気体除去方法、気体除去装置、コアの製造方法及び積層支持体
【課題】塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることが可能な気体除去方法を提供する。
【解決手段】シリンダ４２内に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下で、シリンダ４２内の混合物片５６Ａを加圧する。これにより、シリンダ４２内に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの間の空気及び、混合物片５６Ａに含有している気体が、加圧されながらシリンダ４２内から押し出されると同時に、シリンダ４２の外へ吸引される。したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの混練物５６から気体が除去される。
【解決手段】シリンダ４２内に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下で、シリンダ４２内の混合物片５６Ａを加圧する。これにより、シリンダ４２内に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの間の空気及び、混合物片５６Ａに含有している気体が、加圧されながらシリンダ４２内から押し出されると同時に、シリンダ４２の外へ吸引される。したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの混練物５６から気体が除去される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法及び気体除去装置と、積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入されるコアの製造方法及び、この製造方法で製造されたコアを用いて構成された積層支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ゴムなどの弾性板と金属などの剛性板とを交互に積層した積層支持体が、免震装置の支承等として使用されている。このような積層支持体には、例えば、中心に中空部を形成し、この中空部内に鉛製のコアを圧入して構成されたものがある（特許文献１参照）。このような構成により、積層支持体がせん断変形するときに、コアが塑性変形することで、ダンパとして機能するようになっている。
【０００３】
ところで、コアとしては、塑性変形の挙動が安定している鉛製のもの（鉛プラグ）が使用されることが多い。しかし、鉛プラグは、廃却時等に要するコストが大きい。このため、鉛プラグに替えて、塑性流動材料と硬質充填材の混練物が用いられている。
【０００４】
塑性流動材料と硬質充填材の混練はニーダーを用いて行われる。ニーダーによって混練された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片１００Ａは、図８（Ａ）に示すような複数の塊状に形成され、これを成型機１０２に投入して必要に応じて加熱しながら加圧して（図８（Ｂ）及び図８（Ｃ））、コアの形状に成型する。
【０００５】
複数の塊状の混合物片１００Ａを成型機１０２に投入するときに、混合物片１００Ａ同士の間に隙間ができてしまい、この状態で加圧し混練してコアを成型する際に、空気（気体）が混練物１００内に取り込まれてしまう。また、混合物片１００Ａ内に含有されている気体も、混練物１００内に含有されてしまい、混練物で成形されたコア内に気体が混入する。このコア内に混入した空気が多くなると、コアの塑性変形時の力学特性が不安定になり、安定した減衰性能が得られなくなる。
【特許文献１】特公平７−８４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、を有していることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の気体除去方法では、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下で、加圧室に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を加圧する。
【０００９】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら加圧室から押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引される。したがって、混合物片の混練物から、気体が除去される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ送り出すことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の気体除去方法では、加圧室に投入された混合物片は、加圧されることによって混練され連通部を通過する。このとき、連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされているため、加圧室内の混合物片に単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部内を通過する混練物の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００１２】
そして、混練物が連通部から、連通部の断面積よりも大きい断面積の室へ送り出される際に、混練物から抜けた気体が室へ放出される。したがって、混合物片の混練物から気体が除去される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、前記混合物片が投入される加圧室と、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する加圧部材と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置く減圧室と、を有して構成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の気体除去装置では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下において、加圧部材で混合物片を加圧して混練する。
【００１５】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引される。したがって、混練物片の混練物から気体が除去される。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記加圧室は、加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有し、該加圧室から流動性を持たされた混練物が通過する連通部を備え、前記加圧室と反対側に、前記連通部の断面積よりも大きい断面積を有し、該連通部を通過した混練物が送り出される室を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の気体除去装置では、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片が投入される加圧室は、連通部を備えている。この連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされている。また、連通部の加圧室と反対側には、連通部の断面積よりも断面積が大きくされた室が設けられている。そして、加圧室に投入された混合物片を加圧部材で加圧すると、混合物片は混練されて連通部を通過し、室へ送り出される。
【００１８】
このとき、加圧室の混合物片の単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部を通過する混練物の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記室は、要求される混練物の成形品の型であることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に記載の気体除去装置では、室は要求される混練物の成形品の型であり、連通部を通過した混練物は型に送り出され、成形品が得られる。このとき、連通部を通過する際に、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、混練物中から除去されるので、型に送り出されて得られる成形品には、気体が含有されにくい。
【００２１】
このように、連通部から型としての室へ混練物を直接送り込むので、要求される混練物の成形品の型に混練物を投入する作業が不要となり、製造工程が簡略化される。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、シリンダ内に前記連通部として複数の孔が形成された隔壁を設け、前記隔壁と前記シリンダで形成された空間を前記加圧室とし、該加圧室には、投入された前記混合物片を該加圧室の内壁を摺動して加圧する加圧部材が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の気体除去装置では、シリンダ内には、複数の孔が形成された隔壁が設けられており、この隔壁とシリンダで形成される加圧室には、加圧部材が摺動可能に設けられている。
【００２４】
この加圧部材の摺動によって、加圧室に投入された混合物片が加圧されると、隔壁に形成された複数の孔を混練物が通過する。
【００２５】
このとき、隔壁に形成された孔の加圧方向と直交する方向の断面積（総面積）は、加圧室の断面積よりも小さいため、混練物が孔を通過する際に、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が除去される。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、前記孔は、円形状とされていることを特徴としている。
【００２７】
請求項７に記載の気体除去装置では、隔壁に形成された孔を円形状とすることで、孔を通過する混練物の流動抵抗が大きくならない。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、前記孔は、細長状とされていることを特徴としている。
【００２９】
請求項８に記載の気体除去装置では、隔壁に形成された孔を細長状とすることで、混練物が孔を通過するとき、混練物は薄く伸ばされて表面積がさらに大きくなる。これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が除去されやすくなる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、前記加圧室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、を有していることを特徴としている。
【００３１】
請求項９に記載のコアの製造方法では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下において、加圧部材で混合物片を加圧してコアを製造する。
【００３２】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引されるので、コアの気体が除去される。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室を加圧して、該加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ放出させる工程と、前記室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、を有していることを特徴としている。
【００３４】
請求項１０に記載のコアの製造方法では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置いて、加圧部材で混合物片を加圧する。これにより、加圧室の混合物片は、連通部を通過して室へ放出される。
【００３５】
このとき、連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされているため、加圧室内の混合物片に単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部内を通過する混練物（コア）の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００３６】
そして、混練物が連通部から室へ放出される際に、混練物から抜けた気体が室へ放出され、混練物中の気体が除去される。したがって、コアの気体が除去される。
【００３７】
請求項１１に記載の発明は、前記混合物片を、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧することを特徴としている。
【００３８】
請求項１１に記載のコアの製造方法では、混合物片を単位面積当たり１０ＭＰａより小さい力で加圧すると、加圧力が不十分であることから、混練物に含有された気体が十分に除去できない。また、混合物片を単位面積当たり２００ＭＰａより大きい力で加圧すると、混合物片に対する加圧力が過剰となって、混練物の物性が変化してしまう。
【００３９】
そこで、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で混合物片を加圧することで、混練物の物性を変化させることなく、混練物中の気体を除去できる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明は、前記塑性流動材料は、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａであることを特徴としている。
【００４１】
請求項１２に記載のコアの製造方法では、塑性流動材料のせん断降伏応力が０．１ＭＰａよりも小さいと、塑性流動材料の流動抵抗が小さいため、大きな減衰力が得られず、塑性流動材料のせん断降伏応力が１０ＭＰａよりも大きいと、塑性流動材料を大きく塑性変形させることができない。
【００４２】
そこで、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである塑性流動材料に硬質充填材を混練させることで、塑性変形の挙動が安定したコアが得られる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明は、前記硬質充填材は、鉄を主成分としていることを特徴としている。
【００４４】
請求項１３に記載のコアの製造方法では、鉄を主成分とした硬質充填材と塑性流動材料の混合物片を混練した混練物でコアを形成することで、コアの塑性変形の挙動が安定する。
【００４５】
請求項１４に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体と、前記積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造されたコアと、を有して構成されていることを特徴としている。
【００４６】
請求項１４に記載の積層支持体では、請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造された混練物で成型されたコアが、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入され、積層支持体が形成される。
【００４７】
これにより、積層支持体の中空部には、気体が除去された混練物で成型されたコアが挿入されているので、このコアは十分な強度を得ることができ、積層支持体は安定した減衰性能を発揮できる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は上記構成としたので、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１には、本発明の第１実施形態に係る製造装置４０を用いて成型されたコア３０が搭載された積層支持体１２が示されている。
【００５０】
積層支持体１２は、複数枚の円盤状の金属板１８と、同じく複数枚の円盤状のゴム板２０とを厚み方向に交互に積層した（以下この積層方向を「Ｘ方向」という）積層弾性体１６を備えている。
【００５１】
積層弾性体１６のＸ方向両端面には、フランジ板１４が固定されている。フランジ板１４は、積層弾性体１６よりも側方に張り出すフランジ部１４Ｆを備えており、このフランジ部１４Ｆに形成された図示しないボルト孔にボルトを挿通して、積層支持体１２が、支持部材（たとえば、建物基礎、土台、地盤等）及び被支持部材（たとえば、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁等）に取り付けられる。取付け状態では、被支持部材が積層支持体１２を介して支持部材に支持される。
【００５２】
積層弾性体１６を構成する金属板１８とゴム板２０とは加硫接着により（あるいは接着剤により）強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。そして、積層支持体１２が水平方向のせん断力を受けると、積層弾性体１６も弾性的にせん断変形する。
【００５３】
したがって、支持部材と被支持部材とが水平方向に相対移動（振動）すると、積層弾性体１６が全体として弾性的にせん断変形する。ここで、上記のように、金属板１８とゴム板２０とを交互に積層したことで、積層方向に荷重が作用しても、積層弾性体１６の圧縮変形（すなわちゴム板２０の圧縮）が抑制されている。
【００５４】
積層弾性体１６はさらに、金属板１８とゴム板２０の外側端面を周囲から被覆する被覆材２２を有している。被覆材２２によって金属板１８及びゴム板２０に外部から雨や光が作用しなくなり、酸素やオゾン、紫外線などによる劣化が防止される。また、被覆材２２は、厚さが一定とされており、その強度にばらつきがでないようにされている。
【００５５】
なお、被覆材２２はゴム板２０と同一の材料によって形成することができる。この場合、ゴム板２０と被覆材２２とを別体で形成しておき、後工程で加硫接着等によって一体化させることが可能である。あるいは、被覆材２２とゴム板２０を接着剤等で接着してもよい。
【００５６】
積層弾性体１６の中央部には、積層弾性体１６をＸ方向に貫通する弾性体中空部２８が形成されている。弾性体中空部２８は、本実施形態では円柱状の空間とされているが、形状は円柱状に限定されない。
【００５７】
弾性体中空部２８には、塑性流動材料と硬質充填材が混練された混練物５６（図４参照）から成型された円筒状のコア３０が嵌め込まれている。
【００５８】
また、弾性体中空部２８の端部には閉塞板２４が配置されている。閉塞板２４は、弾性体中空部２８のＸ方向の端部を閉塞できるように、弾性体中空部２８よりも大径の円盤状に形成されている。閉塞板２４をフランジ板１４に固定することで、弾性体中空部２８を密閉することができる。
【００５９】
このような構成とされた第１実施形態の積層支持体１２では、支持部材と被支持部材との水平方向への相対移動（振動）により、図２に示すように積層弾性体１６が弾性的にせん断変形し、エネルギーを吸収する。
【００６０】
ここで、弾性体中空部２８に嵌め込まれるコア３０を製造する製造装置４０（気体除去装置）について説明する。
【００６１】
図３に示すように、製造装置４０は、真空装置５０を備えており、この真空装置５０内には、有底円筒状のシリンダ４２が設けられている。また、真空装置５０内には、油圧アクチュエータ４５によって昇降する加圧部材４４が、シリンダ４２内を摺動可能に設けられている。
【００６２】
真空装置５０には、真空ポンプ５２が設けられており、真空ポンプ５２の駆動によって真空装置５０内の空気が排気されて、真空装置５０内は所定の圧力まで減圧されるようになっている。
【００６３】
次に、上記構成の製造装置４０を用いて、コア３０を製造する工程について説明する。
【００６４】
図４（Ａ）に示すように、加圧部材４４が挿入されていない状態のシリンダ４２内に、ブロック状の塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入する。なお、この混合物片５６Ａは、予めニーダーを用いて塑性流動材料と硬質充填材を混練することで形成されている。
【００６５】
次に、図４（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材４４を下降させてシリンダ４２に挿入し、真空ポンプ５２を駆動させて真空装置５０内を、単位面積当たり０．０１Ｐａ〜０．１Ｐａに減圧する。
【００６６】
そして、図４（Ｃ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材４４をさらに下降させ、シリンダ４２内に投入された混合物片５６Ａを、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧する。これにより、混合物片５６Ａが混練されて混練物５６が成形される。
【００６７】
このとき、シリンダ４２に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの間の空気及び、混合物片５６Ａに含有している気体が、加圧部材４４によって加圧されて押し出される。この押し出された空気は、シリンダ４２と加圧部材４４の間の微小な隙間からシリンダ４２の外へ吸引される。
【００６８】
したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの混練物５６から気体が除去される。
【００６９】
なお、混合物片５６Ａを単位面積当たり１０ＭＰａより小さい力で加圧すると、混合物片５６Ａに対する加圧力が不十分であることから混練物５６に含有された気体の除去が不十分となってしまう。また、混合物片５６Ａを単位面積当たり２００ＭＰａより大きい力で加圧すると、混合物片５６に対する加圧力が過剰となって、混練物５６の物性が変化してしまう。したがって、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で混合物片５６Ａを加圧することで、混練物５６の物性を変化させることなく、混練物５６中の気体を除去できる。
【００７０】
また、シリンダ４２内の混合物片５６Ａを加圧する際の温度は、４０℃〜１２０℃とする。なお、この温度を４０℃よりも低くすると、混練物５６の流動性が十分に得られず、１２０℃よりも高くすると、混練物５６の物性が変化してしまう。
【００７１】
そして、加圧部材４４をシリンダ４２から取り外し、シリンダ４２を真空装置５０の外へ出して、シリンダ４２内から混練物５６を取り出す。この取り出した混練物５６を、コア３０を成形する成形型５８に投入し、コア３０（図１参照）を成型する。
【００７２】
なお、シリンダ４２に投入される塑性流動材料としては、たとえば、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである未加硫ゴム、熱可塑性エラストマー等を挙げることができるが、これらに限定されない。未加硫ゴムの主成分（ポリマー）としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）等が挙げられる。さらに、未加硫ゴムや熱可塑性エラストマー等にカーボンブラック、炭酸カルシウム、オイル・樹脂等の配合剤を配合したものでもよい。
【００７３】
また、硬質充填材は、塑性流動材料に対して剛体とみなせる程度の硬さを有する材料であればよい。たとえば、金属、セラミックやエンジニアリングプラスチック等を適用することができるが、これらに限定されない。金属の具体例としては、純鉄、あるいは炭素鋼やステンレス鋼などの鉄を主成分とした粉体を挙げることができる。
【００７４】
なお、塑性流動材料のせん断降伏応力が０．１ＭＰａよりも小さいと、塑性流動材料の流動抵抗力が小さいため、大きな減衰力が得られず、塑性流動材料のせん断降伏応力が１０ＭＰａよりも大きいと、塑性流動材料を大きく塑性変形させることができない。そこで、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである塑性流動材料に硬質充填材を混練させることで、塑性変形の挙動が安定した混練物５６が得られる。
【００７５】
なお、本実施形態では、真空装置５０内に設置したシリンダ４２に混合物片５６Ａを投入し、この混合物片５６Ａを加圧部材４４で加圧するときに、真空装置５０内を減圧して、シリンダ４２と加圧部材４４の隙間から、混合物片５６Ａの間の空気及び混合物片５６Ａに含有している気体を吸引する構成で説明したが、必ずしも真空装置５０を用いる必要はない。例えば、シリンダ４２に吸引装置を連結し、混合物片５６Ａを加圧する際に吸引装置を駆動して、シリンダ４２の底面及び側壁と加圧部材４４とで形成される加圧室内の空気を吸引する。これにより、混合物片５６Ａの間の空気がシリンダ４２の外へ吸引されるので、混練物５６の気体が除去される。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る製造装置６０について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。
【００７７】
図５に示すように、製造装置６０は、真空装置５０を備えており、この真空装置５０内には、長手方向の両端が開口された円筒状のシリンダ６２が設けられている。このシリンダ６２の一方（図の下側）の開口部６２Ａ近傍には、円形状の貫通孔６４（図７（Ａ）参照）が複数形成された隔壁６６が設けられている。
【００７８】
また、真空装置５０内には、シリンダ６２の他方（図の上側）の開口部６２Ｂに、油圧アクチュエータ４５によって昇降する加圧部材６４が、シリンダ６２内を摺動可能に設けられている。これにより、シリンダ６２の内壁と隔壁６６及び加圧部材６４とで、塑性流動材料と硬質充填材の混練物５６が投入される加圧室６８が形成されている。
【００７９】
また、シリンダ６２の下方には、コア３０を成形する成形型７０が配設されている。隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過した混練物５６（図６参照）は、この成形型７０に充填されるようになっている。
【００８０】
次に、上記構成の製造装置６０を用いて、コア３０を製造する工程について説明する。
【００８１】
まず、図６（Ａ）に示すように、加圧部材６４が挿入されていない状態のシリンダ６２内（加圧室６８内）に、ブロック状の塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入する。
【００８２】
次に、図６（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材６４を下降させてシリンダ６２に挿入し、真空ポンプ５２を駆動させて真空装置５０内を減圧する。
【００８３】
そして、図６（Ｃ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材６４をさらに下降させ、加圧室６８内の混合物片５６Ａを、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧する。また、シリンダ６２内の混合物片５６Ａを加圧する際の温度は、４０℃〜１２０℃とする。
【００８４】
これにより、混合物片５６Ａは流動しながら、隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過して、成形型７０に充填される。このとき、隔壁６６に設けられた貫通孔６４の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室６８の断面積よりも小さくされているため、加圧室６８内の混合物片５６Ａに単位面積当たりに働く力の大きさよりも、貫通孔６４を通過する混練物５６の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。つまり、貫通孔６４を混練物５６が通過するとき、加圧室６８で加えられた圧力よりも、大きな圧力が混練物５６に加えられるため、混練物５６に含有された気体（混合物片５６Ａの間の気体や、混合物片５６Ａに含有している気体）が抜ける。
【００８５】
また、混練物５６は貫通孔６４を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物５６中の気体が混練物５６の表面から抜ける。
【００８６】
そして、貫通孔６４を通過した混練物５６が、成形型７０に充填される際に、混練物５６から抜けた気体が、シリンダ６２と加圧部材６４の間から吸引される。したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混練物５６中の気体が除去される。
【００８７】
なお、本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、隔壁６６に形成された複数の貫通孔６４を、円形状として説明したが、図７（Ｂ）に示すように、隔壁７２に形成された貫通孔７４は長孔でもよい。また、図７（Ｃ）に示すように、略長方形状の貫通孔７８が形成された隔壁７６を用いてもよい。このとき、貫通孔７８の角部は、Ｒ形状とするか、Ｃ面７８Ａを形成することによって、貫通孔７８を混練物５６が通過する際に、混練物５６の流動抵抗が大きくならない。
【００８８】
このように、隔壁６６に形成された貫通孔を長孔や略長方形状のような細長状とすることで、貫通孔を通過する混練物５６は、薄く伸ばされて表面積がさらに大きくなる。これにより、混練物５６に含有された気体が除去されやすくなる。
【００８９】
また、本実施形態では、シリンダ６２の下方に、コア３０を成形する成形型７０を配設しているが、隔壁６６の貫通孔６４を通過した混練物５６を受ける受け部をシリンダ６２の下方に配設し、この受け部で受けた混練物５６を成形型に投入してもよい。
【００９０】
さらに、この受け部で受けた混練物５６を、再びシリンダ６２（加圧室６８）内に投入して、加圧部材６４で加圧し、混練物５６を再び隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過させれば、混練物５６内に残存している気泡がこの時点で除去される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態の積層支持体を変形前において示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の積層支持体を変形後において示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る製造装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る製造装置を示す断面図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る製造装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る製造装置を示す断面図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る製造装置に搭載される隔壁を示す正面図である。
【図８】従来の製造装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１２ 積層支持体
２８ 弾性体中空部（中空部）
３０ コア
４０ 製造装置（気体除去装置）
４２ シリンダ（加圧室）
４４ 加圧部材
５０ 真空装置（減圧手段）
５６ 混練物
５６Ａ 混合物片
６０ 製造装置（気体除去装置）
６２ シリンダ（加圧室）
６４ 加圧部材
６４ 貫通孔（孔）
６６ 隔壁（連通部）
６８ 加圧室
７０ 成形型（型）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法及び気体除去装置と、積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入されるコアの製造方法及び、この製造方法で製造されたコアを用いて構成された積層支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ゴムなどの弾性板と金属などの剛性板とを交互に積層した積層支持体が、免震装置の支承等として使用されている。このような積層支持体には、例えば、中心に中空部を形成し、この中空部内に鉛製のコアを圧入して構成されたものがある（特許文献１参照）。このような構成により、積層支持体がせん断変形するときに、コアが塑性変形することで、ダンパとして機能するようになっている。
【０００３】
ところで、コアとしては、塑性変形の挙動が安定している鉛製のもの（鉛プラグ）が使用されることが多い。しかし、鉛プラグは、廃却時等に要するコストが大きい。このため、鉛プラグに替えて、塑性流動材料と硬質充填材の混練物が用いられている。
【０００４】
塑性流動材料と硬質充填材の混練はニーダーを用いて行われる。ニーダーによって混練された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片１００Ａは、図８（Ａ）に示すような複数の塊状に形成され、これを成型機１０２に投入して必要に応じて加熱しながら加圧して（図８（Ｂ）及び図８（Ｃ））、コアの形状に成型する。
【０００５】
複数の塊状の混合物片１００Ａを成型機１０２に投入するときに、混合物片１００Ａ同士の間に隙間ができてしまい、この状態で加圧し混練してコアを成型する際に、空気（気体）が混練物１００内に取り込まれてしまう。また、混合物片１００Ａ内に含有されている気体も、混練物１００内に含有されてしまい、混練物で成形されたコア内に気体が混入する。このコア内に混入した空気が多くなると、コアの塑性変形時の力学特性が不安定になり、安定した減衰性能が得られなくなる。
【特許文献１】特公平７−８４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、を有していることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の気体除去方法では、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下で、加圧室に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を加圧する。
【０００９】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら加圧室から押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引される。したがって、混合物片の混練物から、気体が除去される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ送り出すことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の気体除去方法では、加圧室に投入された混合物片は、加圧されることによって混練され連通部を通過する。このとき、連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされているため、加圧室内の混合物片に単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部内を通過する混練物の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００１２】
そして、混練物が連通部から、連通部の断面積よりも大きい断面積の室へ送り出される際に、混練物から抜けた気体が室へ放出される。したがって、混合物片の混練物から気体が除去される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、前記混合物片が投入される加圧室と、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する加圧部材と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置く減圧室と、を有して構成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の気体除去装置では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下において、加圧部材で混合物片を加圧して混練する。
【００１５】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引される。したがって、混練物片の混練物から気体が除去される。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記加圧室は、加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有し、該加圧室から流動性を持たされた混練物が通過する連通部を備え、前記加圧室と反対側に、前記連通部の断面積よりも大きい断面積を有し、該連通部を通過した混練物が送り出される室を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の気体除去装置では、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片が投入される加圧室は、連通部を備えている。この連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされている。また、連通部の加圧室と反対側には、連通部の断面積よりも断面積が大きくされた室が設けられている。そして、加圧室に投入された混合物片を加圧部材で加圧すると、混合物片は混練されて連通部を通過し、室へ送り出される。
【００１８】
このとき、加圧室の混合物片の単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部を通過する混練物の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記室は、要求される混練物の成形品の型であることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に記載の気体除去装置では、室は要求される混練物の成形品の型であり、連通部を通過した混練物は型に送り出され、成形品が得られる。このとき、連通部を通過する際に、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、混練物中から除去されるので、型に送り出されて得られる成形品には、気体が含有されにくい。
【００２１】
このように、連通部から型としての室へ混練物を直接送り込むので、要求される混練物の成形品の型に混練物を投入する作業が不要となり、製造工程が簡略化される。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、シリンダ内に前記連通部として複数の孔が形成された隔壁を設け、前記隔壁と前記シリンダで形成された空間を前記加圧室とし、該加圧室には、投入された前記混合物片を該加圧室の内壁を摺動して加圧する加圧部材が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の気体除去装置では、シリンダ内には、複数の孔が形成された隔壁が設けられており、この隔壁とシリンダで形成される加圧室には、加圧部材が摺動可能に設けられている。
【００２４】
この加圧部材の摺動によって、加圧室に投入された混合物片が加圧されると、隔壁に形成された複数の孔を混練物が通過する。
【００２５】
このとき、隔壁に形成された孔の加圧方向と直交する方向の断面積（総面積）は、加圧室の断面積よりも小さいため、混練物が孔を通過する際に、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が除去される。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、前記孔は、円形状とされていることを特徴としている。
【００２７】
請求項７に記載の気体除去装置では、隔壁に形成された孔を円形状とすることで、孔を通過する混練物の流動抵抗が大きくならない。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、前記孔は、細長状とされていることを特徴としている。
【００２９】
請求項８に記載の気体除去装置では、隔壁に形成された孔を細長状とすることで、混練物が孔を通過するとき、混練物は薄く伸ばされて表面積がさらに大きくなる。これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が除去されやすくなる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、前記加圧室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、を有していることを特徴としている。
【００３１】
請求項９に記載のコアの製造方法では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下において、加圧部材で混合物片を加圧してコアを製造する。
【００３２】
これにより、加圧室に投入された混合物片の間の空気及び、混合物片に含有している気体が、加圧されながら押し出されると同時に、加圧室の外へ吸引されるので、コアの気体が除去される。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、加圧室に前記混合物片を投入する工程と、前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室を加圧して、該加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ放出させる工程と、前記室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、を有していることを特徴としている。
【００３４】
請求項１０に記載のコアの製造方法では、加圧室に塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を投入し、真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置いて、加圧部材で混合物片を加圧する。これにより、加圧室の混合物片は、連通部を通過して室へ放出される。
【００３５】
このとき、連通部の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室の断面積よりも小さくされているため、加圧室内の混合物片に単位面積当たりに働く力の大きさよりも、連通部内を通過する混練物（コア）の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。このため、混練物は連通路を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物中の気体が混練物の表面から抜ける。
【００３６】
そして、混練物が連通部から室へ放出される際に、混練物から抜けた気体が室へ放出され、混練物中の気体が除去される。したがって、コアの気体が除去される。
【００３７】
請求項１１に記載の発明は、前記混合物片を、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧することを特徴としている。
【００３８】
請求項１１に記載のコアの製造方法では、混合物片を単位面積当たり１０ＭＰａより小さい力で加圧すると、加圧力が不十分であることから、混練物に含有された気体が十分に除去できない。また、混合物片を単位面積当たり２００ＭＰａより大きい力で加圧すると、混合物片に対する加圧力が過剰となって、混練物の物性が変化してしまう。
【００３９】
そこで、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で混合物片を加圧することで、混練物の物性を変化させることなく、混練物中の気体を除去できる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明は、前記塑性流動材料は、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａであることを特徴としている。
【００４１】
請求項１２に記載のコアの製造方法では、塑性流動材料のせん断降伏応力が０．１ＭＰａよりも小さいと、塑性流動材料の流動抵抗が小さいため、大きな減衰力が得られず、塑性流動材料のせん断降伏応力が１０ＭＰａよりも大きいと、塑性流動材料を大きく塑性変形させることができない。
【００４２】
そこで、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである塑性流動材料に硬質充填材を混練させることで、塑性変形の挙動が安定したコアが得られる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明は、前記硬質充填材は、鉄を主成分としていることを特徴としている。
【００４４】
請求項１３に記載のコアの製造方法では、鉄を主成分とした硬質充填材と塑性流動材料の混合物片を混練した混練物でコアを形成することで、コアの塑性変形の挙動が安定する。
【００４５】
請求項１４に記載の発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体と、前記積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造されたコアと、を有して構成されていることを特徴としている。
【００４６】
請求項１４に記載の積層支持体では、請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造された混練物で成型されたコアが、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが所定の積層方向に交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入され、積層支持体が形成される。
【００４７】
これにより、積層支持体の中空部には、気体が除去された混練物で成型されたコアが挿入されているので、このコアは十分な強度を得ることができ、積層支持体は安定した減衰性能を発揮できる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は上記構成としたので、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１には、本発明の第１実施形態に係る製造装置４０を用いて成型されたコア３０が搭載された積層支持体１２が示されている。
【００５０】
積層支持体１２は、複数枚の円盤状の金属板１８と、同じく複数枚の円盤状のゴム板２０とを厚み方向に交互に積層した（以下この積層方向を「Ｘ方向」という）積層弾性体１６を備えている。
【００５１】
積層弾性体１６のＸ方向両端面には、フランジ板１４が固定されている。フランジ板１４は、積層弾性体１６よりも側方に張り出すフランジ部１４Ｆを備えており、このフランジ部１４Ｆに形成された図示しないボルト孔にボルトを挿通して、積層支持体１２が、支持部材（たとえば、建物基礎、土台、地盤等）及び被支持部材（たとえば、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁等）に取り付けられる。取付け状態では、被支持部材が積層支持体１２を介して支持部材に支持される。
【００５２】
積層弾性体１６を構成する金属板１８とゴム板２０とは加硫接着により（あるいは接着剤により）強固に張り合わされており、これらが不用意に分離したり位置ズレしたりしないようになっている。そして、積層支持体１２が水平方向のせん断力を受けると、積層弾性体１６も弾性的にせん断変形する。
【００５３】
したがって、支持部材と被支持部材とが水平方向に相対移動（振動）すると、積層弾性体１６が全体として弾性的にせん断変形する。ここで、上記のように、金属板１８とゴム板２０とを交互に積層したことで、積層方向に荷重が作用しても、積層弾性体１６の圧縮変形（すなわちゴム板２０の圧縮）が抑制されている。
【００５４】
積層弾性体１６はさらに、金属板１８とゴム板２０の外側端面を周囲から被覆する被覆材２２を有している。被覆材２２によって金属板１８及びゴム板２０に外部から雨や光が作用しなくなり、酸素やオゾン、紫外線などによる劣化が防止される。また、被覆材２２は、厚さが一定とされており、その強度にばらつきがでないようにされている。
【００５５】
なお、被覆材２２はゴム板２０と同一の材料によって形成することができる。この場合、ゴム板２０と被覆材２２とを別体で形成しておき、後工程で加硫接着等によって一体化させることが可能である。あるいは、被覆材２２とゴム板２０を接着剤等で接着してもよい。
【００５６】
積層弾性体１６の中央部には、積層弾性体１６をＸ方向に貫通する弾性体中空部２８が形成されている。弾性体中空部２８は、本実施形態では円柱状の空間とされているが、形状は円柱状に限定されない。
【００５７】
弾性体中空部２８には、塑性流動材料と硬質充填材が混練された混練物５６（図４参照）から成型された円筒状のコア３０が嵌め込まれている。
【００５８】
また、弾性体中空部２８の端部には閉塞板２４が配置されている。閉塞板２４は、弾性体中空部２８のＸ方向の端部を閉塞できるように、弾性体中空部２８よりも大径の円盤状に形成されている。閉塞板２４をフランジ板１４に固定することで、弾性体中空部２８を密閉することができる。
【００５９】
このような構成とされた第１実施形態の積層支持体１２では、支持部材と被支持部材との水平方向への相対移動（振動）により、図２に示すように積層弾性体１６が弾性的にせん断変形し、エネルギーを吸収する。
【００６０】
ここで、弾性体中空部２８に嵌め込まれるコア３０を製造する製造装置４０（気体除去装置）について説明する。
【００６１】
図３に示すように、製造装置４０は、真空装置５０を備えており、この真空装置５０内には、有底円筒状のシリンダ４２が設けられている。また、真空装置５０内には、油圧アクチュエータ４５によって昇降する加圧部材４４が、シリンダ４２内を摺動可能に設けられている。
【００６２】
真空装置５０には、真空ポンプ５２が設けられており、真空ポンプ５２の駆動によって真空装置５０内の空気が排気されて、真空装置５０内は所定の圧力まで減圧されるようになっている。
【００６３】
次に、上記構成の製造装置４０を用いて、コア３０を製造する工程について説明する。
【００６４】
図４（Ａ）に示すように、加圧部材４４が挿入されていない状態のシリンダ４２内に、ブロック状の塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入する。なお、この混合物片５６Ａは、予めニーダーを用いて塑性流動材料と硬質充填材を混練することで形成されている。
【００６５】
次に、図４（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材４４を下降させてシリンダ４２に挿入し、真空ポンプ５２を駆動させて真空装置５０内を、単位面積当たり０．０１Ｐａ〜０．１Ｐａに減圧する。
【００６６】
そして、図４（Ｃ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材４４をさらに下降させ、シリンダ４２内に投入された混合物片５６Ａを、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧する。これにより、混合物片５６Ａが混練されて混練物５６が成形される。
【００６７】
このとき、シリンダ４２に投入された塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの間の空気及び、混合物片５６Ａに含有している気体が、加圧部材４４によって加圧されて押し出される。この押し出された空気は、シリンダ４２と加圧部材４４の間の微小な隙間からシリンダ４２の外へ吸引される。
【００６８】
したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａの混練物５６から気体が除去される。
【００６９】
なお、混合物片５６Ａを単位面積当たり１０ＭＰａより小さい力で加圧すると、混合物片５６Ａに対する加圧力が不十分であることから混練物５６に含有された気体の除去が不十分となってしまう。また、混合物片５６Ａを単位面積当たり２００ＭＰａより大きい力で加圧すると、混合物片５６に対する加圧力が過剰となって、混練物５６の物性が変化してしまう。したがって、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で混合物片５６Ａを加圧することで、混練物５６の物性を変化させることなく、混練物５６中の気体を除去できる。
【００７０】
また、シリンダ４２内の混合物片５６Ａを加圧する際の温度は、４０℃〜１２０℃とする。なお、この温度を４０℃よりも低くすると、混練物５６の流動性が十分に得られず、１２０℃よりも高くすると、混練物５６の物性が変化してしまう。
【００７１】
そして、加圧部材４４をシリンダ４２から取り外し、シリンダ４２を真空装置５０の外へ出して、シリンダ４２内から混練物５６を取り出す。この取り出した混練物５６を、コア３０を成形する成形型５８に投入し、コア３０（図１参照）を成型する。
【００７２】
なお、シリンダ４２に投入される塑性流動材料としては、たとえば、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである未加硫ゴム、熱可塑性エラストマー等を挙げることができるが、これらに限定されない。未加硫ゴムの主成分（ポリマー）としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）等が挙げられる。さらに、未加硫ゴムや熱可塑性エラストマー等にカーボンブラック、炭酸カルシウム、オイル・樹脂等の配合剤を配合したものでもよい。
【００７３】
また、硬質充填材は、塑性流動材料に対して剛体とみなせる程度の硬さを有する材料であればよい。たとえば、金属、セラミックやエンジニアリングプラスチック等を適用することができるが、これらに限定されない。金属の具体例としては、純鉄、あるいは炭素鋼やステンレス鋼などの鉄を主成分とした粉体を挙げることができる。
【００７４】
なお、塑性流動材料のせん断降伏応力が０．１ＭＰａよりも小さいと、塑性流動材料の流動抵抗力が小さいため、大きな減衰力が得られず、塑性流動材料のせん断降伏応力が１０ＭＰａよりも大きいと、塑性流動材料を大きく塑性変形させることができない。そこで、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである塑性流動材料に硬質充填材を混練させることで、塑性変形の挙動が安定した混練物５６が得られる。
【００７５】
なお、本実施形態では、真空装置５０内に設置したシリンダ４２に混合物片５６Ａを投入し、この混合物片５６Ａを加圧部材４４で加圧するときに、真空装置５０内を減圧して、シリンダ４２と加圧部材４４の隙間から、混合物片５６Ａの間の空気及び混合物片５６Ａに含有している気体を吸引する構成で説明したが、必ずしも真空装置５０を用いる必要はない。例えば、シリンダ４２に吸引装置を連結し、混合物片５６Ａを加圧する際に吸引装置を駆動して、シリンダ４２の底面及び側壁と加圧部材４４とで形成される加圧室内の空気を吸引する。これにより、混合物片５６Ａの間の空気がシリンダ４２の外へ吸引されるので、混練物５６の気体が除去される。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る製造装置６０について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。
【００７７】
図５に示すように、製造装置６０は、真空装置５０を備えており、この真空装置５０内には、長手方向の両端が開口された円筒状のシリンダ６２が設けられている。このシリンダ６２の一方（図の下側）の開口部６２Ａ近傍には、円形状の貫通孔６４（図７（Ａ）参照）が複数形成された隔壁６６が設けられている。
【００７８】
また、真空装置５０内には、シリンダ６２の他方（図の上側）の開口部６２Ｂに、油圧アクチュエータ４５によって昇降する加圧部材６４が、シリンダ６２内を摺動可能に設けられている。これにより、シリンダ６２の内壁と隔壁６６及び加圧部材６４とで、塑性流動材料と硬質充填材の混練物５６が投入される加圧室６８が形成されている。
【００７９】
また、シリンダ６２の下方には、コア３０を成形する成形型７０が配設されている。隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過した混練物５６（図６参照）は、この成形型７０に充填されるようになっている。
【００８０】
次に、上記構成の製造装置６０を用いて、コア３０を製造する工程について説明する。
【００８１】
まず、図６（Ａ）に示すように、加圧部材６４が挿入されていない状態のシリンダ６２内（加圧室６８内）に、ブロック状の塑性流動材料と硬質充填材の混合物片５６Ａを投入する。
【００８２】
次に、図６（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材６４を下降させてシリンダ６２に挿入し、真空ポンプ５２を駆動させて真空装置５０内を減圧する。
【００８３】
そして、図６（Ｃ）に示すように、油圧アクチュエータ４５を駆動して、加圧部材６４をさらに下降させ、加圧室６８内の混合物片５６Ａを、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧する。また、シリンダ６２内の混合物片５６Ａを加圧する際の温度は、４０℃〜１２０℃とする。
【００８４】
これにより、混合物片５６Ａは流動しながら、隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過して、成形型７０に充填される。このとき、隔壁６６に設けられた貫通孔６４の加圧方向と直交する方向の断面積は、加圧室６８の断面積よりも小さくされているため、加圧室６８内の混合物片５６Ａに単位面積当たりに働く力の大きさよりも、貫通孔６４を通過する混練物５６の単位面積当たりに働く力の大きさの方が大きくなる。つまり、貫通孔６４を混練物５６が通過するとき、加圧室６８で加えられた圧力よりも、大きな圧力が混練物５６に加えられるため、混練物５６に含有された気体（混合物片５６Ａの間の気体や、混合物片５６Ａに含有している気体）が抜ける。
【００８５】
また、混練物５６は貫通孔６４を通過する際に表面積が大きくされるので、混練物５６中の気体が混練物５６の表面から抜ける。
【００８６】
そして、貫通孔６４を通過した混練物５６が、成形型７０に充填される際に、混練物５６から抜けた気体が、シリンダ６２と加圧部材６４の間から吸引される。したがって、塑性流動材料と硬質充填材の混練物５６中の気体が除去される。
【００８７】
なお、本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、隔壁６６に形成された複数の貫通孔６４を、円形状として説明したが、図７（Ｂ）に示すように、隔壁７２に形成された貫通孔７４は長孔でもよい。また、図７（Ｃ）に示すように、略長方形状の貫通孔７８が形成された隔壁７６を用いてもよい。このとき、貫通孔７８の角部は、Ｒ形状とするか、Ｃ面７８Ａを形成することによって、貫通孔７８を混練物５６が通過する際に、混練物５６の流動抵抗が大きくならない。
【００８８】
このように、隔壁６６に形成された貫通孔を長孔や略長方形状のような細長状とすることで、貫通孔を通過する混練物５６は、薄く伸ばされて表面積がさらに大きくなる。これにより、混練物５６に含有された気体が除去されやすくなる。
【００８９】
また、本実施形態では、シリンダ６２の下方に、コア３０を成形する成形型７０を配設しているが、隔壁６６の貫通孔６４を通過した混練物５６を受ける受け部をシリンダ６２の下方に配設し、この受け部で受けた混練物５６を成形型に投入してもよい。
【００９０】
さらに、この受け部で受けた混練物５６を、再びシリンダ６２（加圧室６８）内に投入して、加圧部材６４で加圧し、混練物５６を再び隔壁６６に形成された貫通孔６４を通過させれば、混練物５６内に残存している気泡がこの時点で除去される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態の積層支持体を変形前において示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の積層支持体を変形後において示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る製造装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る製造装置を示す断面図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る製造装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る製造装置を示す断面図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る製造装置に搭載される隔壁を示す正面図である。
【図８】従来の製造装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１２ 積層支持体
２８ 弾性体中空部（中空部）
３０ コア
４０ 製造装置（気体除去装置）
４２ シリンダ（加圧室）
４４ 加圧部材
５０ 真空装置（減圧手段）
５６ 混練物
５６Ａ 混合物片
６０ 製造装置（気体除去装置）
６２ シリンダ（加圧室）
６４ 加圧部材
６４ 貫通孔（孔）
６６ 隔壁（連通部）
６８ 加圧室
７０ 成形型（型）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、
を有していることを特徴とする気体除去方法。
【請求項２】
前記加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ送り出すことを特徴とする請求項１に記載の気体除去方法。
【請求項３】
塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、
前記混合物片が投入される加圧室と、
前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する加圧部材と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置く減圧室と、
を有して構成されることを特徴とする気体除去装置。
【請求項４】
前記加圧室は、加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有し、該加圧室から流動性を持たされた混練物が通過する連通部を備え、前記加圧室と反対側に、前記連通部の断面積よりも大きい断面積を有し、該連通部を通過した混練物が送り出される室を有することを特徴とする請求項３に記載の気体除去装置。
【請求項５】
前記室は、要求される混練物の成形品の型であることを特徴とする請求項４に記載の気体除去装置。
【請求項６】
シリンダ内に前記連通部として複数の孔が形成された隔壁を設け、前記隔壁と前記シリンダで形成された空間を前記加圧室とし、該加圧室には、投入された前記混合物片を該加圧室の内壁を摺動して加圧する加圧部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の気体除去装置。
【請求項７】
前記孔は、円形状とされていることを特徴とする請求項６に記載の気体除去装置。
【請求項８】
前記孔は、細長状とされていることを特徴とする請求項６に記載の気体除去装置。
【請求項９】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、
前記加圧室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、
を有していることを特徴とするコアの製造方法。
【請求項１０】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室を加圧して、該加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ放出させる工程と、
前記室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、
を有していることを特徴とするコアの製造方法。
【請求項１１】
前記混合物片を、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のコアの製造方法。
【請求項１２】
前記塑性流動材料は、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａであることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のコアの製造方法。
【請求項１３】
前記硬質充填材は、鉄を主成分としていることを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載のコアの製造方法。
【請求項１４】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体と、
前記積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造されたコアと、
を有して構成されていることを特徴とする積層支持体。
【請求項１】
塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、
を有していることを特徴とする気体除去方法。
【請求項２】
前記加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ送り出すことを特徴とする請求項１に記載の気体除去方法。
【請求項３】
塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去する気体除去方法であって、
前記混合物片が投入される加圧室と、
前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する加圧部材と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置く減圧室と、
を有して構成されることを特徴とする気体除去装置。
【請求項４】
前記加圧室は、加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有し、該加圧室から流動性を持たされた混練物が通過する連通部を備え、前記加圧室と反対側に、前記連通部の断面積よりも大きい断面積を有し、該連通部を通過した混練物が送り出される室を有することを特徴とする請求項３に記載の気体除去装置。
【請求項５】
前記室は、要求される混練物の成形品の型であることを特徴とする請求項４に記載の気体除去装置。
【請求項６】
シリンダ内に前記連通部として複数の孔が形成された隔壁を設け、前記隔壁と前記シリンダで形成された空間を前記加圧室とし、該加圧室には、投入された前記混合物片を該加圧室の内壁を摺動して加圧する加圧部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の気体除去装置。
【請求項７】
前記孔は、円形状とされていることを特徴とする請求項６に記載の気体除去装置。
【請求項８】
前記孔は、細長状とされていることを特徴とする請求項６に記載の気体除去装置。
【請求項９】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室に投入された前記混合物片を加圧する工程と、
前記加圧室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、
を有していることを特徴とするコアの製造方法。
【請求項１０】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される塑性流動材料と硬質充填材の混合物片の混練物であるコアの製造方法であって、
加圧室に前記混合物片を投入する工程と、
前記加圧室を真空雰囲気下又は大気圧に対して減圧された減圧環境下に置き、前記加圧室を加圧して、該加圧室に投入された前記混合物片を、該加圧室に連通され加圧方向と直交する方向の該加圧室の断面積よりも小さい断面積を有する連通部を通過させ、前記連通部に連通され該連通部の断面積よりも大きい断面積を有する室へ放出させる工程と、
前記室から前記混合物片が混練されて成形されたコアを取り出す工程と、
を有していることを特徴とするコアの製造方法。
【請求項１１】
前記混合物片を、単位面積当たり１０ＭＰａ〜２００ＭＰａの力で加圧することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のコアの製造方法。
【請求項１２】
前記塑性流動材料は、せん断降伏応力が０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａであることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のコアの製造方法。
【請求項１３】
前記硬質充填材は、鉄を主成分としていることを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載のコアの製造方法。
【請求項１４】
剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とが交互に積層されて構成された積層弾性体と、
前記積層弾性体の積層方向に形成された中空部に挿入される請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載のコアの製造方法で製造されたコアと、
を有して構成されていることを特徴とする積層支持体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２００８８９（Ｐ２００８−２００８８９Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３６６６１（Ｐ２００７−３６６６１）
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]