JP2001206989A

JP2001206989A - 免震構造体

Info

Publication number: JP2001206989A
Application number: JP2000020465A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ogiwara; 秀敏荻原; Koji Kubo; 孝治久保
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】重量建築物に好適で、簡単な構造で高い座屈
限界を有し、免震性能に優れた免震構造体の提供。【解決手段】Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇを超え１６０ｍ
²／ｇ未満、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１００ｍ²／ｇを超
え１５０ｍ²／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１０
０ｇを超え１４０ｍｌ／１００ｇ未満、２４M４ＤＢＰ
−ＤＢＰが５ｍｌ／１００ｇを超え３０ｍｌ／１００ｇ
未満、比着色力が１１５％を超え１３０％未満、凝集体
ストーク相当径の重量平均径と数平均径との比（Ａｗ／
Ａｎ）が１．１０〜１．５０、１０５〜９００℃までの
単位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）が０．１１ｍｇ／ｍ²
以下、かつ１０５〜４５０℃までの加熱減量と４５０〜
９００℃までの加熱減量との比（Ｖ_L／Ｖ_H）が０．６以
下であるカーボンブラックとポリエステルポリオールと
ゴム成分とを含有するゴム層を有してなり、重量建築物
と地盤との間に配置される免震構造体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高層ビル、マンシ
ョン、病院等の重量建築物に免震機能を付与することが
できる免震構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、コンクリートビルなどの重量建築
物には、ゴム複合体が免震構造体として用いられてい
る。前記ゴム複合体は、例えばゴム層と硬質板層とが交
互にかつ地面に対して略水平に積層された構造を有し、
前記重量建築物の全荷重を支えると共に地震波エネルギ
ーを減衰させる機能を有する。一般に、前記ゴム複合体
に大きな鉛直荷重が加わる程、水平方向の剪断変形時に
該ゴム複合体が座屈し易くなり、該ゴム複合体の座屈限
界（座屈するまでの水平方向の変位）が大幅に低下す
る。前記ゴム複合体に座屈が生ずると、前記重量建築物
に致命的な欠陥をもたらすことになる。このため、前記
重量建築物の免震構造体としては、座屈限界が高く、地
震波エネルギー減衰能が高い（高減衰である）ことが望
まれる。そこで、従来では、軸方向の中心部分に鉛棒を
備えた免震構造体、形状係数Ｓ ₁、Ｓ₂の大きな、即ち扁
平形状の免震構造体、あるいは、樹脂とシリカとカーボ
ンとを含有するゴム層を有する免震構造体、などが提案
されている。しかしながら、これらの場合、構造が複雑
である等の問題がある上、座屈限界を十分に高くでき
ず、高減衰でないという問題がある。座屈限界が高く、
地震波エネルギー減衰能が高い（高減衰である）重量建
築物用の免震構造体は、未だ提供されていないのが現状
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。本発明は、高層ビル等の重量建築物に好適で
あり、簡単な構造で高い座屈限界を有し、免震性能に優
れた免震構造体を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、＜１＞窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００ｍ²／ｇ
を超え１６０ｍ²／ｇ未満であり、ＣＴＡＢ吸着比表面
積（ＣＴＡＢ）が１００ｍ²／ｇを超え１５０ｍ²／ｇ未
満であり、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が９０
ｍｌ／１００ｇを超え１４０ｍｌ／１００ｇ未満であ
り、ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）が５ｍｌ／１
００ｇを超え３０ｍｌ／１００ｇ未満であり、比着色力
（Ｔｉｎｔ）が１１５％を超え１３０％未満であり、遠
心沈降分析による凝集体特性として凝集体ストーク相当
径の重量平均径（Ａｗ）と数平均径（Ａｎ）との比（Ａ
ｗ／Ａｎ）が１．１０〜１．５０であり、１０５〜９０
０℃までの単位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）が０．１
１ｍｇ／ｍ²以下であり、かつ、１０５〜４５０℃まで
の加熱減量（Ｖ_L）（重量％）と４５０〜９００℃まで
の加熱減量（Ｖ_H）（重量％）との比（Ｖ_L／Ｖ_H）が
０．６以下であるカーボンブラックと、ポリエステルポ
リオールと、ゴム成分と、を含有するゴム層を有してな
り、重量建築物と地盤との間に配置されることを特徴と
する免震構造体である。＜２＞ゴム層と硬質板層とを、交互にかつ地盤表面と
平行に積層してなる前記＜１＞に記載の免震構造体であ
る。＜３＞ゴム層における、カーボンブラックの配合量が
５０〜１００重量部であり、ポリエステルポリオールの
配合量が２〜３０重量部であり、天然ゴム及びポリイソ
プレンゴムから選択される少なくとも１種の配合量が７
０〜１００重量部である前記＜１＞又は＜２＞に記載の
免震構造体である。＜４＞カーボンブラックにおける、窒素吸着比表面積
（Ｎ₂ＳＡ）とヨウ素吸着比表面積（ＩＡ）との比（Ｎ₂
ＳＡ／ＩＡ）が０．８５〜０．９８であり、かつ、遠心
沈降分析による凝集体特性として凝集体の半値幅（ΔＤ
₅₀）と最頻値（Ｄｓｔ）との比（ΔＤ₅₀／Ｄｓｔ）が
０．６５〜１．００である前記＜１＞から＜３＞のいず
れかに記載の免震構造体である。＜５＞ポリエステルポリオールが、脂環族多価カルボ
ン酸と脂肪族多価アルコールとの縮合物である前記＜１
＞から＜４＞のいずれかに記載の免震構造体である。＜６＞座屈限界（ｒ_c）が下記式を満たす前記＜１＞
から＜５＞のいずれかに記載の免震構造体である。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。

【０００５】

【数３】

【０００６】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。
Ｒは、免震構造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体にお
けるゴム層のみの厚みの総計を表す。＜７＞重量建築物が、その重量が１０００トン以上で
あること、及び、その面圧が５０ｋｇ／ｃｍ²以上であ
ること、の少なくとも一方を満たす前記＜１＞から＜６
＞のいずれかに記載の免震構造体である。＜８＞重量建築物と地盤表面との間に配置され、ゴム
層を有してなり、座屈限界（ｒ_c）が下記式を満たすこ
とを特徴とする免震構造体である。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。

【０００７】

【数４】

【０００８】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。
Ｒは、免震構造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体にお
けるゴム層のみの厚みの総計を表す。

【０００９】前記＜１＞に記載の免震構造体は、窒素吸
着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００ｍ²／ｇを超え１６０ｍ
²／ｇ未満であり、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）
が１００ｍ²／ｇを超え１５０ｍ²／ｇ未満であり、ジブ
チルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が９０ｍｌ／１００ｇ
を超え１４０ｍｌ／１００ｇ未満であり、ΔＤＢＰ（２
４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）が５ｍｌ／１００ｇを超え３０
ｍｌ／１００ｇ未満であり、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１
１５％を超え１３０％未満であり、遠心沈降分析による
凝集体特性として凝集体ストーク相当径の重量平均径
（Ａｗ）と数平均径（Ａｎ）との比（Ａｗ／Ａｎ）が
１．１０〜１．５０であり、１０５〜９００℃までの単
位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）が０．１１ｍｇ／ｍ²以
下であり、かつ、１０５〜４５０℃までの加熱減量（Ｖ
_L）（重量％）と４５０〜９００℃までの加熱減量
（Ｖ_H）（重量％）との比（Ｖ_L／Ｖ_H）が０．６以下で
あるカーボンブラックと、ポリエステルポリオールと、
ゴム成分と、を含有するゴム層を有してなる。

【００１０】該免震構造体は、重量建築物と地盤との間
に配置され、該重量建築物の全重量を支えている。地震
が生じた時、該免震構造体における前記地盤と固定され
た端面側は該地盤と共に動くが、該免震構造体は前記ゴ
ム層を有しバネ機能を有するため、該免震構造体におけ
る前記重量建築物側に固定された端面側は該地盤の動き
には完全には追随せず、該ゴム層に変形が生ずる。この
変形より地震の際の地震波エネルギーが減衰（吸収）さ
れる。前記ゴム層は、前記カーボンブラックと、前記ポ
リエステルポリオールと、前記天然ゴムとの特定の三成
分を含有するので、該ゴム層を有する該免震構造体にお
いては、前記地震波エネルギーが迅速かつ効果的に減衰
（吸収）される。即ち、地震波エネルギーが入力された
際、その大きさに応じて、前記重量建築物は変位し該免
震構造体は元の状態からみて変形した状態になるが、該
免震構造体自身の弾性力乃至復元力（バネ機能）によ
り、該地震波エネルギーが減衰（吸収）されると共に該
免震構造体は元の状態に復元し、それに追随して該重量
建築物の変位がゼロの状態に戻され、該重量建築物は元
の状態に復元される。

【００１１】前記＜２＞に記載の免震構造体は、前記＜
１＞に記載の免震構造体において、前記ゴム層と、硬質
板層とを、交互にかつ地盤表面と平行に積層してなるの
で、構造が簡単である上、前記地震波エネルギーの入力
によって変形した際の復元力に優れ、耐座屈性に優れ
る。

【００１２】前記＜３＞に記載の免震構造体は、前記＜
１＞又は＜２＞に記載の免震構造体において、前記ゴム
層における、カーボンブラックの配合量が５０〜１００
重量部であり、ポリエステルポリオールの配合量が２〜
３０重量部であり、天然ゴム及びポリイソプレンゴムか
ら選択される少なくとも１種の配合量が７０〜１００重
量部であるので、座屈限界が高く、前記地震波エネルギ
ーがより迅速かつ効果的に減衰（吸収）される。

【００１３】前記＜４＞に記載の免震構造体は、前記＜
１＞から＜３＞のいずれかに記載の免震構造体において
は、前記カーボンブラックにおける、窒素吸着比表面積
（Ｎ ₂ＳＡ）とヨウ素吸着比表面積（ＩＡ）との比（Ｎ₂
ＳＡ／ＩＡ）が０．８５〜０．９８であり、かつ、遠心
沈降分析による凝集体特性として凝集体の半値幅（ΔＤ
₅₀）と最頻値（Ｄｓｔ）との比（ΔＤ₅₀／Ｄｓｔ）が
０．６５〜１．００であるので、また、前記＜５＞に記
載の免震構造体は、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに
記載の免震構造体においては、前記ポリエステルポリオ
ールが、脂環族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコール
との縮合物であるので、いずれも座屈限界が高く、前記
地震波エネルギーがより迅速かつ効果的に減衰（吸収）
される。

【００１４】前記＜６＞に記載の免震構造体は、前記＜
１＞から＜５＞のいずれかに記載の免震構造体において
は、座屈限界（ｒ_c）が下記式を満たすので、耐座屈性
に優れ、前記地震波エネルギーがより迅速かつ効果的に
減衰（吸収）される。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。

【００１５】

【数５】

【００１６】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。
Ｒは、免震構造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体にお
けるゴム層のみの厚みの総計を表す。

【００１７】前記＜７＞に記載の免震構造体は、前記＜
１＞から＜６＞のいずれかに記載の免震構造体において
は、その重量が１０００トン以上であること、及び、そ
の面圧が５０ｋｇ／ｃｍ²以上であること、の少なくと
も一方を満たす重量建築物、例えば、高層ビル、マンシ
ョン、病院等の免震機能に優れる。

【００１８】前記＜８＞に記載の免震構造体は、重量建
築物と地盤との間に配置され、ゴム層を有してなり、座
屈限界（ｒ_c）が下記式を満たすので、耐座屈性に優
れ、前記地震波エネルギーがより迅速かつ効果的に減衰
（吸収）される。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。

【００１９】

【数６】

【００２０】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。
Ｒは、免震構造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体にお
けるゴム層のみの厚みの総計を表す。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の免震構造体は、重量建築
物と地盤との間に配置され、前記重量建築物と前記地盤
とを接続すると共に該重量建築物の総重量を支える。前
記免震構造体は、通常、その一端側が前記重量建築物に
固定され、他端側が前記地盤表面に固定される。

【００２２】前記重量建築物としては、特に制限はな
く、公知の大型建築物等が挙げられ、具体的には、高層
ビル、マンション、病院、学校、駅舎等が挙げられる。
前記重量建築物の重量としては、１０００トン以上が好
ましい。前記重量建築物の面圧としては、５０ｋｇ／ｃ
ｍ²以上が好ましく、１００ｋｇ／ｃｍ²以上がより好ま
しい。前記地盤は、前記重量建築物が設置される地面で
あり、一般にコンクリート補強等がされている。

【００２３】本発明の免震構造体は、ゴム層を少なくと
も有してなり、好ましくは更に硬質板層を有してなり、
必要に応じてその他の部材等を有してなる。

【００２４】（ゴム層）前記ゴム層は、カーボンブラッ
クと、ポリエステルポリオールと、ゴム成分とを含有
し、必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有す
る。

【００２５】−カーボンブラック− 前記カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ
₂ＳＡ）が１００ｍ²／ｇを超え１６０ｍ²／ｇ未満であ
り、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１００ｍ²／
ｇを超え１５０ｍ²／ｇ未満であり、ジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）吸油量が９０ｍｌ／１００ｇを超え１４０
ｍｌ／１００ｇ未満であり、ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ
−ＤＢＰ）が５ｍｌ／１００ｇを超え３０ｍｌ／１００
ｇ未満であり、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１１５％を超え
１３０％未満であり、遠心沈降分析による凝集体特性と
して凝集体ストーク相当径の重量平均径（Ａｗ）と数平
均径（Ａｎ）との比（Ａｗ／Ａｎ）が１．１０〜１．５
０であり、１０５〜９００℃までの単位面積当たりの加
熱減量（Ｖ_S）が０．１１ｍｇ／ｍ²以下であり、かつ、
１０５〜４５０℃までの加熱減量（Ｖ_L）（重量％）と
４５０〜９００℃までの加熱減量（Ｖ_H）（重量％）と
の比（Ｖ_L／Ｖ_H）が０．６以下であることが必要であ
る。

【００２６】前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積
（Ｎ₂ＳＡ）としては、１００ｍ²／ｇを超え１６０ｍ²
／ｇ未満であることが必要であり、１２０〜１５０ｍ²
／ｇが好ましい。前記窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）
が、１００ｍ²／ｇ以下であると高減衰の免震構造体が
得られず、１６０ｍ²／ｇ以上であるとカーボンブラッ
クのゴム成分中への分散性が低下し、加工性も低下する
点で、いずれも好ましくない。なお、前記窒素吸着比表
面積（Ｎ₂ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７（１９９７）
の第７項Ｄ法に記載の方法により測定することができ
る。

【００２７】前記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表
面積（ＣＴＡＢ）としては、１００ｍ²／ｇを超え１５
０ｍ²／ｇ未満であることが必要であり、１１０〜１４
０ｍ²／ｇが好ましい。前記ＣＴＡＢ吸着比表面積（Ｃ
ＴＡＢ）が、１１０ｍ²／ｇ以下であると高減衰の免震
構造体が得られず、１５０ｍ²／ｇ以上であるとカーボ
ンブラックのゴム成分中への分散性が低下し、加工性も
低下する点で、いずれも好ましくない。なお、前記ＣＴ
ＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）は、ＪＩＳＫ６２１７
（１９９７）の第８項に記載の方法により測定すること
ができる。

【００２８】前記カーボンブラックのジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）吸油量が９０ｍｌ／１００ｇを超え１４０
ｍｌ／１００ｇ未満であることが必要であり、９５〜１
３５ｍｌ／１００ｇが好ましい。前記ＤＢＰ吸油量が、
９０ｍｌ／１００ｇ以下であると、ゴム層の弾性率が低
下し、バネ特性が十分でなくなり、１４０ｍｌ／１００
ｇ以上であると、伸び特性が低下し、また混練り時の加
工性が低下してしまい、いずれも好ましくない。なお、
前記ＤＢＰ吸油量は、カーボンブラック構成単位粒子の
つながり度合い（ストラクチャー）の指標であり、一般
にこれが高いとゴム成分中への分散性が良好になる。該
ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳＫ６２１７（１９９７）の第
９項Ａ法に記載の方法で測定することができる。

【００２９】前記カーボンブラックのΔＤＢＰ（２４M
４ＤＢＰ−ＤＢＰ）としては、５ｍｌ／１００ｇを超え
３０ｍｌ／１００ｇ未満であることが必要である。前記
ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）は、ゴム成分中に
混練りされた後のカーボンブラックのストラクチャーを
評価するために、２４０００ｐｓｉで４回圧縮したサン
プルについて測定される２４M４ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ
４）と、前記ＤＢＰ吸油量との差ΔＤＢＰ（２４Ｍ４−
ＤＢＰ吸油量）を意味する。前記ΔＤＢＰ（２４M４Ｄ
ＢＰ−ＤＢＰ）が、５ｍｌ／１００ｇ以下であると、混
練り時の初期トルクが上がらず、分散性が低下し、３０
ｍｌ／１００ｇ以上であると、壊れ易いストラクチャー
のものが多く含まれるため、混練り時にストラクチャー
が破壊され、十分な強度が得られない点で、いずれも好
ましくない。前記ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）
は、ＪＩＳＫ６２１７（１９９７）の第１０項に記載
の方法により測定することができる。

【００３０】前記カーボンブラックの比着色力（Ｔｉｎ
ｔ）としては、１１５％を超え１３０％未満であること
が必要である。前記比着色力（Ｔｉｎｔ）が、１１５％
未満であると弾性率が低下し、ゴム層のゴム特性が低下
し、１３０％以上であると、弾性率が高くなりすぎ、所
望の弾性率を得るのが困難である点で、いずれも好まし
くない。なお、前記比着色力（Ｔｉｎｔ）は、ＪＩＳ
Ｋ６２１７（１９９７）の第１１項に記載の方法により
測定することができる。

【００３１】前記カーボンブラックの遠心沈降分析によ
る凝集体特性として、凝集体の測定値とその頻度を示す
ヒストグラムから計算された凝集体ストーク相当径の重
量平均径（Ａｗ）と数平均径（Ａｎ）との比（Ａｗ／Ａ
ｎ）が、１．１０〜１．５０であることが必要である。
前記比（Ａｗ／Ａｎ）が、１．１０未満であると、カー
ボンブラックの製造が容易でなく、１．５０を超える
と、凝集体分布が広くなり過ぎ、高減衰の免震構造体が
得られない点で、いずれも好ましくない。

【００３２】前記比（Ａｗ／Ａｎ）は、例えば、高速デ
ィスク遠心法超微粒子粒度分析計（ＤｉｓｃＣｅｎｔ
ｒｉｆｕｇｅＰｈｏｔｏｓｅｄｉｍｅｎｔｍｅｔｅｒ
（ＤＣＰ：ＢｒｏｏｋＨａｖｅｎ社製、ＢＩ−ＤＣ
Ｐ））を使用して、以下のようにして測定することがで
きる。即ち、少量の界面活性剤（ノニデットＰ−４０）
中に、ＪＩＳＫ６２１８に基いて乾燥したカーボンブ
ラックを添加してよく練り、ペースト状にした後、２０
容量％のエタノール水溶液と混合して、カーボンブラッ
ク濃度が２００ｍｇ／ｌである分散液を超音波ホモジナ
イザーを用いて調製する。前記高速ディスク遠心法超微
粒子粒度分析計の回転ディスクの回転数を８０００ｒｐ
ｍとし、スピン液（純水、２４℃）１０ｍｌ、バッファ
ー液（２０容量％のエタノール水溶液）１ｍｌを順次注
加した後、前記カーブンブラックの分散液０．５ｍｌを
注射器を用いて注加して一斉に遠心沈降を開始させ、光
電沈降法により、カーボンブラックの分散液を注加して
からの経過時間と吸光度との分布曲線（凝集体分布曲
線）を作成する。そして、各時間ｔに対応するストーク
ス相当径を下記式により算出する。

【００３３】

【数７】

【００３４】前記式において、ηは、溶媒の粘度（ｍＰ
ａ・ｓ）を表す。ωは、ディスク回転数（ｒｐｍ）を表
す。Δρは、カーボンブラック粒子と溶媒との密度差
（ｇ／ｃｍ³）を表す。Ｒｉはカーボンブラック分散液
の注加点の半径（ｃｍ）を表す。Ｒｄは、吸光度測定点
までの半径（ｃｍ）を表す。ｔは、時間（分）を表す。

【００３５】そして、得られた分布曲線の最小ストーク
ス径と最大ストークス径との間を等間隔に４０等分し、
その各ヒストグラムの中心値をＤｉとし、その頻度をＮ
ｉとし、下記式により、前記重量平均径（Ａｗ）と前記
数平均径（Ａｎ）とを算出することができる。

【００３６】

【数８】

【００３７】前記カーボンブラックの１０５〜９００℃
までの単位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）としては、
０．１１ｍｇ／ｍ²以下であることが必要である。該加
熱減量（Ｖ_S）が、０．１１ｍｇ／ｍ²を超えると、該カ
ーボンブラックの表面活性が上昇し、ゴム成分との界面
での減衰性が小さくなり、高減衰の免震構造体が得られ
ず、また、表面官能基が多くなるので混練り時の分散性
が低下し、加工性に劣る点で好ましくない。

【００３８】前記カーボンブラックの１０５〜４５０℃
までの加熱減量（Ｖ_L）（重量％）と４５０〜９００℃
までの加熱減量（Ｖ_H）（重量％）との比（Ｖ_L／Ｖ_H）
としては、０．６以下であることが必要である。前記比
（Ｖ_L／Ｖ_H）が０．６を超えると、ゴム成分との活性の
高い表面官能基の割合が多くなり、分散性、加工性が低
下する点で好ましくない。

【００３９】なお、前記加熱減量（Ｖ_S）、前記加熱減
量（Ｖ_L）及び前記加熱減量（Ｖ_H）は、例えば、熱重量
測定装置（島津製作所社製、ＴＧＡ−５０）を用いて、
５０ｍｌ／分の窒素雰囲気下、測定感度±２０ｍｇで、
以下のようにして測定することができる。即ち、試料カ
ーボンブラック約１８ｍｇを白金セル中に入れ、その重
量を０．１ｍｇ単位まで精秤する（Ｗ_a）。カーボンブ
ラックを入れた白金セルを熱重量測定装置にセットし、
室温から１０５℃まで１０℃／分で昇温し、この温度で
６０分間保持してその値を読み取る（Ｗ_b）。保持後、
測定装置の温度を１５℃／分の速度で昇温し、９２０℃
まで昇温する。１０５℃から４５０℃までの昇温で減量
した重量（Ｗ_L）、及び、４５０℃から９００℃までの
昇温で減量した重量（Ｗ_H）を測定する。そして、次式
により、前記加熱減量（Ｖ_S）、前記加熱減量（Ｖ_L）及
び前記加熱減量（Ｖ_H）を算出する。

【００４０】

【数９】

【００４１】また、本発明においては、前記カーボンブ
ラックが以下の特性を有しているのが好ましい。前記カ
ーボンブラックにおける、窒素吸着比表面積（Ｎ₂Ｓ
Ａ）とヨウ素吸着比表面積（ＩＡ）との比（Ｎ₂ＳＡ／
ＩＡ）が、０．８５〜０．９８であるのが好ましい。前
記比（Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ）が、０．８５未満であると補強
効果が十分でなく、ゴム層の強度が十分でないことがあ
り、０．９８を超えると補強効果が強くなり過ぎ、高減
衰の免震構造体が得られないことがある。

【００４２】前記カーボンブラックの遠心沈降分析によ
る凝集体特性として、凝集体の半値幅（ΔＤ₅₀）と最頻
値（Ｄｓｔ）との比（ΔＤ₅₀／Ｄｓｔ）が、０．６５〜
１．００であるのが好ましい。前記比（ΔＤ₅₀／Ｄｓ
ｔ）が、０．６５未満であると弾性率が高くなりすぎる
ことがあり、１．００を超えるとロスが低くなり、剪断
弾性係数Ｇ（剪断歪み１００％時）も低くなることがあ
る。前記最頻値（Ｄｓｔ）としては、５０〜７０である
のが好ましい。

【００４３】前記カーボンブラックは、適宜製造したも
のを使用することができ、１種単独で使用してもよい
し、２種以上を併用してもよい。

【００４４】前記カーボンブラックの前記ゴム層におけ
る配合量としては、５０〜１００重量部が好ましく、５
０〜７０重量部がより好ましい。前記配合量が、５０重
量部未満であるとロスが低下し、弾性率も低下し、座屈
性能も低下することがあり、１００重量部を超えると弾
性率が高くなりすぎることがある。

【００４５】−ポリエステルポリオール− 前記ポリエステルポリオールは、非晶性のポリエステル
であり、該ポリエステルポリオールとしては、特に制限
はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、脂
環族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールとの縮合物
であるのが好ましい。

【００４６】前記ポリエステルポリオールの水酸基価と
しては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択するこ
とができるが、３０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ程度が好まし
く、４０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましい。前記ポ
リエステルポリオールにおける水酸基の数としては、特
に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる
が、３個／分子以上が好ましく、５個／分子以上がより
好ましい。

【００４７】前記ポリエステルポリオールの軟化点とし
ては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すること
ができるが、７０〜１５０℃程度が好ましい。前記ポリ
エステルポリオールの溶融粘度（２００℃）としては、
特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ
るが、３０００〜５０００ｃｐｓ程度が好ましい。

【００４８】前記ポリエステルポリオールの重量平均分
子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択
することができるが、５００〜７００００程度が好まし
く、３００００〜６００００がより好ましい。

【００４９】前記ポリエステルポリオールは、市販品、
例えば、日本ゼオン（株）製「ゼオファイン（登録商
標）」を好適に使用することができる。

【００５０】前記ポリエステルポリオールの前記ゴム層
における配合量としては、２〜３０重量部が好ましく、
２〜２０重量部がより好ましい。前記配合量が、２重量
部未満であるとロスが低下することがあり、３０重量部
を超えると弾性率が高くなりすぎることがある。

【００５１】−ゴム成分− 前記ゴム成分としては、天然ゴム及びポリイソプレンか
ら選択される少なくとも１種が挙げられる。本発明にお
いては、前記ゴム成分の外、ジエン系ゴム等のその他の
ゴムを３０重量部以下含んでいてもよい。前記ゴム成分
の前記ゴム層における配合量としては、７０〜１００重
量部が好ましい。前記配合量が、７０重量部未満である
と座屈性能が低下することがある。

【００５２】−その他の成分− 前記ゴム層は、前記各成分の外に、目的に応じて適宜選
択したその他の成分を本発明の効果を害しない範囲内に
おいて含有していてもよい。前記その他の成分として
は、例えば、各種ゴム添加剤などが挙げられる。

【００５３】前記ゴム層の厚みとしては、特に制限はな
く、目的に応じて適宜選択することができるが、２〜１
５ｍｍ程度が好ましい。

【００５４】（硬質板層）前記硬質板層の材料として
は、剪断変形した時に座屈現象が生じにくい剛性を付与
することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適
宜選択することができ、金属、セラミックス、プラスチ
ックス、ＦＲＰ、ポリウレタン、木材、紙、これらの組
合せなどが挙げられる。

【００５５】前記硬質板層の厚みとしては、特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．
５〜５ｍｍ程度が好ましい。前記硬質板層は、例えば公
知の接着剤等を用いて、前記ゴム層に接着される。

【００５６】前記ゴム層及び前記硬質板層の形状、大き
さ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択
することができるが、通常その板面が、円状、四角状等
であることが多いが、本発明においては、これらの中心
部が打ち抜かれた形状のものも好適に使用することがで
きる。この中心部が打ち抜かれた形状のゴム層及び硬質
板層を積層してなる免震構造体は、免震機能を適宜調節
可能に設計することができる点で有利である。

【００５７】（その他の部材）前記その他の部材として
は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することが
できるが、例えば、前記ゴム層及び前記硬質板を積層し
てなる構造体の周側面を覆う表面被覆層、などが好適に
挙げられる。

【００５８】前記表面被覆層は、免震構造体の耐候性、
耐久性等を向上させる目的で設けられ、該表面被覆層の
材料としては、例えば、ブチルゴム、アクリルゴム、シ
リコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレン・プ
ロピレンゴム、クロロスルホン化ゴム、ポリウレタン、
ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン酢酸ビニ
ルゴム、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用
してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、これ
らは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ス
チレンブタジエンゴム、ニトリルゴム等とブレンドして
使用してもよい。

【００５９】（形状、構造、大さき等）前記免震構造体
の形状、大きさ等については、特に制限はなく、目的に
応じて適宜選択することができる。前記免震構造体の構
造としては、前記ゴム層と前記硬質板層とを、交互にか
つ地盤表面に水平に積層してなる構造（以下「交互積層
構造」ということがある）が好ましい。該構造を有する
免震構造体は、バネ機能を有する点で有利である。換言
すると、該構造を有する免震構造体の場合、前記地盤表
面と略水平方向の剪断変形が滑かな線形的な応力〜ひず
み曲線を示す点で有利である。

【００６０】（物性） −座屈限界− 前記免震構造体の座屈限界（ｒ_c）としては、下記式を
満たすことが好ましい。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。

【００６１】

【数１０】

【００６２】Ｓ₂は、形状係数であり、次式、Ｓ₂＝Ｒ／
Ｌ、で表される。Ｒは、免震構造体の直径を表す。Ｌ
は、免震構造体における前記ゴム層のみの厚みの総計を
表す。

【００６３】前記座屈限界（ｒ_c）が、Ｙ未満である
と、実際の使用において問題が生ずることがあり、Ｓ₂
を超えるということは既に座屈が生じていることを意味
する。

【００６４】−等価減衰係数（ＨＥＱ）− 前記免震構造体の等価減衰係数（ＨＥＱ）としては、
０．１８〜０．５０であるのが好ましく、０．１８〜
０．２３であるのがより好ましい。前記等価減衰係数
（ＨＥＱ）が、０．１８未満であると、該免震構造体の
エネルギー減衰（吸収）能が十分でなく、０．５０を超
えると、該免震構造体の製造が困難になることがある。
なお、前記等価減衰係数（ＨＥＱ）は、公知の方法に従
って測定することができる。

【００６５】（構造例）本発明の免震構造体の一例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の
免震構造体の一例を示す概略説明図である。免震構造体
１０は、ゴム層１６と硬質板層１４とを、交互に積層し
た積層体１２の周囲を外皮ゴム１８で覆ってなる構造を
有し、バネ機能を有する。免震構造体１０の両端は、そ
れぞれ板材に固定されてフランジ２４を形成している。
フランジ２４の、一方は重量建築物（図示せず）に固定
され、他方は地盤（図示せず）に固定される。なお、硬
質板層１４は金属で形成されており、ゴム層１６は、前
記カーボンブラックと前記ポリエステルポリオールと前
記ゴム成分とを含有する組成物で形成されている。

【００６６】免震構造体１０は、円柱形状であり、軸方
向の中心部には中空部が形成されている。該中空部は、
免震構造体１０の中心軸をその中心軸としている。そし
て、該中空部は、免震構造体１０の両端からほぼ等距離
に位置する硬質板層２０によって分割されている。即
ち、免震構造体１０における積層体１２においては、そ
の軸方向中心部が硬質板層２０を除いてくりぬかれてい
る。

【００６７】図２は、本発明の免震構造体の他の例を示
す概略説明図である。免震構造体２２は、地盤１２と、
重量建築物の底部に固定された支持基板１３との間に設
けられる。

【００６８】免震構造体２２は、ゴム層３８と硬質板層
３６とを、交互にかつ地盤１２の表面に水平に積層して
なる積層体の周囲を外皮ゴム４０で覆ってなる構造を有
し、バネ機能を有する。免震構造体２２の両端は、それ
ぞれ板材に固定され、フランジ４４及び４２を形成して
いる。フランジ４４は、ボルト４４ａにより支持基板１
４に固定され、フランジ４２は、ボルト４２ａにより地
盤１２に固定されている。なお、硬質板層３６は、金属
で形成されており、ゴム層３８は、前記カーボンブラッ
クと前記ポリエステルポリオールと前記ゴム成分とを含
有する組成物で形成されている。

【００６９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【００７０】（実施例１）図１に示す構造の免震構造体
を用いて以下の評価を行った。免震構造体１０におけ
る、ゴム層１６は、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１
２７．６ｍ²／ｇであり、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴ
ＡＢ）が１１４．７ｍ²／ｇであり、ジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）吸油量が１０７．４ｍｌ／１００ｇであ
り、ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）が１６．２ｍ
ｌ／１００ｇであり、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２３．
７％であり、遠心沈降分析による凝集体特性として凝集
体ストーク相当径の重量平均径（Ａｗ）と数平均径（Ａ
ｎ）との比（Ａｗ／Ａｎ）が１．４２であり、１０５〜
９００℃までの単位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）が
０．０８７ｍｇ／ｍ²であり、かつ、１０５〜４５０℃
までの加熱減量（Ｖ_L）が０．３３（重量％）であり、
４５０〜９００℃までの加熱減量（Ｖ_H）が０．７７
（重量％）であり、両者の比（Ｖ_L／Ｖ_H）が０．４２で
あるカーボンブラック７０重量部と、ポリエステルポリ
オール（日本ゼオン（株）製、ゼオファイン（登録商
標）１００Ｍ）５重量部と、ゴム成分として天然ゴム７
０重量部及びブタジエンゴム３０重量部と、石油樹脂
（トーネックス（株）製、ＥＣＲ２６０）２６重量部
と、イオウ１．８４重量部と、加硫促進剤（ＣＺ）１．
２６重量部とを含有している。ゴム層１６の厚みは１．
６ｍｍであり、免震構造体１０は、ゴム層１６を３５層
（総ゴム厚み５６ｍｍ）有している。

【００７１】免震構造体１０における硬質板層１４は、
外径が２２５ｍｍで、厚みが１．０ｍｍであり、免振構
造体１０は、硬質板層１４を３４層有している。

【００７２】−評価− ＜M５０＞ＪＩＳＫ６２５１に従って測定した。

【００７３】＜強度（ＴＢ）及び伸度（ＥＢ）＞ＪＩＳ
Ｋ６２５１に従って測定した。

【００７４】＜Ｇ及びＨＥＱ＞Ｇ及びＨＥＱは、以下の
ようにして測定した。硬質板層１４と同じ材質の鉄板
（２５ｍｍ×６０ｍｍ×厚み２．３ｍｍ）２枚を用意
し、ゴム層１６と同じ材質（加硫条件：１４５℃、４０
分）のゴム板（２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚み２．４ｍｍ）
１枚を用意した。該鉄板１枚の一端側に該ゴム板を接着
した後、該ゴム板の表面に残りの鉄板１枚の他端側を接
着し、断面クランク状の構造物を作製した。この構造物
を、バネ剛性、損失エネルギー測定装置（鷺宮製作所
製、型式：ＥＦＨ−２０−８−１０）を用い、前記２枚
の鉄板を互いに逆方向に引っ張り、周波数０．２Ｈｚで
剪断率１００％となるように３回剪断力を付与した後、
剪断率２００％となるように３回剪断力を付与し、更に
剪断力１００％となるように３回剪断力を付与した。そ
して、最初の剪断力１００％となるように剪断力を加え
た時の測定値（３回目）と、剪断力２００％となるよう
に剪断力を加えた時の測定値（３回目）を平均し、Ｇ及
びＨＥＱを算出した。

【００７５】＜前記剪断強度（ＴＢ）及び前記剪断伸度
（ＥＢ）＞前記Ｇ及びＨＥＱの測定に使用したサンプル
を用い、室温、１０ｍｍ／分で剪断破壊テストを行い、
ＴＢ及びＥＢを測定した。

【００７６】＜座屈限界歪み＞免震構造体１０を、地盤
と重量建築物（重量５０トン）との間に固定した状態で
配置し、三角波で０．０１Ｈｚの剪断変形速度で剪断変
形を与えた時の水平力の上昇がゼロとなる座屈限界歪み
を求めた。

【００７７】面圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ²である時の免
震構造体の座屈限界を測定し、結果を表１に示した。な
お、図３は、剪断歪みと剪断応力との関係を示すグラフ
である。面圧が２００ｋｇｆ／ｃｍ²である時の免震構
造体の座屈限界を測定し、結果を表１に示した。なお、
図４は、剪断歪みと剪断応力との関係を示すグラフであ
る。

【００７８】（実施例２及び比較例１〜２）実施例１に
おいて、ゴム層１６における組成を表１に示す通りに変
更した外は、実施例１と同様にした。実施例２の免震構
造体についても、実施例１と同様の評価を行い、結果を
表１に示した。なお、実施例２及び比較例１〜２で使用
したカーボンブラックは実施例１におけるものと同様で
ある。

【００７９】

【表１】

【００８０】なお、表１において、「ＢＲ」は、ブタジ
エンゴムを表す。「新カーボン」は、請求項１に規定す
る条件を満たすカーボンブラックを意味する。「M５
０」は、５０％伸張時の弾性率を意味する。「ＴＢ」
は、破壊強度を意味する。「ＥＢ」は、破壊伸度を意味
する。「剪断ＴＢ」は、剪断破壊強度を意味する。「剪
断ＥＢ」は、剪断破壊伸度を意味する。「Ｇ」は、剪断
弾性係数（剪断率１００％時）（「等価バネ剛性」と称
することもある）を意味する。「ＨＥＱ」は、等価減衰
係数を意味する。「変形量（ｃｍ）」は、面圧２００ｋ
ｇｆ／ｃｍ²の場合の免震構造体の変形量を意味する。

【００８１】

【発明の効果】本発明によると、前記従来における諸問
題を解決し、高層ビル等の重量建築物に好適であり、簡
単な構造で高い座屈限界を有し、免震性能に優れた免震
構造体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の免震構造体の一例を示す断面
概略説明図である。

【図２】図２は、本発明の免震構造体の他の例を示す断
面概略説明図である。

【図３】図３は、鉛直荷重が１００ｋｇｆ／ｃｍ²の場
合における免震構造体の剪断応力−剪断歪みの関係を示
すグラフである。

【図４】図４は、鉛直荷重が２００ｋｇｆ／ｃｍ²の場
合における免震構造体の剪断応力−剪断歪みの関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０免震構造体１２地盤１３支持基板１４硬質板層１６ゴム層１８ゴム外皮２０硬質板層２２免震構造体２４フランジ３６硬質板層３８ゴム層４０ゴム外皮４２フランジ４２ａボルト４４フランジ４４ａボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 1/40 Ｆ１６Ｆ 1/40 Ｚ 15/04 15/04 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００
ｍ²／ｇを超え１６０ｍ²／ｇ未満であり、ＣＴＡＢ吸着
比表面積（ＣＴＡＢ）が１００ｍ²／ｇを超え１５０ｍ²
／ｇ未満であり、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量
が９０ｍｌ／１００ｇを超え１４０ｍｌ／１００ｇ未満
であり、ΔＤＢＰ（２４M４ＤＢＰ−ＤＢＰ）が５ｍｌ
／１００ｇを超え３０ｍｌ／１００ｇ未満であり、比着
色力（Ｔｉｎｔ）が１１５％を超え１３０％未満であ
り、遠心沈降分析による凝集体特性として凝集体ストー
ク相当径の重量平均径（Ａｗ）と数平均径（Ａｎ）との
比（Ａｗ／Ａｎ）が１．１０〜１．５０であり、１０５
〜９００℃までの単位面積当たりの加熱減量（Ｖ_S）が
０．１１ｍｇ／ｍ²以下であり、かつ、１０５〜４５０
℃までの加熱減量（Ｖ_L）（重量％）と４５０〜９００
℃までの加熱減量（Ｖ_H）（重量％）との比（Ｖ_L／
Ｖ_H）が０．６以下であるカーボンブラックと、ポリエ
ステルポリオールと、ゴム成分と、を含有するゴム層を
有してなり、重量建築物と地盤との間に配置されること
を特徴とする免震構造体。
【請求項２】ゴム層と硬質板層とを、交互にかつ地盤
表面と平行に積層してなる請求項１に記載の免震構造
体。
【請求項３】ゴム層における、カーボンブラックの配
合量が５０〜１００重量部であり、ポリエステルポリオ
ールの配合量が２〜３０重量部であり、天然ゴム及びポ
リイソプレンゴムから選択される少なくとも１種の配合
量が７０〜１００重量部である請求項１又は２に記載の
免震構造体。
【請求項４】カーボンブラックにおける、窒素吸着比
表面積（Ｎ₂ＳＡ）とヨウ素吸着比表面積（ＩＡ）との
比（Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ）が０．８５〜０．９８であり、か
つ、遠心沈降分析による凝集体特性として凝集体の半値
幅（ΔＤ₅₀）と最頻値（Ｄｓｔ）との比（ΔＤ₅₀／Ｄｓ
ｔ）が０．６５〜１．００である請求項１から３のいず
れかに記載の免震構造体。
【請求項５】ポリエステルポリオールが、脂環族多価
カルボン酸と脂肪族多価アルコールとの縮合物である請
求項１から４のいずれかに記載の免震構造体。
【請求項６】座屈限界（ｒ_c）が下記式を満たす請求
項１から５のいずれかに記載の免震構造体。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。【数１】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。Ｒは、免震構
造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体におけるゴム層の
みの厚みの総計を表す。
【請求項７】重量建築物が、その重量が１０００トン
以上であること、及び、その面圧が５０ｋｇ／ｃｍ²以
上であること、の少なくとも一方を満たす請求項１から
６のいずれかに記載の免震構造体。
【請求項８】重量建築物と地盤との間に配置され、ゴ
ム層を有してなり、座屈限界（ｒ_c）が下記式を満たす
ことを特徴とする免震構造体。Ｙ≦ｒ_c≦Ｓ₂ 但し、Ｙは、次式で表される。該式中、σは、面圧を表
す。【数２】Ｓ₂は、次式、Ｓ₂＝Ｒ／Ｌ、で表される。Ｒは、免震構
造体の直径を表す。Ｌは、免震構造体におけるゴム層の
みの厚みの総計を表す。