(57)【要約】【課題】  最近の要求が強くなっている高減衰性に対応して、せん断弾性率の呼称がＧ２．５レベルの積層部に、この積層部に接着性が優れ、かつ、耐オゾン性を有する被覆ゴム層を接着一体化して高減衰性と耐候性に優れた積層ゴムタイプの免震支承構造体を提供する。【解決手段】  内部ゴム層と剛性板とを交互に積層した積層部と、この積層部の外周を覆う被覆層とを接着一体化したものであって、内部ゴム層６と被覆ゴム層１０がともに天然ゴム（ジェン系ゴム）をベースゴムとし、被覆ゴム層１０が、天然ゴム１００重量部に対して１．５〜７重量部のｐ−ＦＤＡおよび０．５〜４重量部の石油系ワックスを含有するゴム組成物であり、内部ゴム層６が、天然ゴム１００重量部に対して０〜２重量部のｐ−ＦＤＡを含有するゴム組成物で形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部ゴム層と剛性板とを交互に積層した積層部と、前記積層部の外周を覆う被覆ゴム層とを接着一体化してなる免震支承構造体であって、
前記内部ゴム層と前記被覆ゴム層が、共にジェン系ゴムをベースゴムとするゴム組成物であり、前記内部ゴム層がベースゴム１００重量部に対して０〜２重量部のｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤を含有するゴム組成物であり、前記被覆ゴム層が、ベースゴム１００重量部に対して１．５〜７重量部のｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤および０．５〜４重量部の石油系ワックスを含有するゴム組成物であることを特徴とする免震支承構造体。
【請求項２】
前記被覆ゴム層が、ベースゴム１００重量部に対して前記ｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤および石油系ワックスとの合計含有量が３．０〜１０重量部でかつ石油系ワックス含有量が前記老化防止剤の含有量以下である請求項１に記載の免震支承構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物等の上部構造物と基礎との間に設けられ、地震に対する前記上部構造物の揺れを抑えるようにした免震支承構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の免震支承構造体としては、金属板等の剛性板とゴム等の粘弾性を有する軟質層とを交互に積層した積層体の上下に、上部構造物および基礎に連結される上および下フランジを設けた構成の免震装置に多く使用されている。
【０００３】
これらの免震装置は、設置後、常に上部構造物の荷重を受けた状態（外周部が膨らみ、引張られた状態）で外気に曝される。このため、湿度、オゾン等の作用を受けて劣化し、クラック等の局所破壊が生じやすいという問題がある。このため外気に曝される部分の耐候性を向上させる試みが多くなされている。
【０００４】
積層部の外周に設ける被覆ゴム層を耐候性に優れたブチルゴム（ＩＩＲという）、ポリウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭなど）、エチレン酢酸ビニルゴムで形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この開示技術には、積層部の外周面と被覆ゴムとの接着力が不十分になり、免震性能が悪くなりやすいという問題がある。
【０００５】
また、前記積層部の軟質層（内部ゴム層）を天然ゴム及び／又はジェン系合成ゴム１００部に、ｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤１．５〜５部と融点４５〜７５℃の石油系ワックスを２重量部より多くし、しかも老化防止剤≦石油系ワックスでかつ３．７部≦（老化防止剤＋石油系ワックス）≦１２部のゴム組成物で形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術は、天然ゴム系ゴムで耐候性向上を図る試みであるが石油系ワックスの配合量が２重量部より多くかつ老化防止剤の配合量より多くされているため、石油系ワックスの量が多くなり過ぎ、内部ゴム層と剛性層（鉄板）との接着力が十分に得られないという問題がある。特に、低温長時間加硫（１０５℃で９時間）する場合顕著で、接着力不足により良好な免震効果が得られなくなる。
【０００６】
また、本出願人は上記免震支承構造体で、ゴム軟質層を、ジェン系基材ゴム１００部にｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤１．５〜７部と石油系ワックス０．５〜７部でかつ老化防止剤≧ワックスで、かつ３部≦（老化防止剤＋石油系ワックス）＜１０部の関係を満たすように配合したゴム組成物とすることを提案している（例えば、特許文献３参照）。しかしこの提案においても上記と同様、内部ゴム層と剛性層の接着力が不足気味で良好な免震効果が得られないことがあるという問題があった。
【特許文献１】特開平７−２９３９４号公報、請求項１
【特許文献２】特開平１１−３０３０１９号公報、請求項１
【特許文献３】特開２００２−８９０７９号公報、請求項１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記提案を更に推し進め、積層部の外周がオゾンなどにより劣化し、局所破壊するのを抑制しつつ、内部ゴム層と剛性層との加硫接着力を確保し、長期にわたって良好な免震効果が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の免震支承構造体は、内部ゴム層と剛性板とを交互に積層した積層部と、前記積層部の外周を覆う被覆ゴム層とを接着一体化してなる免震支承構造体であって、
前記内部ゴム層と前記被覆ゴム層が、共にジェン系ゴムをベースゴムとするゴム組成物であり、前記内部ゴム層がベースゴム１００重量部に対して０〜２重量部のｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤を含有するゴム組成物であり、前記被覆ゴム層が、ベースゴム１００重量部に対して１．５〜７重量部のｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤および０．５〜４重量部の石油系ワックスを含有するゴム組成物であることを特徴とする。
【０００９】
この発明は、免震支承機能を果たす内部ゴム層と、湿気、オゾン等に曝される耐候性を要する被覆ゴム層とを区分し、内部ゴム層は、ジェン系ゴムを主体とし、老化防止剤はｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤（ｐ−ＦＤＡという）を少量使用して剛性板との接着を改良し、被覆ゴム層は、耐候性および内部ゴムとの接着性を重視してジェン系ゴムを主体とし、ｐ−ＦＤＡと石油系ワックスを含有させた。上記ジェン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジェンゴム、ブタジェンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等が用いられる。
【００１０】
被覆ゴム層は、ｐ−ＦＤＡ１．５〜７重量部と石油系ワックス０．５〜４重量部とを含有する。これらの含有量が下限量より少なくなると、耐オゾン性（耐候性）に劣る傾向があり、上限量を超えるにつれ内部ゴム層との接着が悪くなる傾向があるので、上記範囲とされる。内部ゴム層はｐ−ＦＤＡを０〜２重量部含有する。２重量部を超えると剛性板との接着が不十分となり、免震性能が得られ難い。
【００１１】
ｐ−ＦＤＡとしては、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンが用いられ、必要に応じて、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（３−メタクロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−メチル−３−エチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、混合ジアリル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニル・ヘキシル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニル・オクチル−ｐ−フェニレンジアミン等が併用される。特に、ジェン系ゴムへの分散が良好で、老化防止効果が優れる点で、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンとＮ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンとの併用が望ましい。
【００１２】
前記石油系ワックスとしては、ノルマルパラフィンのみで構成されてもよく、ノルマルパラフィンにイソパラフィン等が混入しているものであっても良い。また、ノルマルパラフィンとマイクロクリスタリンワックスを併用しても良い。なお、この石油系ワックスは、融点が４５〜７５℃の範囲にあるものが表面に滲み出して皮膜を形成しやすく好ましい。
【００１３】
請求項２に記載の免震支承構造体は、前記被覆ゴム層が、ベースゴム１００重量部に対して前記ｐ−フェニレンジアミン系老化防止剤および石油系ワックスとの合計含有量が３．０〜１０重量部でかつ石油系ワックス含有量が前記老化防止剤の含有量以下であることを特徴とする。
【００１４】
被覆ゴム層においてｐ−ＦＤＡおよび石油系ワックスは耐オゾン性を向上するための必須成分であるが、上記の合計含有量が３．０重量部より少なくなるとオゾン等による局所クラックが発生しやすくなり、１０重量部より大きくなると、未加硫ゴム表面にワックス層を形成し、内部ゴム層との接着に悪影響を及ぼすので上記の範囲とされる。
【００１５】
なお、上記内部ゴム層および被覆ゴム層には、上記ｐ−ＦＤＡ及び石油系ワックスの他にカーボンブラック等の補強性充填剤、軟化剤、加硫促進剤、ステアリン酸や亜鉛華等の加硫促進剤、加硫剤等ゴム用配合剤が含まれる。
【００１６】
なお、上記免震支承構造体は、前記内部ゴム層のせん断弾性率が、０．２〜０．６ＭＰａであることが好ましく、この範囲のせん断弾性率を確保し、しかも同種のベースゴムからなる被覆ゴム層を設けるので免震支承構造体として減衰性の指標であるせん断弾性率が呼称でＧ２．５（０．２４ＭＰａ）の高減衰から、呼称でＧ６（０．５８ＭＰａ）の減衰性を有し、しかも耐候性に優れたものを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載の免震支承構造体では、内部ゴム層と被覆ゴム層が共にジェン系ゴムをベースゴムとするので、両者の接着性がよく、かつ、免震性に優れたものにできる。また、湿気、オゾンに暴露される被覆ゴム層に、より多くのｐ−ＦＤＡ、石油系ワックスを配合して、耐オゾン性や湿気による劣化を抑制し、また内部ゴム層はｐ−ＦＤＡの添加を少量として剛性板との接着性を向上する。請求項２に記載の免震支承構造体では、請求項１における被覆ゴム層のｐ−ＦＤＡと石油系ワックスとの合計量、及び石油系ワックス量とｐ−ＦＤＡの量の関係を規定し、接着性、耐オゾン性のバランスを良好にする。上記構成を取ることにより、免震支承構造体のせん断弾性も呼称：Ｇ２．５（０．２ＭＰａ）から呼称：Ｇ６（０．６ＭＰａ）まで広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の免震支承構造体は、内部ゴム層と剛性板とを交互に積層した積層部と、この積層部の外周を覆う被覆ゴム層とのを接着一体化したものであって、前記内部ゴム層、前記被覆ゴム層ともにジェン系ゴムである天然ゴム（ＮＲという）をベースゴムとし、前記被覆ゴム部が、ＮＲ１００重量部に対して４重量部のｐ−ＦＤＡおよび２．５重量部の石油系ワックスを含有するゴム組成物とし、前記内部ゴム層が、ＮＲ１００重量部に対して１重量部のｐ−ＦＤＡと０．５重量部の石油系ワックスを含有するゴム組成物で構成する。なお、このゴム組成物には、上記の他にＨＡＦカーボン、ＺｎＯ、硫黄などの必要なゴム配合剤を４０重量部が配合されている。
（実施例）
実施例１は、表３のベースゴム種類「ＮＲ」の列に示すベースゴム組成物を用い、表１に示すｐ−ＦＤＡおよび石油系ワックスを加え、通常のゴム練り装置を用いて混練りし、得られた内部ゴム層用および被覆ゴム層用の未加硫ゴム組成物をそれぞれに厚さ２．５ｍｍにシート出しし、次に記載の３つの試験用試料を作成し、評価を行った。結果を表１の評価の欄に示す。ここでｐ−ＦＤＡとしては、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンを用い、石油系ワックスとしては融点５１．７℃のノルマルパラフィンを用いた。
【００１９】
１）耐オゾン性試験
未加硫の被覆ゴム用シート（厚さ：２．５ｍｍ）を、１０５℃の温度で５４０分間、加圧加熱した加硫済みの被覆ゴム用シートより、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定の１号ダンベルで打ち抜き、５０％伸張させて、雰囲気がオゾン濃度１００ｐｐｍ  、温度４０℃である槽に入れ、９６時間経過後、試験片に亀裂が発生しているか否かを目視観察して、結果を表１の評価欄に示す。亀裂が認められないものを○、特に優れたものを◎で、亀裂が認められるものを×で表す。
【００２０】
２）内部ゴムと被覆ゴムとの接着試験
図２に示す斜視図を参考に接着試験およびそれに使用する接着試験片について説明する。未加硫の内部ゴム用シート２１（厚さ２．５ｍｍ）と未加硫の被覆ゴム用シート（厚さ２．５ｍｍ）よりそれぞれ２５ｍｍ×２５ｍｍに切り出し、厚さ３．２ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの鉄板２２，２２’の端部にそれぞれに粘着させ、この未加硫のゴムシートを向かい合わせて重ね合わせて、１０５℃で５４０分間、加圧加熱し加硫接着して、接着試験片２０のを作成した。
【００２１】
接着性の評価は、２枚の鉄板２２、２２’をそれぞれ矢印ｘ、ｘ’の反対方向に引張りせん断破壊させ、破壊面を目視観察および画像処理によりゴムが付着している面積の比率を測定した。破壊が内部ゴム層２１と被覆ゴム層２１’との界面に生じているものは不合格〔×〕、全体の９０％以上が内部ゴム層２１または被覆ゴム層２１’の中で生じているものを合格〔○〕と判定し、特に１００％内部ゴム層２１または被覆ゴム層２１’の中で生じているものを〔◎〕として、結果を表１の評価欄に示す。
【００２２】
３）内部ゴム層と剛性板との接着試験
鉄板２２，２２’に貼り付けるゴムシートとして、未加硫の内部ゴム用シートのみを用いた以外は、前記「２）内部ゴムと被覆ゴムとの接着試験」と同様にして接着試験片を作成し、前記「２）」と同様に引張り破壊試験を行い、破壊が鉄板２２と内部ゴム層試験片２１との界面で生じているものは不合格〔×〕、全体の９０％以上が内部ゴム層２１の内部で破壊しているものは合格〔○〕と判定し、結果を表１の評価欄に示す。
【００２３】
実施例２〜７は、内部ゴムおよび被覆ゴムの組成を表１の組成欄に記載のように変更したものであって、試料作成方法、評価方法は実施例１と同様にした。結果を表１の評価欄に示す。
【００２４】
比較例１〜８は、ｐ−ＦＤＡ、石油系ワックスの量またはベースゴムの種類を表２の組成欄のように変更して実施例１と同様に試料を調製し、実施例１と同様に試験、評価した。結果を表２の評価の欄に示す。
【００２５】
上記の実施例１のゴム組成物を用いた免震支承構造体の製造手順（図１参照）は、下フランジ１（材質＝ＳＳ４００，厚さ＝３６ｍｍ、外径＝１３００ｍｍ）の上面に、天然ゴムを主体とした実施例１の内部ゴム組成を有する未加硫の内部ゴム層６（厚さ＝５．７ｍｍ、外径＝約８００ｍｍ）と、予め接着処理（サンドブラストした後、エポキシ系液状接着剤塗布）された剛性板（鋼板）７（材質＝ＳＳ４００、厚さ＝４．３ｍｍ、外径＝８００ｍｍ）とを交互に積層した（ゴム層６＝２８層、剛性板７＝２７枚、図１では１部省略）積層部を形成した。この外周面に実施例１の被覆ゴム組成を有する未加硫のゴムシートを巻き付けて未加硫の被覆ゴム層１０とした。この被覆ゴム層の外周面に沿って図示しない加硫用の割金型を配し、上面に上フランジ１（材質、厚さ、外径は下フランジに同じ）を取り付けて、円柱状に型組みした後、加硫プレスに挿入し、温度＝７０℃で１０時間予熱し、１４０℃で１６時間加熱加硫した後、前記金型を分解して加硫された免震支承構造体を取り出す。なお、加熱加硫時には、貫通孔９に熱伝達率の良い棒状部材を挿入し、積層部の内部まで加熱しやすくする。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る免震支承構造体の断面図である。
【図２】本発明に係る内部ゴム層と被覆ゴム層との接着力を測定する接着試験片の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：上フランジ
２：下フランジ
５：積層部
６：内部ゴム層
７：剛性板
９：貫通孔
１０：被覆ゴム層
２０：接着試験片
２１：内部ゴム層
２１’：被覆ゴム層
２２，２２’：鉄板
【図１】
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【図２】
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