JPS6283138A - 免震構造体 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数個の硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板
とを交互に貼り合わせた免震構造体に関するものであり
、特に極めて耐候性に優れた免震構造体に関するもので
ある。

［従来の技術］ 銅板等の硬質板とゴム等の粘りｉ性性的性質を有する軟
質板とを積層した構造体が、防振性、吸振性等を要求さ
れる支承部材として広く用いられている。

このような支承部材に用いられる免震構造体は、建物と
土台との間に挿入され、建物全体を支える働きをしてい
るため、一旦設置された後は取替えが困難であり、また
、たとえ技術的には取替え可能であっても、コスト的に
がなり高いものとなる。このため、免震構造体にはコン
クリート構造物と同程度の５０〜６０年の耐久寿命が要
求されている。

ところで、免震構造体は、使用中、常に外気にさらされ
ているため、空気、湿度、オゾン、紫外線、原子力用に
おいては放射線、海辺における場合では海風、により長
期劣化を受ける。また、建物を支えているため、常に圧
縮荷重を受けており、平常時でもゴム層の表面部にはか
なりの引張応力が付与されている。その上、大地震発生
蒔においては、ゴム層には局部的に１００〜２００％に
もおよぶ引張歪を受ける。しかして、このような引張応
力や引張歪により劣化はより一層進行する。

このようなことから、長期耐久寿命を要求される免震構
造体において、＃酸化劣化性、耐オゾン性、耐熱老化性
などの耐候性が極めて重要であることは論をまたない。

現在提案されている免震構造体には、次のようなものが
ある。

■　第２図に示す如く、ゴム層１１と金属板１２とが積
層され、金属板１２のエツジ部１２ａは表面に出ている
か、薄い（１ｍｍ程度）ゴム層で被われている。

■　第３図に示す如く、ゴム層１１と金属板１２とが積
層され、金属板１２のエツジ部１２ａは厚い表面ゴム１
３で被われている。

これらの免震構造体に使用されているゴム材料は、イギ
リス、ニューシーラントにおける天然ゴム系、フランス
におけるクロロブレンゴム系に大別される。

即ち、フランスでは耐候性を重視する結果、クロロブレ
ンゴムを用いており、一方、イギリス、ニューシーラン
トでは、ゴムの耐破壊特性を重視して、天然ゴムを用い
ている。そして、イギリス、ニューシーラントでは、天
然ゴムの耐候性（耐熱老化性、耐オゾン性、耐酸化劣化
性など）の悪いのを補うために、第３図の如く、厚い表
面ゴム層を形成する方法が採用ぎれている。（例えば、
ロスアンゼルス郊外に建てられた裁判所に用いられてい
るイキリス製免震構造体の場合、表面ゴム層厚は７５ｍ
ｍとなっている。） 従来は、上記■、■いずれの免震構造体においても、免
震構造体の全ゴム部分は一つの配合系のゴム材料で作製
されている。

［発明が解決しようとうる問題点］ 従来の免震構造体のうち、ゴム材料として耐候性ノ良い
クロロブレンゴムを用いた場合、クロロブレンゴムは耐
寒性が悪く、低温結晶化し易いことから、低温において
ゴムの硬度が増加し、免震構造体本来の免震性能が発揮
できなくなると共に、高価なりロロプレンゴムを用いる
ことによって製品コストが大幅に増加するという欠点が
ある。

これに対し、天然ゴムは周知の通り耐候性が悪い。劣化
した天然ゴムでは、オゾンクラックの発生等、目に見え
る変化が起こるだけではなく、弾性率が大幅に増加し、
破断強度、破断時伸びが大幅に低下する。即ち、大気中
の長期劣化によって、天然ゴムは表面に無数のオゾンク
ラックを有し、しかも脆い材料に変化してしまうのであ
る。

従って、第３図のような構成とした場合においても、表
面のゴム層が劣化し、このような劣化層で被われている
と、内部のゴム層は劣化していない場合でも、地震によ
る繰り返し大変形等を受けると、まず表面の劣化層が簡
単に破断し、更にそれが引き金となって内部のゴム層全
体の破断をもたらす可能性がある。（例えば熱劣化性の
優れたＡゴムの表面に、熱劣化性の悪いＢゴムを薄く塗
布してこれを熱劣化させると、Ａゴムの表面に形成され
たＢゴムの熱劣化層のため、折り曲げただけでＡゴムも
簡単に破断することがある。）また、免震構造体の表面
ゴム層に発生したオゾンクラック等の亀裂から水分が侵
入すると、硬質板の金属に錆が発生し、またこれにより
、金属板とゴム層とが剥離する危険性もある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するために、本発明は、硬質板と軟質板
とをそれぞれ複数枚貼り合わせた免震構造体において、
硬質及び軟質板の外周縁部をｒ＠候性に優れたゴム材料
で被覆するようにしたものである。

従来において免震構造体の表面部分を免震構造体の軟質
板を構成するゴム材料とは別のゴム材料で被覆すること
は全くなされていなかった。これは、免震構造体は全体
的には大きなゴムの固まりのようなもので、表面が多少
劣化しても全体的には問題がないと考えられていたため
である。

しかるに、免震構造体には、前述の如く、５０〜６０年
という長年月にわたる１ｆｆ＃久性が要求されること、
多少なりとも劣化した部分が生じた場合には、これが破
断して、免震構造体全体の破断につながりかねないこと
、地震発生時にはどのような不測の変形を受けるとも限
らず、これがために多少の劣化も軽視することはできな
いこと、免震構造体は建物と人命を支えるものであるこ
とから、その安全性は常に完璧であるべきであること等
を考慮した場合、免震構造体はその使用の環境下で全く
劣化する恐れのないものであることが望まれる。しかも
、あらゆる工業生産に要求されることであるが、製品コ
ストを低く押さえることは常に要求されることである。

しかして、本発明は、このような要求を満足するもので
ある。

［作用］ 硬質板及び軟質板の外周縁部を耐候性に優れたゴム材料
で被覆しているため、免震構造体の外気にさらされる表
層部は極めて耐候性に優れたものとなり、硬質板及び軟
質板はこのゴム材料によって完全に外気から遮断され、
酸素劣化、オゾン劣化等から守られる。

［実施例コ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る免震構造体ｌの縦断面
図である。この免震構造体ｌは粘弾性的性質を有するゴ
ム等の軟質板２と、鋼板等の剛性を有する硬質板３とを
交互に積層して構成されている。

しかして１本発明において、硬質板３及び軟質板２の外
周縁部は耐候性に優れたゴム材料の被覆層４で被われて
いる。

この被覆層４のゴム材料としては、耐候性の優れたゴム
状ポリマーが望ましく、例えば、ブチルゴム、アクリル
ゴム、ポリウレタン、シリコンゴム、フッ素コム、多ｉ
１ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＲＰ及びＥＰＤＭ
）、ハイパロン、塩素化ポリエチレン、エチレン酢酸ビ
ニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム
等が挙げられる。これらのうち、特にブチルゴム、ポリ
ウレタン、エチレンプロピレンゴム、ハイパロン、塩素
化ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルゴム、クロロプレ
ンゴムが＃候性の面からは効果的である。更に、軟質板
を構成するゴムとの接着性を考慮した場合には、ブチル
ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴムが望
ましく、とりわけエチレンプロピレンゴムを用いるのが
最も好ましい。

これらのゴム材料は単独で用いても、２種以上をブレン
ドして用いても良い、また、伸び、その他の物性を改良
するために市販ゴム、例えば、天然ゴム、インブレンゴ
ム、スチレンブタジェンゴム、ブタジェンゴム、ニトリ
ルゴム等とブレンドしても良い、更に、これらのゴム材
料には、各種充填剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、オ
イル等、ゴム材料に一般的な配合剤を混合しても良い。

このようなゴム材料で形成される被覆層４の厚さは、一
般に厚ければ厚い程、内部保護効果が高く好ましいが、
反面、コスト高となり、また加硫を遅らせるなどの問題
もおきる。このようなことから、被覆層４の厚さは１〜
３０ｍｍ、望ましくは２〜２０ｍｍ、とりわけ３〜１５
ｍｍとするのが好ましい、ただし、免震構造体に耐火性
等が要求される場合においては、被覆層を３０ｍｍを超
える厚さとすることも可能である。

被覆層４は、硬質板３及び軟質板２と強固に接着するこ
とが重要であるが、接着は、 ■　軟質板２のゴム材料（以下「内部ゴム」ということ
がある。）と被覆層４のゴム材料（以下「被覆ゴム」と
いうことがある。）とを同時に加硫接着する方法。

■　内部、ゴムのみ先に加硫した後、被覆ゴムを加硫さ
せて接着させる二段式加硫接着法。

■　内部ゴム、被覆ゴムを別々に加硫した後、接着剤で
貼り合せる方法。

などにより容易に行える。接着に際し、内部ゴムと被覆
ゴムの接着が不良である場合には１両者の間に両者に対
して接着性の良好な第三のゴム層を介在させても良い。

また、内部ゴム及び／又は被覆ゴムに接着性向上のため
の添加物を配合しても良い。

本発明において、硬質板３の材質としては、全屈、セラ
ミックス、プラスチックス、ＦＲＰ、ポリウレタン、木
材、紙板、スレート板、化粧板などを用いることができ
る。また軟質板２としては、各種の加硫ゴム、未加硫ゴ
ム、プラスチックスなどの有機材料、これらの発泡体、
アスファルト、粘土等の無機材質、これらの混合材料な
ど各種のものを用いることができる。

また、硬質板及び軟質板の形状は、円形、方形、その他
、五角形、六角形等の多角形としても良い。

このような硬質板と軟質板とを接着させるには、接着剤
を用いたり共加硫すれば良い。

ところで、免震構造体は、地震発生時の建物の揺れ等に
より、大きな剪断変形を受ける。特に免震構造体のフラ
ンジ取付側の軟質板の表層部においては、この剪断変形
により、極めて大きな局部歪が発生し、免震構造体の損
傷、破断の原因となっている。

この局部歪は、フランジ取付側の硬質板の曲げ変形に起
因することから、これを防止するべく、本発明において
は、 ■　フランジ取付側の硬質板の曲げ剛性率を中心側のそ
れに比べて高くする。

ＩＮ　　フランジ取付側の軟質板の引張り応力を中心側
のそれに比へて高くする。

の少なくとも一方の構成とするのが好ましい。

■の構成とする場合には、硬質板をフランジ取付側から
Ｓｔ、Ｓ２．Ｓ３・・・・・・ＳＭ　（ＳＭは中心部に
ある硬質板）とし、各々の２５°Ｃにおける曲げ剛性を
、Ｓ５１、Ｅ　５２、Ｅ　５３　”’　”’　Ｅ　！ｉ
Ｍとした場合、硬質板Ｓ＋の曲げ剛性Ｅｓｔは硬質板Ｓ
Ｍの曲げ剛性Ｅ　ＳＨに対し、 好ましくは 更に好ましくは Ｓ１ １　＜　−＜　５０ 　ＳＭ となるようにする。

また硬質板Ｓ２の曲げ剛性Ｅ　５２は硬質板ＳＭの曲げ
剛性ＥＳＨに対し、 好ましくは とするのが望ましい。

更に硬質板Ｓ３の曲げ剛性Ｅ　Ｓ３も、必要に応じて硬
質板ＳＭの曲げ剛性Ｅ　ＳＭより高くしても良い。

この場合、硬質板Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３・・・・・・ＳＭの
曲げ剛性ＥＳＩ、Ｅ　Ｓ２、Ｅ　５３−−−−　Ｅ　Ｓ
ＭをＥ　５１≧Ｅ　５２≧Ｅ　Ｓ３≧・・・・・・≧Ｅ
ｓＭ（ただし、Ｅ　ｓｔ　＝　Ｅ　ｓｚ　＝　Ｅ　５３
＝・・・・・・”　Ｅ　ＳＭの場合を除く、）となるよ
うに設定しても良く、また、Ｅｓｔ、Ｅ　Ｓ３及びＥＳ
７（７ランジ側から７番目の硬質板Ｓ７の曲げ剛性）が
Ｅ　ＳＭより大きくなるようにランダムに設定しても良
い。本発明においては、要するに、中心側の硬質板の曲
げ剛性よりもフランジ側の曲げ剛性が高ければ良く、各
々の硬質板の曲げ剛性は、免震構造体に加えられること
が推定される震動等の方向、程度により適宜設定される
。

フランジ側の硬質板の曲げ剛性を中心側のそれよりも高
くする方法としては、特に制限はないが、 ■　中心側と、同質の材質の硬質板で、その板厚を増加
させる、 ■　中心側と異質の、より高い曲げ剛性を有する材質の
硬質板を用いる、 方法が適当である。■の場合、一般に同材質の板の厚さ
が２倍になると曲げ剛性は２３倍になるため、必要とす
る曲げ剛性を有する板厚は計算により容易に求められる
。

ＩＩの構成とする場合、軟質板をフランジ取付側からＲ
１，Ｒ２，Ｒ３・・・・・・ＲＭ　　（Ｒ，は中心部に
ある軟質板）とし、各々の２５℃における１００％伸長
時の引張り応力（Ｍｏｄｕｌｕｓｌｏｏ）を、ＥＲｌ、
ＥＲ２、Ｅ　Ｒ３・・・・・・ＥＲＭとすると、軟質板
Ｒ＋の引張り応力ＥＲＩは軟質板ＲＭの応力Ｅ閘に対し
、 好ましくは より好ましくは であることが好ましい。

また軟質板Ｒ２の引張り応力ＥＲ２は軟質板ＲＭの引張
り応力ＥＲＭに対し 好ましくは とするのが好ましい。

更に軟質板Ｒ３の引張り応力Ｅ　Ｒ３も必要に応じて軟
質板ＲＭの引張り応力ＥＲＨよりも高くしても良い。

この場合、軟質板Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・・・・ＲＭの
引張り応力ＥＲ１，ＥＲ２、Ｅ　Ｒ３・・・・・・ＥＲ
ＭをＥ　Ｒ１≧ＥＲ２≧Ｅ　Ｒ３≧・・・・・・≧ＥＲ
Ｍ（ただし、Ｅ　Ｒ１”　Ｅ　Ｒ２＝Ｅ　Ｒ３＝・・・
・・・；ＥＲＭの場合を除く、）となるように設定して
も、また、Ｅ　Ｒ１、Ｅ　Ｒ３、ＥＲＡ（フランジ側か
ら７番目の軟質板Ｒ７の引張り応力）がＥＲＭより大き
くなるように設定しても良い。

フランジ側の軟質板の引張り応力を中心側のそれよりも
高くする方法としては、特に制限はないが。

■　中心側と同質の基材で、充填材等の配合量を増加さ
せる、 ■　中心側と異質の、引張り応力の高い材質の軟質板を
用いる、 方法が適当である。

なお、本発明において中心部の軟質板ＲＭの２５℃、１
００％伸長時の引張り応力ＥＲＭは５〜４０　ｋ　ｇ　
／　ｃ　ｒｎ’とするのが好ましい。

■及び／又はＨの構成とすることにより、フランジ近傍
の硬質板の曲げ変形に起因する局部歪の発生が減少され
１局部歪による免震構造体の損傷、破断が防止され、極
めて有利である。

このような本発明の免震構造体は、免震作用の他に、除
振（防振、制振）等の特性を備えている。

以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

実験例Ｉ ＮＲ系配合ゴムシート（厚さ２ｍｍ）及び厚さ４ｍｍの
ＥＰＤＭゴムで両面を被覆したＮＲ系配合ゴムシートを
、各々、空気オーブン中で１００°Ｃ１１０日間加熱し
、その物性を測定し、熱劣化の度合を調べた。結果を第
１表に示す、また、比較のため、熱処理を施していない
ＮＲ系配合ゴムシートについても物性を測定し、第１表
に併記した。

第　　１　　表 実験例２ 実験例１で用いたと同様のＮＲゴム及びＥＰＤＭゴム被
覆ＮＲゴムを、各々、５０％伸張状態で４０℃、１１０
０ｐｐｈのオゾン中に放置し、クランク発生までの時間
を求めた６ その結果、ＮＲゴムは１時間以内にクラックが発生した
のに対し、ＥＰＤＭゴム被ＩＮＲゴムは４００時間経過
した後もクラックは発生しなかった。

実験例１及び実験例２の結果から、耐候性に優れたゴム
で通常のゴムを被覆することにより、内部のゴムの劣化
は殆ど完全に防止されることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の免震構造体においては、内
部ゴムは被覆ゴムにより、空気、湿度、オゾン、紫外線
、放射線、海風等の外部環境から完全に遮断されるため
、これらにより劣化することがない、また、金属等の硬
質板にも外部環境の影響が及ぼされることはないことか
ら、錆の発生や硬質板と＆質板との剥離の問題も解決さ
れる６本発明の免震構造体は、耐候性に極めて優れるこ
とから、その耐久性を大幅に向上させることができ、あ
らゆる環境下において長期に亘って使用することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る免震構造体の縦断面図、
第２図及び第３図は、各々、従来例を示す断面図である
。 ■・・・免震構造体、　　　　２・・・軟質板・３・・
・硬質板、　　　　　　４・・・被覆層。 代　理　人　　　弁理士　　　重　野　　剛第１図 第２図　　　　第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有
   する軟質板とを交互に貼り合わせた免震構造体において
   、硬質板及び軟質板の外周縁部を耐候性に優れたゴム材
   料で被覆したことを特徴とする免震構造体。