JP2005272512A - ポリウレタンエラストマーおよびそれを用いた免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超低せん断弾性係数でありながら、減衰性、せん断変形性に優れたポリウレタンエラストマーと、それを軟性層に用いた高減衰性を有する免震装置を提供する。
【解決手段】 本発明のポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなり、トリメリット酸エステル系の可塑剤を含んでいる。また、振動数を０．１Ｈｚ、せん断歪み率を１００％とした場合におけるせん断弾性係数が１〜９８ｋＰａであり、かつ、等価減衰係数が２０％以上である。また、本発明の免震装置１は、上部構造物に連結される第１連結部２と、第１連結部２に対向して設けられ、基礎に連結される第２連結部３と、第１連結部２および第２連結部３にて挟持され、上部構造物に加えられる振動を減衰させる免震部４とを備えている。免震部４は、剛性層５と軟性層６とが交互に積層された積層体からなっており、軟性層６が、上記ポリウレタンエラストマーを用いて形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポリウレタンエラストマーおよびそれを用いた免震装置に関するものである。より詳しくは、例えば、地震振動の緩和性に優れ、高い振動減衰性を有するポリウレタンエラストマーと、それを用いた免震性能に優れた免震装置に関するものである。

近年、病院、マンション等の大型建築物を中心に、地震エネルギーの吸収、すなわち、免震を目的とした装置が急速に普及している。このような免震装置としては、例えば、ゴム組成物からなるゴム層と鋼板とを交互に積層した積層ゴムが用いられている。このような免震装置は、上下方向には非常に硬く、横方向には柔らかく、すなわちせん断剛性を小さくして、構造物の固有振動周期を地震の振動周期より長い方向にし、地震により構造物が受ける加速度を小さくするものである。

上記積層ゴムのゴム層に使用されるゴム組成物は、従来、呼称せん断弾性率が４Ｇ〜６Ｇ程度（４．０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２）のものが多く使用されてきたが、最近では、戸建て住宅への適応や、従来の積層ゴムの性能向上、適応分野の拡大を背景として、せん断弾性率が１Ｇ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下という極端に低く、振動減衰性に優れたゴム組成物を用いた免震装置の要望が強くなってきた。

ゴム組成物でせん断弾性率を低くするためには、オイル等の軟化剤を多量に混練する必要があるが、軟化剤を多量に配合するとゲル状になりゴム組成物の形態が取れなかったり、形にはなっても物性および鋼板との接着が極端に悪くなり、実用に耐えるものには程遠い状態である。

一方、自動車に搭載する音響機器を保護するためのダンパーとして、ポリウレタンを使用した防振部材が知られており、建築分野における骨格構造形成材料の衝撃的な変位や振動を吸収する粘弾性ダンパーに高減衰性ポリウレタン化合物を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の高減衰性ポリウレタン化合物は、ポリイソシアネートと３種のポリオール成分とを反応させて得られる化合物であり、その等価減衰係数は０．２以上となっている。

また、上記ゴムでは対応できない低せん断弾性係数領域の支承体として、免震支承体用ウレタンエラストマー組成物および該ウレタンエラストマー組成物を用いた免震支承体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の免震支承体用ウレタンエラストマーは、１００％モジラスが０．５ＭＰａ以下、破断伸びが６００％以上、かつ破断強度８ＭＰａ以上となっている。
特開平１０−３３０４５１号公報（平成１０年(1998)１２月１５日公開） 特開２０００−３５０７２号公報（平成１２年(2000)２月２日公開）

しかしながら、上記特許文献１に記載の高減衰性ポリウレタン化合物は、減衰性には優れるものの、減衰性を十分に得るために反応率（イソシアネートインデックスＮＣＯ基／Ｈ基）を０．３〜０．８と低くしている。このため、得られた高減衰性ポリウレタン化合物は、粘りが無く、繰返しせん断に弱いといった物性面で劣り、低せん断弾性係数を得ることができないという問題点を有している。

また、上記特許文献２に記載の免震支承体用ウレタンエラストマーは、特許文献２の表１に記載のように、せん断弾性係数が２．８Ｇや３．８Ｇレベルとなっている。従来の積層ゴム用ゴム組成物よりは低くなっているが、上記要求に対応できるレベルには達しておらず、更にせん断弾性係数を低くしようとした場合には、特許文献２に記載の比較例３のように、物性が悪くなり実用性に乏しいという問題点を有している。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、呼称せん断弾性率で０．０１Ｇ〜１Ｇに相当する１〜９８ｋＰａという超低せん断弾性係数でありながら、減衰性、せん断変形性に優れたポリウレタンエラストマーと、それを軟性層に用いた高減衰性を有する免震装置を提供することである。

本発明に係るポリウレタンエラストマーは、上記課題を解決するために、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンエラストマーであって、トリメリット酸エステル系の可塑剤を含み、振動数を０．１Ｈｚ、せん断歪み率を１００％とした場合におけるヒステリシス曲線より算出したせん断弾性係数が１〜９８ｋＰａであり、かつ、等価減衰係数が２０％以上であることを特徴としている。

上記の構成によれば、ポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させており、トリメリット酸エステル系の可塑剤を含んでいる。トリメリット酸エステル系の可塑剤は、上記ひまし油系ポリオールに対して、親和性を有し、分子間に均一に分散しやすく、滲み出しにくいので可塑化力に優れる。このため、ひまし油系ポリオールをポリオール成分とするポリウレタンエラストマーにおいて優れた可塑剤として作用するため、高減衰性かつ超低弾性のポリウレタンエラストマーを得ることができる。

また、上記組成からなるポリウレタンエラストマーは、振動数を０．１Ｈｚ、せん断歪み率を１００％とした場合におけるヒステリシス曲線より算出したせん断弾性係数が１〜９８ｋＰａであり、かつ、等価減衰係数が２０％以上のポリウレタンエラストマーとなる。

上記可塑剤は、ポリウレタンエラストマー１００重量部中、１〜５０重量部含まれていることが好ましい。上記の構成とすることにより、ポリウレタンエラストマーに高い減衰性を付与するための必要な柔軟化を行うことができるとともに、ポリウレタン成形物を容易に得ることができる。

上記ひまし油系ポリオールは、多価アルコール、２官能の酸、グリコールおよび１２−ヒドロキシステアリン酸を反応させてなるものが好ましい。上記の構成とすることにより、ひまし油系ポリオールは３次元に分子鎖が伸びた構造を有する。このため、このひまし油系ポリオールをポリオール成分に用いて合成されたポリウレタンエラストマーは、柔軟でかつ粘り強い特性を有する。

上記ひまし油系ポリオールは、数平均分子量が３０００〜６０００の範囲内であることが好ましい。これにより、ひまし油系ポリオールは、分子鎖の絡み合いや粘度を調整することができる。このため、混合、注入等の操作が容易になり、得られるポリウレタンエラストマーが良好な減衰特性を得ることができる。

本発明に係るポリウレタンエラストマーでは、上記可塑剤が、トリス（２−エチルヘキシル）トリメリテートであることが好ましい。これにより、高減衰性かつ低弾性のポリウレタンエラストマーを得ることができる。

上記ポリウレタンエラストマーでは、充填剤をさらに含むことが好ましい。これにより、より高減衰性でかつ補強、難燃性、熱伝導性等の特性を付加することができる。

ポリウレタンエラストマー全体積に対する充填剤の割合は、５〜４０体積％であることが、付加性能が発揮でき、物性低下が少ない点で好ましい。また、上記充填剤は、平均粒径が５〜１００μｍの範囲内の粒子であることが、ひまし油系ポリオールとの混合性や、分散性が良好なものとなり好ましい。

本発明に係る免震装置は、上記課題を解決するために、上部構造物に連結される第１連結部と、該第１連結部に対向して設けられ、基礎に連結される第２連結部と、該第１連結部および第２連結部にて挟持され、上部構造物に加えられる振動を緩和するとともに減衰させる免震部とを備え、上記免震部は、剛性層と軟性層とが交互に積層された積層体からなっており、上記軟性層が、上記いずれかに記載のポリウレタンエラストマーを用いて形成されていることを特徴としている。この構成とすることにより、上部構造物を安定して支持した上に高減衰にすることができる。

本発明に係るポリウレタンエラストマーは、以上のように、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなり、トリメリット酸エステル系の可塑剤を含むので、振動数０．１Ｈｚ、せん断歪み率１００％におけるせん断弾性係数が１〜９８ｋＰａと広範囲に設定でき、かつ、等価減衰係数が２０％以上という高減衰性にすることができる。

本発明に係る免震装置は、上部構造物に連結される第１連結部と、それに対向し、基礎に連結される第２連結部との間に挟持される免震部とを備え、上記免震部は、上記のポリウレタンエラストマーを含んで形成されているため、振動緩和性と減衰性に優れた免震装置とすることができる。

本発明の実施の一形態について説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

（Ｉ）ポリウレタンエラストマー
本発明に係るポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンエラストマーであって、トリメリット酸エステル系の可塑剤を含むものである。

ひまし油系ポリオールは分子鎖が３次元に伸びているため、高減衰性かつ低弾性のポリウレタンエラストマーとすることができる。また、上記ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートに加え、さらにトリメリット酸エステル系の可塑剤を含有させることにより、より一層高減衰性かつ低弾性のポリウレタンエラストマーとすることができる。

また、本発明に係るポリウレタンエラストマーは、上記ヒステリシス曲線より算出したせん断弾性係数（Ｇ）が１〜９８ｋＰａであり、かつ、等価減衰係数（Ｈｅｑ）が２０％以上である。

せん断弾性係数（Ｇ）とは、材料のせん断変形に対する抵抗の大きさを表し、せん断応力度とせん断歪みとの間の比例定数のことである。また、等価減衰係数（Ｈｅｑ）とは、建築物等に使用される免震装置の減衰特性を示すために使用される数値であり、免震装置について有効設計変位を与えてヒステリシス曲線を測定し、その結果に基づいて算出されるものである。図２にヒステリシス曲線の一例を示す。

せん断弾性係数（Ｇ）は、図２に示すヒステリシス曲線の測定原点と１００％せん断歪み時の頂点（ループ曲線の頂点）とを結ぶ直線の傾きから算出される。また、等価減衰係数（Ｈｅｑ）は、式（１）より算出される。

Ｈｅｑ＝（ΔＷ／２πＷ）*１００ ……（１）
ここで、Ｗは免震装置の弾性エネルギーである。このＷは、図２において示されるヒステリシス曲線の原点と頂点とを結ぶ直線の下部面積にて表される。ΔＷは免震装置が吸収するエネルギーの合計である。このΔＷは、図２において破線で示されるヒステリシス曲線の内部面積にて表される。

また、本発明に係るポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールのＯＨ基とポリイソシアネートのＮＣＯ基との比（ＮＣＯ基／ＯＨ基、またはＮＣＯインデックスともいう。）が、０．９５〜１．１５の範囲内となるように反応させたものであることが好ましい。ＮＣＯ基／ＯＨ基がこの範囲内となることによって、ポリウレタンエラストマーは所定の機械的強度を確保することができる。

ＮＣＯ基／ＯＨ基が、０．９５より小さい場合には、過度の高粘着性となり、流動性や湿熱特性が著しく悪化してしまう。また、ＮＣＯ基／ＯＨ基が、１．１５より大きい場合には、遊離のイソシアネート基がウレタン結合の活性水素と反応してアロハネート結合を形成し、ポリウレタンエラストマーの柔軟性や粘着性、さらには熱老化特性に悪影響を及ぼす恐れがある。

上記のように、本発明に係るポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなっており、一般的なポリエーテル系やオレフィン系のポリオールでは得ることのできない高減衰性および低弾性のポリウレタンエラストマーとすることができる。

〔ひまし油系ポリオール〕
ひまし油は、ヒマの種子を圧搾して得られる不乾性脂肪油（グリセリンとリシノール酸とのエステルが主成分）である。本発明に係るひまし油系ポリオールは、この不乾性脂肪油を多価アルコールと結合させ、末端に−ＯＨ基を配したものである。具体的には、多価アルコールを出発物質とし、２官能の酸とグリコールとの縮合反応により分子鎖を延長し、最後に１２−ヒドロキシステアリン酸を反応させたポリオールである。

また、ひまし油系ポリオールは、３次元に分子鎖が伸びているため、これをポリオール成分として合成されたポリウレタンエラストマーは、柔軟でかつ粘り強い特性を有する。

また、本発明に係るひまし油系ポリオールは、数平均分子量が３０００〜６０００の範囲内であることが好ましい。数平均分子量が３０００よりも小さいと、得られるポリウレタンエラストマーの分子鎖の絡み合いが不十分で、せん断弾性率や減衰性が劣る傾向がある。また、数平均分子量が６０００よりも大きくなると、ひまし油系ポリオールの粘度が高くなりすぎて金型への注入が行いにくく、作業性が劣ることとなる。

上記多価アルコールとしては、ＯＨ基を３つ以上有するもの、中でも３官能のグリセリンやトリメチロールプロパンが好ましい。

上記２官能の酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸等が好ましい。

上記グリコールとしては、例えば、メチルペンタンジオール、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、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が好ましく用いられる。

なお、一端にトリメチロールプロパン等の多価アルコールを用い、これにひまし油の主成分たる３官能のリシノール酸とグリコールとで分子鎖を延長し、３次元に伸びる分子鎖の末端またはその近傍に１２−ヒドロキシステアリン酸由来の−ＯＨ基を配したひまし油系ポリオールが、特に柔軟で減衰性に優れ、粘り強さを有するポリウレタンエラストマーを形成させることができる。

〔ポリイソシアネート〕
本発明に係るポリイソシアネートは、特に限定されるものではないが、芳香族系ポリイソシアネート化合物、または、脂肪族系ポリイソシアネート化合物を使用することができる。中でも、２〜２．５官能のポリイソシアネート化合物を用いることが好ましい。

ポリイソシアネートとしては、具体的には、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニレンメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルネンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性のＭＤＩ、トルエンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート等を挙げることができる。

〔可塑剤〕
本発明に係る可塑剤は、トリメリット酸エステル系の可塑剤である。トリメリット酸エステル系の可塑剤は、上記ひまし油系ポリオールに対して、親和性を有し、分子間に均一に分散しやすく、滲み出にくいので可塑化力に優れる。トリメリット酸エステル系の可塑剤としては、例えば、トリス（２−エチルヘキシル）トリメリテートを挙げることができる。

また、上記可塑剤は、ポリウレタンエラストマー１００重量部中、１〜５０重量部の範囲内で含まれていることが好ましい。可塑剤の含有量が１重量部より少ない場合には、可塑化が不十分となり、ポリウレタンエラストマーの減衰性が劣ってしまう。また、可塑剤の含有量が５０重量部より多い場合には、ポリウレタンエラストマーの流動性が大きくなり、ポリウレタン成形物が得られにくくなる。また、例えポリウレタン成形物を得ることができたとしても、可塑剤がポリウレタンエラストマー表面から滲出（ブリード）しやすくなる。従って、上記範囲内であることが好ましい。

なお、一般に可塑剤として用いられるパラフィン系の油等の極性の低い可塑剤は、ひまし油系ポリオールとの親和性が低いため、ブリードしやすく、時間経過に伴ってせん断弾性率が上昇するため好ましくない。

〔充填剤〕
本発明に係るポリウレタンエラストマーは、必要に応じて有機または無機の粒子状充填剤を用いることができる。有機充填剤としては、例えば、ポリエチレン等の粒子が、無機充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物；酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素等の金属酸化物；窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の金属窒化物；炭化珪素等の金属炭化物；銅、アルミニウム、鉄等の金属が用いられる。また、無機充填剤として、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、マイカ、カーボンブラック、シリカ等を用いることもできる。

また、上記充填剤は、表面処理されているものであっても用いることができる。さらに、上記充填剤は、単独で使用してもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。また、上記充填剤は、その平均粒径が５〜１００μｍの物が嵩密度が適切で、ひまし油系ポリオールとの混合性が良好であるため好ましい。これら充填剤の、ポリウレタンエラストマー全体積中の含有量は、５〜４０体積％が一般的である。

〔ポリウレタンエラストマーの製造方法〕
本発明に係るポリウレタンエラストマーは、ひまし油系ポリオールにトリメリット酸エステル系の可塑剤を含有させ、これをポリイソシアネートと反応させることにより製造される。

具体的には、市販のひまし油系ポリオールを減圧脱泡し、トリメリット酸エステル系の可塑剤を加えて攪拌混合する。この混合物に、ポリイソシアネートを添加・混合し、反応硬化させることにより、本発明のポリウレタンエラストマーが製造される。

なお、反応には、例えば、１，２−ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミン等の第３級アミンや、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチン−２−エチルヘキソエート等の有機金属化合物、トリフェニルホスフィン等の触媒を用いてウレタン化反応を制御（混合液の可使時間や硬化時間）することが可能となり、より効率的にポリウレタンエラストマーを製造することができる。

（ＩＩ）免震装置
〔免震装置の構成〕
図１は、積層形態に係る免震装置１の概略構成を示す断面図である。第１連結部２、第２連結部３および免震部４を備えている。第１連結部２は上部構造物（図示せず）と連結されるようになっており、第２連結部３は基礎（図示せず）と連結されるようになっている。第１連結部２および第２連結部３は、互いに対向して設けられ、第１連結部２の外面および第２連結部３の外面が互いに水平となるように設けられている。

第１連結部２および第２連結部３は、剛性の部材からなっており、例えば、鋼鉄またはステンレス鋼からなっている。また、第１連結部２および第２連結部３の形状は、上部構造物を支持することができ、振動の減衰効果を低減させることのない形状であればよく、円形状の板であることが好ましい。

免震部４は、第１連結部２および第２連結部３に挟持されるようにして設けられており、上部構造物に加えられる振動を緩和するとともに減衰させるためのものである。本実施の形態では、免震部４は、複数の剛性層５と複数の軟性層６とが交互に積層された積層体からなっている。軟性層６は、高減衰性かつ低弾性のポリウレタンエラストマーを用いて形成されている。剛性層５は、通常は鋼鉄板を用いることができる。

免震部４を剛性層５と軟性層６との交互積層体とすることにより、上下方向の剛性が高まり、上部構造物を安定して支持することができるとともに、水平方向には変形しやすく、地震動の緩和と減衰性とを発揮することができる。

一般に、免震装置１は、地震等の横変位の振動に耐えるために所定の高さを必要とする。また、免震部４にて上部構造物の荷重を受けるため、上部構造物の荷重に応じた受圧面積を必要とする。しかし、個人用住宅においては、免震装置を配置する基礎と建物との間にスペースが少ないため、装置を扁平にする必要があり、免震部４の最大幅（Ｄ）と、第１連結部２、第２連結部３および免震部４を含む高さ（Ｈ）との比Ｄ／Ｈが３〜１０の範囲内となるように設定することが好ましい。

例えば、免震部４が円筒状の場合、水平面の断面径が上記Ｄに相当し、免震装置１の高さがＨに相当する。この場合、例えば、免震部４の水平面の断面径を１５ｃｍ〜１８０ｃｍの範囲内とし、免震装置１の高さを５ｃｍ〜６０ｃｍの範囲内とすることができる。

なお、免震装置１は、免震部４の中心部分まで剛性層５と軟性層６とにより構成してもよく、免震部４の中心部分を上下に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に塑性変形材料を充填してもよい。免震部４に塑性変形材料を充填した場合には、免震装置１に振動エネルギー吸収機能を付与することができる。このため、振動の減衰機能をより高めることができる。さらに、塑性変形材料は、平時の風や交通振動では変形せず、地震による水平変位エネルギーを塑性変形で吸収するようになっている。すなわち、一定の力が加わるまでは塑性変形を起こさないため、地震等の揺れに対しては振動を減衰させることができ、微振動や暴風等による揺れに対しては上部構造物を固定したままの状態にすることができる。このような塑性変形材料としては、鉛、電気粘性流体、磁気粘性流体等を挙げることができ、中でも鉛が特に好ましい。

〔免震装置の製造方法〕
次に、本発明に係る免震装置の製造方法について説明する。本実施の形態においては、第１連結部、第２連結部および剛性層として、円形状の鋼板を用いた例を挙げて説明する。

まず、第１、第２連結部および剛性層に用いる鋼板の表面（接着面）を粗面化し、接着剤を塗布する。第２連結部用鋼板上に載置した、周を２〜４分割した円筒状の型内に複数の鋼板を配置して固定する。鋼板の配置は、各鋼板が、一定の間隔を有するように配置する。また、固定は、鋼板が型内で一定の間隔を有するように固定できる方法であればよく、例えば、型に外径から内径に連通する穴を設け、この穴に棒状部材等の固定部材を挿入することによって行うことができる。

次いで、第１連結部用鋼板によって型の上部を覆い、型内を減圧する。そして、型内にポリオールとポリイソシアネートと可塑剤とを含む混合液を型下部より注入して徐々に上に充填していく。充填後に硬化させる。その後、型を分解することによって鋼板（剛性層）とポリウレタンエラストマー（軟性層）とからなる積層体に第１連結部と第２連結部とが一体に接着した本発明の免震装置を製造することができる。

また、上下に貫通する穴に塑性変形材料を装填する場合には、上記免震装置を製造した後、貫通孔に塑性変形材料を装填して、その上下を圧縮する。

なお、本実施の形態においては、剛性層間にポリウレタンエラストマーを充填し硬化させることによって、免震装置を製造しているが、ポリウレタンエラストマーからなる軟性層を予め形成しておき、剛性層と軟性層および第１、第２連結部とを接着剤で積層一体化することによって積層体を製造することもできる。

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
３官能アルコールとアジピン酸とを出発物質とするひまし油系ポリオール（豊国製油社製「２Ｔ−５００８」、数平均分子量５０００、ＯＨ価１７．３）を加熱溶解して５０重量部（以下「重量部」を「部」と略す）計量した。このひまし油系ポリオールに、トリメリット酸エステル系可塑剤としてトリス（２−エチルヘキシル）トリメリテート（大八化学社製「ＴＯＴＭ」）５０部、粒状充填剤として水酸化アルミニウム（昭和電工社製「Ｈ３２０ＳＴ」、粒径３０μｍ）１０５．８部、加水分解防止剤、および触媒を加え、３軸遊星方式の攪拌混合機（特殊機化製「ｆＭｏｄｅｌ−１」）を用いて、８０℃の減圧下で６０分、９５ｒｐｍで攪拌混合した。混合液を８０℃に調製して触媒を添加混合した後、ポリイソシアネートとしてキシレンジイソシアネート（日本ポリウレタン工業社製「ミリオネートＭＴ」、ＮＣＯ含量４４．７％）１．５２部（ＮＣＯ基／ＯＨ基＝１．０５になる量）を添加した。次いで、アジターで約９０秒往復混合した後に、１１０℃に加熱した評価試料成形用型に注入し、６０分加熱硬化させた。その後、脱型し、１１０℃で１２時間熟成（後架橋）した。ポリウレタンエラストマーの可塑剤含有率は４９重量％、粒状充填剤の含有率は３０容量％であった。

評価試料は、図３に示すように、幅２５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの鋼板７ａ・７ｂ（材質：Ｓ４００）２枚を長さ方向にずらし、２枚の鋼板７ａ・７ｂの間にポリオールとポリイソシアネートとの混合液を注入硬化させたものである。ポリウレタンエラストマー８は、幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ５ｍｍであり、各鋼板７ａ・７ｂとの接着部分は、２５ｍｍ×２５ｍｍの面積である。なお、各鋼板７ａ・７ｂとポリウレタンエラストマー８との接着処理は、各鋼板７ａ・７ｂのポリウレタンエラストマー８との接着部分を予め粗面化し、接着剤（ロードファーイースト社製「ケムロック」）を塗布・乾燥することによって行った。得られた評価試料のせん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔実施例２〕
ひまし油系ポリオールを９０部、トリメリット酸エステル系可塑剤を１０部とし、それに応じて粒状充填剤、ポリイソシアネート等の配合を表１に示すように変えた以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔実施例３〕
ひまし油系ポリオールを７０部、トリメリット酸エステル系可塑剤を３０部とし、それに応じて粒状充填剤、ポリイソシアネート等の配合を表１に示すように変えた以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔実施例４〕
数平均分子量を３０００に調製したひまし油系ポリオール（豊国製油社製「２Ｔ−３００８」、ＯＨ価３１）を使用し、各配合を表１に示すように変えた以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔比較例１〕
トリメリット酸エステル系可塑剤を用いず、それに応じて他の配合を表１に示すように変えた以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔比較例２〕
ポリオールとして、官能基数が２のポリプロピレングリコール（三洋化成工業社製「ＰＰＧ」、数平均分子量１００００）５０部と、官能基数が３のポリプロピレングリコール３６．６部との混合ポリオールを用いた。可塑剤としてジ（２−エチルヘキシル）セバテート（大八化学社製「ＤＥＨＳ」）を用い、粒状充填剤および加水分解防止剤を用いなかった以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔比較例３〕
ポリオールとして、水添ポリブタジエンポリオール（三洋化成工業社製「ＳＰＢ２５００」、数平均分子量２５００、官能基数１．８）５０部を用い、可塑剤としてプロセスオイル５０部を用いた。これに応じて他の配合を表１に示すように変えた以外は上記実施例１と同様にして評価試料を作製し、せん断弾性係数Ｇおよび等価減衰係数Ｈｅｑを測定した。結果を表１に示す。

〔実施例５〕
外形４５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの、中心部分に開口部を有する鋼板（材質：ＳＳ４００）の表面をサンドブラストで粗面化し、エポキシ系液状接着剤（ロード社製「ケムロックＬＪ２００」）を塗布した。そして、１２０℃で３０分焼き付けし、この鋼板１４枚を用い、各鋼板間の隙間が２ｍｍとなるように円筒状の外型に固定した。鋼板は、円筒状外型の外径から内径に連通する穴に挿入した進退可能なピン（外周上の４等分点に設置）で上下の隙間が２ｍｍの間隔となるように固定した。次いで、外径５０ｍｍ、厚さ８ｍｍで、中心に直径１０ｍｍの円筒部を有する鋼板（材質：ＳＳ４００）２枚を、上記外型の上下から取り付け嵌合し型組みした。組型を１１０℃に予熱し、組型内部を真空ポンプにて減圧した後に、組型下部より上記実施例１の配合で調製した８０℃ポリウレタンエラストマー形成用粘性液を注入して鋼板間に充填した。充填後（約２分後）、鋼板を固定していたピンを外型内径面まで後退させて、１１０℃で約６０分間加熱し、粘性液を加熱硬化させると同時に鋼板と接着させた。その後、型ばらしをして、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６２．８ｍｍの積層体を得た。得られた積層体を１２０℃の熱風オーブン中で１２時間熟成させた後に、中心部分の上下貫通孔に柱状鉛を挿入し、上下を圧縮して装填することで本発明の免震装置を得た。得られた免震装置を振動試験機に取り付け、振動数０．１Ｈｚ、１００％せん断歪みにおける等価減衰係数を測定した結果、２５％であった。

〔比較例４〕
ポリウレタンエラストマー形成用粘性液として、上記比較例２の配合で調整したものを用いた以外は、上記実施例７の免震装置の作製例と同様にして免震装置を得た。この免震装置を振動試験機に取り付け、振動数０．５Ｈｚ、せん断歪み１００％における免震装置の等価減衰係数を測定した結果、１７％であった。

以上のように、本発明は、振動を緩和し、減衰する超低せん断弾性率のポリウレタンエラストマーである。また、本発明のポリウレタンエラストマーを用いて得られる免震装置も、高減衰性かつ低弾性のものとすることができる。従って、本発明は、防振ゴムやダンパーをはじめ、地震を緩和し、減衰する免震装置、支承装置として好適に用いることができる。

本発明の実施の一形態における免震装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の一形態におけるヒステリシス曲線を示すグラフである。 本発明の実施例にて作製された評価試料の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 免震装置
２ 第１連結部
３ 第２連結部
４ 免震部
５ 剛性層
６ 軟性層

Claims (4)

1. ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンエラストマーであって、
   トリメリット酸エステル系の可塑剤を含み、
   振動数を０．１Ｈｚ、せん断歪み率を１００％とした場合におけるヒステリシス曲線より算出したせん断弾性係数が１〜９８ｋＰａであり、かつ、等価減衰係数が２０％以上であることを特徴とするポリウレタンエラストマー。
2. 上記可塑剤が、トリス（２−エチルヘキシル）トリメリテートであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンエラストマー。
3. 充填剤をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のポリウレタンエラストマー。
4. 上部構造物に連結される第１連結部と、該第１連結部に対向して設けられ、基礎に連結される第２連結部と、該第１連結部および第２連結部にて挟持され、上部構造物に加えられる振動を緩和するとともに減衰させる免震部とを備え、
   上記免震部は、剛性層と軟性層とが交互に積層された積層体からなっており、
   上記軟性層が、上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載のポリウレタンエラストマーを用いて形成されていることを特徴とする免震装置。

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