JP3000626B2 - 積層構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は積層構造体の製造方法に係り、特に、剛性を
有する硬質板と、粘弾性的性質を有する軟質層とが交互
に積層されてなる、防振性、吸振性に優れた積層構造体
を製造する方法に関するものである。詳しくは、上記粘
弾性的性質を有する軟質層の厚さが極く薄いことが要求
される小型の積層構造体を精度良く製造することが可能
な積層構造体の製造方法に関する。

［従来の技術］ 鋼板等の剛性を有する硬質板と、ゴム等の粘弾性的性
質を有する軟質層とが交互に積層された構造体は、防振
性、吸振性等を要求される支承部材、即ち免震ゴムとし
て最近大いに注目されている。

例えば、コンクリートのような剛体建物と基礎土台と
の間に上述のような積層構造体を介在させることによっ
て、平常時には建物の重量を支える支承として働き、一
方、地震時には建物を支えた状態でコンクリート建物の
固有周期を地震の周期からずらす作用により、地震から
建物が受ける加速度を非常に小さくするという効果が奏
される。この重量を支えるという機能と加速度を低減す
るという両機能は、鋼板のような剛性を有する硬質板
と、ゴムのような粘弾性的性質を有する軟質層との積層
化によって初めて達成される。因みに一般の免震ゴムで
は、鉛直方向のばね定数と水平方向のばね定数との比は
1000対１程度に設計されており、この結果、鉛直方向に
は1mmも変形しないのに対し、水平方向には30cm以上も
変形することが可能となっている。ばね定数の設計要素
には硬質板と軟質層との積層数，各層の厚さ，面積，硬
度などがあり、例えば、一般の免震ゴムでは積層数が５
〜50層，ゴム等の軟質層の厚さは一層当り0.5〜5mm程度
とされている。

このような積層構造体は、従来、次のような方法で製
造されている。即ち、カレンダー、押出機等によって未
加硫のゴムを所定の厚さのシートに予備成形し、次いで
所定形状に切り抜き、このゴム板と鋼板とを交互に所定
の枚数だけ重ね合わせ、その上下両端にフランジを重
ね、最後にその状態で上下方向から加圧しながら加熱し
て、ゴム板を加硫させてゴム板と剛板との一体化構造物
を得るものである。

また、別の製造法として特開平２−89622号には、第
１の鋼板の上にゴムを層状に射出成形した後、第２の鋼
板を該ゴム層に重ね、更に、該第２の鋼板の上にゴム層
を射出成形し、これを順次繰り返すことにより、ゴム層
−鋼板の一体化構造物を製造する方法が記載されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の方法のうち、ゴムを予備成形する
方法では、カレンダーや押出機によって予備成形するた
め、得られるゴムシートの厚さに限界があり、特に0.5m
mよりも薄いゴムシートを精度良く得ることが容易では
ない。

一方、近年エレクトロニクス技術の急速な進歩に伴
い、各種電気、電子機器の小型・軽量化が進むと共に、
より一層の高機能化が求められている。これに伴い、こ
れら精密機器の分野においても防振性、吸振性に優れ、
かつ良好な支承機能を有する小型で高性能の支承部材の
開発が要望されている。これらの要望に応えるものとし
て、小型で精密な積層構造体の登場が待たれているが、
このような小型の積層構造体に用いられる粘弾性的性質
を有する軟質層には、サブミリオーダーの厚さをミクロ
ンオーダーの精度で形成することが求められる。

しかしながら上述したように、従来のカレンダーや押
出機による予備成形を行なう方法では、サブミリオーダ
ーのゴムシートを精度良く成形することは困難であり、
従って上記要求を満たす小型の積層構造体を製造するこ
とはできない。

一方、特開平２−89622号の方法では、ゴム層を一層
ずつ射出して鋼板を重ねていく方法であるから、著しく
手間がかかる。

本発明は上記従来の製造方法の問題点を解決し、特に
粘弾性的性質を有する軟質層が薄い小型積層構造体であ
っても、精度良くしかも簡単かつ迅速に製造することが
できる積層構造体の製造方法を提供することを目的とす
る、 ［課題を解決するための手段］ 本発明の積層構造体の製造方法は、剛性を有する硬質
板と、粘弾性的性質を有する軟質層とが交互に積層され
てなる構造体を製造する方法であって、予め間隔をあけ
て積層された複数の硬質板の間に軟質層構成材料を、流
動状態にて射出或いは圧入によって供給した後、硬化さ
せる積層構造体の製造方法において、 円形の硬質板が嵌合する半円形の第１の凹部を有した
第１のスペーサと、該第１の凹部よりも小さい半円形の
第２の凹部を有した第２のスペーサとが交互に重ね合わ
され、 この重ね合わされた第２のスペーサ同士の間の各第１
の凹部に硬質板が嵌合されてなる配列体が成形空間内に
配置され、 この配列体の硬質板同士の間及び、硬質板のこれらス
ペーサとは反対側の第１の半周側に軟質層構成材料を供
給して硬化させ、 次いで、この硬化した軟質層構成材料及び硬質板から
前記第１のスペーサ及び第２のスペーサを取り外し、 第１のスペーサ及び第２のスペーサの取り外した跡の
前記第１の半周側とは反対側の第２の半周側に軟質層構
成材料を供給して成形することを特徴とする。

即ち、本発明の積層構造体の製造方法は、積層構造体
の粘弾性的性質を有する軟質層、流動状態にある原材料
を射出或いは圧入によって、予め間隔をあけて積層され
た剛性を有する硬質板の間の空隙部に供給し、その後硬
化させることによって形成させるものである。

なお、本発明の積層構造体の製造方法において、粘弾
性的性質を有する軟質層の素材としては、射出或いは圧
入によって供給が可能なものであればいずれでも良く、
例えば天然ゴム，スチレンゴム，ブタジエンゴム，ニト
リルゴム，エチレンプロピレンゴム，ブチルゴム，シリ
コーンゴム，アクリルゴム，ウレタンゴム，フッ素ゴム
などのいわする固形ゴム材料；液状ポリブタジエン，液
状イソプレン，液状シリコーンなどのいわゆる液状ゴム
材料；ポリスチレン系，ポリオレフィン系，ポリウレタ
ン系，ポリエステル系，ポリアミド系，ポリ塩化ビニル
系などの熱可塑性エラストマー材料；或いは、天然ゴム
ラテックス，スチレン−ブタジエンゴムラテックス，ア
クリルエマルジョン，酢酸ビニル系エマルジョン等のラ
テックス、エマルジョン材料等が挙げられる。これらの
中では供給時の材料の粘土が低く射出、圧入が容易な液
状ゴム材料、ラテックス・エマルジョン材料及び熱可塑
性エラストマー材料が好ましく、特に液状ゴム材料及び
ラテックス・エマルジョン材料が好ましい。これらの材
料は必要に応じて２種以上をブレンドして、或いは種々
の充填剤、可塑剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、
樹脂成分などを適宜配合して使用に供される。また、必
要に応じて上記の材料自身を種々変性、改質して用いる
こともできる。

一方、剛性を有する硬質板としては、粘弾性的性質を
有する軟質層を拘束する働きをするものであればいずれ
でも良いが、例えば、鉄板，ステンレス板，銅版，アル
ミニウム板，ブラス板などの金属板；ポリエステル，ポ
リアミド，ポリイミド，ポリカーボネートなどの熱可塑
性樹脂；不飽和ポリエステル，エポキシ，フェノールな
どの熱硬化性樹脂；或いは、液晶ポリマーなどが挙げら
れる。

粘弾性的性質を有する軟質層と剛性を有する硬質板と
はその当接面に必要に応じて接着剤を塗布する等の接着
処理を施すことによって、相互の拘束効果をより一層確
実なものとすることができる。

本発明において、粘弾性的性質を有する軟質層の厚さ
は５〜2000μｍが好ましく、特に10〜1000μｍ、とりわ
け15〜500μｍが好ましく、20〜250μｍであることが最
も好ましい。

一方、剛性を有する硬質板の厚さは10〜1000μｍ、特
に50〜70μｍ程度とするのが好ましい。

本発明において、積層構造体の積層数には特に制限は
ないか、通常の場合、硬質板及び軟質層はそろぞれ３〜
30枚程度積層される。

［作用］ 本発明の積層構造体の製造方法によれば、流動状態の
原材料を所定の空隙部へ供給しその後硬化させるので、
例えば100μｍ程度と極めて薄い粘弾性的性質を有する
軟質層であっても、高精度に、しかも簡単かつ迅速に形
成することが可能となり、小型で精密な積層構造体の製
造が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例方法について詳
細に説明する。

本実施例方法では、第5,6図に示す２種類のスペーサ
1,2を用いて円形の硬質板（本実施例では鋼板）３を保
持する。第１のスペーサ１は円形の鋼板３が嵌合する半
円形の第１の凹部1aを備え、第２のスペーサ２は、該第
１の凹部1aよりも少し小さい半円形の第２の凹部2aを有
している。なお、スペーサ1,2の両側辺部にはそれぞれ
突片部1b,2bが張り出されている。

これらのスペーサ1,2は第７図の如く交互に重ね合さ
れ、第９図の如くスペーサ１の凹部1aに鋼板３が上方か
ら差し込まれる如くして嵌合される。第８図はこの嵌合
状態を示す正面図であり、第９図は第８図のIX−IX線に
沿う断面において鋼板が差し込まれる状態を示してい
る。

このスペーサ1,2は、第４図の如く下型（下金型）４
の成形空間部５に配列される。該下型４の成形空間部５
には、双方の側面壁に凹条６が形成されており、スペー
サ1,2の突片部1b,2bが該凹条６に係合される。なお、ス
ペーサ1,2を成形空間部５内に配列した後、鋼板３をス
ペーサ１の凹部1aに嵌合させても良く、第９図の如くス
ペーサ1,2の配列体に鋼板３を嵌合させ、その後この配
列体を成形空間部５に装入するようにしても良い。

このスペーサ配列体においては、第９図から明らかな
通り、鋼板３同志が第２のスペーサ２の厚み分だけの間
隔をあけて配列されている。

第1,4図の如く下型４内にスペーサ1,2を用いて所定枚
数の鋼板３を配置した後、第２図の如く上型７を下型４
に被せる。この上型７には半円筒形の凹部よりなる成形
空間部８が形成されており、この成形空間部８が前記下
型４の成形空間部５と重なり合う。なお、成形空間部８
の内周面と鋼板３の外周面との間には若干の隙間があ
き、この隙間にも後述の如く樹脂が注入されるようにな
っている。

下型４に上型７を被せて型締めした後、第２図の通
り、上型７のランナー９を介して射出成形機10から樹脂
が射出される。

なお、本実施例では上型７と下型４とが熱盤11,12で
挟持され、射出注入された樹脂を加熱しうるようになっ
ている。13は型締め用の昇降シリンダ、14はそのピスト
ンロッドを示す。

上型７と下型４とで形成される成形空間部に、射出注
入された樹脂が硬化した後、脱型し、成形体からスペー
サ1,2を取り外す。なお、スペーサ２の凹部2aの周縁部
は鋼板３同志の間に入り込んでいるので、スペーサ２を
取り外した跡には、鋼板３同志の間に成形体の外周面か
ら食い込んだ半周状の凹溝が形成されている。この凹溝
内にも樹脂を充填するために、上型７及び下型４よりな
る金型から取り出され、さらにスペーサ1,2が取り外さ
れた成形体を別の金型にセットし、樹脂を射出する。
（ただし、この第２段階目の射出程度は図示略。）な
お、この第２段階目の射出成形により、該凹溝が生じて
いる半周側の鋼板３の半周面も樹脂中に埋没されるよう
になる。

これにより、第３図に示した構成の、鋼板３と軟質層
21とが交互に積層された構造の構造体20が製造される。
第３図において、22は鋼板製等のフランジであり、上記
成形工程終了後、得られた成形体に接着剤等で接着する
ことにより容易に取り付けることができる。以下に具体
的な実施例を挙げて説明する。

実施例１ 第１図〜第９図に示す方法に従って積層構造体を製造
した。

なお、鋼板３としては厚さ200μm,直径10mmの鋼板を
用い、スペーサ1,2によって、隣接する鋼板の間隙が100
μｍとなるように16枚の鋼板を配列保持した。その後、
スペーサ配列体を下型４に装入し、その後昇降シリンダ
13のロッド14を上昇させて型を締めた後、射出成形機10
より所定量計量され混合された液状シリコーンゴム（信
越化学工業社製「KE1940−30」（２液混合タイプ））を
ランナー９を経て金型内へと導いた。そして熱盤11,12
で120℃に15分間加熱して硬化させた。得られた成形体
を金型より取り出し、更に前述の２段階目の成形を行な
った後、両端面に直径15mm,厚さ2mmの鋼板製のフランジ
を接着し、第３図に示す積層構造体20を得た。

得られた積層構造体を分解して粘弾性的性質を有した
軟質層21であるシリコーンゴム層を取り出し寸法を測定
したところ、その直径は11mm,厚さ100μｍであり、直径
も厚さも設計値を満足していることが確認された。

［発明の効果］ 以下詳述した通り、本発明の積層構造体の製造方法に
よれば、粘弾性的性質を有する軟質層を、予め間隔をあ
けて積層された剛性を有する硬質板の間の所定の空隙層
に流動状態の原材料を射出或いは圧入によって供給し、
その後硬化させて成形するので、従来のようなゴムシー
トをカレンダーや押出機で予備成形してから切り抜くと
いう方法に比べて、薄い軟質層を高精度に形成すること
ができる。また、射出或いは圧入によって積層構造体を
製造するので、従来のように軟質層と硬質板とを順次重
ね合せていく製造法に比べて、加工性も改善されてお
り、生産性も著しく向上される。

従って、本発明の積層構造体の製造方法によれば、小
型で精密な積層構造体を容易かつ効率的に製造すること
が可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の積層構造体の製造方法の一
実施例方法を説明する金型の断面図、第３図は本発明の
方法により製造される積層構造体の一例を示す断面図、
第４図は下型へのスペーサの装入状態を示す斜視図、第
５図及び第６図は実施例方法で使用されるスペーサを示
す斜視図、第７図はスペーサの重ね合せ状態を示す斜視
図、第８図はスペーサへの鋼板の嵌合状態を示す正面
図、第９図は第８図のIX−IX線に沿う断面において鋼板
が差し込まれる状態を示す断面図である。 1,2……スペーサ、３……鋼板（硬質板）、 ４……下型、5,8……成形空間部、 ７……上型、９……ランナー、 10……射出成形機、20……積層構造体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】剛性を有する硬質板と、粘弾性的性質を有
   する軟質層とが相互に積層されてなる構造体を製造する
   方法であって、予め間隔をあけて積層された複数の硬質
   板の間に軟質層構成材料を、流動状態にて射出或いは圧
   入によって供給した後、硬化させる積層構造体の製造方
   法において、 円形の硬質板が嵌合する半円形の第１の凹部を有した第
   １のスペーサと、該第１の凹部よりも小さい半円形の第
   ２の凹部を有した第２のスペーサとが交互に重ね合わさ
   れ、 この重ね合わされた第２のスペーサ同士の間の各第１の
   凹部に硬質板が嵌合されてなる配列体が成形空間内に配
   置され、 この配列体の硬質板同士の間及び、硬質板のこれらスペ
   ーサとは反対側の第１の半周側に軟質層構成材料を供給
   して硬化させ、 次いで、この硬化した軟質層構成材料及び硬質板から前
   記第１のスペーサ及び第２のスペーサを取り外し、 第１のスペーサ及び第２のスペーサの取り外した跡の前
   記第１の半周側とは反対側の第２の半周側に軟質層構成
   材料を供給して成形することを特徴とする積層構造体の
   製造方法。