JPH10272651A - 磁気浮上式鉄道用コイル成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留応力を低減し、反応射出成形樹脂層の割
れを防止すると共に、成形体の外観特性、表面特性およ
び塗装特性に優れた磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製
造する方法を提供すること。 【解決手段】 金型２，３の内部に巻線コイル１０を配
置した状態で、金型の内部に反応原液を供給し、反応射
出成形を行い、磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造す
る方法において、巻線コイル１０を予熱し、金型２，３
の温度を巻線コイル１０よりも低温に保った状態で反応
原液を金型２，３内に供給し、金型内に反応原液を注入
終了後、金型温度を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気浮上式鉄道用
地上コイルとして用いられる磁気浮上式鉄道用コイル成
形体の製造方法に関し、さらに詳しくは、コイル成形体
中の残留歪の発生を抑制し、しかも補強繊維などの露出
がなく、外観性、表面性および塗装性に優れた磁気浮上
式鉄道用コイル成形体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】反応射出成形（ＲＩＭ）法により得られ
た成形体は、機械的特性、耐衝撃特性および耐候性など
に優れ、幅広い分野への応用が提案されている。ＲＩＭ
成形体の応用例として、巻線コイルの存在下にノルボル
ネン系単量体とメタセシス触媒を含む反応液を金型内に
供給し塊状重合することにより磁気浮上式鉄道用コイル
成形体を製造する方法が、特開平４−１６８７０４号公
報にて提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＲＩＭ成形
体は、成形時に、原料のノルボルネン系モノマー含む塊
状重合用反応液が硬化するにしたがって収縮する。それ
に対し、巻線コイルはほとんど変形しないため残留応力
が発生する。そして、ひどい場合には、この残留応力に
起因して、生成したＲＩＭ樹脂層にひび割れや破壊を生
ずる。 そこで、予め巻線コイルを加熱して反応液および金型の
各温度よりも高温にし、該巻線コイル表面から塊状重合
反応を開始させることが提案されている。ところが、コ
イル成形体を磁気浮上式鉄道用地上コイルとして用いる
場合には、コイル成形体の強度を向上させるために、成
形体中には補強用のガラスマットが配置される。ガラス
マットには反応性がないので、コイル中のガラスマット
の重量割合が多くなるに従って反応が遅くなり易い。ま
た、金型表面は加温されていないので、これに接する部
分の反応原液は反応熱を奪われ易い。このため、巻線コ
イルを予め加熱する方法では、反応熱が不足し、成形体
表面が硬化不足となり、べたついたりするばかりでな
く、磁気浮上式鉄道用地上コイルに要求される表面性能
を得ることができない。また、磁気浮上式鉄道用地上コ
イルとして用いるコイル成形体では、長期に亘る屋外使
用が前提となるため、通常の塗装では再塗装などが必要
となり営業線の保守管理の上で問題となる。

【０００４】本発明の目的は、残留応力を低減し、反応
射出成形樹脂層の割れを防止すると共に、成形体の外観
性、表面性および塗装性に優れた磁気浮上式鉄道用コイ
ル成形体を製造する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁気浮上式鉄道用コイル成形体の製造
方法は、金型の内部に巻線コイルを配置した状態で、金
型の内部に反応原液を供給し、反応射出成形を行い、磁
気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法において、
巻線コイルを予熱し、金型の温度を巻線コイルよりも低
温で結露しない温度に保った状態で反応原液を金型内に
供給し、金型内に反応原液を注入終了後、金型温度を上
昇させることを特徴とする。

【０００５】前記巻線コイルと金型の内表面との間の隙
間には、補強材を配置することが好ましい。

【０００６】（巻線コイル）本発明では、巻線コイルと
して、磁気浮上式鉄道に用いられる巻線コイルが用いら
れる。磁気浮上式鉄道に用いられる巻線コイルは、導電
線材を巻き回した鉄心のない空芯コイルであり、線材は
通常絶縁材料などで被覆して絶縁被覆線材として使用す
る。 巻線コイルに用いられる導電線材の具体例としては、ア
ルミニウム、銅、鉄、ニッケル、金、銀などの一般的な
導電性材料およびその混合物が材料として挙げられ、巻
線コイルは、コスト低減、軽量化、加工性などの理由に
より、アルミニウムが好ましい。

【０００７】また、導電線材の断面形状は、多角形、円
形等があげられるが、加工性から矩形が好ましく、矩形
の幅１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１
０ｍｍ以内、厚さ１ｍｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは
３ｍｍ以上１０ｍｍ以内である。

【０００８】絶縁被覆線材の例としては、エポキシ粉体
塗装平角線、ポリエチレン粉体塗装平角線、紙巻平角
線、ノーメックス巻平角線、カプトン巻平角線、集成マ
イカ巻平角線、ガラス巻線平角線、平角ホルマール線等
があげられ、ノルボルネン系単量体の塊状開環重合反応
を阻害しないこと及びその加工性からエポキシ粉体塗装
平角線が特に好ましい。

【０００９】絶縁被覆線材の被覆厚さは、０．０１ｍｍ
以上１ｍｍ以内、好ましくは０．０３ｍｍ以上０．５以
内、更に好ましくは０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以内で
ある。

【００１０】（反応射出成形）反応射出成形に用いる反
応原液としては、特に限定されないが、ウレタン系、ウ
レア系、ナイロン系、エポキシ系、不飽和ポリエステル
系、フェノール系および、ノルボルネン系などが挙げら
れ、一般的成形条件としては、反応原液温度が２０〜８
０°Ｃ、反応原液の粘性が、たとえば、３０°Ｃにおい
て、５ｃｐｓ〜３０００ｃｐｓ好ましくは１００ｃｐｓ
〜１０００ｃｐｓ程度である。

【００１１】かかる成形においては、補強材を予め金型
内に設置しておき、その中に反応液を供給して重合させ
ることにより強化重合体（成形体）を製造することがで
きる。

【００１２】補強材としては、例えば、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコン
カーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができ
る。また、これらの補強材は、長繊維状またはチョップ
ドストランド状のものをマット化したもの、布状に織っ
たもの、チョップ形状のままのものなど、種々の形状で
使用することができる。これらの補強材は、その表面を
シランカップリング材等のカップリング剤で処理したも
のが、樹脂との密着性を向上させる上で好ましい。配合
量は、特に制限はないが、成形体重量の通常１０重量％
以上、好ましくは２０〜６０重量％である。

【００１３】また、酸化防止剤、充填剤、顔料、着色
剤、発泡剤、難燃剤、摺動付与剤、エラストマー、ジシ
クロペンタジエン系熱重合樹脂およびその水添物など種
々の添加剤を配合することにより、得られる重合体の特
性を改質することができる。

【００１４】酸化防止剤としては、フェノール系、リン
系、アミン系など各種のプラスチック・ゴム用酸化防止
剤がある。充填剤にはミルドガラス、タルク、炭酸カル
シウム、水酸化アルミニウム、雲母、チタン酸カリウ
ム、硫酸カルシウムなどの無機質充填剤がある。エラス
トマーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソ
プレン、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、ス
チレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体（ＳＩＳ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マー（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）およびこれらの水素化物などがある。添加剤は、通
常、予め反応液のいずれか一方または双方に混合してお
く。

【００１５】金型内は不活性ガスでシールし、重合反応
に用いる成分類は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で
貯蔵し、かつ操作することが好ましい。金型圧力は通常
０〜１００Ｋｇ／ｃｍ² の範囲である。また、反応射出
成形は、低粘度の反応液を用い、比較的低温低圧で成形
できるため、金型としては、特に限定されず、たとえ
ば、アルミニウム、鉄、低融点合金などの金属製金型に
限らず、樹脂製金型、または単なる型枠であっても良
い。また、金型の構造 大きさなどは特に限定されな
い。

【００１６】本発明では、金型内に巻線コイルを装着
し、反応原液を金型内に注入する時点で、巻線コイルが
予熱してある。巻線コイルの予熱温度Ｔ１は、好ましく
は１００°Ｃ以下、さらに好ましくは９０°Ｃ以下、特
に好ましくは８０°Ｃ以下、且つ、好ましくは３０°Ｃ
以上、さらに好ましくは４０°Ｃ以上、特に好ましくは
５０°Ｃ以上である。この巻線コイルの予熱温度Ｔ１が
低すぎると、金型の初期設定温度Ｔ２が低くなり、設定
が困難であるばかりか結露により重合阻害を引き起こす
傾向にある。逆に高すぎると、配合された反応原液の反
応速度が高まりすぎ、補強繊維などの補強材への含浸性
が悪くなるばかりか外気温との差が大きく設定温度を保
持することが困難となる傾向にある。

【００１７】巻線コイルを予熱する方法としては、特に
限定されず、所定温度に調整した温調器の中に巻線コイ
ルを入れ、一定温度になった後に取り出し、直ちに金型
内に配置する方法がある。他の加熱方法としては、巻線
コイルに電気を通電したり、あるいは磁場を利用して加
熱する方法が挙げられる。なお、巻線コイルは、反応原
液を金型内に注入する際に、金型の温度よりも高く設定
されていれば良く、重合反応中にも加熱する必要はな
い。ただし、加熱しても良い。

【００１８】本発明では、金型の初期設定温度Ｔ２は、
予熱された巻線コイルの温度Ｔ１よりも低く設定する。
温度差（Ｔ１−Ｔ２）は、好ましくは１０°Ｃ以上、さ
らに好ましくは２０°Ｃ以上、特に好ましくは２５°Ｃ
以上、且つ好ましくは１００°Ｃ以下、さらに好ましく
は８０°Ｃ以下、特に好ましくは６０°Ｃ以下である。
温度差（Ｔ１−Ｔ２）が小さすぎると、金型面より反応
が開始する場合があり残留応力の原因となり、温度差が
大きすぎると金型温度が著しく低くなり、結露が生じる
おそれがあると共に、重合反応が完結しない場合があ
る。なお、金型の初期設定温度Ｔ２は、具体的には、結
露しない温度であることを条件に、好ましくは４０°Ｃ
以下、さらに好ましくは３０°Ｃ以下、特に好ましくは
２５°Ｃ以下である。

【００１９】本発明では、金型内に反応原液を注入した
後には、金型を加熱して昇温する。昇温後の金型の温度
Ｔ２’は、好ましくは５０°Ｃ以上、さらに好ましくは
６０°Ｃ以上、特に好ましくは７０°Ｃ以上である。昇
温後の金型の温度の上限は、２００°Ｃ以下が好まし
い。昇温後の金型の温度が低すぎると熱量が不足し成形
体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要し、高す
ぎるとエネルギー損失が大きいのみならず反応が暴走し
て炭化が起こることがある。昇温速度は、特に限定され
ないが、好ましくは５分以内、さらに好ましくは３分以
内、特に好ましくは１分以内に、金型温度が、上述した
条件の温度Ｔ２’となるような昇温速度である。この昇
温速度が遅すぎる場合には、熱量が不足し成形体の表面
層が十分に硬化するまでに長時間を要する。なお、金型
の温度制御は、金型内に熱媒体用の通路を設け、熱媒体
を流通させることなどにより行うことができる。

【００２０】本発明では、昇温後の金型の温度Ｔ２’が
所定温度に到達後、好ましくは１〜３０分、さらに好ま
しくは３〜２５分、特に好ましくは５〜１５分間、金型
を所定温度に維持した後、金型内からコイル成形体を取
り出す。

【００２１】（発明の作用）本発明の方法では、巻線コ
イルを金型よりも高い温度に設定することで、巻線コイ
ル側から反応が進行するため、得られる成形体の残留応
力は十分に低い。たとえば残留応力を、１３ＭＰａ以
下、好ましくは１０ＭＰａ以下程度に低減することがで
きる。したがって、反応射出成形樹脂層の割れなどを防
止することができる。また、金型内に反応原液を注入し
た後には、金型温度を上昇させているため、コイル成形
体の表面でも十分に反応が進行する。その結果、成形体
の表面において、未反応単量体に起因するべたつきや臭
気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題も生じない。した
がって、得られるコイル成形体の外観性、表面性および
塗装性が向上する。また、特に成形体中に補強繊維が含
有される場合でも、補強繊維が成形体表面から露出する
こともない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。

【００２３】図１は本発明の１実施形態に係る磁気浮上
式鉄道用コイル成形体の概略斜視図、図２は図１に示す
コイル成形体を製造する際に用いる金型の要部断面図で
ある。

【００２４】図１に示すように、本実施形態では、磁気
浮上式鉄道用地上コイルとして用いられる磁気浮上式鉄
道用コイル成形体パネル３０を製造する方法について説
明する。コイル成形体パネル３０には、たとえば複数の
巻線コイル１０が内蔵してあり、端子３４から電力を供
給することで、各巻線コイル１０からはパネル面に対し
て略垂直な磁力線を発生することが可能になっている。

【００２５】本実施形態では、図１に示すパネル３０
を、以下に示す方法で製造する。

【００２６】図２に示すように、本実施形態で用いる金
型は、上金型３と下金型２とを有し、それらの割面相互
が組み合わされることにより、内部にパネル状のキャビ
ティ４が形成されるようになっている。

【００２７】本実施形態では、下金型２には、巻線コイ
ル１０の配置数に対応して、凸部５が形成してある。凸
部５を形成するのは、巻線コイル１０が存在する部分
と、存在しない部分とで、反応射出成形樹脂層の厚みを
略均一とし、成形体の歪量を低減させると共に、パネル
の軽量化を図るためである。

【００２８】本実施形態の下金型２および上金型３は、
たとえば切削アルミニウム製金型で構成される。これら
金型２，３には、図示省略してあるが、熱媒体が流通す
るための通路が形成してあり、金型２，３の温度調節が
可能になっている。

【００２９】図１，２に示す巻線コイル１０は、本実施
形態では、反応射出成形体樹脂と線膨張係数が略同等で
あるアルミニウムなどの金属線材で構成され、金属線材
を矩形あるいはレーストラック形状に横５０ｍｍ以上１
０００ｍｍ以内、好ましくは１００ｍｍ以上８００ｍｍ
以内、より好ましくは２００ｍｍ以上３００ｍｍ以内、
縦５０ｍｍ以上５００ｍｍ以内、好ましくは１００ｍｍ
以上４００ｍｍ以内、より好ましくは２００ｍｍ以上３
００ｍｍ以内の巻き型に、1巻以上５０巻以内、好まし
くは５巻以上３０巻以内、より好ましくは１０巻以上２
０巻以内巻き回したものをそのまま、あるいは、２段以
上１０段以内重ねたものを、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以
内、好ましくは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以内の距離をもっ
て、２組重ねることにより得られる単位コイルを８の字
状に繋げた形状を有する。

【００３０】金属線材の断面形状は、本実施形態では、
加工性から矩形が採用され、矩形の幅１ｍｍ以上２０ｍ
ｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以内、厚さ１ｍ
ｍ以上２０ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以
内である。

【００３１】本実施形態の巻線コイル１０は、図２に示
すように、金型２，３の内部に配置された支持体２０，
２２により、金型２，３の内部の所定位置に位置決めさ
れて保持される。

【００３２】本実施形態では、支持体２０，２２は、ポ
リエチレン樹脂で構成してあり、円柱形状である。その
直径は、１０〜３０ｍｍであり、その高さは、１〜１０
０ｍｍである。

【００３３】支持体２０，２２は、ブチルゴムなどを主
成分とする粘着剤あるいは両面粘着テープを用いて、各
金型２，３の内表面の所定位置に粘着してある。巻線コ
イル１０を金型２，３の内部に配置するには、まず、支
持体２０，２２が配置された下金型２の所定位置に巻線
コイル１０を配置し、その後、支持体２０が粘着された
上金型３で、下金型２のキャビティ４を塞ぎ、型締めす
る。支持体２２は、各巻線コイル１０の内周面に接する
位置で、下金型２の凸部５の外周面に粘着させ、支持体
２０は、巻線コイル１０を上下に挟む位置で、それぞれ
の金型２，３の内表面に粘着する。これら支持体２０，
２２の配置ピッチ（隣接する支持体相互の隙間距離）
は、支持すべき巻線コイル１０の重量などにもよるが、
好ましくは１０〜５００ｍｍ、さらに好ましくは５０〜
３００ｍｍである。この配置ピッチが密すぎる場合に
は、反応射出成形樹脂層の体積割合が少なくなり好まし
くなく、疎すぎる場合には、巻線コイルの支持が不十分
になる傾向にある。

【００３４】支持体２０，２２は、金型２，３側に粘着
することなく、あるいは金型側の粘着に加えて、巻線コ
イル１０側に粘着させても良い。いずれにしても、巻線
コイル１０の内周面と、金型２の凸部５との間に、支持
体２２を配置し、この支持体により、巻線コイル１０の
位置決めを行うことが好ましい。

【００３５】巻線コイル１０を支持体２０，２２により
金型２，３内部の所定位置に配置した後に、反応射出成
形を行う。本実施形態では、反応射出成形に際しては、
以下に示すノルボルネン系単量体を用いて反応射出成形
を行う。

【００３６】（ノルボルネン系単量体）本実施形態にお
いて使用する単量体は、ノルボルネン環を有するもので
あればいずれでも良いが、耐熱性に優れた成形体が得ら
れることから、三環体以上の多環ノルボルネン系単量体
を用いることが好ましい。

【００３７】ノルボルネン系単量体の具体例としては、
ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体；ジシクロ
ペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン等の三環
体；テトラシクロドデセン等の四環体；トリシクロペン
タジエン等の五環体；テトラシクロペンタジエン等の七
環体；これらのメチル、エチル、プロピル、ブチルなど
のアルキル、ビニル等のアルケニル、エチリデン等のア
ルキリデン、フェニル、トリル、ナフチル等のアリール
等の置換体；更にこれらのエステル基、エーテル基、シ
アノ基、ハロゲン原子などの極性基を有する置換体など
が例示される。これらの単量体は、１種以上を組み合わ
せて用いても良い。入手が容易であり、反応性に優れ、
得られる樹脂成形体の耐熱性に優れる点から、三環体、
四環体、あるいは五環体の単量体が好ましい。

【００３８】また、上記ノルボルネン系単量体の中で
も、生成する開環重合体は熱硬化型とすることが好まし
く、そのためには、ジシクロペンタジエン、トリシクロ
ペンタジエン、テトラシクペンタジエン等の反応性の二
重結合を二個以上有する架橋性単量体を少なくとも含む
ものが用いられる。全ノルボルネン系単量体中の架橋性
単量体の割合は、通常、１０重量％以上、好ましくは３
０重量％以上である。

【００３９】なお、本発明の目的を損なわない範囲で、
ノルボルネン系単量体と開環共重合し得るシクロブテ
ン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロオク
テン、シクロドデセン等の単環シクロオレフィン等を、
コモノマーとして用いても良い。

【００４０】（メタセシス触媒）本発明においてノルボ
ルネン系単量体を重合するのに好適に用いられる触媒
は、メタセシス触媒である。メタセシス触媒は、ＲＩＭ
法でノルボルネン系単量体を開環重合できるものであれ
ば特に限定されず、公知のもので良い。例えば、六塩化
タングステン、トリドデシルアンモニウムモリブデー
ト、トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデート等の
有機モリブデン酸、アンモニウム酸等のモリブデン酸有
機アンモニウム塩等が用いられ、特に、モリブデン酸有
機アンモニウム塩が好ましい。

【００４１】メタセシス触媒の使用量は、反応液全体で
使用する単量体１モルに対し、通常、０．０１ミリモル
以上、好ましくは０．１ミリモル以上、５０ミリモル以
下、好ましくは２０ミリモル以下である。メタセシス触
媒の使用量が少なすぎると重合活性が低すぎて反応に時
間がかかるため生産効率が悪く、使用量が多すぎると反
応が激しすぎるため型内に十分に充填される前に硬化し
たり、触媒が析出し易くなり均質に保存することが困難
になる。メタセシス触媒は、通常、単量体に溶解して用
いるが、ＲＩＭ法による成形体の性質を本質的に損なわ
れない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させ溶解させた
上で、単量体と混合することにより、析出しにくくした
り、溶解性を高めて用いても良い。

【００４２】（活性剤および活性調節剤）本発明におい
ては、メタセシス共触媒とも言われる活性剤をメタセシ
ス触媒と共に用いてＲＩＭ成形を行う。活性剤はＲＩＭ
法でノルボルネン系単量体を開環重合できるメタセシス
触媒を活性化できるものであれば特に限定されず、公知
のもので良い。例えば、特開昭５８−１２７７２８号公
報、特開平４−２２６１２４号公報、特開昭５８−１２
９０１３号公報および特開平６−１４５２４７号公報に
示すように、アルキルアルミニウム、アルキルアルミニ
ウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハライ
ド、アリールアルキルアルミニウムハライドなどの有機
アルミニウム化合物、有機スズ化合物などが挙げられ
る。これらの活性剤は、それぞれ単独でまたは二種以上
を組み合わせて用いられる。

【００４３】活性剤の使用量は、特に限定されないが、
通常、反応液全体で使用するメタセシス触媒１モルに対
して、０．１モル以上、好ましくは１モル以上、かつ１
００モル以下、好ましくは１０モル以下である。活性剤
を用いないか、または活性剤の使用量が少なすぎると、
重合活性が低すぎて反応に時間がかかるため生産効率が
悪くなる。また逆に、使用量が多すぎると、反応が激し
すぎるため型内に十分に充填される前に硬化することが
ある。活性剤は、単量体に溶解して用いるが、ＲＩＭ法
による成形体の性質を本質的に損なわない範囲であれ
ば、少量の溶剤に懸濁させた上で、単量体と混合するこ
とにより、析出しにくくしたり、溶解性を高めて用いて
も良い。

【００４４】本発明においては、一般に、上記活性剤に
活性調節剤を併用する。活性調節剤を併用することによ
って、反応速度や、反応液の混合から反応開始までの時
間、反応活性などを変化させることができる。

【００４５】活性調節剤としては、メタセシス触媒を還
元する作用を持つ化合物などが用いられ、活性調節剤と
しては、アルコール類、ハロアルコール類、エステル
類、エーテル類、ニトリル類などが例示される。この中
で、たとえばアルコール類の具体例としては、ｎ−プロ
パノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−ブ
タノール、イソブチルアルコール、イソプロプルアルコ
ール、ｔ−ブチルアルコールなどが挙げられ、ハロアル
コール類の具体例としては、１，３−ジクロロ−２−プ
ロパノール、２−クロロエタノール、１−クロロブタノ
ールなどが挙げられる。なお、活性調整剤の添加量は、
用いる化合物によって変わり、一様ではない。

【００４６】（その他の任意成分）所望により、酸化防
止剤、充填剤、顔料、着色剤、発泡剤、摺動付与剤、難
燃化剤、可燃剤、エラストマー、ジシクロペンタジエン
系熱重合樹脂およびその水添物など種々の添加剤を反応
原液に配合することができ、それにより得られるＲＩＭ
製品の特性を改質することができる。酸化防止剤として
は、フェノール系、リン系、アミン系などの各種のプラ
スチック・ゴム用酸化防止剤が例示され、充填剤として
は、ガラス、タルク、炭酸カルシウム、雲母、チタン酸
カリウム、硫酸カルシウムなどの無機質充填剤が例示さ
れる。

【００４７】特に機械的強度の高い成形体を得る目的
で、繊維補強材を金型内に予め充填しておき、次いで重
合反応液を金型内に注入し、硬化させることもできる。
繊維補強材としては、良好な機械的強度と耐熱性を有す
るものが用いられ、その具体例としては、ガラス繊維、
アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロ
ピレン繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコ
ンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることがで
きる。また、これらの補強材は、長繊維状またはチョッ
プドストランド状のものをマット化したもの、布状に織
ったもの、チョップ形状のままのものなど、種々の形状
で使用することができる。

【００４８】これらの補強材は、その表面をシランカッ
プリング材等のカップリング剤で処理したものが、樹脂
との密着性を向上させる上で好ましい。補強材の充填量
は、特に制限はないが、通常、成形体重量の１０重量％
以上、好ましくは２０〜６０重量％である。充填量が少
なければ、機械的強度の割合が小さい。充填量が多すぎ
ると、均一に充填せずにむらができたり、充填阻害が生
じる傾向にある。

【００４９】また、反応原液の粘度調節の目的で、反応
原液にエラストマーを配合しても良い。用いられるエラ
ストマーとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイ
ソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンー
ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレンーイ
ソプレン−スチレン共重合体、エチレンープロピレン−
ジエン系ポリマーなどのジエン系エラストマーや、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、およびこれらの水素化物な
どが例示される。好ましくはジエン系エラストマー、よ
り好ましくはブタジエン系エラストマー、特に好ましく
はスチレンとブタジエンのブロック共重合体やシスー
１、４−ポリブタジエンを用いる。これらのエラストマ
ーを反応原液に添加することにより、得られる成形体の
耐衝撃性も向上する。エラストマーの添加量は、反応原
液の３０°Ｃの粘度が５ｃｐｓ以上、好ましくは５０ｃ
ｐｓ以上、かつ１０００ｃｐｓ以下、好ましくは５００
ｃｐｓ以下の範囲となるように適宜選択される。

【００５０】これらの添加剤は、予め反応原液のいずれ
か一方、または双方に混合しておくか、あるいは金型の
キャビティに入れておけば良い。

【００５１】（反応原液）本実施形態で用いられる反応
原液としては、ノルボルネン系単量体、メタセシス触
媒、活性剤、活性調節剤および任意成分を、２液以上に
分けて調整したものが用いられる。これらの反応原液
は、１液のみでは塊状重合しないが、全ての液を混合す
ると各成分が所定の割合となり、ノルボルネン系単量体
が塊状重合する。

【００５２】たとえば、ノルボルネン系単量体、メタセ
シス触媒、および任意成分からなる液と、ノルボルネン
系単量体、活性剤、活性調節剤および任意成分からなる
液は、それぞれそのままでは重合しない。２液に含まれ
る各成分の総量が本実施形態における各成分の使用量で
あれば、この２液はそれぞれ本実施形態で用いられる反
応原液であり、両者を混合すると反応して塊状重合す
る。

【００５３】作業性の良いように、通常２液の反応原液
を用いて塊状重合させているが、３液以上の反応原液を
用いても良い。反応原液の混合後に、ノルボルネン系単
量体中にその他の成分が十分に拡散できるように、通
常、どの反応原液にもノルボルネン系単量体が含有され
ており、その他の成分は、ノルボルネン系単量体中に溶
解、または分散していることが好ましいが、ノルボルネ
ン系単量体が含有されていない反応原液があっても良
い。また、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、活
性剤の三者を一つの反応原液に含有させると塊状重合が
開始するので、通常、メタセシス触媒と活性剤を一つの
反応原液に含有させることはない。

【００５４】なお、反応原液はメタセシス触媒等の失活
を防ぐためなどの理由で、通常、窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気下で行われることが好ましい。

【００５５】（塊状重合）本実施形態においては、図２
に示す金型内の所定の位置に、支持体２０，２２を用い
て巻線コイル１０を配し、金型内面と巻線コイル１０と
の間の空間に、上記のように２液以上の反応原液を混合
した反応液を射出する。

【００５６】本実施形態において、反応原液を混合する
方法としては、ミキシング・ヘッドで瞬間的に混合させ
る方法が一般的である。この場合、攪拌原液を収めた容
器は別々の流れの供給源となる。ミキシング・ヘッドと
しては、衝突混合装置、ダイナミックミキサーやスタテ
ィックミキサーなどの低圧注入機などが使用できる。成
形体のべたつきを抑制するなどの目的で、室温における
ポットライフが数分以下の混合液となる反応原液の組み
合わせを用いる場合は、反応原液の混合から型内への充
填終了までの時間が長いと充填終了前に塊状重合が終了
し、所定の形状の成形体が得られないことがあるため衝
突混合装置を用いることが好ましい。それに対し、室温
におけるポットライフが数分以上に及ぶ混合液となる反
応原液の組み合わせを用いる場合は、反応液の混合後、
予備加熱した型内へ数回に亘って射出、あるいは注入し
てもよく、また、連続的に注入しても良いので、装置を
軽装化することができ、低圧で操作可能であり、大型や
肉厚の成形体が製造できる。更にガラス繊維などの充填
材の充填量が多い場合などは注入スピードを遅くするこ
とにより型内に均一に反応液を充填させることが可能と
なる低圧注入機を用いることが望ましい。

【００５７】なお、上記のＲＩＭ工程は、触媒の失活な
どの問題を避けるために、型内をＮ₂ などの不活性ガス
をパージするなどしてイナート雰囲気にすることも可能
である。また、フィラー、繊維補強材などを充填する場
合は、吸着水を含んでいる場合は予め乾燥するなどして
吸着水を除去しても良い。

【００５８】本実施形態では、反応射出成形に際し、巻
き線コイル１０は、金型２，３内に配置する前に、予備
加熱しておく。巻線コイル１０の加熱温度Ｔ１は、３０
〜８０°Ｃである。巻線コイル１０を予熱する方法とし
ては、たとえば熱風加熱を用いる。巻線コイル１０の加
熱温度Ｔ１は、注入される反応原液の温度よりも高いこ
とが好ましい。この巻線コイル１０の予熱温度Ｔ１が低
すぎると、金型２，３の初期設定温度Ｔ２が低くなり、
設定が困難であるばかりか結露により重合阻害を引き起
こす傾向にある。逆に高すぎると、配合された反応原液
の反応速度が高まりすぎ、補強繊維などの補強材への含
浸性が悪くなるばかりか外気温との差が大きく設定温度
を保持することが困難となる傾向にある。

【００５９】また、金型の初期設定温度Ｔ２は、本実施
形態では、巻線コイルの温度Ｔ１よりも低く設定してあ
り、本実施形態では、温度差（Ｔ１−Ｔ２）は、１０〜
６０°Ｃである。温度差（Ｔ１−Ｔ２）が小さすぎる
と、金型面より反応が開始する場合があり残留応力の原
因となり、温度差が大きすぎると金型温度が著しく低く
なり、結露が生じるおそれがあると共に、重合反応が完
結しない場合がある。なお、金型の初期設定温度Ｔ２
は、具体的には、結露しない温度であることを条件に、
本実施形態では、３０°Ｃ以下である。金型の温度制御
は、金型２，３内に熱媒体用の通路を設け、熱媒体を流
通させることなどにより行うことができる。金型圧力は
通常０〜１００Ｋｇ／ｃｍ² の範囲である。

【００６０】本実施形態では、金型２，３の初期設定温
度Ｔ２と、金型内に配置された巻線コイル１０の予熱温
度Ｔ１とを、上述した条件に設定した状態で、金型２，
３内に反応原液を注入する。そして、注入完了後、金型
２，３を加熱して昇温する。昇温後の金型２，３の温度
Ｔ２’は、本実施形態では、５０°Ｃ〜２００°Ｃであ
る。昇温後の金型２，３の温度が低すぎると熱量が不足
し、得られるコイル成形体の表面層が十分に硬化するま
でに長時間を要し、高すぎるとエネルギー損失が大きい
のみならず反応が暴走して炭化が起こることがある。昇
温速度は、本実施形態では、１分以内に、金型温度が、
上述した条件の温度Ｔ２’となるような昇温速度であ
る。この昇温速度が遅すぎる場合には、熱量が不足し成
形体の表面層が十分に硬化するまでに長時間を要する。
なお、金型の加熱制御は、初期設定時よりも高温の熱媒
体を金型２，３に流通させることなどにより行うことが
できる。

【００６１】本実施形態では、昇温後の金型の温度Ｔ
２’が所定温度に到達後、５〜１５分間、金型を所定温
度に維持した後、金型内からコイル成形体を取り出すこ
とで、巻線コイル１０の回りに反応射出成形樹脂層が形
成され、磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネル３０（図
１参照）を得ることができる。巻線コイル１０は、支持
体２０，２２により支持され、コイルの内側から位置決
めされた状態で、反応射出成形体樹脂層が形成されるの
で、各巻線コイル１０の中心位置が、パネル３０に対し
て高精度に位置決めされた成形体３０が得られる。支持
体２０，２２は、ポリエチレンで構成してあり、ノルボ
ルネン系単量体の開環重合体から成る反応射出成形体樹
脂層との融着性が良好である。したがって、支持体２
０，２２は、反応射出成形体樹脂層に一体化される。

【００６２】また、コイル成形体３０の表面は、耐衝撃
性および耐候性に特に優れたノルボルネン系単量体の開
環重合体から成る反応射出成形樹脂層で覆われるので、
コイル成形体３０の耐衝撃性および耐候性も向上する。

【００６３】特に本実施形態では、巻線コイル１０を金
型２，３よりも高い温度に初期設定することで、巻線コ
イル１０側から反応が進行するため、得られる成形体の
残留応力は十分に低い。したがって、反応射出成形樹脂
層の割れなどを防止することができる。また、金型内に
反応原液を注入した後には、金型温度を上昇させている
ため、コイル成形体の表面でも十分に反応が進行する。
その結果、成形体の表面において、未反応単量体に起因
するべたつきや臭気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題
も生じない。したがって、得られるコイル成形体の外観
性、表面性および塗装性が向上する。また、特に成形体
中に補強繊維が含有される場合でも、補強繊維が成形体
表面から露出することもない。

【００６４】したがって、このようにして得られたコイ
ル成形体３０は、磁気浮上式鉄道用地上コイルとして好
適に用いることができる。

【００６５】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。

【００６６】たとえば本発明の方法により得られる磁気
浮上式鉄道用コイル成形体の具体的形状としては、図１
に示す実施形態の形状に限定されず、種々の形状のもの
が考えられる。

【００６７】

【実施例】以下、本発明をさらに具体化した実施例に基
づき、比較例と比較して説明するが、本発明は、これら
の実施例に限定されない。なお、以下の実施例はおよび
比較例において、部や％は、断わりのない限り重量基準
である。

【００６８】実施例１ キャビティの大きさが、８７６ｍｍ×９８２ｍｍ×５０
ｍｍである切削アルミニウム製金型を準備した。金型の
初期設定温度Ｔ２は２５°Ｃであった。この金型内にガ
ラスマット（旭ファイバーグラス社製、Ｍ５０１７）
と、５０°Ｃ（Ｔ１）に予熱した巻線コイルをセット
し、型を閉じ、反応原液を注入した。なお、巻線コイル
の予熱は、温風加熱により行った。

【００６９】巻線コイル１０としては、本実施例では、
幅８．５ｍｍおよび厚み６．２ｍｍの矩形のアルミニウ
ム製線材で構成されるものを用いた。線材は、矩形形状
に横２７３ｍｍ縦２６３ｍｍの巻き型に、フラット巻で
巻き回しし、それを２段重ねたものを、０．５ｍｍの空
隙をもって、２組重ねることにより得られる単位コイル
を８の字状に繋げて、巻線コイルとした。

【００７０】反応射出成形に際しては、ジシクロペンタ
ジエン（ＤＣＰ）９０％と、トリシクロペンタジエン三
量体１０％とから成るノルボルネン系単量体にビニルノ
ルボルネン３％を添加し２つの容器に入れ、一方には単
量体に対しジエチルアルミニウムクロリド（ＤＥＡＣ）
を４０モル濃度、１，３−ジクロロ−２−プロパノール
（ｄｃＰｒＯＨ）４８モル濃度に成るように添加した
（Ａ液）。他方には、単量体に対し、トリ（トリデシ
ル）アンモニウムモリブデートを１０ミリモル濃度とな
るように添加した（Ｂ液）。これらＡ液およびＢ液は、
それぞれＡタンクおよびＢタンクに貯留した。

【００７１】反応射出成形に際しては、同容量のＡ液と
Ｂ液とを混合して金型内に注入した。注入時の反応原液
の温度は、２５°Ｃであった。注入終了後、金型の温調
配管に９５°Ｃの温水を流し、注入終了から３分後、初
期設定温度Ｔ２が２５°Ｃの金型温度を、Ｔ２’＝８０
°Ｃに昇温した。その温度で１０分経過後、金型から成
形体を取り出し、磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネル
を得た。

【００７２】得られたコイル成形体パネルの残留応力を
測定したところ、表１に示すように、最大残留応力は３
ＭＰａであり、十分に低く、また、表面状態を観察した
ところ硬化不良や未充填部などは確認されなかった。

【００７３】なお、残留応力の測定は、以下の方法によ
り行った。すなわち、ひずみゲージ（共和電業社製ＫＦ
Ｇ−３−１２０−Ｃ１−２３Ｌ５Ｍ３Ｒ）を成形体パネ
ルの応力測定部位（表裏３０カ所）に貼付し、周囲を切
り取り、データロガー（共和電業社製ＵＣＡＭ−７０
Ａ）にて歪み値を読み取り、それに弾性率（４０００Ｍ
Ｐａ）を乗じて表面残留応力を算出した。

【００７４】

【表１】 実施例２ 巻線コイルの予熱温度Ｔ１を、４０°Ｃとした以外は、
実施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネル
を得た。

【００７５】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は９ＭＰａであり、また、表
面状態を観察したところ硬化不良や未充填部などは確認
されなかった。

【００７６】実施例３ 昇温後の金型温度Ｔ２’を、６０°Ｃとした以外は、実
施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネルを
得た。

【００７７】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は４ＭＰａであり、十分に低
く、また、表面状態を観察したところ、一部に硬化不良
が観察されたが、問題のないレベルであった。

【００７８】比較例１ 巻線コイルの予熱温度Ｔ１を４０°Ｃとし、反応原液の
注入後には何ら金型を積極的に加熱しなかった以外は、
実施例１と同様にして、磁気浮上式コイル成形体パネル
を得た。

【００７９】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は１１ＭＰａであり、それほ
ど問題はないが、表面状態を観察したところ、べたつき
が確認された。特に表面状態の観点で、実施例１〜３の
優位性が確認され、反応原液の注入後には、金型を積極
的に加熱することが好ましいことが確認された。

【００８０】比較例２ 巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセッ
トした以外は実施例１と同様に成形を行った。すなわ
ち、反応原液の注入終了後、金型は、２５°Ｃから８０
°Ｃに昇温した。

【００８１】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は１６ＭＰａであった。ま
た、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、一
部に硬化不良が確認された。特に最大残留応力の観点
で、実施例１〜３の優位性が確認され、金型温度に対し
て巻線コイルの予熱温度Ｔ１を所定以上に確保すべきこ
とが確認された。

【００８２】比較例３ 巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセッ
トし、金型の初期設定温度Ｔ２を５０°Ｃとした以外は
実施例１と同様に成形を行った。すなわち、反応原液の
注入終了後、金型は、５０°Ｃから８０°Ｃに昇温し
た。

【００８３】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は２８ＭＰａであった。しか
し、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、硬
化不良や未充填部などは確認されなかった。特に最大残
留応力の観点で、実施例１〜３の優位性が確認され、巻
線コイルの温度よりも金型の温度を低くすることで、最
大残留応力を低減することができることが確認された。

【００８４】比較例４ 巻線コイルの予熱温度Ｔ１を８０°Ｃとし、金型の初期
設定温度Ｔ２を５０°Ｃとし、反応原液の注入後にも金
型の温度を５０°Ｃに維持した以外は、実施例１と同様
に成形を行った。

【００８５】得られたコイル成形体パネルについて、実
施例１と同様に残留応力の測定を行ったところ、表１に
示すように、最大残留応力は８ＭＰａであった。しか
し、その成形体パネルの表面状態を観察したところ、一
部未充填箇所が観察された。特に表面状態の観点で、実
施例１〜３の優位性が確認され、反応原液の注入後に
は、金型を加熱することが好ましいことが確認された。

【００８６】比較例５ 巻線コイルを予熱しないで室温（２５°Ｃ）のままセッ
トし、金型の初期設定温度Ｔ２を５°Ｃに冷却した（金
型内表面に結露が生じる温度以下に冷却）以外は実施例
１と同様に成形を行った。すなわち、反応原液の注入終
了後、金型は、５°Ｃから８０°Ｃに昇温した。

【００８７】この比較例では、金型の内表面に結露が生
じた結果、重合障害が生じ、表１に示すように、成形体
パネルの最大残留応力は測定不可能であった。また、成
形体の表面は未硬化であった。

【００８８】金型の初期設定温度を結露が生じる温度以
上に設定すべきであることが確認された。

【００８９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の方法
によれば、コイル成形体中での残留応力を低減し、反応
射出成形樹脂層の割れを防止することができる。また、
本発明によれば、成形体の外観性、表面性および塗装性
に優れた磁気浮上式鉄道用コイル成形体を容易に製造す
ることができる。

【００９０】本発明に係る方法によれば、巻線コイルを
金型よりも高い温度に設定することで、巻線コイル側か
ら反応が進行するため、得られる成形体の残留応力を十
分に低くすることができる。したがって、得られたコイ
ル成形体において、反応射出成形樹脂層の割れなどを防
止することができる。また、金型内に反応原液を注入し
た後には、金型温度を上昇させているため、コイル成形
体の表面でも十分に反応が進行する。その結果、成形体
の表面において、未反応単量体に起因するべたつきや臭
気の問題がなく、鬆やヒケなどの問題も生じない。した
がって、得られるコイル成形体の外観性、表面性および
塗装性が向上する。また、特に成形体中に補強繊維が含
有される場合でも、補強繊維が成形体表面から露出する
こともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の１実施形態に係る磁気浮上式鉄
道用コイル成形体の概略斜視図である。

【図２】図２は図１に示すコイル成形体を製造する際に
用いる金型の要部断面図である。

【符号の説明】

２… 下金型 ３… 上金型 ４… キャビティ １０… 巻線コイル ２０，２２… 支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正夫 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 藤本 健 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の内部に巻線コイルを配置した状態
   で、金型の内部に反応原液を供給し、反応射出成形を行
   い、磁気浮上式鉄道用コイル成形体を製造する方法にお
   いて、 巻線コイルを予熱し、金型の温度を巻線コイルよりも低
   温で結露しない温度に保った状態で反応原液を金型内に
   供給し、金型内に反応原液を注入終了後、金型温度を上
   昇させることを特徴とする磁気浮上式鉄道用コイル成形
   体の製造方法。