JP3296756B2

JP3296756B2 - 免震構造体の加硫方法

Info

Publication number: JP3296756B2
Application number: JP19809197A
Authority: JP
Inventors: 博之橘; 克彦畑
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH1137216A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震構造体に関する
ものであり、特に、加硫時間が長時間になることを防止
しつつゴム板と金属部分との接着性を高めた免震構造体
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震時に建物、橋梁等の構築物の
被害を防ぐため、ゴム板と金属板とが交互に積層されて
互いに接着された積層体を備えた免震構造体が用いられ
ている。この免震構造体では、構築物に伝わる振動の周
期を地震の周期よりも長くする機能（いわゆる免震機
能）と振動を減衰させる機能（いわゆる減衰機能）とが
ゴム板により発現されるとともに、構築物の鉛直荷重を
支持する機能が金属板により発現される。

【０００３】このゴム板と金属板との界面は、異物間の
接着であるため接着力が不充分となりやすい。界面の接
着力が不充分となると、地震により免震構造体に水平方
向の荷重が作用する際にゴム板と金属板との界面での破
断が生じやすく、免震構造体の強度を低下させてしまう
こととなる。界面の接着性を高めるため、界面には加硫
接着剤等による処理が施される。なお、積層体の上端及
び下端には、免震構造体取付け用の金属製フランジ部が
設けられるが、この金属製フランジ部とゴム板との界面
も、同様の目的で加硫接着剤等による処理が施される。

【０００４】免震構造体は大きいものでは積層体の直径
が１メートルを越えるものもあり、ゴム製品としては極
めて大型の部類に属する。このように大型ゴム製品であ
る免震構造体を加硫する際には、ゴム板のうち熱源から
離れた部分まで熱が伝導しにくく、加硫中この部分の温
度が低くなりがちである。ゴム板のうち熱源から離れた
部分まで充分加硫するには加硫時間を長くする必要があ
るが、加硫時間を長くすれば生産性が低下するばかり
か、ゴム板のうち熱源に近い部分が過剰に熱エネルギー
を受けてオーバー加硫となり、この部分のゴム劣化を招
くこととなる。

【０００５】この対策として、生ゴム状態であるゴム板
を金属板と積層する前に比較的低温（例えば８０゜Ｃ程
度）で予熱し、加硫温度の均一化を図る方法が一般的に
採用されている。しかし、この方法では、予熱により生
ゴム状態のゴム板が加硫されてしまうおそれがある。予
熱段階でゴム板の加硫が進むと、本加硫時にこのゴム板
と金属板又はフランジ部（以下、金属部分ともいう）と
の加硫接着反応が充分には起こらず、界面の接着性が低
下してしまうという問題がある。予熱段階で加硫されに
くいゴム組成物を用いる手段も考えられるが、予熱段階
で加硫されにくい既知のゴム組成物は本加硫段階でも加
硫されにくいものであり、かえって免震構造体の加硫時
間が長くなって生産性が低下してしまうという問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑みてなされたものであり、加硫時間が長時間になるこ
とを防止しつつ、予熱段階でのゴム板の加硫の進行を抑
えてゴム板と金属部分との接着性を高めた免震構造体を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討の結
果、ゴム板に用いられるゴム組成物の加硫の進行の程度
の温度依存性をコントロールすることにより上記目的を
達成しうることを見い出し、本発明を完成させるに至っ
た。

【０００８】すなわち、本発明は未加硫のゴム板と金属
板とが交互に積層された積層体を、外表面からの予熱及
び本加硫加熱により、上記ゴム板の加硫と同時にゴム板
と金属板との接着を行う免震構造体の加硫方法であっ
て、そのゴム板には、スルフェンアミド系及びチウラム
系の加硫促進剤を含有し、ｔc(10)の温度依存性指数が
１２．０以上であるゴム組成物が用いられていることを
特徴とする免震構造体の加硫方法、である（請求項
１）。ここでｔc(10)の温度依存性指数とは、ＪＩＳ−
Ｋ−６３００の「振動式加硫試験機による加硫試験」に
よって求められる加硫曲線におけるｔc(10)の自然対数
であるｌｎ（ｔc(10)）を縦軸として、かつ（１／Ｔ）
×１０³（Ｔは加硫試験における絶対温度）を横軸とし
て、最小二乗法で求められる近似直線の傾きのことであ
る。

【０００９】加硫曲線におけるｔc(10)は誘導時間とも
呼ばれ、加硫が開始する時間を表す指標となる。このｔ
c(10)の温度依存性指数が１２．０以上であるゴム組成
物を用いれば、比較的低温で行われる予熱時には加硫が
開始しにくくなり、比較的高温で行われる本加硫時には
加硫が開始しやすくなる。従って本加硫の加硫時間が長
時間となることを防止しつつ、予熱段階でのゴム板の加
硫の進行を抑えてゴム板と金属部分との接着性が高めら
れた免震構造体を得ることができる。

【００１０】１２．０以上のｔc(10)の温度依存性指数
は、例えば（１）加硫剤、加硫促進剤及び加硫促進助
剤の配合比を工夫すること、（２）加硫剤と特定種類
の加硫遅延剤との配合比を工夫すること又は（３）特
定種類の加硫促進剤と特定種類の加硫遅延剤とを組み合
わせて用いること等により達成され得る。これら加硫剤
の量、加硫促進助剤の量、加硫促進剤の種類、加硫遅延
剤の種類等は、従来個別には検討されてきたが、大型で
あるが故に熱回りが不均一となるという固有の問題を有
する免震構造体のゴム板に用いられるゴム組成物とし
て、ｔc(10)の温度依存性指数を高めるという目的で総
合的に検討されたことはない。本発明の免震構造体は、
１２．０以上のｔc(10)の温度依存性指数を達成するこ
とにより、ゴム板と金属部分との接着性を高めるという
ことと加硫時間を増加させないということとの、一見相
容れない要求を同時に満たすことに成功したものであ
る。

【００１１】ｔc(10)の温度依存性指数が大きいほど、
加硫時間を短縮しつつ、予熱段階でのゴム板の加硫の進
行を抑えてゴム板と金属部分との接着性をより高めるこ
とができるので、本発明においてはｔc(10)の温度依存
性指数の上限は特には定められていない。

【００１２】また、前記の目的を達成するためになされ
た他の発明は、未加硫のゴム板と金属板とが交互に積層
された積層体を、外表面からの予熱及び本加硫加熱によ
り、上記ゴム板の加硫と同時にゴム板と金属板との接着
を行う免震構造体の加硫方法であって、そのゴム板に
は、スルフェンアミド系及びチウラム系の加硫促進剤を
含有し、ｔc(90)の温度依存性指数が１２．０以上であ
るゴム組成物が用いられていることを特徴とする免震構
造体の加硫方法、である（請求項２）。ここでｔc(90)
の温度依存性指数とは、ＪＩＳ−Ｋ−６３００の「振動
式加硫試験機による加硫試験」によって求められる加硫
曲線におけるｔc(90)の自然対数であるｌｎ（ｔc(90)）
を縦軸として、かつ（１／Ｔ）×１０³（Ｔは加硫試験
における絶対温度）を横軸として、最小二乗法で求めら
れる近似直線の傾きのことである。

【００１３】加硫曲線におけるｔc(90)は最適加硫点と
も呼ばれ、加硫がほぼ完了する時間を表す指標となる。
このｔc(90)の温度依存性指数が１２．０以上であるゴ
ム組成物を用いれば、比較的低温で行われる予熱時には
加硫が完了しにくくなり、比較的高温で行われる本加硫
時には加硫が完了しやすくなる。従って本加硫の加硫時
間が長時間となることを防止しつつ、予熱段階でのゴム
板の加硫の進行を抑えてゴム板と金属部分との接着性が
高められた免震構造体を得ることができる。１２．０以
上のｔc(90)の温度依存性指数を達成するための具体的
手段は、１２．０以上のｔc(10)の温度依存性指数を達
成するための上記手段とほぼ同様である。

【００１４】ｔc(90)の温度依存性指数が大きいほど、
加硫時間を短縮しつつ、予熱段階でのゴム板の加硫の進
行を抑えてゴム板と金属部分との接着性をより高めるこ
とができるので、本発明においてはｔc(90)の温度依存
性指数の上限は特には定められていない。

【００１５】本発明において、本加硫の加硫時間が長時
間となることをより確実に防止しつつゴム板と金属部分
との接着性をより高めるには、ｔc(10)の温度依存性指
数を１２．０以上とし、かつｔc(90)の温度依存性指数
を１２．０以上とすることが好ましい（請求項３）。

【００１６】また、本発明の免震構造体において、８０
゜Ｃで１０時間加熱した後に１５０゜Ｃで６０分加硫し
た場合のｔc(90)が４分以上２０分以下であるゴム組成
物を用いることが、実用上の免震構造体の加硫時間の長
時間化を防止する観点から好ましい（請求項４）。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本
発明を詳説する。

【００１８】図１には本発明の一実施形態にかかる免震
構造体１の断面図が示されている。この免震構造体１
は、ゴム板２と金属板３とが複数枚ずつ交互に積層され
た積層体４を備えている。ゴム板２と金属板３とは、加
硫接着されている。ゴム板２及び金属板３の平面形状
は、円形である。積層体４は、その外周に外皮ゴム５を
備えている。ゴム板２と外皮ゴム５とは、積層体４の加
硫時にゴム流動により一体とされる。金属板３には種々
の金属材料が適用可能であるが、一般的にはスチールが
用いられる。積層体４の上下には、スチール等からなる
フランジ部６ａ、６ｂが設けられている。フランジ部６
ａ、６ｂとこのフランジ部６ａ、６ｂに当接するゴム板
２とは、加硫接着されている。下方のフランジ部６ａは
適切な連結手段（図示されず）により基礎地盤と連結さ
れ、上方のフランジ部６ｂは適切な連結手段（図示され
ず）により建物、橋梁等の構築物と連結される。

【００１９】ゴム板２には、天然ゴム、イソプレンゴ
ム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレ
ンプロピレンゴム、ＥＰＤＭ、これらの混合物等を基材
ゴムとしたゴム組成物が用いられる。このゴム組成物に
は、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、加硫促進助剤、
老化防止剤、補強剤、軟化剤、充填剤等の種々の薬品が
適宜配合される。これら配合薬品のうち、特に加硫剤、
加硫促進剤、加硫遅延剤、加硫促進助剤の種類と配合量
とを工夫することにより、ｔc(10)の温度依存性指数を
１２．０とすることができ、またｔc(90)の温度依存性
指数を１２．０とすることができる。

【００２０】このゴム組成物を８０゜Ｃで１０時間加熱
した後、１５０゜Ｃで６０分加硫した場合のｔc(90)
（以下、予熱後のｔc(90)という）は４分以上２０分以
下とされている。予熱後のｔc(90)が上記範囲未満であ
ると、ゴム板２と金属板３との良好な接着性が得られな
くなってしまうことがある。逆に、予熱後のｔc(90)が
上記範囲を越えると、ゴム板２のうち熱源から離れた部
分を充分加硫するのに長時間を要してしまうしまうこと
がある。

【００２１】このゴム組成物は、図１に示されるような
単にゴム板２と金属板３とを積層させたタイプの免震構
造体１のゴム板２のみならず、例えば積層体４の中央を
刳り抜いて中空部を形成し、この中空部に鉛、生ゴム等
を充填したタイプの免震構造体のゴム板にも用いること
ができる。

【００２２】［実験例］天然ゴム（ＳＭＲＣＶ−６０）
１００重量部に、硫黄１．２重量部と、スルフェンアミ
ド系加硫促進剤としてのＮ−シクロヘキシル−２−ベン
ゾチアゾールスルフェンアミド（大内新興化学工業株式
会社製の商品名「ノクセラーＣＺ」）１．０重量部と、
チウラム系加硫促進剤としてのテトラキス（２−エチル
ヘキシル）チウラムジスルフィド（大内新興化学工業株
式会社製の商品名「ノクセラーＴＯＴ」）０．８重量部
と、加硫遅延剤としてのＮ−（シクロヘキシルチオ）フ
タルイミド（大内新興化学工業株式会社製の商品名「リ
ターダーＣＴＰ」）０．５重量部と、酸化亜鉛５重量部
と、ステアリン酸１重量部と、カーボンブラック２０重
量部と、ナフテン系プロセスオイル１０重量部と、老化
防止剤５重量部とを配合し、試験例１のゴム組成物を得
た。

【００２３】また、加硫遅延剤の配合量を０．３重量部
とした他は試験例１と同様にして、試験例２のゴム組成
物を得た。また、加硫遅延剤を配合しなかった他は試験
例１と同様にして、試験例３のゴム組成物を得た。ま
た、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスル
フィドに代えて、チウラム系加硫促進剤としてのテトラ
メチルチウラムジスルフィド（大内新興化学工業株式会
社製の商品名「ノクセラーＴＴ」）０．８重量部を配合
し、加硫遅延剤を配合しなかった他は試験例１と同様に
して、比較例１のゴム組成物を得た。さらに、テトラキ
ス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィドに代え
て、チウラム系加硫促進剤としてのテトラメチルチウラ
ムジスルフィド（大内新興化学工業株式会社製の商品名
「ノクセラーＴＴ」）０．４重量部を配合し、加硫遅延
剤を配合しなかった他は試験例１と同様にして、比較例
２のゴム組成物を得た。これら各試験例及び各比較例の
ゴム組成物の加硫系の配合量が、下記の表１に示されて
いる。

【００２４】

【表１】

【００２５】これら各試験例及び各比較例のゴム組成物
を、以下の評価に供した。

【００２６】［ｔc(10)及びｔc(90)の温度依存性指数の
導出］各試験例及び各比較例のゴム組成物を、試験温度
を８０゜Ｃ（絶対温度３５３度）から１５０゜Ｃ（絶対
温度４２３度）まで１０゜Ｃ刻みで変化させて、ＪＩＳ
−Ｋ−６３００の「振動式加硫試験機による加硫試験」
に準拠した加硫試験に供し、加硫曲線におけるｔc(10)
及びｔc(90)を求めた。なお、ｔc(10)及びｔc(90)を求
める際に必要な最大トルクＭ_Hは、試験時間を６０分と
した際の最大のトルク値とした。各試験温度におけるｔ
c(10)の値が下記の表２に、そしてｔc(90)の値が下記の
表３に、それぞれ示されている。また、ｔc(10)の自然
対数であるｌｎ(ｔc(10))の値が下記の表４に、そして
ｔc(90)の自然対数であるｌｎ(ｔc(90))の値が下記の表
５に、それぞれ示されている。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】表４の結果を、ｌｎ(ｔc(10))を縦軸と
し、（１／Ｔ）×１０³（Ｔは加硫試験における絶対温
度）を横軸としてプロットした結果が、図２のグラフに
示されている。このグラフに示された、各ゴム組成物の
最小二乗法で求められる近似直線の傾きをもって、ｔc
(10)の温度依存性指数とした。また、表５の結果を、ｌ
ｎ(ｔc(90))を縦軸とし、（１／Ｔ）×１０³（Ｔは加硫
試験における絶対温度）を横軸としてプロットした結果
が、図３のグラフに示されている。このグラフに示され
た、各ゴム組成物の最小二乗法で求められる近似直線の
傾きをもって、ｔc(90)の温度依存性指数とした。こう
して求められたｔc(10)の温度依存性指数とｔc(90)の温
度依存性指数とが、下記の表６に示されている。

【００３２】

【表６】

【００３３】［予熱後のｔc(90)の測定］各試験例及び
各比較例のゴム組成物を、８０゜Ｃで１０時間予熱した
後に前述の加硫試験に供し、ｔc(90)を求めた。この予
熱後のｔc(90)の値が、上記の表６に示されている。

【００３４】［ゴム−金属間の破断試験］各試験例及び
各比較例のゴム組成物をオープンロールで練り、厚み５
ミリメートルのシートとなるようにシーティングした。
この生ゴムシートを図４に符号７で示されるような縦・
横２５．４ミリメートルのブロック状のゴム片に打ち抜
き、８０゜Ｃで１０時間予熱した後にその上面及び下面
にスチール板８ａ、８ｂを貼り付け、１５０゜Ｃ×２０
分の条件で加硫して試験片９を得た。この際、ゴム片７
とスチール板８ａ、８ｂとの界面は、加硫接着剤（商品
名「ケムロック２０５／２２０」）で処理した。

【００３５】これら試験片９の上側のスチール板８ａを
固定し、下側のスチール板８ｂを、図４中右側に５０ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、破断時の下側のスチール
板８ｂの変位（ミリメートル）を測定した。この変位
の、ゴム片７の厚みである５ミリメートルに対する比率
（％）をもってせん断限界歪みとした。また、破断後の
スチール板８ａ、８ｂの破断面のうち、ゴムが付着して
いる面積の比率（ゴム付着面積率）を画像処理により求
めた。このゴム付着面積率が高いほど、ゴム片７とスチ
ール板８ａ、８ｂとの界面破壊よりもゴム片７自体の破
壊の率が高いこと、すなわち界面の接着強度が高いこと
を示す。このせん断限界歪みとゴム付着面積率とが、上
記の表６に示されている。なお、試験例１、試験例２及
び試験例３のゴム組成物を用いた試験片９は、３５０％
歪ませても破断しなかったため、表６においてせん断限
界歪みを「３５０超」とし、ゴム付着面積率を「１０
０」としている。

【００３６】表６より、ｔc(10)の温度依存性指数が１
２．０以上である各試験例のゴム組成物は、ｔc(10)の
温度依存性指数が１２．０未満である各比較例のゴム組
成物に比べて金属との接着性に優れていることが解る。
また、ｔc(90)の温度依存性指数が１２．０以上である
各試験例のゴム組成物は、ｔc(90)の温度依存性指数が
１２．０未満である各比較例のゴム組成物に比べて金属
との接着性に優れていることが解る。

【００３７】また、表６において、予熱後のｔc(90)が
４分以上である各試験例のゴム組成物は、予熱後のｔc
(90)が４分未満である各比較例のゴム組成物に比べて金
属との接着性に優れている。このことより、予熱後のｔ
c(90)は４分以上が好ましいことが解る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば加
硫時間が長時間になることが防止され、予熱段階でのゴ
ム板の加硫の進行が抑えられてゴム板と金属部分との接
着性が高められた免震構造体を得ることができる。本発
明は、大型ゴム製品であるが故に加硫時の熱回りが不均
一となり、従って加硫前に予熱を余儀なくされる免震構
造体に固有の課題を解決したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる免震構造
体が示された断面図である。

【図２】図２は、ｌｎ(ｔc(10))の温度依存性が示され
たグラフである。

【図３】図３は、ｌｎ(ｔc(90))の温度依存性が示され
たグラフである。

【図４】図４は、ゴム−金属間の破断試験の様子が示さ
れた斜視図である。

【符号の説明】

１・・・免震構造体２・・・ゴム板３・・・金属板４・・・積層体５・・・外皮ゴム６ａ、６ｂ・・・フランジ部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 15/08 B32B 15/06 C08L 21/00 E04H 9/02 331

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】未加硫のゴム板と金属板とが交互に積層
された積層体を、外表面からの予熱及び本加硫加熱によ
り、上記ゴム板の加硫と同時にゴム板と金属板との接着
を行う免震構造体の加硫方法であって、そのゴム板には、スルフェンアミド系及びチウラム系の
加硫促進剤を含有し、ｔc(10)の温度依存性指数が１
２．０以上であるゴム組成物が用いられていることを特
徴とする免震構造体の加硫方法。但し、ｔc(10)の温度
依存性指数とは、加硫曲線におけるｔc(10)の自然対数
であるｌｎ（ｔc(10)）を縦軸として、かつ（１／Ｔ）
×１０³（Ｔは加硫試験における絶対温度）を横軸とし
て、最小二乗法で求められる近似直線の傾きのことであ
る。
【請求項２】未加硫のゴム板と金属板とが交互に積層
された積層体を、外表面からの予熱及び本加硫加熱によ
り、上記ゴム板の加硫と同時にゴム板と金属板との接着
を行う免震構造体の加硫方法であって、そのゴム板には、スルフェンアミド系及びチウラム系の
加硫促進剤を含有し、ｔc(90)の温度依存性指数が１
２．０以上であるゴム組成物が用いられていることを特
徴とする免震構造体の加硫方法。但し、ｔc(90)の温度
依存性指数とは、加硫曲線におけるｔc(90)の自然対数
であるｌｎ（ｔc(90)）を縦軸として、かつ（１／Ｔ）
×１０³（Ｔは加硫試験における絶対温度）を横軸とし
て、最小二乗法で求められる近似直線の傾きのことであ
る。
【請求項３】前記ゴム組成物のｔc(10)の温度依存性
指数が１２．０以上である請求項２に記載の免震構造体
の加硫方法。
【請求項４】上記ゴム組成物を８０゜Ｃで１０時間加
熱した後に１５０゜Ｃで６０分加硫した場合のｔc(90)
が、４分以上２０分以下である請求項１から３のいずれ
かに記載の免震構造体の加硫方法。