阻尼材料、使用该阻尼材料的振动阻尼部件以及安装了该振动阻尼部件的隔震装置
阅读：1043发布：2020-08-19
专利汇可以提供阻尼材料、使用该阻尼材料的振动阻尼部件以及安装了该振动阻尼部件的隔震装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且振动隔离装置(1)装有：一个环状层叠弹性体(6)，其由厚刚性 钢 板(4,5)，弹性板(2)和薄刚性钢板(3)交替层叠而得；一个圆 柱塞 (9)，其被压 力 安装在所述环状层叠弹性体(6)内部作为振动阻尼材料。该圆柱塞(9)包含热导性填料，例如金属 氧 化物，平均粒径至少为100微米的片状 石墨 ，以及带来粘着性的 树脂 。，下面是阻尼材料、使用该阻尼材料的振动阻尼部件以及安装了该振动阻尼部件的隔震装置专利的具体信息内容。
1.一种阻尼材料，其含有：40～70体积%的导热填料、平均粒径超过100μm的10～50体积%的石墨，和10～30体积%的增粘剂树脂，
所述导热填料包括选自以下的至少一种的金属氧化物的颗粒：氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铁(Fe2O3)、氧化镍(NiO)和氧化铜(CuO)。
2.如权利要求1所述的阻尼材料，其特征在于，所述石墨为鳞片状石墨。
3.如权利要求1所述的阻尼材料，其特征在于，还含有硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种。
4.如权利要求3所述的阻尼材料，其特征在于，含有7～30体积%的硫化橡胶粉末和超过
0体积%且为20体积%以下的结晶聚酯树脂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的阻尼材料，其特征在于，所述增粘剂树脂包括选自天然树脂和合成树脂的至少一种。
6.如权利要求5所述的阻尼材料，其特征在于，所述天然树脂包括松香、松香基树脂。
7.如权利要求6所述的阻尼材料，其特征在于，所述松香基树脂为松香衍生物。
8.如权利要求5所述的阻尼材料，其特征在于，所述合成树脂包括石油树脂、酚醛树脂、煤基树脂、和萜烯基树脂。
9.一种含有如权利要求1～8中任一项所述的阻尼材料的具有柱状形状的振动阻尼部件，其特征在于，所述振动阻尼部件由一个端面、与该端面相反的另一端面、将该端面和另一端面连接的侧面来界定，并且所述部件适于以允许另一端面以相对于该端面沿水平方向发生相对弯曲变形，从而使相对弯曲变形的能量衰减，所述水平方向是平行于该端面的方向。
10.一种隔震装置，其包括：在其中具有刚性的刚性材料层和具有弹性的弹性材料层交替层叠的层叠弹性体、至少由所述层叠弹性体的一个内周面界定的圆柱形中空部分，压力装配于所述圆柱形中空部分之内的圆柱塞，其中所述圆柱塞由权利要求1～8中任一项所述的阻尼材料形成。
11.如权利要求10所述的隔震装置，其特征在于，所述圆柱塞适于与所述层叠弹性体一起在层叠方向上一起支撑负荷。
阻尼材料、使用该阻尼材料的振动阻尼部件以及安装了该振
动阻尼部件的隔震装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种适于安装在具有层叠弹性体的隔震装置等之中的振动阻尼部件的阻尼材料、使用阻尼材料的振动阻尼部件以及安装有振动阻尼部件的隔震装置。
背景技术
[0002] 如专利文献1和2中已知，包括具有交替层叠的弹性材料层和刚性材料层的层叠弹性体以及填充于由层叠弹性体内周面所界定的圆柱形中空部分的铅塞的隔震装置被安装于地面和建筑物之间，从而在支撑建筑物的负荷之后，由地震等导致的地面震动向建筑物的传导被层叠弹性体尽可能地阻止，转移至建筑物的振动也被铅塞尽快地减弱。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：JP-A-1997-105440
[0007] 专利文献2：JP-A-2000-346132
[0008] 专利文献3：JP-A-2009-133481
发明内容
[0009] 发明所要解决的问题
[0010] 然而，众所周知铅的比重极高，因此对于安装有铅塞的层叠弹性体和隔震装置，不仅需要大量的劳力将其搬运至安装地点并安装于建筑物上，而且难以获得针对性的承载力，即，存在难以发挥与隔震装置所支持的负荷不同的建筑物相应的隔振效果的问题。
[0012] 本发明基于如上所述的方面进行设计，目的在于提供一种适用于振动阻尼部件的阻尼材料、使用该阻尼材料的振动阻尼部件和安装有该振动阻尼部件的隔震装置。
[0013] 解决技术问题的方案
[0015] 基于本发明另一个方面的阻尼材料包含导热填料、平均粒径超过100μm的石墨、和增粘剂树脂。
[0016] 基于本发明其他一个方面的阻尼材料包含40～70体积％的导热填料、10～50体积％的石墨、和10～30体积％的增粘剂树脂。
[0017] 进一步基于本发明的一个方面的阻尼材料包含通过相互摩擦来使施加的振动减幅的导热填料、通过至少与导热填料的磨擦来使施加的振动减幅的石墨、和增粘剂树脂，这种阻尼材料中的粘性由增粘剂树脂赋予。
[0018] 基于本发明的阻尼材料中，作为石墨可例举人造石墨以及鳞片状石墨等天然石墨；但是在优选的例子中，所述石墨是鳞片状石墨。
[0019] 基于本发明的阻尼材料可进一步包含硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种作为其他组分。硫化橡胶粉末的掺入比例相对于上述阻尼材料优选40体积％以下，更优选7～30体积％，结晶聚酯树脂的掺入比例相对于所述阻尼材料优选超过0体积％且为20体积％以下，更优选超过0体积％且为15体积％以下。
[0020] 在本发明的一个优选实施例中，导热填料包括金属氧化物粒子、金属氮化物粒子、金属碳化物粒子和金属氢氧化物粒子中的一种或两种以上，增粘剂树脂(赋予粘性的树脂)包括选自天然树脂和合成树脂的至少一种，所述天然树脂包括松香和诸如松香衍生物的松香基树脂，诸如萜烯树脂的萜烯基树脂，所述合成树脂包括石油树脂、酚醛树脂、煤基树脂、萜烯基树脂等。
[0021] 基于本发明的具有如塞状等柱状形状的振动阻尼部件由上述阻尼材料形成，其由一个端面、与该端面相反的另一端面、将该端面和另一端面连接的侧面来界定，该部件适于使得所述另一端面相对于该一个端面沿着平行于该一个端面的平行方向进行相对弯曲变形，从而使相对弯曲变形的能量衰减。这种振动衰减部件具有例如充分的阻尼性能和位移追踪性等性能，在由例如振动和冲击等外力导致的形变产生之后，所述振动阻尼部件适于再次粘附并恢复至形变之前的状态。
[0022] 基于本发明的一种隔震装置包括：层叠弹性体，其中包括交替层叠的具有刚性的刚性材料层和具有弹性的弹性材料层，至少由层叠弹性体的一个内周面界定的圆柱形中空部分，压力装配于所述圆柱形中空部分中的圆柱塞，其中所述圆柱塞由上述的阻尼材料形成。在一个优选实施例中这种圆柱塞适于与层叠弹性体一起在层叠方向上支撑负荷。
[0023] 本发明的优势
[0024] 根据本发明可提供一种适用于振动阻尼部件的阻尼材料，例如塞等具有位移追踪性能等的振动阻尼部件，呈现优越阻尼性能并具有稳定应变依赖性、温度依赖性、承载力依赖性的隔震装置。
[0026] 图1是基于本发明的隔震装置的一个优选实施方式的垂直横截面说明图。
[0027] 图2是表示图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的说明图。
[0028] 图3是在垂直承载压力为5MPa时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0029] 图4是在垂直承载压力为10MPa时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0030] 图5是在垂直承载压力为15MPa时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0031] 图6是在垂直承载压力为20MPa时图1所示的基于本发明的一种隔震装置的实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0032] 图7是在0℃时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0033] 图8是在20℃时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
[0034] 图9是在40℃时图1所示实施方式的水平位移与水平负荷间的关系的测试结果的说明图。
具体实施方式
[0035] 基于本发明的阻尼材料主要含有导热填料、石墨和主要作为赋予粘性的试剂的增粘剂树脂。下文中会例举具体示例并对这些组分进行更详细的描述。但应理解为本发明不限于这些实施方式。
[0036] 所述导热填料通过阻尼材料中产生的相互摩擦或者与石墨、特别是与鳞片状石墨间产生的磨擦而在对振动减幅时等呈现减幅效果，呈现形状维持效果，可以对石墨、特别是鳞片状石墨的形状进行维持，还具有散热效果，用于使阻尼材料中生成的摩擦热发散。
[0037] 作为导热填料，可例举金属氧化物颗粒，所述金属氧化物是例如氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铁(Fe2O3)、氧化镍(NiO)和氧化铜(CuO)，金属氮化物的颗粒，例如氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)和氮化硅(Si3N4)，金属碳化物的颗粒，例如碳化硼(B4C)、碳化铝(Al4C3)、碳化硅(SiC)和碳化钛(TiC)，金属氢氧化物颗粒，例如氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化镁[Mg(OH)2]、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙[Ca(OH)2]和氢氧化锌[Zn(OH)2]。作为导热填料，使用选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属氢氧化物粒子的一种或两种以上的粒子。其中，氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅等的粒子，因导热率以及从分散性的角度来看，优选作为导热填料使用。
[0038] 这些导热填料的粒径对阻尼材料中产生的热分散性的优良与否具有重要作用，优选使用平均粒径为10μm至50μm的导热填料。特别地，通过掺混具有不同粒度的粒子，例如，以50:50或40:60的比例掺混具有细小粒度的平均粒径为10μm左右的金属氧化物粒子和具有粗粒度的平均粒径为50μm左右的金属氧化物粒子，具有细小粒度的平均粒径为10μm左右的金属氧化物粒子填充分散的具有粗粒度的平均粒径为50μm左右的金属氧化物粒子之间的间隙，从而能够获得金属氧化物粒子的连续性，因此能够增强散热。进一步，通过掺混不同的金属氧化物的粒子，例如，以50:50的比例掺混氧化铝粒子和氧化镁粒子，能够增强散热。此处“平均粒径”是指通过激光衍射/散射法而得的在粒径分布中的50％积分值处的粒径。
[0039] 所述选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氢氧化物和金属碳化物的粒子的导热填料的适当的掺入比例为40～70体积％。若掺入比例低于40体积％，则会导致通过以滞后(记录)曲线环绕的区域的面积来评价的阻尼特性产生不稳定性，反之，若掺入比例超过70体积％，则阻尼材料的可塑性劣化，导致难以制成例如具有所需形式的圆柱塞。
[0040] 作为石墨，可例举人造石墨和如鳞片状石墨的天然石墨。作为石墨的优选示例的鳞片状石墨具有薄片形状，与颗粒状石墨相比，鳞片状石墨的表面积较大，因此当振动阻尼部件受到例如振动和冲击等外力时，鳞片状石墨通过层间滑动摩擦以及同时产生的与导热填料等之间的摩擦而有效呈现使例如振动和冲击等外力衰减的效果。作为石墨，优选使用平均粒径超过100μm的石墨，但是，作为鳞片状石墨则使用的石墨优选平均粒径为100μm～1000μm，更优选500μm～700μm的接触面积大的粒径。
[0041] 合适的石墨的掺入比例，特别是鳞片状石墨的掺入比例为10～50体积％。若掺入比例少于10体积％，则无法呈现足够的摩擦阻尼，反之，若掺入比例超过50体积％，则存在阻尼材料的可塑性劣化的可能性。即便阻尼材料可被模塑成型，然而所得模塑产品，即振动阻尼部件的强度降低，呈现易碎性。
[0042] 增粘剂树脂赋予阻尼材料以粘性并使阻尼材料可模压成型。例如，在如通过模压模塑含有增粘剂树脂的阻尼材料而形成的圆柱塞的振动阻尼部件中，增粘剂树脂起到降低其孔隙率的效果。另外，在因如振动和冲击等外力而在振动阻尼部件中产生形变之后，增粘剂树脂再次粘附而使振动阻尼部件恢复至形变之前的状态，从而振动阻尼部件具有优越的耐久性。合适的增粘剂树脂的掺入比例为10～30体积％。若掺入比例少于10体积％，则难以赋予阻尼材料以足够的粘性，反之，若掺入比例超过30体积％，则存在阻尼材料的捏合加工性和可塑性劣化的可能性。
[0043] 该增粘剂树脂为热塑性树脂，通常具有数百至数千的分子量，可使用多种天然树脂以及合成树脂。作为增粘剂树脂，可具体例举天然树脂，其包括松香、如松香衍生物的松香基树脂、如萜烯树脂的萜烯基树脂，以及合成树脂，其包括石油树脂、酚醛树脂、煤基树脂和萜烯基树脂，选择其中至少一种使用。作为本发明中使用的增粘剂树脂，从捏合加工性和可塑性的角度来看，优选环球法软化点(JIS K 5601-2-2)或环球法软化点(JIS K 2207)为150℃以下、更好是80～120℃的增粘剂树脂。若熔点低于80℃，则粘性增强，从而存在捏合过程中加工性劣化的可能性，反之，若熔点超过150℃，则粘度变高且加工过程中软化变难，从而存在操作性变差的可能性。
[0044] 作为松香，可例举包括脂松香、木松香、妥尔油松香的天然松香，使用天然松香进行了歧化或氢化的稳定化松香和聚合松香，以及通过使用如马来酸、富马酸、(甲基)丙烯酸等不饱和酸改性天然松香而得的不饱和酸改性松香。这些松香，可单独使用一种或将两种以上组合使用。
[0045] 作为松香衍生物，可使用多种来源于上述松香的松香衍生物，可例举上述松香的酯化产物、苯酚改性产物及其酯化产物。所述树脂的酯化产物是指使所述松香与多元醇进行酯化反应而得的酯化产物。作为多元醇可例举包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇和新戊二醇的二元醇，包括甘油、三羟甲基乙烷和三羟甲基丙烷的三元醇，包括季戊四醇和双甘油的四元醇，包括二季戊四醇的六元醇。这些松香衍生物，可单独使用一种或将两种以上组合使用。
[0046] 作为能够由市售而得的松香酯，可具体例举以下产品。
[0047] (松香酯)
[0048] “PENSEL A：软化点100℃以上”、“PENSEL AZ：软化点95～105℃”、“ESTER GUM AA-G：软化点82℃以上”和“ESTER GUM 105：软化点100～110℃”，以上为荒川化学工业株式会社(ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.)制；“NEOTALL G2：软化点97～104℃”、“NEOTALL 101N：软化点93～103℃”、“NEOTALL 125HK：软化点120～130℃”、“HARITACK PH：软化点93～103℃”、“HARITACK F105：软化点97～107℃”、“HARITACK FK100：软化点96～102℃”和“HARITACK FK125：软化点122～128℃”，以上为哈利玛化成集团株式会社(Harima Chemicals,Inc.)制(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0049] (聚合松香酯)
[0050] “PENSEL D-125：软化点120～130℃”和“PENSEL D-135：软化点130～140℃”，荒川化学工业株式会社制(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0051] (歧化松香酯)
[0052] “SUPER ESTER A-75：软化点70～80℃”、“SUPER ESTER A-100：软化点95～105℃”、“SUPER ESTER A-115：软化点108～120℃”和“SUPER ESTER A-125：软化点120～130℃”，以上为荒川化学工业株式会社制(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0053] (松香改性的马来酸树脂)
[0054] “HARIMACK T-80：软化点80～90℃”、“HARIMACK R-100：软化点100～110℃”、“HARIMACK M-453：软化点100～110℃”、“HARITACK 4851：软化点95～105℃”、“HARITACK 4821：软化点100～115℃”、“HARITACK 4740：软化点115～125℃”和“HARITACK 28JA：软化点130～140℃”，以上为哈利玛化成集团株式会社制(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0055] (氢化松香酯)
[0056] “ESTER GUM(商品名)：软化点80℃以上”，哈利玛化成集团株式会社制(所列名称为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0058] 作为脂肪族石油树脂，可例举使用了碳数4～5的烯烃和二烯(丁烯-1、异丁烯和戊烯-1等烯烃；丁二烯、戊间二烯(1,3-戊二烯)和异戊二烯等二烯)中的一种或两种以上的聚合物。特别地，由例如丁二烯、戊间二烯和异戊二烯等的馏分(即“C4石油馏分”和“C5石油馏分”)而得的脂肪族石油树脂(即“C4石油树脂”、“C5石油树脂”等)可例举为优选示例，其他还可例举瑞翁株式会社(ZEON CORPORATION)制的“QUINTONE A100：软化点100℃”、“QUINTONE G100B：软化点100℃”和“QUINTONE G115：软化点115℃”；埃克森美孚公司(Exxon Mobil Corporation)制的“Escorez 1100：软化点95～105℃”和“Escorez1200：软化点95～105℃”(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0059] 作为芳香族石油树脂，可例举使用了碳数8～10的具有乙烯基的芳香烃(例如苯乙烯、邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、茚和甲基茚)中的一种或两种以上的聚合物。其中，由例如乙烯基甲苯和茚的馏分(即“C9石油馏分”)而得的芳香族石油树脂(即“C9石油树脂”)可例举为优选示例。作为芳香族石油树脂的具体示例，可例举由JX日矿日石能源株式会社(JX Nippon Oil&Energy Corporation)制的“Nisseki Neopolymer S,Nisseki Neopolymer L-90：软化点100℃”、“Nisseki Neopolymer 100：软化点100℃”、“Nisseki Neopolymer 120：软化点120℃”、“Nisseki Neopolymer 130：软化点130℃”、“Nisseki Neopolymer 140：软化点140℃”、“Nisseki Neopolymer E-100：软化点90℃”、“Nisseki Neopolymer E-130：软化点125℃”和“Nisseki Neopolymer E-130S：软化点128℃”(所列名称均为商品名，软化点通过环球法测得)；以及东曹株式会社(Tosoh Corporation)制的“Petcoal LX：软化点98℃”、“Petcoal 100T：软化点95℃”、“Petcoal 120：软化点120℃”、“Petcoal 130：软化点125℃”和“Petcoal 140：软化点135℃”以及“Petcoal 150：软化点140℃”[所列名称均为商品名，软化点基于JIS K 2207(环球法)而得]。
[0060] 作为脂肪/芳香族石油树脂，可例举通过共聚所述C5石油馏分和C9石油馏分而得的共聚物基石油树脂(即“C5/C9共聚树脂”)。作为具体示例，可例举东曹株式会社制的“Petrotack 90：软化点95℃”、“Petrotack 90HM：软化点90℃”和“Petrotack 130：软化点130℃”(所列名称均为商品名，软化点通过JIS K 2207测得)；瑞翁株式会社制的“QUINTONE G100B：软化点100℃”和“QUINTONE G115：软化点115℃”(所列名称均为商品名，软化点通过JIS K 2207测得；埃克森美孚公司制的“Escorez ECR 213：软化点99～109℃”(所列名称为商品名，软化点基于TSTM 4027而得)。
[0061] 脂环族石油树脂包括氢化上述芳香族石油树脂或脂肪族/芳香族石油树脂而得的氢化石油树脂和以从C5馏分提取的二环戊二烯为主原料合成而得的合成树脂。其中，以通过氢化所述芳香族石油树脂或脂肪族/芳香族石油树脂而得的氢化石油树脂为代表。作为脂环族石油树脂的具体示例，可例举荒川化学工业株式会社制的“ARKON P-90：软化点90±5℃”、“ARKON P-100：软化点100±5℃”、“ARKON P-115：软化点115±5℃”、“ARKON P-125：
软化点125±5℃”和“ARKON P-140：软化点140±5℃”(所列名称均为商品名，软化点由环球法测得)；埃克森美孚公司制的“Escorez 5300：软化点100～110℃”和“Escorez5320：软化点120～130℃”(所列名称为商品名，软化点基于TSTM 4027而得)。
软化点125±5℃”和“ARKON P-140：软化点140±5℃”(所列名称均为商品名，软化点由环球法测得)；埃克森美孚公司制的“Escorez 5300：软化点100～110℃”和“Escorez5320：软化点120～130℃”(所列名称为商品名，软化点基于TSTM 4027而得)。
[0062] 作为酚醛树脂，可例举在碱催化剂存在的条件下使多种酚与甲醛反应而得的可溶型酚醛树脂、在酸催化剂存在的条件下使多种酚与甲醛反应而得的清漆型酚醛树脂、以及使可溶型酚醛树脂或清漆型酚醛树脂与所述天然松香反应而得的松香改性酚醛树脂。此外，作为所述酚类可例举苯酚、间甲酚、3,5-二甲苯酚、对烷基酚和间苯二酚等。作为具体示例，可例举荒川化学工业株式会社制的“TAMANOL 100S(清漆型)：软化点110～130℃”和“TAMANOL 100S(可溶型)：软化点100～115℃”；群荣化学工业株式会社(Gun Ei Chemical Industry Co.,Ltd.)制的“RESITOP(具有碳数8的烷基的烷基酚树脂)：软化点78～105℃”；田冈化学工业株式会社(TAOKA CHEMICAL COMPANY,LIMITED)制的“TACKIROL(具有碳数8的烷基的烷基酚树脂)：软化点78～105℃”(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0063] 作为煤基树脂，可例举通过使煤焦油中的香豆酮和茚以及苯乙烯等的混合物聚合而得的煤基树脂。作为煤基树脂的具体示例，可例举如神户油化学工业株式会社(KOBE OIL CHEMICAL INDUSTRIAL Co.,Ltd.)制的“Coumarone Resin(香豆酮树脂)95℃”和“Coumarone Resin(香豆酮树脂)120℃”、新日铁住金化学株式会社(Nippon Steel Chemical Co.Ltd.)制的“Coumarone Resin(香豆酮树脂)NG4：软化点95～100℃"等香豆酮树脂；以及例如日东化成工业株式会社(NITTO CHEMICAL CO.,LTD.)制的“Nitto Resin Coumarone G90：软化点90℃”、“Nitto Resin Coumarone G-100N：软化点100℃”和“Nitto Resin Coumarone V-120：软化点120℃”等香豆酮-茚共聚树脂(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0064] 萜烯基树脂通常单独由萜烯单体制得，或在有机溶剂中存在弗里德尔-克拉夫兹催化剂的条件下使萜烯单体与芳香族单体或者使萜烯单体与酚类共聚而得，或者可以是通过氢化所得萜烯基树脂而得的氢化萜烯类树脂。作为萜烯基树脂，可例举包括以下的萜烯树脂：α-蒎烯树脂、β-蒎烯树脂、芳香族改性萜烯树脂、萜烯酚醛树脂和氢化萜烯树脂。
[0065] 作为萜烯单体，可例举碳数为5的半萜类，例如异戊二烯；碳数为10的单萜类，例如α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、d-柠檬烯、桂叶烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、桧烯，对薄荷二烯和蒈烯；碳数为15的倍半萜烯，例如石竹烯和长叶烯；以及例如碳数为20的二萜类。作为芳香族单体，可例举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、异丙烯基甲苯等。作为酚类，可例举苯酚、甲酚、二甲苯酚和双酚A等。
[0066] 作为所述萜烯树脂的具体示例，可例举安原化学株式会社(YASUHARA CHEMICAL CO.,LTD.)制的“YS Resin PX1000：软化点100±5℃”、“YS Resin PX1150：软化点115±5℃”和“YS Resin PX1250：软化点125±5℃(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。作为氢化萜烯树脂的具体示例，可例举安原化学株式会社制的“Clearon P105：软化点105±5℃”、“Clearon P115：软化点105±5℃”、“Clearon P125：软化点125±5℃”和“Clearon P135：软化点135±5℃”(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。此外，作为芳香族改性萜烯树脂的具体示例，可例举安原化学株式会社制的“YS Resin TO105：软化点105±5℃”、“YS Resin TO115：软化点115±5℃”和“YS Resin TO125：软化点125±5℃”(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。作为萜烯酚醛树脂的具体示例，可例举荒川化学工业株式会社制的“TAMANOL901：软化点120～135℃”和安原化学株式会社制的“YS Polyster U115：软化点115±5℃”、“YS Polyster U130：软化点130±5℃”、“YS Polyster T100：软化点100±5℃”、“YS Polyster T115：软化点115±5℃”、“YS Polyster T130：软化点130±5℃”和“YS Polyster T145：软化点145±5℃”(所列名称均为商品名，软化点基于环球法而得)。
[0067] 硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种可与由上述导热填料、石墨和增粘剂树脂形成的阻尼材料进行混合。
[0068] 所述硫化橡胶粉末通过赋予例如对阻尼材料成型而得的圆柱塞以挠性而起到提高振动阻尼部件的可动性的作用，还起到增加所吸收的能量的量的作用。作为硫化橡胶粉末，使用平均粒径为90μm并通过粉碎硫化橡胶而形成的粉碎粉末，所述硫化橡胶可例举天然橡胶(NR)，聚异戊二烯橡胶(IR)，聚丁二烯橡胶(BR)，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，氯丁二烯橡胶(CR)，乙烯-丙烯橡胶(EPM,EPDM)，腈橡胶(NBR)，丁基橡胶(IIR)，卤化丁基橡胶，丙烯酸橡胶(ACM)，乙烯-乙酸乙烯酯橡胶，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物等。从所述硫化橡胶粉末中选择一种或两种以上使用。相对于由导热填料、石墨或特别是鳞片状石墨以及增粘剂树脂形成的阻尼材料或者是相对于由导热填料、石墨或特别是鳞片状石墨、增粘剂树脂以及结晶聚酯树脂形成的阻尼材料，硫化橡胶粉末的掺入比例优选为40体积％以下，更优选7～30体积％。
[0069] 在安装有例如通过对阻尼材料模塑成型而得的圆柱塞的振动阻尼部件的隔震装置中，结晶聚酯树脂具有将滞后(记录)形状转变为双线性型的效果。相对于由导热填料、石墨或特别是鳞片状石墨以及增粘剂树脂形成的阻尼材料或者是相对于由导热填料、石墨或特别是鳞片状石墨、增粘剂树脂以及硫化橡胶粉末形成的阻尼材料，结晶聚酯树脂的掺入比例优选为20体积％以下，更优选0～15体积％。
[0070] 作为结晶聚酯树脂，可例举脂肪族聚酯，其包括聚乙醇酸，聚乳酸，聚已酸内酯和聚琥珀酸乙二酯；以及半芳族聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸-1,3-丙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸丁二醇酯和聚环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯；以及酯基弹性体。作为结晶聚酯树脂的具体示例，可例举东洋纺株式会社(Toyobo Co.,Ltd.)制的“Byron GM900”、“Byron GM920”和“Byron GM990”(所列名称均为商品名)。所述结晶聚酯树脂的分子量优选为10000-35000，更优选15000-30000。
[0071] 基于本发明的阻尼材料和由该阻尼材料形成的振动阻尼部件以下述方式制造。
[0072] 第一步，将导热填料、作为石墨的鳞片状石墨和增粘剂树脂粉末的各个成分，或者将在这些成分中添加了硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂的各个成分以预定比例的量进行称量，然后加入如班伯里(Banbury)混合器的搅拌混合器中混合均匀以制备混合物。第二步，将所述混合物加入捏合机进行加热和捏合，以制备阻尼材料。
[0073] 将上述方法制备的阻尼材料填入例如加热为80～120℃的模具的圆柱形中空部2
分，然后以0.1～1.0吨/厘米的模塑压力进行模压成型。模压成型之后，在模具的圆柱形中空部分中保持挤压的状态下将阻尼材料缓慢冷却，然后从模具的圆柱形中空部分取出，从而制备了如圆柱塞的振动阻尼部件。所制备的振动阻尼部件可用作隔震装置中的圆柱塞。
分，然后以0.1～1.0吨/厘米的模塑压力进行模压成型。模压成型之后，在模具的圆柱形中空部分中保持挤压的状态下将阻尼材料缓慢冷却，然后从模具的圆柱形中空部分取出，从而制备了如圆柱塞的振动阻尼部件。所制备的振动阻尼部件可用作隔震装置中的圆柱塞。
[0074] 本发明的隔震装置由层叠弹性体(在该层叠弹性体中具有刚性的刚性材料层和具有弹性的弹性材料层交替层叠)、至少以该层叠弹性体的一个内周面界定的圆柱形中空部分、压力装配于该圆柱形中空部分的圆柱塞构成，其中所述圆柱塞由上述阻尼材料形成，所述隔震装置具有高阻尼性能和高承载力依赖性。根据附图，之后会对该隔震装置的一个优选实施方式进行详细描述。
[0075] 如图1所示，该实施方式的隔震装置1包括：一个环状层叠弹性体6，其中，由环状橡胶制造的弹性板2形成的弹性材料层等、由多个环状薄壁刚性钢板3形成的刚性材料层和一对环状厚壁刚性钢板4和5交替层叠；一个由振动阻尼材料形成的圆柱塞9，该圆柱塞被紧密地安放在至少由层叠弹性体6的一个内周面7所界定的圆柱形中空部分8中；分别通过螺栓10与厚壁刚性钢板4和5连接的上部和下部法兰盘12和11；一对环状剪力键13，各自在圆柱塞9的下表面和上表面沿着剪切方向(水平方向)F将上部和下部法兰盘12和11与相应的厚壁刚性钢板4和5彼此固定。所述在其中紧密安放了圆柱塞9的圆柱形中空部分，除内周面7以外，还由下部剪力键13的上表面14以及上部剪力键13的下表面15所界定。在该隔震装置1中，通过将厚壁刚性钢板4和5分别嵌入位于层叠弹性体6的上端面以及下端面的弹性材料层中从而将厚壁刚性钢板4和5安装，圆柱塞9的下端部分16紧密安放于由厚壁刚性钢板5的内周面所界定的圆柱形中空部分8的下端部分中，同时圆柱塞9的上端部分17紧密安放于由厚壁刚性钢板4的内周面所界定的圆柱形中空部分8的上端部分中。使用该该隔震装置1以将下部法兰盘11一侧连接于地基18，上部法兰盘12一侧连接于建筑物19，从而通过层叠弹性体6和圆柱塞9在层叠方向(垂直方向)V上支持建筑物19的负荷。
[0076] 这种作为由振动阻尼材料构成的柱状振动阻尼部件的圆柱塞9，由一个圆形端面31、与该端面31相反的另一圆形端面32、将端面31和另一端面32连接的圆柱的侧面33来界定，其适于允许另一端面32以相对于端面31在平行于所述一个端面31的水平方向F进行相对弯曲变形，从而使相对弯曲形变的能量衰减。
[0077] 在制造该隔震装置1时，由环状橡胶板等形成的弹性板2与由环状刚性金属板等形成的薄壁刚性钢板3被交替层叠，由环状刚性金属板等形成的厚壁刚性钢板4和5被安放于层叠组件的下表面和上表面，所述各部分在模具中加压并通过硫化粘接等方法进行彼此固定，从而制造了环状层叠弹性体6。接着，将圆柱塞9压力装配于圆柱形中空部分8中，从而形成圆柱形中空部分8中的圆柱塞9。通过使用液压油缸等将圆柱塞9压入圆柱形中空部分8中而完成圆柱塞9的压力装配，从而不会在层叠弹性体6的内周面7与圆柱塞9之间产生间隙。将圆柱塞9压力装配之后，剪力键13被分别安放于圆柱形中空部分的下端部分和上端部分，其上表面14和下表面15分别与圆柱塞9的端面31和另一端面32无间隙接触，上法兰盘12和下法兰盘11分别通过螺栓10安装于厚壁刚性钢板4和5。应当注意的是，在模具中加压并通过硫化粘接形成层叠弹性体6的过程中，在由弹性板2构成的弹性材料层上可能完整地形成由橡胶等构成的圆柱形覆层20，通过这种方式覆盖薄壁刚性钢板3以及厚壁刚性钢板4和5的外周面。
[0078] 该隔震装置1中，圆柱塞9被压力装配于圆柱形中空部分8中，在建筑物19因振动、冲击等而相对于地基18作水平方向F运动并承受水平方向(剪切方向)F的剪切力时，圆柱塞9与层叠弹性体6同时在水平方向F上做剪切变形并吸收水平方向F上的振动能，从而能够迅速衰减诸如振动和冲击的外力。隔震装置1中，作为由导热填料、作为石墨的鳞片状石墨、导热填料树脂的阻尼材料构成的阻尼材料或由其中添加了硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种的阻尼材料制成的振动阻尼部件的圆柱塞9被压力装配于圆柱形中空部分8中，呈现卓越的阻尼性能并具有承载力依赖性。所述隔震装置1中，在发生了由例如振动和冲击等外力导致的形变和断裂之后，圆柱塞9使用再次粘着并基本恢复至形变之前的特性。
[0079] [实施例]
[0080] 下面，本发明将结合实施例更详细地进行说明，但是本发明不限于这些实施例。
[0081] 实施例1-15
[0082] 将导热填料、作为石墨的鳞片状石墨和导热填料粉末的各个组分，或者在这些成分中添加了硫化橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种的各个组分以表1和2所示的掺入比例(体积％)进行称量，然后加入班伯里(Banbury)混合器中搅拌并混合均匀，从而制备了由各组分成分组成的混合物。将所述混合物加入升温至120℃的捏合机中，捏合的同时进行加热，从而制备了阻尼材料。将所述阻尼材料加入升温至120℃的模具的圆柱形中空部分，然后以0.6吨/厘米2的模塑压力进行模压成型。模压成型后，所述阻尼材料在模具的圆柱形中空部分保持加压状态并缓慢冷却，冷却至室温后，从模具的圆柱形中空部分取出了由振动阻尼材料制成的直径 为50mm的圆柱塞。
[0083] [表1]
[0084]
[0085] [表2]
[0086]
[0087] 表1和表2中，使用哈利玛化成集团株式会社制的“NEOTALL 125HK”作为增粘剂树脂中的松香酯；使用JX日矿日石能源株式会社制的“Nisseki Neopolymer 120”作为芳香族石油树脂；使用神户油化学工业株式会社制的“Coumarone Resin 120℃”作为香豆酮树脂；使用日东化成工业株式会社制的“Nitto Resin Coumarone V-120”作为香豆酮-茚共聚物树脂；使用安原化学株式会社制的“YS Resin PX1250”作为萜烯树脂；使用安原化学株式会社制的“YS Polyster U115”作为萜烯苯酚树脂。
[0088] 进一步，外径为250mm、厚度为1.4mm的具有刚性的薄壁刚性钢板23和外径同样为250mm、厚度为2.0mm的具有弹性的弹性板24(硫化天然橡胶：橡胶的弹性剪切模量G＝0.4N/mm2)被交替层叠。外径同样为250mm、厚度为25mm且在各自的下表面或上表面的中间部分具有可卡入直径70mm的碟状剪力键的圆形槽的一对厚壁刚性钢板被分别安装于层叠组件的下表面和上表面。实施例1～11中制成的直径φ为50mm的圆柱塞分别被无间隙地压力装配入层叠弹性体(高：130.2mm；外径：260mm)中部的圆柱形中空部分，该层叠弹性体通过在模具中加压并由硫化粘接等而将各上述部件彼此固定而得，具有高130.2mm、径向厚度为5mm的圆柱形覆层，由此制备图1所示的隔震装置。
[0089] 通过下述方法对该隔震装置的阻尼性能进行了评价。
[0090] <阻尼特性>
[0091] 在分别从垂直方向上将5MPa、10MPa、15MPa和20MPa的承载压力P施加于上述隔震装置的状态下，该隔震装置在水平方向上以0.33Hz的振动频率振动而产生规定位移的水平剪切形变(±48mm＝±100％剪切应变)。图2示出了层叠弹性体的上端相对其下端的水平位移(横轴δ)与隔震装置的水平负荷(水平力)(纵轴Q)间的关系(水平恢复力特性图)，表示滞后曲线(实线)所围成区域的面积ΔW越宽，则能够吸收的振动能越多。此处，通过水平剪切形变的横截负荷(屈服载荷)Qd(使用滞后曲线与纵轴Q的交叉点处的水平负荷Qd1和|Qd2|，由公式Qd＝(Qd1+|Qd2|)/2算出的值)，即±100％剪切应变(横截负荷Qd越大，则滞后曲线所围成区域的面积越宽，表明阻尼性能更优越)，对由振动阻尼材料构成的圆柱塞的阻尼性能进行了评价。
[0092] 此外，按照以下试验和试验结果对该隔震装置的承载压力依赖性特性进行了评价。
[0093] <承载压力依赖性>
[0094] 将所述的5MPa、10MPa、15MPa和20MPa的垂直承载压力(垂直压力)P分别施加于隔震装置以测定各垂直承载压力P下的横截负荷Qd，由10MPa、15MPa和20MPa的垂直承载压力导致的横截负荷Qd的变化通过与5MPa的垂直承载压力Qd设置为1.00时的比(倍率)进行了计算，以该比对承载力依赖性进行了评价。随着垂直承载压力P的增加而所述比增加的该隔震装置产生与垂直承载压力P相应的横截负荷Qd，并具有能够呈现与支持不同负荷的建筑物相应的隔震效果的特性。
[0095] 由示出了承载表面依赖性试验结果的表1和2可知，该隔震装置中，具有表1和2所示的组分成分的圆柱塞被分别压力装配，横截负荷Qd随着垂直承载压力P的增加而增加，具体而言，各垂直承载压力P的横截负荷Q与5MPa的垂直承载压力的横截负荷的比，在10MPa、即5MPa垂直承载压力P的两倍时为1.22～1.42，在15MPa、即5MPa垂直承载压力P的三倍时为1.41～1.84，在20MPa、即5MPa垂直承载压力P的四倍时为1.58～2.26；因此，横截负荷Qd的值根据垂直负荷压力P而增加，使其能够获得与承载能力、即垂直承载压力P相应的隔震效果。图3～6示出了由实施例13的组分成分形成的圆柱塞被卡压的隔震装置的水平恢复力特性的试验结果(滞后曲线)，即水平位移δ(mm)与水平负荷(水平力)Q(kN)的关系。
[0096] 应当注意的是，在铅塞作为圆柱塞被压力装配的隔震装置中，5MPa垂直承载压力的横截负荷与10MPa、15MPa和20MPa垂直承载压力的横截负荷的比，在10MPa垂直承载压力时为1.02，在15MPa垂直承载压力时为1.04，在20MPa垂直承载压力时为1.06，所以其中压力装配了铅塞的隔震装置中，即使所支撑的负荷不同，横截负荷也几乎不变化，因此从发挥与具有不同负荷的建筑物相应的隔震效果的承载力依赖性的角度来看，压力装配了这种铅塞的隔震装置的效果逊于本发明实施例中的隔震装置。
[0097] 图7～9示出了分别压力装配了具有实施例13所述的组分成分的圆柱塞的隔震装置的水平位移δ和水平负荷Q(kN)在0℃、20℃和40℃时的关系的试验结果(滞后曲线)。从所述图表中可知基于本发明实施例的隔震装置具有稳定的温度依赖性。
[0098] 附图标记说明
[0099] 1：隔震装置
[0100] 2：弹性板
[0101] 3：薄壁刚性钢板
[0102] 4,5：厚壁刚性钢板
[0103] 6：层叠弹性体
[0104] 8：圆柱形中空部分
[0105] 9：圆柱塞
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