を入れ、撹拌しながら容器に徐
々に滴下し、容器を６０℃に保ちながら５時間撹拌を続
けた。室温に冷却した後、褐色透明の湿気硬化型ポリウ
レタン樹脂溶液１４７０重量部を得た。この樹脂のＮＣ
Ｏ基含有率は６．５％、溶液粘度は３５ｍＰａ・ｓ（２
３℃）であった。このようにして得られた湿気硬化型ポ
リウレタン樹脂溶液を、実施例１と同様にして乾燥性を
調べ、砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測定した。結
果を第１表に示す。

【００１９】実施例４ ４、４′−ジフェニルメタンジイソシアネト（スミジュ
ール４４Ｓ：住友バイエルウレタン（株）製）２９０重
量部をメチルエチルケトン３７５重量部に溶解し、滴下
ロート、温度計、還流冷却器、撹拌機を装備した反応容
器に導入した。滴下ロートに、エチレンジアミンにプロ
ピレンオキシドを付加した分子量３７００（ＯＨ価＝６
０）のポリエーテルポリオール１００重量部とプロピレ
ングリコールにプロピレンオキシドを付加した分子量２
０００（ＯＨ価＝５６）のポリエーテルポリオール１０
０重量部とメタノールにエチレンオキシドを付加したポ
リエーテルモノアルコール（平均分子量７５０）７０重
量部の混合物を入れ、撹拌しながら容器に徐々に滴下し
容器を６０℃に保ちながら５時間撹拌を続けた。室温に
冷却した後、淡黄色透明の湿気硬化型ポリウレタン樹脂
溶液９３３重量部を得た。この樹脂のＮＣＯ基含有率は
７．７％、溶液粘度は４０ｍＰａ・ｓ（２３℃）であっ
た。このようにして得られた湿気硬化型ポリウレタン樹
脂溶液を、実施例１と同様にして乾燥性を調べ、砕石に
散布し、試験片の圧縮強度を測定した。結果を第１表に
示す。

【００２０】比較例１ トリレンジイソシアネート（スミジュールＴ−８０：住
友バイエルウレタン（株）製、２，４／２，６異性体比
＝８０／２０）１７４重量部をキシレンおよび酢酸メト
キシプロピル１／１混合物（重量比）２１８重量部に溶
解し、滴下ロート、温度計、還流冷却器、撹拌機を装備
した反応容器に導入した。滴下ロートに、エチレンジア
ミンにプロピレンオキシドを付加した分子量３７００
（ＯＨ価＝６０）のポリエーテルポリオール１５０重量
部を入れ、撹拌しながら容器に徐々に滴下し、容器を６
０℃に保ちながら５時間撹拌を続けた。室温に冷却した
後、淡黄色透明のポリウレタン樹脂溶液５４０重量部を
得た。この樹脂のＮＣＯ基含有率は１２．９％、溶液粘
度は２０ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。この樹脂溶液
を、実施例１と同様にして乾燥性を調べ、砕石に散布
し、試験片の圧縮強度を測定した。結果を第２表に示
す。

【００２１】比較例２ ２，４−トリレンジイソシアネート３５重量部、トリレ
ンジイソシアネート３モルとトリメチロールプロパン１
モルの付加体（スミジュールＬ−７５：住友バイエルウ
レタン（株）製）４８０重量部をキシレンおよび酢酸メ
トキシプロピル１／１混合物（重量比）３９０重量部に
溶解し、滴下ロート、温度計、還流冷却器、撹拌機を装
備した反応容器に導入した。滴下ロートに、メタノール
にエチレンオキシドを付加したポリエーテルモノアルコ
ール（平均分子量７５０）７０重量部を入れ、撹拌しな
がら容器に徐々に滴下し、容器を６０℃に保ちながら８
時間撹拌を続けた。室温に冷却した後、淡黄色透明のポ
リウレタン樹脂溶液９７５重量部を得た。この樹脂のＮ
ＣＯ基含有率は６．５％、溶液粘度は１００ｍＰａ・ｓ
（２３℃）であった。この樹脂溶液を、実施例１と同様
にして乾燥性を調べ、砕石に散布し、試験片の圧縮強度
を測定した。結果を第２表に示す。

【００２２】比較例３ ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（スミジュー
ル４４Ｖ２０：住友バイエルウレタン（株）製）４００
重量部をキシレンおよび酢酸ブチル１／１混合物装（重
量比）７１０重量部に溶解し、滴下ロート、温度計、還
流冷却器、撹拌機を備した反応容器に導入した。滴下ロ
ートに、エチルアミンにエチレンオキシドとプロピレン
オキシドの１／９混合物（重量比）を付加した分子量２
０００（ＯＨ価＝５６）のポリエーテルポリオール２０
６重量部とグリセリンにプロピレンオキシドを付加した
分子量３０００（ＯＨ価＝５６）のポリエーテルポリオ
ール２０６重量部とメタノールにエチレンオキシドを付
加したポリエーテルモノアルコール（平均分子量７５
０）２５０重量部の混合物を入れ、撹拌しながら容器に
徐々に滴下し、容器を６０℃に保ちながら５時間撹拌を
続けた。室温に冷却した後、褐色透明のポリウレタン樹
脂溶液１７７０重量部を得た。この樹脂のＮＣＯ基含有
率は４．９％、溶液粘度は５０ｍＰａ・ｓ（２３℃）で
あった。この樹脂溶液を、実施例１と同様にして乾燥性
を調べ、砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測定した。
結果を第２表に示す。

【００２３】比較例４ 市販のスチレン／アクリルコポリマー（樹脂濃度４５
％、粘度４，０００ｍＰａ・ｓ（２３℃）、最低造膜温
度０℃、塗膜ガラス転移点−１７℃）を実施例１に記載
の試験条件で砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測定し
た。結果を第２表に示す。

【００２４】比較例５ 比較例４のスチレン／アクリルコポリマーを、砕石／散
布樹脂の割合だけを５０／２．５に変更し、他の条件は
実施例１と同じで砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測
定した。結果を第３表に示す。

【００２５】比較例６ 市販のエチレン／酢酸ビニル／塩化ビニルターポリマー
（樹脂濃度５３％、粘度約４００ｍＰａ・ｓ（２３
℃）、最低造膜温度５℃）を実施例１に記載の試験条件
で砕石に散布し、試験片の圧縮強度を測定した。結果を
第３表に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】本発明の湿気硬化型ポリウレタン樹脂か
らなる道床安定剤は、速硬化性があり、結露、降雨など
で湿潤状態にあるバラストに散布しても、飛石現象や軌
道の水平垂直移動を防止することができるばかりでな
く、圧縮強度などの機械強度が高く、耐久性があるの
で、１度散布すれば、再度の散布まで長く時間を措くこ
とができるので、軌道に散布する道床安定剤として極め
て有用性が高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 忠晴 兵庫県尼崎市久々知３−13−26 住友バイ エルウレタン株式会社内 (72)発明者 浜田 信敏 兵庫県尼崎市久々知３−13−26 住友バイ エルウレタン株式会社内 (72)発明者 山本 史夫 兵庫県尼崎市南塚口町６−10−73 神東塗 料株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）芳香族ポリイソシアネートに、
   （Ｂ）アミン化合物にアルキレンオキシドを付加した分
   子量１０００〜１００００のポリエーテルポリオール
   と、（Ｃ）モノアルコールにアルキレンオキシドを付加
   したポリエーテルモノアルコールを反応させてなる湿気
   硬化型ポリウレタン樹脂
2. 【請求項２】請求項１記載の湿気硬化型ポリウレタン樹
   脂からなる道床安定剤