(57)【要約】【課題】  主として土木・建築構造物の構造的に分離した構造体間の上下面や側面間で、一方の構造体に対する他方の構造体の相対的な変位を許容する目的で使用される滑り支承において、鋼板等との間の静止摩擦係数を抑え、支承本体のゴム材との接着性の問題を解消する。【解決手段】  滑りゴム１を構成するゴム材に、加硫剤、補強剤、活性剤に加えて脂肪酸アミド及び補強繊維を添加し、鋼板等との間の摩擦係数を低下させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材に、加硫剤、補強剤、活性剤に加えて脂肪酸アミド及び補強繊維を添加してなることを特徴とする滑りゴム。
【請求項２】
脂肪酸エステル、パラフィン、炭化水素樹脂、脂肪酸、脂肪アルコールの内の少なくともいずれか一つを添加してなることを特徴とする請求項１に記載の滑りゴム。
【請求項３】
ゴム材に、請求項１、もしくは請求項２に記載の滑りゴムを加硫接着してなることを特徴とする滑りゴム支承。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として土木・建築構造物の例えば上下に分離した上部構造と下部構造との間に設置される滑り支承や弾性滑り支承等、または摺動させる部材等、構造的に分離した構造体間、あるいは部材間の上下面や側面間等において、一方の構造体に対する他方の構造体の相対的な変位を許容する目的で使用される滑りゴム及びそれを用いた滑りゴム支承に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば滑り支承や弾性滑り支承等のように下部構造に対する上部構造の相対水平変位を許容する支承は上部の鋼板と下部の鋼板、及び両鋼板に挟まれて一方の鋼板に固着され、他方の鋼板に接触する合成ゴム等のゴム材から構成される。ここで、ゴム材と、それが接触する上下いずれか一方の鋼板との間には両者間の滑り抵抗を低減するための四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が介在させられることが多い（特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４１５０３号公報（請求項２、段落００２０〜００２９、図２、図３）
【特許文献２】特開２００４−１７６７４９号公報（請求項２、段落００１５、００１６、００２０〜００３７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した下部構造と上部構造との間に設置される滑り支承の場合、ＰＴＦＥはゴム材の、接触すべき鋼板側の面に固着され、鋼板に対しては接触した状態で使用される。このＰＴＦＥが接触すべき鋼板はその接触面にステンレススチール（以下、鋼板等と言う）が固着された形で使用されることもある。
【０００５】
滑り支承の使用状態ではＰＴＦＥが上部構造の鉛直荷重を負担していることと、静止状態から鋼板等に対して抵抗なく滑ることができる程度に鋼板等との間の静止（初期）摩擦係数が小さくないことから、鉛直荷重の大きさによっては上部構造が下部構造に対して相対変位しようとするときに、鋼板等に接触し続けるＰＴＦＥに引き摺られてゴム材がせん断変形し易く、破断に至る可能性がある。
【０００６】
またＰＴＦＥは樹脂であるから、ゴム材との接着性が良好とは言い難いため、接着させるには何らかの化学的な処理を施す必要があり、支承本体のゴム材のせん断変形時にはＰＴＦＥがゴム材から剥離する可能性もある。
【０００７】
本発明は上記背景より、鋼板等との間の静止摩擦係数が抑えられ、支承本体となるゴム材との接着性の問題を解消する、ＰＴＦＥに代わる滑りゴム及びそれを用いた滑りゴム支承を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
出願人は原料としてのゴム材に脂肪酸アミドを配合してゴムを成型したときに、ゴムの表面に脂肪酸アミドが膜状に析出することで、ゴム自体が鋼板に対して滑り易くなることと、補強繊維を配合したときには、ゴムが硬くなることで、やはりゴム自体が鋼板に対して滑り易くなることを見出したため、この事実から、ゴム材に脂肪酸アミドと補強繊維を同時に配合すれば、鋼板との間の摩擦係数を低下させることができることになる。
【０００９】
そこで請求項１に記載の発明では滑り支承材としてのゴム（滑りゴム）の原料であるゴム材に、成型のために配合される加硫剤、補強剤、活性剤に加え、脂肪酸アミド及び補強繊維を添加することにより、鋼板等との間の静止摩擦係数を抑えると共に、ゴム材との接着性の問題を解消する。
【００１０】
脂肪酸アミドの配合により、成型されたゴム（滑りゴム）の表面に膜が形成されることで、ゴム材が直接鋼板等に接触する場合より摩擦係数が低下する。また補強繊維の配合により、成型されたゴム（滑りゴム）の硬さが増すことで、鋼板等との間の摩擦係数が低下するため、本発明の滑りゴムと鋼板等との間の静止摩擦係数を大幅に低下させることが可能である。
【００１１】
具体的にはＰＴＦＥと鋼板等との間の静止摩擦係数が０．０７〜０．１０程度であるのに対し、上記本発明の滑りゴムの鋼板等との間の静止摩擦係数は滑りゴムが負担する荷重（圧力）の大きさにもよるが、後述のように０．０４程度まで低下させることが可能である。
【００１２】
本発明の滑りゴムの静止摩擦係数がＰＴＦＥの静止摩擦係数の１／２程度まで低下することで、滑りゴムは鉛直荷重等の荷重を負担しながらも、鋼板等との間で滑るときに滑り支承等の本体であるゴムに与えるせん断変形を抑制し、ゴムの破断を回避することが可能となる。
【００１３】
ゴム材には脂肪酸アミド及び補強繊維が配合されていればよく、これらの他、請求項２に記載のように脂肪酸エステル、パラフィン、炭化水素樹脂、脂肪酸、脂肪アルコールの内の少なくともいずれか一つを添加してもよいことが確認されている。
【００１４】
本発明の滑りゴムはゴム材であることから、例えば滑り支承や弾性滑り支承等の本体であるゴム材との接着性がよいため、そのゴム材との接着のための特別な処理は必要とされず、請求項３に記載のように単に加硫接着することにより、支承を構成するゴム材との一体性が確保される。一体性の確保によりゴム材からの剥離の問題が解消される。
【００１５】
各種の支承本体を構成するゴム材との接着のための格別な処理を必要としないことで、滑り支承や弾性滑り支承等の製作性がよく、製作工程も簡略化されるため、支承の製作コストの削減と製作時間の短縮を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
上記の通り、本発明ではゴム材に脂肪酸アミドを配合することで、鋼板等に対して滑り易くなり、補強繊維を配合することで、ゴムが硬くなることの事実に基づき、ゴム材に脂肪酸アミドと補強繊維を同時に配合して滑りゴムを成型するため、鋼板等との間の摩擦係数を低下させることができる。
【００１７】
この結果、滑りゴムは鉛直荷重等の荷重を負担しながらも、鋼板等との間で滑るときに滑り支承等であるゴムに与えるせん断変形を抑制し、ゴムの破断を回避することができる。
【００１８】
また滑りゴムが、滑り支承等の本体であるゴム材との接着性がよいゴム材であることで、支承を構成するゴム材との接着のための特別な処理を必要としないため、ＰＴＦＥを用いた場合のゴム材からの剥離を含むゴム材との接着性の問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２０】
本発明はゴム材に、加硫剤、補強剤、活性剤に加え、脂肪酸アミド及び補強繊維を添加してなる滑りゴム１である。加硫剤には硫黄等が使用され、補強剤にはクレー、カーボンブラック等が使用され、活性剤には加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫助剤、老化防止剤、スコーチ防止剤等が使用される。
【００２１】
ゴム材には天然ゴムの他、ＳＢＲを始めとする各種の合成ゴムが使用され、補強繊維には炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維等の無機繊維、有機繊維が使用される。滑り支承や弾性滑り支承等を構成する滑りゴム支承３はゴム材２に、上記の滑りゴム１を加硫接着することにより製作される。このゴム材２にはゴム単体の他、弾性ゴム２ａと補強鋼板２ｂを積層化させた積層ゴムが含まれる。
【００２２】
滑りゴム１と、滑りゴム１からなる滑りゴム支承３は例えば土木・建築構造物の上下に、もしくは水平方向に分離した構造体間に介在させられ、一方の構造体に対する他方の構造体の相対的な変位を許容する部位全般に使用される。
【００２３】
具体的には橋脚と橋桁、あるいは基礎とその上の建物等のように上下に分離した上部構造と下部構造との間に設置され、一方の構造体に対する他方の構造体の相対的な水平変位や回転変位を許容する状態に上部構造を支持する支承全般に使用される。
【００２４】
図１は弾性ゴム２ａと補強鋼板２ｂを積層化させたゴム材２の片面に滑りゴム１を一体に加硫成型することにより滑りゴム支承３を製作した様子を示す。図１に示す滑りゴム支承３は図２に示すように上下に重なり、互いに当接した状態で使用される滑りゴム支承（下支承）３と、滑りゴム支承（上支承）４の内、下側に配置される下支承３を示している。滑りゴム支承３、４が上下に重なる場合には互いに滑りゴム１において当接することから、図１ではゴム材２の上面に滑りゴム１を一体化させている。上支承４においてはゴム材２の下面に滑りゴム１が一体化させられる。
【００２５】
下支承３と上支承４はそれぞれの滑りゴム１において互いに当接し、組み合わせられた状態で使用されることから、下支承３と上支承４は対になることにより１個の滑りゴム支承５を構成する。
【００２６】
図２は下部構造７である橋台と上部構造６である橋桁との間に、上記下支承３と上支承４からなる滑りゴム支承５を設置した場合において、上部構造６が下部構造７に対して相対移動した場合に、上支承４と下支承３の接触面、すなわち双方の滑りゴム１、１が摺動して変位を吸収するときの様子を示す。破線は上部構造６の相対移動時の位置を示す。
【００２７】
滑りゴム１と、前記した弾性ゴム２ａと補強鋼板２ｂを積層化させたゴム材２から滑りゴム支承（下支承）３、もしくは滑りゴム支承（上支承）４を製作する場合、図９に示すような工程を経、別ルートで成型された鋼板等と組み合わせられることにより滑りゴム支承３（４）が製作される。ここで、鋼板等は鋼板の摺動面にステンレススチールを固着させる他、滑りゴム１を加硫接着して製作される場合もある。本発明の滑りゴム１はＰＴＦＥに代わる材料として用いられるが、滑りゴム１はゴム、または鋼板等との接着のための化学的な処理を必要としないため、ＰＴＦＥを用いる場合より工程は単純化されている。
【００２８】
下の表１に、滑りゴム１の成型に用いた材料の配合例を質量比で示す。ここではゴム材を１００としたときの質量比を示している。滑りゴム１の材料にはこの他、脂肪酸アミドに加え、脂肪酸エステル、パラフィン、炭化水素樹脂、脂肪酸、脂肪アルコールの内の少なくともいずれか一つを５〜５０部添加することもある。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この表１に示す配合例で成型した板状の滑りゴム１（ゴムファイバー）を鋼板等に接触させ、鋼板等の面に垂直な一定の圧力（面圧）を加えた状態で、滑りゴム１を鋼板等の面に平行に相対移動させたときの、圧力と静止摩擦係数の関係を図３〜図８に示す。図３〜図８には比較のため、同一条件でＰＴＦＥを鋼板等に対して相対移動させたときの圧力と静止摩擦係数の関係も示している。図３は面圧が６Ｎ／ｍｍ２の場合、図４〜図８は面圧がそれぞれ８Ｎ／ｍｍ２、１２Ｎ／ｍｍ２、１５Ｎ／ｍｍ２、２０Ｎ／ｍｍ２、３０Ｎ／ｍｍ２の場合である。
【００３１】
図３から面圧が６Ｎ／ｍｍ２の場合にはＰＴＦＥの静止摩擦係数が０．１０程度であるのに対し、本発明の滑りゴム１の静止摩擦係数は０．０４程度であり、本発明の滑りゴム１の静止摩擦係数がＰＴＦＥの静止摩擦係数の１／２以下程度になっていることが分かる。図４〜図６から面圧が８Ｎ／ｍｍ２、１２Ｎ／ｍｍ２、１５Ｎ／ｍｍ２の場合にも同様のことが言えることが分かる。図７から２０Ｎ／ｍｍ２の場合には本発明の滑りゴム１の静止摩擦係数とＰＴＦＥの静止摩擦係数が接近するものの、本発明の滑りゴム１の静止摩擦係数がＰＴＦＥの静止摩擦係数より小さいことが分かる。
【００３２】
図８に示す３０Ｎ／ｍｍ２の場合には本発明の滑りゴム１の静止摩擦係数とＰＴＦＥの静止摩擦係数の差がほとんどなくなることから、３０Ｎ／ｍｍ２以下の面圧の範囲で本発明の滑りゴム１が静止摩擦係数の低減上、ＰＴＦＥより有効であると言える。
【００３３】
一方、図２に示すような、下支承３と上支承４からなる滑りゴム支承５の使用例では、上部構造６の下部構造７に対する初期相対移動時に上支承４と下支承３との間に摺動が生じず、下支承３が上部構造６の鉛直荷重を負担したまま、せん断変形する恐れがある。このことから、鋼板等と滑りゴム１との接着性が低ければ、せん断変形時に滑りゴム１が鋼板等から剥離することが懸念されるため、滑りゴム支承３、４（５）に用いられる滑りゴム１には鋼板等との接着性がよいことが要求される。
【００３４】
そこで、図１に示す滑りゴム支承（下支承）３を構成する本発明の滑りゴム１を鋼板等の全面に接着した状態で、接着面に垂直な引張力を滑りゴム１に与え、滑りゴム１を鋼板等から剥離させる、ＪＩＳＫ６２５６の９０度剥離試験を実施したところ、滑りゴム１が剥離を生じたときの引張応力は８．９Ｎ／ｍｍであった。
【００３５】
同一の試験をＰＴＦＥに対して実施した場合に、剥離を生じたときの引張応力は７．２Ｎ／ｍｍであり、滑りゴム１の引張応力がＰＴＦＥの引張応力より２３．６％大きい結果となった。従って滑りゴム１の鋼板等との接着性がＰＴＦＥの接着性より高いことが判明したため、滑りゴム１を滑りゴム支承３、４（５）に使用した場合において、滑りゴム支承３、４（５）がせん断変形したときにも滑りゴム１が鋼板等から剥離しにくいことが裏付けられた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】滑りゴムを用いて滑りゴム支承（下支承）を製作した様子を示した一部断面斜視図である。
【図２】図１に示す下支承と上支承を組み合わせた滑りゴム支承を橋梁に採用した場合を示した縦断面図である。
【図３】滑りゴムを鋼板等に接触させ、鋼板等の面に垂直な一定の圧力（面圧）を加えた場合において、面圧が６Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図４】面圧が８Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図５】面圧が１２Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図６】面圧が１５Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図７】面圧が２０Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図８】面圧が３０Ｎ／ｍｍ２の場合の静止摩擦係数と交番載荷回数との関係を示したグラフである。
【図９】ゴム材と鋼板等からなる支承の製造手順を示した工程図である。
【符号の説明】
【００３７】
１……滑りゴム
２……ゴム材
２ａ…弾性ゴム
２ｂ…補強鋼板
３……滑りゴム支承（下支承）
４……滑りゴム支承（上支承）
５……滑りゴム支承
６……上部構造
７……下部構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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