JPS6185430A - 防振材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、密−粗一密の三層構造を有する低発泡ポリウ
レタンエラストマーから成る防振材料及びその製造方法
に関する。

東北新幹線等の高速軌道は一般に第１図のような構造上
布する。即ち、１はレール、２はパラスト、３はコンク
リートまくらぎ、４はコンクリート路床であって、コン
クリートまくらぎ３は路床４に形成さ几た凹所５に防振
材料（被覆層）６を介して設置さ几ている。

上記防振材料としては、従来、天然ゴム、合成ゴムを主
体とするゴム状弾性体が知らｎでおり、例えばコンプレ
ッサープレス等の回転乃至往復振動が支持床上に伝達す
るの全防止するのに使用さ几ている。このような防振ゴ
ムは、振動発生源からの振動エネルギーをゴム状弾性体
に伝達し、弾性体の変形による振動の伝達遮断効果と内
部損失によって防振全図るものであって、振動発生源２
支持部材間の振動による変位が一軸方向、即ち重力加速
度方向のみであるときは、単に防振ゴム全振動源と支持
部材間に挾み込むだけで容易に防振効果を達成すること
ができる。

しかしながら、従来の防振ゴムでは、第１図の凹所５に
示すように、自由変形のできない閉じ之空間の拘束さｎ
’７状態で使用する場合は見掛上硬くなり振動低減効果
が少ないため実用に適しないものであつｆｒ：、、’１
４言す几ば、天然ゴム、合成ゴム金主体とする防振材料
は、緻密な構造を有するため体積変化奮起し難く、自由
変形（体積変形）が拘束さｆ′した状態ではバネ定数が
増大して実質的に防撮機能が失われるため使用すること
ができなかった。

本発明者等は、特開昭５８−２３８１９号において、従
来の防振ゴムに代り前記高速軌道の使用に耐える高荷重
防振材料として、次のような低発泡ポリウレタンエラス
トマーから成る防振材料を提案した。こ几は、（ａ）有
機ポリイソシアネート、（ｂ）平均官能基数が２．５〜
３，５で且つ数平均分子量が４．５００〜８．５００の
ポリエーテルポリオール、及び（ｃ）側鎖延長剤’ｉ、
ＮＯＯインデックスが９０〜１１０となる割合で、発泡
剤として水の存在下で反応して得ら几る嵩密度が０．３
〜Ｑ、９　？／ｃｒＡの防振材料である。

この防振材料は、例えば嵩密度０．５８　Ｆ／−のウレ
タンエラストマーの場合、１０ｃｍ　Ｘ　１０ｃｍ　Ｘ
　２５園の板状体で自由な変形下で圧縮するとき、４チ
一１０％歪間の単位面積当りのノ々ネ定数が４．２ｋｖ
／ｉ　であったが、こｎ１体積圧縮を生ぜしめる拘束状
態で圧縮したとき、６ネ定数は５．５ｈ／ｃＪで上昇は
僅かに１．３０倍に止まり、従来品（例えば１辺２０ｃ
１ｎ四方厚さ２５簡のクロロプレンゴムを主体とする防
振材では、同様の圧縮試験でバネ定数は４倍となる。）
に比べ著しく優几た防振性能？有する。

しかし、このような僅かなノ々ネ定数の変化でも前記高
速軌道におけるような高い荷重下に振動源を支持する場
合には無視することができず、実施に際しては、第１図
において点線Ｐで示すような切欠部（基体底部面積に対
し０．５〜５０チ、好ましくは２〜２０％）全設けるこ
とにより、体積変化を切欠部Ｐによって吸収し、バネ定
数の変化を抑制しなけ几ばならず、そのために施工上煩
しい手間を要するという問題があった。

本発明者はか＼る問題に鑑み種々研究を重ねた結果、前
記有機ポリインシアネート、ポリエーテルポリオール等
の（ａ）〜（ｃ）の三成分を発泡剤を用いて反応せしめ
る際に、水に代えて沸点が４０〜７０℃の７レオンガス
を使用することにより、得らｎる低発泡ポリウレタンエ
ラストマーが密−相一密の三層構造を有し、しかも自由
変形が拘束さ几た高荷重の状態にあってもノ々ネ定数の
変化が極めて小さく、優ｆ′ＬｆＣ防振性能を有するこ
とを見い出し、本発明に至った。

即ち、本発明による低発泡ポリウレタンエラストマーか
ら成る防振材料は、中間層から表層に向けて密度が連続
的″！７ｔは断続的（（変化し、密−粗−密、即ち表層
付近を緻密層とした三層構造を有する点に特徴がある。

そして、かＸる三層構造を有する防振材料は、（ａ）有
機ポリイソシアネート、（ｂ）平均官能基数が２．５〜
３．５で且つ数平均分子量が４．５００〜８．５００の
ポリエーテルポリオール、及び（ｃ）鎖長延長剤を、Ｎ
ＣＯインデックスが９０〜１１０となる割合で、発泡剤
として沸点４０〜７０℃の７レオンガスの存在下に反応
させることにより　ｊｑ、９造さｎる。

本発明による防振材料は、第２図のように、中間を疎密
層１１両側の表層部分を緻密Ｎｊ８とした三層構造を有
し、疎密層７に対する緻密層８の厚さの割合、或いは疎
密層７から緻密層８への嵩密度変化の割合は使用する７
レオンガスの沸点や防振材料９の周囲の金型１０による
冷却条件等により変化するが、全体としての嵩密度は０
．３〜０．９ｔ／ｄのウレタンエラストマーが用いら几
る。即ち、嵩密度がこｎより小さいと、荷重支持能力が
極端に低くなり、他方、　０．９　ｆ／Ｉ以上では僅か
の圧縮により体積変化の影響を受は易くなる。

第３図はこの発明による防振材料と従来品の振動遮断効
果を示すグラフであって、従来品を示す曲線人に対し本
発明品を示す曲ＩＬｓ８は、ノ々ネ定数を小さくシ次こ
とにより振動伝達のピークが低サイクル側に移動し、し
かも伝達率が１より低くなり振動遮断効果が優几ている
ことを示している。

以下、本発明を更に具体的に説明する。

本発明で用いら几るウレタンニジストマーは、平均官能
数２．５〜３，５、数平均分子［４５００〜８５００の
多価アルコール、有（８νポリイソシアネート、ウレタ
ン化触媒、鎖長延長剤、発泡剤及び気泡安定化剤より成
る組成物から形成される。多価アルコールの官能数は２
．５以下では防振材料としての重要な性質である得ら几
るウレタンエラストマーの圧縮永久歪が大きくなり適当
でない。多価アルコールの官能基数が３．５金超えると
得ら几るエラストマーが極めて硬くなる傾向を示すとと
もに振動圧縮により破壊する危険が大きくなる。

好適な官能基数は２．８乃至３．３の範囲である。多価
アルコールの数平均分子量が４５００以下の場合にＶｉ
特に撮動エネルギーの吸収特性が低いウレタンエラスト
マーしか得ら几ない。こｆＬは化学架橋点密度が高くな
り、完全な弾性体の挙動に近づく為であると考えられる
。一方、数平均分子量が８５００以上では、得られるウ
レタンエラストマーの弾性的性質が低下し、塑性変形金
生じ易く、特に圧縮永久歪が大きくなるため好ましくな
い。

多価アルコールの好ましい数平均分子量範囲は４５００
〜６５００の範囲である。

また、本発明において、良好な防振エラストマーを得る
ために鎖長延長剤を用いることが不可欠である。鎖長延
長剤は、インシアネートと反応してウレタン結合、若し
くは尿素結合により水素量結合を主とするハードセグメ
ントヲ形成し、弾性体特性全支配する重要な因子となる
。

本発明者等の研究によ几ば、前記の多価アルコールとの
組み合せの場合、エラストマー組放物中の２官能鎖長延
長剤の配合量は、得ら几るウレタンニジストマーの単位
重量に対するモル濃度で表現して、０．２　Ｘ　１０−
’　ｍｏｌ　／　ｇｒ　、乃至１．ＯＸ　１０−’ｍｏ
ｌ／ｇｒ、　　の範囲が適当であることが見出さｎた。

こ几より低い濃度では鎖長延長効果が充分でないため、
得られる低発泡ニジストマーの強度は啄めて低く実用に
供し難い。又、１．ＯＸ　１０　　ｍｏｌ／ｇｒ。

より高い濃度では水素量結合数が増大するため、得ら几
るエラストマーの強度は向上するが、極めて硬いエラス
トマーとなり、且つ致命的な欠陥として、圧縮永久歪及
び繰り返し圧縮疲労特性が悪化する。このことは、防振
材の如き繰り返し圧縮応力を受ける用途に用いる場合に
は、水素量結合の如き、物理的架橋点の密度が増大する
ことは好ましくないこと？示す本のと考えら几る。

本発明の防振材料は、沸点４０〜７０℃のフレオンガス
、例えばトリクロロトリフ０ロエタン、ジブロモテトラ
フロロエタン、テトラクロロジフロロエタン等を使用す
ることにより、嵩密度が０．３〜０．９り／ｃＪ　で、
密−粗一密の三層構造のものが得ら几る。４０℃より低
いと発泡がノマラツキ、７０℃を越えると発泡のみなら
ず反応温度の制御が困難である。従来、発泡剤としてト
リクロロモノフロロメタン（沸点２３．８２℃）のよう
な低沸点の７レオンガスが使用さ几ているが、この場合
には全体がはｙ一様な嵩密度のものしか得られず、本発
明の目的とする密−粗一密の三層構造のものは得ら几な
い。そして表層付近を緻密にしたことにより機械的強度
及び耐久性が向上すると共に、中間を疎密層としたこと
により高荷重による圧縮変形’ｔｆＡ埋なく吸収し、従
来のような切欠部は全く不要となり施工性が著しく向上
する。

本発明に用いる多価アルコールとしては、例えばグリセ
リン、トリメチロールプロパン等の低分子量多価アルコ
ール或はエチレンジアミン等の低分子量活性水素化合物
に、酸化エチレン、酸化プロピレン等のオキシアルキレ
ン化合物全付加重合せしめた、いわゆるポリエーテルポ
リオールＶｔ用いることができる。ま几、同様にポリエ
ステルポリオール、或はヒドロキシ末端液状ポリブタジ
ェン等も用いることができる。

ポリインシアネートとしては通常ウレタンエラストマー
に用いら几るものが使用できる。例えば、４．４′−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、ナフチレンジイソシ
アネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート等を挙げることができ、又こ几らの二
種以上の混合物全使用することもできる。

また、ポリイソシアネートは、前記、多価アルコールと
予め縮合した前駆体として用いることもできる。何几に
してもポリイソシアネートの使用量は、インシアネート
残基と反応すべき活性水素含有成分（多価アルコール、
鎖長延長剤等）と、化学量論的に等しい量又はその±１
０％程度の範囲内、即ちＮＯＯインデックスが９０〜１
１０％の範囲内で変動せしめることが可能である。

鎖長延長剤としては比較的低分子量の実質的に２官能性
の化合物、即ち、ジオール、ジアミン等が用いら几、例
えば、エチレングリコール、フロピレンクリコール、フ
ロパンジオール、フタンジオール、メチレンビス−（０
−−）クロロアニリン）、ハイドロキノン、ヒドロキシ
エチルキノンエーテル等を挙げることができる。

ウレタン化触媒は通常のウレタン化反応に用いら几るも
の、即ち、第３級アミン化合物、有限金属化合物等が用
いら几、例えば、トリエチレンジアミン、ジアザ−ビシ
クロウンデセン、Ｎ−メチルモルフォリン、Ｎ、Ｎ−ジ
メチルエタノールアミン、オクチル酸錫、ラウリル酸ジ
ブチル錫等を挙げることができる。触媒の使用量は希望
する反応速度に応じて広範囲に変化し得るが、ウレタン
ニジストマーを発泡する量、雰囲気条件（温度、湿度等
）によって適宜使用ｉを加減することが必要であり、こ
ｆＬを選定することは容易である。何重にしても本発明
のウレタンニジストマーは防振材として機能するために
、単位面積当ジのバネ定数が、少なくとも約１陽／−以
上の値を持ち、％に好ましくは３吟／−乃至１０吟／ｄ
の範囲にあることが望ましい。この範囲の値は防振層と
して普通に用いら几る５乃至１００＋ａ＋程度の厚さの
とき、前記ウレタンニジストマーの組成及び、嵩密度を
適当に選ぶことによって得ることができる。勿論嵩密度
を高くす几ばバネ定数も高くなり、高分子量の多価アル
コール、低い官能基数の多価アルコール、低い架橋密度
は、バネ定数を低くシ、強固に接着する長所も有する。

通常防振材は振動発生源の振動を、確実に伝達せしめら
几て、その振動を遮断し併せて防振材内部で吸収する必
要があるため、上記の接着性は実用上極めて大きな長所
となる。

すなわち、ウレタン被覆層は基体に一体成型発泡させて
密着させることにより優ｎた効果を発揮し、また基体と
は別に成型し、次いで基体と密着させることにより振動
源を固定して防振効果を効果的に発揮せしめることがで
きる。即ち接着剤を用いて基体底部に接着させても良く
、或は箱状のウレタンエラストマ一体を成型しこれに基
体を挿入する方法もとることができる。

本発明においてはウレタンエンストマー被覆層を持つ基
体を振動源？設定すべき床面上の凹所に嵌置せしめるが
、この凹所は予め床面に形成さ几ているか、又はウレタ
ンニジストマー被覆層を持つ基体を、平滑な床面に設置
した後その側部全コンクリート、アスファルト等で坤め
ることによって形成しても良い。また被覆さｒｔた基体
を床面から一時的に吊り上げ、次いでその底部及び側部
をコンクリート、アスファルト等で狸めることもできる
。更に又、被柳層を持たない基体と、床面間に予め凹部
を設け、この凹部にウレタンニジストマーを注入して発
泡成型することもできる。この場合には、基体と支持床
面の両者にウレタンニジストマーが一体成形さ几、強四
ンこ接着する効果を得ることができる。

本発明の防振材料は、全ゆる産業分野における防振、又
はこ几に付随する防音の目的に使用することができる。

例えば、金属打ち抜きプレスの底面に設置すること、コ
ンプレッサーの下面に設置すること、床面に設置した空
調機器の防振を行うこと、鉄道軌道の防振に使用するこ
と等の応用が考えら几る。

次に実施例によって本発明全例示する。

実施例１ ５００Ｘ５００Ｘ３００醍の大きさのコンクリート製基
体の５つの面に厚さ３０暉のウレタンニジストマー被横
層をコンクリート基体との一体成型発泡法により形成し
た。ウレタンエラストマーは下記組成のものを用い形成
さｆ′Ｌｆｃ被覆層の密度は０．７０ｆ　／　ｃｄ　で
ある。

□ ウレタンエラストマーの組成 ポリエーテルポリオール■　　　　　　　　１００．０
？”−ｙ−ｖ７ｆ　＋）　ニア　−／ｌ／　　　　　　
　　　３．０トリクロロトリフロロエタン　　　　　　
　　　　　０．３５８　整泡剤■　　　　　　　　　　
　　　　　　　　０．５０トリエチレンジアミン　　　
　　　　　　　　　　　０．２０官　ポリイソシアネー
ト／　　　　　　イソシアネート■　数平均分子−１１
−６５００ クリセリン／プロピレンオキサイド／エチレンオヤサイ
ド　　共重合アダクツ ■　シリコーン系界面活性剤 ■　４．４′−ジフェニルメタンジイソシアネートと■
のポリエーテルポリオールのインシアネート末端前駆縮
合体 り畦立インシアネート量　　　　　１６％Ｃ重：Ｉｔ）
Ａ、Ｂｗ液ケすばやく混合し、コンクリート製基体の５
面を鉄板で囲って形成した空間に注入して。

発泡と同時に基体とウレタンエラストマーを接着させ約
２時間後に鉄板を取Ｖはずし友。

この基体金床面に形成した深さ３３０期の凹所（凹所の
底部は平滑なコンクリート面としたＩＩｃ設置し次いで
床面のレベル迄基体周囲にコンクリ−１流し込んだ。コ
ンクリートが完全に硬化し友後、基体の上部にフリクシ
ョンプレスを設置しプレスと基体は基体に埋め込んだボ
ルトによって連結した。プレスの全重量はおよそ５００
局でありプレス能力は２トンである。

プレスを運転し、約３ｍ離ｎた位置での床面の振動加速
度を計測し次結果、約５５　ｄＢ　であった。

同種のプレスｆｒ５００晴Ｘ５００ｗｍＸ３０顛の床面
に址め込″！！几たクロロプレンゴム等防振Ｎを介して
設置し九ときは床面の振動加速度は同様に計測して約６
６　ｄＢであつ几。

実施例２ １０００Ｘ５００Ｘ５０ｓａｍのコンクリート製板状基
体の底部及び側部に、実施例１と同様の組成で、嵩密度
０．６０９７−で、厚さ２５１ＩＩＩＩのウレタンエラ
ストマー全ゴム系接着剤で貼り付けた。この被覆さｎ、
た基体全コンクリート床面に設けた深さ７５朗の凹所に
はめ込んだ。基体の上部に、２０馬力の空気圧縮機全設
置し、基体コンクリートに埋め込ま−ｒＬ九Ｎルトによ
って締結した。空気圧縮機の７１［ｔは約１トンであり
、用いたウレタンエラストマーは、４チル１０％歪間の
単位面精当ジノζネ定数が８ｋｆ／ｃｄの値を示しｔｏ 空気圧縮機を運転し、約３ｍｍ１１．た地点での床面の
振動加速度を測定した結果は６５ｄＢ　であった。比較
として、上記の空気圧縮機を直接コンクリート床面に設
置し、同様に振動加速度を測定した結果Ｉ／′１８３ｄ
Ｂの値を示した。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の説明に供する高速軌道の構造を示す説
明図、第２図は本発明による防振材料の一実施例を示す
断面模型図、第３図は本発ＢＡＫよる防振材料と従来品
の振動遮断特性を示すグラフである。 １：レール　　　　　　　２：バラスト３：コンクリー
ト　　　　４：まくら木６：防振祠料　　　　　　７：
粗（疎〉密層８：緻密層 出願人　　　　日　清　紡　績　株式会社日本国有鉄道 手続補正ａ） ７５”（＋２：、：ヨ２下２１；日 −″−４．モｒ工］　　３　α　　　−之：　　　′５
；÷、つ表示 持顎昭５９−２０３３６４号 ２、　定−月Ｇ）名作 防振材料膜びその筈遣方法 、　　　３　浦正をする者 事１′トとの関係　　特許出願人 住　所　　　東京シ５中央区日本僑■山町３番１０号名
　作　　　　日　１，７　　紡　績　株式会社代表者　
　　　　中、Ｑ　秀夫　　　　（ｆ山１名）４ｆ（埋入
　〒１０５ 注　所　　東京ｎｂ港区祈嗅三丁目１番１０号　丸藤ビ
ル９Ｆ自発 り、　’、　ｉｉ　、’ｌ’：　、’、７対°゛２頼Ｊ
！ ７　凍上一つ内容 持許願Ｇ）右肩：こ−特許法第３８条ただし８きの現定
による特許出願、の文字を入れる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中間層から表層に向けて密度が連続的または断続
   的に変化し、表層付近を緻密層とした三層構造を有する
   低発泡ポリウレタンエラストマーから成る防振材料。
2. （２）（ａ）有機ポリイソシアネート、（ｂ）平均官能
   基数が２．５〜３．５で且つ数平均分子量が４，５００
   〜８，５００のポリエーテルポリオール及び（ｃ）鎖長
   延長剤を、ＮＣＯインデックスが９０〜１１０となる割
   合で、発泡剤として沸点４０〜７０℃のフレオンガスの
   存在下に反応させることを特徴とする防振材料の製造方
   法。