JP2015007468A - 減衰材料及びその減衰材料を用いた振動減衰部材並びにその振動減衰部材を組み込んだ免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動減衰部材に用いられて好適な減衰材料及びその減衰材料を用いた振動減衰部材並びにその振動減衰部材を組み込んだ免震装置を提供すること。
【解決手段】免震装置１は、弾性板２からなる弾性材料層、複数枚の環状の薄肉剛性鋼板３及び環状の厚肉剛性鋼板４及び５からなる剛性材料層が交互に積層されてなる環状の積層弾性体６と、円柱状中空部８に密に配されていると共に振動減衰材からなる円柱状プラグ９と、上下フランジプレート１２及び１１と、環状の剪断キー１３とを具備している。減衰材料は、付加される振動を相互の摩擦により減衰させる熱伝導性フィラーと、付加される振動を少なくとも熱伝導性フィラーとの摩擦により減衰させる黒鉛と、タッキファイヤー樹脂とを含んでおり、タッキファイヤー樹脂により粘着性が付与されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層弾性体を有した免震装置等に組み込まれる振動減衰部材に用いられて好適な減衰材料及びその減衰材料を用いた振動減衰部材並びにその振動減衰部材を組み込んだ免震装置に関する。

弾性材料層及び剛性材料層が交互に積層されてなる積層弾性体とこの積層弾性体の内周面で規定された円柱状中空部に充填された鉛プラグとを有した免震装置は、特許文献１及び２により知られているように、構造物の荷重を支持した上で、地震等による地盤振動の構造物への伝達を積層弾性体によりできるだけ阻止すると共に構造物に伝達された振動を鉛プラグにより可及的に速やかに減衰させるように、地盤と構造物との間に設置される。

免震装置に用いられる斯かる鉛プラグは、振動エネルギを好ましく吸収して、塑性変形後も振動エネルギ吸収に伴って発生する熱により容易に再結晶して機械的疲労を招来しないために、振動エネルギ吸収体として極めて優れている。

特開平９−１０５４４０号公報 特開２０００−３４６１３２号公報 特開２００９−１３３４８１号公報

しかしながら、鉛は、周知のとおりその比重が極めて大きいために、鉛プラグを組み込んだ積層弾性体及び免震装置においては、その施工現場への運搬及び構造物への施工には、極めて大きな労力を必要とする上に、面圧依存性、即ち、免震装置で支持する荷重の異なる構造物に応じた免震効果を発揮できる特性を得ることができないという問題がある。

特許文献３には、エラストマー組成物に鉄粉等の粉体を配合した組成物から製造したプラグを組み込んだ免震装置が提案されているが、斯かる免震装置でも、面圧依存性についての考慮が払われていない。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、振動減衰部材に用いられて好適な減衰材料及びその減衰材料を用いた振動減衰部材並びにその振動減衰部材を組み込んだ免震装置を提供することにある。

本発明の一つの態様の減衰材料は、基本的に、熱伝導性フィラー、黒鉛及びタッキファイヤー樹脂を含んでいる。

本発明の他の態様の減衰材料は、熱伝導性フィラー、平均粒径が１００μｍを超える黒鉛及びタッキファイヤー樹脂を含んでいる。

本発明の更に他の態様の減衰材料は、熱伝導性フィラーを４０〜７０体積％、黒鉛を１０〜５０体積％及びタッキファイヤー樹脂を１０〜３０体積％含んでいる。

本発明の更に他の態様の減衰材料は、付加される振動を相互の摩擦により減衰させる熱伝導性フィラーと、付加される振動を少なくとも熱伝導性フィラーとの摩擦により減衰させる黒鉛と、タッキファイヤー樹脂とを含んでおり、斯かる減衰材料では、タッキファイヤー樹脂により粘着性が付与されている。

本発明の減衰材料において、黒鉛として人造黒鉛及び鱗片状黒鉛等の天然黒鉛を例示できるが、好ましい例では、黒鉛は、鱗片状黒鉛である。

本発明の減衰材料は、他の成分として、加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を更に含んでいてもよく、加硫ゴム粉末の配合割合は、上記減衰材料に対して、好ましくは４０体積％以下、より好ましくは７〜３０体積％、結晶性ポリエステル樹脂の配合割合は、減衰材料に対して、好ましくは０体積％を超え２０体積％以下、より好ましくは０体積％を超え１５体積％以下である。

本発明の好ましい例において、熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属水酸化物の粒子の一種若しくは二種以上を含んでおり、タッキファイヤー樹脂（粘着付与樹脂）は、ロジン、ロジン誘導体等のロジン系樹脂及びテルペン樹脂等のテルペン系樹脂等の天然樹脂並びに石油樹脂、フェノール樹脂、石炭系樹脂及びテルペン系樹脂等の合成樹脂の少なくとも一種を含んでいる。

上記減衰材料からなる本発明のプラグ等の柱状の振動減衰部材は、一端面及びこの一端面に対面する他端面並びに一端面及び他端面を橋絡した側面で規定されていると共に一端面に対して平行な方向における他端面の一端面に対する相対的撓み変形を許容して当該相対的撓み変形のエネルギを減衰するようになっており、斯かる振動減衰部材は、十分な減衰性能及び変位追従性等の性能を有すると共に、振動、衝撃等の外力により変形を生じた後においては、再固着して変形前の状態に復元されるようになっている。

本発明の免震装置は、剛性を有する剛性材料層と弾性を有する弾性材料層とが交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された円柱状中空部と、この円柱状中空部に配された円柱状プラグ部とを備えており、円柱状プラグは、上記振動減衰材料からなっており、斯かる円柱状プラグは、好ましい例では、積層弾性体と共に構造物の積層方向の荷重を支持するようになっている。

本発明によれば、振動減衰部材に用いられて好適な減衰材料及び減衰性能、変位追従性等の性能を有するプラグ等の振動減衰部材並びに優れた減衰性能を発揮すると共に、安定したひずみ依存性、温度依存性及び面圧依存性の特性を有する免震装置を提供することができる。

図１は、本発明の免震装置の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。 図２は、図1に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係を示す説明図である。 図３は、鉛直面圧５ＭＰａにおける図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図４は、鉛直面圧１０ＭＰａにおける図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図５は、鉛直面圧１５ＭＰａにおける図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図６は、鉛直面圧２０ＭＰａにおける図１に示す例の本発明の免震装置の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図７は、０℃における図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図８は、２０℃における図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。 図９は、４０℃における図１に示す例の水平方向の変位と水平方向荷重との関係の試験結果の説明図である。

本発明の減衰材料は、基本的に、熱伝導性フィラーと、黒鉛と、主として粘着付与剤として機能するタッキファイヤー樹脂とを含有しており、以下、これらを具体的な例でもって更に詳細に説明する。なお、本発明は、これら具体的な例に何ら限定されない。

熱伝導性フィラーは、減衰材料中で生じる互いの摩擦又は黒鉛、就中、鱗片状黒鉛との間に生じる摩擦により振動等を減衰させる減衰効果、黒鉛、就中、鱗片状黒鉛の形状を保持する形状保持効果及び減衰材料中に生じる摩擦熱を放散する放熱効果を発揮する。

熱伝導性フィラーとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化カルシウム（ＣａＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）等の金属酸化物、窒化硼素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の金属窒化物、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、炭化アルミニウム（Ａｌ_４Ｃ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び炭化チタン（ＴｉＣ）等の金属炭化物並びに水酸化アルミニウム〔Ａｌ（ＯＨ）_３〕、水酸化マグネシウム〔Ｍｇ（ＯＨ）_２〕、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）_２〕及び水酸化亜鉛〔Ｚｎ（ＯＨ）_２〕等の金属水酸化物の粒子が挙げられ、これら金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属水酸化物の粒子の一種若しくは二種以上が選択されて熱伝導性フィラーとして使用され、就中、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素及び炭化ケイ素等の粒子は、高い熱伝導性を有すると共に分散性の観点から熱伝導性フィラーとして好ましい。

これら熱伝導性フィラーの粒度は、減衰材料に生じる熱の拡散性の良否を担うものであり、平均粒径１０μｍから５０μｍの粒度をもった熱伝導性フィラーが好ましく、特に、粒度の異なる粒子、例えば平均粒径が１０μｍ程度の細かい粒度の金属酸化物と平均粒径が５０μｍ程度の粗い粒度の金属酸化物とを５０：５０又は４０：６０の割合で配合することにより、分散した５０μｍ程度の粗い粒度の金属酸化物の粒子間の隙間を１０μｍ程度の細かい粒度の金属酸化物の粒子が埋めることにより、金属酸化物の粒子の連続性を得ることができて、熱の放散性を高めることができ、また、異なる金属酸化物の粒子、例えば酸化アルミニウムの粒子と酸化マグネシウムの粒子とを５０：５０の割合で配合することにより、熱の放散性を高め得る。なお、本明細書において「平均粒径」は、レーザー回析・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

これら金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び金属炭化物の粒子から選択される熱伝導性フィラーの配合割合は、４０〜７０体積％が適当である。配合割合が４０体積％未満では、ヒステリシス（履歴）曲線で囲まれる領域の面積で評価される減衰性に不安定さを招来し、また配合割合が７０体積％を超えると、減衰材料の成形性を悪化させ、所望の形態、例えば円柱状プラグの作製が難しくなる。

黒鉛としては、人造黒鉛及び鱗片状黒鉛等の天然黒鉛を例示できるが、黒鉛の好ましい例としての鱗片状黒鉛は、鱗片状（フレーク状）をなし、粒状の黒鉛に比べると表面面積が大きく、振動減衰部材が振動、衝撃等の外力を受けたときに生じる層間すべり摩擦と、充填材熱伝導性フィラー等との摩擦とにより当該振動、衝撃等の外力を減衰する作用をより効果的に発揮する。黒鉛には、好ましくは、平均粒径が１００μｍを超えるものが使用されるが、鱗片状黒鉛には、好ましくは、平均粒径が１００μ〜１０００μｍ、より好ましくは５００μｍ〜７００μｍの接触面積の大きい粒径のものが使用される。

黒鉛、特に鱗片状黒鉛の配合割合は、１０〜５０体積％が適当である。配合割合が１０体積％未満では十分な摩擦減衰が発揮されず、また、配合割合が５０体積％を超えると減衰材料の成形性を悪化させる虞があり、仮に成形できたとしても得られた成形物、すなわち振動減衰部材としての強度を低下させ、脆さが発現する。

タッキファイヤー樹脂は、減衰材料に粘着性を付与し、減衰材料の圧縮成形を可能とする。例えば、タッキファイヤー樹脂を含む減衰材料から圧縮成形により形成された円柱状プラグ等の振動減衰部材においては、当該タッキファイヤー樹脂は、その空隙率を減少させる作用を発揮し、また振動、衝撃等の外力により、振動減衰部材に変形を生じた後においては、再固着して変形前の振動減衰部材に復元させるため、耐久性に優れた振動減衰部材とすることができる。タッキファイヤー樹脂の配合割合は、１０〜３０体積％が適当である。配合割合が１０体積％未満では、減衰材料に十分な粘着性を付与し難く、また配合割合が３０体積％を超えると、減衰材料の混練り加工性、成形性を悪化させる虞がある。

タッキファイヤー樹脂は、一般には分子量が数百から数千の熱可塑性樹脂で、種々の天然樹脂及び合成樹脂を使用することができる。タッキファイヤー樹脂としては、具体的には、ロジン、ロジン誘導体等のロジン系樹脂及びテルペン樹脂等のテルペン系樹脂等の天然樹脂並びに石油樹脂、フェノール樹脂、石炭系樹脂及びテルペン系樹脂等の合成樹脂を例示でき、これらの少なくとも一種が選択されて使用される。本発明において使用されるタッキファイヤー樹脂には、混練り加工性、成形性の観点から環球法軟化点（ＪＩＳＫ５６０１−２−２）又はリング＆ボール法軟化点（ＪＩＳＫ２２０７）が１５０℃以下、好ましくは８０〜１２０℃のものが好ましい。軟化点が８０℃未満では、混練時に、粘着性が激しくなるため加工性を悪化させる虞があり、また軟化点が１５０℃を超えると、粘度が高くなって、加工時に軟化し難くなり、作業性を悪化させる虞がある。

ロジンとしては、ガムロジン、ウッドロジン及びトールロジン等の天然ロジン、天然ロジンを用いて不均化若しくは水素添加処理した安定化ロジンや重合ロジン、更には、天然ロジンをマレイン酸、フマル酸及び（メタ）アクリル酸等の不飽和酸で変性した不飽和酸変性ロジン等が挙げられ、これらは一種を単独で使用又は二種以上を併用することができる。

ロジン誘導体としては、前記ロジンから誘導される各種のものが使用でき、前記ロジンのエステル化物、フェノール変性物及びそのエステル化物等を例示し得る。ロジンのエステル化物とは、前記ロジンと多価アルコールとをエステル化反応させて得たものをいい、多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びネオペンチルグリコール等の２価アルコール、グリセリン、トリメチロールエタン及びトリメチロールプロパン等の３価アルコール、ペンタエリスリトール及びジグリセリン等の４価アルコール並びにジペンタエリスリトール等の６価アルコール等を例示でき、これらは一種を単独で使用又は二種以上を併用することができる。

具体的な市販品として使用できるロジンエステルとしては以下のものを挙げることができる。

（ロジンエステル）
荒川化学工業社製の「ペンセルＡ：軟化点１００℃以上」、「ペンセルＡＺ：軟化点９５〜１０５℃」、「エステルガムＡＡ−Ｇ：軟化点８２℃以上」及び「エステルガム１０５：軟化点１００〜１１０℃」並びにハリマ化成社製の「ネオトールＧ２：軟化点９７〜１０４℃」、「ネオトール１０１Ｎ：軟化点９３〜１０３℃」、「ネオトール１２５ＨＫ：軟化点１２０〜１３０℃」、「ハリタックＰＨ：軟化点９３〜１０３℃」、「ハリタックＦ１０５：軟化点９７〜１０７℃」、「ハリタックＦＫ１００：軟化点９６〜１０２℃」及び「ハリタックＦＫ１２５：軟化点１２２〜１２８℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）。

（重合ロジンエステル）
荒川化学工業社製の「ペンセルＤ−１２５：軟化点１２０〜１３０℃」、「ペンセルＤ−１３５：軟化点１３０〜１４０℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）。

（不均化ロジンエステル）
荒川化学工業社製の「スーパーエステルＡ−７５：軟化点７０〜８０℃」、「スーパーエステルＡ−１００：軟化点９５〜１０５℃」、「スーパーエステルＡ−１１５：軟化点１０８〜１２０℃」及び「スーパーエステルＡ−１２５：軟化点１２０〜１３０℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）。

（ロジン変性マレイン酸樹脂）
ハリマ化成社製の「ハリマックＴ−８０：軟化点８０〜９０℃」、「ハリマックＲ−１００：軟化点１００〜１１０℃」、「ハリマックＭ−４５３：軟化点１００〜１１０℃」、「ハリタック４８５１：軟化点９５〜１０５℃」、「ハリタック４８２１：軟化点１００〜１１５℃」、「ハリタック４７４０：軟化点１１５〜１２５℃」及び「ハリタック２８ＪＡ：軟化点１３０〜１４０℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）。

（水素化ロジンエステル）
荒川化学工業社製の「エステルガム（商品名）：軟化点８０℃以上」（商品名であり、軟化点は環球法による）。

石油樹脂は、石油ナフサ等の熱分解により副生する不飽和炭化水素モノマーを含有する留分を重合したもので、具体的には、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂及び脂環族系石油樹脂（水添系石油樹脂）に分類される。

脂肪族系石油樹脂としては、例えば、炭素数が４〜５のオレフィンやジエン［ブテン−１、イソブチレン、ペンテン−１等のオレフィン；ブタジエン、ピペリレン（１，３−ペンタジエン）、イソプレン等のジエン］が１種のみ又は２種以上用いられた重合体等が挙げられる。中でも、ブタジエン、ピペリレンやイソプレン等の留分（いわゆる「Ｃ４石油留分」や「Ｃ５石油留分」）から得られる脂肪族系石油樹脂（いわゆる「Ｃ４系石油樹脂」や「Ｃ５系石油樹脂」等）を好ましい例として挙げることができ、日本ゼオン社製の「クイントンＡ１００：軟化点１００℃」、「クイントンＧ１００Ｂ：軟化点１００℃」、「クイントンＧ１１５：軟化点１１５℃」、エクソンモービル社製の「エスコレッツ１１００：軟化点９５−１０５℃」及び「エスコレッツ１２００：軟化点９５−１０５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等を挙げることもできる。

芳香族系石油樹脂としては、例えば、炭素数が８〜１０であるビニル基含有芳香族系炭化水素（スチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、インデン、メチルインデン等）が１種のみ又は２種以上用いられた重合体等を挙げることができ、中でも、ビニルトルエンやインデン等の留分（いわゆる「Ｃ９石油留分」）から得られる芳香族系石油樹脂（いわゆる「Ｃ９系石油樹脂」）が好ましい。芳香族系石油樹脂の具体例としては、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製の「日石ネオポリマーＳ、日石ネオポリマーＬ−９０：軟化点１００℃」、日石ネオポリマー１００：軟化点１００℃」、「日石ネオポリマー１２０：軟化点１２０℃」、「日石ネオポリマー１３０：軟化点１３０℃」、「日石ネオポリマー１４０：軟化点１４０℃」、「日石ネオポリマーＥ−１００：軟化点９０℃」、「日石ネオポリマーＥ−１３０：軟化点１２５℃」及び「日石ネオポリマーＥ−１３０Ｓ：軟化点１２８℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による測定）並びに東ソー社製の「ペトコールＬＸ：軟化点９８℃」、「ペトコール１００Ｔ：軟化点９５℃」、「ペトコール１２０：軟化点１２０℃」、「ペトコール１３０：軟化点１２５℃」、「ペトコール１４０：軟化点１３５℃」及び「ペトコール１５０：軟化点１４０℃」〔いずれも商品名であり、軟化点はＪＩＳＫ２２０７（リング＆ボール法による）〕等を挙げることができる。

脂肪族・芳香族系石油樹脂としては、前記Ｃ５石油留分とＣ９系石油留分とを共重合して得られる共重合系石油樹脂（いわゆる「Ｃ５／Ｃ９共重合樹脂」）等を例示し得、具体例としては、東ソー社製の「ペトロタック９０：軟化点９５℃」、「ペトロタック９０ＨＭ：軟化点９０℃」及び「ペトロタック１３０：軟化点１３０℃」（いずれも商品名であり、軟化点はＪＩＳＫ２２０７による測定）、日本ゼオン社製の「クイントンＧ１００Ｂ：軟化点１００℃」及び「クイントンＧ１１５：軟化点１１５℃」（いずれも商品名であり、軟化点はＪＩＳＫ２２０７による測定）並びにエクソンモービル社製の「エスコレッツＥＣＲ２１３：軟化点９９〜１０９℃」（いずれも商品名であり、軟化点はＴＳＴＭ４０２７による）等を例示し得る。

脂環族系石油樹脂には、上記の芳香族系石油樹脂又は脂肪族・芳香族系石油樹脂を水素添加して得られる水素添加石油樹脂及びＣ５留分から抽出されたジシクロペンタジエンを主原料に合成して得られた合成樹脂がある。中でも上記の芳香族系石油樹脂又は脂肪族・芳香族系石油樹脂を水素添加して得られた水素添加石油樹脂が代表的であり、脂環族系石油樹脂の具体例としては、荒川化学工業社製の「アルコンＰ−９０：軟化点９０±５℃」、「アルコンＰ−１００：軟化点１００±５℃」、「アルコンＰ−１１５：軟化点１１５±５℃」、「アルコンＰ−１２５：軟化点１２５±５℃」及び「アルコンＰ−１４０：軟化点１４０±５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による測定）並びにエクソンモービル社製の「エスコレッツ５３００：軟化点１００〜１１０℃」及び「エスコレッツ５３２０：軟化点１２０〜１３０℃」（いずれも商品名であり、軟化点はＴＳＴＭ４０２７による）等を例示し得る。

フェノール樹脂としては、各種のフェノール類とホルムアルデヒドとをアルカリ触媒の存在下で反応させてなるレゾール型フェノール樹脂や酸触媒の存在下で反応させてなるノボラツク型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂若しくはノボラツク型フェノール樹脂と前記天然ロジンとを反応させてなるロジン変性フェノール樹脂等を例示し得、また、フェノール類としては、フェノール、ｍ−クレゾール、３，５−キシレノール、ｐ−アルキルフェノール及びレゾルシン等が挙げられる。具体例としては、荒川化学工業社製の「タマノル１００Ｓ（ノボラック）：軟化点１１０〜１３０℃」及び「タマノル１００Ｓ（レゾール）：軟化点１００〜１１５℃」、群栄化学社製の「レジトップ（アルキル基の炭素数８のアルキルフェノール樹脂）：軟化点７８〜１０５℃」及び田岡化学社製の「タッキロール（アルキル基の炭素数８のアルキルフェノール樹脂）：軟化点７８〜１０５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等を例示し得る。

石炭系樹脂としては、コールタール中のクマロン、インデン及びスチレン等の混合物を重合させたものが挙げられる。石炭系樹脂の具体例としては、神戸油化学工業社製の「クマロン樹脂９５℃」及び「クマロン樹脂１２０℃」、日鐵化学社製の「クマロン樹脂ＮＧ４：軟化点９５〜１００℃」等のクマロン樹脂並びに日塗化学社製の「ニットレジンクマロンＧ−９０：軟化点９０℃」、「ニットレジンクマロンＧ−１００Ｎ：軟化点１００℃」及び「ニットレジンクマロンＶ−１２０：軟化点１２０℃」等のクマロン・インデン共重合樹脂（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等を例示し得る。

テルペン系樹脂は、通常、有機溶媒中でフリーデルクラフツ型触媒の存在下、テルペン単量体単独で又はテルペン単量体と芳香族単量体とを若しくはテルペン単量体とフェノール類とを共重合して得られたものであり、また、得られたテルペン系樹脂を水素添加処理して得られた水素添加テルペン系樹脂であってもよい。テルペン系樹脂としては、例えば、α−ピネン樹脂、β−ピネン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂及び水素添加テルペン樹脂等のテルペン系樹脂を例示できる。

テルペン単量体としては、イソプレン等の炭素数５のヘミテルペン類、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、ｄ−リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α−フェランドレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、テルピノーレン、１，８−シネオール、１，４−シネオール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、サビネン、パラメンタジエン類、カレン類等の炭素数１０のモノテルペン類、カリオフィレン、ロンギフォレン等の炭素数１５のセスキテルペン類、炭素数２０のジテルペン類等が挙げられ、芳香族単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、イソプロペニルトルエン等が挙げられ、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフェノールＡ等を挙げることができる。

テルペン樹脂の具体例としては、ヤスハラケミカル社製の「ＹＳレジンＰＸ１０００：軟化点１００±５℃」、「ＹＳレジンＰＸ１１５０：軟化点１１５±５℃」及び「ＹＳレジンＰＸ１２５０：軟化点１２５±５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等が挙げられ、水添テルペン樹脂の具体例としては、ヤスハラケミカル社製の「クリアロンＰ１０５：軟化点１０５±５℃」、「クリアロンＰ１１５：軟化点１０５±５℃」、「クリアロンＰ１２５：軟化点１２５±５℃」及び「クリアロンＰ１３５：軟化点１３５±５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等が挙げられる。また、芳香族変性テルペン樹脂の具体例としては、ヤスハラケミカル社製の「ＹＳレジンＴＯ１０５：軟化点１０５±５℃」、「ＹＳレジンＴＯ１１５：軟化点１１５±５℃」及び「ＹＳレジンＴＯ１２５：軟化点１２５±５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等が挙げられ、テルペンフェノール樹脂の具体例としては、荒川化学社製の「タマノル９０１：軟化点１２０〜１３５℃」、ヤスハラケミカル社製の「ＹＳポリスターＵ１１５：軟化点１１５±５℃」、「ＹＳポリスターＵ１３０：軟化点１３０±５℃」、「ＹＳポリスターＴ１００：軟化点１００±５℃」、「ＹＳポリスターＴ１１５：軟化点１１５±５℃」、「ＹＳポリスターＴ１３０：軟化点１３０±５℃」及び「ＹＳポリスターＴ１４５：軟化点１４５±５℃」（いずれも商品名であり、軟化点は環球法による）等を例示し得る。

上記した熱伝導性フィラーと、黒鉛と、タッキファイヤー樹脂とからなる減衰材料に対して、更に加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を配合することができる。

加硫ゴム粉末は、減衰材料を成形して得られる円柱状プラグ等の振動減衰部材に柔軟性を付与して当該振動減衰部材の動き易さを助長すると共にエネルギ吸収量を増大させる役割を果たす。加硫ゴム粉末としては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン酢酸ビニルゴム及びエチレン−メチルアクリレート共重合体等の加硫ゴムを粉砕して形成される平均粒径が９０μｍの粉砕粉末が使用され、これら加硫ゴム粉末の一種又は二種以上が選択されて使用される。加硫ゴム粉末の配合割合は、熱伝導性フィラー、黒鉛、特に鱗片状黒鉛及びタッキファイヤー樹脂からなる減衰材料又は熱伝導性フィラー、黒鉛、特に鱗片状黒鉛、タッキファイヤー樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂からなる減衰材料に対して、好ましくは４０体積％以下、より好ましくは７〜３０体積％である。

結晶性ポリエステル樹脂は、減衰材料を成形して得られる円柱状プラグ等の振動減衰部材を組み込んだ免震装置におけるヒステリシス（履歴）形状をバイリニア型にする効果を有する。この結晶性ポリエステル樹脂の配合割合は、熱伝導性フィラー、黒鉛、就中、鱗片状黒鉛及びタッキファイヤー樹脂からなる減衰材料又は熱伝導性フィラー、黒鉛、就中、鱗片状黒鉛、タッキファイヤー樹脂及び加硫ゴム粉末からなる減衰材料に対して、好ましくは２０体積％以下、より好ましくは０〜１５体積％である。

結晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリグルコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン及びポリエチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート及びポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等の半芳香族ポリエステル、エステル系エラストマー等を例示し得る。結晶性ポリエステル樹脂の具体例としては、東洋紡績社製の「バイロンＧＭ９００」、「バイロンＧＭ９２０」及び「バイロンＧＭ９９０」（いずれも商品名）等を挙げることができる。結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、好ましくは１００００〜３５０００、より好ましくは１５０００〜３００００である。

本発明の減衰材料及び減衰材料からなる振動減衰部材は、次のようにして製造される。

第一工程では、熱伝導性フィラー、黒鉛として鱗片状黒鉛及びタッキファイヤー樹脂粉末の各成分又はこれら成分に更に加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を加えた各成分を所定量の割合に秤量し、これらをバンバリーミキサー等の撹拌混合機に投入して均一に混合し、混合物を作製する。第二工程では、混合物をニーダー（混練機）に投入し、加熱混練して減衰材料を製造する。

上記方法にて製造された減衰材料を、８０〜１２０℃の温度に加熱された金型の、例えば円柱状中空部に充填し、成形圧力０．１〜１．０トン／ｃｍ^２で圧縮成形する。圧縮成形後、金型の円柱状中空部で加圧状態を維持しながら徐冷し、ついで金型の円柱状中空部から取り出して円柱状プラグ等の振動減衰部材を製造する。このように製造された振動減衰部材は、例えば免震装置用の円柱状プラグとして使用し得る。

剛性を有する剛性材料層と弾性を有する弾性材料層とが交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された円柱状中空部と、この円柱状中空部に圧入された円柱状プラグとを備えており、当該円柱状プラグが上述の振動減衰材からなっている本発明の免震装置は、高い減衰性能と面圧依存性との特性を有しており、斯かる免震装置の好ましい例を図を参照しながら以下詳細に説明する。

図１に示すように、本例の免震装置１は、環状のゴム等の弾性板２からなる弾性材料層並びに複数枚の環状の薄肉剛性鋼板３及び環状の厚肉剛性鋼板４及び５からなる剛性材料層が交互に積層されてなる環状の積層弾性体６と、少なくとも積層弾性体６の内周面７で規定された円柱状中空部８に密に配されていると共に振動減衰材からなる円柱状プラグ９と、厚肉剛性鋼板４及び５にそれぞれボルト１０を介して連結された上下フランジプレート１２及び１１と、円柱状プラグ９の下面及び上面において上下フランジプレート１２及び１１と厚肉剛性鋼板４及び５とを互いに剪断方向（水平方向）Ｆに関して固定する環状の剪断キー１３とを具備しており、円柱状プラグ９が密に配された円柱状中空部８は、内周面７に加えて、下方の剪断キー１３の上面１４と上方の剪断キー１３の下面１５とによって規定されている。免震装置１において、厚肉剛性鋼板４及び５は、積層弾性体６の上下端面側の弾性材料層に埋め込まれて配されており、円柱状プラグ９の下端部１６は、厚肉剛性鋼板５の内周面によって規定される円柱状中空部８の下端部に密に配されており、円柱状プラグ９の上端部１７は、厚肉剛性鋼板４の内周面によって規定される円柱状中空部８の上端部に密に配されている。本免震装置１は、下フランジプレート１１側が基礎１８に、上フランジプレート１２側が構造物１９にそれぞれ連結されて、積層弾性体６と円柱状プラグ９とによって構造物１９の積層方向（鉛直方向）Ｖの荷重を支持するように、用いられる。

振動減衰材からなる柱状の振動減衰部材としての斯かる円柱状プラグ９は、円形の一端面３１及びこの一端面３１に対面する円形の他端面３２並びに一端面３１及び他端面３２を橋絡した円筒状の側面３３で規定されていると共に一端面３１に対して平行な方向である水平方向Ｆにおける他端面３２の一端面３１に対する相対的撓み変形を許容して当該相対的撓み変形のエネルギを減衰するようになっている。

本免震装置１を製造する場合には、まず、環状のゴム板等からなる弾性板２と環状の剛性金属板等からなる薄肉剛性鋼板３とを交互に積層して、その下面及び上面に環状の剛性金属板等からなる厚肉剛性鋼板４及び５を配置し、型内における加圧下での加硫接着等によりこれらを相互に固定してなる環状の積層弾性体６を準備し、その後、円柱状プラグ９を円柱状中空部８に形成すべく、円柱状中空部８に円柱状プラグ９を圧入する。円柱状プラグ９の圧入は、円柱状プラグ９が積層弾性体６の内周面７に対して隙間が生じないようにして、円柱状プラグ９を油圧ラム等により円柱状中空部８に押し込んで行う。円柱状プラグ９の圧入後、剪断キー１３を円筒状中空部８の下端部及び上端部に、その上面１４を円柱状プラグ９の一端面３１に、その下面１５を円柱状プラグ９の他端面３２に隙間なしに接触させて配し、上下フランジプレート１２及び１１を厚肉剛性鋼板４及び５にそれぞれボルト１０を介して取り付ける。なお、型内における加圧下での加硫接着による積層弾性体６の形成において、薄肉剛性鋼板３並びに厚肉剛性鋼板４及び５の外周面を覆って、弾性板２からなる弾性材料層にゴム等からなる円筒状被覆層２０が一体的に形成されるようにするとよい。

本免震装置１は、円柱状中空部８に円柱状プラグ９が圧入されており、振動、衝撃等により基礎１８に対して構造物１９が水平方向Ｆに移動されて水平方向（剪断方向）Ｆの剪断力を受けた際には、積層弾性体６と共に円柱状プラグ９が水平方向Ｆに剪断変形して水平方向Ｆの振動エネルギを吸収し、振動、衝撃等の外力を速やかに減衰させることができる。熱伝導性フィラー、黒鉛としての鱗片状黒鉛及びタッキファイヤー樹脂からなる減衰材料又はこれらに加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくと一方を含有した減衰材料から製造した振動減衰部材としての円柱状プラグ９が円柱状中空部８に圧入されている免震装置１は、優れた減衰性能を発揮すると共に、面圧依存性の特性を有しており、斯かる免震装置１において、円柱状プラグ９は、振動、衝撃等の外力により変形又は破断を生じた後においては、再固着して略変形前の特性をもって復元されるようになっている。

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何等限定されないのである。

実施例１〜実施例１５
熱導電性フィラー、黒鉛としての鱗片状黒鉛及びタッキファイヤー樹脂の各成分又はこれらに加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方の成分を加えた各成分を表１及び表２に示す配合割合（体積％）に秤量し、これらをバンバリーミキサーに投入し、均一に撹拌混合して各成分組成からなる混合物を作製した。混合物を、１２０℃の温度に加熱したニーダーに投入し、加熱しながら混錬して減衰材料を作製した。減衰材料を１２０℃の温度に加熱した金型の円柱状中空部に充填し、成形圧力０．６トン／ｃｍ^２で圧縮成形した。成形後、金型の円柱状中空部で加圧状態を保持しながら減衰材料を徐冷し、常温まで冷却した後、金型の円柱状中空部から直径φが５０ｍｍの振動減衰材料からなる円柱状プラグを取り出した。

表１及び表２中、タッキファイヤー樹脂のロジンエステルは、ハリマ化成社製の「ネオトール１２５ＨＫ」を、芳香族系石油樹脂は、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製の「日石ネオポリマー１２０」を、クマロン樹脂は、神戸油化学工業社製の「クマロン樹脂１２０℃」を、クマロン・インデン共重合樹脂は、日塗化学社製の「ニットレジンクマロンＶ−１２０」を、テルペン樹脂は、ヤスハラケミカル社製の「ＹＳレジンＰＸ１２５０」を、テルペンフェノール樹脂は、ヤスハラケミカル社製の「ＹＳポリスターＵ１１５」を夫々使用した。

外径が２５０ｍｍで、厚みが１．４ｍｍであって剛性を有する薄肉剛性鋼板を２３枚と、同じく外径が２５０ｍｍで、厚みが２．０ｍｍであって弾性を有する弾性板（加硫天然ゴム：ゴム剪断弾性率Ｇ＝０．４Ｎ／ｍｍ^２）を２４枚とを交互に積層し、その下面及び上面に同じく外径が２５０ｍｍで、厚みが２５ｍｍであって、下面及び上面の夫々の中央部に径７０ｍｍの円盤状剪断キーを嵌合できる円形凹所をもった厚肉剛性鋼板を配置し、型内における加圧下での加硫接着等によりこれらを相互に固定した高さ１３０．２ｍｍであって径方向の厚み５ｍｍの円筒状被覆層をもった積層弾性体（高さ１３０．２ｍｍ、外径２６０ｍｍ）の中央部の円柱状中空部に、直径φが５０ｍｍであって実施例１〜実施例１１からなる円柱状プラグを隙間なしに圧入して図１に示す免震装置を作製した。

免震装置の減衰性能については、次の方法により評価した。

＜減衰性能＞
上記した免震装置に、鉛直方向に５ＭＰａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの夫々の面圧Ｐを負荷した状態で水平方向Ｆに０．３３Ｈｚの加振周波数で加振して規定変位の水平方向剪断変形（±４８ｍｍ＝±１００％剪断歪）を生じさせた。積層弾性体の下端に対するその上端の水平方向の変位（横軸δ）と免震装置の水平方向荷重（水平力）（縦軸Ｑ）との関係（水平復元力特性図）を示す図２において、ヒステリシス曲線（実線）で囲まれた領域の面積ΔＷが広くなるほど、振動エネルギを多く吸収できることを意味するが、ここでは、水平方向剪断変形、即ち±１００％剪断歪における切片荷重（降伏荷重）Ｑｄ（ヒステリシス曲線が縦軸Ｑと交差する点での水平方向荷重Ｑｄ１及び│Ｑｄ２│を用いて、式：Ｑｄ＝（Ｑｄ１+│Ｑｄ２│）／２で計算した値）で振動減衰材からなる円柱状プラグの減衰性能を評価（切片荷重Ｑｄが大きくなるほど、ヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積が広くなり、減衰性能が優れることを示す）した。

また、免震装置の面圧依存性の特性については、次の試験及びその試験結果から評価した。

＜面圧依存性＞
免震装置に、先に示した５ＭＰａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの鉛直面圧（鉛直荷重）Ｐを夫々負荷し、各鉛直面圧Ｐにおける切片荷重Ｑｄを求め、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの各鉛直面圧Ｐによる切片荷重Ｑｄの変化を、鉛直面圧５ＭＰａの切片荷重Ｑｄを１．００とした比（倍率）で算出して、この比で面圧依存性を評価した。この比が鉛直面圧Ｐの増加に伴って増加する免震装置は、鉛直面圧Ｐに応じた切片荷重Ｑｄを発生し、支持する荷重の異なる構造物に応じた免震効果を発揮できる特性を有することになる。

面圧依存性の試験結果を示す表１及び表２から分かるように、表１及び表２に示す成分組成からなる円柱状プラグを圧入した免震装置は、鉛直面圧Ｐの上昇につれて切片荷重Ｑｄが増加し、具体的には、各鉛直面圧Ｐにおける切片荷重Ｑと鉛直面圧５ＭＰａでの切片荷重との比が、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して２倍の１０ＭＰａで、１．２２〜１．４２、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して３倍の１５ＭＰａで、１．４１〜１．８４、そして、鉛直面圧Ｐが５ＭＰａに対して４倍の２０ＭＰａで、１．５８〜２．２６となって、鉛直面圧Ｐに応じて切片荷重Ｑｄの値が増加し、鉛直面圧Ｐとなる積載荷重に応じた免震効果を得ることができる。図３から図６は、実施例１３の成分組成からなる円柱状プラグを圧入した免震装置における水平方向の変位δ（ｍｍ）と水平方向荷重（水平力）Ｑ（ｋＮ）との関係である水平復元力特性の試験結果（ヒステリシス曲線）を示す。

なお、円柱状プラグとして鉛プラグを圧入した免震装置における鉛直面圧５ＭＰａでの切片荷重と、鉛直面圧１０ＭＰａ、１５ＭＰａ及び２０ＭＰａの夫々での切片荷重との比は、鉛直面圧１０ＭＰａで１．０２、鉛直面圧１５ＭＰａで１．０４、そして、鉛直面圧２０ＭＰａで１．０６であり、鉛プラグを圧入した免震装置では、支持する荷重が異なっても、切片荷重が殆ど変化せず、荷重の異なる構造物に応じた免震効果を発揮する面圧依存性の観点から、斯かる鉛プラグを圧入した免震装置は、本例の免震装置よりも劣っている。

図７から図９は、実施例１３の成分組成からなる円柱状プラグを圧入した免震装置について、０℃、２０℃及び４０℃における水平方向の変位δと水平方向荷重Ｑとの関係の試験結果（ヒステリシス曲線）を示し、これらの図から本例の免震装置は、安定した温度依存性を有していることが分かる。

１ 免震装置
２ 弾性板
３ 薄肉剛性鋼板
４、５ 厚肉剛性鋼板
６ 積層弾性体
８ 円柱状中空部
９ 円柱状プラグ

Claims (17)

1. 付加される振動を相互の摩擦により減衰させる熱伝導性フィラーと、付加される振動を少なくとも熱伝導性フィラーとの摩擦により減衰させる黒鉛と、タッキファイヤー樹脂とを含んでおり、タッキファイヤー樹脂により粘着性が付与されている減衰材料。
2. 黒鉛は、１００μｍを超える平均粒径を有している請求項1に記載の減衰材料
3. 熱伝導性フィラー、平均粒径が１００μｍを超える黒鉛及びタッキファイヤー樹脂を含んでいる減衰材料。
4. 熱伝導性フィラーを４０〜７０体積％と、黒鉛を１０〜５０体積％と、タッキファイヤー樹脂を１０〜３０体積％とを含んでいる請求項１から３のいずれか一項に記載の減衰材料。
5. 熱伝導性フィラーと、黒鉛と、タッキファイヤー樹脂とを含んでいる減衰材料。
6. 黒鉛は、１００μｍを超える平均粒径を有している請求項５に記載の減衰材料。
7. 熱伝導性フィラーを４０〜７０体積％と、黒鉛を１０〜５０体積％と、タッキファイヤー樹脂を１０〜３０体積％とを含んでいる請求項５又は６に記載の減衰材料。
8. 熱伝導性フィラーを４０〜７０体積％と、黒鉛を１０〜５０体積％と、タッキファイヤー樹脂を１０〜３０体積％とを含んでいる減衰材料。
9. 黒鉛は、１００μｍを超える平均粒径を有している請求項８に記載の減衰材料。
10. 黒鉛は、鱗片状黒鉛である請求項１から９に記載の減衰材料。
11. 加硫ゴム粉末及び結晶性ポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方を更に含んでいる請求項１から１０のいずれか一項に記載の減衰材料。
12. 加硫ゴム粉末を７〜３０体積％と結晶性ポリエステル樹脂を０体積％を超え２０体積％以下とのうちの少なくとも一方を含んでいる請求項１１に記載の減衰材料。
13. 熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属水酸化物の粒子の一種若しくは二種以上を含んでいる請求項１から１２のいずれか一項に記載の減衰材料。
14. タッキファイヤー樹脂は、ロジン、ロジン誘導体等のロジン系樹脂及びテルペン樹脂等のテルペン系樹脂等の天然樹脂並びに石油樹脂、フェノール樹脂、石炭系樹脂及びテルペン系樹脂等の合成樹脂の少なくとも一種を含む請求項１から１３のいずれか一項に記載の減衰材料。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の減衰材料からなっており、一端面及びこの一端面に対面する他端面並びに一端面及び他端面を橋絡した側面で規定されていると共に一端面に対して平行な方向における他端面の一端面に対する相対的撓み変形を許容して当該相対的撓み変形のエネルギを減衰する柱状の振動減衰部材。
16. 剛性を有する剛性材料層と弾性を有する弾性材料層とが交互に積層されてなる積層弾性体と、少なくともこの積層弾性体の内周面で規定された円柱状中空部と、この円柱状中空部に圧入された円柱状プラグとを備えており、円柱状プラグは、請求項１から１４のいずれか一項に記載の減衰材料からなる免震装置。
17. 円柱状プラグは、積層弾性体と共に積層方向の荷重を支持するようになっている請求項１６に記載の免震装置。

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