JP4583647B2 - 回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回収材を再利用して新たな合成枕木を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、枕木は、木製やＰＣ製のものが広く用いられている。しかし、木製の枕木は耐用年数が短い上に、木材資源の枯渇などの問題により使用が控えられている。また、ＰＣ製の枕木は重く、敷設工事に手間が掛かる上にコスト高となる。そこで、本願出願人は、従来より、上記木製やＰＣ製の枕木に代わるものとして、強度や耐久性に優れ、且つ、軽量で取り扱い性に優れた合成枕木を取り扱っている。合成枕木とは、長繊維で補強された硬質発泡樹脂成形体からなるものである。
【０００３】
耐久性に優れた合成枕木であっても、耐用年数が無限となるものではなく、年数の経過にしたがって亀裂や凹みが生じる。これらの不良の程度が軽微な場合はサンディング等で処理したり、接着剤で充填補修しているが、近年、これらの加工では十分な補修を行うことができず、合成枕木の更換を行う必要が生じてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
木製枕木などの場合、更換作業で撤去された不良枕木は、亀裂などから雨水等が内部にまで入り込み、枕木の中心部が腐食していることもあるため、その多くは廃材として処分されている。
【０００５】
一方、更換作業で撤去された不良合成枕木の場合、樹脂製であるため、その表層部に亀裂や凹みなどの不良部位が存在していても、枕木の中心部は成形初期の優れた物性を維持していることが多い。また、合成木材の製造コストは通常の木材に比して高いという現状があり、この合成木材からなる合成枕木のコスト低減を図ることが要求されている。
【０００６】
そこで、本発明は、不良合成枕木を回収し、この回収材を原材料として用いて新たな合成枕木を製造することにより、合成枕木のコスト低減を図ると共に、回収材を利用しつつも十分な曲げ強度並びに引っ張り強度が得られるようにすることを目的とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
【０００８】
即ち、本発明の回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法は、鉄道軌道から撤去して回収された繊維強化樹脂からなる不良合成枕木の表面を研削若しくは切削することにより該表面に形成されている凹み及び／又は亀裂を除去するとともに、不良合成枕木に形成されている穴に埋め栓を埋め込んで接着固定することで、表面が平滑な板状ないし角柱状の再生合成木材を製作する工程と、
再生合成木材の長手方向端部をフィンガー加工する工程と、
対の再生合成木材の上記長手方向端部同士を突き合わせて接着する工程とを有するものである。
【０００９】
この本発明において、上記フィンガー加工により、再生合成木材の長手方向端部には、前記端部から長手方向に所定の長さを有するとともに枕木の幅方向若しくは厚さ方向に延びる複数の山歯状凹凸が形成される。さらに、上記端部同士の突き合わせにより、対の再生合成木材の山歯状凹凸同士が互いに嵌合状態で接合され、該接合部の断面形状が方形状となる。
【００１０】
かかる本発明によれば、長年の使用により断面形状の悪化した既設合成枕木を回収し、その亀裂や凹みなどの不良部分を切削や研削等の加工により除去し、犬釘やねじ釘などのレール締結部材を引き抜いた跡の穴には埋め栓をして表面を平滑な面とすることで、回収された既設合成枕木から、板状ないし角柱状の程度の良い再生合成木材を製作することができる。そして、この再生合成木材の端部をフィンガー加工して、対の再生合成木材の端部同士をフィンガー接合することで、各再生合成木材が枕木としての所定の長手方向寸法を有しない場合でも、上記接合部材は枕木としての十分な長手方向寸法を確保できる。さらに、フィンガー接合を用いているので、接合部位の長手方向寸法を可及的に短くしつつも、接着面積を大きく確保し、接合部位においても枕木として十分な引っ張り強度と曲げ強度とを得ることが可能となる。そして、上記接合部材単体を新たな合成枕木として用いることもでき、接合部材の厚さ若しくは幅が枕木としての必要な寸法に満たない場合には、２以上の上記接合部材を重ね合わせるか、或いは、接合部材の表面に同材質材を貼り付けることにより、枕木としての必要な寸法を確保することができる。このように、本発明の製造方法によれば、回収材の有効活用ができ、接合部の長さを短く抑えつつも十分な強度の長尺の合成枕木を製造できる。
【００１１】
上記した本発明の製造方法において、繊維強化樹脂からなる対の再生合成木材の端部同士を接着剤にて接着接合してなる接合部材を厚さ方向若しくは幅方向に複数積層状態で接着することで枕木としての所定寸法を確保することができる。この場合、隣接する接合部材のフィンガー接続部の位置を長手方向に互いにずらすことが好ましい。これによれば、強度の弱いフィンガー接続部が長手方向に分散するため、枕木の長手方向全長にわたって破壊強度を均一化することができる。かかる構造の合成枕木は、レールの締結位置の一定しない長尺分岐枕木として好適に用いることができる。
【００１２】
また、上記再生合成木材のみにより新たな合成枕木を製作することもできるが、新たに成形された繊維強化樹脂板（好ましくは長繊維強化発泡樹脂板、より好ましくは合成木材）を併用して新たな合成枕木を製作しても良い。即ち、上記工程に加えて、本発明の製造方法は、枕木の最上層及び最下層を構成し且つ枕木の長手方向全長に亘って連続する繊維強化樹脂板を、再生合成木材に対して接着する工程を有することができる。これによれば、回収材の程度が極めて悪く、表面加工によっても再生合成木材の外観が良好でない場合（例えば、埋め栓加工跡が多い場合など）でも、表面を新たに成形した繊維強化樹脂板で構成することにより、外観の良好な合成木材を製造でき、さらに、その心材は回収材からなるので、材料コストの低減を図ることができる。また、上記埋め栓が繊維強化樹脂からなるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 図１（ａ）は、鉄道軌道鉄道軌道から撤去して回収された不良合成枕木１（回収材）の一例を示しており、該回収材１の下面には全長にわたって凹み２が形成され、長手方向一端には亀裂３が形成され、上面には複数箇所に穴４が形成されている。この穴４は、タイプレートを枕木に固定するための犬釘やねじ釘などを引き抜いた跡によって形成される。これら凹み２，亀裂３並びに穴４は、この回収材を再利用するにあたって不良部分となるものである。
【００１４】
本実施形態では、まず、この回収材１の不良部分を研削、切削若しくは埋め栓の打ち込みによって除去する。即ち、回収材１の下面を研削することにより、上記凹み２を除去し、下面を平滑な面とする。また、亀裂３が生じた端部を切削ないし研削することにより除去し、図１（ｂ）に示すような柱状体とする。さらに、穴４に対しては、埋め栓５を埋め込んで接着固定する。これらの補修作業によって、回収材１から、表面が平滑な板状ないし角柱状の再生合成木材１０が製作される。
【００１５】
なお、埋め栓５の形状並びに埋め込み方法は種々のものとすることができる。例えば、埋め栓５として、図１（ｂ）に示すような円柱状の樹脂成形品を用いる場合には、図２（ａ）に示すように上記穴４を適宜の穿孔工具（ギムネなど）で穿孔して円滑な内周面を有する穴４’とし、図２（ｂ）に示すように穴４’の内部に接着剤６を充填しておき、この穴４’に丁度嵌合する埋め栓５を、図２（ｃ）に示すように打ち込むことができる。なお、埋め栓５は円柱状のみならず、方形柱状体を用いてもよく、この場合は、方形柱状の埋め栓５が丁度嵌合するように、穴４の内面の切削加工を行っておく。
また、埋め栓５の成形材料は、合成枕木と同材質の長繊維強化硬質樹脂発泡体を用いてもよく、ＦＲＰを用いてもよく、その他、ナイロン、ポリプロピレン等の硬質樹脂を用いることも可能である。
【００１６】
上記の処理によって得られた再生合成木材１０の長手方向端部は、フィンガー加工機によりフィンガー加工が施され、これら再生合成木材１０同士をフィンガー接続することで、再生合成木材１０が合成枕木として再利用される。
【００１７】
図３は本発明の第１実施例に係る合成枕木の全体斜視図を示しており、この合成枕木は、２つの再生合成木材１０をフィンガー接続することによって製造されている。この一対の再生合成木材１０の互いに接続される長手方向端部は、それぞれ互いに相補形状のフィンガー接続部１１，１２となされている。この両接続部１１，１２は、枕木長手方向に所定の長さを有するとともに枕木の幅方向に延びる複数の山歯状凸部１３を有し、該複数の凸部１３が枕木の厚さ方向に並設されているものである。本実施形態では、一方の合成木材１０の接続部１１は４つの凸部１３を有し、他方の合成木材１０の接続部１２は３つの凸部１３を有し、これら接続部１１，１２同士を互いにフィンガー接合することにより、断面方形状の柱状体が形成されるようになっている。各凸部１３の上下面は接着接合面として用いられ、これら接合面はテーパー面に加工されている。また、凸部１３の先端面並びに基端部には、垂直面を設けても設けなくともよい。なお、該接合面のテーパー角度は、５°〜１５°の範囲内とすることが好ましいが、その他の所望の角度とすることができ、テーパーを全く設けなくともよい。なお、テーパー面を境にして切断端が対向する長繊維間の張力伝達は、一方の繊維の張力が、上記切断端の間に位相的にブリッジする他の繊維に樹脂をマトリックスとして伝達され、この他の繊維から他方の繊維に伝達される経路が主体となり、この張力伝達の効率は繊維端の間に他の繊維が深くラップするほど大となる。従って、張力伝達の効率上は、テーパー角が小さいほど有利である。
【００１８】
そして、対の合成木材１０の両接続部１１，１２の接合面（即ち、上記テーパー面並びに略垂直面）に接着剤を塗布し、これら接合面同士を突き合わせて接着している。なお、接着剤としては、合成木材１０同士の接合面を接着することができるものであれば特に限定されるものではなく、合成枕木を構成する長繊維や熱硬化性樹脂発泡体などの材質に応じて適宜選定することができる。例えば、合成枕木がガラス長繊維と硬質ウレタン樹脂発泡体とによって構成されている場合、接着剤としてはウレタン樹脂やエポキシ樹脂を好適に用いることができる。
【００１９】
上記２つの再生合成木材１０をフィンガー接続してなる接合部材を所定の寸法に仕上げることで、この接合部材単独で合成枕木として用いることもでき、また、図５及び図６に示すように、この接合部材を心材層とし、接合部材の上下面に、枕木の最上層及び最下層を構成し且つ枕木の長手方向全長に亘って連続する（すなわち接合部位のない）繊維強化樹脂板１４を、２つの再生合成木材からなる接合部材に対して接着してなるものを合成枕木として用いることもできる。この場合、繊維強化樹脂板１４としては、ガラス長繊維強化硬質樹脂発泡体からなる板材を用いるのが好ましいが、ＦＲＰを用いてもよい。また、この樹脂板１４と合成木材１０とは、これらの接合面全面にわたって接着剤を塗布しておくことで強固に接着することが好ましい。
【００２０】
また、図７に示すように、上下の樹脂板１４に挟まれた心材層は、少なくとも２つの再生合成木材１０，１０を長手方向にフィンガー接続してなる接合部材を、厚さ方向（上下方向）に複数積層状態で接着してなるものとすることができる。本実施例によれば、接合部材を厚さ方向に複数積層状態で接着することで枕木としての所定寸法を確保することができる。また、この場合、隣接する接合部材のそれぞれのフィンガー接続部の位置を長手方向に互いにずらすことができる。
【００２１】
また、図８に示すように、比較的厚肉の再生合成木材をフィンガー接続することによって得られた厚肉接合部材を複数上下に積層接着してなるものを心材として用い、比較的薄肉の再生合成木材をフィンガー接続することによって得られた薄肉接合部材を表面層として用い、これら複数の接合部材を上下に積層接着することによって、一つの合成枕木を製造することができる。
【００２２】
上記図７及び図８に示した実施例では、複数の接合部材の積層方向を上下方向（厚さ方向）としたが、この積層方向は、図９及び図１０に示すように幅方向（前後方向）とすることもできる。この場合も、各接合部材におけるフィンガー接続部の長手方向位置をずらしておくとともに、これら接合部材の積層体を枕木の心材層とし、上下に最上層及び最下層を構成する繊維強化樹脂板１４を、再生合成木材１０に対して接着しておくことが好ましい。なお、この接着は、複数の接合部材を積層状に接着した後に該積層体に対していってもよく、複数の接合部材を一つずつ樹脂板１４の表面に接着していってもよい。また、本実施例では、再生合成木材の長手方向端部のフィンガー加工は、該端部から長手方向に所定の長さを有するとともに枕木の厚さ方向に延びるように山歯状凹凸を形成することにより行っている。
【００２３】
なお、合成まくら木や埋め栓を構成する合成木材としては、ガラス長繊維強化プラスチック発泡体を採用するのが好ましい。この発泡体における発泡樹脂の種類としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であって硬質のものが好適に使用される。なお、発泡樹脂中に、圧縮強度の向上や低コスト化を図るために、炭酸カルシウム、石膏、タルク、水酸化アルミニウム、クレー等の無機充填材や、シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン等の軽量骨材が添加されていてもよい。
【００２４】
また、発泡体を補強する繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機質繊維、天然繊維、合成繊維等の有機質繊維のいずれであってもよいが、強度や経済性の面からガラス繊維が適している。ガラス繊維としては、ガラスロービング、ガラスロービングクロス、ガラスマット、コンティニュアスストランドマット等の形態のものが挙げられる。この繊維は単独で使用してもよいし、二層以上積層してもよく、また、長繊維と短繊維を混ぜて使用してもよい。
なお、ガラス長繊維を長手方向に引き揃えて補強繊維とした、ガラス長繊維強化硬質ウレタン発泡体（例えば、積水化学工業株式会社製、商品名「エスロンネオランバーＦＦＵ」など）を採用するのが、軽量化、耐久性および加工性の確保のために最も好ましい。
【００２５】
また、合成木材同士を接着するための接着剤は、合成枕木を構成する長繊維や熱硬化性樹脂発泡体などの材質に応じて適宜選定することができる。例えば、合成まくら木がガラス長繊維と硬質ウレタン樹脂発泡体とによって構成されている場合、接着剤としてはエポキシ樹脂を好適に用いることができる。
【発明の効果】
本発明によれば、不良合成枕木を回収し、この回収材を原材料として用いて新たな合成枕木を製造することにより、合成枕木のコスト低減を図ると共に、回収材を利用しつつも十分な曲げ強度並びに引っ張り強度を得ることができる。さらに、フィンガー接続構造を採用することにより、十分な接着強度を得るための該接続部の長手方向長さを可及的に小さくすることができ、枕木の強度の弱い範囲を小さな範囲に抑えることができ、枕木の長手方向の任意の位置にタイプレートを介してレールを敷設する場合に、接続部の真上にレールが敷設されて該接続部に過大な集中荷重が作用するおそれを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、鉄道軌道から撤去して回収された不良合成枕木の一例を示す簡略斜視図であり、（ｂ）は、不良合成枕木の不良部分を除去して穴部分に埋め栓を打ち込む工程を示す簡略斜視図である。
【図２】 再生合成木材の穴部分の補修工程の一例を示す説明図であって、（ａ）は補修前の穴の縦断面図、（ｂ）は穴部分を穿孔して内周面を平滑に加工して埋め栓を打ち込む前の縦断面図、（ｃ）は穴部分に埋め栓を打ち込んだ状態の縦断面図である。
【図３】 本発明の第１実施例に係る製造方法によって得られた合成枕木の全体斜視図である。
【図４】 同合成枕木の分解斜視図である。
【図５】 本発明の第２実施例に係る製造方法によって得られた合成枕木の全体斜視図である。
【図６】 同合成枕木の分解斜視図である。
【図７】 本発明の第３実施例に係る製造方法によって得られた合成枕木の全体斜視図である。
【図８】 本発明の第４実施例に係る製造方法によって得られた合成枕木の全体斜視図である。
【図９】 本発明の第５実施例に係る製造方法によって得られた合成枕木の全体斜視図である。
【図１０】 同合成枕木の全体斜視図である。
【符号の説明】
１ 既設合成枕木（回収材）
２ 凹み
３ 亀裂
４ 穴
５ 埋め栓
１０ 再生合成木材
１１，１２ フィンガー加工部
１３ 山歯状凹凸
１４ 繊維強化樹脂板

Claims (4)

1. 鉄道軌道から撤去して回収された繊維強化樹脂からなる不良合成枕木の表面を研削若しくは切削することにより該表面に形成されている凹み及び／又は亀裂を除去するとともに、不良合成枕木に形成されている穴に埋め栓を埋め込んで接着固定することで、表面が平滑な板状ないし角柱状の再生合成木材を製作する工程と、
   再生合成木材の長手方向端部をフィンガー加工する工程と、
   対の再生合成木材の上記長手方向端部同士を突き合わせて接着する工程とを有し、
   上記フィンガー加工により、再生合成木材の長手方向端部には、前記端部から長手方向に所定の長さを有するとともに枕木の幅方向若しくは厚さ方向に延びる複数の山歯状凹凸が形成され、
   繊維強化樹脂からなる対の再生合成木材の端部同士を接着剤にて接着接合してなる接合部材を厚さ方向若しくは幅方向に複数積層状態で接着することで枕木としての所定寸法を確保し、
   上記端部同士の突き合わせにより、対の再生合成木材の山歯状凹凸同士が互いに嵌合状態で接合され、該接合部の断面形状が方形状となる
   ことを特徴とする回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法。
2. 隣接する接合部材のフィンガー接続部の位置を長手方向に互いにずらすことを特徴とする請求項１に記載の回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法。
3. 枕木の最上層及び最下層を構成し且つ枕木の長手方向全長に亘って連続する繊維強化樹脂板を、再生合成木材に対して接着する工程を有する請求項１又は２記載の回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法。
4. 上記埋め栓が繊維強化樹脂からなる請求項１〜３記載の回収材を原材料として利用した合成枕木の製造方法。

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