JP5539642B2 - 免震構造体のプラグ用組成物、免震構造体用プラグ及び免震構造体 - Google Patents

Description

本発明は、免震構造体のプラグ用組成物、該プラグ用組成物を用いた免震構造体用プラグ及び該プラグを用いた免震構造体に関し、特には、十分な減衰性能、変位追従性等を有し、高歪領域での減衰性能に優れた免震構造体用プラグの作製に用いられる組成物に関するものである。

従来、ゴム等の粘弾性的性質を有する軟質板と鋼板等の硬質板とを交互に積層した免震構造体が、免震装置の支承等として使用されている。このような免震構造体の中には、例えば、軟質板と硬質板とからなる積層体の中心に中空部を形成し、該中空部の内部にプラグが圧入されたものがある。

上記プラグとしては、全体が鉛からなるプラグが使用されることが多く、積層体がせん断変形する際に、該プラグが塑性変形することで振動のエネルギーを吸収する。しかしながら、鉛は、環境負荷が大きく、また、廃却時等に要するコストが大きい。このため、鉛の代替材料を用いて、十分な減衰性能、変位追従性等を有するプラグを開発することが試みられている。例えば、特公平７−８４８１５号には、鉛プラグに代えて、積層体の中空部に粘性体と固体物質とを封入し、固体物質の隙間を粘性体で充填するようにした免震装置が提案されている。

しかしながら、特公平７−８４８１５号は、粘性体として、鉱物油、植物油等の液状物質を例示しているが、長期の使用では液状物質中で固体物質が沈殿してしまい、分散性が悪化してしまう。この結果、局所的に減衰性能が変化して、安定した減衰性能を発揮できないという問題があった。

この問題に対して、特開２００６−３１６９９０号公報には、積層体の中空部に塑性流動材と硬質充填材を充填した免震装置が開示されている。また、該公報は、塑性流動材としては、せん断降伏応力が特定の範囲にある材料が好ましいこと、更に、硬質充填材として、金属、硬質樹脂、硬質繊維を例示している。

特公平７−８４８１５号公報 特開２００６−３１６９９０号公報

しかしながら、上記の鉛プラグの代替技術では、プラグとして十分な減衰特性、変位追従性等を有する免震構造体用プラグを得ることができなかった。これに対して、本発明者らは、鋭意検討した結果、エラストマー組成物と粉体とを含有する組成物を免震構造体のプラグに使用することで、免震構造体の減衰性能、変位追従性等が向上することを見出した。しかしながら、本発明者らが、更に検討を進めたところ、かかるプラグを用いた免震構造体であっても、高歪領域での減衰性能に改善の余地があることが分かった。

そこで、本発明の目的は、十分な減衰性能、変位追従性等を有する上、高歪領域での減衰性能に優れた免震構造体用プラグの作製に用いられるエラストマー組成物と粉体とを含む免震構造体のプラグ用組成物、該プラグ用組成物を用いた免震構造体用プラグ及び該プラグを用いた免震構造体を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、軟化点が特定の範囲にある樹脂を配合したエラストマー組成物と粉体とを含む免震構造体のプラグ用組成物を免震構造体のプラグに使用することで、十分な減衰性能、変位追従性等を有する上、高歪領域での減衰性能に優れた免震構造体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明に従う免震構造体のプラグ用組成物は、
天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマーの１種以上を含むエラストマー成分と軟化点が80〜170℃の樹脂とを含むエラストマー組成物と、
金属粉または炭化ケイ素粉の１種以上を含む粉体と、
を含有することを特徴とする。

前記エラストマー組成物は、異なる軟化点を有する樹脂を２種以上含むことが好ましい。樹脂を２種以上配合した場合、各樹脂の軟化点が異なるため、幅広い温度範囲をカバーすることが可能となる結果、一般に減衰性能の指標とされる切片荷重Ｑ_d及び等価減衰定数Ｈｅｑの温度依存性を小さくすることができる。

本発明のプラグ用組成物の好適例においては、前記樹脂の配合量が、前記エラストマー成分100質量部に対して20〜100質量部である。この場合、エラストマー組成物の加工性が良好な上、プラグの減衰性能を向上させる効果も十分に向上する。

前記エラストマー組成物は、更に、補強性充填剤を含むことが好ましい。この場合、エラストマー組成物の粘度が大きくなり、エネルギーロスが大きくなる。そして、エネルギーロスが大きくなる結果として、プラグの減衰性能、特には低歪領域での減衰性能が向上する。

本発明のプラグ用組成物において、前記補強性充填剤としては、カーボンブラック及びシリカが好ましい。カーボンブラック及びシリカは、エラストマー成分との相互作用によってエラストマー組成物の粘度を向上させる効果が大きいため、プラグの流動抵抗が大きくなり、結果として、プラグの減衰効果が大きくなる。

本発明のプラグ用組成物において、前記補強性充填剤の配合量は、前記エラストマー成分100質量部に対して60〜150質量部の範囲が好ましい。この場合、エラストマー組成物の粘度が十分高く、プラグが十分な減衰効果を発揮できる上、混練が容易で、均一な組成物を容易に得ることができる。

前記エラストマー組成物は、127℃でのムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］が20〜170であることが好ましい。ここで、エラストマー組成物のムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］は、ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠して測定される。

本発明のプラグ用組成物の他の好適例においては、前記エラストマー成分が天然ゴム及び／又は合成ゴムである。この場合、プラグの減衰性能が向上する上、耐久性も向上する。

本発明のプラグ用組成物の他の好適例においては、前記エラストマー成分の少なくとも一部が未架橋である。この場合、プラグが大変形の履歴を受けた後、プラグの位置が再び原点に戻った際に、プラグが元の形状に戻ることができ、その結果、初期と同等の性能を長期に渡って維持することが可能となる。

また、本発明に従う免震構造体用プラグは、該プラグ用組成物から製造されたことを特徴とし、更に、本発明に従う免震構造体は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されてなり、該積層方向に延びる中空部を有する積層体と、該積層体の中空部に圧入されたプラグとを具え、該プラグが上記免震構造体用プラグであることを特徴とする。

本発明によれば、十分な減衰性能、変位追従性等を有する上、高歪領域での減衰性能に優れた免震構造体用プラグを作製することが可能な免震構造体のプラグ用組成物を提供することができる。また、上記免震構造体のプラグ用組成物を用いた免震構造体用プラグ及び該プラグを用いた免震構造体を提供することができる。

＜エラストマー組成物＞
以下に、本発明のプラグ用組成物に用いるエラストマー組成物を詳細に説明する。本発明に従う免震構造体のプラグ用組成物に用いるエラストマー組成物は、天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマーの１種以上を含むエラストマー成分と軟化点が80〜170℃の樹脂とを含むことを特徴とし、該エラストマー組成物と粉体とを含むプラグ用組成物を免震構造体のプラグに使用することで、十分な減衰性能、変位追従性等を有する上、高歪領域での減衰性能に優れた免震構造体が得られる。エラストマー組成物が樹脂を含む場合、大変形の際の粘性低下を抑制することができ、粘度を大きく保てるので、エネルギーロスが大きくなり、その結果として、プラグの減衰性能（特には、切片荷重Ｑ_d）を向上させることができる。また、樹脂は、加工助剤としても作用し、プラグ組成物の混練を容易にすることができる。なお、エラストマー組成物に配合する樹脂の軟化点が80℃未満では、繰り返し動いて温度が上昇すると、エラストマー組成物が急激に軟化して、プラグの減衰性能を維持することが難しくなる。一方、エラストマー組成物の混練り温度は170℃程度であるため、エラストマー組成物に配合する樹脂の軟化点が170℃を超えると、混練り中に樹脂がエラストマー成分に良好に分散しないため、プラグとしての性能を十分に発揮できなくなる。また、これらの観点から、使用する樹脂の軟化点は、80〜150℃の範囲が好ましい。

上記樹脂としては、粘着付与剤としての作用を有するものが好ましく、より具体的には、フェノール樹脂、ロジン樹脂、ジシクロペンダジエン（ＤＣＰＤ）樹脂、ジシクロペンダジエン−イソプレン共重合体、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂、脂環式系石油樹脂、Ｃ５留分とＣ９留分を共重合して得られる石油樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、ケトン樹脂、及びこれらの樹脂の変性樹脂等が挙げられる。これら樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明のエラストマー組成物においては、異なる軟化点を有する樹脂を２種以上使用することが更に好ましい。エラストマー組成物が異なる軟化点を有する樹脂を２種以上含む場合、各樹脂の軟化点が異なるため、幅広い温度範囲をカバーすることが可能となる結果、切片荷重Ｑ_d及び等価減衰定数Ｈｅｑの温度依存性が小さくなる。

上記エラストマー組成物における樹脂の配合量は、エラストマー成分100質量部に対して20〜100質量部の範囲が好ましい。樹脂の配合量が20質量部未満では、プラグの減衰性能を向上させる効果が小さく、一方、100質量部を超えると、エラストマー組成物の加工性が低下する。

本発明のエラストマー組成物は、更に、補強性充填剤を含むことが好ましい。なお、本発明において、補強性充填剤とは、エラストマー成分に対する補強を行っており、自身の凝集力とエラストマー成分との結合力を強く有する物質であり、エラストマー成分に配合されることによって、該結合力によりエラストマー組成物全体の粘度を向上させ、その結果としてプラグの減衰性能を向上させる作用を有する。一般に、免震構造体のプラグは、地震で発生したエネルギーを吸収する（例えば、熱等に変換する）ことで、減衰効果を発揮するため、プラグの流動抵抗が大きくなるに従って、減衰効果が大きくなる。これに対し、エラストマー成分に補強性充填剤を配合した場合、エラストマー組成物の流動抵抗が大きくなり、変形した際の変位追従性が悪化して、エネルギーロスが大きくなる結果として、荷重−歪ヒステリシス曲線における切片荷重Ｑ_dや等価減衰定数Ｈｅｑ等のプラグの減衰性能、特には、低歪領域での減衰性能を向上させることが可能となる。

上記補強性充填剤としては、エラストマー成分との相互作用によってエラストマー組成物の粘度を向上させる効果が大きい点で、カーボンブラック及びシリカが好ましく、カーボンブラックが特に好ましい。ここで、カーボンブラッックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦグレードのもの等が挙げられ、これらの中でも、ＳＡＦ、ＩＳＡＦグレードのもの等の微粒子で表面積が大きいものが好ましい。また、シリカとしては、湿式シリカ、乾式シリカ、及びコロイダルシリカ等が挙げられる。これら補強性充填剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明のエラストマー組成物における補強性充填剤の配合量は、エラストマー成分100質量部に対して60〜150質量部の範囲が好ましい。補強性充填剤の配合量が60質量部未満では、エラストマー組成物の粘度及び流動抵抗が低く、プラグの減衰性能が不十分となり易い。一方、補強性充填剤の配合量が150質量部を超えると、加工性が悪いため、混練が難しく、均一な組成物を得難くなる。

本発明のエラストマー組成物は、127℃でのムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］が20〜170であることが好ましい。プラグ用エラストマー組成物のムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］が20未満では、該エラストマー組成物と粉体とを含む組成物を用いて作製したプラグの減衰性能（特には、等価減衰定数Ｈｅｑ）が不十分である。一方、プラグ用エラストマー組成物のムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］が170を超えると、硬すぎてエラストマー組成物の加工性が悪い上、該エラストマー組成物と粉体とを含むプラグ用組成物の加工性も悪化する。

本発明のエラストマー組成物に用いるエラストマー成分としては、室温でゴム弾性を呈するもの、例えば、天然ゴムや合成ゴム等のゴム、熱可塑性エラストマーを使用することができ、これらの中でも、天然ゴムや合成ゴム等のゴムを使用することが好ましい。天然ゴムや合成ゴム系のポリマーは、粘弾性体で若干の弾性は示すものの塑性が大きく、大変形にも追従でき、振動後、原点に戻ったときには再び同じ状態に再凝集できる。また、エラストマー成分がゴムの場合（即ち、エラストマー組成物がゴム組成物の場合）、プラグの減衰性能が向上する上、耐久性も向上する。上記エラストマー成分として、より具体的には、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、ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ化ゴム、多硫化ゴム、ハイパロン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−メチルアクリレート共重合体、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー等が挙げられる。これらエラストマー成分は、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

上記エラストマー成分は、少なくとも一部、好ましくは全てが未架橋であることが好ましく、より具体的には未加硫であることが好ましい。エラストマー成分が完全に架橋されている場合、大変形を受けた際には変形するものの、変形時に充填剤の位置が変わることができず、ある限界点をもって変形への追従が不可能となり、架橋エラストマー部分が破断、或いは、架橋エラストマー部分の反発力で元の形状に戻ろうとする。架橋エラストマー部分が破断してしまうと、プラグの位置が原点に戻ってもプラグが元の形状に戻らないため、減衰性能が徐々に低下してしまい、また、架橋エラストマー部分の反発力が働くと、本来の減衰性能が発揮できなくなる。一方、エラストマー成分が未架橋であれば、変形への追従が可能であり、また、プラグが大変形の履歴を受けた後、再び原点に戻った際に、プラグ全体には静水圧がかかっているため、プラグが元の形状に戻ることができ、その結果、初期と同等の性能を長期に渡って維持することが可能となる。なお、架橋点が非常に少ない場合、または、プラグの表面のみが架橋されている場合は、プラグが変形した後に、元の形状に戻れるため、本発明において未架橋とは、架橋反応を未だ完全には経ていない状態をさし、部分的に架橋された状態も包含する。

上記エラストマー組成物には、上記エラストマー成分、樹脂、補強性充填剤の他に、老化防止剤、ワックス、可塑剤、軟化剤等のエラストマー組成物に一般に添加される添加剤も配合できる。エラストマー組成物に老化防止剤を配合することにより、長期間経過した後でもプラグの物性変化を小さく抑えることが可能となる。なおそのような目的のために、老化防止剤と共に、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、安定剤等を配合することはとりわけ有効である。

上記可塑剤としては、フタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、テトラヒドロフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸、トリメリット酸、クエン酸、イタコン酸、オレイン酸、リシノール酸、ステアリン酸、リン酸、スルホン酸等の誘導体（例えば、エステル）；グリコール、グリセリン、エポキシの誘導体、重合系可塑剤が挙げられる。これら可塑剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

上記軟化剤（オイル）としては、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル等の鉱物油系軟化剤；ヒマシ油、綿実油、アマニ油、ナタネ油、大豆油、パーム油、落花生油、ロジン、パインオイル等の植物油系軟化剤；シリコーン油等の低分子量オイルを挙げることができる。これら軟化剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

上述した本発明のプラグ用エラストマー組成物は、例えば、エラストマー成分に、軟化点が80〜170℃の樹脂と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤を加えて混練することで製造できる。ここで、エラストマー組成物の製造には、ニーダー、バンバリーミキサー等の通常の混練装置を用いることができる。また、混練の条件も、特に限定されるものではなく、当該技術分野において通常に用いられている条件を適宜改変して本発明の組成物が十分に混練されるような条件を設定することができる。例えば、混練条件としては、回転数が20〜40 rpmの範囲で、温度は100℃程度が好ましい。また、エラストマー成分の粘度低下を抑えるためには、回転数は低い方が好ましい。

＜プラグ用組成物＞
本発明に従う免震構造体のプラグ用組成物は、上述のエラストマー組成物と、金属粉または炭化ケイ素粉の１種以上を含む粉体とを含有することを特徴とする。本発明のプラグ用組成物に用いる粉体は、プラグの減衰性能を主として担う材料であり、具体的には、粉体同士の摩擦及び粉体とエラストマー成分との摩擦により振動を減衰させる。ここで、本発明において粉体とは、補強性充填剤以外のものを指し、金属粉、炭化ケイ素粉等を包含する。なお、プラグ用組成物が粉体を含まない場合、プラグの減衰性能が大幅に低下して、十分な減衰性能、変位追従性等を得ることができない。

上記粉体としては、金属粉が好ましく、また、該金属粉としては、環境への負荷が小さいものが好ましく、例えば、鉄粉、ステンレス粉、ジルコニウム粉、タングステン粉、青銅（ＣｕＳｎ）粉、アルミニウム粉、金粉、銀粉、錫粉、炭化タングステン粉、タンタル粉、チタン粉、銅粉、ニッケル粉、ニオブ粉、鉄−ニッケル合金粉、亜鉛粉、モリブデン粉等が挙げられ、これら金属粉は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、これら金属粉は、金属酸化物粉でもよいため、上記粉体としては、金属酸化物粉等の金属化合物粉も好適に使用できる。これら粉体の中でも、鉄粉が特に好ましい。鉄粉は、安価である上、他の金属粉と対比して破壊強度が高く、また、鉄粉を主成分とする免震構造体用プラグは、固すぎることも脆すぎることもないため、優れた減衰性能を長期に渡って発揮することができる。なお、鉄粉としては、還元鉄粉、電解鉄粉、噴霧鉄粉、純鉄粉、鋳鉄粉等が挙げられる。

本発明のプラグ用組成物において上記粉体の含有量は、50〜74体積％の範囲が好ましく、60〜74体積％の範囲が更に好ましい（即ち、エラストマー組成物／粉体の体積比は50／50〜26／74の範囲が好ましく、40／60〜26／74の範囲が更に好ましい）。プラグ用組成物中の粉体の含有量が50体積％未満では、粉体間の距離が広すぎ、変形時の粉体同士の摩擦、及び粉体と他の成分の間の流動抵抗が小さくなるため、減衰性能が不十分である。一方、プラグ用組成物中の粉体の含有量が74体積％を超えると、粉体同士の接触が増え、繰り返し耐久性が低下する上、プラグ用組成物からプラグを成形する際に、プラグ用組成物から空気を十分に除くことが難しく、プラグの体積が理想体積（空気の混入が無い場合の体積）より大幅に大きくなり、プラグの減衰性能が低下する。なお、プラグ用組成物中の粉体の含有量が60〜74体積％であれば、減衰性能を良好に維持できる上、追従性、繰り返し安定性、加工性も良好となる。

上記粉体の粒径は、0.1μm〜2 mmの範囲が好ましく、1μm〜150μmの範囲が更に好ましい。粉体の粒径が0.1μm未満では、取り扱いが困難であり、一方、粉体の粒径が2 mmを超えると、粉体同士の摩擦が減少して減衰効果が低下する傾向がある。なお、粉体の粒径が1μm以上であれば、取り扱いが容易であり、粉体の粒径が150μm以下であれば、プラグの減衰性能が十分に高い。

また、上記粉体の形状は、不定形であることが好ましい。ここで、不定形とは、球状などの１種類の形状のみではなく、凹凸を有するものや突起を有するものなど、種々の形態を有する形状が混在していることを意味する。バルクを粉砕することなどによって得られる粉体の形状は当然に不定形であるが、球状の粉体を用いた場合と比較したところ、不定形の粉体を用いた方が良好な減衰効果が得られた。これは、不定形の粉体を使用すると、粉体同士、粉体−エラストマー成分間の摩擦の際に引っ掛かり効果のようなものが生じ、球状のもの等を使用した場合と比較して摩擦が大きくなって、減衰性能が良好になるためであると考えられる。

本発明のプラグ用組成物は、上記エラストマー組成物に粉体を加えて更に混練することで製造できる。なお、プラグ用組成物の製造においては、粉体を複数回に分けて配合することが好ましく、粉体を複数回に分けて配合することで、均一なプラグ用組成物を製造することが可能となる。

上記プラグ用組成物の製造には、ニーダー、バンバリーミキサー等の通常の混練装置を用いることができる。また、混練の条件も、特に限定されるものではなく、当該技術分野において通常に用いられている条件を適宜改変して本発明の組成物が十分に混練されるような条件を設定することができる。例えば、混練条件としては、回転数が20〜40 rpmの範囲で、温度は100℃程度が好ましい。なお、エラストマー成分の粘度低下を抑えるためには、回転数は低い方が好ましい。また、温度については、エラストマー組成物への粉体の分散を良くするために、エラストマー組成物を軟化させるのに十分な温度が好ましいが、温度が高過ぎると、エラストマー成分が劣化したり、冷却に時間がかかり過ぎて生産性が低下する。なお、混練された組成物を排出する前に、圧力を開放して無加圧で混練することが好ましく、無加圧で混練することによって、組成物が固まりにならず、組成物の取り出しが容易となる。

＜免震構造体用プラグ＞
本発明の免震構造体用プラグは、上述したプラグ用組成物から製造されたことを特徴とし、十分な減衰性能、変位追従性等を有し、特に高歪領域における減衰性能に優れる。本発明の免震構造体用プラグは、上記プラグ用組成物を用いて、例えば、以下のようにして製造することができる。

上記のようにして調製したプラグ用組成物を混練装置から取り出して、成型装置に移し、温度と圧力をかけることによって、プラグへとプレス加工する。この工程で使用するプレス機としては、当該技術分野において通常使用されているものを採用することができる。また、プレス加工の条件も、特に限定されるものではなく、当該技術分野において通常に用いられている条件を適宜改変してプラグの成型に適した条件を設定することができる。例えば、プレス加工の条件としては、プレス温度は常温〜150℃の範囲が好ましく、成形圧力は0.7 t/cm²以上が好ましい。

＜免震構造体＞
本発明の免震構造体は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されてなり、該積層方向に延びる中空部を有する積層体と、該積層体の中空部に圧入されたプラグとを具え、該プラグが上述の免震構造体用プラグであることを特徴とする。以下に、図を参照しながら本発明の免震構造体を詳細に説明する。

図１に示す免震構造体１は、剛性を有する剛性板２と弾性を有する弾性板３とが交互に積層されてなり、該積層方向（鉛直方向）に延びる円筒状の中空部を中心部に有する積層体４と、該積層体４の中空部に圧入されたプラグ５と、積層体４及びプラグ５の両端（上端及び下端）に固定されたフランジ板６とを具え、積層体４の外周面が被覆材７で覆われている。

また、図２に示す免震構造体１は、図１に示す免震構造体と同様の積層体４と、該積層体４の中空部に大部分が圧入されたプラグ５と、積層体４及びプラグ５の両端（上端及び下端）に固定されたフランジ板６とを具え、積層体４の外周面は、図１に示す免震構造体と同様に被覆材７で覆われている。図２において、プラグ５は、積層体４よりも鉛直方向上下に長く、その一部がフランジ板６中まで延在している。また、フランジ板６の中央部には、プラグ５よりも直径が大きい閉塞板８が配置されており、例えば、下方のフランジ板６に閉塞板８を固定し、積層体４の中空部にプラグ５を圧入した後、上方のフランジ板６に閉塞板８を固定することで、プラグ５を密閉することができる。

積層体４を構成する剛性板２と弾性板３とは、例えば、加硫接着により、あるいは接着剤により強固に貼り合わされている。なお、加硫接着においては、剛性板２と未加硫ゴム組成物とを積層してから加硫を行い、未加硫ゴム組成物の加硫物が弾性板３となる。ここで、剛性板２としては、鋼板等の金属板、セラミックス板、ＦＲＰ等の強化プラスチックス板等を使用することができる。一方、弾性板３としては、加硫ゴム製の板等を使用することができる。また、本発明の免震構造体を構成する積層体は、被覆材７で覆われていなくてもよいが、積層体４の外周面が被覆材７で覆われている場合、積層体４に外部から雨や光が届かなくなり、酸素やオゾン、紫外線による積層体４の劣化を防止できる。なお、被覆材７としては、弾性板３と同一の材料、例えば、加硫ゴム等を使用できる。

積層体４は、振動により水平方向のせん断力を受けた際には、せん断変形して、振動のエネルギーを吸収する。また、積層体４は、剛性板２と弾性板３とが交互に積層されてなるため、積層方向（鉛直方向）に荷重が作用しても、圧縮が抑制されている。

上記免震構造体１は、積層体４の中空部にプラグ５が圧入されており、振動により水平方向のせん断力を受けた際には、積層体４と共にプラグ５がせん断変形して、振動のエネルギーを効果的に吸収して、振動を速やかに減衰することができる。ここで、本発明の免震構造体は、プラグ５として、エラストマー成分と軟化点が80〜170℃の樹脂とを含むエラストマー組成物と、粉体とを含有する組成物から製造したプラグが用いられているため、十分な減衰性能、変位追従性等を有し、特に高歪領域における減衰性能に優れる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜エラストマー組成物の調製及びムーニー粘度の測定＞
ニーダーを用いて、表１に示す配合処方のエラストマー組成物を調製し、ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠して、ムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］を測定した。なお、各例におけるカーボンブラック及び樹脂の配合量を表２及び３に示す。

＜免震構造体用プラグの作製＞
次に、ニーダーを用いて、得られたエラストマー組成物と鉄粉（粒径＝40μm, 不定形な還元鉄粉）とを35／65（表２）又は40／60（表３）の体積比（エラストマー組成物／鉄粉）で混練してプラグ用組成物を調製した。次に、該プラグ用組成物を温度100℃、圧力1.3 ton/cm²でプレス加工して直径45 mmで円柱状の免震構造体用プラグを作製した。

＜免震構造体の作製＞
中央に円筒状の中空部を有し、外径が225 mmで、剛性を有する剛性板［鉄板］と弾性を有する弾性板［加硫ゴム（Ｇ'＝0.4 MPa）］とが交互に積層されてなる積層体の中空部に、上記免震構造体用プラグを圧入して、図１に示す構造の免震構造体を作製した。なお、プラグの体積は、積層体の中空部の体積の1.01倍とした。上記免震構造体用プラグに対して、下記の方法で減衰性能を評価した。結果を表２及び３に示す。

＜減衰性能の評価＞
上記免震構造体に対し、動的試験機を用いて鉛直方向に基準面圧をかけた状態で水平方向に加振して規定変位のせん断変形を生じさせた。なお、加振変位は、積層体の総厚さを100％として、歪50〜250％とし、加振周波数は0.33 Hzとし、垂直面圧は10 MPaとした。図３に、水平方向の変形変位（δ）と免震構造体の水平方向荷重（Ｑ）との関係を示す。図３中のヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積ΔＷが広くなるほど、振動のエネルギーを多く吸収できることを意味する。

本試験においては、まず、歪150％及び250％における切片荷重Ｑ_d（変位０における水平荷重値）を求めた。なお、切片荷重Ｑ_dは、ヒステリシス曲線が縦軸と交差する点での荷重Ｑ_d1、Ｑ_d2を用いて、下記式：
Ｑ_d＝（Ｑ_d1＋Ｑ_d2）／２
から計算した。Ｑ_dが大きくなる程、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。更に、切片荷重Ｑ_dとプラグの断面積Ｓを用いて、下記式：
τｄ＝Ｑ_d／Ｓ
から、切片応力τｄ（変位０における水平応力値）を計算した。

また、図３中の最大荷重値を与える点Ａ（δ₁, Ｑ₁）と最小荷重値を与える点Ｂ（-δ₁, -Ｑ₂）とから、下記式：
Ｗ＝（δ₁＋δ₁）×（Ｑ₁＋Ｑ₂）／２
に従って、図３中の三角形ＡＢＣの面積Ｗを算出した。次に、該面積Ｗと、図３中のヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積ΔＷとから、下記式：
Ｈｅｑ＝ΔＷ／（Ｗ×π）
に従って、等価減衰定数（Ｈｅｑ）を求めた。Ｈｅｑが大きいということは、振動のエネルギー吸収率が大きいことを示す。

*1 天然ゴム, 未加硫, ＲＳＳ＃４
*2 ポリブタジエンゴム（低シス）, 未加硫, 旭化成製「ジエンＮＦ３５Ｒ」
*3 カーボンブラック, ＩＳＡＦ, 東海カーボン製「シースト６Ｐ」
*4 樹脂Ａ, 日本ゼオン製「ゼオファイン」, 軟化点＝100℃
*5 樹脂Ｂ, 丸善石油化学製「マルカレッツＭ−８９０Ａ」, 軟化点＝100℃
*6 樹脂Ｃ, 新日本石油化学製「日石ネオポリマー１４０」, 軟化点＝145℃
*7 可塑剤, ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）
*8 その他の配合剤, 亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤［住友化学製「アンステージ６Ｃ］、ワックス［新日本石油製「プロトワックス１」］, 亜鉛華：ステアリン酸：老化防止剤：ワックス＝4：5：3：1（質量比）

表２中の実施例Ａ−１と比較例Ａ−２との比較、実施例Ａ−２と比較例Ａ−１との比較、並びに表３中の実施例Ｂ−１と比較例Ｂ−２との比較、実施例Ｂ−２と比較例Ｂ−１との比較から明らかなように、軟化点が80〜170℃の樹脂を配合したエラストマー組成物を用いることで、プラグの高歪領域での減衰性能が向上し、免震構造体の高歪領域でのＱ_d及びτｄが向上することが分かる。

また、表２中の実施例Ａ−１と実施例Ａ−２との比較、並びに表３中の実施例Ｂ−１と実施例Ｂ−２との比較から、軟化点が80〜170℃の樹脂に加え、カーボンブラック等の補強性充填剤を含むエラストマー組成物を用いることで、免震構造体のＱ_d、τｄ及びＨｅｑが向上することが分かる。

本発明の免震構造体の一例の断面図である。 本発明の免震構造体の他の例の断面図である。 プラグを使用した免震構造体における、水平方向の変形変位（δ）と水平方向荷重（Ｑ）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 免震構造体
２ 剛性板
３ 弾性板
４ 積層体
５ プラグ
６ フランジ板
７ 被覆材
８ 閉塞板

Claims (11)

1. 天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマーの１種以上を含むエラストマー成分と軟化点が80〜170℃の樹脂とを含むエラストマー組成物と、
   金属粉または炭化ケイ素粉の１種以上を含む粉体と、
   を含有することを特徴とする免震構造体のプラグ用組成物。
2. 前記エラストマー組成物が、異なる軟化点を有する樹脂を２種以上含むことを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
3. 前記樹脂の配合量が、前記エラストマー成分100質量部に対して20〜100質量部であることを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
4. 前記エラストマー組成物が、更に、補強性充填剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
5. 前記補強性充填剤がカーボンブラック及び／又はシリカであることを特徴とする請求項４に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
6. 前記補強性充填剤の配合量が、前記エラストマー成分100質量部に対して60〜150質量部であることを特徴とする請求項４に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
7. 前記エラストマー組成物は、127℃でのムーニー粘度［ＭＬ(1+4)127℃］が20〜170であることを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
8. 前記エラストマー成分が天然ゴム及び／又は合成ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
9. 前記エラストマー成分の少なくとも一部が未架橋であることを特徴とする請求項１に記載の免震構造体のプラグ用組成物。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の免震構造体のプラグ用組成物から製造された免震構造体用プラグ。
11. 剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されてなり、該積層方向に延びる中空部を有する積層体と、該積層体の中空部に圧入されたプラグとを具える免震構造体において、
    前記プラグが請求項１０に記載の免震構造体用プラグであることを特徴とする免震構造体。

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