JPH10296793A - 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】 成形体の表面のひびや歪みの発生を回避し、
成形体の形態安定特性、外観特性および表面特性を向上
させ、しかも、反応射出成形樹脂層の強度を向上させる
ことができ、生産効率の高い磁気浮上式鉄道用コイル成
形体の製造方法を提供すること。 【解決手段】 ３００Ｋにおける熱伝導率が０．０３〜
１０Ｗ／ｍ・Ｋである断熱層２３，２４が金型内表面の
少なくとも一部に設けられた金型２，３の内部に、巻線
コイル１０を配置し、巻線コイル１０と金型２，３の内
表面との間の隙間に反応原液を射出し、反応原液による
重合反応が実質的に完了した時点で、巻線コイル１０が
内蔵された反応射出成形体を金型の内部から取り出し、
取り出された反応射出成形体を、直ちに温度８０〜２０
０°Ｃに１時間以上保持する。

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、補強繊維の露
出がなく外観、表面性に優れ、しかも、樹脂層部分の強
度が向上し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。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】なお、反応射出成形において、金属以外の
材質、たとえば、合成樹脂や木などから成る型を用いる
ことも知られている（特開平５−２６９７６１号）。し
かし、合成樹脂や木などから成る型は加熱と加圧を繰り
返すと、変形したり、ひびが入るなどの問題があった。

【０００５】また、反応射出成形に際し、重合による硬
化が完全に完了しないうちに成形体を取り出すと、成形
体内部に応力が発生し、歪みを生じたり、表面にひびが
入ることがある。このような不都合を回避するために、
反応がある程度以上進行した後に、金型ごと加熱して成
形体を十分に硬化させ、しかる後に金型から成形体を取
り出す方法も提案されている。

【０００６】しかしながら、この方法では、一回の成形
サイクルにおいて金型を用いている時間が長いため、生
産効率が落ちるという課題を有する。

【０００７】本発明の目的は、成形体の表面のひびや歪
みの発生を回避し、成形体の形態安定特性、外観特性お
よび表面特性を向上させ、しかも、反応射出成形樹脂層
の強度を向上させることができ、生産効率の高い磁気浮
上式鉄道用コイル成形体の製造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、３００Ｋにおける熱伝導率が０．０３〜１０Ｗ
／ｍ・Ｋである断熱層が金型内表面の少なくとも一部に
設けられた金型の内部に、巻線コイルを配置する工程
と、巻線コイルと金型の内表面との間の隙間に反応原液
を射出する工程と、前記反応原液による重合反応が実質
的に完了した時点で、巻線コイルが内蔵された反応射出
成形体を金型の内部から取り出す工程と、取り出された
反応射出成形体を、直ちに温度８０〜２００°Ｃに１時
間以上保持する工程とを有する。

【０００８】前記巻線コイルが内蔵された反応射出成形
体を、温度８０〜２００°Ｃに１時間以上保持した後、
５〜３０°Ｃ／時間の速度で除冷することが好ましい。

【０００９】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。

【００１０】（金型）本発明に用いる金型は、金属製の
基体からなることが好ましい。その材質としては、一般
の金属に用いられる材質で作られていればよく、例え
ば、アルミニウム、鉄、低融点合金などが例示される。
型の構造 大きさなどは特に規定されない。

【００１１】本発明に用いる金型は、その内面に、温度
３００Ｋにおいて熱伝導率が０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ以上１
０Ｗ／ｍ Ｋ以下、好ましくは０．０４Ｗ／ｍ Ｋ以上５
Ｗ／ｍ Ｋ以下の材質からなる断熱層を有するものであ
る。断熱層を構成する材質の熱伝導率が小さすぎると、
成形後の冷却に時間がかかり成形サイクルが長くなると
いう問題が生じ、熱伝導率が大きすぎると成形体の表面
の硬化時の温度が十分に上昇せず、十分に硬化しないと
いう問題が生じる。

【００１２】また、断熱層は、硬化反応時の発熱による
温度上昇に対して熱変形するものであってはならない。
たとえば、ノルボルネン系単量体の硬化反応によって、
反応液は２００°Ｃ程度まで上昇することがあるので、
断熱層の変形温度が好ましくは２００°Ｃ以上５００°
Ｃ以下、より好ましくは２２０°Ｃ以上４００°Ｃ以
下、特に好ましくは２５０°Ｃ以上３５０°Ｃ以下のも
のを用いる。熱変形温度が低すぎるとＲＩＭの際に変形
して設計通りの成形が困難になる。熱変形温度が高すぎ
るものは入手が困難であり、また、断熱層の形成が困難
な場合もある。

【００１３】断熱層の材質が脆い、あるいは、多孔質で
あるなどそのままでは型の成形体面として使用できない
場合、樹脂や金属などの膜でコーティングを施して使用
したり、金属板を積層して保護してもよい。なお、融点
が８０°Ｃ以上、好ましくは１００°Ｃ以上、より好ま
しくは１５０°Ｃ以上の断熱層であっても、融点２００
°Ｃ以上、より好ましくは２２０°Ｃ以上、特に好まし
くは２５０°Ｃ以上の樹脂や金属などの膜でコーティン
グしてあれば、本発明で用いる断熱層として使用でき
る。金属膜でコーティングしたり、金属板を積層する場
合は、膜または板の厚さは、１０ｍｍ以下が好ましく、
５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下が特に好まし
い。板が厚すぎると、型内面を加熱する際にエネルギー
の無駄になる。

【００１４】本発明で用いる断熱層を構成する材質とし
ては、紙テープ、厚紙、ボール紙などの紙類； 耐熱強
化ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、板ガラス、ホウ素ガ
ラスなどのガラス類； ポリエチレン、テフロン、塩化
ビニール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
などの高分子材料； 石灰石、玄武岩、粘土、砂、花崗
岩などの砂岩類； ポルトラントセメント、アスファル
ト、コンクリート、煉瓦などのセメント類； 木、パル
プ、竹、木綿、絹などの天然繊維類； ナイロン、ポリ
エステル等の化学繊維などが例示される。

【００１５】断熱層の材質が脆い、あるいは、多孔質で
あるなどでそのままでは型の成形体面として使用できな
い場合、樹脂や金属などの膜でコーティングを施して使
用してもよい。

【００１６】なお、断熱層は金型全面に設ける必要はな
く、成形体において、外観性を必要とする面にのみ設け
れば良い。

【００１７】断熱層は、厚さが、通常０．０１ｍｍ以上
１００ｍｍ以下、好ましくは０．０２ｍｍ以上１０ｍｍ
以下、好ましくは０．０４ｍｍ以上５ｍｍ以下のもので
ある。断熱層が薄すぎると、十分に断熱できず、成形体
表面の硬化反応が不十分になる。断熱層が厚すぎると、
成形後の冷却に時間がかかり、成形サイクルが長くなる
という問題が生じ、製造効率が悪くなる。

【００１８】金型内面に断熱層を設ける方法は特に限定
されず、必要な成形回数の間、反応熱などによって剥離
しない限りにおいて接着剤や粘着剤を用いて断熱シート
などを金型内面に貼り付けたり、溶剤に溶解または分散
して金型内面に塗布し溶剤を乾燥させて積層したり、金
型の成形時に金型と一体に成形したりすれば良い。

【００１９】（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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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０．５ｍ
ｍ以内、更に好ましくは０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以
内である。

【００２３】（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、反応原液温度は２０〜８
０°Ｃ、反応原液の粘性は、たとえば、３０°Ｃにおい
て、５ｃｐｓ〜３０００ｃｐｓ好ましくは１００ｃｐｓ
〜１０００ｃｐｓ程度である。

【００２４】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。

【００２５】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。補強
材の配合量は、特に制限はないが、単量体総量を１００
重量％として、通常１０重量％以上、好ましくは２０〜
６０重量％である。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】本発明では、巻き線コイルは、金型内に配
置する前に、加熱しておくことが好ましい。加熱温度
は、特に限定されないが、反応原液の温度および金型の
温度よりも高い温度が好ましいが、反応原液の種類など
により、温度の上限が決定される。巻線コイルの加熱温
度は、具体的には、好ましくは２０°Ｃ以上１００°Ｃ
以下、さらに好ましくは３０°Ｃ以上８０°Ｃ以下、特
に好ましくは４０°Ｃ以上６０°Ｃ以下である。この温
度が高すぎると、反応速度が著しく速くなり、金型内へ
の充填が不十分となり成形体としての形状を保てなくな
る傾向にあり、低すぎると、金型内面での温度が十分に
上昇せず、成形体の表面性などに問題が生じる傾向にあ
る。巻線コイルを加熱する手段は、特に限定されず、た
とえば、オーブンなどを用いた加熱手段を例示すること
ができる。

【００３０】また、金型の温度は、巻線コイルの温度よ
りも低いことが好ましい。具体的な温度差は、好ましく
は５〜５０°Ｃ、さらに好ましくは１０〜４０°Ｃ、特
に好ましくは１５〜３０°Ｃである。温度差が大きすぎ
ると、成形体にヒケなどが生じるおそれがあり、小さす
ぎると、巻線コイル側と金型の内表面側との両面から反
応が発生しやすいため、成形体中に巣などが発生し易い
傾向にある。なお、金型の温度は、低すぎると、成形体
表面に未反応部分が残り、べたつきなどの不都合が生じ
る傾向にあり、高すぎると、金型内面から反応が生じる
おそれがある。このため、金型の温度は、好ましくは、
１０〜１５０°Ｃ、より好ましくは、３０〜１２０°
Ｃ、さらに好ましくは、５０〜１００°Ｃである。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。金型圧
力は通常０〜１００Ｋｇ／ｃｍ² の範囲である。

【００３１】本発明では、反応原液による重合反応が実
質的に完了した時点で、巻線コイルが内蔵された反応射
出成形体を金型の内部から取り出す。「重合反応が実質
的に完了」とは、金型から取り出した成形体を本発明の
方法にしたがって直ちに高温雰囲気中におく操作を行う
に際し、何ら変形することがない程度に重合硬化が進ん
でいることを指す。具体的には、成形体を金型から取り
出すまでの時間は、反応液の注入終了後、３０秒〜２０
分、好ましくは、１５分以下である。

【００３２】金型から取り出した成形体は、直ちに温度
８０〜２００°Ｃ、好ましくは１００〜１６０°Ｃに加
温された雰囲気中に１時間以上、好ましくは１．５〜３
時間保持する。温度および／または時間が不十分である
と成形体内部に応力が発生し、歪を生じたり、表面にひ
びが発生することがある。温度が高過ぎるとやはり内部
応力が発生して歪を生じたりひびが発生することがあ
り、また熱消費量が大きく経済的に有利でない。時間が
長すぎることも同様に有利でない。

【００３３】上記の高温保持は大気中または不活性ガス
雰囲気中のいずれで行ってもよいが、大気中で行う方が
簡易である。

【００３４】上記の高温保持の後、成形体は５〜３０°
Ｃ／時間、好ましくは１０〜２０°Ｃ／時間の速度で除
冷することが好ましい。通常、除冷は成形体温度が３５
°Ｃ〜常温に達するまで行う。除冷によって内部応力の
発生が完全に阻止され、全く歪みのないコイル成形体が
得られる。冷却速度が過度に高過ぎると内部応力が発生
し易く、また、冷却速度が過度に低過ぎると放置時間が
長過ぎて工業的に有利でない。

【００３５】（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。また、金型内表面に３００Ｋにおける
熱伝導率が０．０３〜１０Ｗ／ｍ・Ｋである断熱層を設
けることにより、成形体の表面層で蓄熱が生じ、成形体
の表面においても十分に反応が進む。その結果、未反応
単量体に起因するべたつきや臭気の問題がなく、巣やヒ
ケなどの問題も生じない。したがって、成形体の形態安
定特性、外観特性、表面特性が向上する。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。

【００３６】また、反応射出成形時において、実質的に
重合が完了した段階で、金型から成形体を取り出し、そ
の成形体を直ちに温度８０〜２００°Ｃに１時間以上保
持することことにより、成形体内部の応力が緩和され、
成形体のひずみがなくなる。また、成形体表面のひびの
発生を防止することができると共に、反応射出成形樹脂
層部分の強度を向上させることができる。特に、その後
除冷することで、内部応力の発生をさらに抑止し、ひず
みがほとんどないコイル成形体を得ることができる。

【００３７】また、実質的に重合が完了した段階で、金
型から成形体を取り出すので、金型の使用時間を短縮す
ることができ、生産性が向上する。

【００３８】また、コイル成形体の表面は、耐衝撃性お
よび耐候性に優れた反応射出成形樹脂層で覆われるの
で、コイル成形体の耐衝撃性および耐候性も向上する。

【００３９】したがって、このようにして得られたコイ
ル成形体は、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。

【００４０】

【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。

【００４１】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。

【００４２】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、超電導磁石を搭載した
車両が当該コイルを通過すると、電流が誘起され、各巻
線コイル１０にはパネル面に対して略垂直な電磁力を発
生することが可能になっている。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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、成形性を向上させると共に、パネルの軽量
化を図るためである。

【００４６】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。

【００４７】金型２，３のキャビティ側内面には、温度
３００Ｋにおいて熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍ Ｋ以上５
Ｗ／ｍ Ｋ以下の材質から成る断熱層２３，２４が型内
表面に沿って敷設してある。本実施形態では、断熱層２
３，２４として、好ましくは上記範囲の熱伝導率を有
し、かつ成形時の２００℃以上の発熱にも耐えられる材
質、例えば両面紙テープ、厚紙、ボール紙などの紙類；
テトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイ
ドなどの耐熱性プラスチック類； 耐熱強化ガラス、石
英ガラス、鉛ガラス、板ガラス、ホウ素ガラスなどのガ
ラス類が用いられ、その厚みは、０．０４〜２０ｍｍ以
下程度である。この断熱層２３，２４は、コーティング
などの手段で、各金型２，３の内表面に形成される。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】（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。

【００５６】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。

【００５７】また、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、上記ノルボルネン系
単量体の中でも、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、２〜３０重量％である。

【００５８】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。

【００５９】（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る。

【００６０】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。

【００６１】（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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】（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。

【００６６】特に機械的強度の高い成形体を得る目的
で、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。補強
材の充填量は、特に制限はないが、通常、単量体重量の
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。

【００６７】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。エラストマーの
添加量は、反応原液の３０°Ｃにおける粘度が５ｃｐｓ
以上、好ましくは５０ｃｐｓ以上、かつ１０００ｃｐｓ
以下、好ましくは５００ｃｐｓ以下となるように適宜選
択される。

【００６８】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。

【００６９】（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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】（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、型内面の断熱層２３，２４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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】本実施形態では、反応射出成形に際し、巻
き線コイルは、金型内に配置する前に、加熱しておく。
加熱温度は、反応原液の温度および金型の温度よりも高
い温度であり、具体的には、４０°Ｃ以上６０°Ｃ以下
である。この温度が高すぎると、反応速度が著しく速く
なり、金型内への充填が不十分となり成形体としての形
状を保てなくなる傾向にあり、低すぎると、金型内面で
の温度が十分に上昇せず、成形体の表面性などに問題が
生じる傾向にある。巻線コイルを加熱する手段は、本実
施形態では、オーブンを用いる。

【００７７】また、金型の温度は、本実施形態では、巻
線コイルの温度よりも低く設定してあり、具体的な温度
差は、１５〜３０°Ｃである。温度差が大きすぎると、
成形体にヒケなどが生じるおそれがあり、小さすぎる
と、巻線コイル側と金型の内表面側との両面から反応が
発生しやすいため、成形体中に巣などが発生し易い傾向
にある。なお、金型の温度は、低すぎると、成形体表面
に未反応部分が残り、べたつきなどの不都合が生じる傾
向にあり、高すぎると、金型内面から反応が生じるおそ
れがある。このため、金型の温度は、本実施形態では、
５０〜１００°Ｃであり、かつ巻線コイル１０の加熱温
度よりも低く設定してある。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。金型圧力は通常０〜１００Ｋ
ｇ／ｃｍ² の範囲である。

【００７８】本実施形態では、反応原液による重合反応
が実質的に完了した時点で、巻線コイル１０が内蔵され
た反応射出成形体を金型２，３の内部から取り出す。
「重合反応が実質的に完了」とは、金型から取り出した
成形体を本実施形態の方法にしたがって直ちに高温雰囲
気中におく操作を行うに際し、何ら変形することがない
程度に重合硬化が進んでいることを指す。具体的には、
成形体を金型から取り出すまでの時間は、反応液の注入
終了後、１５分以下である。

【００７９】金型から取り出した成形体は、直ちに温度
１００〜１６０°Ｃに加温された雰囲気中に１．５〜３
時間保持する。温度および／または時間が不十分である
と成形体内部に応力が発生し、歪を生じたり、表面にひ
びが発生することがある。温度が高過ぎるとやはり内部
応力が発生して歪を生じたりひびが発生することがあ
り、また熱消費量が大きく経済的に有利でない。時間が
長すぎることも同様に有利でない。

【００８０】上記の高温保持は大気中または不活性ガス
雰囲気中のいずれで行ってもよいが、大気中で行う方が
簡易である。

【００８１】上記の高温保持の後、本実施形態では、成
形体は１０〜２０°Ｃ／時間の速度で除冷する。通常、
除冷は成形体温度が３５°Ｃ〜常温に達するまで行う。
除冷によって内部応力の発生が完全に阻止され、全く歪
みのないコイル成形体が得られる。冷却速度が３０°Ｃ
／時間を越えると内部応力が発生し易く、また、冷却速
度が低過ぎると放置時間が長過ぎる工業的に有利でな
い。

【００８２】本実施形態では、上記のような反応射出成
形により、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
２０，２２は、反応射出成形体樹脂層に一体化される。

【００８３】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。

【００８４】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。また、金型２，３内表面に断熱層２
３，２４を設けることにより、成形体の表面層で蓄熱が
生じ、成形体の表面においても十分に反応が進む。その
結果、未反応単量体に起因するべたつきや臭気の問題が
なく、巣やヒケなどの問題も生じない。したがって、成
形体の形態安定特性、外観特性、表面特性が向上する。
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。

【００８５】また、反応射出成形時において、実質的に
重合が完了した段階で、金型から成形体を取り出し、そ
の成形体を直ちに温度８０〜２００°Ｃに１時間以上保
持することことにより、コイル成形体内部の応力が緩和
され、コイル成形体のひずみがなくなる。また、コイル
成形体表面のひびの発生を防止することができることが
できると共に、反応射出成形樹脂層部分の強度を向上さ
せることができる。特に、その後除冷することで、内部
応力の発生をさらに抑止し、ひずみがほとんどないコイ
ル成形体を得ることができる。

【００８６】また、実質的に重合が完了した段階で、金
型から成形体を取り出すので、金型の使用時間を短縮す
ることができ、生産性が向上する。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】

【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。

【００９１】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。この金
型のコア型面の表面に、０．５mm厚のステンレス（ＳＵ
Ｓ３０４）板（熱伝導率１４Ｗ／ｍ・Ｋ）を、両面テー
プ（断熱層）で貼着した。その両面テープとしては、３
００Ｋにおける熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍ・Ｋで厚み
０．０６ｍｍの日東電工社製「ニットー両面テープ」Ｎ
ｏ．５０１０（巾５００ｍｍ）を切りとって使用した。
その型内にガラスマット（旭ファイバーグラス社製、Ｍ
５０１７）および巻線コイルをセットし、型を閉じ、反
応射出成形を行った。

【００９２】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、２４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。巻線コイル１０
は、金型内に装着する前に、オーブンにより温度８０°
Ｃに加熱した。

【００９３】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１
０％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（ｄｃ
ＰｒＯＨ）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。

【００９４】金型の内部に装着された温調配管に温水を
流すことで、金型の温度を６０°Ｃに設定し、金型のキ
ャビティ内に、同容量のＡ液とＢ液とを混合して注入
し、注入後１５分程度経過した後、金型内から巻線コイ
ルが一体化された反応射出成形体を取り出した。その後
すぐに、金型から取り出した成形体を、予め１００°Ｃ
にセットしてあるオーブンに２時間放置した。このオー
ブンより成形体を取り出し、磁気浮上式鉄道用コイル成
形体パネルを得た。

【００９５】この成形体の表面状態は、光沢があり外観
的に非常に優れたものであった。また、この成形体の一
部よりテストピースを切出し、曲げ試験を行ったところ
強度は１８２ＭＰａであった。

【００９６】実施例２ 金型コアの両面に、厚さ０．５ｍｍのポリテトラフルオ
ロエチレン製シート（熱伝導率０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）を実
施例１の両面テープで固定し、さらにその表面に０．５
ｍｍ厚のステンレス板を実施例１と同様に貼り付け、こ
れ以外は実施例１と同様に成形して磁気浮上式鉄道用コ
イル成形体パネルを得た。この成形体の表面状態は、光
沢があり外観的に非常に優れたものであった。また、こ
の成形体の一部よりテストピースを切出し、曲げ試験を
行ったところ強度は１７８ＭＰａであった。

【００９７】比較例１ コア型面に両面テープによりステンレス板を貼付しなか
った以外は実施例１と同様に成形を行った。

【００９８】この成形体の外観状態は、ひけや成形収縮
によるしわが多く外観的に問題があった。成形体の一部
よりテストピースを切出し、曲げ試験を行った結果は強
度１７８ＭＰａであり問題はなかった。

【００９９】比較例２ 金型から取り出した後オーブンにて加熱しなかった以外
は実施例１と同様に成形を行った。

【０１００】この成形体の外観状態は、光沢があり外観
上問題はなかった。しかし、成形体の一部よりテストピ
ースを切出し、曲げ試験を行ったところ強度１３２ＭＰ
ａと低い部分があった。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、金型内表面に３００Ｋにおける熱伝導率が０．０３
〜１０Ｗ／ｍ・Ｋである断熱層を設け、かつ、実質的に
重合が完了し、金型から取り出した成形体を直ちに温度
８０〜２００°Ｃに１時間以上保持することことによ
り、補強繊維などの露出がなく、形態安定特性、外観特
性、表面特性に優れ、しかも、反応射出成形樹脂層部分
の強度が向上した良好な磁気浮上式鉄道用コイル成形体
を得ることができる。また、実質的に重合が完了した段
階で、金型から成形体を取り出すので、金型の使用時間
を短縮することができ、生産性が向上する。

【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 ２３，２４… 断熱層 ３０… 磁気浮上式鉄道用コイル成形体パネル

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３００Ｋにおける熱伝導率が０．０３〜
   １０Ｗ／ｍ・Ｋである断熱層が金型内表面の少なくとも
   一部に設けられた金型の内部に、巻線コイルを配置する
   工程と、 巻線コイルと金型の内表面との間の隙間に反応原液を射
   出する工程と、 前記反応原液による重合反応が実質的に完了した時点
   で、巻線コイルが内蔵された反応射出成形体を金型の内
   部から取り出す工程と、 取り出された反応射出成形体を、直ちに温度８０〜２０
   ０°Ｃに１時間以上保持する工程とを有する磁気浮上式
   鉄道用コイル成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記巻線コイルが内蔵された反応射出成
   形体を、温度８０〜２００°Ｃに１時間以上保持した
   後、５〜３０°Ｃ／時間の速度で除冷することを特徴と
   する請求項１に記載の磁気浮上式コイル成形体の製造方
   法。