特開 2025-7160 ゴム組成物および免震装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025007160

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ゴム組成物および免震装置

(51)【国際特許分類】

   C08L 7/00 20060101AFI20250109BHJP

   C08L 9/00 20060101ALI20250109BHJP

   C08K 3/34 20060101ALI20250109BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

C08L7/00

C08L9/00

C08K3/34

F16F15/04 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108371

(22)【出願日】2023-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000002255

【氏名又は名称】ＳＷＣＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊本 恒史

(72)【発明者】

【氏名】福田 滋夫

【テーマコード（参考）】

3J048

4J002

【Ｆターム（参考）】

3J048AA01

3J048BA08

3J048DA01

3J048EA38

4J002AC011

4J002AC061

4J002DJ036

4J002DJ046

4J002DJ056

4J002GM00

(57)【要約】

【課題】高荷重に耐えつつ、水平方向の柔軟性を維持できるゴム組成物を提供すること。
【解決手段】ゴム組成物は、ゴム材と、ゴム材に分散されたフィラーとを含む。フィラーは二軸配向性を有している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム材と、
前記ゴム材に分散されたフィラーと、を含み、
前記フィラーが二軸配向性を有することを特徴とするゴム組成物。

【請求項2】

請求項１に記載のゴム組成物において、
前記フィラーが板状または薄片状を呈することを特徴とするゴム組成物。

【請求項3】

請求項２に記載のゴム組成物において、
前記フィラーの含有量が４０～１００ＰＨＲの範囲内であることを特徴とするゴム組成物。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の前記ゴム組成物で板状に形成された複数のゴム板と、
前記複数のゴム板の間に積層された複数の硬質板と、
積層された前記複数のゴム板および前記複数の硬質板を、前記複数のゴム板および前記複数の硬質板の積層方向から挟んで支持する一対の支持板と、
を有する、免震装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム組成物および免震装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地震発生時における振動が建築物に伝わることを抑制するための免震装置の研究が行われている。このような免震装置では、エネルギーを効率よく吸収するゴム成分が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、ゴム成分と、フィラーとを有するゴム組成物が記載されている。フィラーは、扁平形状の有機変性フィラーであり、ゴム成分に添加することで、ゴム組成物の弾性率に適度な異方性を与えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－２６３１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、ゴム組成物を使用した免震装置は、鉛直方向において荷重を受けながら使用されるため、高荷重に耐えつつ、水平方向の柔らかさを維持する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載のゴム組成物は、圧縮応力と、水平方向におけるせん断による弾性率とは、改善の余地がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、高荷重に耐えつつ、水平方向の柔軟性を維持できるゴム組成物および免震装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
ゴム材と、
前記ゴム材に分散されたフィラーと、を含み、
前記フィラーが二軸配向性を有することを特徴とするゴム組成物が提供される。

【0008】

上記課題を解決するため本発明の他の態様によれば、
本発明の前記ゴム組成物で板状に形成された複数のゴム板と、
前記複数のゴム板の間に積層された複数の硬質板と、
積層された前記複数のゴム板および前記複数の硬質板を、前記複数のゴム板および前記複数の硬質板の積層方向から挟んで支持する一対の支持板と、
を有する、免震装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明のゴム組成物によれば、高荷重に耐えつつ、水平方向の柔軟性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１Ａ、Ｂは、免震装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、免震装置の部分拡大断面図である。

【図3】図３は、せん断応力と、圧縮応力との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施の形態のゴム組成物および免震装置について、添付した図面を参照して、詳細に説明する。本発明のゴム組成物および免震装置は、以下に示す実施の形態に限定されない。

【0012】

（免震装置の構成）
図１Ａは、免震装置１０の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図２は、免震装置１０の部分拡大断面図である。なお、添付した各図面は、いずれも模式図であり、実際の寸法を示すものではない。

【0013】

図１Ａ、Ｂおよび図２に示されるように、免震装置１０は、複数のゴム板２０と、複数の硬質板３０と、一対の支持板４０（連結板）とを有する。なお、本実施の形態の免震装置１０は、上記の構成に加え、一対のフランジ板５０と、保護ゴム層６０と、を有する。なお、本実施の形態では、複数のゴム板２０および複数の硬質板３０により積層体７０が構成されている。

【0014】

ゴム板２０は、ゴム組成物により形成されている。ゴム組成物は、ゴム材と、フィラーとを含む。

【0015】

ゴム材としては、天然ゴム（ＮＲ）が使用される。天然ゴムの例には、ＳＭＲ－ＣＶ６０、ＳＴＲ－ＣＶ６０、ＳＶＲ－ＣＶ６０、ＲＳＳ＃１、ＲＳＳ＃３など、各種のグレードのものが含まれる。また、天然ゴム以外の各種合成ゴムを、本発明の効果を阻害しない範囲で、天然ゴムと併用できる。合成ゴムの例には、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などのジエン系ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）などのオレフィン系ゴムが含まれる。合成ゴムは、耐久性の点から、ジエン系ゴムが好ましい。

【0016】

ゴム材に含まれる天然ゴムの含有量は、天然ゴムがゴム成分全体の５０質量％以上が好ましく、７５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が特に好ましい。

【0017】

フィラーについては一般に、粒子形状に合わせてモデル的に分類化されており、そのモデル的分類を表１に示す。

【0018】

【表1】

【0019】

本実施の形態にかかるフィラーは二軸配向性を有するものであり、板状または薄片状を呈している。
板状または薄片状のフィラーの例には、カオリナイト、塩基性炭酸マグネシウム、セリサイト、タルク、マイカなどが含まれる。

【0020】

当該フィラーの含有量は特に限定されないが、４０～１００ＰＨＲ（Per Hundred Rubber）の範囲内が好ましく、６０～１００ＰＨＲの範囲内がより好ましい。

【0021】

硬質板３０は、複数のゴム板２０の間に配置されている。硬質板３０の種類は、鋼板であれば特に限定されない。硬質板３０の例には、亜鉛をめっきした亜鉛めっき鋼板、スズをめっきした錫めっき鋼板（ブリキ）、クロム酸処理を施したティンフリースチールが含まれる。硬質板３０の厚みは、鉛直荷重と水平方向の変形の観点から、１．０ｍｍ以上が好ましい。

【0022】

支持板４０は、積層体７０を複数のゴム板２０および複数の硬質板３０の積層方向から挟み込む。支持板４０は、フランジ板５０を固定するための複数の第１貫通孔４１が配置されている。複数の第１貫通孔４１の数は、特に限定されず、適宜設定される。支持板４０は、鋼板であれば特に限定されず、硬質板３０と同様の材料を使用できる。支持板４０の厚みは、硬質板３０よりも厚い方が好ましい。支持板４０の厚みは、鉛直荷重に対する耐久性と、水平方向の変形を許容する観点から、６．０ｍｍ以上が好ましい。

【0023】

フランジ板５０は、支持板４０を積層方向から支持し、支持板４０および建物と、支持板４０および建物の基礎の間に配置されている。フランジ板５０には、支持板４０に対して固定するための複数の第２貫通孔５１が配置されている。第２貫通孔５１の数は、第１貫通孔４１の数と同じである。また、複数の第２貫通孔５１は、複数の第１貫通孔４１に対応した位置に配置されている。また、フランジ板５０の外縁部分には、建物および建物の基礎に対して固定するための第３貫通孔５２が配置されている。第３貫通孔５２の数は、特に限定されない。第３貫通孔５２の数は、適宜設定できる。フランジ板５０は、鋼板である限り特に限定されず、硬質板３０および支持板４０と同様の材料を使用できる。フランジ板５０の厚みは、使用する硬質板３０よりも厚い方が好ましい。フランジ板５０の厚みは、鉛直荷重に対する耐久性と、水平方向の変形を許容する観点から、１０．０ｍｍ以上が好ましい。

【0024】

保護ゴム層６０は、ゴム板２０および硬質板３０が外部環境に接触することを防止することで、免震装置１０の耐久性を向上させる。保護ゴム層６０に使用するゴム材は、防水性、硬質板３０との密着性や追従性などを考慮して適宜選択すればよい。ゴム材は、ゴム板として使用可能な天然ゴムや、ジエン系合成ゴム、あるいはこれらに樹脂などを添加したゴム組成物を使用できる。ジエン系合成ゴムの例には、イソプレンゴム(ＩＲ)、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などの合成ゴム材料が含まれる。ゴム材は、耐候性の観点から、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）が好ましい。

【実施例0025】

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【0026】

［ゴム組成物の作製］
ゴム材として、天然ゴムであるＳＶＲ－ＣＶ６０と、イソプレンゴムであるＬＩＲ３０（株式会社クラレ）とを使用した。
カーボンブラックとして、シーストＳＰ（東海カーボン株式会社）を使用した。
球状フィラーとして、ホワイトンＳＳＢ赤（白石カルシウム株式会社）と使用した。
板状または薄片状フィラーとして、トランスリンククレー３７（ＢＡＳＦ）と使用した。
共架橋剤としてバルノックＰＭ（大内新興化学工業株式会社）を使用した。
加硫促進剤としてノクセラーＮＳ（大内新興化学工業株式会社）を使用した。

【0027】

各材料を表２に示す組成比となるように配合し、バンバリーミキサーを用いて均一に混練して各ゴム組成物を得た。

【0028】

ゴム組成物の各材料を表２に示す。

【0029】

【表2】

【0030】

［評価］
（水平方向のせん断応力）
水平方向のせん断応力は、せん断試験片（縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ３ｍｍのゴム板を、２枚の縦２５ｍｍ×横８５ｍｍ×厚さ３ｍｍの鋼板で挟み込んだ試験片）をひずませた場合の応力とした。せん断速度は、２０ｍｍ／分とした。

【0031】

（垂直方向の圧縮応力）
垂直方向の圧縮応力は、圧縮永久ひずみ試験片（ＪＩＳ Ｋ ６２６２に準じた大形試験片）を垂直方向に圧縮したときの応力とした。圧縮速度は、１０ｍｍ／分とした。

【0032】

［結果］
図３は、せん断応力と、圧縮応力との関係を示すグラフである。図３の横軸は、せん断応力を示しており、縦軸は、圧縮応力を示している。図３の黒色で塗りつぶしたシンボルは、実施例を示しており、白抜きのシンボルは、比較例を示している。丸のシンボルは、ひずみが１０％の場合の結果を示しており、三角のシンボルは、ひずみが２０％の場合の結果を示しており、四角のシンボルは、ひずみが２５％の場合の結果を示している。

【0033】

図３に示されるように、板状または薄片状フィラーは、球状フィラーに比べて圧縮応力への補強が大きいことがわかる。また、ひずみが大きいほど、せん断応力および圧縮応力に対するフィラーの効果が大きくなることがわかる。ひずみが２５％以上の領域では、フィラーが４０ＰＨＲ以上含まれることで、板状または薄片状フィラーが効果を顕著に発揮できることがわかる。また、ひずみが２５％の場合、板状または薄片状フィラーは、球状フィラーに比べて、圧縮応力が高くなることがわかる。

【0034】

（効果）
以上のように、本実施の形態のゴム組成物では、フィラーが二軸配向性を有しているため、高荷重に耐えつつ、水平方向の柔軟性を維持できる。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明のゴム組成物は、高荷重に耐えつつ、水平方向の柔軟性を維持できるため、建築物と基礎との間の免震層に配置される免震装置に有効に使用できる。

【符号の説明】

【0036】

１０ 免震装置
２０ ゴム板
３０ 硬質板
４０ 支持板
４１ 第１貫通孔
５０ フランジ板
５１ 第２貫通孔
５２ 第３貫通孔
６０ 保護ゴム層
７０ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】