(57)【要約】【課題】  免震支承用として高減衰特性を有し且つ弾性特性の温度依存性が少ない免震ゴム積層体を提供すること。【解決手段】  剛性を有する硬質板１４とゴム層１６とが交互に積層せしめられて構成されてなる免震ゴム積層体１０において、前記ゴム層１６を、ゴム材料の１００重量部に対して、アスファルト類、タール類及びピッチ類のうちの少なくとも１種を、１〜５０重量部の割合において配合し、更に１０〜１５０重量部のＳＡＦカーボンブラックを配合してなるゴム組成物を用いて形成した。【選択図】          図  １【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層せしめられて構成されてなる免震ゴム積層体にして、前記ゴム層が、ゴム材料の１００重量部に対して、アスファルト類、タール類及びピッチ類のうちの少なくとも１種を、１〜５０重量部の割合において配合してなり、且つ該ゴム材料の１００重量部に対して、１０〜１５０重量部の割合のＳＡＦカーボンブラックを更に含んでいるゴム組成物を用いて、形成されていることを特徴とする免震ゴム積層体。
【請求項２】
前記ゴム材料が、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムを主成分として含有している請求項１記載の免震ゴム積層体。
【請求項３】
前記アスファルト類又はピッチ類が、１１０℃以上の軟化点を有するものである請求項１又は請求項２に記載の免震ゴム積層体。
【請求項４】
前記アスファルト類が、天然アスファルトである請求項３記載の免震ゴム積層体。
【請求項５】
前記ゴム組成物に対して、凝固点が−３０℃以下である可塑剤が、前記ゴム材料の１００重量部に対して１〜５０重量部の割合において、更に配合せしめられている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の免震ゴム積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震ゴム積層体に係り、特に土木や建築用等の構造物を支承する免震ゴム積層体、中でも、橋梁の橋脚への支承のために好適に用いられる橋梁用免震ゴム積層体（支承体）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、土木や建築等の分野における構造物の支持に使用されている、免震ゴム積層体たるゴム支承体は、上部構造体と下部構造体との間に介在せしめられて、配置されるものであるが、通常、それらの構造体の重量が極めて大きいために、金属板等の剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層せしめられてなる積層体構造とされており、それによって、建物の防振支持乃至は免震支持や橋梁の荷重支持、更には免震支持等の、ゴム支承体としての機能が効果的に果たされ得るようになっている。
【０００３】
具体的には、例えば、図１に示される如く、免震ゴム積層体１０は、ゴムブロック１２内に硬質板としての金属板１４の複数枚が所定間隔を隔てて埋設されることによって、そのような金属板１４と、それら金属板１４、１４間に位置するゴムブロック１２部分であるゴム層１６とが、交互に、一体的に積層されてなる構造を有していると共に、ゴムブロック１２の上部及び下部には、それぞれ、金属製の上部取付板１８及び下部取付板２０が固着せしめられた構造となっているのである。そして、そのような免震ゴム積層体１０は、その上部取付板１８及び下部取付板２０において、橋梁等の上部構造体と橋脚等の下部構造体との間に挟持、配置されて、固定せしめられ、コンクリート橋脚等の大なる重量の上部構造体を支持するようになっているのであり、以て免震ゴム積層体としての本来の機能が奏せしめられ得るようになっている。即ち、地震、強風或いは橋上を通過する車両等による重量や加速度の影響によって生じる撓み及び変位が、ゴム積層体の剪断方向の緩衝作用によって吸収され、また上下方向の振動も、ゴム積層体の緩衝作用によって吸収され得るようになっているのである。
【０００４】
ところで、上記の如き構造の免震ゴム積層体は、本来的に、高減衰特性を有するものであることが望ましいことは勿論、その設置場所からして、低温度から高温度に至る広い温度領域に晒され易く、特に、橋梁の橋脚への支承のために使用される橋梁用支承体にあっては、氷点下の温度から３０℃を遙かに越える温度に至る厳しい自然環境下におかれることとなるところから、弾性係数の温度依存性が少ないものであることが、望ましい。
【０００５】
しかしながら、従来の免震ゴム積層体にあっては、そのゴム層（ゴムブロック）を与えるゴム組成物として、単に、天然ゴム（ＮＲ）の如きゴム材料に適当な加硫剤を配合してなる、通常のゴム組成物が用いられているところから、減衰特性が今一つ充分でないことに加えて、そのような減衰特性を向上せしめるとされる従来から公知の成分を配合したりすると、弾性係数の温度依存性が比較的大きくなって、免震ゴム積層体としての特性、特に弾性特性が周囲温度に左右されるという問題を内在するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、免震支承用として高減衰特性を有し且つ弾性特性の温度依存性が少ない免震ゴム積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するべく、剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層せしめられて構成されてなる免震ゴム積層体にして、前記ゴム層が、ゴム材料の１００重量部に対して、アスファルト類、タール類及びピッチ類のうちの少なくとも１種を、１〜５０重量部の割合において配合してなり、且つ該ゴム材料の１００重量部に対して、１０〜１５０重量部のＳＡＦカーボンブラックを更に含んでいるゴム組成物を用いて、形成されていることを特徴とする免震ゴム積層体を、その要旨とするものである。
【０００８】
このように、本発明に従う免震ゴム積層体にあっては、金属板の如き硬質板の間に位置せしめられるゴム層を与えるゴム組成物に、アスファルト類、タール類及びピッチ類のうちの少なくとも１種の所定割合を配合せしめたところに、大きな特徴があるのであり、そのような成分の特定量の配合によって、高減衰特性を発揮し得ると共に、温度依存性の良好な、即ち弾性係数の如き弾性特性の温度依存性が小さな免震ゴム積層体を、有利に実現し得るのである。
【０００９】
また、かかる本発明によれば、前記ゴム組成物は、ゴム材料の１００重量部に対して、１０〜１５０重量部の割合のＳＡＦカーボンブラックを更に含んでおり、これによって、上記したアスファルト類等の成分の含有による温度依存性に対する影響を緩衝乃至は回避することが出来ることとなる。
【００１０】
なお、上記した本発明に従う免震ゴム積層体の望ましい態様の一つによれば、前記ゴム材料は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムを主成分として含有している。
【００１１】
また、本発明に従う免震ゴム積層体において、有利には、前記アスファルト類又はピッチ類は、１１０℃以上の軟化点を有するものであることが、望ましい。このようなアスファルト類又はピッチ類を採用することによって、減衰特性におけるより一層の向上と、極めて小さな温度依存性の実現とを、両立せしめ得るのである。なお、本発明においては、アスファルト類として、そのような特徴的性質を有する天然アスファルトが、より好適に用いられる。
【００１２】
さらに、本発明に従う免震ゴム積層体における好ましい態様の一つによれば、前記ゴム組成物に対して、凝固点が−３０℃以下である可塑剤が、前記ゴム材料の１００重量部に対して１〜５０重量部の割合において、更に配合せしめられるのである。即ち、上述せる如きアスファルト類等の成分を含んでなるゴム組成物に対して、かかる特定の可塑剤を、所定割合において配合せしめることによって、アスファルト類等の配合によって発揮される有効な減衰特性を高度に維持しつつ、温度依存性を可及的に小ならしめることが出来るのである。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明に従う免震ゴム積層体にあっては、温度依存性を悪化せしめることなく、減衰特性が著しく向上せしめられ、以て免震支承用の高減衰支承体として有利に用いられ得、地震、強風、或いは橋上を通過する車両等による重量や加速度の影響によって生じる撓み及び変位が、ゴム積層体の剪断方向における緩衝作用によって、有効に吸収され得、更に上下方向の振動も、ゴム積層体の緩衝作用によって、有利に吸収され得るという特徴を有しているのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ところで、かかる本発明に従う免震ゴム積層体は、代表的には、図１に示される如き構造を呈するものであって、ゴムブロック１２内に、剛性を有する硬質板として、所定間隔を隔てて配置された複数の金属板１４によって、それら金属板１４、１４間に、ゴム層１６が形成され、以て、それら金属板１４とゴム層１６とが交互に積層せしめられてなる積層構造とされているものであり、そこにおいて、それを構成するゴムブロック１２（具体的には、ゴム層１６）が、本発明に従って、特定のゴム組成物を用いて形成されているのである。
【００１５】
すなわち、そのようなゴム組成物は、ゴム材料の１００重量部に対して、アスファルト類、タール類及びピッチ類のうちの少なくとも１種を、所定割合で配合せしめてなるものであって、特に、それらアスファルト類、タール類、ピッチ類は、何れも、温度依存性の低下を阻止乃至は抑制しつつ、減衰特性の向上を図る成分として配合されるものである。
【００１６】
そして、かくの如き減衰特性向上成分のうち、アスファルト類としては、例えば、各種の天然アスファルトの他、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、カットバックアスファルト等の石油アスファルト等が用いられ、また、タール類としては、コールタール、ケツ岩タール、木タール、オイルガスタール、石油タール、精製タール等が用いられ、更にピッチ類としては、コールタールピッチ、木タールピッチ、ロジンピッチ等が用いられることとなる。また、本発明においては、減衰特性向上成分として、そのようなアスファルト類及びピッチ類の中でも、特に、軟化点が１１０℃以上であるものを用いることが好ましく、更に好適には、かかる軟化点を有する天然アスファルトを用いることが、より望ましいのであって、それによって、より高度な減衰特性と、著しく良好な温度依存性とを、両立して達成することが出来るのである。
【００１７】
なお、この種の減衰特性向上成分の配合量としては、目的とする減衰特性に応じて適宜に決定されることとなるが、その配合によって充分な減衰特性の向上を発揮せしめるためには、ゴム材料の１００重量部に対して、少なくとも１重量部以上、好ましくは５重量部以上、配合せしめることが必要となるが、その余りにも多量の配合は、形成されるゴムブロック（１２）の弾性特性の温度依存性を悪化せしめるようになるところから、ゴム材料の１００重量部に対して、５０重量部以下、好ましくは３０重量部以下の配合割合とされるのである。
【００１８】
また、本発明にあっては、このような特定の減衰特性向上成分に加えて、所定のカーボンブラックを配合せしめることが必要であり、それによって、温度依存性が悪化するのを阻止乃至は回避することが出来る。特に、そのようなカーボンブラックは、ゴム材料の１００重量部に対して、１０〜１５０重量部の割合において配合せしめられることとなる。更に、そのようなカーボンブラックとしては、一次粒子径の小さなもの、一般に３０ｎｍ程度以下のものが望ましく、中でも、粒径のより小さなＳＡＦカーボンが、特に有利に用いられることとなる。このような粒径の小さなカーボンブラックは、また、減衰特性の向上にも有利に寄与しているのである。
【００１９】
更にまた、本発明においては、ゴム組成物に対して、凝固点が−３０℃以下である可塑剤を、上記した減衰特性向上成分と組み合わせて、配合せしめることによって、減衰特性向上成分によって奏される有効な機能を維持しつつ、かかる成分による温度依存性に対する影響を効果的に緩衝して、温度依存性を可及的に小さく為すことも、可能である。そして、このような可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系可塑剤；ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジイソデシルアジペート（ＤＩＤＡ）、ジブチルグリコールアジペート、ジブチルカルビトールアジペート等のアジペート系可塑剤；ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）等のセバケート系可塑剤；トリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）、クレジルフェニルフォスフェート（ＣＤＰ）、トリブチルフォスフェート（ＴＢＰ）、トリオクチルフォスフェート（ＴＯＰ）、トリブトキシエチルフォスフェート（ＴＢＸＰ）等のフォスフェート系可塑剤の他、ジ２−エチルヘキシルアゼレート（ＤＯＺ）、ジ２−エチルヘキシルドデカンジオエート（ＤＯＤＮ）等を挙げることが出来、それらの１種、或いは２種以上が組み合わされて用いられることとなる。
【００２０】
また、そのような特定の性質を有する可塑剤にあっては、ゴム材料の１００重量部に対して１〜５０重量部の割合において、より好適には、２〜２５重量部の割合において、配合せしめられるものである。けだし、その配合量が余りにも少ないと、温度依存性の改善効果を充分に発現し得なくなり、また一方、配合量が多過ぎる場合には、相溶性が悪化するため、本発明に係る免震ゴム積層体１０において、可塑剤がゴムブロック１２（ゴム層１６）の外表面から滲み出る、所謂、ブリードを惹起することとなるからである。
【００２１】
なお、上述せる如き減衰特性向上成分と共に、本発明に従う免震ゴム積層体１０を構成するゴム層１６を与えるゴム組成物を構成する成分の一つであるゴム材料は、従来から免震ゴム積層体の製造に用いられている各種のゴム材料の中から適宜に選定されることとなるが、有利には、天然ゴム及びジエン系合成ゴムのうちの少なくとも１種を主成分として構成される。また、そのジエン系合成ゴムとしては、合成ポリイソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が用いられるのである。
【００２２】
而して、かくの如く、所定のゴム材料に対して、特定の減衰特性向上成分が所定割合にて配合せしめられ、また、カーボンブラックや可塑剤が所定割合において配合されてなるゴム組成物には、従来と同様に、硫黄の如き加硫剤が添加され、更に必要に応じて、適当な加硫促進剤、ステアリン酸や亜鉛華等の加硫促進助剤、オイル等の軟化剤、ワックス、老化防止剤等の公知の各種のゴム用配合剤が、通常の範囲内において配合せしめられ、目的とするゴム層１６を与えるゴムブロック１２の形成に用いられることとなるのである。
【００２３】
また、かくの如きゴム組成物を用いて、本発明に従う免震ゴム積層体を製造するに際しては、従来から公知の各種の手法が適宜に採用され、例えば、図１に示される如き免震ゴム積層体１０を得るには、加硫成形金型を用いて、金属板１４或いはそれと共に、上部及び下部取付板１８、２０の存在下、所定のゴム組成物を注入して、ゴムブロック１２を加硫成形せしめることにより、金属板１４、１４の間にゴム層１６が介在せしめられて、一体的に加硫接着されてなる構造とする方法や、適当な接着剤を用いて、金属板１４とゴム組成物から形成されたゴム層１６とを交互に積層、接着せしめて、一体化することにより、積層体と為す方法等が、採用されることとなる。
【００２４】
なお、本発明に従う免震ゴム積層体において、剛性を有する硬質板として用いられる金属板１４としては、耐圧縮性に優れた鉄板や鋼板が好適に用いられ得るものであるが、他の金属材質のものであっても、何等差し支えなく、更には硬質プラスチック板材等であっても、耐圧縮性に優れたものであれば、同様に使用可能である。
【００２５】
また、かかる免震ゴム積層体１０の全体形状としては、その設置形態に応じた適宜の形状が採用され、例えば、平面形態において、四角形形状や円盤形状の他に、楕円形状や五角形、六角形等の多角形形状とすることも可能であり、更に金属板１４やゴム層１６の積層数にあっても、免震ゴム積層体の用途に応じて適宜に決定されることとなるのである。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には以上の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００２７】
先ず、下記表１〜表３に示される各種配合組成のゴム組成物を調製した。次いで、それぞれのゴム組成物から、１５０℃×３０分の加硫条件を採用して、ＪＩＳ−Ｋ−６３９４−１９７６「加硫ゴムの動的性質試験方法」に準じた特性評価試験のための加硫ゴム試験片（Ｓ1 形）を作製した後、目的とする特性評価試験を行なって、その結果を、下記表１〜表３に併せ示した。
【００２８】
なお、上記のゴム組成物の調製に際して、ゴム材料としては、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、または合成イソプレンゴム（ＩＲ）を用いると共に、軟化剤として、ナフテン系プロセスオイル乃至はアロマオイルを用い、またピッチとしてはコールタールピッチ、タールとしては精製コールタール、更にアスファルトとしては、ストレートアスファルト８０−１００、若しくは軟化点が１２０℃の天然アスファルトを、それぞれ、用いた。また、表中におけるＤＯＰは、可塑剤としてのジオクチルフタレート（凝固点：−５０℃）を示している一方、ＭＳＡ及びＴＢＴは、それぞれ、加硫促進剤としてのＮ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド及びテトラブチルチウラムジスルフィドを示すものである。更にまた、本実施例においては、そのような加硫促進剤に加え、亜鉛華（ＺｎＯ）及びステアリン酸を加硫促進助剤として用いた。なお、カーボンブラックとしてのＳＡＦカーボンの一次粒子径は１９ｎｍであり、ＨＡＦカーボンの一次粒子径は３０ｎｍであった。
【００２９】
また、それぞれの加硫ゴム試験片に対する特性評価試験は、ＪＩＳ−Ｋ−６３９４−１９７６に規定される非共振方法に従って、試験温度：−１０℃、２０℃及び４０℃、試験振動数：０．５Ｈｚ、平均歪み（剪断）：０％、歪み振幅（剪断）：１７５％の条件下において、それぞれ荷重−撓み曲線を求め、それより、各測定温度での絶対バネ定数：｜Ｋ* ｜（−１０℃）、｜Ｋ* ｜（４０℃）及び２０℃での損失角の正弦：sin δを求めて、以下の式から、減衰定数及びＧ（温度依存性）をそれぞれ求めた。
減衰定数＝（sin δ）／２
Ｇ（温度依存性）＝｜Ｋ* ｜（−１０℃）／｜Ｋ* ｜（４０℃）
【００３０】
【表１】
2004245423.tif 000002
【００３１】
【表２】
2004245423.tif 000003
【００３２】
【表３】
2004245423.tif 000004
【００３３】
かかる表１〜３の結果から明らかなように、本発明例１〜１１に係るゴム組成物は、何れも、温度依存性の影響を余り受けずに、減衰特性の向上に効果があることが認められ、また、その中でも、特に、本発明例７〜１１のゴム組成物にあっては、特定の天然アスファルト及び可塑剤を配合してなるものであるところから、減衰特性の飛躍的な向上と、極めて良好な温度依存性の実現とが、共に達成され得るものであることが、認識される。また、本発明例２と比較例３との対比より、一次粒径の大きな（３０ｎｍ）ＨＡＦカーボンよりも、一次粒径の小さな（１９ｎｍ）ＳＡＦカーボンを配合せしめた場合において、好ましい結果が得られていることも、認められる。これに対して、比較例１及び２のゴム組成物においては、ピッチ、タール或いはアスファルトが配合されていないために、減衰定数が悪く、減衰特性が充分でないことが認められるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明が適用される免震ゴム積層体の代表的な一例を示す、一部切欠き説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  免震ゴム積層体
１２  ゴムブロック
１４  金属板
１６  ゴム層
１８  上部取付板
２０  下部取付板
【図１】
2004245423.tif 000005