JP2006207653A - 免震装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉛プラグ26と積層ゴム本体12との間に配設される可撓性の被覆材24は、(A)ポリエチレンテレフタレート100質量部に対して、(B)ポリオレフィン系樹脂25〜55質量部と、(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体2〜80質量部と、(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共重合せしめたグラフト共重合体1〜50質量部とを混合して成形される。地震時等に積層ゴム本体12がせん断変形する場合には、可撓性の被覆材24を介して鉛プラグ26が塑性変形し、振動のエネルギーは吸収されるが、鉛プラグ26が積層ゴム本体12に圧着されないので、積層ゴム本体12から鉛プラグ26を抜き取ることができる。
【選択図】図1
Description
<1> ゴムと金属板とが交互に積層された積層ゴム本体と、前記積層ゴム本体に形成された貫通孔の内部に挿入された金属製のプラグと、前記プラグと前記積層ゴム本体との間に配設された樹脂材料で形成された被覆材とを有し、該被覆材を形成する樹脂材料が、(A)ポリエチレンテレフタレート100質量部に対して、(B)ポリオレフィン系樹脂25〜55質量部と、(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体2〜80質量部と、(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共重合せしめたグラフト共重合体1〜50質量部とを混合してなる樹脂材料であることを特徴とする免震装置。
<2> 前記樹脂材料における(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体の配合量が5〜30質量部であることを特徴とする<1>に記載の免震装置。
<3> 前記樹脂材料における(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共重合せしめたグラフト共重合体の配合量が2〜20質量%であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の免震装置。
<4> 前記樹脂材料に含まれる(B)ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン系樹脂であることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれかに記載の免震装置。
<5> 前記樹脂材料に含まれる(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体が、ブロック共重合体の共役ジエン化合物重合体の不飽和結合の少なくとも一部が水素添加されているブロック共重合体であることを特徴とする<1>乃至<4>のいずれかに記載の免震装置。
<6> 前記樹脂材料に含まれる(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体が、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、及び、スチレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体(SEP)からなる群より選択される1種又は2種以上であることを特徴とする<1>乃至<5>のいずれかに記載の免震装置。
<7> 前記樹脂材料が、前記積層ゴム本体に対して剥離性を有しており、前記積層ゴム本体からのプラグの抜き取り時に前記プラグに対する押圧によって前記プラグと共に前記積層ゴム本体から樹脂材料で形成された被覆材が離脱可能であることを特徴とする<1>乃至<6>のいずれかに記載の免震装置。
図1には、本発明の第1の実施形態に係る免震装置10が示されている。この免震装置10は、ビル等の比較的大きい建物に適用され、ばね機能と減衰機能とを併せ持つ。免震装置10は、積層ゴム本体12を備えている。積層ゴム本体12は、円柱状とされ、円形の中心部には、厚み方向(矢印B方向)に円柱状に貫通した通孔12Hが形成されている。積層ゴム本体12の環状部分は、複数枚の円盤状の金属板(薄鋼板)14と、同じく複数枚の円盤状のゴム16とを厚み方向(矢印B方向)に交互に積層した積層体とされている。金属板14とゴム16とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、ゴム16だけでなく、金属板14を使用してこれらを交互に積層したことで、鉛直方向(矢印C方向)の荷重に対しては所定の剛性を有し、水平方向(矢印E方向)の荷重に対してはばね機能を発揮すると共に十分な変形量を確保することが可能になっている。
被覆材に用いられる樹脂材料は、ある程度の剛性は必要であるが降伏応力が低く、かつ、延性があって形状追従性に優れるとともに、塑性変形後も破壊しにくい破断特性に優れた可撓性の樹脂材料が用いられる。
被覆材24を形成する樹脂材料は、鉛プラグ26の引張降伏応力の値に近く、鉛プラグ26の減衰機能が損なわれない特性を有し、振動に対する鉛プラグ26の減衰機能を十分に発揮させうるものが好ましい。このような被覆材24は、鉛プラグ26に対する被覆状態を維持しながら、地震時等において積層ゴム本体12にせん断力を作用させた場合に鉛プラグ26にせん断力を伝えると共に、鉛プラグ26の塑性変形に追従する可撓性を備える。また、被覆材24が地震時等に破断されないようにするため、被覆材24は、破断伸びが50%以上のものが良い。
本発明に係る樹脂材料に使用される(A)PETとしては、公知のPET樹脂を適宜選択して用いることができる。即ち、以下に述べる他の材料との混合に支障がなく、且つ、混合物である樹脂材料が被覆材の成形に適する物性を有するものであれば、分子量や分岐度は任意であり、また、化学的修飾されたPET、例えば、PET粉末をコロナ放電処理してなる材料などを用いてもよい。
なお、(A)PETは、廃棄PET製品の粉砕品、例えば、廃棄物として回収されたPET製品のボトル、シートや、これらの成形品の成形時に排出される成形屑や繊維屑、或いは不良品、市場からの返品などを適当な大きさに粉砕したものを用いることも可能である。
(A)PETは1種を単独で用いても良く、分子量や分岐度、化学的修飾が異なるものを2種以上組み合わせて用いてもよい。
具体例としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度又は高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのポリエチレン系樹脂;ポリプロピレン単独重合体、マレイン酸などの不飽和有機カルボン酸又はその誘導体で変性されたポリプロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体やランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−1共重合体などのポリプロピレン系樹脂;ポリブテン−1、ポリペンテン−1、ポリ4−メチルペンテン−1などが挙げられる。
(B)ポリオレフィン系樹脂は1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
(C)特定ブロック共重合体としては、具体的には、例えば部分水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体、部分水添スチレン−イソプレンブロック共重合体、水添スチレン−イソプレンブロック共重合体(SEP:スチレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体)、水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SEBS:スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体)、水添スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SEPS:スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体)等が挙げられ、これらの中でもSEBSやSEPS等の直鎖状のX−Y−X型結合形熊のブロック共重合体が最も好ましい。また、ビニル芳香族化合物又は共役ジエン化合物に基づく残留不飽和結合の水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基等の官能基を有する化合物又はそれらの誘導体で変性されたブロック共重合体であっても良い。
これら(C)特定ブロック共重合体の製造方法としては上記した構造を有するものであれば、どのような製造方法で得られるものであっても良い。(C)特定ブロック共重合体は、樹脂材料中に1種のみ配合されてもよく、2種以上を併用してもよい。
例えば、高圧ラジカル重合によるオレフィンと不飽和グリシジル基含有単量体との二元共重合体及び更に他の不飽和単量体が加わった三元又は多元の共重合体が挙げられる。
この共重合体において、オレフィンとしては特にエチレンが好ましく、エチレン60〜99.5質量%、グリシジル基含有単量体0.5〜40質量%、他の不飽和単量体0〜39.5質量%という構成であることが好ましい。
多元共重合体を構成する不飽和グリシジル基含有単量体としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、イタコン酸モノグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸モノグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸ジグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸トリグリシジルエステル、α−クロロアリル、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸等のグリシジルエステル類又はビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルオキシエチルビニルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類、p−グリシジルスチレン等が挙げられるが、特に好ましいものとしては、メタクリル酸グリシジル、アクリルグリシジルエーテルを挙げることができる。
前記多元共重合体を構成しうる他の不飽和単量体としては、オレフィン類、ビニルエステル類α,β−エチレン性不飽和カルボン酸及びその誘導体から選ばれた少なくとも1種の単量体が挙げられ、具体的にはプロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1等のオレフィン類、スチレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルベンゾエート等のビニルエステル類、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のメチル−、エチル−、プロピル−、ブチル−、2−エチルヘキシル−、シクロヘキシル−、ドデシル−、オクタデシル−等のエステル類、マレイン酸、マレイン酸無水物、イタコン酸、フマル駿、マレイン酸モノ及びジ−エステル、塩化ビニル、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類及びアクリル酸アミド系化合物が挙げられ、これらの中でアクリル酸エステルが特に好ましい。
その他の好ましいエポキシ基含有オレフィン共重合体としては、従来のオレフィン単独重合体又は共重合体に不飽和グリシジル基含有単量体を付加反応させた変性体を挙げることができる。この場合のオレフィン単独重合体又は共重合体としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1等の単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−ヘキセン−1共重合体、エチレン−4−メチルペンテン−1共重合体、エチレン−オクテン−1共重合体等のエチレンを主成分とする他のα−オレフィンとの共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体等のプロピレンを主成分とする他のα−オレフィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレンとアクリル酸もしくはメタクリル酸のメチル−、エチル−、プロピル−、イソプロピル−、ブチル−等のエステルとの共重合体、エチレン−マレイン酸共重合体、更にはエチレン−プロピレン共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン−共重合ゴム等のゴム状共重合体も挙げることができる。
前記(共)重合体を構成する単量体のなかでも、ビニル芳香族単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、(メタ)アクリロニトリル単量体及びビニルエステル単量体が好ましく使用され、ビニル芳香族単量体が最も好ましく用いられる。これらの単量体から構成される(共)重合体の数平均分子量は10〜15000、好ましくは50〜10000である。数平均分子量が10未満であると、樹脂材料の耐熱性が低下する傾向にあり、また数平均分子量が15000を超えると、成形性が低下する傾向にあり、いずれも好ましくない。
(D)特定グラフト共重合体は、エポキシ基含有オレフィン共重合体が10〜90質量%、好ましくは20〜80質量%で、且つ、ビニル系(共)重合体が90〜10質量%、好ましくは80〜20質量%で構成されることが好ましい。エポキシ基含有オレフィン共重合体が10質量%未満であると、溶融粘度の増粘効果が不十分となり、また、エポキシ基含有オレフィン共重合体が90質量%を超えると、前記した併用成分である(C)特定ブロック共重合体との親和性が低下し、ゲル化物が生じやすくなる。
即ち、上記(A)〜(D)成分の所定量を後述の混練装置を用いて(B)ポリオレフィン系樹脂の融点以上であって、(A)PET樹脂の融点未満の温度で混練する。ここで融点とは、それぞれの成分の示差走査熱量計(DSC)による昇温測定時に発現する結晶融解吸熱ピークの終点温度のことをいう。混練温度が(B)ポリオレフィン系樹脂の融点未満では(D)特定グラフト共重合体の反応効率が低下し、(A)PET中への(B)ポリオレフィン系樹脂及び(C)特定ブロック共重合体の分散性が悪くなるので好ましくない。混練温度を(A)PETの融点以上とした場合、PETの加水分解劣化反応が急速に進行し、樹脂材料の溶融粘度の低下を招き、被覆材の成形に支障を来す懸念があるため好ましくない。
なお、樹脂材料の調製に際し、(A)〜(D)成分の混合順には特に限定はない。
被覆材の成形にあたっては、押出成形のみならず、射出成形、ブロー成形などの成形方法を適用することができ、さらに、押出成形して得られるシート状の樹脂材料を汎用の真空成形等により被覆材の形状に加工してもよい。
免震装置10は、地盤に設置される建物基礎(図示省略)と、建物本体(図示省略)との間に設置されて固定され、建物本体の荷重を支持する。
地震等による振動が作用していない通常時においては、積層ゴム本体12は、建物本体(図示省略)から上側取付プレート22に対して鉛直方向(矢印C方向)に作用する荷重を下側取付プレート20及び建物基礎(図示省略)に伝達支持する。
なお、以下の実施例及び比較例で用いた樹脂材料の各原材料の詳細は次の通りである。
〈(A)PET)〉
PET:PETボトルリサイクル破砕品
〈(B)ポリオレフィン系樹脂)〉
HDPE:出光石油化学(株)製「640UF」(MFR=0.05g/10分)
LLDPE:出光石油化学(株)製「0314」(MFR=1.2g/10分)
〈(C)特定ブロック共重合体〉
SEBS:(株)クラレ製「Septon8006」(スチレン含有量33質量%、
トルエン溶液粘度42mPa・S(30℃、5質量%))
SEPS:(株)クラレ製「Septon2006」(スチレン含有量35質量%、
トルエン溶液粘度27mPa・S(30℃、5質量%);1220mPa・S
(30℃、10質量%))
SEP:(株)クラレ製「Septon1001」(スチレン含有量35質量%、
トルエン溶液粘度70mPa・S(30℃、10質量%))
〈(D)特定グラフト共重合体〉
EGMA−g−PS:日本油脂(株)製「モディバーA4100」(エチレン−
グリシジルメタクリレート共重合体(グリシジルメタクリレート含有量15質量%)
とポリスチレンのグラフト共重合体、EGMA/PS=70/30(質量%))
下記表1に示す配合で樹脂材料を調整し、表1に示す成形法で円筒形に成形し、前記第1の実施態様における被覆材24とした。
(比較例1、2)
前記樹脂材料に代えて、(A)PETのみを材料として被覆材24を成形し、比較例1とした。また、(A)PET100質量部に対して(B)ポリオレフィン系樹脂であるHDPEを50質量部混合したものを材料として被覆材24を成型し、比較例2とした。
これら、実施例1〜5、比較例1〜2の被覆材24を用い、前記実施態様に記載のように免震装置を作成した。図1に示すように、積層ゴム本体12の通孔12Hに連続する中央孔21、23が貫通して形成されている。中央孔21、23には、通孔12Hの延長部を構成する小円孔部21H、23Hが形成され、この小円孔部21H、23Hは、通孔12Hと同径とされている。下側中央孔21の下部及び上側中央孔23の上部には、小円孔部21H、23Hよりも大径の大円孔部21G、23Gが形成されている。小円孔部21H、23Hと大円孔部21G、23Gとの間は、リング状の段差部21F、23Fとされている。取付プレート20、22はそれぞれ、地盤に設置される建物基礎(図示省略)及び免震装置10上に設置される建物本体(図示省略)に固定される。
(被覆材の耐久性)
押し出し成形で得られた被覆材シートスパン400mmで支持し、その中央部に60kgの荷重を繰り返し100回かける試験を行った後、被覆材を目視で観察し、下記の判断基準で評価した。
○:割れや亀裂の発生が認められない
×:割れや亀裂が発生した
(金属製プラグの耐久性)
押し出し成形で得られた被覆材シートスパン400mmで支持し、その中央部に60kgの荷重を繰り返し100回かける試験を行った後、金属製プラグを目視で観察し、下記の判断基準で評価した。
○:割れや亀裂の発生が認められない
×:割れや亀裂が発生した
(金属プラグの積層ゴム本体への着脱性)
前記の荷重を繰り返し100回かける試験を行って変形させた後、金属プラグの取り出しを行い、下記の判断基準で評価した。
○:金属プラグが破損せずに押し出せる
×:金属プラグが破損してしまう
12 積層ゴム本体
12H 通孔(貫通孔)
14 金属板
16 ゴム
24 被覆材
26 鉛プラグ(金属製のプラグ)
40 免震装置
A 被覆材の厚み
D 鉛プラグの直径(プラグの直径)
Claims (7)
- ゴムと金属板とが交互に積層された積層ゴム本体と、
前記積層ゴム本体に形成された貫通孔の内部に挿入された金属製のプラグと、
前記プラグと前記積層ゴム本体との間に配設された樹脂材料で形成された被覆材とを有し、
該被覆材を形成する樹脂材料が、(A)ポリエチレンテレフタレート100質量部に対して、(B)ポリオレフィン系樹脂25〜55質量部と、(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体2〜80質量部と、(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共重合せしめたグラフト共重合体1〜50質量部とを混合してなる樹脂材料であることを特徴とする免震装置。 - 前記樹脂材料における(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体の配合量が5〜30質量部であることを特徴とする請求項1に記載の免震装置。
- 前記樹脂材料における(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共重合せしめたグラフト共重合体の配合量が2〜20質量%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の免震装置。
- 前記樹脂材料に含まれる(B)ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン系樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の免震装置。
- 前記樹脂材料に含まれる(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体が、ブロック共重合体の共役ジエン化合物重合体の不飽和結合の少なくとも一部が水素添加されているブロック共重合体であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の免震装置。
- 前記樹脂材料に含まれる(C)少なくとも1個のビニル芳香族化合物重合体からなるブロック及び少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック共重合体が、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、及び、スチレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体(SEP)からなる群より選択される1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の免震装置。
- 前記樹脂材料が、前記積層ゴム本体に対して剥離性を有しており、前記積層ゴム本体からのプラグの抜き取り時に前記プラグに対する押圧によって前記プラグと共に前記積層ゴム本体から樹脂材料で形成された被覆材が離脱可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の免震装置。
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