(57)【要約】【課題】環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰特性を低下させることなく、等価剛性の温度依存性が小さいゴム支承体を提供することである。【解決手段】剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層され、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1の範囲にあり、下記式で表される等価剛性の変化率(R)がR≦0.25の範囲にある橋梁用ゴム支承体である。また、前記ゴム層に、カーボンブラックおよびシリカが、｛シリカの配合量（質量）／カーボンブラックの配合量（質量）｝≧0.15の割合で配合されているのがよい。【数６】2005256365.tif 000009【選択図】図１
2005256365.tif 000002
【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されたゴム支承体であって、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1の範囲にあり、下記式で表される等価剛性の変化率(R)がR≦0.25の範囲にあることを特徴とする橋梁用ゴム支承体。
【数１】
2005256365.tif 000008
【請求項２】
前記ゴム層に、カーボンブラックおよびシリカが、｛シリカの配合量（質量）／カーボンブラックの配合量（質量）｝≧0.15の割合で配合されている請求項１記載の橋梁用ゴム支承体。
【請求項３】
前記ゴム層のゴム成分100質量部に対して、前記カーボンブラックが50質量部以下の割合で配合されている請求項２記載の橋梁用ゴム支承体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁を支承するのに好適な橋梁用ゴム支承体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、橋梁を支承するゴム支承体としては、鋼板等の硬質板と粘弾性を有するゴム材料を主成分とするゴム層とを交互に積層した構造体が広く使用されている。この橋梁用のゴム支承体には、橋梁の振動を減衰させる優れた減衰特性が要求されるだけでなく、橋梁が氷点下の低温から３０℃を超える高温に至る自然環境下に設置されることがあるため、等価剛性の温度依存性が小さいことが望まれている。
【０００３】
従来から、この温度依存性を向上させるために、所定量のカーボンブラックを配合させたり（特許文献１）、所定量のシリカを配合させたり（特許文献２）、硫黄の配合量を増加させるなどの種々の手法が検討されている。しかしながら、これらの手法を用いて温度依存性を改良すると、一方で減衰特性が低下してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−３４００８８号公報
【特許文献２】特開平７−１２６４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰特性を低下させることなく、等価剛性の温度依存性が小さいゴム支承体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の橋梁用ゴム支承体は、以下の構成からなる。
(1)  剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層されたゴム支承体であって、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1の範囲にあり、下記式で表される等価剛性の変化率(R)がR≦0.25の範囲にあることを特徴とする橋梁用ゴム支承体。
【数２】
2005256365.tif 000003
(2)  前記ゴム層に、カーボンブラックおよびシリカが、｛シリカの配合量（質量）／カーボンブラックの配合量（質量）｝≧0.15の割合で配合されている(1)記載の橋梁用ゴム支承体。
(3)  前記ゴム層のゴム成分100質量部に対して、前記カーボンブラックが50質量部以下の割合で配合されている(2)記載の橋梁用ゴム支承体。
【発明の効果】
【０００６】
上記のように、環境温度-10℃から40℃の範囲での減衰定数(heq)および等価剛性の変化率(R)が上記範囲にある本発明の橋梁用ゴム支承体は、減衰特性が低下することなく橋梁用ゴム支承体に要求される範囲内にあり、かつ等価剛性の温度依存性が小さいので、低温から高温までの広い温度範囲に晒される環境下において使用することができる。
【０００７】
上記のような広い温度範囲に晒される環境下で使用できる本発明のゴム支承体は、例えばゴム層に、カーボンブラックだけでなくシリカをも配合し、さらにカーボンブラックとシリカの配合比率を前記した所定の範囲に調節することにより得られる。したがって、比表面積の大きい特殊シリカやシリコーンゴム、シリコーン変性エチレン-プロピレンゴムなどの高価なポリマーを使用しなくても、橋梁用ゴム支承体に要求される減衰特性を有するとともに、温度変化の大きな環境下であっても橋梁用ゴム支承体に要求される等価剛性を発揮する橋梁用ゴム支承体を得ることができるので、コストアップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態にかかる橋梁用ゴム支承体について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかるゴム支承体を示す断面図である。このゴム支承体１１は、剛性を有する硬質板１２と粘弾性を有するゴム層１３とを交互に積層接着して形成した構造体である。
【０００９】
硬質板１２は、ゴム支承体１１の内部に配置された内部硬質板１２ａ、上部に配置された上部硬質板１２ｂおよび下部に配置された下部硬質板１２ｃからなる。これらの硬質板１２としては、例えば鋼板等の金属板、セラミックス、硬質プラスチック板等の材料を用いることができる。内部硬質板１２ａは、その厚さが１〜６ｍｍ程度であるのがよく、枚数が３〜１０枚程度であるのがよい。また、上部硬質板１２ｂおよび下部硬質板１２ｃの厚さは２０〜６０ｍｍ程度であるのがよい。
【００１０】
ゴム支承体１１は、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1、好ましくは0.04≦heq≦0.08の範囲にあり、等価剛性の変化率(R)がR≦0.25、好ましくはR≦0.23の範囲にあるのがよい。ここで、変化率(R)とは、R＝｜K(40℃)−K(-10℃)｜／K(40℃)から求められる値である。K(40℃)は40℃における等価剛性値を示し、K(-10℃)は-10℃における等価剛性値を示す。
【００１１】
ゴム層１３は、主成分であるゴム成分に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、遅延剤、可塑剤、必要に応じて着色剤などの配合剤を配合したものである。特に、本発明では、ゴム層１３に配合剤としてカーボンブラックとシリカを所定の配合比率で配合する。ゴム層１３は、各層の厚さが１〜５０ｍｍ程度であるのがよい。
【００１２】
カーボンブラックおよびシリカは、｛シリカの配合量［A］（質量）／カーボンブラックの配合量［B］（質量）｝≧0.15、好ましくは0.15≦（［A］／［B］）≦0.45の割合でゴム層１３に配合される。特に、ゴム層１３のゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックが50質量部以下、好ましくは30〜50質量部の割合で配合され、シリカが4.5〜20質量部の割合で配合されるのがよい。このような配合条件でカーボンブラックおよびシリカを配合することによって、減衰特性を低下させることなく橋梁用ゴム支承体に要求される前記範囲内とし、しかも等価剛性の変化率を上記範囲内にして等価剛性の温度依存性を小さくすることができる。一方、カーボンブラックおよびシリカの配合量が上記範囲よりも多くなると、ゴム支承体１１を作製する際の加工性が低下するおそれがある。また、これらの配合量が上記範囲よりも少なくなると、橋梁用ゴム支承体として必要な減衰特性が低下する、あるいは等価剛性の温度依存性が大きくなるおそれがある。
【００１３】
ゴム成分としては、例えばジエン系ゴムを使用することができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴムの他、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等の合成ゴムが挙げられる。
【００１４】
加硫剤としては、硫黄、有機過酸化物、亜鉛華、マグネシア等が挙げられる。加硫促進助剤としては、亜鉛華、ステアリン酸等が挙げられる。老化防止剤としては、例えばフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系化合物；２,６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等のフェノール系化合物；等が挙げられる。可塑剤としては、例えば石油系プロセス油、タール、ピッチ、天然油脂、動植物油脂、合成可塑剤等が挙げられる。補強剤としては、上記したカーボンブラックおよびシリカの他、ホワイトカーボン等が挙げられる。  
【００１５】
このようなゴム支承体１１は、例えば金型内に内部硬質板１２ａ、上部硬質板１２ｂおよび下部硬質板１２ｃを所定の間隔で配置し、この金型内に、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を射出等により注入して加硫成形と同時に一体に接着することにより製造することができる。
【００１６】
ゴム支承体１１を製造する他の方法としては、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を押出成形等により成形して所定厚みの軟質板を複数枚作製し、ついで、これらの軟質板と、内部硬質板１２ａ、上部硬質板１２ｂおよび下部硬質板１２ｃとを積層して接着剤等により接着する方法等が挙げられる。接着剤としては、例えば酢酸ビニル系、アクリル系、エチレン共重合体系、ドープセメント、モノマセメント、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性接着剤；クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、再生ゴム系、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）系、天然ゴム系等のゴム系接着剤等が挙げられる。
【００１７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の橋梁用ゴム支承体では、その形状、硬質板の積層数、ゴム層の積層数などは、使用状況に応じて適宜設定すればよく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
［実施例１〜３および比較例１，２］
ゴム成分（天然ゴム（ＮＲ））１００質量部に対して、各配合剤を表１に示す配合比率で配合したゴム組成物を調製した。ついで、成形機の金型内に内部硬質板（５枚）、上部硬質板（１枚）および下部硬質板（１枚）を所定の間隔で配置し、この金型内に上記ゴム組成物を注入し、加硫成形すると同時に一体化して、図１に示すようなゴム支承体をそれぞれ得た。得られたゴム支承体の詳細を以下に示す。
ゴム支承体のサイズ：長さ４２０ｍｍ、幅４２０ｍｍ、高さ１３４ｍｍ
内部硬質板のサイズ：長さ４００ｍｍ、幅４００ｍｍ、厚み３.２ｍｍ
上部・下部硬質板のサイズ：長さ４００ｍｍ、幅４００ｍｍ、厚み３２ｍｍ
ゴム層：厚み９ｍｍ×６層
図１における幅W1：１０ｍｍ
（幅W1：上部・下部硬質板の端部からゴム支承体の側面までの寸法）
内部硬質板の材質：ＳＳ４００（ＪＩＳ  Ｇ３１０１）
上部・下部硬質板の材質：ＳＭ４９０（ＪＩＳ  Ｇ３１０６）
【００２０】
＜等価剛性，減衰定数＞
上記で得られた各ゴム支承体の等価剛性および減衰定数を以下のようにして測定した。
すなわち、鉛直荷重６Ｎ／ｍｍ2の作用下で、試験温度を-10℃とし、剪断ひずみ振幅±１７５％で周波数０．５Ｈｚの水平力をゴム支承体に１１回繰り返し作用させた場合の等価剛性値K(-10℃)および減衰定数heq(-10℃)を下式(I)，(II)によりそれぞれ求めた。
また、試験温度を40℃とした他は、上記と同様にして等価剛性値K(40℃)および減衰定数heq(40℃)を下式(I)，(II)によりそれぞれ求めた。
【数３】
2005256365.tif 000004
【数４】
2005256365.tif 000005
【００２１】
＜等価剛性の変化率＞
上記からもとめた等価剛性K(-10℃)，K(40℃)を、下式(III)に代入して等価剛性の変化率(R)を求めた。結果を表１に示す。
【数５】
2005256365.tif 000006
【００２２】
次に、表１に示す配合比率で配合した各ゴム組成物を用いて、図２に示すような試験体２１を作製した。この試験体２１は、上部硬質板２２ｂ、内部硬質板２２ａおよび下部硬質板２２ｃと、これらの間に積層接着されたゴム層２３とからなる。この試験体２１の詳細を以下に示す。
内部硬質板のサイズ：長さ１０１ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚み１０ｍｍ
上部・下部硬質板のサイズ：長さ１１０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚み１０ｍｍ
ゴム層：長さ２５ｍｍ、幅(W2)２５ｍｍ、厚み(t)５．１ｍｍ
硬質板の材質：ＳＳ４００（ＪＩＳ  Ｇ３１０１）
【００２３】
作製した試験体２１の等価剛性値K(-10℃)，K(40℃)および減衰定数heq(-10℃)，heq(40℃)を上記と同様の試験条件で前記式(I)，(II)により求めた。また、これらの値を前記式(III)に代入して等価剛性の変化率(R)を求めた。結果を表１に示す。
【表１】
2005256365.tif 000007
【００２４】
表１から、シリカを配合していない比較例２のゴム支承体は、橋梁用ゴム支承体に必要な減衰特性が得られていないことがわかる。また、シリカとカーボンブラックの配合比［A］／［B］が０．１５未満の比較例１では、等価剛性の変化率が大きく温度依存性が大きい。一方、シリカとカーボンブラックの配合比［A］／［B］が０．１５以上である実施例１〜３は、橋梁用ゴム支承体に要求される減衰特性を有し、しかも等価剛性の変化率が小さく温度依存性が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるゴム支承体を示す断面図である。
【図２】実施例における評価に用いた試験体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  ゴム支承体
１２  硬質板
１２ａ  内部硬質板
１２ｂ  上部硬質板
１２ｃ  下部硬質板
１３  ゴム層
【図１】
2005256365.tif 000010
【図２】
2005256365.tif 000011