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JP2018193848A - まくら木およびその製造方法 - Google Patents

まくら木およびその製造方法 Download PDF

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JP2018193848A
JP2018193848A JP2017221754A JP2017221754A JP2018193848A JP 2018193848 A JP2018193848 A JP 2018193848A JP 2017221754 A JP2017221754 A JP 2017221754A JP 2017221754 A JP2017221754 A JP 2017221754A JP 2018193848 A JP2018193848 A JP 2018193848A
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JP2017221754A
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聡 西島
Satoshi Nishijima
聡 西島
友章 田邉
Tomoaki Tanabe
友章 田邉
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】軽量化されたまくら木であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することが可能なまくら木およびその製造方法を提供する。【解決手段】まくら木10は、長手方向及び幅方向を有し、かつ樹脂製である本体部11と、本体部11の幅方向の両側の側面10c,10cから本体部11の幅方向に突出する突出部12a,12bとを備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、砂利等の中に埋設されるまくら木およびその製造方法に関する。
近年、補強繊維を含むウレタン樹脂発泡成形品が、鉄道の線路用のレールの下に敷設される樹脂製のまくら木として使用されている。上記補強繊維としては、例えば、軽量の性能、かつ、優れた機械的強度、耐候性等の性能を備えたガラス繊維等が挙げられる。
例えば、特許文献1には、軽量化と高い耐久性との要求に応えるために、アルミニウム合金が成形されたI字状押出成型まくら木が開示されている。
また、特許文献2には、列車の走行時にレールに作用するズレ力に対抗するために、ガラス繊維を含む合成樹脂素材が成形されたまくら木の一面に、長手方向に対して略垂直な方向に凹部又は凸部を配置させた構成が開示されている。
さらに、特許文献3には、凸部分にバラストが充填されてまくら木が長軸方向にズレることを抑えるために、ガラス長繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体である合成木材を素材としたまくら木が開示されている。
特開2013−112352号公報 実開平7−25001号公報 特開平7−42101号公報
上記の従来のまくら木は、以下に示すような問題点を有している。
上記特許文献2,3に開示されたまくら木の構成では、ガラス繊維を含む合成樹脂が成形された軽量のまくら木が、振動等によって砂利等(バラスト)内で又は砂利等(バラスト)上に浮き上がってしまうおそれがある。
また、例えば、上記特許文献1に開示されたまくら木では、アルミニウム合金等の金属が成形されており、合成樹脂と比較して金属の重量が大きいため、浮きの課題がそもそも存在しない。一方で、上記特許文献1に開示されたまくら木では、軽量化が困難である。
また、上記特許文献2,3に開示されたまくら木では、レールと略平行な方向における横ズレに対する効果はあると思われる。しかし、特許文献2,3に開示された構造では、バラストに噛み込んで埋められる構造ではないため、レールと略平行な方向におけるズレ(横ズレ)には強いものの、レールに対して垂直な方向におけるズレ(浮き抵抗力)を抑制することは困難である。
本発明の課題は、軽量化されたまくら木であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することが可能なまくら木およびその製造方法を提供することにある。
本発明に係るまくら木は、長手方向及び幅方向を有し、かつ樹脂製である本体部と、前記本体部の幅方向の両側の側面から前記本体部の幅方向に突出する突出部とを備えている。
本発明に係るまくら木によれば、軽量化されたまくら木であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るまくら木の全体構成を示す斜視図。 図1のまくら木が砂利の中に埋設された状態を示す断面図。 図1のまくら木の上面、底面、最大幅および最小幅の寸法を示す断面図。 図1のまくら木を製造する際に用いる製造装置の構成を示す概略図。 図4の製造装置に含まれる押出し装置の内部構成を示す断面図。 図1のまくら木の製造方法の流れを示すフローチャート。 本発明の他の実施形態に係るまくら木の構成を示す断面図。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明(第1の発明)に係るまくら木は、長手方向及び幅方向を有し、かつ樹脂製である本体部と、本体部の幅方向の両側の側面から本体部の幅方向に突出する突出部とを備えている。
まくら木は、樹脂製の本体部を備えているので、樹脂製のまくら木である。まくら木は、砂利等の中に埋設されて用いられることが好ましい。まくら木において、長手方向に対して垂直な断面を見た際に、設置状態において、本体部の両側の側面から幅方向において突出する突出部を含むように、まくら木が構成されている。
上記樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、及びポリエステル樹脂等を用いることができる。
本体部の長手方向及び幅方向はそれぞれ、例えば、まくら木の設置状態において、鉛直方向と直交する方向であり、設置される上面の面方向と水平方向である。まくら木の長手方向及び幅方向はそれぞれ、本体部の長手方向及び幅方向に対応する。本体部の長手方向に対して垂直な断面を見た際に、突出部は、本体部の幅方向の両側の側面から、本体部の幅方向に突出する。本体部の両側の側面から突出する突出部は、例えば、両側の側面に2つずつ設けられていてもよいし、1つずつ設けられていてもよい。突出部は、本体部の両側の側面に2つずつ設けられていることが好ましい。
本体部は、底面と上面とを有する。まくら木を設置する際には、本体部の底面が下方に位置し、本体部の上面が上方に位置するようにまくら木を設置する。まくら木の設置状態において、本体部の底面が下方に位置し、本体部の上面が上方に位置する。まくら木の底面及び上面はそれぞれ、本体部の底面及び上面に対応する。突出部が位置する本体部の2つの側面は、本体部の底面と上面とを連結している。突出部は、本体部の底面に沿って突出していることが好ましい。この場合には、まくら木が砂利等に埋設された状態において突出部上に砂利が配置され、まくら木の移動が抑制される。突出部は、本体部の上面に沿って突出していることが好ましい。
まくら木が上記のような形状及び断面形状を備えていることで、砂利等(バラスト)に埋設された状態において突出部分が引っ掛かることで、突出部の突出方向に略垂直な方向におけるまくら木の移動(浮き)が抑制される。よって、軽量であるため振動等の影響を受けて動きやすい樹脂製のまくら木が、突出部によって略鉛直方向へ移動しにくくなることで、まくら木の浮きを抑制することができる。
この結果、軽量化された樹脂製のまくら木であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができる。
突出部は、樹脂製であることが好ましく、樹脂であることが好ましい。本体部の樹脂と突出部の樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。突出部の破損を防ぐ観点からは、本体部の樹脂と突出部の樹脂とは、同一であることが好ましい。
第2の発明に係るまくら木は、第1の発明に係るまくら木であって、本体部の底面に平行な方向におけるまくら木の最も大きい幅に対するまくら木の最も小さい幅の比が、0.60〜0.95である。
ここでは、まくら木の最大幅と最小幅との比(まくら木の最小幅/まくら木の最大幅)の範囲を規定している。上記最大幅及び最小幅は、まくら木の断面視によっても測定可能である。
まくら木の最大幅と最小幅との比(まくら木の最小幅/まくら木の最大幅)が0.95の場合には、上述した突出部の突出量(段差の大きさ)が比較的小さいことを意味している。一方、木の最大幅と最小幅との比(まくら木の最小幅/まくら木の最大幅)が0.60の場合には、上述した突出部の突出量(段差の大きさ)が比較的大きいことを意味している。
上記範囲内になるように突出部の突出の程度を設定することで、上述したように、砂利等(バラスト)内における略鉛直方向における位置ずれの発生を効果的に抑制することができる。
なお、まくら木の最大幅に対する最小幅の比(まくら木の最小幅/まくら木の最大幅)が0.95以下であると、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制する効果が大きく、0.60以上であると、レールを締結する釘の打ち込み場所を大面積で確保できる。よって、本発明においては、まくら木の最大幅と最小幅との比(まくら木の最小幅/まくら木の最大幅)が、上記下限以上に設定されることが好ましく、上記上限以下に設定されることが好ましい。
第3の発明に係るまくら木は、第1または第2の発明に係るまくら木であって、まくら木の底面の幅に対するまくら木の上面の幅の比(まくら木の上面の幅/まくら木の底面の幅)が0.6〜1.0である。
ここでは、まくら木の底面の幅と上面の幅との比(まくら木の上面の幅/まくら木の底面の幅)が、上記範囲内になるように設定されている。
ここで、まくら木の底面の幅に対する上面の幅の比(まくら木の上面の幅/まくら木の底面の幅)が1.0の場合とは、上面と底面とが同じ幅であることを意味している。この場合には、例えば、上面側と底面側とにそれぞれ同じ幅の突出部が設けられている構成が想定される。
まくら木の底面の幅が上面の幅とほぼ同等以下からまくら木の上面の幅が底面の幅の60%程度以上になるように構成されている場合には、砂利等(バラスト)内における略鉛直方向における位置ずれの発生を効果的に抑制することができる。
第4の発明に係るまくら木は、第1から第3の発明のいずれか1つに係るまくら木であって、本体部には、本体部の長手方向に沿って配置された補強繊維が含まれる。
ここでは、本体部の長手方向に沿って配置された補強繊維が、樹脂に混入されている。樹脂が含浸された補強繊維により形成されたまくら木は、合成まくら木である。
これにより、特定の方向における強度を向上させた合成まくら木を得ることができる。
特定の方向における強度をより一層向上させる観点からは、本体部だけでなく突出部も補強繊維を含むことが好ましく、本体部の長手方向に沿って配置された補強繊維を含むことが好ましい。
第5の発明に係るまくら木は、第4の発明に係るまくら木であって、補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、及び木繊維のうちいずれか1つを含む。
ここでは、本体部に含まれる補強繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、及び木繊維のうちいずれかを用いる。
これにより、本体部及びまくら木の長手方向に沿って、これらの補強繊維を配置することで、特定の方向における剛性に優れたまくら木を得ることができる。
特定の方向における剛性をより一層向上させる観点からは、突出部が補強繊維を含む場合に、該補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、及び木繊維のうちいずれか1つを含むことが好ましい。
第6の発明に係るまくら木は、第1から第5の発明のいずれか1つに係るまくら木であって、本体部の樹脂は、ポリウレタン樹脂である。
ここでは、本体部に含まれる樹脂として、ポリウレタン樹脂を用いる。
これにより、上述したように、砂利内において略鉛直方向における位置ずれがより一層生じにくく、安価で軽量な樹脂製のまくら木を得ることができる。
まくら木をより一層軽量にする観点からは、突出部が樹脂を含み、該樹脂が、ポリウレタン樹脂を含むことが好ましい。
第7の発明に係るまくら木は、第1から第6の発明のいずれか1つに係るまくら木であって、本体部は、充填材として粉体状粒子を含む。
ここでは、粉体状粒子を含む樹脂を用いて、まくら木を成形する。粉体状粒子は、充填材として含まれる。
これにより、まくら木の本体部の曲げ撓み強度が増すため、まくら木のサイズを既存のまくら木のサイズより小さくすることが可能となる。
本体部の曲げ撓み強度を高める観点からは、突出部は、粉体状粒子を含むことが好ましい。
第8の発明に係るまくら木は、第7の発明に係るまくら木であって、粉体状粒子が、無機質粉体と有機質粉体とから選ばれる1種以上である。
ここでは、粉体状粒子として、無機質粉体および有機質粉体の少なくとも1つを用いている。
これにより、まくら木の本体部の曲げ撓み強度が増すため、まくら木のサイズを既存のまくら木のサイズより小さくすることが可能となる。
第9の発明に係るまくら木は、第8の発明に係るまくら木であって、無機質粉体が、金属の炭酸塩、鉱物、硫酸塩、カリウム塩、灰、粘土類、金属窒化物、チタン化合物、及び硫化物から選ばれる1種以上である。
ここでは、無機質粉体として、金属の炭酸塩、鉱物、硫酸塩、カリウム塩、灰、粘土類、金属窒化物、チタン化合物、硫化物から選択される1種以上を用いている。
これにより、まくら木の本体部の曲げ撓み強度が増すため、まくら木のサイズを既存のまくら木のサイズより小さくすることが可能となる。
第10の発明に係るまくら木の製造方法は、第1から第9の発明のいずれか1つに係るまくら木の製造方法であって、複数の補強繊維を第1方向に引き揃えて、引き揃えられた補強繊維を第1方向に沿って送り込む工程(第1の工程)と、化合物(A)を含む第1原料と、化合物(A)と反応する化合物(B)を含む第2原料とを混合して得られる発泡硬化性樹脂組成物を、引き揃えられた補強繊維に含浸させる工程(第2の工程)と、発泡硬化性樹脂組成物が含浸された補強繊維を成形用通路内に通過させながら発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、成形し、発泡成形体を得る工程(第3の工程)と、を備えている。
ここでは、引き揃えられた補強繊維を送り込みながら、化合物(A)を含む第1原料と化合物(A)と反応する化合物(B)を含む第2原料とを混合して得られる発泡硬化性樹脂組成物を、引き揃えられた補強繊維に含浸させて、金型等によって形成される成形用通路内に補強繊維を送り込みながら、発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、成形する。
これにより、本体部の長手方向に沿って補強繊維が配置されており、上記の本体部および突出部を有するまくら木を容易に製造することができる。
引き揃えられた補強繊維は、補強繊維束である。第1原料は、液状原料であることが好ましい。第2原料は、液状原料であることが好ましい。発泡硬化性樹脂組成物は、発泡硬化性樹脂液であることが好ましい。発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、異形の断面形状に成形することが好ましい。
第11の発明に係るまくら木の製造方法は、第10の発明に係るまくら木の製造方法であって、発泡成形体自体をまくら木として得る。
ここでは、上記第3の工程によって、まくら木を得る。発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、異形の断面形状に成形することにより、上述した形状のまくら木を得ることができる。発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、成形する際に、突出部が、本体部の幅方向の両側の側面から、本体部の幅方向に突出している形状にしてもよい。
第12の発明に係るまくら木の製造方法は、第10の発明に係るまくら木の製造方法であって、複数の発泡成形体を接着して、まくら木を得る工程(第4の工程)をさらに備えている。
ここでは、上記第4の工程によって、まくら木を得る。予め複数の発泡成形体を作製する。そして、複数の発泡成形体を接着して、上述した形状のまくら木を得る。
第13の発明に係るまくら木の製造方法は、第10から第12の発明のいずれか1つに係るまくら木の製造方法であって、複数のまくら木を、連続的に製造する。
ここでは、上述したまくら木を連続的に製造する。
金型等によって形成される成形用通路内に、補強繊維を送り込みながら発泡硬化性樹脂組成物を発泡させて所望の断面形状になるように連続的に成形することで、バッチ式の製造方法と比較して、まくら木の製造コストを抑制するとともに、押し出し方向において様々な寸法のまくら木を容易に製造することができる。
発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、成形する際に、連続成形してもよい。複数のまくら木を得るために、複数の発泡成形体を接着する工程を連続的に行ってもよい。上記第1の工程と上記第2の工程とはオンラインで行われることが好ましい。上記第2の工程と上記第3の工程とはオンラインで行われることが好ましい。上記第3の工程と上記第4の工程とはオンラインで行われることが好ましい。上記第1の工程と、上記第2の工程と、上記第3の工程と、上記第4の工程とは、オンラインで行われることが好ましい。
本発明の一実施形態に係るまくら木について、図1〜図6を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態のまくら木10は、図1に示すように、本体部11と、突出部12a,12bとを備えている。本体部11は、本体部11の長手方向に沿って配置された補強繊維を含む樹脂によって得られている。まくら木10は、補強繊維を含む合成まくら木である。突出部12a,12bは、本体部11の幅方向の両側の側面10c,10cからそれぞれ幅方向において突出している。突出部12a,12bは、本体部11の長手方向に垂直な断面視において、設置状態にて、本体部11の幅方向の両側の側面10c,10cからそれぞれ幅方向において突出している。
また、まくら木10は、図1に示すように、底面10a、上面10b、幅方向の両側の側面10c,10cを有する。底面10a、上面10b、両側の側面10c,10cによって、まくら木10の外周面が形成されている。まくら木10は、長さ方向の両側の側面を有する(図1の左手前側及び右奥側)。
底面10aは、図2に示すように、まくら木10が砂利20の中に埋設される際に最も深く埋設される側の面であって、図2に示す埋設状態において、略水平方向に沿って配置されることが好ましい。底面10aは平面であることが好ましい。
上面10bは、図2に示すように、まくら木10において、底面10aの反対側の面であって、底面10aに対して略平行な方向(略水平方向)に沿って配置されている。上面10bは、図2に示すように、まくら木10が砂利20の中に埋設される際に、砂利20に埋没しなくてもよい側の面である。上面10bは平面であることが好ましい。
両側の側面10c,10cは、図3に示すように、底面10aと上面10bとを連結している。両側の側面10c,10cは、底面10aと上面10bとに略垂直な面を有する。両側の側面10c,10cには、突出部12a,12bがそれぞれ設けられている。
本体部11は、図1に示すように、まくら木10の中心部を構成する直方体形状の部分である。本体部11は、上述したように、長手方向に沿って配置された補強繊維を含む樹脂によって得られていることが好ましい。
突出部12a,12bは、図1および図2に示すように、本体部11の幅方向の両側の側面(側面10c,10c)から幅方向に向かって突出する部分であって、各側面10c,10cに2つずつ設けられている。
突出部12aは、図1および図2に示すように、両側の側面10c,10cにおける上面10b側において、幅方向に突出するように設けられている。
突出部12bは、図1および図2に示すように、両側の側面10c,10cにおける底面10a側において、幅方向に突出するように設けられている。
これにより、まくら木10の幅方向の両側の側面10c,10cには、突出部12aと突出部12bとの間に、凹部が形成される。凹部の形状は、多角形状であってもよく、曲面を有する形状であってもよい。凹部が曲面を有する形状の場合、側面が曲面であってもよく、側面と突出部との境界部分が曲面であってもよい。
また、本実施形態のまくら木10は、高さ(h)×幅(w)×長さ(l)=100mm×260mm×2600mmのサイズを有する。上記高さ、幅、及び長さはそれぞれ、最大高さ、最大幅、及び最大長さを意味する。
なお、まくら木10のサイズに関しては、高さ(h)については、好ましくは60〜180mmの範囲内、より好ましくは70〜140mmの範囲内、さらに好ましくは80〜120mmの範囲内である。
また、幅(w)については、好ましくは100〜300mmの範囲内、より好ましくは120〜280mmの範囲内、さらに好ましくは160〜260mmの範囲内である。
さらに、長さ(l)については、好ましくは500〜5000mmの範囲内、より好ましくは1800〜3800mmの範囲内、さらに好ましくは2000〜3500mmの範囲内である。
本実施形態のまくら木10は、以上のように、本体部11と、突出部12a,12bとを備えている。本体部11は、長手方向に沿って配置された補強繊維を含む樹脂によって得られていることが好ましい。突出部12a,12bは、本体部11の幅方向の両側の側面10c,10cからそれぞれ幅方向において突出している。
本実施形態のまくら木10は、上記のように両側の側面10c,10cから幅方向に突出する突出部12a,12bが形成された断面形状を備えている。本実施形態のまくら木10では、上記の構成が備えられているので、砂利20等に埋設された状態において突出部12aと突出部12bとの間の凹部に砂利20等が入り込んで突出部12a,12bが引っ掛かり、突出部12a,12bの突出方向に略垂直な方向におけるまくら木10の移動(浮き)を抑制することができる。
よって、軽量であるため振動等の影響を受けて動きやすい樹脂製のまくら木10が、突出部12a,12bによって略鉛直方向へ移動しにくくなることで、軽量化された樹脂製のまくら木10であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態のまくら木10は、図3に示すように、上面10bの幅(最大幅:本体部11の幅と突出部の12a幅との和)d1、本体部の幅(最小幅)d2、底面10aの幅(最大幅:本体部11の幅と突出部12bの幅との和)d3とすると、以下の関係式(1A),(1B),(2)を満たすように成形されている。上記幅は、断面視によっても、評価可能である。
本実施形態のまくら木10では、図3に示すように、最大幅d1,d3に対する最小幅d2の比が0.60〜0.95になるように成形されている。
d2/d1=0.60〜0.95 ・・・・・(1A)
d2/d3=0.60〜0.95 ・・・・・(1B)
この関係式(1A),(1B)では、側面10c,10cから幅方向において突出する突出部12a,12bの突出の程度を示している。
本発明に係るまくら木では、上記比(まくら木の最も小さい幅/まくら木の最も大きい幅)は、好ましくは0.60以上、より好ましくは0.65以上、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.90以下、更に好ましくは0.85以下である。上記比(まくら木の最も小さい幅/まくら木の最も大きい幅)が、上記下限以上及び上記上限以下であると、まくら木が、砂利等の中へ埋設された際に、振動等によって略鉛直方向において位置ずれ(浮き)が生じることを効果的に抑制することができる。
また、本実施形態のまくら木10では、図3に示すように、底面10aの幅d3に対する上面10bの幅d1の比が、0.6〜1.0になるように成形されている。
d1/d3=0.6〜1.0 ・・・・・(2)
この関係式(2)では、左右両側の側面10c,10cから突出する突出部12a,12bの上面10b側と底面10a側との比較を示している。
ここで、d1/d3=1.0とは、上面10bの幅と底面10aの幅とが同じ寸法であることを意味している。
そして、d1/d3=0.6とは、例えば、後述する図7(a)に示すように、上面側に突出部が設けられておらず、上面の幅が底面の幅よりも短いことを意味している。または、d1/d3=0.6とは、上面側の突出部の突出量が小さく、上面の幅が底面の幅よりも短いことを意味している。
本発明に係るまくら木では、上記比(まくら木の上面の幅/まくら木の底面の幅)は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.65以上、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.95以下である。上記比(まくら木の上面の幅/まくら木の底面の幅)が、上記下限以上及び上記上限以下であると、まくら木が、砂利等の中へ埋設された際に、振動等によって略鉛直方向において位置ずれ(浮き)が生じることを効果的に抑制することができる。
なお、幅d1は、好ましくは60〜300mmの範囲内、より好ましくは72〜280mmの範囲内、さらに好ましくは96〜260mmの範囲内である。
また、幅d2は、好ましくは60〜285mmの範囲内、より好ましくは72〜266mmの範囲内、さらに好ましくは160〜247mmの範囲内である。
さらに、幅d3は、好ましくは100〜300mmの範囲内、より好ましくは120〜280mmの範囲内、さらに好ましくは160〜260mmの範囲内である。
突出部の厚みは、好ましくは5mm以上、より好ましくは10mm以上、好ましくは40mm以下、より好ましくは35mm以下である。突出部の厚みが厚いと、突出部の破損が抑えられる。突出部の厚みが薄いと、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができる。突出部の厚みが上記下限以上及び上記上限以下であると、突出部の破損を良好に抑えることができ、また、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができる。突出部の厚みは、突出部1つあたりの厚みである。突出部の厚みは、まくら木の上面と底面とを結ぶ方向にて測定される。
以下、本発明に係るまくら木に含まれる成分の詳細などを説明する。
(発泡硬化性樹脂組成物の成分)
本実施形態のまくら木10の成形材料となる発泡硬化性樹脂組成物は、比較的短時間で泡化し硬化する樹脂組成物であることが好ましく、例えば、ポリウレタン樹脂組成物が好適に用いられる。発泡硬化性樹脂組成物は、液状であることが好ましい。発泡硬化性樹脂組成物は、化合物(A)と、上記化合物(A)と反応する化合物(B)とを含む。発泡硬化性樹脂組成物は、発泡剤によって発泡させることができる。なお、本明細書において、ポリウレタン樹脂組成物には、反応後にポリウレタン樹脂となる樹脂組成物も含まれる。
発泡硬化性樹脂としてポリウレタン樹脂を用いる場合には、発泡硬化性樹脂組成物には、化合物(A)としてのポリオール化合物と、ポリオール化合物と反応する化合物(B)としてのイソシアネート化合物とが含まれている。充填材は、ポリオール化合物が含まれる原料に分散混合させておくことが好ましく、ポリオール化合物が含まれる原料にのみ分散混合させておくことが好ましい。
(化合物(A))
ウレタン樹脂の原料であるポリオール化合物としては、例えばポリラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、芳香族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール、及びポリエーテルポリオール等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールとしては、例えば、ポリプロピオラクトングリコール、ポリカプロラクトングリコール、及びポリバレロラクトングリコールなどが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、及びノナンジオールなどの水酸基含有化合物と、ジエチレンカーボネート、及びジプロピレンカーボネートなどとの脱アルコール反応により得られるポリオール等が挙げられる。
芳香族ポリオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェノールノボラック、及びクレゾールノボラック等が挙げられる。
脂環族ポリオールとしては、例えばシクロヘキサンジオール、メチルシクロヘキサンジオール、イソホロンジオール、ジシクロへキシルメタンジオール、及びジメチルジシクロへキシルメタンジオール等が挙げられる。
脂肪族ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを脱水縮合して得られる重合体、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン等のラクトンを開環重合して得られる重合体、及びヒドロキシカルボン酸と上記多価アルコール等との縮合物が挙げられる。
ここで、多塩基酸としては、具体的には、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、及びコハク酸等が挙げられる。また多価アルコールとしては、具体的には、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサングリコール、及びネオペンチルグリコール等が挙げられる。
また、ヒドロキシカルボン酸としては、具体的には、例えば、ひまし油、及びひまし油とエチレングリコールとの反応生成物等が挙げられる。
ポリマーポリオールとしては、例えば、芳香族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリオール、ポリエステルポリオール等に対し、アクリロニトリル、スチレン、メチルアクリレート、メタクリレート等のエチレン性不飽和化合物をグラフト重合させた重合体、ポリブタジエンポリオール、多価アルコールの変性ポリオールまたは、これらの水素添加物等が挙げられる。
多価アルコールの変性ポリオールとしては、例えば、原料の多価アルコールにアルキレンオキサイドを反応させて変性した化合物等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、グリセリンおよびトリメチロールプロパン等の三価アルコール;ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン、ジペンタエリスリトール等、ショ糖、グルコース、マンノース、フルクト−ス、メチルグルコシドおよびその誘導体等の四〜八価のアルコール;フェノール、フロログルシン、クレゾール、ピロガロール、カテコ−ル、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、1−ヒドロキシナフタレン、1,3,6,8−テトラヒドロキシナフタレン、アントロール、1,4,5,8−テトラヒドロキシアントラセン、1−ヒドロキシピレン等のフェノールポリブタジエンポリオール;ひまし油ポリオール;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの(共)重合体およびポリビニルアルコール等の多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物(ノボラック)が挙げられる。
多価アルコールの変性方法は、特に限定されないが、アルキレンオキサイド(以下、AOと略す)を付加させる方法が好適に用いられる。
AOとしては、炭素数2〜6のAO、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略す)、1,2−プロピレンオキサイド(以下、POと略す)、1,3−プロピレオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、1,4−ブチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中でも性状や反応性に優れる観点から、PO、EOおよび1,2−ブチレンオキサイドが好ましく、POおよびEOがより好ましい。AOを二種以上使用する場合(例えば、POおよびEO)の付加方法は、ブロック付加であってもランダム付加であってもよく、これらの併用であってもよい。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、活性水素を2個以上有する低分子量活性水素化合物等の少なくとも一種の存在下にて、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のアルキレンオキサイドの少なくとも1種を開環重合させて得られる重合体が挙げられる。活性水素を2個以上有する低分子量活性水素化合物としては、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオ−ル等のジオール類、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類、エチレンジアミン、ブチレンジアミン等のアミン類等が挙げられる。
ポリオール化合物は一種もしくは二種以上を使用することができる。燃焼した際の総発熱量の低減効果が大きいことからポリエステルポリオール、またはポリエーテルポリオールを使用することが好ましい。
(化合物(B))
ウレタン樹脂の原料であるポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、及び脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、及びポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等が挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、シクロへキシレンジイソシアネート、メチルシクロへキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、及びジメチルジシクロへキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、及びヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物は一種もしくは二種以上を使用することができる。ウレタン樹脂の主剤は、使い易いこと、入手し易いこと等の理由から、ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。
樹脂が、フェノール樹脂である場合、化合物(A)はフェノール、クレゾール、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェニルフェノール、レゾルシノール、及びこれらの変性物等であることが好ましく、化合物(B)はホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフラール、及びアセトアルデヒド等であることが好ましい。
樹脂が、ポリエステル樹脂である場合、化合物(A)はテレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸であることが好ましく、化合物(B)はエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの多価アルコールであることが好ましい。
(補強繊維)
補強繊維としては、例えば、無機質炭素繊維状物、及び有機質短繊維状物等が挙げられる。補強繊維は、一種もしくは二種以上を使用することができる。補強繊維に、上記発泡硬化性樹脂組成物を含浸させることができる。
補強繊維としては、より具体的には、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、鉱物繊維、ステンレス繊維、スラグ繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維、及び炭素繊維等の無機質繊維状物が挙げられる。また、補強繊維としては、木綿、麻等の天然繊維(木繊維)、レーヨン等の再生繊維、ポリアミド、ポリエステル、及びポリオレフィンなどの合成繊維等の有機質短繊維状物等が挙げられる。
発泡硬化性樹脂組成物100重量部に対して、上記補強繊維の含有量は、30重量部以上であることが好ましく、40重量部以上であることがより好ましく、240重量部以下であることが好ましく、200重量部以下であることがより好ましい。まくら木中の補強繊維を除く構成成分100重量部に対して、上記補強繊維の含有量は、15重量部以上であることが好ましく、30重量部以上であることがより好ましく、190重量部以下であることが好ましく、150重量部以下であることがより好ましい。上記補強繊維の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、良好な強度を有し、かつ、軽量であるまくら木を得ることができる。
(充填材)
上記発泡硬化性樹脂組成物には、充填材が含まれることが好ましい。充填材は、粉末状微粒子であることが好ましい。粉末状微粒子としては、例えば、無機質粉体、及び有機質粉体等が挙げられる。上記充填材は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が用いられてもよい。
無機質粉体としては、金属の炭酸塩、鉱物、硫酸塩、カリウム塩、灰、粘土類、金属窒化物、チタン化合物、硫化物等が挙げられる。
より具体的には、粉末状充填材としては、例えば、炭酸カルシウム,炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム等の金属の炭酸塩;ドーソナイト、ハイドロタルサイト、タルク、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、石膏繊維、硫酸マグネシウム等の鉱物;硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;、ケイ酸カルシウム等のカリウム塩;フライアッシュ、シラスバルーン等の灰、クレー、活性白土、硅砂、軽石等の粘土類;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の金属窒化物;カーボンブラック、グラファイト、木炭粉末、炭化ケイ素等の炭化物;チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛等のチタン化合物;硫化モリブデン等の硫化物等が挙げられる。
また、粉末状充填材としては、木粉、竹粉、澱粉、及び米ぬか等の有機質粉体等が挙げられる。
これらの充填材を用いることで、まくら木の本体部の曲げ撓み強度が増すため、まくら木のサイズを既存のまくら木のサイズより小さくすることが可能となる。
上記化合物(A)と上記化合物(B)との合計100重量部に対して、上記充填材の含有量は、5重量部以上であることが好ましく、10重量部以上であることがより好ましく、500重量部以下であることが好ましく、320重量部以下であることがより好ましく、240重量部以下であることが更に好ましい。まくら木100重量部に対して、上記充填材の含有量は、1重量部以上であることが好ましく、5重量部以上であることがより好ましく、50重量部以下であることが好ましく、45重量部以下であることがより好ましい。上記充填材の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、上記本体部の曲げ撓み強度をより一層高め、まくら木のサイズをより一層小さくすることができる。
(発泡剤)
発泡剤とは、分解により気体を生じる物質又はそれ自体気体となる物質である。
上記発泡硬化性樹脂組成物には、発泡剤が含まれることが好ましい。上記発泡硬化性樹脂組成物において、発泡剤は適宜の時期に添加することができる。
上記発泡剤としては、水、及び有機ハロゲン化合物等が挙げられる。入手が容易であり、利便性に優れることから、上記発泡剤は水であることが好ましい。上記発泡剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記有機ハロゲン化合物としては、有機塩素化合物、有機フッ素化合物、有機臭素化合物、及び有機ヨウ素化合物等が挙げられる。上記有機ハロゲン化合物は、水素原子の全てがハロゲン原子で置換された有機ハロゲン化合物であってもよく、水素原子の一部がハロゲン原子で置換された有機ハロゲン化合物であってもよい。成形体の形成時の発泡性を良好にし、成形体の熱伝導率をより一層長期にわたり低く維持する観点からは、上記有機ハロゲン化合物は、有機塩素化合物、又は有機フッ素化合物であることが好ましい。
上記有機塩素化合物としては、飽和有機塩素化合物、及び不飽和有機塩素化合物等が挙げられる。上記飽和有機塩素化合物としては、ジクロロエタン、プロピルクロライド、イソプロピルクロライド、ブチルクロライド、イソブチルクロライド、ペンチルクロライド、及びイソペンチルクロライド等が挙げられる。成形体の形成時の発泡性を良好にし、成形体の熱伝導率をより一層長期にわたり低く維持する観点からは、上記有機塩素化合物は、飽和有機塩素化合物であることが好ましく、炭素数が2〜5の飽和有機塩素化合物であることがより好ましい。
上記有機フッ素化合物としては、飽和有機フッ素化合物、及び不飽和有機フッ素化合物等が挙げられる。
上記飽和有機フッ素化合物としては、ハイドロフルオロカーボン等が挙げられる。上記ハイドロフルオロカーボンとしては、ジフルオロメタン(HFC32)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(HFC125)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC143a)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン(HFC134)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC134a)、1,1−ジフルオロエタン(HFC152a)、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC227ea)、1,1,1,3,3−ペンタフルオプロパン(HFC245fa)、1,1,1,3,3−ペンタフルオブタン(HFC365mfc)及び1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロペンタン(HFC4310mee)等が挙げられる。
上記不飽和有機フッ素化合物としては、ハイドロフルオロオレフィン等が挙げられる。上記ハイドロフルオロオレフィンとしては、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234yf)、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234ze)(E及びZ異性体)、及び1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン(HFO1336mzz)(E及びZ異性体)等が挙げられる。
さらに、上記有機フッ素化合物としては、塩素原子とフッ素原子と2重結合とを有する化合物も挙げられる。上記塩素原子とフッ素原子と2重結合とを有する化合物としては、1,2−ジクロロ−1,2−ジフルオロエテン(E及びZ異性体)、及びヒドロクロロフルオロオレフィン等が挙げられる。上記ヒドロクロロフルオロオレフィンとしては、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233zd)(E及びZ異性体)、1−クロロ−2,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233yd)(E及びZ異性体)、1−(4)クロロ−1,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233zb)(E及びZ異性体)、2−クロロ−1,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233xe)(E及びZ異性体)、2−クロロ−2,2,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233xc)、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233xf)、3−クロロ−1,2,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1233ye)(E及びZ異性体)、3−クロロ−1,1,2−トリフルオロプロペン(HCFO−1233yc)、3,3−ジクロロ−3−フルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HCFO−1223xd)(E及びZ異性体)、2−クロロ−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン(E及びZ異性体)、及び2−クロロ−1,1,1,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−2−ブテン(E及びZ異性体)等が挙げられる。
上記化合物(A)と上記化合物(B)との合計100重量部に対して、上記発泡剤の含有量(複数の発泡剤を用いる場合には合計の含有量)は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上、好ましくは5重量部以下、より好ましくは2重量部以下である。上記発泡剤の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、発泡が促進され、軽量な発泡成形体(まくら木)が良好に形成される。軽量なまくら木は、例えば、軽量化が求められる橋等に好適に用いることができる。
(その他の任意成分)
各原料には、例えば、必要に応じて触媒、着色剤、整泡剤、紫外線吸収剤等の添加剤を予め添加混合しておいてもよい。あるいは、これらの添加剤は、化合物(A)を含む原料に添加してもよく、化合物(B)を含む原料に添加してもよく、化合物(A)と化合物(B)との混合時に同時に添加してもよい。
<まくら木10の製造装置30>
本実施形態に係るまくら木10を製造する製造装置30は、図4に示すように、ホッパ31、ベルトフィーダ32、混合押出機35、ポンプ34,36,38、タンク33,37、散布装置39、揉み板41,41、含浸板42、成形用通路43を備えている。
混合押出機35は、図5に示すように、シリンダ35a内に、2軸のスクリュ35b,35bを備えている。
そして、ベルトフィーダ32によってホッパ31内の充填材(無機充填材(無機質粉末である充填材)など)31aが、混合押出機35のシリンダ35a内に供給される。また、ポンプ34によってタンク33内の第1原料33aが、混合押出機35のシリンダ35a内に供給される。
シリンダ35a内に供給された充填材31aと第1原料33aとは、スクリュ35b,35bの回転によって均一に混合されて、吐出口から吐出され、ポンプ36を介して散布装置39へ定量供給される。ここでは、第1原料33aは液状である。
同時に、タンク37内の第2原料37aが、ポンプ38を介して散布装置39へ定量で供給される。ここでは、第2原料37aは液状である。
散布装置39では、第1原料33aと第2原料37aとが均一に混合され、発泡硬化性樹脂組成物39aが得られ、散布装置39の吐出口から補強繊維40bの上に散布される。
発泡硬化性樹脂組成物39aが散布された補強繊維40bは、揉み板41,41と含浸板42との間において揉み解される。補強繊維40bの繊維間に発泡硬化性樹脂組成物39aが均一に含浸される。
しかも、発泡硬化性樹脂組成物39a中に分散された充填材31aについても、同様に、補強繊維40bの繊維間に均一に含浸される。
そして、発泡硬化性樹脂組成物39aが含浸された補強繊維40aが、成形用通路43までさらに送り込まれる。このとき、成形用通路43内で発泡硬化性樹脂組成物39aが発泡硬化して、成形用通路43の内壁面に沿った断面形状に形成される。このようにして、補強繊維40bおよび充填材31aが均一に分散された棒状の長繊維補強発泡成形体が連続的に成形される。
なお、成形用通路43内には、所望の形状の長繊維補強発泡成形体が得られるように、上記所望の形状に対応した金型等を配置することができる。この場合、異形の断面形状を有するまくら木を容易に製造することができる。
成形用通路43内には、直方体状の金型を配置してもよい。この場合は、直方体状の発泡成形体を得ることができる。上記直方体状の金型のサイズを変えることで、大きさの異なる直方体状の発泡成形体を得ることができる。直方体状の発泡成形体と、該発泡成形体とは大きさの異なる直方体状の発泡成形体とを接着することにより、本体部と上記本体部の幅方向の両側の側面から、外側に突出している突出部とを備えるまくら木を得ることができる。なお、接着する各発泡成形体の大きさ及び数は、まくら木の形状に応じて上記適宜変更できる。第1の発泡成形体(本体部)に、第2の発泡成形体を接着させてもよく、第1の発泡成形体(本体部)に、第2の発泡成形体と第3の発泡成形体とを接着させてもよく、第1の発泡成形体(本体部)に、第2の発泡成形体と第3の発泡成形体と第4の発泡成形体とを接着させてもよい。この方法では、複数の発泡成形体を組み合わせてまくら木を製造するため、まくら木の形状及び、サイズ等を設計しやすい。
成形用通路43内に配置する上記金型は、所望の形状の大きさや形状の変化に応じて適宜変更することが可能である。
<まくら木10の製造方法>
本実施形態のまくら木10は、図6に示すフローチャートに従って製造することができる。
すなわち、ステップS11では、補強繊維(ガラス繊維)40bが所定の方向へ送り込まれる。
次に、ステップS12では、第1原料33aと第2原料37aと充填材31aとが均一に混合された発泡硬化性樹脂組成物39aが、補強繊維40bに含浸される。
このとき、補強繊維40bは、搬送方向における成形用通路43の手前において、揉み板41と含浸板42との間において揉み解される。これにより、補強繊維40bの繊維間に、発泡硬化性樹脂組成物39aを均一に含浸させることができる。
次に、ステップS13では、発泡硬化性樹脂組成物39aが含浸された補強繊維40aを、成形用通路43内を通過するように搬送する。
次に、ステップS14では、成形用通路43内において、発泡硬化性樹脂組成物39aが発泡する。
次に、ステップS15では、成形用通路43内において、発泡硬化性樹脂組成物39aを発泡した状態で冷却して硬化させる。
これにより、成形用通路43よりも下流側に搬送されると、成形用通路43によって所望の断面形状に成形されたまくら木10を得ることができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、図1および図2に示すように、断面視において、両側の側面10c,10cにおける上端部分と下端部分からそれぞれ突出部12a,12bが幅方向に突出するように設けられたまくら木10を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図7(a)に示すように、両側の側面110c,110cにおける下端部分から突出部112bが幅方向に突出するように設けられたまくら木110であってもよい。
また、図7(a)に示すまくら木110と同じ形状を有し、まくら木110の上面が底面に相当し、まくら木110の底面が上面に相当するまくら木であってもよい。
(B)
上記実施形態では、図1および図2に示すように、断面視において、両側の側面10c,10cにおける上端部分と下端部分からそれぞれ左右対称になるように突出部12a,12bが幅方向に突出するように設けられたまくら木10を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図7(b)に示すように、一方の側面210cにおける上端部分から突出部212aが幅方向に突出するとともに、両方の側面210cにおける下端部分からそれぞれ突出部212bが幅方向に突出するように、左右非対称になるように設けられたまくら木210であってもよい。
また、左右非対称な構成として、図7(c)に示すように、一方の側面310cにおける中央部分から突出部312cが幅方向に突出するとともに、他方の側面310cにおける上端部分および下端部分からそれぞれ突出部312a,312bが幅方向に突出するように設けられたまくら木310であってもよい。
さらに、例えば、図7(d)に示すように、両側の側面410cにおける上端部分、中央部分、下端部分からそれぞれ突出部412a,412b,412cが幅方向に突出するように設けられたまくら木410であってもよい。
(C)
上記実施形態では、ガラス繊維を含む合成樹脂によって成形されるまくら木10を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ガラス繊維の代わりに、炭素繊維、木繊維等の他の補強繊維を用いてもよい。
(D)
上記実施形態では、樹脂がウレタン樹脂であるまくら木を製造する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、樹脂がフェノール樹脂、及びポリエステル樹脂等の他の合成樹脂であってもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を更に具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
以下の材料を用意した。
(化合物(A):ポリオール化合物)
ポリエーテルポリオール(住化コベストロウレタン社製「МULTRANOL9158」)
(化合物(B):イソシアネート化合物)
ジフェニルメタンジイソシアネート(東ソー社製「ミリオネートMR−200」)
(補強繊維)
繊維径12μmのガラス繊維(ユージー基材社製)
(充填材)
フライアッシュ(四電ビジネス社製「ファイナッシュ」)
(発泡剤)
(整泡剤)
シリコーン整泡剤(東レ・ダウコーニング社製「SZ−1729」)
(触媒)
ジオクチル錫(日東化成社製「SCAT31A」)
(実施例1)
補強繊維を第1方向に引き揃えた。別途、化合物(A)と発泡剤と充填材と整泡剤とを押出成形機で混錬し、第1液状原料を得た。得られた第1液状原料と、化合物(B)を含む第2液状原料とを混合し、発泡硬化性樹脂組成物を得た。なお、発泡硬化性組成物中の各成分の配合割合は、ポリオール化合物100重量部に対して、イソシアネート化合物140重量部であり、ポリオール化合物とイソシアネート化合物との合計100重量部に対して、発泡剤0.72重量部、充填剤386.4重量部、整泡剤1.44重量部、触媒0.24重量部であった。引き揃えられた補強繊維を送り込みながら、得られた発泡硬化性樹脂組成物を、補強繊維の上に散布し、揉み板と含浸板との間において揉み解し、発泡硬化性樹脂組成物を補強繊維に含浸させた。なお、発泡硬化性樹脂組成物100重量部に対して、補強繊維の使用量は、160重量部であった。次いで、成形用通路に、直方体状の金型の両側の側面に中子を設けた金型を配置した。得られた補強繊維に含浸した発泡硬化性樹脂組成物を成形用通路に搬送し、成形用通路内で発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、表1に示す断面形状を有し、補強繊維がまくら木の長手方向に沿って配置されているまくら木を得た。
(実施例2、3)
直方体状の金型の両側面に設けた中子のサイズを変えたこと以外は、実施例1と同様にして、表1に示す断面形状を有するまくら木を得た。
(実施例4)
実施例1と同様にして、発泡硬化性樹脂組成物を得て、発泡硬化性樹脂組成物を補強繊維に含浸させた。次いで、成形用通路に、実施例1で用いた金型とは異なる大きさの直方体状の金型を配置した。得られた補強繊維に含浸した発泡硬化性樹脂組成物を成形用通路に搬送し、成形用通路内で、発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、直方体状の第1の発泡成形体を得た。次いで、上記の金型とは異なるサイズの直方体状の金型を成形用通路に配置した。得られた補強繊維に含浸した発泡硬化性樹脂組成物を成形用通路に搬送し、成形用通路内で、発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、直方体状の第2の発泡成形体を2つ得た。得られた1つの第1の発泡成形体の上面及び底面に、第2の発泡成形体を、エポキシ系接着剤を用いて接着し、表1に示す断面形状を有し、補強繊維がまくら木の長手方向に沿って配置されているまくら木を得た。
(比較例1)
中子を設けず、直方体状の金型を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、表1に示す断面形状を有するまくら木を得た。なお、この比較例1で得られたまくら木は直方体状の発泡成形体であり、突出部を有しない。
(比較例2)
金型の大きさを変えたこと以外は、比較例1と同様にして、表1に示す断面形状を有するまくら木を得た。なお、この比較例2で得られたまくら木は、直方体状の発泡成形体であり、突出部を有しない。
<測定方法>
浮き抵抗力:得られたまくら木(試験体長さ200mm)を砂利(硅砂5号)で上面まで埋めて、まくら木の全体を取り出すときに必要な荷重を測定した。
曲げ撓み:得られたまくら木(試験体長さ200mm)を支点間距離115mmで支点間中央に8kNの力をかけたときの撓み量を測定した。
ここで、実施例1のまくら木は、表1に示すように、上述した実施形態のまくら木10と同じ形状を有している。
実施例1のまくら木は、表1に示すように、本体部の幅方向の両側の側面から幅方向に突出する突出部を備えた形状である。突出部は、本体部の上面側及び底面側において、合計2つ設けられている。実施例1のまくら木では、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が0.73、底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が1.0であって、浮き抵抗力が3.9N、曲げ撓みが1.39mmであった。
次に、実施例2のまくら木では、表1に示すように、本体部の幅方向の両側の側面から幅方向に突出する突出部を備えた形状である。突出部は、本体部の底面側において、合計2つ設けられている。実施例2のまくら木は、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が0.73、底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が0.73であって、浮き抵抗力が3.7N、曲げ撓みが1.49mmであった。
次に、実施例3のまくら木では、表1に示すように、本体部の幅方向の両側の側面から幅方向に突出する突出部を備えた形状である。突出部は、本体部の底面側において、合計2つ設けられている。実施例3のまくら木は、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が0.95、底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が0.95であって、浮き抵抗力が2.7N、曲げ撓みが1.3mmであった。
次に、実施例4のまくら木では、表1に示すように、本体部の幅方向の両側の側面から幅方向に突出する突出部を備えた形状である。実施例4のまくら木は、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が0.73、底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が1.0であって、浮き抵抗力が3.9N、曲げ撓みが1.39mmであった。
一方、比較例1のまくら木では、表1に示すように、直方体状の形状である。比較例1のまくら木は、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が1.0、断面視における底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が1.0であって、浮き抵抗力が2.4N、曲げ撓みが1.26mmであった。
なお、比較例1のまくら木は、断面視において、実施例1〜4のまくら木と同じ外接矩形を有している。
比較例2のまくら木は、表1に示すように、直方体状の形状である。比較例2のまくら木は、最大幅d3に対する最小幅d2の比(d2/d3)が1.0、断面視における底面の幅d3に対する上面の幅d1の比(d1/d3)が1.0であって、浮き抵抗力が2.2N、曲げ撓みが2.46mmであった。
なお、比較例2のまくら木は、断面視において、実施例1〜4のまくら木と同じ面積を有している。
以上の結果、軽量化が可能なまくら木を得た場合でも、側面から突出する突出部を設けたことで、断面形状が略長方形の比較例1,2に係るまくら木と比較して、浮き抵抗力を大きくすることができる。
これにより、振動等によって砂利内から浮き上がる方向に力が付与された場合でも、側面から突出した突出部が抵抗となることで、まくら木の浮き上がりを抑制することができる。
また、実施例1〜4のように、側面から幅方向に突出する突出部を設けた構成であっても、曲げ撓みに関して、比較例1とほぼ同等であって、比較例2よりも小さいという結果であった。
さらに、実施例1〜4のまくら木と同じ外接矩形を有する比較例1と比較して、ガラス繊維および発泡硬化性樹脂の使用量を減らしてコストダウンを図ることができる。
Figure 2018193848
本発明のまくら木は、軽量化されたまくら木であっても、振動等に起因する略鉛直方向における位置ずれ(浮き)の発生を効果的に抑制することができるという効果を奏することから、樹脂製のまくら木として広く適用可能である。
10 まくら木
10a 底面
10b 上面
10c 側面
11 本体部
12a,12b 突出部
20 砂利
30 製造装置
31 ホッパ
31a 充填材
32 ベルトフィーダ
33 タンク
33a 第1原料
34 ポンプ
35 混合押出機
35a シリンダ
35b スクリュ
36 ポンプ
37 タンク
37a 第2原料
38 ポンプ
39 散布装置
39a 発泡硬化性樹脂組成物
40a 発泡硬化性樹脂組成物が含浸された補強繊維
40b 補強繊維
41 揉み板
42 含浸板
43 成形用通路
110 まくら木
110c 側面
112b 突出部
210 まくら木
210c 側面
212a,212b 突出部
310 まくら木
310c 側面
312a,312b,312c 突出部
410 まくら木
410c 側面
412a〜412c 突出部
d1,d3 最大幅
d2 最小幅

Claims (13)

  1. 長手方向及び幅方向を有し、かつ樹脂製である本体部と、
    前記本体部の幅方向の両側の側面から前記本体部の幅方向に突出する突出部とを備えている、まくら木。
  2. 前記本体部の底面に平行な方向におけるまくら木の最も大きい幅に対する、まくら木の最も小さい幅の比が、0.60〜0.95である、請求項1に記載のまくら木。
  3. まくら木の底面の幅に対する、まくら木の上面の幅の比が0.6〜1.0である、請求項1または2に記載のまくら木。
  4. 前記本体部には、前記本体部の長手方向に沿って配置された補強繊維が含まれる、請求項1から3のいずれか1項に記載のまくら木。
  5. 前記補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、及び木繊維のうちいずれか1つを含む、請求項4に記載のまくら木。
  6. 前記本体部の樹脂は、ポリウレタン樹脂である、請求項1から5のいずれか1項に記載のまくら木。
  7. 前記本体部の樹脂は、粉体状粒子を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載のまくら木。
  8. 前記粉体状粒子が、無機質粉体と有機質粉体とから選ばれる1種以上である、請求項7に記載のまくら木。
  9. 前記無機質粉体が、金属の炭酸塩、鉱物、硫酸塩、カリウム塩、灰、粘土類、金属窒化物、チタン化合物、及び硫化物から選ばれる1種以上である、請求項8に記載のまくら木。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載のまくら木の製造方法であって、
    複数の補強繊維を第1方向に引き揃えて、引き揃えられた前記補強繊維を前記第1方向に沿って送り込む工程と、
    化合物Aを含む第1原料と、前記化合物Aと反応する化合物Bを含む第2原料とを混合して得られる発泡硬化性樹脂組成物を、引き揃えられた前記補強繊維に含浸させる工程と、
    前記発泡硬化性樹脂組成物が含浸された前記補強繊維を、成形用通路内に通過させながら前記発泡硬化性樹脂組成物を発泡硬化させて、成形し、発泡成形体を得る工程と、
    を備えている、まくら木の製造方法。
  11. 前記発泡成形体自体をまくら木として得る、請求項10に記載のまくら木の製造方法。
  12. 複数の前記発泡成形体を接着して、まくら木を得る工程をさらに備えている、請求項10に記載のまくら木の製造方法。
  13. 複数のまくら木を連続的に製造する、請求項10から12のいずれか1項に記載のまくら木の製造方法。
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