JPS5823819A - 防振材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な防振材料に関し、さらに詳しくは、低発
泡ポリウレタンエラストマーから成る。

特に高い荷重下に振動が発生する場合、これを有効に減
衰し且つ振動源からこれを支持する部材への振動伝達を
有効に遮断しうる防振材料に関する。

従来、振動を低減若しくは遮断する友めの防振材料とし
て、特に天然ゴム、合成ゴムを主とする防振材料が用い
られていることは公知である。例えばコンプレッサープ
レス等の回転乃至往復振動が支持床上に伝達するのを防
止するために、防振ゴムが使用される。これらの防振材
料は、振動発生源からの振動エネルギーを、ゴム状弾性
体に伝達し、弾性体の変形による振動の伝達遮断効果と
内部損失に１って、ｖｊ振を図るものである。

この工うな防振材料を実際に振動の低減乃至振動伝達の
遮断の目的に用いようとする場合、振動発生源と支持部
材間の振動による変位が、−軸方向、例えば重力加速度
の方向のみである時は振動源と支持部材間に防振材料（
防振ゴム）を挟み込むことに１って、防振、若しくは振
動伝達防止の目的が達成される。しかしながら１通常、
振動源の振動は２軸以上１例えば重力加速度の方向を一
つの軸とする、３軸方向に向けて発生するものであり重
力加速度方向以外の振動加速度によって防振材上に支持
された振動源は極めて不安定な状態となる。即ち、重心
位置の高い振動＃Ａは転倒の危険性があり、又振動に伴
う水平方向の推力に１９゜その位置を固定し得なくなる
場合も生ずる。換言すれば、防振材料のような弾性体を
振動源中支持床と強固に結合することが困難なのである
。

一つの解決方法として、コンクリート板状体のような剛
直な基体の下部を防振材で被優し、これを支持床上の凹
部に埋めこみ、この基板上に振動源を設置、固定する方
法が考えられた。即ち、振動源と基板とは、例えば、ボ
ルト等の締結具に１って、容易に且つ、強固に結合する
ことができる。

一方基板は支持床の凹所に埋め込まれることに工す、床
面に保持されるのである。このとき基板底部の防振材は
、振動源及び基板の荷重を支持し。

基板側部の防振材が凹所９側面と接触して振動の水平方
向推力に抗することになる。

しかしながら、この方法を実施し次場合、重大カ問題を
生ずることが判明し友。前記方法によると、基板底部の
防振材は、床面の凹所にはめ込まれる危め、基板と床面
に垂直表荷重軸方向以外の変形が実質的に拘束される。

従ってこのような条件下では、防振材は基板の振動に工
り体積変化を強制されることになる。一方天然ゴム１合
成ゴム等を主体とする従来の防振材は、−密な構造を持
つため１体積変化を起し難く、その九めに、前記の体積
変形を拘束された状態では防振材としての機能を失って
しまうのである。

本発明者等の実験に工れば１辺２０α四方厚さ２５露の
り０四プレンゴムを主体とする防振材を平板間で体積変
化を拘束しない自由な状舅で圧縮するとき、１Ｉ１１圧
縮するのに５２０に４Ｉの圧縮力を要し、２５露圧縮す
るのにはｔｓｏｏｋｇの圧縮力を要した。このとき、４
％−１０％の歪量のノ（ネ定数は５２００　ｋｇ７ａｍ
と計算されるが、圧縮によって体積減少を生せしめるよ
うに、拘束して圧縮した場合同じ４％〜１ｏ％歪間でＩ
（ネ定数はｇｏｓｏｏ＃／儂に上昇した。この場合のＩ
（ネ定数の上昇は実に４倍に達する。このような状態で
従来の防振材料を用いて、振動の減衰、若しくは振動の
伝達防止を図ることは不可能である。

更に従来の防振材料は幾何学的な形状の変化によって圧
縮時の特性が変化する欠点も有する。即ち、前記のクロ
ロプレンゴム系防振材ｑ、！ＯｃｍＸ！！ＯｃｌＩＬＸ
２５ｍの板状体で、自由変形下に圧縮するとき、前記の
通り、単位面積轟りの／＜ネ定数株歪率４％〜ｌＯ％間
で１３ｋｇ／−であるが、これを５（ｃ＋ａＸ５０ｃｍ
Ｘ２５ｓａｍの大きさとするとき、同様の方法で測定し
て、単位面積当りのバネ定数は２４Ｉ＃／−の値を示し
、上昇は１８倍に相当する。仁の仁とは従来の防振材で
は自由な変形を許容する条件下でも、形状により著しく
異なる体積変形が生ずるためと考えられ、防振設計上極
めて厄介な問題を提起するのである。

本発明者勢は上述の瞳問題を解決すべく研究を行った結
果１本発明を完成するに至った０本発明の骨子とすると
ころは、コンクリート、木材、鉄などの剛直な基体の下
部１ｍち底部及び側部に本発明に従う特定のウレタンエ
ラストマー材からなる被覆層を形成し、且つ、底部被覆
層の一部を底部面積の少くともα５％切欠き、この被覆
された基体を、振動源を設定すべき床面に形成した凹部
に嵌合して、凹部の底面及び側面を基体の被覆層と書着
させ、基体上部に振動発生源を固定することＫより、基
体に加えられる振動を吸収するととである。

本発明においてはウレタンエラス）−ｒ−は嵩密度α３
乃至α９９／ａｄの値を持ち、従って、１４乃至７０％
の気泡含有率を有するものが用いられる。このようなウ
レタンエラストマーは荷重軸方向以外の変形が拘束され
た条件下でも圧縮荷重により内部気泡が圧縮されるため
、容易に体積変形を生じ、従って、従来の防振材にみら
れるバネ定数の大幅な上昇を避けることができる。同様
に自由な変形が許容される条件下では、幾何学的形状即
ち受圧面積の変化によっても単位面積当りのバネ定数に
殆んど変化を生じない。−例を上げれば。

嵩密度αＩｓ　８　ｆ　／　ｃｏｄのウレタンエラス、
トマーは１０ｃＩＩＸ　Ｉ　Ｇａｓ＜Ｘ　２５簾の板状
体で自由な変形下に圧縮するとき、４％−１Ｏ％歪間の
単位面積当りバネ定数がｔｇｋｇ／ｃＩＩであったが、
これを体積圧縮を生せしめるように拘束して圧縮したと
き、バネ定数は＆５＃／ｊで上昇Ｆｉ１３０倍に止った
。

又、同じウレタンエラストマーを５０ｃｍＸ５０ｃＩｙ
Ｌ×２５誠の大きさとし、自由な変形下に圧縮したとき
、単位面積当りのバネ定数の上昇は約Ｌ１倍であった。

このようなウレタンエラストマーを用いることにより、
体積変形を強制される状態においてもかなりの振動吸収
効果を得ることができる。

即ち帥述の通り、なお若干の体積変化に伴うバネ定数の
上昇があや、特に本願発明の目的とする高い荷重下に振
動源を支持しようとする場合には無視することができな
い。つｔす、高い荷重を支えるために、エラストマ一層
は予備圧縮され易く、従って体積圧縮にエリバネ定数が
上昇し易いのである。

本発明者勢はこの問題を克服する九めには基体底部の被
覆層と底部面積の少くともα５％を切欠くことが極めて
有効であることを見出し次。勿論この方法は、被覆層と
してウレタンエラストマーを用いることが前提であり、
従前の緻密な組織を有するゴム系防振材によっては本発
明の目的を達成することができない。

本発明による被積層底部切欠部の効果は明らかである。

　ｌ［Ｉち、子ラストマー被覆層は基体及び振動発生源
の荷重に＝９圧縮されるが、底部に切欠き部を有するた
め、凹所の底面及び側面に１って、拘束されているにも
拘らず１体積圧縮が切欠部で吸収されるのである。従っ
て、エラストマーの効果と相撲って、バネ定数の上昇を
回避することができる。

被覆層底部の切欠部は、基体底部面積の少くと４＆５％
以上、５０％以下であることを要する。

これ以下では切欠部を設けたことによるバネ定数上昇の
抑制効果が殆んど生じない。好ましくは２％以上、３０
％以下の範囲である。切欠き部は被種層底部を多分割す
る工うな溝構造にしても喪いし、円柱孔、角柱孔、溝状
孔等任意の形状に切欠くこともできる。

第１図はこのＬうにして底部を切り欠いた被覆層の構成
を示すガである。

図において、１は基体であり、仁の上に振動発生源が固
定される。２は床ＷＪ５に形成され危凹所でＴｏＬ　３
は基体下部に形成され７ｔ′！ａ覆層であり、４はこの
被覆層底部の切欠部を示すものである。

図においては、切欠部は被覆層底部を２分割するように
形成される。

切欠部４は圧縮ＫＬす、凹所型と基体１との間に生ずる
体積変化を吸収しようとするものであるから基体底部面
積に対して必要且つ十分な比率で切り欠かれねにならな
い０本発明者等の実験に工れば、基体底部面積に対する
切欠部面積の比率は少くともａＳ％を超える必要があり
、これ以下であると被覆層のバネ定数は基板と振動域の
圧縮荷重による体積変化の影響を受けるようになる。Ｉ
！に好ましい範囲は２％乃至３０％であり、切欠部面積
の占有率が大きすぎると被覆層の荷重支持能力が低下す
る。

本発明において、被覆、層として嵩密度ａｓ乃至α９ｔ
／−のウレタンエラストｉ−が用いられる。

嵩密度がこれより小さいと、荷重支持能力が極端に低く
カリ、他方、α９　ｆ　／ａ１以上では僅かの圧縮によ
り５体積変化の影響を受叶易くなる。本発明の防振の目
的には嵩密度（Ｌ４乃至ａ８ｆ／−の範Ｈのものが特に
好ましい。

ウレタンエラストマーは、嵩密度の他、物理的化学的特
性を、その構ＩＩｔ成分の選択に２０広範囲に蜜化し得
るものであ゛るが、本発明の如く防振の目的に用いる場
合は、耐久性及び防振特性の点で、最適の構成成分を選
ぶ必要のある仁とは当然である。

以下１本発明の目的に適するウレタンエラストマーの構
成について詳述する。

本発明で用いられるウレタンエラストマーは、平均官能
数２５〜＆５．数平均分子量４５００〜５ｓｏｏの多価
アルコール、有機ポリイソシアネート、ウレタン化触媒
、鎖長延長剤、発−剤及び気泡安定化剤１９成る組成物
から形成される。多価アルコールの官能数はｚ５以下で
は防振材料としての重要な性質である得られるウレタン
エラストマーの圧縮永久歪が大きく′＆り適轟でない。

靴底などに用いられるウレタンエラストマーとしては官
能基数が！に近い多価アルコールを用いることが多いが
１本発明の目的に合致する圧縮永久歪の小さｆｋ肪振用
エツストマーを得るためＫｔ！官能官能基数線色％ａＳ
以上であることを必要とする。

多価アルコールの官能基数が１５を超えると得られるエ
ラストマーが極めて硬くなる傾向を示すとともに振動圧
縮にエリ破壊する危険が大きくなる。

好適な官能基数は２８乃至＆３の範囲である。多価アル
コールの数平均分子量が４５００以下の場合には特に振
動エネルギーの吸収特性が低いウレタンエラストマーし
か得られない。これは化学的架橋点密度が高くなり、完
全な弾性体の挙動Ｘ近づく為であると考えられる。一方
、数平均分子量が８５００以上では、得られるウレタン
エラストマーの弾性的性質が低下し、塑性変形を生り易
く。

特に圧縮永久歪が大きくなるため好ましくない。

多価アルコールの好ましい数平均分子量範囲は４５００
〜６５０（１）範囲である。

また１本発明において、良好な防振ニジストマーを得る
ために鎖長延長剤を用いる仁とが不可欠である。鎖長延
長剤は、インシアネートと反応してウレタン結合、ｔＬ
＜け尿素結合に工す水素間結合を主とするハードセグメ
〉′トを形成し、弾性体特性を支配する重要な因子とな
る。

本発明者等の研究に工れば、前記の多価アルコールとの
組み合せの場合、エラストマー組成智中の２官能鎖長延
長剤の配合量は、得られるウレタンエラストマーの単位
重量に対するモル濃度で表現して、　０．２　Ｘ　１０
”’ｍｏｌ／ｇｒ、乃至Ｌ　ＯＸ　１０−”ｗｈａｌ／
ｇデ、の範囲が適当であることが見出された。

これより低い濃度では鎖長延長効果が充分でないため、
得られる低発泡エラスト１−の強度は極めて低く実用に
供し難イ＠　又、　Ｌ　ＯＸ　１　Ｇ−”　ｍａｒ／ｌ
デ、より高い濃度では水素量結合数が増大するため、得
られるエラス）−ｒ−の強度は向上するが、極めて硬い
エラストマーとなり、且つ致命的な欠陥°として、圧縮
永久歪及び繰り返し圧縮疲労特性が悪化する。このこと
は、防振材の如き繰り返し圧縮応力を受ける用途に用い
る場合には、水素量結合の如き、物理的架橋点の密度が
増大することは好ましくないことを示すものと考えられ
る。

本発明の低発泡エラストマーは、通常、水、着しくけフ
ッ素化災化水累を発泡剤として使用することができる。

本発明の目的とする嵩密度がα３〜α９ｆ／−のエラス
トマーとするに要する発泡剤の量は、当業者であれば容
易に決定し得るであろう。

本発明に用いる多価アルコールとしては、例えばグリセ
リン、トリメチロールグロノ９ン郷の低分子量多価アル
コール或はエチレンジアミン等の低分子量活性水素化合
物に、酸化エチレン、酸化ゾロぎレン等のオキシアルキ
レン化合物を付加１合せしめた、いわゆる／　ＩＪエー
テル４リオール等を用いることができる。また、同様に
Ｉリエステル−ジオール、或はヒドロキシ末端液状ポリ
ブクジエン等も用いることができる。

Ｉジインシアネートとしては通常ウレタンエラスト！−
に用い、られるものが使用できる。例えば、４．４′−
ジフェニルメタンジインシアネート、ナフチレンジイン
シアネート、トリレンジインシアネート、ヘキナメチレ
ンジイソシアネート等を挙けることができ、又これらの
二種以上の混合物を使用することもできる。

マタ、−リイソシアネートは、前記、多価アルコールと
予め縮合した前駆体として用いることもできる。何れに
してもポリイソシアネートの使用量は、インシアネート
残基と反応すべき活性水素含有成分（多価アルコール、
鎖長延長効果）と、化学量論的に等しい量又祉その±１
０％程度の範囲内、ｍちＮＣＯインデックスが９０〜１
１０％の範囲内で変動せしめることが可能である・鎖長
延長剤として社比較的低分子量の実質的に露官能性の化
合切、即ち、ジオール、シアイン等が用いられ、例えば
、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロパ
ンジオール、ブタンジオール、メチレンビス−（０−ジ
クロロアニリン）。

ハイドロキノン、ヒドロキシエチルキノンエーテル等を
挙げることができる。

ウレタン化触媒は通常のウレタン化反応に用いられるも
の、即ち、第３級アミシ化合物、有機金属化合−尋が用
いられ、例えば、トリエチレンシアイン、ジアザ−ビシ
クロウンデセン、Ｎ−メチルモル７オリン、７１／、７
１１／−ジメチルエタノ−ルアずン、オクチル酸錫、ラ
ウリル酸ジプチル錫等を挙げることができる。触媒の使
用量は希望する反応速度に応じて広範囲に変化し得るが
、ウレタンエラストマーを発泡する量、雰囲気条件（温
度。

湿度等）によって適宜使用量を加減すると七が必要であ
り、これを選定すること社容易である。何れにしても本
発明のウレタンエラストマーは防振材として機能するた
めに、単位面積当りのバネ定数が、少なくとも約１に９
／ａＩ以上の値を持ち、特に好ましくは３ｋｇ／−乃至
１ｏｍｇ／−の範闘にあることが望ましい。この範囲の
値は防振層として普通に用いられる５乃至ｌＯＯ■程度
の厚さのとき、繭記ウレタンエラストマーの組成及び、
嵩密度を適轟に選ぶことに工って得ることができる。

勿論嵩密度を高くすればバネ定数も高くなり、高分子量
の多価アルコール、低い官能基数の多価アルコール、低
い架橋密度は、バネ定数を低くし、強固に接着する長所
４有する。通常防振材は振動発生源の振動を、確実に伝
達せしめられて、その振動を遮断１併せて防振材内部で
吸収する必要がある友め、上記の接着性は実用上極めて
大きな長所となる。

すなわち、ウレタン被覆層は基体に一体成型発泡させて
密着させることにエフ優れ九効果を発揮し、ま九基体と
は別に成型し、次いで基体と密着させることにエリ摂動
源を固定して防振効果を効果的に発揮せしめることがで
きる。即ち接着剤を用いて基体底部に接着させても良く
、或は箱状のウレタンエラストマ一体を成型しこれに基
体を挿入する方法もとることができる。

本発明においてはウレタンエラストマー被覆層を持つ基
体を振動源を設定すべき床面上の凹所に嵌合せしめるが
、この凹所は予め床面に形成されているか、又はウレタ
ンエラストマー被覆層を持つ基体を、平滑な床面に設置
した後その側部をコンクリート、アスファルト等で埋め
ることに工って形成しても良い。また被０された基体を
床面から一時的に鵬り上げ、次いでその底部及び側部を
コンクリート、アスファルト醇で埋めることもできる。

更に又、被覆層を持たｉ゛い基体と、床面間に予め凹部
を設け、この凹部にウレタンエラストマーを注入して発
泡成型することもできる。この場合には、基体と支持床
面の両者にウレタンエラストマーが一体成形され、強固
に接着する効果を得ることができる。

本発明の防振材料は、全ゆる産業分野における防振、又
はこれに付随する防音の目的に使用することができる。

例えば、金属打ち抜きプレスの底面に設置すること、コ
ンプレッサーの下面に設置すること、床面に設置し次空
調機器の防振を行うこと、鉄道軌道の防振に使用するこ
と等の応用が考えられる。

次に実施例によって本発明を例示する。

実施例１ ５ｔｌＯＸ５００Ｘ３００ｍの大きさのコンクリート製
基体の５つの面に厚さ３０ｍのウレタンエラストマー被
覆層をコンクリート基体との一体成型発泡法にＬＯ影形
成た。ウレタンエラストマーは下記組成のものを用い形
成された被覆層の密度はａ？ｏｆ／−ｊであり、基体底
部の被覆層には直径１０ｍの円柱孔を基体コンクリート
に達するまで貫通して５ケ所等間隔にあけた。

ウレタンエラストＴ−の組成 Ｉジエーテル４リオール■　　　　　　１０αＯ＾　エ
チレングリコール　　　　　　　　　　　λＯトリエチ
レンシアイン　　　　　　　　　　α！Ｏ■　数平均分
子量　　　　６５００ ／９−１！：９ン／ｆｖｓピレンオキサイド／エチレン
オキナイド　　共重合アダクツ ■　シリ；−ン系界面活性剤 ■　４９４’−ジフェニルメタンジイソシアネートと■
の４リエーテル４リオールのイソシアネート末端前駆縮
合体 残存イソシアネート量　　　１６％（重量）Ａ、８両液
を急速に混合し、コンクリート製基体の５ｉＩｉを鉄板
で囲って形成した空間に注入して、発泡と同時に基体と
ウレタンエラストマーを接着させ約２時間後に鉄板を取
りはずしてウレタンエラストマーで１１Ｎ侵された基体
を得次いで底部に円柱孔をあけた。

仁の基体を床面に形成し次深さ３３０諺の凹所（凹所の
底部は平滑なプンクリート面とした）に設置し次いで床
面のレベル迄基体周囲にコンクリートを流し込んだ。コ
ンクリートが完全に硬化した後、基体の上部にフリクシ
璽ングレスを設置しプレスと基体は基体に埋め込んだボ
ルトに工つて連結した。プレスの全型ｉ＃′ｉおよそ５
００ゆであリグレス能力は２トンである。

プレスを運転し、約３惟離れた位置での床面の振動加速
度を計測し几結果、約５ｓｄＥであつ建。

同種のプレスを５００ＷＸ　５００１１１１Ｘ　３０ｍ
の床面に埋め込まれ次クロロプレンゴム等防振層を介し
て設置したときは床面の振動加速度は同様に計測して約
６６ｄＢであった。

実施例２ １０００Ｘ！＄ＯＯＸ５Ｇｍのコンクリート製基体基体
の底部及び側部に、実施例１と同様の組成で、嵩密度α
６０ｔ／−で、厚さ！！５■のウレタンエラストマーを
ゴム系接着剤で貼り付は底部のエンスト！−には直径５
国の円柱孔をコンクリート基体に達するまで貫通して、
基体底部中央長手方向に勢間隔で４ケ所あけた。この被
覆された基体をコンクリート床面に設けた深さ７５■の
凹所にはめ込んだ。基体の上部に、２０馬力の空気圧縮
機を設置し、基体コンクリートに埋め込まれたボルトに
よって締結し友。空気圧縮機の重量は約１トンであり、
用いたウレタンエンストマーは、４％〜１０％歪間の単
位面積当りバネ定数が８に＃／ｄの値を示した。

空気圧縮機を運転し、約３ｍ離れ次地点での床面の振動
加速度を測定し次結果は６５ｄＥであった。比較として
、上記の空気圧縮機を直接コンクリート床面に設置し、
同様に振動加速度を測定した結果は８３ｄＢの値を示し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の核種構造体の一例を示す略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　（ａ）　　有機−ジイソシアネート、（６）平均
   官能基数が２５〜ａ５で且つ数平均分子量が４！ｔｏｏ
   〜８５００の４リエーテル４リオール。 及び （６）　　鎖長延長剤 を、ＮＧＯインデックスが９０〜１１．９となる割合で
   、発泡剤としての水の存在下に反応させて得られる嵩密
   度がα３〜α９　ｔ　／ａｌの低発泡ポリウレタンエラ
   ストマーからなる防振材料。 ２　＃有機ポリイソシアネートが４．４′−ジフェニル
   メタンジイソシアネートである特許請求の範囲第１項記
   載の防振材料。 ＆該−リエーテルポリオールが２８〜λ３の平均官能基
   数及び４５００〜６５０Ｇの数平均分子量を有する特許
   請求の範囲第１項記載の防振材料。 ζ　該鎖長延長剤が低分子量の２官能性化合噂である特
   許請求の範囲第１項記載の防振材料。 ＆　該低発泡ポリウレタンエラストマーがα４〜ｈｓｔ
   ／ｃｄの嵩密度を有する特許請求の範囲第１項記載の防
   振材料。 亀　該低発泡ポリウレタンエラストマーが３〜１０に９
   ／−の単位面積当りのバネ定数を有する特許請求の範囲
   第１項記載の防振材料。