JPH09239855A - 複合積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 免震装置に用いられる耐候性に優れた複合積
層体を、簡便に、生産性良く製造する複合積層体の製造
方法を提供する。 【解決手段】 剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有
する軟質板とを複数個、交互に積層してなる積層体の周
囲に被覆層を有する複合積層体の製造方法であって、軟
質板と硬質板とを積層、接着して積層体を形成する工程
と、積層体の周囲に熱可塑性エラストマー及び液状の自
然加硫型エラストマーからなる群より選択される１種以
上からなる被覆材料を配置して硬化させ被覆層を形成す
る工程と、を含むことを特徴とする。被覆材料は、スチ
レン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑
性エラストマー、ポリエーテルポリウレタン系熱可塑性
エラストマー、液状クロロプレンゴム、液状シリコーン
ゴム、液状ウレタンゴムから選択され、破断時の伸びが
４００％以上、硬質板との接着力がＪＩＳ Ｋ６３０１
に準拠した測定で５ｋｇｆ／ｉｎｃｈ以上、を満たすこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は免震装置などに用いられ
る複合積層体の製造方法に係り、特に、被覆層を外周部
に配置してなる耐候性に優れた複合積層体の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数個の鋼板等の剛性を有する硬
質板と、粘弾性的性質を有するゴム等の軟質板とを交互
に積層した積層体をその構造内に配置してなる免震構造
体が、ビルや橋梁等の免震装置として広く用いられてい
る。このような免震構造体に用いられる積層体は、軟質
板としてゴム材料等の弾性体を、硬質板として金属板を
使用するのが一般的である。従来、積層体の軟質板を構
成するゴムなどの材料や、内部硬質板を構成する鋼板等
の耐老化性、耐オゾン性、防錆性等の耐候性を確保する
ため、その積層体本体の外周に、被覆ゴム等による被覆
層を形成し、製品の長寿命化を図る方法がとられてお
り、その被覆層の配置は、本体ゴム加硫時、モールド内
で本体ゴムと同時に加硫成形することにより取り付けら
れている。

【０００３】即ち、従来この積層体は、軟質板としてゴ
ム材料等の弾性体を、硬質板として金属板を使用するの
が一般的であり、未加硫のゴム材料からなるシートと、
表面に接着向上処理を行った金属板を積層し、金型内
で、加圧、加熱することにより軟質板を構成する未加硫
のゴム材料を加硫し、金属板と接着させて製造されてい
たものであり、その加硫工程において、予め成形時に被
覆層を構成する未加硫のゴム材料を積層体周囲に取付
け、積層体の加硫接着と同時に被覆ゴムを加硫成形させ
ることが行われていた。

【０００４】しかしながら、上記方法においては、本来
長時間を要する積層体の加硫接着時に、同時に被覆ゴム
を加硫するために、熱伝導阻害により加硫時間がより長
くなる、成形工程が煩雑である、所望の形状に適合し、
且つ、十分な強度を有する金型の製造が必要である、等
の問題を有していた。さらに、煩雑な加硫工程を経ず
に、予め加硫されたゴム板と金属板を接着剤などにより
後接着させて積層体を形成する方法においては、上記手
法では被覆ゴム層を形成させることができなかった。

【０００５】上記加硫工程に係る問題を解決するため、
積層体本体の成形後に、テープ状の被覆部材を外周に巻
き付けて被覆層を形成する方法も検討されているが、被
覆部材を巻き付けるだけでは、巻付け部分の密着性が不
十分であり、湿度等の雰囲気の影響に対する耐性が不十
分であり、さらに、最外部の表面が不均一となるため、
外観的にも問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の技術に鑑みてなされたものであり、免震装置に用
いられる耐候性に優れた複合積層体を、簡便に、生産性
良く製造する方法の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の複合積層体の製
造方法は、（１）剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を
有する軟質板とをそれぞれ複数個、交互に積層してなる
積層体の周囲に被覆層を有する複合積層体の製造方法で
あって、該粘弾性的性質を有する軟質板と硬質板とを積
層、接着して積層体を成形する工程と、該積層体の周囲
に熱可塑性エラストマー及び液状の自然加硫型エラスト
マーからなる群より選択される１種以上からなる被覆材
料を配置して被覆層を形成する工程と、を含むことを特
徴とする。

【０００８】さらに、（２）前記被覆層を形成する工程
は、前記熱可塑性エラストマー及び液状の自然加硫型エ
ラストマーからなる群より選択される１種以上からなる
被覆材料を、溶融状態で前記積層体周囲に配置した後、
硬化する工程であることを特徴とする。

【０００９】また、（３）前記熱可塑性エラストマー及
び液状の自然加硫型エラストマーからなる群より選択さ
れる１種以上からなる被覆材料は、スチレン−ブタジエ
ンブロックコポリマー及びその水添加物、スチレン系熱
可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラス
トマー、ポリエーテルポリウレタン系熱可塑性エラスト
マー、液状クロロプレンゴム、液状シリコーンゴム、液
状ウレタンゴムであることを特徴とし、（４）被覆層形
成後の前記被覆材料の物性が、破断時の伸びが４００％
以上、硬質板との接着力がＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠し
た測定で５ｋｇｆ／ｉｎｃｈ以上を満たすことを特徴と
する。

【００１０】本発明の複合積層体の製造方法において
は、積層体を成形する工程と、被覆層を形成する工程と
を分けたことにより、積層体本体の製造方法に自由度が
増し、成形工数を簡素にすることができ、加硫工程を用
いる場合にも加硫時間を従来の製造方法に比較して大幅
に短縮することができる。

【００１１】さらに、如何なる製造方法で得られた積層
体に対しても容易に被覆部材を取り付けることができ、
また、かかる被覆部材を使用することにより、接着剤等
使用することなく製品本体の接着が確保できるため、被
覆層の取り付けも容易で、耐湿熱性、耐老化性等非常に
良好な耐候性を有する複合積層体を製造しうる。

【００１２】また、従来のテープ巻き付け等に比較し、
スムーズな表面肌を得ることができ、外観的にも良好な
複合積層体を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の複合積層体の製造方法に
ついて詳細に説明する。複合積層体を構成する粘弾性的
性質を有する軟質板に用いられる材料とは、５０％モジ
ュラスが１．５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² 、２５℃における
動的剪断弾性率Ｇが、１．５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² の特
性を有するものを指す。各種材料の５０％モジュラス及
び動的剪断弾性率Ｇは、例えば、ＪＩＳ Ｋ６３０１、
Ｋ６３９４に準拠して測定することができる。

【００１４】ここで、粘弾性的性質を有する材料として
は、熱可塑性ゴム、ウレタンゴム、各種の加硫ゴム、微
架橋ゴム、エラストマー、プラスチックス等の有機材
料、これらの発泡体、アスファルト、粘土等の無機材
料、及び、これらの混合材料など各種の材料であって、
上記粘弾性的性質を有するものを用いることができる。

【００１５】これらの材料は、平板状に成形され、軟質
板として用いられる。軟質板の形状は特に制限はない
が、通常は、個々の軟質板は円盤状の形状を有する。軟
質板の厚みには特に制限はなく、複合積層体が用いられ
る目的に応じて選択できるが、一般には、１〜２０ｍｍ
程度の厚みのものが使用される。

【００１６】これらの材料は単独で用いても、複数種を
混合して用いてもよく、全体が均一な材料で形成されて
いてもよいが、内側部分に高ダンピング材料、外側部分
にクリープ性能の良くかつ柔らかい材料等と二種類以上
を組み合わせて使用してもよい。

【００１７】また、この複合積層体を構成する硬質板と
しては、金属、セラミックス、プラスチックス、ＦＲ
Ｐ、ポリウレタン、木材、紙板、スレート板、化粧板等
所要の剛性を有する各種の材料を使用することができ
る。ここで、所要の剛性とは、設計条件により大きく変
わるが、剪断変形した時、座屈現象が生じにくい剛性を
意味する。一般には、強度、耐久性の観点から、鋼板、
鉄板、アルミニウム板などの金属板が広く使用されてい
る。

【００１８】硬質板の厚み、形状には特に制限はなく、
複合積層体が用いられる目的に応じて選択できるが、そ
の厚みは、一般には、０．５〜３ｍｍ程度の厚みのもの
が使用される。また、形状は、積層される軟質板と同様
に任意であるが、通常は、併用する軟質板と同じ形状の
ものを用いる。

【００１９】本発明の複合積層体の製造方法において
は、まず、前記軟質板と硬質板とを交互に複数段積層し
て接着し、積層体を形成する工程（以下、単に積層体形
成工程と称する）を実施する。この積層体形成工程にお
いては、まず、軟質板と硬質板とはいかなる方法で接着
されてもよく、従来、公知の加硫接着方法によってもよ
く、また、別々に成形された軟質板と硬質板とを接着剤
によって接着する方法によってもよい。

【００２０】これら軟質板及び／又は硬質板の表面に
は、互いの接着性を向上させるための前処理を行うこと
もできる。軟質板への前処理としては、例えば、ハロゲ
ン分子、ハロゲン発生体、Ｎ，Ｎ’−ジクロロ−ｐ−ト
ルエンスルホンアミド及びトリクロロイソシアヌル酸ア
ミド等の発ハロゲン化合物による化学的表面処理、バフ
掛け処理、プラズマ処理などの物理的表面処理が挙げら
れる。一方、硬質板への前処理としては、例えば、サン
ドブラスト、ショットブラスト等の物理的表面処理、リ
ン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシウム等による化学的表面処
理などが挙げられる。これらの表面処理にあたっては、
予め、洗浄、脱脂などを施して表面の不純物を除去する
ことが処理効果の観点から好ましい。

【００２１】軟質板と硬質板とを接着する場合に用いる
接着剤としては、用いられる軟質板、硬質板に適するも
のであれば公知の接着剤を任意に使用し得るが、ウレタ
ン系、エポキシ系、及びアクリル系接着剤からなる群よ
り選ばれる１種以上であることが接着性の観点から好ま
しい。

【００２２】また、軟質板として天然ゴム、イソプレン
ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロ
ロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム材料を
用いる場合には、従来の如く、未加硫のゴム材料からな
るシートと、表面に前記のような接着向上処理を行った
金属板を積層し、金型内で、加圧、加熱することにより
軟質板を構成する未加硫のゴム材料を加硫し、金属板と
接着させて、積層体を製造することもできる。

【００２３】前記の積層体成形工程を経て得られた積層
体を、引続き、被覆層形成工程に付することにより、耐
候性、耐久性に優れた複合積層体を製造することができ
る。この被覆材料としては、熱可塑性エラストマー若し
くは、液状の自然加硫型エラストマーからなる群より選
択される１種以上が用いられ、その特性として、破断時
の伸びが４００％以上で、且つ、硬質板材料との接着力
がＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠した剥離試験による測定で
５ｋｇｆ／ｉｎｃｈ以上を満たすことが、積層体の剪断
変形時、被覆層が破断することなく、また、積層体本体
との接着性で部材破壊が確保できるという観点から好ま
しい。

【００２４】詳細には、破断時の伸びは、２０℃、５０
％ＲＨにて測定したものであり、接着力は、ＪＩＳ Ｋ
６３０１における「８．３ 金属片に接着したゴムを９
０°の方向に剥離する試験方法」に準拠して測定される
値を採用する。

【００２５】前記熱可塑性エラストマーとしては、スチ
レン−ブタジエンブロックコポリマー及びその水添加
物、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン
系熱可塑性エラストマー、ポリエーテルポリウレタン系
熱可塑性エラストマー等が挙げられ、液状の自然加硫型
エラストマーとしては、液状クロロプレンゴム、液状シ
リコーンゴム、液状ウレタンゴム等が挙げられる。

【００２６】より詳細には、例えば、ポリスチレン−ポ
リブタジエンのブロックコポリマーあるいはその水添加
物、ポリスチレン−ポリイソプレンブロックポリマー等
スチレン系熱可塑性エラストマー、あるいはポリプロピ
レンにＥＰＭ、ＥＰＤＭ等のエラストマーを単純ブレン
ドあるいは部分架橋ブレンドして得られるポリオレフィ
ン系熱可塑性エラストマー、ポリエーテルポリウレタン
系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー、或
いはそれらの変成品の少なくとも１つを含むポリマー１
００重量部に対し、弾性率調整の目的でパラフィン系、
ナフテン系、アロマ系等の石油系可塑剤、ジメチルフタ
レート、ジブチルフタレート等のフタル酸誘導体可塑
剤、ジブチルアジペート等のアジピン酸誘導体可塑剤、
ジメチルセバケート等のセバシン酸誘導体可塑剤、ジメ
チルマレート等のマレイン酸誘導体可塑剤、アルキルオ
レート等のオレイン酸誘導体、及び、トリメチルホスフ
ェート等のリン酸誘導体可塑剤等からなる群より選択さ
れる合成可塑剤０〜２００重量部と、水添テルペン系、
脂肪族飽和炭化水素系、芳香族炭化水素系、ポリテルペ
ン系等の粘着付与剤樹脂を０〜５０重量部と、カーボン
ブラック０〜５０重量部とを配合して得られた熱可塑性
エラストマーが挙げられ、自然加硫タイプ液状エラスト
マーとしては液状クロロプレン、液状シリコーンゴム、
液状ウレタンゴムをベースとして配合された液状エラス
トマー等を用いることができる。

【００２７】この被覆材料を適用する工程は、生産性を
阻害しないような方法を適用することが好ましく、例え
ば、熱硬化性ポリウレタンを積層体の外周に塗布し、硬
化させる方法、型枠内に接着処理を完了した積層体を配
置して、被覆材料を注型し、硬化させる方法、熱可塑性
エラストマーを巻き付けた後、加熱成形する方法、イン
ジェクション成形方法等を挙げることができる。硬化
は、熱可塑性エラストマーは溶融成型後、室温に放置
し、冷却することにより行うことができる、また、自然
加硫エラストマーは被覆成形後、常温による自然硬化、
もしくはオーブン等による加熱硬化として実施すること
ができる。

【００２８】

【実施例】以下に本発明を図面を参照して実施例につい
て具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。

【００２９】（実施例１）図１は本発明の製造方法によ
り得られる複合積層体１０の概略断面図を示す。複合積
層体１０は上、下、２枚のフランジ１２、１４との間に
硬質板１６と、硬質板１８とを交互に積層、接着してな
る積層体の外周に被覆層２０を形成したものである。硬
質板１６として、外径３００ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さ
１．６ｍｍの鋼板１５枚を使用し、軟質板１８として、
５０％モジュラスが１２ｋｇｆ／ｃｍ² 、引張り強度が
１４０ｋｇｆ／ｃｍ² 、破断時の伸びが７００％のゴム
板を用い、硬質板１６と同じ形状で、厚さ２ｍｍの軟質
板１８を形成し、１６層用いた。

【００３０】積層体成形工程 ５０％モジュラスが１２ｋｇｆ／ｃｍ² 、引張り強度が
１４０ｋｇｆ／ｃｍ²、破断時の伸びが７００％のゴム
材料を常法により厚さ２ｍｍ、幅７０ｍｍのゴムシート
を作成し、これを打抜き機を用いて、外径３００ｍｍ、
中心に直径３０ｍｍの孔を有する形状に打抜き、中心に
開口部を有するドーナツ型の板状ゴムを製造し、軟質板
１８とした。この表面に、トリクロロイソシアヌル酸ア
ミドの３％アセトン溶液をローラーで均一に塗布した。

【００３１】外径３００ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さ１．
６ｍｍの鋼板１６の両面及び上下フランジ１２、１４の
軟質板１８と接触する側の面に、ショットブラストによ
る表面処理を行った。その後、被処理面にエポキシ系接
着剤ＴＹＲＩＴＥ７５２５Ａ（商品名：ロード（ＬＯＲ
Ｄ）社製）及びＴＹＲＩＴＥ７５２５Ｂ（商品名：ロー
ド（ＬＯＲＤ）社製）を重量比１：１で混合したもの
を、乾燥膜厚が１００μｍとなるように塗布した。直径
２８ｍｍで、上部にＭ２５のボルト孔を有する丸棒を中
心に取付けた台座に前記の下フランジ１４をセットし、
その後、ずれが生じないように中央の丸棒で位置決めを
しながら軟質板１８と硬質板１６とを交互に積層し、軟
質板１８を１６枚、硬質板１６を１５枚セットした後に
上フランジ１２をセットした。これらを丸棒のボルト孔
を利用して圧縮治具をボルトにより締めつけ固定して上
下フランジ１２、１４を圧縮固定した。オーブンに入
れ、１００℃の雰囲気下で１時間放置して接着した後、
ボルト及び圧縮治具を取外し、台座より取り出して積層
体を得た。

【００３２】被覆層成形工程 前記積層体の外周に、乾燥膜厚５ｍｍになるように、脱
オキシム型の縮合型１液シリコーンゴムを塗工し、１週
間常温で放置したところ、シリコーンゴムが硬化し、積
層体外周にシリコーンゴムからなる被覆層２０が形成さ
れた複合積層体１０を得て本発明品１とした。

【００３３】（実施例２）積層体成形工程 実施例１と同様にして、硬質板１６と軟質板１８とを積
層、接着して積層体を形成した。

【００３４】被覆層成形工程 被覆層形成用の型枠内に、前記積層体を配置し、被覆材
料としてスチレン系熱可塑性エラストマー（タフテック
Ｅ２０６４、旭化成社製）１００重量部に対し、ストレ
ートアスファルト８０重量部を準備し、材料を混練り
後、２００℃にて溶融状態にしたものを前記型枠内に流
し込み、水冷冷却により材料が硬化した後、型枠をはず
して熱可塑性エラストマーからなる被覆層（厚み１０ｍ
ｍ）を配置した複合積層体を得て本発明品２とした。

【００３５】（比較例１）積層体成形工程 実施例１と同様にして、硬質板１６と軟質板１８とを積
層、接着して積層体を形成した。これに被覆層を設けな
いでこの積層体を比較品１とした。

【００３６】（比較例２）軟質板原料として、厚み２．
１ｍｍの未加硫ゴムシートを用い、実施例１と同様に打
抜きで成形し、軟質板を得た。外径３００ｍｍ、内径３
０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの鋼板の両面及び上下フランジ
の軟質板と接触する側の面に、ショットブラストによる
表面処理を行った。その後、被処理面に２液型加硫接着
剤を、乾燥膜厚が４０μｍとなるように塗布した。前記
上下フランジ、軟質板、硬質板を実施例１と同様に積層
した。

【００３７】この積層体を型枠にいれ、この比較例２に
おいて軟質板の原料としたのと同じ未加硫ゴムを積層体
外周に配置して固定し、オーブンに入れ、１３０℃の雰
囲気下で４時間放置して加硫接着を行った。型枠より取
り出した複合積層体を比較品２とした。成形時間は全工
程で６時間を要した。

【００３８】複合積層体の性能評価 得られた各複合積層体について、剪断ひずみ１００％を
与え４０℃オゾン濃度５０ｐｐｈｍのオゾン試験槽に１
週間放置する耐オゾン試験、及び、変形なしで４０℃で
９８％の湿度雰囲気に２週間放置し、内部綱板の錆発生
状況を観察する湿熱試験を実施した。

【００３９】その結果を各複合積層体１個あたりの成型
時間とともに、下記表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１に明らかなように、被覆層を有しない
比較例品１はオゾン試験後、本体部に微小クラックが発
生、湿度雰囲気下で内部綱板に赤錆が発生したのに対
し、本発明品１、２は、比較例２と同様に、全く目視に
より認識しうる問題は発生せず、品質的に従来の加硫に
よる製造方法におけるのと同様の優れた密着性、耐候性
などの特性を得ることができた。一方、製造時間は、従
来の加硫法である比較品２を得るのに６時間を要した
が、本発明品１及び２の製造時間は２時間であり、従来
よりも極めて短時間に耐候性に優れた複合積層体が製造
できた。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
の複合積層体の製造方法によれば、免震装置に用いられ
る耐候性に優れた複合積層体を、簡便に、生産性良く製
造することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１により得られた複合積層体
の概略断面図である。

【符号の説明】

１０：複合積層体 １６：硬質板 １８：軟質板 ２０：積層体被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 9:00 83:00 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有
   する軟質板とをそれぞれ複数個、交互に積層してなる積
   層体の周囲に被覆層を有する複合積層体の製造方法であ
   って、 該粘弾性的性質を有する軟質板と硬質板とを積層、接着
   して積層体を形成する工程と、 該積層体の周囲に熱可塑性エラストマー及び液状の自然
   加硫型エラストマーからなる群より選択される１種以上
   からなる被覆材料を配置して被覆層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする複合積層体の製造方法
2. 【請求項２】 前記被覆層を形成する工程が、前記熱可
   塑性エラストマー及び液状の自然加硫型エラストマーか
   らなる群より選択される１種以上からなる被覆材料を、
   溶融状態で前記積層体周囲に配置した後、硬化する工程
   であることを特徴とする請求項１記載の複合積層体の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記熱可塑性エラストマー及び液状の自
   然加硫型エラストマーからなる群より選択される１種以
   上からなる被覆材料が、スチレン−ブタジエンブロック
   コポリマー及びその水添加物、スチレン系熱可塑性エラ
   ストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポ
   リエーテルポリウレタン系熱可塑性エラストマー、液状
   クロロプレンゴム、液状シリコーンゴム、液状ウレタン
   ゴムであることを特徴とする請求項１記載の複合積層体
   の製造方法。
4. 【請求項４】 被覆層形成後の前記被覆材料の物性が、
   破断時の伸びが４００％以上、硬質板との接着力がＪＩ
   Ｓ Ｋ６３０１に準拠した測定で５ｋｇｆ／ｉｎｃｈ以
   上、を満たすことを特徴とする請求項１に記載の複合積
   層体の製造方法。