JP4658761B2

JP4658761B2 - 免震装置用ダンパー材料

Info

Publication number: JP4658761B2
Application number: JP2005280728A
Authority: JP
Inventors: 萩原　　勲; 宏典濱崎; 相澤　　聡
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007092818A

Description

本発明は、建物とその基礎との間に設置して地震の衝撃と振動とを吸収する免震装置に用いられるダンパー材料に関する。

建物とその基礎との間に設置して地震の衝撃や振動を吸収することにより建物を保護する免震装置は、一般に、積層ゴム（鋼板等の硬質板とゴム等の粘弾性的性質を有する軟質板とを積層した免震ゴム：アイソレータ）とダンパーとで主に構成される。免震装置の免震ゴムは、ゴムの剪断剛性の柔らかさと大きな変形能力を利用して、水平方向に対して基礎と建物との滑りを作り、地震力を低減する作用を奏する。また、ダンパーは、振動時のエネルギーを吸収し、免震構造に減衰性能を付与して、地震時に生じる建物と地盤との過大な相対変位を抑制する作用を奏する。

このような免震装置のダンパーを構成する材料としては、従来、主に鉛が使用されている。また、アスファルト系熱可塑材料（例えば、特許文献１参照）も提案されている。

しかし、現在、免震装置用ダンパー材料として主として用いられている鉛は、環境問題の観点から製造及び設計上大きな制約を受ける。また、将来的に免震装置を廃棄する際の処分の問題も予測されることから、鉛に代わる免震装置用ダンパー材料が求められている。

一方、アスファルト系熱可塑材料は、その性能の温度依存性が著しく大きく、温度調整がなされている屋内での使用には有効ではある。しかし、建築物の下部などの外気に曝された環境では安定した性能を発揮し得ない。
特許第２９８７８８８号公報

本発明は上記従来の免震装置用ダンパー材料の問題点を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、制振効果に優れ、鉛代替のダンパー材料として有効な免震装置用ダンパー材料を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明者らは、鉛代替のダンパー材料として、樹脂材料を使用することを考えた。しかし、樹脂材料を溶融して成型したダンパー材料では、樹脂本来の特性が失われることがあることを見出した。これは、樹脂を溶融させて成型したダンパー材料は、シートやフィルムといった薄いものを作製する場合と異なり、冷却速度が遅くなるため性能に変化が生じるためと考えられる。そこで、本発明者らは、溶融させることなくダンパー材料を成型することができる圧縮成型法に着目し、下記のような本発明に想到した。

すなわち、本発明は、融点の異なる少なくとも２種の樹脂を含有する組成物からなり、前記樹脂のうち最も融点の低い低融点樹脂の当該融点より高い温度で、かつ、前記樹脂のうち最も融点の高い高融点樹脂の当該融点より低い温度で圧縮成型されてなることを特徴とする免震装置用ダンパー材料である。

本発明の免震装置用ダンパー材料は、下記第１〜第４の態様のうち少なくともいずれかの態様を具備することが好ましい。

（１）第１の態様は、前記高融点樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂であり、前記低融点樹脂がポリエチレン樹脂である態様である。
（２）第２の態様は、前記高融点樹脂よりも低融点の樹脂パウダーを含有する態様である。
（３）第３の態様は、前記樹脂パウダーが、超高分子量ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、エチレンエチルアクリレートおよびポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種である態様である。
（４）第４の態様は、前記樹脂パウダーの配合量が０．０１〜５質量％である態様である。

本発明によれば、制振効果に優れ、鉛代替のダンパー材料として有効な免震装置用ダンパー材料を提供することができる。

本発明の免震装置用ダンパー材料融点の異なる少なくとも２種の樹脂を含有する組成物からなり、前記樹脂のうち最も融点の低い低融点樹脂の当該融点より高い温度で、かつ、前記樹脂のうち最も融点の高い高融点樹脂の当該融点より低い温度で圧縮成型されてなる。かかる温度範囲で圧縮成型されることで、溶融状態で成型される射出成型等の場合と異なり、樹脂本来の特性を維持することができる。そのため、鉛代替のダンパー材料として取り扱い性に優れ、優れて制振効果を発揮することができる。

成型する際の圧縮成型の条件は、以下の通りであることが好ましい。すなわち、金型温度は、使用する樹脂材料のうち高融点樹脂の溶融温度未満とすることを必須とするが、１２０〜２５０℃とすることが好ましく、１５０〜２５０℃とすることがより好ましい。高融点樹脂の溶融温度以上であると、溶融が生じるため樹脂本来の特性を維持することが困難となる。

加圧力は、１〜１００ＭＰａであることが好ましく、５〜８０ＭＰａであることがより好ましい。１ＭＰａ未満では、所望の形状に成型できない場合があり、１００ＭＰａを超えると成型装置が大掛かりなものとなってしまい、現実的でない。

以上のような圧縮成型により成型された免震装置用ダンパー材料は、溶融により成型された場合と異なり、樹脂の粒子同士が圧接したような状態となっている。すなわち、免震装置用ダンパー材料には粒界が存在することになる。

本発明の免震装置用ダンパー材料が棒状の場合、軸方向の長さは、５０〜１０００ｍｍであることが好ましく、１００〜８００ｍｍであることが好ましい。また、直径は、２０〜６００ｍｍであることが好ましく、５０〜５００ｍｍであることがより好ましい。

樹脂材料として使用される高融点樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ナイロン）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。また、低融点樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡｃ）、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）等が挙げられる。

なかでも、高融点樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、低融点樹脂としてポリエチレン樹脂を使用することが好ましい。かかる樹脂を使用することで、高い延性を発現させることができる。また、この組み合わせの場合、ポリエチレン樹脂の配合量は、ポリエチレンテレフタレート樹脂１００質量部に対して３〜１２０質量部とすることが好ましい。３〜１２０質量部とすることで、ポリエチレンテレフタレートを海相とした高い延性を発現する樹脂とすることができる。さらに、樹脂の融点は、ＤＳＣ（示差熱分析装置）を使用し昇温速度１０℃/ｍｉｎで測定することができる。

また、必要に応じてバインダーを含有させてもよい。具体的には、超高分子量ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、エチレンエチルアクリレートおよびポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種のパウダーであることが好ましい。当該バインダーは、本発明の免震装置用ダンパー材料中に０．０１〜５質量％含有されていることが好ましく、０．１〜３質量％含有されていることがより好ましい。

以下、図面を参照して本発明の免震装置用ダンパー材料を用いたダンパーについて説明する。

まず、本発明の免震装置用ダンパー材料は、硬質材の間に挟み込んで用いることができる。例えば、拘束タイプ制振材や制振鋼板としての使用方法であるが、より効果的かつ有効な使用方法は、本発明の免震装置用ダンパー材料を硬質材の間に挟み、その剪断変形時のエネルギー吸収能力を利用する方法である。

図１に示すように、硬質材２と一般ゴム９との積層構造体６Ａの中心部をくり抜き、この部分に本発明の免震装置用ダンパー材料１として、棒状の免震装置用ダンパー材料を充填し、上下にフランジ７，８を取り付けた免震装置２０として有効に使用することができる。この免震装置２０を一般ゴムと硬質材とを交互に積層してなる免震ゴムと併用して建物と基礎との間に配置することができる。

なお、硬質材２としては、特に制限されないが、例えば、金属、セラミックス、ガラス、ＦＲＰ、プラスチックス、ポリウレタン、高硬度ゴム、木材、岩石、紙、革等を用いることができる。

図１は、本発明の免震装置用ダンパー材料の適用例にすぎず、本発明は、その剪断変形時のエネルギー吸収能力を原理的に利用するものであれば、どのような形態の免震装置にも有効に適用することができる。

また、本発明のダンパー材料を用いたダンパーは、免震装置の大きさに応じてペレット（粉末）を充填し成形してもよく、また、溶融して成型した一体の棒状の樹脂を充填し隙間にペレット（粉末）を充填して成形してもよい。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例で用いた材料は次の通りである。

［実施例１］
（サンプルの作製）
アズシャイン＃５（未来化成（株）製）を樹脂材料とし、金型温度２３０℃、加圧力３．５ｔｏｎとし、３０分間圧縮成型を行った。その後、室温（２５℃）まで空冷してペレット（免震装置用ダンパー材料）を作製した。サンプルの形状は、径が４５ｍｍで軸方向の長さが７５ｍｍの円柱形とした。なお、樹脂の熱膨張により加圧初期に比べて時間とともに圧力表示は上昇した。また、空冷の際には、樹脂の収縮により時間とともに圧力表示は下降した。

（サンプルの復元力試験）
作製したペレットを図１に示す積層体の中心孔に装着し、復元力試験を行った。なお、使用した積層構造体６Ａは、外径が２２５ｍｍ、内径が４５ｍｍ、一般ゴムのゴム層の数は２５で、各々のゴム層の厚みは１．８ｍｍであった。サンプルの充填率は１０４％であった。また、周波数は０．３Ｈｚで、せん断歪み１００％とした。結果を図２に示す。

図２の結果から、大きな減衰力が得られ、履歴曲線が安定していることからダンパー材料として有効であることが確認できた。

［比較例１］
アズシャイン＃５（未来化成（株）製）を樹脂材料とし、当該樹脂材料を溶融させた状態で押し出し成型により実施例１のサンプルと同一形状のサンプルを作製した。

実施例１と同様の条件で、作製したサンプルの復元力試験を行ったところ、棒が折れてしまい、大きな減衰力は得られなかった。実施例１のペレットの場合と比較すると、実用面で劣っていた。

本発明のダンパー材料を用いた免震装置の一例を示す断面図である。実施例のペレットの復元力試験（変位量と荷重との関係）の結果を示す図である。

符号の説明

１・・・ダンパー材料
２・・・硬質材
６Ａ・・・積層構造体
７，８・・・フランジ
９・・・一般ゴム
２０・・・免震装置

Claims

融点の異なる少なくとも２種の樹脂を含有する組成物からなり、前記樹脂のうち最も融点の低い低融点樹脂の当該融点より高い温度で、かつ、前記樹脂のうち最も融点の高い高融点樹脂の当該融点より低い温度で圧縮成型されてなることを特徴とする免震装置用ダンパー材料。
前記高融点樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂であり、前記低融点樹脂がポリエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の免震装置用ダンパー材料。
前記高融点樹脂よりも低融点の樹脂パウダーを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の免震装置用ダンパー材料。
前記樹脂パウダーが、超高分子量ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、エチレンエチルアクリレートおよびポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震装置用ダンパー材料。
前記樹脂パウダーの配合量が０．０１〜５質量％であることを特徴とする免震装置用ダンパー材料。