(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスポリイソプレンからなる減衰材と、該減衰材の両端に接着固定される取付けプレートとから構成され、前記トランスポリイソプレンにジエン系ゴムおよびカーボンブラックを配合し、減衰材をトランスポリイソプレンとジエン系ゴムとからなるポリマー１００質量部に対してカーボンブラックを４０質量部以上１００質量部以下配合した組成物とし、前記ポリマーにおけるトランスポリイソプレンの質量配合割合を５０％以上とし、前記減衰材の引張り降伏応力が５ＭＰａ以上、破断伸びが１５０％以上である減衰装置。
【請求項２】
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が２５ｍ２／ｇ以上２６０ｍ２／ｇ以下およびＤＢＰ吸油量が６５ｍｌ／１００ｇ以上１５０ｍｌ／１００ｇ以下である請求項１に記載の減衰装置。
【請求項３】
前記減衰材のアスペクト比が、０．３以上３．０以下である請求項１または２に記載の減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰装置に関し、さらに詳しくは、優れた減衰性能を有するとともに、設置場所の制約が少ない取扱い性のよい減衰装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造体の基礎等に設置して、構造体に対する地震や風等による振動エネルギーを減衰させる減衰装置として、鉛ダンパが知られている。鉛ダンパは、優れた減衰性能を有するが、一方で両端部に固定されるフランジ状の取付けプレートと鉛とを強固に一体化することが困難であるという問題があった（例えば、特許文献１参照）。この固定強度が不十分であると、鉛ダンパが振動を受けてせん断変形する際に、固定した部分に亀裂やはく離等が発生して減衰装置として機能しなくなり、また、信頼性にも欠けるため強固に一体化できる固定方法が必要であった。
【０００３】
この固定方法について種々の提案がなされているが、従来の提案では、十分な固定強度を得ることが出来ず、また、容易に固定できる手段もなく、改善が必要であった。
【０００４】
また、鉛入りの積層ゴム（ＬＲＢ）が使用されることがあるが、ＬＲＢは設置場所が構造体の下部等に制約され、所望の場所に設置することができずに取扱い性に欠けるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１１７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた減衰性能を有するとともに、設置場所の制約が少ない取扱い性のよい減衰装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の減衰装置は、トランスポリイソプレンからなる減衰材と、該減衰材の両端に接着固定される取付けプレートとから構成され、前記トランスポリイソプレンにジエン系ゴムおよびカーボンブラックを配合し、減衰材をトランスポリイソプレンとジエン系ゴムとからなるポリマー１００質量部に対してカーボンブラックを４０質量部以上１００質量部以下配合した組成物とし、前記ポリマーにおけるトランスポリイソプレンの質量配合割合を５０％以上とし、前記減衰材の引張り降伏応力が５ＭＰａ以上、破断伸びが１５０％以上であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の減衰装置によれば、有機材料であるトランスポリイソプレンからなる減衰材の両端に取付けプレートを接着固定して構成するので、減衰材と取付けプレートとの強固な固定が可能となり、減衰装置が振動を受ける際のせん断変形によって、減衰材と両プレートとの固定部に亀裂やはく離等が生じることを防止できる。
【０００８】
また、この減衰材の引張り降伏応力が５ＭＰａ以上となるので、鉛に相当する優れた減衰性能を得ることができ、破断伸びが１５０％以上となるので、許容変形量が大きく、減衰材と両端のプレートとが接着して一体化しているので、ＬＲＢのように構造体の下部等に設置場所が制約されることがなく、様々な場所に設置することが可能で、その設置も容易であり、取扱い性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の減衰装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１に減衰装置１の斜視図を例示する。
【００１０】
図示するように、この減衰装置１は、トランスポリイソプレンからなる円柱状の減衰材３と、この減衰材３の上下両端に接着固定されるフランジ状の金属製の取付けプレート２とから構成されている。減衰材３は取付けプレート２の中央部に配置され、取付けプレート２には取付け穴２ａが設けられて、この取付け穴２ａを挿通するボルト等の固定具によって、減衰装置１が構造物等に固設される。
【００１１】
この減衰装置１を製造するには、例えば、減衰材３を両プレート２、２で挟んだ状態で加硫して減衰材３と両プレート２、２とを接着固定する。
【００１２】
図２に図１のＡ−Ａ断面図を例示すると、円柱状の減衰材３は図２（ａ）のように中実または図２（ｂ）のように中空とすることができる。このように、減衰材３の長手軸方向の中心軸まわりに均等な形状を採用すると、減衰性能に方向性がなくなり、横断面全方向に対してばらつきのない減衰性能を得ることができる。
【００１３】
図１では、１つの減衰材３が取付けプレート２の中央部に配置されているが、これに限定されず、減衰材３の配置および配置数は要求性能によって適宜、決定する。減衰材３の形状は、円柱状に限らず、角柱状等の各種柱状、筒状を採用することができる。
【００１４】
ここで、図３に鉛、一般的な天然ゴム（ＮＲ）、トランスポリイソプレン（ＴＰＩ）の引張り特性を例示する。図３に示すように、鉛は引張り降伏応力が１３ＭＰａ程度と高いが、破断伸びは小さく３０％程度であり、天然ゴム（ＮＲ）は図３に明確に表れていないが、比較的引張り降伏応力は低く、破断伸びは５００％程度である。一方、トランスポリイソプレン（ＴＰＩ）は引張り降伏応力が１０ＭＰａ以上と高く、破断伸びが４００％程度という物性を有している。
【００１５】
したがって、鉛に近い引張り降伏応力を有するトランスイソプレンを鉛ダンパにおける鉛の代替として減衰材３に用いることによって、減衰装置１は優れた減衰性能を得ることができる。
【００１６】
また、両プレート２、２と接着固定された減衰材３は、減衰装置１が振動を受けて両プレート２、２が相対的に横ずれするとせん断変形するが、トランスポリイソプレンからなる減衰材３は、伸びが大きく、取付けプレート２と接着して強固に一体化できることから、鉛ダンパのように取付けプレート２との固定部で亀裂やはく離等が生じて破損することがなく、せん断変形に追従し、十分な耐久性を有することになる。
【００１７】
この減衰装置１は、図４に設置状態を例示するように、構造体５の下部と基礎地盤等の設置面６との間にゴム積層体４と別置きすることもでき、減衰材３の許容変形量が大きく、両プレート２、２とも強固に接着して一体化していることから、ＬＲＢのように構造体５の下部に限定されることなく、構造体５の側面と側壁等の設置面６との間に設置することができる。この実施形態に示した場所に限らず、その他、減衰が必要となる所望の場所に容易に設置することができるので、取扱い性が良く、設計の自由度を増すことに寄与する。
【００１８】
減衰材３の好ましい物性は、引張り降伏応力が５ＭＰａ以上および破断伸びが１５０％以上であり、この範囲であると良好な減衰性能を得つつ、せん断変形時に大きな変形を許容して破損することなく、耐久性の向上を図ることができる。尚、引張り降伏応力および破断伸びの上限値はトランスポリイソプレンの物性限界値として、それぞれ１５ＭＰａ程度、５５０％程度となる。
【００１９】
減衰材３のアスペクト比（幅に対する高さの比）の好ましい範囲は、０．３以上３．０以下であり、特に、この範囲にすることによって、適切なせん断変形量を確保して、優れた減衰性能を得ることができる。
【００２０】
実施形態では、減衰材３をトランスポリイソプレンとしているが、引張り降伏応力が５ＭＰａ以上かつ破断伸びが１５０％以上の物性を有する有機材料であれば、金属等からなる取付けプレート２と強固な接着も可能となる。
【００２１】
また、減衰材３として、トランスポリイソプレンにカーボンブラックを所定割合で配合した組成物を用いると、カーボンブラックによる補強効果によって、容易に高い引張り降伏応力を得ることができ、減衰性能の向上を図ることが可能となる。具体的には参考形態として、トランスポリイソプレン１００質量部に対してカーボンブラックを４０質量部以上１００質量部以下配合することが好ましい。
【００２２】
このカーボンブラックは、窒素吸着比表面積を２５ｍ２／ｇ以上２６０ｍ２／ｇ以下、好ましくは７０ｍ２／ｇ以上２５０ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは１９０ｍ２／ｇ以上２１５ｍ２／ｇ以下とし、ＤＢＰ吸油量を６５ｍｌ／１００ｇ以上１５０ｍｌ／１００ｇ以下、好ましくは７０ｍｌ／１００ｇ以上１３５ｍｌ／１００ｇ以下、さらに好ましくは９５ｍｌ／１００ｇ以上１３０ｍｌ／１００ｇ以下とする。
【００２３】
窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を上記した範囲にすることで、カーボンブラックによる補強効果を一層、高めることができる。尚、窒素吸着比表面積はＡＳＴＭ  Ｄ３０３７−８９、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ  Ｋ−６２２１による測定値である。
【００２４】
トランスポリイソプレンは、６０℃程度で軟化し、これにカーボンブラックを配合した組成物は、通常のゴム組成物と同様に混合、圧延、押出しが可能で、所定の形状、例えば、円筒状に容易に加工することができ、混合加工性に優れ、金属との接着も可能である。
【００２５】
本発明のように、トランスポリイソプレンにカーボンブラックを配合した減衰材３に所定割合のジエン系ゴムを配合すると、この組成物のせん断弾性率（モジュラス）に対する温度依存性を小さくすることができ、減衰装置１が設置される温度環境に大きく影響を受けることなく、安定した性能を発揮することが可能となる。
【００２６】
具体的には、トランスポリイソプレンとジエン系ゴムとからなるポリマー１００質量部に対して、カーボンブラックを４０質量部以上１００質量部以下配合した組成物を減衰材３とし、このポリマーにおけるトランスポリイソプレンの質量配合割合を５０％以上にすることで、上述したカーボンブラックによる優れた補強効果を得つつ、温度の影響を受けにくい安定した性能が確保できる。
【００２７】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ、ＮＩＲ、ＮＢＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃ１−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を例示することができ、２種類以上を併用してもよい。尚、ガラス転移点の低いＢＲを用いるとモジュラスの温度依存性をより小さくすることができる。
【実施例】
【００２８】
表１に示す割合でトランスポリイソプレン、ブタジエンゴム、カーボンブラック（窒素吸着比表面積２０２ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量１２６ｍｌ／１００ｇ）を配合し、神戸製鋼（株）製Ｂ型バンバリーミキサ（１．８Ｌ）にて５分間混練した後、この混練物に、本発明の特徴に影響を与えない少量割合の硫黄、加硫促進剤（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ））を加えて、８インチの混練りロールで４分間混練し、１４８℃で４５分間プレス加硫して７種類（実施例１〜２、参考例１〜４、比較例１）の組成物を得た。それぞれの組成物に対して以下の性能を評価し、その結果を表１に示す。
【００２９】
[混合加工性]
それぞれの配合割合の材料を混練りして、混練終了後の未加硫組成物のまとまり具合を示し、問題なくまとめることができた場合を○、十分に混練できず、まとまらない場合を×で示した。
【００３０】
[引張り降伏応力][破断伸び]
ＪＩＳ Ｋ−６２５１に基づき、引張り試験を実施した。実施例１〜２、参考例１〜４の降伏応力と引張り試験から得られる５０％モジュラスは近い値をとるため、５０％モジュラスを引張り降伏応力とした。また、引張り試験で破断した時の伸びをそれぞれの実施例１〜２、参考例１〜４の破断伸びとした。
【００３１】
[せん断降伏応力] [履歴ループ面積]
図５に示すように、混練後の組成物１０ａを幅２５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ４．８ｍｍのサイズに圧延したものと、表面をサンドブラストして金属接着剤を塗布した鋼板７ｂ（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）とを積層後、１３０℃で１２０分間プレス加硫して一体化し、試験サンプル７を作製した。
【００３２】
この試験サンプル７を加振機、入力信号発振機および出力信号処理機を用いて、以下の条件でラップシェアせん断試験を実施した。各試験サンプル７に、２軸せん断試験機によって変形周波数０．５Ｈｚ、測定温度２３℃の下、１７５％歪みの加振を与え、図６に示すせん断降伏応力Ｐｓｒおよび履歴ループ面積ΔＷを測定した。両測定値Ｐｓｒ、ΔＷともに数値が大きい程、減衰性能（振動エネルギー吸収性能）が良いことを示す。尚、比較例１は混練り不十分により、試験サンプル７を作製することができず、測定不可能であった。
【００３３】
【表１】
0004618027.tif 000002
【００３４】
この結果から、実施例１〜２、比較例１〜４が良好な混合加工性を有し、せん断降伏応力Ｐｓｒおよび履歴ループ面積ΔＷが十分大きく、良好な減衰性能を有することが確認できた。特に、カーボンブラックの配合割合を特定の範囲にすることで、一層優れた減衰性能が得られることが明確になった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の減衰装置を例示する斜視図である。
【図２】図１のＡ―Ａ断面図である。
【図３】天然ゴム、トランスポリイソプレン、鉛の引張り特性を例示するグラフ図である。
【図４】本発明の減衰装置の設置状態を例示する説明図である。
【図５】ラップシェアせん断試験の試験サンプルを示す側面図である。
【図６】ラップシェアせん断試験による履歴ループ面積およびせん断降伏応力を例示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  減衰装置
２  取付けプレート    ２ａ  取付け穴
３  減衰材
４  ゴム積層体（免震ゴム）
５  構造物
６  設置面
７  試験サンプル（ラップシェアせん断試験用）
７ａ  組成物    ７ｂ  鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004618027.tif 000006
【図５】
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【図６】
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