JP3032071B2

JP3032071B2 - 被覆レール

Info

Publication number: JP3032071B2
Application number: JP4047795A
Authority: JP
Inventors: 易之谷口; 良治小林; 良一黒木
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH05214701A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道用レール本体に対
して、防食、絶縁などの目的で耐久性の優れた被覆を施
した被覆レールに関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋構造物や埋設鋼管には防食のために
強固な絶縁被覆が施される。一方、鉄道用レールが使用
される環境は通常は大気中であり、さして腐食が進行す
るものではなく、鉄道用レールは被覆のない状態で使用
されている。しかし、例えば地下ルートでは塩分を含ん
だ湧き水等に曝されることがあるため腐食の進行が速
く、又、直流給電路線の踏切などでは、降雨時にレール
が水を介して接地され、電食を生じる傾向にある。いず
れの問題も、樹脂系の塗装被覆によって環境の遮断ない
しは電気絶縁を行えば解決しうると考えられるが、未だ
実用例を見ない。防音を目的とした被覆についても同様
である。

【０００３】この理由は、レールに樹脂系の塗装被覆を
適用する場合、車輪に擦過される使用形態に適合するよ
う、被覆は頭部の上面及び側面には施しえないことと関
係している。すなわち、レールに樹脂系の塗装被覆を施
す場合、図４に示すように、レール本体１の頭部１ａの
上面及び側面を除いた部位に樹脂被覆２を形成すること
となるため、樹脂被覆２はレール全周にエンドレスに形
成することができず、レール本体１の長手方向に延びる
端縁２ａが必ず存在することになる。鋼管の場合には樹
脂被覆をエンドレスにできるので、樹脂被覆の環境遮断
能と被覆自体の耐久性が優れたものであれば被覆系は長
年に亘って耐久し、この間鋼管は防食状態に維持され
る。しかしながら、鋼材で形成されたレール本体１の表
面に形成されている被覆２に端縁２ａが存在する場合、
図５に拡大して示すように、環境因子が鋼材であるレー
ル本体１と被覆２との界面に直接作用して、被覆下腐食
３が奥に向かって進展して行き、被覆２とレール本体１
との間の接着劣化が進む。このため、樹脂被覆の寿命は
大幅に短縮されることとなる。

【０００４】レールの場合、被覆端縁２ａがレールの長
手方向に延びているので、鋼管被覆の終端部のように、
テープ巻きなどによって信頼性高く封止することも困難
である。また、損傷部の補修は極めて手数を要するもの
である上、損傷は腐食域以上に進展することもある。以
上のように、被覆レールは、端縁の存在による耐久性の
問題とこれに対する改善策の欠如が実用化を阻害してい
たものと思われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
問題点に鑑みてなされたもので、レール本体に樹脂系の
被覆を形成すると共に、その被覆の端縁部分に、その端
縁から進行する被覆下腐食を防止する手段を施すことに
より、樹脂被覆の寿命を長くすることの可能な被覆レー
ルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼材表面
に設けている樹脂被覆の端縁から進行する被覆下腐食を
防止すべく、鋭意検討の結果、この被覆下腐食は環境中
の酸素、水、塩素イオンなどが鋼材に作用して起こる腐
食がその主因であり、樹脂被覆の端縁部分の鋼材表面に
アルミニウム及び／又は亜鉛の溶射被覆を、樹脂被覆の
端縁に接触するように設けることにより、環境因子が鋼
材と樹脂被覆との界面へ侵入することを抑制し、しかも
電気化学的には鋼材表面にわずかな陰極電位に与え、こ
れによって被覆下腐食を防止しうることを見出し、本発
明を達成した。

【０００７】すなわち、本発明は、鉄道用レール本体に
対して、腹部上端付近より下方の部位には底面を含む全
外周面に樹脂被覆を施し、且つ、該樹脂被覆の端縁の部
分に、アルミニウム及び亜鉛の少なくとも一方を主成分
とする溶射被覆を、上記樹脂被覆の端縁と接触するよう
に施して成る被覆レールを要旨とする。以下、図面を参
照して本発明を更に詳細に説明する。

【０００８】図１において、１は鉄道用レール本体（以
下、単にレール本体という）であり、頭部１ａと、腹部
（ウェブ）１ｂと、底部１ｃとからなる。本発明では、
このレール本体１に対して、腹部上端付近より下方の部
位の、底面を含む全外周面に樹脂被覆２を施している。
従って、この樹脂被覆２には、上方部分にレール本体１
の長手方向に延びる端縁２ａが形成されている。この端
縁２ａの位置は、図示位置に限らず、レール本体１の腹
部１ｂ上端よりも更に上の位置（従って頭部１ａの下面
位置）であってもよいし、図示位置よりも更に下方であ
ってもよい。樹脂被覆２はレール本体の防食、絶縁等の
ために設けられるものであり、その材質は特に制限され
るものでなく、その用途に応じて適宜定めればよい。例
えば、強靱性の上から好適なものを挙げれば、粉体塗装
による飽和ポリエステル、ナイロン、エポキシなど、或
いは液状塗装によるガラスフレーク入り不飽和ポリエス
テル、エポキシなどである。膜厚は、遮断性を確保する
ために２００μ以上が望ましく、締結などとの取り合い
の関係から１０００μ程度までに留めるのがよい。樹脂
被覆２はレール本体１に対して接着して設けられるもの
であり、通常は塗装により形成されるが、それ以外の方
法で形成してもよい。

【０００９】次に、本発明では、レール本体１の樹脂被
覆２の上方の端縁２ａの部分に、アルミニウム及び亜鉛
の少なくとも一方を主成分とする溶射被覆５を、樹脂被
覆の端縁２ａと接触するように形成することをも特徴と
する。この溶射被覆５は、レール本体１と樹脂被覆２の
端縁２ａとの界面に、環境中の酸素、水、塩素イオン等
が侵入するのを抑制すると共に、その端縁２ａの下のレ
ール本体１の自然電位をわずかに陰極側とすることによ
り電気化学的に防食するためのものであり、この点から
は、図２（ａ）に示す溶射被覆５のように、樹脂被覆２
の端縁２ａの近傍のみに設けてもよい。しかしながら、
溶射被覆５は鋼材でできたレール本体１よりも耐食性が
あり、また、施工面積を多少多くしても、施工手数、材
料原単位共に大きな差異がないので、図１の溶射被覆５
のように、頭部１ａの下面（いわゆるアゴ下）全面に施
すのが防食上の得策である。

【００１０】本発明で使用する溶射被覆５の材質は、上
記したように、アルミニウム及び亜鉛の少なくとも一方
を主成分とする。この理由は、レール本体１に溶射被覆
５を形成することによってレール本体１にもたらされる
自然電位が鋼材の防食に奏効し始める−０．７Ｖ（対Ｓ
ＣＥ）より概ね卑であり、一方、鋼材上の被覆の密着を
鋼材表面の還元作用によって損ない始める−１．０Ｖ
（対ＳＣＥ）より卑とはなりにくいことに基づく。溶射
被覆５の膜厚は厚い方が防食寿命は長いが、堅牢性、コ
ストパフォーマンスを考慮すれば、用途に応じて、１０
０〜２００μ前後が好適である。溶射被覆５には、クリ
アー樹脂塗料などによる封孔処理を施した方が、溶射被
覆自体の腐食消耗或いは環境因子の樹脂被覆端縁・レー
ル本体界面への到達を抑制する上で有利である。また、
この観点から、アルミニウム相と亜鉛相が混在した擬合
金からなる溶射被覆が最も推奨される。この被覆はアー
ク溶射機に適用する線材を、一方はアルミニウム、他方
は亜鉛として低い温度条件で溶射することにより生成す
るものであって、アルミニウムと入り組んで存在する亜
鉛相が先行溶出する結果、その腐食生成物が溶射被覆を
自己封孔し、寿命、遮断効果の両面に優れたものとなっ
ている。

【００１１】上記したように、溶射被覆５は樹脂被覆２
の端縁２ａに接触させて設け、それによって、レール本
体１と樹脂被覆２の端縁２ａとの界面に、酸素、水、塩
素イオン等の環境因子が侵入するのを抑制する作用を有
する。この溶射被覆５と樹脂被覆端縁２ａとの接触部
は、図１、図２（ａ）に示すように、単に突き合わせた
状態としてもよいが、環境因子の侵入を確実に抑制する
上からは、両被覆の接触の度合いが深い方が良く、図２
（ｂ）のように樹脂被覆２の端縁２ａに数ｍｍオーバー
ラップさせて溶射被覆５を施工するのが好ましい。この
場合、樹脂被覆端縁２ａの被溶射面には溶射被覆５の足
掛りとなる粗面化が必要である。しかし、通常の粗面化
手段であるサンド或いはグリットブラスチングの適用
は、樹脂被覆の減耗、粗度仕様の適中性、対象部位や面
積の点で好適とは言えない。そこで、樹脂系基剤に適宜
粒度の骨材を配合してなる粗面形成塗料の薄膜を樹脂被
覆２の上に適用して粗面化し、その上に溶射を施すこと
によって溶射被覆５を形成することが好ましい。粗面形
成塗料としては、ブラスノン＃２１（大日本塗料株式会
社製）を例示できる。粗面形成塗料の機能は、鋼材面上
でも奏効するものであることから、該塗料の適用対象を
レール本体表面も含めた被溶射下地全般とすることが好
ましい。

【００１２】溶射被覆５と樹脂被覆２とをオーバーラッ
プさせて設ける場合、溶射被覆５を必ずしも上側とする
必要はなく、図２（ｃ）に示すように、溶射被覆５を先
に形成しておき、その上に樹脂被覆２を形成してもよ
い。なお、この場合には、樹脂被覆２を溶射被覆５の全
面に形成してもよいが、後述するように、溶射被覆５は
自身が消耗するものであるので、全面を樹脂被覆で覆わ
ず、露出面を設けておくことが好ましい。そうすれば、
その露出面から消耗し、樹脂被覆との界面の溶射被覆が
消耗することがない。

【００１３】レール本体１の長手方向に関しては、防食
或いは絶縁のための必要な範囲に樹脂被覆２及び溶射被
覆５を施せばよい。しかしながら、実用上、長手方向の
部分被覆にはあまり経済的メリットがないので、標準的
には全長に施すこととなる。但し、レール本体端部の継
手部には通電或いは継目板との擦過といった諸事情によ
り、樹脂被覆の適用が不都合ないしは不利となる場合が
多い。よって、このような状況への対策として、レール
本体端部の継目板に接する部位には樹脂被覆を施さず、
該部には頭部下面と同様に、樹脂被覆の長手方向端縁に
接触させて溶射被覆を施すことが好ましい。この場合
も、溶射被覆の適用をレール本体の端面にまで延長し、
加えて継目板にも施した方が溶射被覆の消耗が少ない。
なお、継手部も含めたレールの全長に樹脂被覆を施す場
合には、用途、目的に応じて、端面には樹脂被覆、溶射
被覆のいずれかを施しておくのがよい。

【００１４】

【作用】本発明の被覆レールにおいて、腹部上端付近よ
り下方に施した樹脂被覆２は、所期目的の遮断防食、電
気絶縁などの用をなす。一方、この樹脂被覆２の端縁２
ａに沿って施されたアルミニウム及び／又は亜鉛を主成
分とする溶射被覆５は、その端縁２ａと接触したレール
本体表面を電気化学的に防食し、しかも、その端縁２ａ
とレール本体との界面への酸素、水、塩素等の侵入を抑
制する。これにより、樹脂被覆２の端縁２ａとレール本
体表面（鋼材表面）との界面における腐食（被覆下腐
食）の進行が防止される。

【００１５】次に、溶射被覆５を形成したことにより、
樹脂被覆２と溶射被覆５との間に、一端を外界に露出さ
せた界面が形成されることとなる。しかしながら、鋼材
と異なり、アルミニウム及び／又は亜鉛を主成分とする
溶射被覆と樹脂被覆との間の界面では、界面腐食が生じ
にくい。また、溶射被覆５とレール本体１（鋼材）との
間にも一端を外界に露出させた界面が形成されるが、溶
射被覆５は樹脂被覆と異なり電気絶縁の機能は有しない
一方、被覆下腐食の懸念がない。このため、溶射被覆５
は長期間に渡って、樹脂被覆２の端縁２ａとレール本体
表面との界面を環境因子から保護することができる。以
上の結果、樹脂被覆２は、被覆自体の環境遮断能と耐久
性を反映したエンドレス被覆とほぼ同等に耐久すること
となり、長期間に渡って、防食、電気絶縁等の機能を発
揮することができる。

【００１６】アルミニウム及び／又は亜鉛を主成分とす
る溶射被覆５は鋼材であるレール本体１をわずかに陰極
側とすることにより、樹脂被覆の下面における腐食を抑
制し、また、適度の陰極防食機能により腐食疲労割れ抑
制効果もある。この時、この溶射被覆５は被覆自体が腐
食消耗する性向を有する。しかしながら、その消耗は、
図３に符号７で示すように、溶射被覆５の表層或いは樹
脂被覆２と接しない側の端縁が徐々に消耗していく形で
あるため、消耗が進んでも機能の低下は生じない。ま
た、消耗が進んだ段階で補充施工する方式により容易に
復元できる。なお、溶射被覆５に封孔処理や自己封孔効
果を加味しておけば、その消耗はきわめて緩慢となり好
ましい。

【００１７】

【実施例】ＪＩＳＥ１１０１５０ｋｇＮレール
（レール本体）を１ｍの長さに切り出し、これに下記仕
様の被覆を施工し、供試体Ａ、Ｂ（本発明の実施例）、
Ａ′、Ｂ′（比較例）を作成した。

【００１８】供試体Ａ（実施例１）レール本体のアゴ下以下の全面をブラスチングにより除
錆した後、粗面形成塗料ブラスノン＃２１（大日本塗料
株式会社製）を約３０ｇ／ｍ²あて塗布した。次にレー
ル本体の両端部各１００ｍｍ長さ、及び端面を除く腹部
上端以下の部位にガラスフレーク入り不飽和ポリエステ
ル塗料レジライニング＃１０Ｈ（大日本塗料株式会社
製）を所定のプライマーを含めて３５０〜４５０μの塗
膜となるように塗装した。また、塗装を行わなかったア
ゴ下〜腹部上端部、両端部のアゴ下及び端面には約３０
％アルミニウム・亜鉛擬合金の溶射被膜を１００〜１５
０μあて、常温アーク溶射機（パンメタルエンジニアリ
ング株式会社製）により施工し、図１に示すような、樹
脂被覆２と溶射被覆５がほぼ突き合わされた形の複合被
覆を有する被覆レールとした。

【００１９】供試体Ａ′（比較例１）上記供試体Ａにおいて、アゴ下〜塗膜端部まで等の溶射
被膜を施工しなかったものを供試体Ａ′とした。

【００２０】供試体Ｂ（実施例２）上記供試体Ａにおけるブラスチングを溶射に適する５０
μＲ_max前後になるよう施工し、不飽和ポリエステルに
代えてナイロン１２を所定プライマーを塗布した後、粉
体塗装法により、腹部以下の部位に約５００〜７００μ
あて施工した。次に該樹脂被覆の上端部約５ｍｍ幅の部
分に前記粗面形成塗料を塗布した後、前記溶射をアゴ下
部からこの領域まで及び両端部等に施工し、図２（ｂ）
に示すような、樹脂被覆２と溶射被覆５がやや重ね合わ
された形の複合被膜を有する被覆レールとした。

【００２１】供試体Ｂ′（比較例２）上記供試体Ｂにおいて、アゴ下〜塗膜端部まで等の溶射
被膜を施工しなかったものを供試体Ｂ′とした。

【００２２】以上の供試体に塩水噴霧試験を８０００時
間行い、被覆端部から塗膜下腐食、剥離の調査を行っ
た。その結果を表１に示す。表１から明らかなように、
本発明の実施例になる供試体Ａ、Ｂにはいずれも樹脂被
膜の端部に剥離、さびの発生はなかったが、比較例によ
る供試体には、さび、ふくれ、剥離等が見られた。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明はエンドレスな被
覆を施すことのできない鉄道用レールに対して樹脂被覆
と金属溶射被覆を複合した被覆を適用することにより、
樹脂被覆の端縁からの劣化に係わる被覆レールの問題点
を解消したものである。本発明により防食被覆レール、
漏電防止被覆レールなどがようやく実用できることとな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による被覆レールの概略断面
図

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明の
他の実施例による被覆レールの一部を示す概略断面図

【図３】図１の実施例による被覆レールにおいて、溶射
被覆の消耗状態を説明する要部の拡大断面図

【図４】レール本体に樹脂系の塗料を塗布して形成した
被覆レールを示す概略断面図

【図５】図４の被覆レールにおいて、被覆下腐食を説明
する要部の拡大断面図

【符号の説明】

１レール本体１ａ頭部１ｂ腹部１ｃ底部２樹脂被覆２ａ端縁３被覆下腐食５溶射被覆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01B 5/02 E01B 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄道用レール本体に対して、腹部上端付
近より下方の部位には底面を含む全外周面に樹脂被覆を
施し、且つ、該樹脂被覆の端縁の部分に、アルミニウム
及び亜鉛の少なくとも一方を主成分とする溶射被覆を、
上記樹脂被覆の端縁に接触するように施して成る被覆レ
ール。
【請求項２】溶射被覆がアルミニウム相と亜鉛相の混
在した擬合金であることを特徴とする請求項１記載の被
覆レール。
【請求項３】溶射被覆と樹脂被覆とがオーバーラップ
して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の被覆レール。
【請求項４】溶射被覆と被溶射下地との間に、樹脂を
基剤とする粗面形成塗装の薄膜を介在させていることを
特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の被覆
レール。
【請求項５】レール本体端部の継目板に接する部位及
びレール本体端面には樹脂被覆を適用せず、且つ、アル
ミニウム及び亜鉛の少なくとも一方を主成分とする溶射
被覆を、樹脂被覆の端縁と接触するように施したことを
特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の被覆
レール。