JP2007016905A

JP2007016905A - すべり免震装置

Info

Publication number: JP2007016905A
Application number: JP2005199136A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hirata; 正和平田; Hideyuki Tsutsui; 英之筒井
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】
免震装置の摺動面における耐摩耗性等を向上させるため、摺動面へ潤滑油を長期間安定的に供給できるとともに、十分な機械物性を有するすべり免震装置を提供する。
【解決手段】
上部躯体との間に配設されるすべり支承を備えてなるすべり免震装置であって、上記すべり支承は、免震時にすべりを発生する摺動面の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体からなる摺動面であり、上記樹脂製多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はすべり免震装置に関し、特にビル、タワー等の高層構造体から一戸建てなどの低層構造体に至る建築構造体、道路、鉄道などの橋粱に至る土木構造体を支持し、地震外力を低減するすべり免震装置に関する。

免震とは、建物に加わる地震力を何らかの方法で減少させることである。基礎と建物との間に何らかの装置を入れて、建物への地震入力の減少を図る基礎絶縁型が免震装置あるいは免震工法の主流となっている。
例えばすべり支承と水平ばねとの組み合わせによるすべり免震装置がある。これは、すべり支承の基礎フーチングに樹脂製すべり板などのすべり材を貼り、その板と柱に取り付けられた金属板とを相互にすべらせるものである。すなわち、地震による地盤の水平振動に対して建物がすべることにより、すべり面に働く摩擦力以上の力を建物に作用させるというものであり、建物の位置が大きく移動しないように水平ばねにより移動範囲を規制するものである。したがって、上記すべり材の摩擦係数が小さいほど免震効果が大きく、確実に免震効果を発揮するためには安定して小さい摩擦係数が必要とされる。
そのため、すべり材には摩擦係数の小さいポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略称する）樹脂などのフッ素系樹脂の材料を用いることが知られている（特許文献１および特許文献２参照）。

しかしながら、ＰＴＦＥ樹脂の摩擦係数は小さいとされているが、耐摩耗性や圧縮特性が劣ることから、ガラス繊維等の充填材を配合した複合材として用いるのが通常である。従来、このようなＰＴＦＥ複合材を摺動面に用いることにより、良好な免震性を実現していたが、より大きな地震に耐え、なおかつ適用する建物の大型化に対応できるような免震装置を設計するときには、従来材では十分でない場合が生じつつある。すなわち、より大きな地震を想定した場合、すべり速度の増大を考慮する必要がある。すべり摩擦においては、摩擦係数はすべり速度の増加に伴い大きくなる傾向がある。よって、大きな地震でも優れた免震効果を発揮するには、摺動面の摩擦係数をより小さくすること、および摩擦係数の速度依存性を小さくすることが必要となる。

一方、建物の大型化は面圧の増加をもたらす。本来、ＰＴＦＥ樹脂は柔軟な樹脂であり、充填材で耐クリープ性を改善したとしても荷重負荷能力には限界がある。よって、大きな荷重下では時間の経過とともに圧縮変形量が大きくなり、摺動面での接触面積が増大し、ひいては摩擦係数が増加する結果となる。また、すべり速度と面圧の増大は摩耗の増加にもつながる。

このような問題に対処するための方法として、免震時にすべりを発生する摺動面の一方が、多孔質シリカおよび潤滑剤を少なくとも配合した樹脂組成物からなる摺動面である免震装置が知られている（特許文献３参照）。この免震装置は摺動面を構成する材料の摩擦係数を下げ、かつ耐摩耗性を向上させ、さらには耐荷重性を改善するものであり、以下のような効果が認められる。
（１）摺動界面に継続して潤滑剤を供給できるので、優れた摩擦・摩耗特性を持続できる。
（２）成形性が確保できる範囲内で樹脂に潤滑剤を配合し、さらに潤滑剤が含浸された多孔質シリカを配合することで、組成物中の含油量を多くできるので、従来の潤滑剤配合量よりも多く油を配合できる。
（３）潤滑剤が含浸された多孔質シリカを配合することにより潤滑剤成分が多孔質シリカに保持されるので、単に多量の潤滑剤を配合した場合に比較して、射出成形時等にスクリュがすべる、計量が不安定となってサイクルタイムが長くなる、寸法精度が出にくい、金型表面に潤滑剤が付着して成形面の仕上がりが悪くなるなどの不具合が生じない。
（４）樹脂と潤滑油との相溶性により、これまで混練できなかった材料の組み合わせでも、問題なく混練できる。
（５）多孔質シリカの中でも、特に球状多孔質シリカは摺動界面のせん断力で破壊するため、高面圧となっても摺動する相手材を傷つけない。
（６）含油樹脂と補強材との併用を考えた場合、潤滑剤と補強材とをそれぞれ単体で配合して混練すれば補強材と樹脂との界面に潤滑剤が局存化するため、補強効果が十分発揮できない場合が生じる。しかし、潤滑剤を多孔質シリカ、特に球状多孔質シリカに含浸させて補強材と混練すれば、補強材と樹脂との界面に潤滑剤が存在しないため、所定の補強効果が得られる。

しかしながら、なお以下の（イ）〜（ニ）ような問題が残る。
（イ）多孔質シリカと潤滑剤との混合物が樹脂成形体に均一に分散するため圧縮弾性率の低下が大きい。
（ロ）多孔質シリカと潤滑剤との混合物を樹脂成形体に均一に分散させているため、潤滑に使われない潤滑剤が成形体の内部に存在する。
（ハ）通常のいわゆるガンプラ類に比べると含油量が多く、有効に潤滑剤を使用できるが、連続孔が形成されておらず、潤滑剤の供給不足も懸念される。
（ニ）溶融混練―溶融成形をする樹脂材料においては樹脂の成形温度が高い場合には成形温度に耐えられる潤滑剤がなく、樹脂−潤滑剤の最適な組合せは実質的に不可能である。
特開２０００−１７０８２９号公報特開２０００−３２０６１１号公報特開２００２−９８１８９号公報

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、免震装置の摺動面における耐摩耗性等を向上させるため、摺動面へ潤滑油を長期間安定的に供給できるとともに、十分な機械物性を有するすべり免震装置の提供を目的とする。

本発明のすべり免震装置は、下部躯体と上部躯体との間に配設されるすべり支承を備えてなるすべり免震装置であって、上記すべり支承は、免震時にすべりを発生する摺動面の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体からなる摺動面であることを特徴とする。

上記樹脂製多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする。

上記気孔形成材は、上記樹脂の成形温度より高い融点を有する物質であることを特徴とする。
また、上記気孔形成材は、水溶性物質であることを特徴とする。また、上記気孔形成材は、アルカリ性の化合物であることを特徴とする。

本発明のすべり免震装置は、免震時にすべりを発生する摺動面の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体を含む摺動面であるので、長期間にわたり高面圧および高速で安定した低摩擦、低摩耗を示す。その結果、高性能なすべり免震装置として大きな建物においても強い地震の揺れを効果的に吸収することができるとともに、長期間この性能を維持することができる。
また、溶融成形時に潤滑油を含浸するのではなく、樹脂製多孔体を形成した後に油を含浸させるので、すべり材として最適な樹脂および潤滑油を任意に選択でき機械物性の向上等を図れる。さらに、気孔形成材として、酸性塩ではなく、防錆剤の役割を果たすアルカリ性の化合物を用いることにより、保油体に残存している該気孔形成材が滲み出しても平滑板等の錆びを防止できる。

より大きな地震を想定して、摺動面の摩擦係数をより小さくすること、および摩擦係数の速度依存性を小さくすることについて研究したところ、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体を摺動面の少なくとも一方に用いることにより、すべり免震装置として十分な機械的強度や耐摩耗性を有し、油潤滑による低い摩擦係数と、速度依存性の小さい摩擦係数が得られることがわかった。すなわち、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体を利用することにより摩擦・摩耗特性を向上させるとともに、その特性を長期間維持できることを見出した。本発明は、このような知見に基づきなされたものである。

本発明のすべり免震装置を図１により説明する。図１はすべり免震装置におけるすべり支承部分の断面図である。
下部躯体１と上部躯体２との間にすべり支承３が配設されている。すべり支承３は、それぞれの摺動面が相互に接触している平滑板４およびすべり材５より構成されている。なお、６は積層ゴム等のすべり材の最大静止摩擦力まで弾性変形する部材、７は中板を表し、これらは必要に応じて配設される。また、凹部９はすべり材５の摺動面に形成されている凹部である。

すべり支承３を構成する平滑板４およびすべり材５の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に油が含浸された樹脂製保油体である。特に上部躯体２側に配設されるすべり材５は樹脂製保油体であることが好ましい。すべり材５の摺動面に凹部９などが形成しやすいためである。凹部９の一例を図２に示す。図２（ａ）はすべり材５の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）〜図２（ｈ）は、すべり材５の平面図の例示である。
図２において、凹部９はすべり材５の摺動面８に形成されている。摺動面８は凹部９を形成することにより、十分な量の潤滑剤をすべり面に供給し続けることができる。また、摩耗粉の排出を促したり、摩擦熱の蓄積を防止したりすることができる。すべり材５は、図２（ｈ）に示すように、円形であってもよく、また凹部９は摺動面８に開放端を有しない形状であってもよい。

本発明に使用できる樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマーまたはゴムなどの樹脂粉末やペレットを使用できる。樹脂粉末、ペレットの粒径や形状は、溶融成形する場合には、溶融時に気孔形成材と混練されるので、特に限定されるものではない。ドライブレンドしてそのまま圧縮成形する場合には 1〜500μｍのものが好ましい。
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂、水架橋ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリオキサゾリン樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などを例示できる。また、上記合成樹脂から選ばれた２種以上の材料の混合物、すなわちポリマーアロイなどを例示できる。

エラストマーまたはゴムとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等の加硫ゴム類；ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、軟質ナイロン系エラストマー等の熱可塑性エラストマー類が例示できる。

本発明に使用できる気孔形成材としては、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ気孔形成材配合樹脂を溶解しない溶媒を用いて、樹脂成形体から抽出できる物質であれば使用できる。気孔形成材の粒径は、1〜500 μm に管理することが好ましい。
平滑板には防錆性を考慮し、ステンレス鋼が使われることが多い。長期にわたって使用されるので耐食性が特に重要となる。気孔形成材としては、防錆性を有するアルカリ性の化合物が特に好ましい。また、洗浄用溶媒として安価な水を使用することができ、気孔形成時における廃液処理などが容易となることから、気孔形成材としては水溶性の弱アルカリ塩を使用することが好ましい。弱アルカリ塩としては、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、無機アルカリ金属塩、無機アルカリ土類金属塩などが挙げられる。未抽出分が脱落した時でも、比較的軟らかく、転動面やすべり面を損傷し難いことから、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩を用いることが好ましい。なお、これらの金属塩は１種または２種以上混合して用いてもよい。

成形時における気孔形成材の融解を防止するため、気孔形成材は使用する樹脂の成形温度よりも高い融点の物質を使用することが好ましい。
本発明に好適に用いることができる水溶性有機アルカリ金属塩としては、安息香酸ナトリウム（融点 430℃）、酢酸ナトリウム（融点 320℃）またはセバシン酸ナトリウム（融点 340℃）、コハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどが挙げられる。融点が高く、多種の樹脂に対応でき、かつ水溶性が高いという理由から、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウムまたはセバシン酸ナトリウムが特に好ましい。
無機アルカリ金属塩としては、例えば、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。

また、気孔形成材は上記樹脂の成形温度よりも高い融点の物質と、上記樹脂の成形温度よりも低い融点の物質との混合物として使用することができる。
上記樹脂の成形温度よりも低い融点の物質としては、ペンタエリスリトール、ホウ酸（ 171℃）等が挙げられる。

図３は樹脂粉末と気孔形成材とを合せた量を100体積％とした時の気孔形成材の配合量（体積％）と連通孔率との関係を示す図である。図３で示される気孔形成材配合量と連通孔率との関係を利用することにより、所望の連通孔率を確保するために必要となる気孔形成材の配合量が容易に分かる。図３より、気孔形成材を 40 体積％以上配合して抽出時間を十分に取ると気孔形成材はほぼすべてが抽出される。また、気孔形成材の配合量が 40 体積％以下である場合は、抽出時間を十分に取っても気孔形成材のすべては抽出できない。
本発明における樹脂製保油体は、長期間にわたり高荷重が掛かる部位に使用されるので、高い含油量と機械物性との両立が重要となる。
気孔気孔形成材を 25〜35 体積％配合して抽出時間を十分に取ると成形体の内部に気孔形成材が残留し圧縮弾性率の低下を防ぎ、表面は連続孔になっているので連通孔率が低い割りには潤滑に使用できる潤滑油が多い。
気孔形成材を 40 体積％以上配合して抽出時間を十分に取り気孔形成材すべてを抽出した場合は樹脂製多孔体の強度等が低下するので後述する炭素繊維などで補強することが特に好ましい。また、気孔形成材を 40 体積％以上配合した場合でも、抽出時間を制御して成形体内部に気孔形成材が残るようにして圧縮弾性率の低下を防ぐことが可能である。

さらに摩擦・摩耗特性を改善してすべり材としての機械物性を向上させるために適当な充填材を添加することができる。例えば、ガラス繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、綿繊維、ウール繊維、ＰＰＳ繊維、ポリアミド繊維、ＰＴＦＥ繊維、ＰＦＡ繊維、ＦＥＰ繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、窒化硼素繊維、石英ウール、金属繊維等の繊維類またはこれらを布状に編んだものや不織布にしたもの、炭酸カルシウム、リン酸リチウム、炭酸リチウム、硫酸カルシウム、硫酸リチウム、タルク、シリカ、クレー、マイカ等の鉱物類、酸化チタンウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、硫酸カルシウムウィスカなどの無機ウィスカ類、カーボンブラック、黒鉛、ポリイミド樹脂やポリベンゾイミダゾール樹脂等の各種熱硬化性樹脂を配合できる。

また、摺動性を向上させる目的で、アミノ酸化合物やポリオキシベンゾイルポリエステル樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、液晶樹脂、アラミド樹脂のパルプ、ポリテトラフルオロエチレンや窒化硼素、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等を配合できる。

また、熱伝導性を向上させる目的で、カーボン繊維、金属繊維、黒鉛粉末、酸化亜鉛等を配合してもよい。および上記充填材を複数組み合わせて使用することももちろん可能である。なお、この発明の効果を阻害しない配合量で一般合成樹脂に広く適用しえる添加剤を併用してもよい。例えば離型剤、難燃剤、帯電防止剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、着色剤、導電性付与剤等を適宜添加してもよく、これらを添加する方法も特に限定されるものではない。

樹脂材料と気孔形成材などとの混合法は特に限定されるものではなくドライブレンド、溶融混練など樹脂の混合に一般に使用する混練法が適用できる。
また、気孔形成材を液体溶媒中に溶解させて透明溶液とした後、この溶液に樹脂粉末を分散混合させて、その後、この溶媒を除去する方法を用いることができる。分散混合させる方法としては、液中混合できる方法であれば特に限定されるものではなく、ボールミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ジューサーミキサー、ヘンシェルミキサーなどが例示できる。また、分散液の分離を抑えるために少量の界面活性剤を添加することも有効である。なお、気孔形成材の透明溶液に樹脂を混合する場合においては、混合により気孔形成材が完全に溶解するよう溶媒量を確保する。この場合、溶媒を除去する方法としては、加熱蒸発、真空蒸発、窒素ガスによるバブリング、透析、凍結乾燥などの方法を用いることができる。手法が容易で、設備が安価であることから加熱蒸発により液体溶媒の除去を行なうことが好ましい。
樹脂に気孔成形材を配合した混合物の成形に関しては、圧縮成形、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、真空成形、トランスファ成形などの任意の成形方法を採用できる。また成形前に作業性を向上させるため、ペレットやプリプレグなどに加工してもよい。

得られた成形体からの気孔形成材の抽出は、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒で成形体を洗浄することにより行なう。
該溶媒としては、例えば、水、および水と相溶しうる溶媒としてアルコール系、エステル系、ケトン系溶媒などを用いることができる。これらの中で、樹脂および気孔形成材の種類によって上記条件に従い適宜選択される。また、これらの溶媒は１種または２種以上を混合し使用してもよい。廃液処理などが容易、安価などの利点から水を用いることが好ましい。
該抽出処理を行なうことにより、気孔形成材が充填されていた部分に気孔が形成された樹脂製多孔体が得られる。

本発明の免震装置に用いる樹脂製保油体は、上記樹脂製多孔体に潤滑油を含浸させることで得られる。
含浸する潤滑油は特に限定するものでなく一般に使用されている、鉱油（パラフィン系、ナフテン系）、合成潤滑油（ポリ-α-オレフィン（ＰＡＯ）油、エステル油、シクロペンタン油、フッ素油（パーフルオロポリエーテル）、シリコーン油、フェニルエーテル油などが挙げられる。該潤滑油には必要に応じて酸化防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、防錆剤など、いわゆる潤滑油添加剤を添加してもよい。
潤滑油は、すべり材の使用条件、目標性能に合わせて選択できる。また、樹脂の混練、成形温度に合わせた耐熱性を有する潤滑油を選ぶこともできる。特に低摩擦が求められる場合には、シリコーン油などを用いることで好ましい結果が得られる。シリコーン油としては、官能基を有さないシリコーン油、官能基を有するシリコーン油のいずれも使用できる。
潤滑油の含浸方法としては、樹脂製多孔体の内部まで含浸できる方法であればよい。潤滑油が満たされた含浸槽に樹脂製多孔体を浸漬した後、減圧して含浸する減圧含浸が好ましい。また、高粘度のシリコーン油などを用いる場合、加圧含浸することができる。これらを組み合わせた加圧減圧含浸としてもよい。

すべり材の形態は、特に限定されるものではなく、図２に示すような、平板状のすべり板を所定の形状に加工し、単独で使用できる。また、さらに強度を必要とする場合は、金属、モノマーキャストナイロン、ガラス繊維等で補強したＦＲＰ、あるいは木材等の材料を所定の形状に加工して裏金とし、これに接着して使用できる。

平滑板４は、表面に突起がなく平坦で硬質であれば使用できる。例えば、上述した樹脂製保油体からなる樹脂板、金属板、セラミック板、ポリイミド樹脂などの硬質樹脂板、充填剤の配合によって硬質化したＰＴＦＥ系樹脂からなる板材等で平滑な板が好ましい。特に防錆性および製造コスト、加工性等を考慮するとステンレス鋼板が最も好ましい。

この平滑板４は、その摺動面における最大高さ（Ｒｙ）で示される表面粗さが 0.05〜0.50μm である。好ましくは 0.10〜0.20μm である。ここで、最大高さ（Ｒｙ）は、ＪＩＳＢ０６０１に定義される値をいう。最大高さ（Ｒｙ）を上記範囲とすることで、平滑板とすべり材との摺動面間に潤滑剤を適量保持することができる。そのため、摺動面全面にわたって潤滑剤の適量保持が可能となり、初期すべり性が向上する。最大高さ（Ｒｙ）が 0.05μm 未満の場合、製造コストが上昇するとともに維持管理が困難となり、最大高さ（Ｒｙ）が0.50μm を越えるとすべり材の摩耗特性が損なわれる。
また、さらに摩擦を低減するために、平滑板４の表面に含フッ素重合体やオルガノポリシロキサンの被覆を施すことも可能である。

上記した材料から形成される本発明におけるすべり免震装置は、その形状を限定するものでなく、周辺装置、ハウジングに合わせた適当な形態を採用すればよい。また、本発明では、潤滑剤が表面からの連通孔に含浸されているので極めて低摩擦係数であり、潤滑剤添加による圧縮弾性率の低下や耐摩耗性の低下がほとんどないので、すべり免震装置としては従来の材料に比べて極めて優れた性能を示す。

実施例１
体積比 7：3 で超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬社製試薬、融点 430℃）とをミキサーにて 5 分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、直径φ 30 mm×厚さｔ 5 mm の円板を加熱圧縮成形法（ 200℃×30 分）にて成形した。この成形体を 80℃の温水で超音波洗浄器にて 10 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100℃で 8 時間乾燥し連通孔率 12 ％の多孔質成形体を得た。該成形体をシリコーンオイル（信越シリコーン社製ＫＦ９６Ｈ−６０００、25℃における動粘度 6000 mm²/sec ）を入れたビーカーに静置し、真空槽にて 60 分間含浸して含油成形体を得た。この含油成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

実施例２
体積比 1：1 で超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬社製試薬、融点 430℃）とをミキサーにて 5 分間混合して実施例１と同様に処理して、連通孔率 50 ％の多孔質成形体を得た。この成形体に実施例１と同様にシリコーンオイルを含浸して含油成形体を得た。この含油成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

実施例３
体積比 1：1 で超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬社製試薬、融点 430℃）とをミキサーにて 5 分間混合して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、直径φ 30 mm×厚さｔ 5 mm の円板を加熱圧縮成形法（ 200℃×30 分）にて成形した。この成形体を 80℃の温水で超音波洗浄器にて 2 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を一部溶出させ、連通孔率 20 ％の多孔質成形体を得た。この成形体に実施例１と同様にシリコーンオイルを含浸して含油成形体を得た。この含油成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

実施例４
体積比 5：4：1 で超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬社製試薬、融点 430℃）と炭素繊維（東邦テナックス社製、ＨＴＡ−ＣＭＦ−０１６０）をミキサーにて 5 分間混合して実施例１と同様に処理して、連通孔率 43 ％の多孔質成形体を得た。この成形体に実施例１と同様にシリコーンオイルを含浸して含油成形体を得た。この含油成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

実施例５
体積比 5：4：1 でポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂粉末（ビクトレックス社製１５０ＰＦ）と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬社製試薬、融点 430℃）とポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（三井・デュポンフロロケミカル社製テフロン（登録商標）７Ｊ）をミキサーにて 5 分間混合して実施例１と同様に処理して、連通孔率 40 ％の多孔質成形体を得た。該成形体をフッ素オイル（デュポン社製クライトックスＧＰＬ２０７、25℃における動粘度 1600 mm²/sec ）を入れたビーカーに静置し、真空槽にて 60 分間含浸して含油成形体を得た。この含油成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

比較例１
体積比 4：1 で圧縮成形用ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（三井・デュポンフロロケミカル社製テフロン７Ｊ）とガラス繊維（旭ファイバーグラス社製、ＭＦ０６ＭＢ１２０）とをミキサーにて 5 分間混合して、45 MPa で圧縮成形した後、370℃で焼成し成形体を得た。この成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

比較例２
体積比 1：5 で多孔質シリカ（旭硝子社製サンスフェアＨ５２、粒子径 5μm 、吸油量 400 ml/100 g )と、シリコーンオイル（信越シリコーン社製ＫＦ９６Ｈ−６０００、25℃における動粘度 6000 mm²/sec ）とをあらかじめミキサーで 5 分間混合し、その混合物と超高分子量ポリエチレン粉末（三井化学（株）製ミペロンＸＭ２２０）とを体積比 36：64 で２軸押出し装置を用いて溶融混練し、ペレットを作製した。そのペレットを用いて加熱圧縮成形を行ない、成形体を得た。この成形体を以下に示す摩擦摩耗試験および圧縮クリープ試験に供した。

摩擦摩耗試験：
各実施例および各比較例で得られた成形体を切削加工して縦 30 mm×横 30 mm×厚み 3 mm の板状試験片とし、この板状試験片を縦 30×横 30×高さ 30 mm のＳ４５Ｃ製ブロックにエポキシ樹脂で接着し、すべり材としての摩擦摩耗試験片を得た。得られたすべり材としての摩擦摩耗試験片を、バフ仕上げしたステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）と組み合わせて摺動特性を評価した。
摩擦摩耗試験は、往復動試験機（ストローク±35 mm ）を用いて、摩擦摩耗試験片をステンレス鋼板に押しつけながら往復運動させて、摩擦係数と比摩耗量を測定した。
試験条件は、面圧を 17.6 MPaに固定し、すべり速度を 3、50、250、430 mm/sec と段階的に上げ、それぞれの速度での摩擦係数を測定した。摺動回数はそれぞれの速度で 40 サイクルとした。試験前と全試験終了後の重量差から比摩耗量（mm³/N/m）を算出した。摩擦係数と比摩耗量を表１に示す。

圧縮クリープ試験：
各実施例および各比較例で得られた成形体を切削加工して直径Φ 5 mm×厚み 1 mm の円板状試験片とし、この円板状試験片を直径Φ 20 mm×厚み 9 mm の金属製円板にエポキシ樹脂で接着し、すべり材としての圧縮クリープ試験片を得た。
圧縮クリープ試験は、試験片に加えられる面圧を 30 MPaに固定し、常温で 100 時間経過後の試験片のひずみ（％）を測定した。結果を表１に示す。

評価については、摩擦係数が 0.07 以下、比摩耗量 250×10^-8 mm³/N/m 以下、ひずみ 38％以下である３つの条件を全て満たすものをすべり材として優れていると評価して「○」を、それ以外を劣っていると評価して「×」を表１に併記した。

表１に示す結果から明らかなように、各実施例は、摩擦係数、比摩耗量およびひずみのすべて面で優れており、すべり免震装置用のすべり材として極めて良好な特性を示した。

本発明の免震すべり装置は、免震時にすべりを発生する摺動面の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に油が含浸された樹脂製保油体を含む摺動面であるので、高面圧および高速で安定した低摩擦、低摩耗を示す。その結果、強い地震の揺れを効果的に吸収する高性能なすべり免震装置として、特にビル、タワー等の高層構造体から一戸建てなどの低層構造体に至る建築構造体、道路、鉄道などの橋粱に至る土木構造体に好適に利用できる。

すべり免震装置におけるすべり支承部分の断面図である。すべり材の摺動面の平面図である。気孔形成材の配合量と連通孔率との関係を示す図である。

符号の説明

１下部躯体
２上部躯体
３すべり支承
４平滑板
５すべり材
６積層ゴム
７中板
８すべり材の摺動面
９凹部

Claims

下部躯体と上部躯体との間に配設されるすべり支承を備えてなるすべり免震装置であって、
前記すべり支承は、免震時にすべりを発生する摺動面の少なくとも一方が、連通孔を有する樹脂製多孔体に潤滑油が含浸された樹脂製保油体からなる摺動面であることを特徴とするすべり免震装置。
前記樹脂製多孔体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、前記気孔形成材を溶解し、かつ前記樹脂を溶解しない溶媒を用いて前記成形体から前記気孔形成材を抽出して得られる連通孔を有することを特徴とする請求項１記載のすべり免震装置。
前記気孔形成材は、前記樹脂の成形温度より高い融点を有する物質であることを特徴とする請求項２記載のすべり免震装置。
前記気孔形成材は、水溶性物質であることを特徴とする請求項２または請求項３記載のすべり免震装置。
前記気孔形成材は、アルカリ性の化合物であることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載のすべり免震装置。