(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度平均分子量２０,０００〜７０,０００の範囲にある中分子量ポリイソブチレン１００重量部および、数平均分子量１,０００〜４,０００の範囲にある低分子量ポリイソブチレン１０〜３５０重量部からなる高粘性炭化水素流体、および酸化防止剤からなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物。
【請求項２】
粘度平均分子量２０,０００〜７０,０００の範囲にある中分子量ポリイソブチレン１００重量部、数平均分子量１,０００〜４,０００の範囲にある低分子量ポリイソブチレン１０〜３５０重量部およびポリイソブチレンゴムまたはブチルゴム０.１〜５０重量部からなる高粘性炭化水素流体、および酸化防止剤からなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高粘性流体組成物を充填し、該組成物の粘性によるせん断抵抗力を利用することを特徴とする振動エネルギー減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制震壁などの振動エネルギー減衰装置に使用する高粘性流体組成物およびそれを充填してなる振動エネルギー減衰装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地震などの突発的な振動や、風力による振動によって建物内の家具や設備機器などが転倒あるいは落下したり、人間と物との衝突などによる災害が発生することを防ぎ、また橋梁や高架道路などにおける車両の交通による日常の地盤振動を防止し、さらに架設工事中の作業員の安全および高所酔防止などを図るために、これらの振動を抑制することが重要であり、近年地震から常時微振動までの広い範囲の振動エネルギーを吸収し低減するための種々の振動エネルギー減衰装置が開発されている。
減衰装置として具体的には、ビルなどの建築物の壁に用いられる制震壁（特公平４−３８８６７号公報、特開平５−８６７４４号公報等）などがある。そのほか、研究所、コンピュータールーム、原子力設備を収納する建屋などのように地震による振動はいうまでもなく、機器の作動によって生じる微振動あるいは人間や機器に移動に伴う微振動も排除することが必要な建築物の内部で用いられる免震除振床、橋梁や高架道路などの桁状構造物の除振装置、自動車エンジンルームのマウント装置、配管など固定する支持台などが挙げられる。
これらの装置は、内部に粘性流体混合物が充填されており、その粘性によるせん断抵抗力によって振動エネルギーを吸収し低減する機構または機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記振動エネルギー減衰装置は、建築物等の一部に用いられるため、必然的に長期の使用が要求される。しかしながら、従来の装置は必ずしも長期の使用に十分耐えるものではなかった。すなわち、装置に充填される高粘性炭化水素流体組成物は、空気と長期間接触することにより粘度が上昇すると共に、架橋、分解等により化学構造が変化し、振動減衰効果が不十分になる傾向がある。
したがって、本発明の課題は高粘性炭化水素流体組成物の長期における使用を確保することにある。
さらに、流体の粘性によるせん断抵抗力によって振動エネルギーを吸収し低減する高粘性炭化水素流体は、その粘度が重要な要素であるから、温度変化に対しても粘度の変化が少ないことが好ましい。低温では高粘度になり、極端な場合には振動減衰効果が損なわれることもある。したがって、本発明の他の課題は感温性の少ない高粘性炭化水素流体の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の第１は、高粘性炭化水素流体および酸化防止剤からなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物に関するものである。
本発明の第２は、上記本発明の第１において、高粘性炭化水素流体がポリイソブチレンであることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物に関する。
本発明の第３は、上記本発明の第１または第２において、高粘性炭化水素流体が数平均分子量１,０００〜４,０００の範囲にある低分子量ポリイソブチレンおよび数平均分子量が４,０００より大きいポリイソブチレンからなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物に関する。
本発明の第４は、上記本発明の第１または第２において、高粘性炭化水素流体が、数平均分子量１,０００〜４,０００の範囲にある低分子量ポリイソブチレンおよび粘度平均分子量２０,０００〜７０,０００の範囲にある中分子量ポリイソブチレンからなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物に関する。
本発明の第５は、上記本発明の第１または第２において、高粘性炭化水素流体が、ポリブテンおよび／またはポリイソブチレンと、ポリイソブチレンゴムまたはブチルゴムからなることを特徴とする振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物に関する。
本発明の第６は、高粘性炭化水素流体および酸化防止剤からなる高粘性流体組成物を充填し、組成物の粘性によるせん断抵抗力を利用することを特徴とする振動エネルギー減衰装置に関するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の振動エネルギー減衰装置用高粘性流体組成物は、高粘性炭化水素流体および酸化防止剤からなるものである。
本発明において用いる高粘性炭化水素流体は、高粘性の流体であればその粘度は特に限定されないが、例えば、常温において３００〜３０,０００Ｐa・s の粘度を有する炭化水素流体が挙げられる。
具体的にはノルマルパラフィン、イソパラフィン、流動パラフィン、ナフテン、ポリオレフィン炭化水素などの飽和脂肪族または脂環族炭化水素である。例えば、エチレン、プロピレン、ブテンなどのオレフィンのオリゴマー、アタクチックポリプロピレン、ポリイソブチレンおよびこれらの混合物などが挙げられる。またこれらの水素添加物も含まれる。
これらの炭化水素は、振動エネルギー減衰装置の構成部材を腐食させないこと、変質し難いこと、および温度変化による粘性係数の変動が小さいことなどの点で好ましいものである。特に化学的に安定で、人体に対して毒性を示さず、耐水性、耐湿性および耐老化性に優れたポリイソブチレンが適当である。
【０００６】
上記ポリイソブチレンとは、精製したイソブチレンを原料とするイソブチレンの単独重合体のほかに、石油精製における流動床式接触分解装置またはナフサクラッカーからのＣ4留分に含まれるイソブチレンを選択的に塩化アルミニウム、フッ化ホウ素などのフリーデル・クラフツ触媒を用いて反応させて得られるイソブチレンの単独重合体、またイソブチレンを主体とするイソブチレンとブテンとの共重合体である。
【０００７】
高粘性炭化水素流体の好ましい態様としては、分子量の異なる複数種のポリイソブチレンを配合したものが挙げられる。具体的には、数平均分子量１,０００〜４,０００の範囲にある低分子量ポリイソブチレンまたはポリブテンおよび数平均分子量が４,０００より大きい分子量を有するポリイソブチレンからなる高粘性炭化水素流体組成物が例示される。
数平均分子量が４,０００より大きい分子量を有するポリイソブチレンとしては、粘度平均分子量２０,０００〜７０,０００の中分子量ポリイソブチレンやゴム状有機高分子化合物、例えばフローリー法による粘度平均分子量２００,０００〜 ２,５００,０００のものが例示される。
【０００８】
上記高粘性炭化水素流体組成物は、低分子量ポリイソブチレンまたはポリブテンの配合によって高粘性炭化水素流体に流動性が付与され、また数平均分子量が４,０００より大きい分子量を有するポリイソブチレン、例えば粘度平均分子量２０,０００〜７０,０００の中分子量ポリイソブチレンの配合により高粘性炭化水素流体に対して粘着性および粘性が付与されることになり、その結果本発明において好ましい組成物が提供される。すなわち、より具体的には、中分子量ポリイソブチレン１００重量部に対して、低分子量ポリイソブチレンまたはポリブテン１０〜３５０重量部、好ましくは３０〜２００重量部を用いる。低分子量ポリイソブチレンまたはポリブテンの配合量が１０部より少ないと流動性が劣り、３５０重量部を超える量を配合すると粘着力や粘性が低下するため好ましくない。
【０００９】
さらに、ゴム状有機高分子化合物、例えばフローリー法による粘度平均分子量２００,０００〜２,５００,０００のものを配合することにより、高粘性炭化水素流体の感温性を改善することができる。すなわち、粘性によるせん断抵抗力によって振動エネルギーを吸収し低減する高粘性炭化水素流体は、その粘度が重要な要素であるから、温度変化に対しても粘度の変化が少ないことが好ましい。ゴム状有機高分子化合物を高粘性炭化水素流体に配合することにより、粘度の温度変化がより少ない流体が得られる。
ゴム状有機高分子化合物の配合量は、中分子量ポリイソブチレン１００重量部に対して０.１〜５０重量部、好ましくは１〜４０重量部である。ゴム状有機高分子化合物の配合量が０.１部より少ないと感温性の改善効果が少なく、５０重量部を超える量を配合すると流動性が低下するため好ましくない。
【００１０】
ゴム状有機高分子化合物とは、フローリー法による粘度平均分子量          ２００,０００〜２,５００,０００のものである。これらのゴム状有機高分子化合物としては、ポリイソブチレン、ブチルゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、ブタジエンゴムおよびエチレンプロピレンターポリマー等を例示することができる。好ましくはポリイソブチレンゴムまたはブチルゴムである。
【００１１】
上記のように、本発明に用いる高粘性炭化水素流体のより好ましい組成物は、中分子量ポリイソブチレン１００重量部に対して低分子量ポリイソブチレンまたはポリブテン１０〜３５０重量部、好ましくは３０〜２００重量部、およびゴム状有機高分子化合物０.１〜５０重量部、好ましくは１〜４０重量部を含むものである。
【００１２】
本発明に用いる酸化防止剤は、炭化水素の酸化防止剤として公知のものをいずれも使用することができる。具体的には、モノフェノール系酸化防止剤として２,６−ジ−tert−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）、ブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、２,６−ジ−tert−ブチル−４−エチルフェノール、ステアリル−β−(３,５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなど；ビスフェノール系酸化防止剤として２,２'−メチレンビス(４−メチル−６−    tert−ブチルフェノール)、２,２'−メチレンビス(４−エチル−６−tert−ブチルフェノール)、４,４'−チオビス(３−メチル−６−tert−ブチルフェノール)、４,４'−ブチリデンビス(３−メチル−６−tert−ブチルフェノール)、３,９−ビス〔１,１−ジメチル−２−｛β−(３−tert−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル)プロピオニルオキシ｝エチル〕２,４,８,１０−テトラオキサスピロ〔５,５〕ウンデカンなど；高分子型フェノール系酸化防止剤として１,１,３−トリス(２−メチル−４−ヒドロキシ−５−tert−ブチルフェニル)ブタン、１,３,５−トリメチル−２,４,６−トリス(３,５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス〔メチレン−３−(３',５'−ジ−tert−ブチル−４'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ビス〔３,３'−ビス(４'−ヒドロキシ−３'−tert−ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、１,３,５−トリス(３',５'−ジ−tert−ブチル−４'−ヒドロキシベンジル)−Ｓ−トリアジン−２,４,６−(１Ｈ,３Ｈ,５Ｈ)トリオン、トコフェロールなど；硫黄系酸化防止剤としてジラウリル−３,３'−チオジプロピオネート、ジミリスチル−３,３'−チオジプロピオネート、ジステアリル−３,３'−チオジプロピオネートなど；リン系酸化防止剤としてトリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、４,４'−ブチリデン−ビス(３−メチル−６−tert−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシルホスファイト)、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、９,１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、１０−(３,５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシベンジル)−９,１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、１０−デシロキシ−９,１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン、トリス(２,４−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(２,４−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(２,６−ジ−tert−ブチル−４−メチルフェニル)ホスファイト、２,２−メチレンビス(４,６−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイトなどが挙げられる。
【００１３】
上記酸化防止剤の配合量は、高粘性炭化水素流体物１００重量部に対して    ０.０１〜１０重量部である。０.０１重量部より少ないと配合効果が見られず、また１０重量部より多く配合しても効果は向上せず不経済であり、いずれも好ましくない。
なお、必要に応じて適宜の無機充填材を配合することができる。
【００１４】
本発明の高粘性流体組成物を充填した振動エネルギー減衰装置は、高粘性流体の粘性によるせん断抵抗力を利用して振動エネルギーを減衰する装置であれば特に限定されない。
例えば、建築物の地盤面に固定された床面に直接または間接的に固定されている凹部分と、その凹部分が固定されている床面と切り離された面に直接または間接的に固定されている凸部分、および上記凹部分に充填され、上記凸部分を取り巻く本発明の高粘性流体組成物とから構成され、凹部分または凸部分が直接または間接的に固定された面のいずれか一方の面または両方の面に振動エネルギーが加わると、凸部分表面と高粘性流体組成物との間に粘性によるせん断抵抗力が発生し、その抵抗力によって振動エネルギーを減衰する装置等が例示される。
上記振動エネルギー減衰装置としては具体的には、前記の通り、制震壁、免震除振床、除振装置等が挙げられる。
【００１５】
上記制震壁について添付図面により説明する。図１は、制震壁の一例を模式的に示す斜視図である。制震壁１は、上階の建築構造体の骨組みに固定されて垂下し、下階の建築構造体の骨組みと切り離された１枚または複数枚の板からなる垂下壁２と、その垂下壁と平行に下階の建築構造体の骨組みに固定されて垂下壁を取り囲むように立ち上がり、上階の建築構造体の骨組みと切り離された複数枚の板からなる立上り壁３との隙間に、高粘性流体組成物を充填してなる振動エネルギー減衰装置である。
【００１６】
制震壁１の垂下壁２および立上り壁３を構成する材料としては、鋼板のほかに、強化用繊維、具体的にはガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維またはアミド繊維などと、マトリッリクス樹脂、具体的には不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、またはポリアミド、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂との組合せからなる繊維強化プラスチック板を使用することができる。
【００１７】
さらに制震壁の具体的構造として、これらの制震壁１の水平方向および鉛直方向に沿って所定の間隔を空けて垂下壁２と立上り壁３とを貫通するボルト孔を空け（図示せず）、これらの両壁のボルト孔に両壁間の隙間を保持する隙間調整ボルトを挿通してナットで螺合し、両壁間の隙間の大きさを隙間調整ボルトのナットへの螺合長さに応じて調整することができるもの（特合平４−３８８６７号公報）、あるいは壁の空間部の上端部もしくは側部に、充填する粘性物質の貯溜部を設けたもの（特開平５−８６７４４号公報）などがある。
【００１８】
制震壁内への高粘性流体組成物の充填は、垂下壁を立上り壁に建て入れる前、または建て入れた後に行うことができ、その方法には特に限定はない。
建入れ前の充填方法としては、例えば立上り壁の上部から壁内へ長い流入管を取り付けて高粘性流体組成物を流し込み充填する方法、立上り壁の下部に複数の注入口を設けて、その注入口からグラウト注入機などのポンプを利用して高粘性流体組成物を充填する方法などがある。これらの方法により立上り壁内に高粘性流体組成物の充填を完了した後、垂下壁を立上り壁内に建て入れることにより制震壁を完成する。
図２は、図１の制震壁の組立て前の状態を示す斜視図である。立上り壁３の内部に、すでに高粘性流体組成物４が充填されている場合の例を示した。
また、垂下壁を立上り壁に建て入れた後に高粘性流体組成物を充填する場合には、立上り壁の下部に注入口を設けて注入する方法を用いることができる。
なお、充填の時期については、あらかじめ高粘性流体組成物を充填して施工現場に搬入したり、または施工現場において配合し充填するなど任意に行うこたができる。
【００１９】
また、橋梁や高架道路などの桁状構造物の除振装置とは、桁状構造物を支持する支承あるいは桁状構造物に作用する活荷重、すなわち各種車両の走行によってもたらされる桁の振動および地震荷重による桁状構造物の変位を吸収し緩和して橋脚などの下部構造に伝達する機能を有する装置である。通常、桁は橋台や橋脚上に可動支承あるいは固定支承を介して指示されている。このような桁上を各種車両が走行するときに生ずる桁のたわみ振動が大きい場合には、桁上を走行する人に心理的に不安感を与えたり、また桁の振動が直接橋脚を伝わって地盤を振動させたり、超低周波空気振動を発生して桁付近の人家の窓や戸を振動させることにより、二次騒音（公害）を引き起こす原因となる。
このような桁の振動に起因する人の不安感あるいは二次騒音を取り除くために、高粘性流体組成物を充填した除振装置を用いる。このような装置として具体的には、例えば、特開昭５０−４３７３０号公報、特開昭５１−６６１３７号公報、特開昭５３−７６５３２号公報、特開昭５４−５４４２５号公報、特開昭５５−１１１５０７号公報、特開平５−５９７０３号公報などに記載したものが挙げられる。
【００２０】
また、免震除振床とは、研究所、コンピュータールーム、および原子力設備を収納する建屋などをはじめとする各種の建築物を地震や震動の影響から保護し、振動が支障の原因となる精密機械を除震支持し、あるいは震動発生源としての機器を防震支持したり、人間や機器の移動に伴う微振動を防震支持するなどの目的で用いられる装置であり、装置に高粘性流体組成物を充填して除震や防震の効果を得ることができる。このような装置として具体的には、特開昭６２−９０４５号公報、特開平１−５５４４６６号公報、特開平２−４７４７７号公報、特開平３−６３３６１号公報、特開平５−３３２００８号公報に記載したものが挙げられる。
【００２１】
また、自動車エンジンのマウント装置においては、エンジン始動（アイドリング）時あるいは急発進時にエンジンに生ずる振幅（変位）の大きい低周波振動を減衰して振動の車体側への伝達を低下させ、また走行時には、路面の凹凸などによって車体側に生ずる振幅の大き低周波振動を減衰して振動のエンジン側への伝達を絶縁し、振動によるエンジンの共振を防止し、高速走行時にエンジンに生ずる振幅の小さい高周波振動に対しては、振動を減衰して振動が車室へ伝播して車室内騒音を高めることを抑制することなどの目的で、本発明の高粘性流体組成物を充填して用いる。このような装置としては、例えば特公平５−６７８１９号公報に記載されたものなどがある。
【００２２】
さらに、配管の支持装置とは、配管内の流体の流れなどにより生ずる振動の防振、あるいは地震動により配管系に生ずる地震力の分散などに利用されるものであり、具体的には特公昭６３−２３４３６号公報に記載された装置などが挙げられる。
【００２３】
その他、特開昭５８−７６３６１号公報に記載された車両緩衝停止装置などにも本発明の高粘性流体組成物を充填することができる。
上記のように本発明の高粘性流体組成物は種々の振動エネルギー減衰装置に用いることができ、装置が設置される環境条件に従って高粘性流体組成物の粘度を適宜調整する。このようにして高粘性流体組成物を充填した上記装置は、地震から常時微振動までの広い範囲の振動エネルギーを吸収し減衰することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により具体的に本発明を説明する。
＜実施例１＞
中分子量ポリイソブチレン（粘度平均分子量４０,０００）１００重量部および低分子量ポリイソブチレン（数平均分子量２,９００）１００重量部、ならびに酸化防止剤としてテトラキス〔メチレン−３−(３',５'−ジ−tert−ブチル−４'―ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン（商品名：Irganox 1010、チバガイギー社製）をポリイソプチレン混合物１００重量部に対して０.５重量部の割合で混合機に入れ、１００℃で３０分間撹拌混合して、均一に分散した高粘性流体組成物を得た。得られた組成物の粘度を表１に示す。
【００２５】
＜比較例１＞
実施例１で用いた各ポリイソブチレンを同様の割合で用い、酸価防止剤を使用することなく混合し、実施例と同様にして高粘性流体組成物を得た。その粘度を表１に示す。
【００２６】
（長期使用における炭化水素流体の寿命予測）
促進試験においてＤＳＣ法により得られる酸化誘導時間を求めて、長期使用における炭化水素流体の寿命の推定値とした。すなわち、促進試験のＤＳＣ法による酸化誘導時間は、充填用高粘性炭化水素流体の粘度が上昇を示すと共に振動減衰効果が十分に得られなくなるまでの経過時間と一致することが経験的に確かめられたので、上記酸化誘導時間を測定して寿命の予測を行った。
促進試験方法：
試料の一定温度下における発熱反応開始までの時間（酸化誘導時間）をＤＳＣ（示差走査熱量計）により求め、アレニウスの式により計算を行い、最小二乗法を用いて活性化エネルギーを求める。得られた活性化エネルギーをアレニウスの式に代入し、３０℃における酸化誘導時間を求める。使用機器および測定条件は以下の通りである。
ＤＳＣ装置：メトラー社製、ＴＡ―３０００、ＤＳＣ―３０
測定温度：  １６０、１７０、１８０、１９０℃
雰囲気：    ４０ml/min の空気中
試料量：    ５ｍｇ
測定の結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0003847903.tif 000002
【００２８】
＜実施例２＞
中分子ポリイソブチレン（粘度平均分子量４０,０００）に低分子量ポリイソブチレン（数平均分子量１,４００および２,９００）とゴム状有機高分子化合物（粘度平均分子量１,６００,０００）、および酸化防止剤としてテトラキス〔メチレン−３−(３',５'−ジ−tert−ブチル−４'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタンを表２の配合割合で混合機に入れて混合し、高粘性流体組成物を得た。得られた組成物の各温度における粘度を回転粘度計で測定し、粘度と温度との関係を表２に示す。
【００２９】
＜実施例３＞
中分子量ポリイソブチレン（粘度平均分子量４０,０００）および低分子量ポリイソブチレン（数平均分子量２,９００）を表２の配合割合で混合機に入れて混合し、均一に分散した高粘性流体組成物を得た。得られた組成物の粘度と温度との関係を表２に示す。
【００３０】
【表２】
0003847903.tif 000003
【００３１】
表２の結果から、ゴムを配合することにより高粘性炭化水素流体の感温性が緩和されることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の高粘性流体組成物は、酸化防止剤を加えることにより、長期間安定な粘度を保持することができる。これに加えて、分子量の異なる高粘性流体を配合することにより良好な振動減衰効果が得られる。またゴムの配合により高粘性炭化水素流体の感温性が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図１】制震壁の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】制震壁の組立前の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  制震壁
２  垂下壁
３  立上り壁
４  高粘性流体組成物
【図１】
0003847903.tif 000004
【図２】
0003847903.tif 000005