JPH09272174A - 免震積層ゴムおよびその作製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴム端部への応力集中が緩和されてより大き
な水平変形能力が得られ、長期的劣化による亀裂などを
避けることができる免震積層ゴムを提供すること、さら
に製造工程が簡単で低コストに厚み精度の優れた該免震
積層ゴムの作製法を提供すること。 【解決手段】 予め加硫されたシート状ゴム２’に加硫
剤を含有する未加硫ゴム溶液を塗布、乾燥してなるゴム
シート層５と、加硫接着剤６塗布してなる金属板１とを
筒状ガイド内７に交互に１〜５０層に積層し、温度１０
０〜１７０℃において積層方向に加圧して接着して免震
積層ゴムを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震積層ゴムおよび
その作製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】免震積層ゴムは、建物と基礎の間に設置
され、地震の揺れの建物への伝達を緩和するとともに、
建物の振動を速やかに減衰させることにより、建物およ
び内部の人、物品の被害を軽減するものである。免震積
層ゴムは、ゴム状弾性体と金属板が交互に数層〜数十層
に積層されてなるものである。一般にその作製方法とは
下記のようなものがある。１、プライマー／加硫接着剤
を塗布するなど適当な処理が施された金属板と未加硫ゴ
ムシートとを必要数重ね合わせ、これに適当な圧力、温
度をかけることによりゴム層の加硫と金属板への接着を
同時に行うことにより積層ゴムを得る。２、上記１と同
様な処理が施された所定枚数の金属板を、金型内に適宜
設置し、ここに流動状ゴムを注入する、いわゆる射出成
型法によりゴム層の成型と金属板の接着を行い積層ゴム
を得る。

【０００３】このような免震積層ゴムにおいては、いず
れの場合においても、ゴム層の加硫と金属板への接着を
同時に行うものである。したがって、ゴムの流動状態に
おいて接着が行われるため、所定のゴム層の厚みを得る
ためには、複雑な構造の金型を必要とし、初期コストが
大きくなる上に製造も繁雑である。

【０００４】免震積層ゴムは、例えば図４（ａ）のよう
な構造となっている。図４（ａ）のごとく金属板１とゴ
ム層２とを多層積層することにより、水平方向に関して
ゴム特有の柔らかさを保ったまま、鉛直方向には固くす
ることができる。免震積層ゴムにおいて、鉛直方向のば
ね定数は、水平方向のばね定数の数千倍に達する場合も
ある。これにより建物のような大きな重量を支持するこ
とができ、かつ水平方向の固有周期を長くすることがで
きる。

【０００５】このような免震積層ゴムにおいては、建物
の下に設置されたとき、すなわち鉛直荷重がかけられた
とき、図４（ｂ）のようにゴムの端部がはらみだし、金
属／ゴム接着界面にせん断（ずり）応力がかかる。この
せん断応力は図４（ｃ）のようにゴムの端部に行くほど
高くなる。水平方向に変形した時には鉛直荷重によるせ
ん断応力と水平変位によるせん断応力の和が作用するこ
とになり、ゴムの端部が応力が最大となり、ここに起点
として破断が起こりやすくなる場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した従来技術の問題を解決することであり、ゴム端部へ
の応力集中が緩和されてより大きな水平変形能力が得ら
れ、長期的劣化による亀裂などを避けることができる免
震積層ゴムを提供することであり、さらに製造工程が簡
単で低コストの厚み精度の優れた該免震積層ゴムの作製
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を行った結果、予め加硫され
たシート状ゴムに加硫剤を含有する未加硫ゴム溶液を塗
布し、金属板に加硫接着剤を塗布して所定の枚数交互に
積層して特定の圧力で加圧することにより前記目的を達
成し得ることを見いだし本発明を完成するに至ったもの
である。

【０００８】本発明の免震積層ゴムは、ゴム層と金属板
とを交互に積層してなる積層ゴムにおいて、予め加硫さ
れたシート状ゴム（以下、加硫ゴムシートということが
ある）と金属板とを接着してなり水平方向のせん断破断
歪みが４００％以上であることを特徴とする。

【０００９】本発明の免震積層ゴムの作製法は、予め加
硫されたシート状ゴム（加硫ゴムシート）に加硫剤を含
有する未加硫ゴム溶液を塗布、乾燥してなるゴムシート
層と、加硫接着剤を塗布してなる金属板とを筒状ガイド
内に交互に１〜５０層に積層し、温度１００〜１７０℃
において積層方向に加圧して接着することを特徴とす
る。 好ましくは、積層方向に加圧して接着する時の圧
力が、前記免震積層ゴムの実使用時の負荷圧力の２０〜
１００％である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の免震積層ゴムは、予め加
硫されたシート状ゴム（加硫ゴムシート）と金属板とを
交互に積層し接着してなり、水平方向のせん断破断歪み
が４００％以上であることを特徴としている。

【００１１】本発明の免震積層ゴムは、予め加硫された
シート状ゴム（加硫ゴムシート）に加硫剤を含有する未
加硫ゴム溶液を塗布、乾燥してなるゴムシート層と、加
硫接着剤を塗布してなる金属板とを交互に１〜５０層に
積層して、筒状ガイドに設置し、温度１００〜１７０℃
において積層方向に加圧して接着することによって作製
する。

【００１２】本発明の免震積層ゴムおよびその作製法に
に用いる加硫ゴムシートは、弾性機能の優れた天然ゴ
ム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴムなどを
ベースのゴム材とした機械的強度、引張強度の優れた加
硫されたゴムシートもしくはゴム板である。

【００１３】本発明の免震積層ゴムおよびその作製法に
用いる加硫剤を含有する未加硫ゴム溶液は、前記加硫ゴ
ムシートに塗布して乾燥することにより該加硫ゴムシー
ト表面に未加硫ゴム塗布層を形成するものである。具体
的には上記のベースのゴム材もしくは未加硫ゴムの配合
物に加硫剤を配合させたものをベンゼン、トルエン、キ
シレンなどのような有機溶剤で溶解した溶液である。好
ましくは加硫ゴムシートと同一のベースゴムに加硫剤を
配合した未加硫状態のゴム配合物の溶液であることが好
ましく、加硫ゴムシートとの相溶性がよいことが好まし
い。この加硫剤を含有する未加硫ゴム溶液の塗布・乾燥
後の厚み（すなわち未加硫ゴム塗布層の厚み）は０．０
１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。接
着時に未加硫ゴム塗布層が流動して均一な厚みとなり全
面に適性な押し圧がかかることにより良好な接着力が得
られる。しかし、この未加硫ゴム塗布層の厚みが０．１
ｍｍを超えると積層ゴムのゴムシート層の厚み精度が悪
くなり、また未加硫ゴム塗布層の厚みが０．０１ｍｍ未
満になると未加硫ゴム塗布層の厚みが均一とならず好ま
しくない。

【００１４】本発明の免震積層ゴムの作製法に用いる加
硫接着剤とは、ハロゲン化高分子や環化ゴムに架橋剤を
添加したものが使用される、たとえばケムロック社、シ
クソン社から市販されているものが用いられる。この加
硫接着剤を金属板に塗布する場合は、特に天然ゴムなど
の極性の低いゴム層を用いるときには金属板に予めプラ
イマーを塗布しておくのが好ましく、そのプライマーと
しては、フェノール系のものが使用される、たとえばケ
ムロック社、シクソン社から市販されているものが用い
られる。

【００１５】本発明の免震積層ゴムの作製法に用いる筒
状ガイドは加硫ゴムシート、未加硫ゴム塗布層などから
なるゴムシート層と金属板の積層時のずれや、ゴムシー
ト層のはみだしを防止する役目をはたす。本発明の免震
積層ゴムおよびその製作法におけるゴムシート層と金属
板との積層数は、１〜５０層、好ましくは１０〜３５層
である。

【００１６】本発明の免震積層ゴムの作製法において、
好ましい方法は、積層方向に加圧して接着する時の圧力
が、前記免震積層ゴムの実使用時の負荷圧力の２０〜１
００％である。これを図１によって説明する。図１
（ａ）のように、接着時に圧力をかけておくことによ
り、加硫ゴムシート１層１層は押しつぶされて、面方向
に広がった状態で接着される。この圧力を解放すると、
シート状ゴムは元の大きさに戻ろうとするが、接着面が
拘束されているため、図１（ｂ）のようになり、金属／
ゴム界面にせん断応力が残留する。しかしながら、実使
用状態では図１（ｃ）のように、再度鉛直荷重がかかる
ので、製造時の図１（ａ）の状態と近くなり、金属／ゴ
ム接着界面に残るせん断応力は小さくなる。接着時の面
圧は、低すぎると上記のような効果が小さくなるし、実
使用時の１００％を超えると、実使用状態においてもゴ
ム内部に引張り応力が残留することになる。また、接着
時に高面圧をかけるのは、作製装置が大掛かりになると
いった点からも好ましくない。接着前のゴムの外径は、
接着圧印加時のゴムの広がりを見越し、金属板の外径よ
りも１〜２０％小さいことが好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、実施例、比較例において本発明を説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。

【００１８】実施例１ 天然ゴムを主成分として加硫された外径１５０ｍｍ、厚
み２ｍｍの加硫ゴムシート２’の両面に、天然ゴムと加
硫剤をトルエンに溶解して得られた未加硫ゴム溶液を塗
布して乾燥し、乾燥後の厚みが０．０５ｍｍの未加硫ゴ
ム塗布層４を形成したゴムシート層５を調製した。一
方、外径１６０ｍｍ、厚み０．８ｍｍの亜鉛メッキ鋼板
１の両面にプライマー（フェノール系）および加硫接着
剤（シクソン社製）６を塗布した。〔図２（ｂ）参照〕 この接着剤の塗布された鋼板と前記ゴムシート層とを交
互に積層して２０層として、上下に取り付け用金属板３
を配置して図２（ａ）に示すように筒状ガイド７内に保
持し、１５０℃において、３トンの圧力をかけて接着を
行い、免震積層ゴムのモデル体を製作した。得られた免
震積層ゴムのモデル体に１０トンの鉛直荷重を印加し、
水平方向に０→４０→０ｍｍ、速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
の変位を与え、せん断復元特性を評価した。結果は図３
に示すように良好なせん断復元特性が得られた。また、
同じ条件で水平方向に該モデル体が破断するまで変位さ
せ、その変位を読み取り、破断したサンプルを観察し
た。せん断破断歪は４１０％で、破断は金属／ゴム界面
では発生せず、ゴムシート層部分で発生した。

【００１９】実施例２ 接着の圧力を５トンとする以外は実施例１に準じて行い
免震積層ゴムのモデル体を製作した。また実施例１と同
様にして免震積層ゴムのモデル体に１０トンの鉛直荷重
をかけ、水平方向に同モデル体が破断するまで変位を調
べる破断試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２０】比較例１ 接着の圧力を１トンとする以外は実施例２に準じて行い
免震積層ゴムのモデル体を製作した。破断試験の結果を
表１に示す。

【００２１】比較例２ 接着の圧力を１５トンとする以外は実施例２に準じて行
い免震積層ゴムのモデル体を製作した。破断試験の結果
を表１に示す。

【００２２】

【表１】 表１でわかるごとく、本発明（実施例）の免震積層ゴム
のせん断破断歪は、比較例にくらべて高い。

【００２３】

【発明の効果】本発明の免震積層ゴムの製作法は、加硫
済みゴム板に加硫剤を含有する未加硫ゴム溶液を塗布
し、金属板に加硫接着剤を塗布して所定の枚数交互に積
層して加圧するだけであり、製造工程が簡単であり、従
来のような複雑な構造の金型を必要としないので、初期
のコストが軽減できる。さらに接着時の面圧を実使用時
の２０％以上１００％以下とすることにより厚み精度が
よく、ゴム端部への応力集中が緩和されてより大きな水
平変形能力が得られ、長期的劣化による亀裂などを避け
ることができる免震積層ゴムが提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の免震積層ゴムの（ａ）接着時、（ｂ）
接着圧解放時および（ｃ）実使用の状態を示す図であ
る。

【図２】本発明の（ａ）免震積層ゴムの作製法と（ｂ）
加硫ゴムシートと金属板との積層状態を示す部分の拡大
図である。

【図３】本発明の免震積層ゴムのせん断復元特性を示す
図である。

【図４】従来の免震積層ゴムの鉛直荷重時の金属／ゴム
接着界面のせん断（ずり）応力の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 金属板 ２ ゴム層 ２’加硫ゴムシート ３ 取り付け用金属板 ４ 未加硫ゴム塗布層 ５ ゴムシート層 ６ 加硫接着剤 ７ 筒状ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増井 暁 静岡県沼津市双葉町９−１ 株式会社フジ クラ沼津工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム層と金属板とを交互に積層してなる
   積層ゴムにおいて、予め加硫されたシート状ゴムと金属
   板とを接着してなり、水平方向のせん断破断歪みが４０
   ０％以上であることを特徴とする免震積層ゴム。
2. 【請求項２】 予め加硫されたシート状ゴムに加硫剤を
   含有する未加硫ゴム溶液を塗布、乾燥してなるゴムシー
   ト層と、加硫接着剤を塗布してなる金属板とを筒状ガイ
   ド内に交互に１〜５０層に積層し、温度１００〜１７０
   ℃において積層方向に加圧して接着することを特徴とす
   る免震積層ゴムの作製法。
3. 【請求項３】 積層方向に加圧して接着する時の圧力
   が、前記免震積層ゴムの実使用時の負荷圧力の２０〜１
   ００％である請求項２記載の免震積層ゴムの作製法。