使用中にレールパッドが劣化する仕組み
レール パッドはレール フットと枕木の間に配置され、通過するすべての車軸の動的荷重をすべて支え、熱、太陽光、湿気、線路の化学薬品にさらされます。 3 つの老化メカニズムが支配的です。熱-酸化老化: 夏に路面温度が 60 C を超えると、酸素がゴムの分子鎖と反応して鎖の切断や過剰な架橋を引き起こし、パッドが硬くて脆くなります。紫外線劣化: 紫外線はゴム表面の化学結合を破壊し、チョーキングや亀裂を引き起こします。シェルターのない露出したオープンラインでは最悪の状態になります。疲労老化: 軸荷重が繰り返されると、パッド内に微小な亀裂が発生し、構造が破損するまで成長します。-重量物輸送ラインは通常のラインよりもはるかに早く老朽化します。-湿気と酸性雨はこれら 3 つを加速させます。これらを総合すると、未改造のパッドの耐用年数は約 5-8 年になります。そのため、交換が高価なラインでは長寿命パッドが指定されています。
-老化防止添加剤とその作用原理
3 つの添加剤ファミリーが連携して機能します。ヒンダードフェノールと亜リン酸塩化合物系を使用した酸化防止剤は、酸化連鎖反応のフリーラジカルを捕捉し、生成する過酸化物を分解します。この組み合わせにより、熱酸化寿命が 3 倍以上延長されます。-紫外線安定剤は、紫外線エネルギーを無害な熱に変換する吸収剤と、励起されたゴム分子を基底状態に戻す消光剤に分かれており、耐紫外線性を約 40% 向上させます。ナフチルアミンとキノリンをベースとした老化防止剤がゴム分子の活性部位に吸着し、微小亀裂の発生と成長を抑制します。-添加率は狭い枠内に収める必要があります: 1.5-2.5 パーセントの酸化防止剤、2 ～ 3 パーセントの UV 安定剤、および 1 ～ 1.5 パーセントの老化防止剤。過剰に使用すると、パッドの弾性率が変化し、設計上の振動減衰性能が低下します。
プロセスの最適化
混合には分割スケジュールが使用されます。ラバーベースは密閉式ミキサー内で 80-90 C で 3-5 分間可塑化され、次に酸化防止剤と老化防止剤が 100～110 C で 5～7 分間添加され、最後に UV 安定剤が高温で分解されないように 90～100 C で 2～3 分間添加されます。加硫は2段階で行われます。最初は140〜145℃で8〜10分間パッドを形成し、次に120〜130℃で長時間放置して架橋構造を最適化し、架橋密度は約1.5×10のマイナス4乗mol/cm3に制御され、弾性と耐老化性のバランスがとれています。後処理では、パッド表面に 5 ～ 10 ミクロンのポリウレタン保護層をスプレーして紫外線と酸素をブロックし、50℃で 24 時間の応力除去浸漬処理により、使用中に亀裂の原因となる内部残留応力を除去します。
地域の老化防止要件-
| 気候地域 | 主要な老化要因 | 主要な要件 |
|---|---|---|
| 暑くて乾燥した内陸部 | 熱酸化と強い紫外線 | 熱酸化寿命 15 年、UV 弾性率変化 10% 未満 |
| 湿気の多い海岸と雨 | 湿気-とカビ | 耐湿性-1000 時間以上の耐熱性、金型グレード 0 |
| 高山 | 低温脆化、凍結-融解 | 衝撃靱性 15 kJ/m2（マイナス 40 ℃）、100 回の凍結融解サイクル後も亀裂なし |
| 高原 | 強い紫外線と低気圧 | 80パーセント以上のUV遮蔽率、低圧での酸化速度は半分 |
その地域の主な老化要因に合わせて配合を調整します。高温乾燥地帯では酸化防止剤と濃い色の保護コーティング、湿潤地帯では防カビ剤と高密度の架橋、高山地帯では可塑剤を含む耐寒性ベースゴム、-高原地帯では高含有量の紫外線安定剤を使用します。
テストと承認
加速老化試験が中心的な方法です。熱酸化老化は GB/T 3512 に従います。100℃ の熱風オーブンで 72 時間行います。その後、引張強度と破断伸びの変化率は 20% 以内に抑える必要があります。- UV 促進老化は GB/T 16422.3 に従います。蛍光 UV ランプ下で 1000 時間放置してもチョーキングや亀裂がなく、弾性率の変化は 15% 未満です。自然暴露試験も典型的な気候の場所で 2 年間実施され、最小振動減衰性能保持率は 80% です。-エージング後の機械的チェックでは、ショア硬度変化が 5 ポイント以内、引張強度保持率が 80% 以上、マイナス 40 ℃ での衝撃靱性が地域の値を満たす必要があります。 TB/T 2626 ごとの合格には、アンチエイジング テストで 100% の合格率が必要です。-サンプリング計画は 1 バッチあたり 5 個のパッドからなる 3 グループであり、1 回の失敗によりそのバッチは納品されなくなります。
熱酸化、紫外線、疲労による老化が相互に作用し、標準的なパッドの寿命が 5～8 年に短くなります。{0}
抗酸化剤、UV 安定剤、老化防止剤は、弾性率の変化を避けるために、狭い範囲で投与する必要があります。{0}}
TB/T 2626 ごとの合格には、GB/T 3512 熱風老化試験と GB/T 16422.3 UV 老化試験が使用されます。{2}
よくある質問
夏になるとレールパッドが硬くなったり脆くなったりするのはなぜですか?
路面温度が高いと、熱酸化老化が促進されます。酸素がゴムの分子鎖を攻撃し、鎖の切断や余分な架橋により硬度が上昇し、弾性が低下します。
標準パッドの実用寿命はどれくらいですか?
気候や交通状況にもよりますが、通常の使用で約 5-8 年です。老化防止改良パッドは、高温乾燥地域では 15 年以上使用できることが指定されています。-
パッドの老化は目視検査だけで判断できますか?
表面のチョーキング、亀裂、永久ヘタリは目に見える兆候ですが、内部の疲労損傷はありません。信頼性の高い決定を行うには、定期的な硬度と弾性率のチェックが必要です。
アンチエイジング添加剤の過剰摂取が有害なのはなぜですか?{0}
過剰な添加剤は表面に移動し、弾性率を変化させて振動減衰効果を低下させます。また、レール接触面にブルームして摩擦挙動を変化させることもあります。
レールパッドの受け入れを規定する規格はどれですか?
基準は、コンクリート枕木レールの下のゴムパッドに関する TB/T 2626 です。-、老化試験は GB/T 3512 および GB/T 16422.3 に従って実施され、引張試験は GB/T 528 に従って行われます。