JP4282833B2 - 粘弾性ダンパーの製造方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層した板材の間に粘弾性材を介在させた構成の粘弾性ダンパーの製造方法、特に、鋼板の間に粘弾性材を挟み込んだ形態とされてダンパーとして機能する粘弾性壁に適用して好適な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、建物に制振ダンパーとして設置する粘弾性壁が開発され、実用化されている。これは、図12に示すように柱1と梁2との間に壁として設置されるもので、複数枚の積層された鋼板3と、それらの間に介在する粘弾性材4からなるものである。図示例のものは、下側の梁2aに固定されて立ち上がる2枚の外鋼板3aと、上側の梁2bに固定されて立ち下がる1枚の内鋼板3bとの間に粘弾性材4を挟み込み、その粘弾性材4により外鋼板3aと内鋼板3bとを接着した構成とされている。このような構成の粘弾性壁では、地震時に建物が層間変位した際に外鋼板3aと内鋼板3bとが面内で相対変位し、その際に生じる粘弾性材4の粘性抵抗力によって振動エネルギーを吸収して建物の振動を減衰させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような粘弾性壁を工業的規模で製造し得る有効な技術は未だ確立されておらず、たとえば特開平1−97766号公報に開示されているように、2枚の外鋼板3aを箱状に組み立ててその内部に液状の粘性材料を注入した後に内鋼板3bを挿入するといった製法や、粘弾性材4としてアスファルトを用いてそれをシート状に加工して鋼板3に貼付する製法、同じくアスファルトを加熱溶融せしめて鋼板3間に注入し冷却固化させる製法等が試みられているが、いずれも製造コストが著しく嵩むものであるし、また大掛かりな設備を必要とするものであったり、発火の危険性を伴うものであり、そのため、粘弾性壁を安価に製作することのできる有効な製造方法の開発が急務であるとされていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、複数の板材を粘弾性材を介在させて積層してなる粘弾性ダンパーを製造するに際して、粘弾性材として常温で固体であり加熱により溶融状態を呈する材料を用い、固形状の粘弾性材を前記板材の間に挟み込んだ後、該板材の外部からの加熱により前記粘弾性材を溶融せしめかつ冷却再固化せしめる粘弾性ダンパーの製造方法であって、積層した板材の双方を貫通する一連の貫通孔を各板材に設け、その貫通孔に組立ボルトを通して仮締結することによりそれら板材どうしが離間する方向に変位することを該組立ボルトにより拘束するとともに、一方の板材の貫通孔内には前記組立ボルトが挿通するカラー部材を軸方向に変位可能に装着して該カラー部材の先端を他方の板材表面に突き当てることにより板材どうしが接近する方向への変位は許容せしめ、その状態で板材間に挟み込んだ粘弾性材を加熱溶融させて再固化せしめた後、前記組立ボルトを取り外すものである。
【0005】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記板材を平置きしてその上面にペレット状の粘弾性材を敷き詰め、その上に他の板材を重ねて平置きしてそれら板材どうしを組み立てた後、その全体を起立せしめて加熱するものである。
【0006】
請求項3の発明は、請求項2の発明において、起立させたときに上部となる側を除く板材の周縁部三方に耐熱性を有するシール材を取り付け、該シール材の内側に前記ペレット状の粘弾性材を充填するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図9〜図11を参照して説明するが、それに先立ち、まず本発明の基本工程について図1〜図8を参照して説明する。なお、以下の説明では便宜的に図1〜図8に示す基本工程を第1実施形態といい、図9〜図11に示す本来の実施形態を第2実施形態という。
本第1実施形態は図12に示したような3枚の鋼板3すなわち2枚の外鋼板3aと1枚の内鋼板3bとの間に粘弾性材4を介在させてなる粘弾性壁を製造する場合に適用したものである。なお、本実施形態では各鋼板3には予めボルト孔5を設けてある。
【0009】
本第1実施形態では、粘弾性材4として、常温で固体であるが加熱により溶融状態を呈する材料を用い、その粘弾性材4をペレット状(たとえば小球状)に加工しておく。そのような粘弾性材4としては、たとえばスチレンゴム、ポリイソブチレンゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、アクリル樹脂等が好適に採用可能である。
【0010】
そして、図1に示すように1枚の外鋼板3aを平置きし、起立させたときに上部となる側を除く三方の周縁部に耐火材6を取り付け、図2に示すようにその内側にシール材7を取り付ける。耐火材6は粘弾性材4を耐火保護するためのもので、ロックウールが好適に採用可能であるが、これは不要であれば省略しても良い。シール材7はペレット状の粘弾性材4の充填範囲を形成するもので、少なくとも粘弾性材4に対する加熱温度以上の耐熱性を有するものたとえばロープ状のシリコーンゴムが好適に採用可能である。
【0011】
次いで、図3に示すように鋼板3間の間隙寸法を規制するためのスペーサ8を配置するとともに、シール材7の内側にペレット状の粘弾性材4を敷き詰める。その充填量は充填範囲の面積および鋼板3間の間隙寸法に応じて予め設定しておく。
【0012】
図4に示すようにその上に内鋼板3bを重ね合わせ、以降は上記と同様にして、図5に示すように内鋼板3bの上面に耐火材6、シール材7を取り付け、図6に示すようにスペーサ8を配置してペレット状の粘弾性材4を敷き詰める。
【0013】
図7に示すようにさらに外鋼板3aを重ね合わせ、図8に示すように2枚の外鋼板3aどうしをボルト9により締結する。
【0014】
以上のようにして組み立てた3枚の鋼板3を起立せしめて適宜の加熱炉内に収容し、全体を加熱する。加熱温度は粘弾性材4の溶融温度以上とする。これにより、粘弾性材4がペレット状から溶融状態となって鋼板3間において流動性を有するものとなり、隅々にまで隙間なく自ずと満たされていく。なお、溶融状態となった粘弾性材4がシール材7の外部に漏れ出すことはないし、鋼板3間に存在していた空気は粘弾性材4中において気泡となって浮上していて自ずと抜けてしまう。
【0015】
所定時間経過後に加熱を停止して全体を冷却する。冷却に伴い溶融状態の粘弾性材4は再固化して鋼板3どうしを接着した状態となり、以上により粘弾性壁が完成する。なお、冷却は自然冷却あるいは強制冷却のいずれでも良いが、いずれにしても粘弾性材4が再固化する際に大きな収縮(引け)が生じて鋼板3から剥離してしまうことのないように留意し、必要に応じて冷却時間を調節する。
【0016】
以上のように、本第1実施形態の製造方法によれば、鋼板3上にペレット状の粘弾性材4を敷き詰めて鋼板3の外部からの加熱により溶融させるので、従来のように液状あるいは加熱溶融状態の粘弾性材を鋼板間に注入する場合やシート状の粘弾性材を貼付する場合に比較すると作業性が大きく改善され、したがって粘弾性壁の製造コストを大幅に削減することができるし、製品の品質も確保し易く、アスファルトを加熱溶融状態で注入する場合のように発火の危険性もないので安全面での問題もない。
【0017】
なお、粘弾性材4はペレット状とすることが好適であるが、鋼板3間に挟み込むことができれば薄板状、棒状、ブロック状等、適宜の固形状として用いても良い。また、鋼板3全体に対する加熱は加熱炉により行うことが現実的ではあるが、外部からの加熱により粘弾性材4を溶融させることができる限りにおいて加熱手段な任意である。勿論、鋼板3の寸法、形状は任意であるし、その積層枚数は3枚に限らず2枚あるいは4枚以上であっても良い。
【0018】
次に、図9〜図11を参照して本発明の第2実施形態を説明する。上記第1実施形態では鋼板3間にスペーサ8を挟み込んで鋼板3間の間隙を規制するようにしたが、本第2実施形態では、粘弾性材4が再固化する際における収縮(引け)を考慮して、鋼板3どうしが接近する方向に変位することは許容する状態で各鋼板3を組立ボルト10により仮締結するようにしたものである。
【0019】
すなわち、上記第1実施形態では、スペーサ8により鋼板3間の間隙を規制しているため、粘弾性材4が鋼板3間において再固化する際に大きな収縮(引け)が生じると、粘弾性材4に大きな内部応力が発生したり、鋼板3との界面で剥離が生じることも想定される。そこで本第2実施形態では、粘弾性材4が大きく収縮した際にはそれに伴って鋼板3どうしがわずかに接近するように自ずと変位して収縮分を吸収するようにし、それによって粘弾性材4に内部応力が生じたり鋼板3から剥離することを防止するようにしている。
【0020】
具体的には、図10および図11に示すように、各鋼板3に一連の貫通孔を設けてその貫通孔に組立ボルト10を通してナット11により鋼板3どうしを仮締結することにより、それら鋼板3どうしが離間する方向に変位することを拘束するのであるが、外鋼板3aに形成されている貫通孔内には、組立ボルト10が挿通するカラー部材12が軸方向に変位可能に装着され、そのカラー部材12は、先端が内鋼板3bの表面に突き当てられかつ基端が組立ボルト10の頭部あるいはナット11に突き当たるようにその長さが厳密に設定されており、これにより外鋼板3aの外側への変位は組立ボルト10およびナット11により拘束されるが、内側への変位つまり内鋼板3bへの接近は、外鋼板3aがカラー部材12に対して摺動することで許容されるようになっている。
【0021】
そのような状態で鋼板3どうしを仮締結して粘弾性材4を加熱溶融させ再固化させれば、再固化に際して粘弾性材4が大きく収縮したような場合にはそれに伴って外鋼板3aが内側に引き寄せられて僅かに変位し、したがって粘弾性材4に大きな内部応力が発生したり剥離してしまうことが未然に防止される。また、外鋼板3aが内側に変位した際にはカラー部材12の基端が外鋼板3aの表面より突出し、組立ボルト10の頭部またはナット11と外鋼板3aの表面との間に隙間が生じるから、それを以て外鋼板3aが内側に変位したこと、つまり粘弾性材4が収縮したことを検知することができ、これを製品の品質管理の指標とすることができる。
【0022】
なお、カラー部材12の周囲には環状のシール材13を配置して貫通孔からの粘弾性材4の漏出を防止するようにしている。勿論、上記の組立ボルト10は最終的に抜き取るものであるから、鋼板3aと内鋼板3bの面内相対変位は許容され、粘弾性ダンパーとしての機能が損なわれることはない。カラー部材12はそのまま残置すれば良いが、抜き取ることも可能である。
【0023】
以上、本発明により粘弾性壁を製造する場合の実施形態を説明したが、本発明は粘弾性壁のみならず、板材間に粘弾性材を介在させた構成の粘弾性ダンパーを製造する場合全般に広く適用することができるものである。
【0024】
【発明の効果】
請求項1の発明は、粘弾性材として常温で固体であり加熱により溶融状態を呈する材料を用い、その粘弾性材を固形状で板材の間に挟み込んだ後、板材の外部からの加熱により粘弾性材を溶融せしめかつ冷却再固化せしめるので、従来の製造方法に比較して極めて容易かつ精度良くしかも安全に粘弾性ダンパーを製造することができ、製造コストの大幅なコストダウンを実現できる。
特に、組立ボルトによる仮締結により板材どうしが離間する方向に変位することを拘束しつつ、カラー部材により板材どうしが接近する方向への変位は許容せしめるようにしたので、粘弾性材が固化する際に大きく収縮したような場合には板材が内側に引き寄せられて僅かに変位し、したがって粘弾性材に大きな内部応力が発生したり板材から剥離してしまうことを未然に防止することができ、かつそのことを検知することができるので製品の品質管理の指標とすることができる。
【0025】
請求項2の発明は、板材を平置きしてその上面にペレット状の粘弾性材を敷き詰め、その上に他の板材を重ねて平置きしてそれら板材どうしを組み立てた後、その全体を起立せしめて加熱するものであるから、粘弾性材の充填作業を極めて容易に行うことができるとともに、加熱溶融状態の粘弾性材を板材間に自ずと隙間なく満たすことができる。
【0026】
請求項3の発明は、起立させたときに上部となる側を除く板材の周縁部三方に耐熱性を有するシール材を取り付け、該シール材の内側に前記ペレット状の粘弾性材を充填するので、粘弾性材の漏出を確実に防止することができ、かつ空気が気泡となって自ずと上方に抜けるので空気の残留を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造方法の基本工程を示すもので、外鋼板を平置きしてその上面に耐火材を取り付けている状態を示す図である。
【図2】 同、シール材を取り付けている状態を示す図である。
【図3】 同、外鋼板の上面にペレット状の粘弾性材を敷き詰めた状態を示す図である。
【図4】 同、内鋼板を重ねた状態を示す図である。
【図5】 同、内鋼板の上面に耐火材とシール材を取り付けた状態を示す図である。
【図6】 同、内鋼板の上面にペレット状の粘弾性材を敷き詰めた状態を示す図である。
【図7】 同、外鋼板を重ねた状態を示す図である。
【図8】 同、各鋼板をボルト締結により組み立てている状態を示す図である。
【図9】 本発明の実施形態である製造方法を示すもので、各鋼板を組立ボルトにより仮締結した状態を示す図である。
【図10】 同、図9におけるX部の拡大図である。
【図11】 同、図9におけるXI部の拡大図である。
【図12】 従来一般の粘弾性壁とその設置状態を示す図である。
【符号の説明】
3 鋼板(板材)
3a 外鋼板(板材)
3b 内鋼板(板材)
4 粘弾性材
6 耐火材
7 シール材
10 組立ボルト
12 カラー部材

Claims (3)

  1. 複数の板材を粘弾性材を介在させて積層してなる粘弾性ダンパーを製造するに際して、粘弾性材として常温で固体であり加熱により溶融状態を呈する材料を用い、固形状の粘弾性材を前記板材の間に挟み込んだ後、該板材の外部からの加熱により前記粘弾性材を溶融せしめかつ冷却再固化せしめる粘弾性ダンパーの製造方法であって、
    積層した板材の双方を貫通する一連の貫通孔を各板材に設け、その貫通孔に組立ボルトを通して仮締結することによりそれら板材どうしが離間する方向に変位することを該組立ボルトにより拘束するとともに、一方の板材の貫通孔内には前記組立ボルトが挿通するカラー部材を軸方向に変位可能に装着して該カラー部材の先端を他方の板材表面に突き当てることにより板材どうしが接近する方向への変位は許容せしめ、その状態で板材間に挟み込んだ粘弾性材を加熱溶融させて再固化せしめた後、前記組立ボルトを取り外すことを特徴とする粘弾性ダンパーの製造方法。
  2. 前記板材を平置きしてその上面にペレット状の粘弾性材を敷き詰め、その上に他の板材を重ねて平置きしてそれら板材どうしを組み立てた後、その全体を起立せしめて加熱することを特徴とする請求項1記載の粘弾性ダンパーの製造方法。
  3. 起立させたときに上部となる側を除く板材の周縁部三方に耐熱性を有するシール材を取り付け、該シール材の内側に前記ペレット状の粘弾性材を充填することを特徴とする請求項2記載の粘弾性ダンパーの製造方法。
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