隔震塞的制造方法、隔震塞以及隔震塞的制造装置

摘要

本发明提供一种不使用铅作为材料就能够进一步提高隔震装置的衰减性能及位移随动性的隔震塞的制造方法、隔震塞以及隔震塞的制造装置。一种隔震塞(9)的制造方法，利用一对压模(5)夹住粉末材料(2)来对粉末材料(2)进行加压成形，至少2次加压成形是在利用凸状压模(6)及凹状压模(7)来进行时，在利用这些压模(6，7)进行加压成形之后，使压模(6，7)绕其轴线中心旋转，然后再次进行加压成形，在正视沿压模(5)的轴线方向X截取的截面时，上述凸状压模(6)具有压模的中央部(12)向加压方向突出的V字型的加压面，上述凹状压模(7)具有压模的中央部(12)向与加压方向相反的方向凹陷的V字型的加压面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造能够提高隔震装置的衰减性能及位移 随动性的隔震塞的方法、使用该制造方法制造的隔震塞、以及 用于实施该制造方法的制造装置。

背景技术

以往，使用交替层叠橡胶等具有粘弹性性质的软质板和钢 板等硬质板而成的隔震构造体来对隔震装置进行支承等。在这 种隔震构造体中，例如，在由软质板和硬质板构成的层叠体的 中心形成有中空部，且在该中空部的内部压入有隔震塞。

作为上述隔震塞，大多使用整体由铅构成的隔震塞。而且， 当层叠体伴随着地震的发生而剪切变形时，该隔震塞通过塑性 变形来吸收振动能量。但是，铅对环境的影响较大，此外，在 报废等时所需要的成本较大。因此，尝试开发使用铅的代替材 料、并且具有充分的衰减性能、位移随动性等的隔震塞。

例如，在专利文献1中，提出有如下隔震装置：其代替铅隔 震塞而在层叠体的中空部封入有粉末材料，该粉末材料由塑性 流体材料及硬质填充材料构成，且利用塑性流体材料填充硬质 填充材料的间隙。与铅隔震塞相同，该隔震装置的隔震塞即使 在长期使用时也能够稳定地确保其衰减性能及位移随动性。另 外，作为塑性流体材料，存在天然橡胶、丙烯酸橡胶等，作为 硬质填充材料，存在不锈钢钢粉、铁粉等金属粉末等。该隔震 塞通过利用压模以预定的表面压力对填充在模具内的粉末材料 进行加压成形而制造，该压模具有与加压方向正交的、平面状 的加压面。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-316990号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所记载的、具有隔震塞的隔震装置无需使用由 铅构成的隔震塞，就能够长期且稳定地确保衰减特性及位移随 动性。但是，以近年来建筑物的大型化、高层化为背景，对于 隔震装置要求进一步提高性能，出于这一点，要求隔震装置的 衰减特性及位移随动性进一步提高。此外，在专利文献1中， 虽然也提及了该隔震塞的制造方法，但该制造方法没有超出一 般粉末材料的加压成形法的领域。

因此，本发明的目的在于，通过谋求改进至今都未充分着 眼、研究的隔震塞的制造方法，提供一种有利于制造不使用铅 作为材料就能够进一步提高隔震装置的衰减性能及位移随动性 的隔震塞的方法。此外，本发明的另一目的在于提供一种能够 实施该制造方法的隔震塞的制造装置。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的第一技术方案提供一种隔震 塞的制造方法，其使用一对压模以夹住填充在模具内的粉末材 料的方式对该粉末材料进行加压成形，其特征在于，该隔震塞 的制造方法进行多次加压成形，在多次加压成形中，至少2次 加压成形是在利用凸状压模及凹状压模来进行时，在利用该凸 状压模及该凹状压模进行加压成形之后，使该凸状压模及该凹 状压模绕该凸状压模及该凹状压模的轴线中心旋转，并使用旋 转后的该凸状压模及该凹状压模再次进行加压成形，在正视沿 压模的轴线方向截取的截面时，上述凸状压模具有压模的中央 部向加压方向突出的V字型的加压面，凹状压模具有压模的中 央部向与加压方向相反的方向凹陷的V字型的加压面。另外， 在这里所说的“具有V字型的加压面的凸状压模”指的是包含 在观看压模整体时加压面的形状呈压模的中央部向加压方向突 出的V字型的、具有大致V字型的加压面的压模，该加压面具有 波状、曲率。此外，在这里所说的“具有V字型的加压面的凹 状压模”指的是包含在观看压模整体时加压面的形状呈压模的 中央部向加压方向凹陷的V字型的、具有大致V字型的加压面的 压模，该加压面具有波状、曲率。

在这里，在第一技术方案中，优选的是，凸状压模为楔形 压模，该楔形压模具有在位于加压方向侧的顶边处相交叉的两 个平面作为加压面，凹状压模为楔槽形压模，该楔槽形压模具 有在位于比加压方向最外端靠内侧位置的底边处相交叉的两个 平面作为加压面。

此外，在第一技术方案中，优选的是，在使凸状压模及凹 状压模绕该凸状压模及该凹状压模的轴线中心旋转、并使用旋 转的该凸状压模及该凹状压模再次进行加压成形的工序中，将 该旋转角度设为90°，并且进行4次该工序。

而且，在第一技术方案中，优选的是，凸状压模及凹状压 模各自的加压面的中央部弯曲成90°。

而且，在第一技术方案中，优选的是，在利用凸状压模及 凹状压模进行加压成形之后，利用一对平面压模进行加压成形， 该平面压模具有与加压方向正交的平面状的加压面。

除此之外，优选的是，粉末材料包括塑性流体材料及硬质 填充材料。

第二技术方案提供一种隔震塞，其使用上述第一技术方案 的隔震塞的制造方法来制造。

第三技术方案提供一种隔震塞的制造装置，该隔震塞用于 隔震装置，上述隔震塞的制造装置包括：模具，其用于填充粉 末材料填充的模具；以及相对的一对压模，其用于夹住该模具 内的粉末材料对该粉末材料进行加压成形，该一对压模分别具 有加压面；其特征在于，上述一对压模包括凸状压模和凹状压 模，在正视沿该一对压模的轴线方向截取的截面时，该凸状压 模具有压模的中央部向加压方向突出的V字型的加压面，该凹 状压模具有压模的中央部向与加压方向相反的方向凹陷的V字 型的加压面，凸状压模及凹状压模能够以压模的轴线为中心进 行旋转。

在这里，在第三技术方案中，优选的是，凸状压模为楔形 压模，该楔形压模具有在位于加压方向侧的顶边处相交叉的两 个平面作为加压面，凹状压模为楔槽形压模，该楔槽形压模具 有在位于比加压方向最外端靠内侧位置的底边处相交叉的两个 平面作为加压面。

此外，在第三技术方案中，优选的是，隔震塞的制造装置 除了包括凸状压模及凹状压模之外，还包括相对的一对平面压 模，该平面压模具有与该平面压模的加压方向垂直的加压面。

发明的效果

根据本发明，在对铅的代替材料即粉末材料进行加压成形 时，由于强制进行该粉末材料的流动，因此能够得到空气含有 率较小的成形品。因而，能够提供一种非常有助于提高隔震装 置的衰减性能及位移随动性的隔震塞。此外，还能够提供一种 适合制造空气含有率较小的隔震塞的制造装置。

附图说明

图1的(a)～(i)是表示按照本发明制造隔震塞的制造工 序的图。

图2的(a)是压入有按照本发明制造的隔震塞的隔震装置 的俯视图，(b)是该隔震装置的剖视图。

图3是表示在制造隔震塞时使用的凸状压模的一例(楔形 压模)的顶端部的形状的图，(a)是主视图，(b)是侧视图， (c)是俯视图。

图4是表示在制造隔震塞时使用的凹状压模的一例(楔槽 形压模)的顶端部的形状的图，(a)是主视图，(b)是侧视图， (c)是俯视图。

图5的(a)是示意性地表示未被充分压缩的粉末材料的硬 质填充材料之间的相互配置的图，(b)是示意性地表示被充分 压缩后的粉末材料的硬质填充材料之间的相互配置的图。

图6的(a)及(b)是表示在按照本发明制造其他隔震塞 的制造工序中所使用的一对压模的图。

图7的(a)及(b)是表示在按照本发明制造其他隔震塞 的制造工序中所使用的一对压模的图。

图8的(a)～(h)是表示按照本发明制造其他隔震塞的制 造工序的图。

具体实施方式

接着，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。图1的(a) ～(i)是表示按照本发明制造隔震塞的制造工序的图。图2的(a) 是压入有按照本发明制造的隔震塞的隔震装置的俯视图，图2 的(b)是该隔震装置的剖视图。图3的(a)～(c)是表示在 制造隔震塞时使用的楔形压模的顶端部的形状的主视图、侧视 图及俯视图，图4的(a)～(c)是表示在制造隔震塞时使用的 楔槽形压模的顶端部的形状的主视图、侧视图及俯视图。图5 的(a)是示意性地表示未被充分压缩的粉末材料的硬质填充材 料之间的相互配置的图，图5的(b)是示意性地表示被充分压 缩后的粉末材料的硬质填充材料之间的相互配置的图。图6的 (a)及(b)是表示在按照本发明制造其他隔震塞的制造工序 中所使用的一对压模的图。图7的(a)及(b)是表示在按照本 发明制造其他隔震塞的制造工序中所使用的一对压模的图。图8 的(a)～(h)是表示按照本发明制造其他隔震塞的制造工序 的图。

如图1所示，本发明中的隔震塞的制造装置1包括圆筒形状 的模具3和共计为两对的相对的成对压模5，该模具3供由塑性流 体材料及硬质填充材料构成的粉末材料2填充，该一对压模5用 于对该模具3内的粉末材料2进行加压。图1的(a)～(f)表示 的、相对的一对压模5包括凸状压模6和凹状压模7，该凸状压模 6具有其中心部向加压方向突出的、V字型的加压面，该凹状压 模7具有其中心部沿加压方向凹陷的、V字型的加压面，这些压 模6、7能够以压模的轴线X为中心旋转。

更具体地说，如用图3的(a)、(b)、(c)分别表示凸状压 模6的用于加压粉末材料的一侧的顶端部的主视图、侧视图、俯 视图那样，凸状压模6为如下楔形压模：其具有在位于向加压方 向侧(在图3的(a)、(b)中为上侧)突出位置的顶边61处相 交叉的两个平面62a、62b作为加压面。即，在凸状压模6的顶 端部，与顶边61正交的截面(正视沿压模的轴线方向截取的截 面时的截面)向加压方向凸起的V字形，凸状压模6的与顶边61 的延伸方向及加压方向这两者正交的方向(在图3的(a)中左 右方向)上的宽度朝向顶边61去而逐渐减小。

另外，在图3所示的凸状压模6中，出于易于将凸状压模6 笔直地插入模具的目的，使顶边61在俯视时位于凸状压模6的 中央。但是，在本发明的隔震塞的制造方法中，也可以采用俯 视时的顶边61位置偏移中央的凸状压模(楔形压模)。此外， 在图3表示的凸状压模6中，顶边61与加压方向正交，但在本发 明的隔震塞的制造方法中，也可以使用顶边相对于加压方向倾 斜的楔形压模作为凸状压模。而且，也可以适当改变凸状压模 6的两个平面62a、62b的交叉角度。

此外，如用图4的(a)、(b)、(c)分别表示凹状压模7的用 于加压粉末材料的一侧的顶端部的主视图、侧视图、俯视图那 样，凹状压模7为如下楔槽形压模：其具有在位于向与加压方向 侧(在图4的(a)、(b)中为上侧)相反一侧凹陷位置的底边 71(换言之为位于比凹状压模7的加压方向最外端73a、73b靠 内侧位置的底边71)处相交叉的两个平面72a、72b作为加压面。 即，在凹状压模7的顶端部形成有槽，该槽的与底边71正交的截 面形状为V字形。而且，凹状压模7的顶端部呈与凸状压模(楔 形压模)6的顶端部形状对应的形状，凹状压模7的截面V字形 的槽呈与凸状压模6的向加压方向凸起的V字形截面对应的形 状。

另外，在图4所示的凹状压模7中，出于使凹状压模7的形 状与凸状压模6的形状相对应的目的，使底边71在俯视时位于 凹状压模7的中央，但在本发明的隔震塞的制造方法中，也可 以使用俯视时的底边71位置偏移中央的凹状压模(楔槽形压 模)。此外，在图4所示的凹状压模7中，底边71与加压方向正 交，但在本发明的隔震塞的制造方法中，也可以使用底边相对 于加压方向倾斜的楔槽形压模作为凹状压模。而且，也可以适 当改变凹状压模7的两个平面72a、72b的交叉角度。

此外，图1的(g)及(h)所示的、由上述凸状压模6及凹 状压模7构成的一对压模之外的另一对相对的压模5由平面压模 8构成，该平面压模8具有与加压方向正交的、平面状的加压面。

如图1的(a)～(i)的制造工序所示，通过使用该制造装 置1，利用上述两对压模5依次对填充在模具3内的粉末材料2进 行加压，来成形隔震装置用的隔震塞9。以下说明其详细情况。

首先，如图1的(a)所示，向模具3内填充成为隔震塞9材 料的、由塑性流体材料及硬质填充材料构成的粉末材料2。接着， 如图1的(b)所示，使凸状压模6向空心箭头方向移动，利用楔 形的加压面对粉末材料2进行加压成形，使粉末材料2的一侧受 压面10的形状变形成在模具侧的中央部12凹陷的形状(楔槽 形)。此时，粉末材料2的另一侧受压面的形状成为在模具侧的 中央部12突出的形状(楔形)，利用凹状压模7自下方对粉末材 料2进行加压成形。由此，粉末材料2的两个受压面的形状成为 中央部12沿加压方向凹陷的形状和中央部12沿加压方向突出 的形状。接着，如图1的(c)所示，向与加压方向相反的方向 提起凸状压模6及凹状压模7，然后，如图1的(d)所示，通过 使凸状压模6和凹状压模7以各压模6、7的轴线X为中心旋转例 如90°，使与最初被实施加压成形的受压面10相对的加压面的形 状改变成与初期不同的形状。接着，如图1的(e)所示，再次 使压模6、7向箭头方向移动，利用加压面对粉末材料2的受压面 10进行加压，推动粉末材料2相对于加压方向倾斜的流动，同时 使粉末材料2的受压面10的形状变形为与新的加压面形状相对 应的形状。此时，由于粉末材料2的两个受压面10、10变形成 不同的形状，因此能够在整体上较强地推动粉末材料2的流动。 然后，如图1的(f)所示，向与加压方向相反的方向提起凸状 压模6及凹状压模7，然后，如图1的(g)所示，将这些凸状压 模6及凹状压模7替换成平面压模8，该平面压模8具有与加压方 向正交的、平面状的加压面。接着，如图1的(h)所示，使相 对的一对平面压模8向空心箭头的方向移动，利用它们的加压面 对粉末材料2的受压面10进行加压成形，从而推动粉末材料2的 流动，同时使其受压面10的形状成为平面状，弄齐其形状。在 该加压工序中，由于上述受压面10中的变形量变大，因此能够 在整体上较强地推动粉末材料2的流动，结果，能够得到降低了 空气含有率的隔震塞9。然后，如图1的(i)所示，自模具3拔 出如此加压成形而成的隔震塞9，并用于压入隔震装置13中。作 为该隔震装置13，例如具有图2的(a)及图2的(b)所示那样 的隔震装置13，该隔震装置13具备交替层叠橡胶板14和钢板15 而成的层叠体，并具有在装置中央配置有隔震塞9的构造。

一般来说，对于提高隔震塞的衰减性能及位移随动性来说， 较为有效的是降低塞内的空气含有率。但是，在粉末材料包含 橡胶等具有粘性的塑性流体材料的情况下，粉末材料的流动性 降低，难以排出粉末材料内的空气。在以往的隔震塞的制造方 法中，由于是利用具有与加压方向正交的平面状加压面的压模， 以预定的表面压力对粉末材料进行加压来成形隔震塞，因此距 离受压面越远，对粉末材料施加的压缩力越小。伴随着这种情 况，距离受压面越远，粉末材料的空气含有率越大。即，关于 粉末材料的相互配置，如图5的(a)所示，在粉末材料未充分 流动的区域中，粉末材料(特别是硬质填充材料B)相互之间 的间隙较大，成为容易残留有空气的排列，其空气含有率较大。 另一方面，如图5的(b)所示，在粉末材料充分流动的区域中， 粉末材料(特别是硬质填充材料B)相互之间的间隙较小，成 为难以残留有空气的排列，其空气含有率较小。由于该空气含 有率的差异，隔震塞内的硬度不均，隔震塞内的硬度的均匀性 降低。如此，若隔震塞内的硬度的均匀性降低，则层叠橡胶变 形时的变形量根据区域的不同而不同，存在位移随动性降低的 可能性。

根据这一点，发明人发现，在整体上较强地推动粉末材料 的流动，并减小粉末材料(特别是硬质填充材料B)之间的间 隙，将粉末材料整体配置成如图5的(b)所示那种难以残留有 空气的最密集配置，由此能够减小隔震塞的空气含有率，提高 硬度的均匀性，从而提高衰减性能及位移随动性。

作为达成在整体上较强地推动粉末材料的流动并减小隔震 塞的空气含有率的方法，采用了上述制造方法。若利用上述那 种工序对粉末材料2进行加压成形，则粉末材料2向图1的(b)、 (e)及(h)的实心箭头表示的方向积极地流动，能够在整体 上较强地推动粉末材料2的流动，减小粉末材料2(特别是硬质 填充材料B)之间的间隙，因此粉末材料2整体成为图5的(b) 所示那种配置。结果，隔震塞9的空气含有率在整体上均匀地减 小，压入有该隔震塞9的隔震装置13的衰减性能及位移随动性一 并提高。另外，出于较强地推动加压成形时的粉末材料2的流动 且有效地降低粉末材料2的空气含有率的目的，优选的是使用楔 形的凸状压模6及楔槽形的凹状压模7，更优选的是凸状压模6 及凹状压模7的加压面的中央部分别以90°弯曲(交叉)。组合凸 状压模6和凹状压模7而成的、相对的一对压模5的加压面的形状 不限于图1所示的形状，例如，如图6的(a)及(b)所示，也 可以将凸状压模6的突出的加压面设置成具有曲率的形状，将凹 状压模7的凹陷的加压面设置成具有曲率的形状，或者如图7的 (a)及(b)所示，可以将凸状压模6的突出的加压面设置成随 着朝向其顶端去而阶梯式缩径的阶梯形状，将凹状压模7的凹陷 的加压面设置成随着朝向其顶端去而阶梯式扩径的形状。

此外，出于在整体上均质地降低粉末材料2的空气含有率的 观点，重复4次图1的(c)～(e)所示的工序α，即，优选的是 进行4次使凸状压模6及凹状压模7以压模6、7的轴线X为中心旋 转90°后进行加压成形的工序。

作为按照本发明制造其他隔震塞的制造方法，可列举如图8 的(a)～(h)所示那种制造方法。图8的(a)～(f)的工序 与图1的(a)～(f)的工序相同。利用图8的(f)的工序得到 的隔震塞9也可以以原样直接供压入隔震装置13中，更优选的是 利用图8的(g)～(h)所示的工序进行成形。即，如图8的(g) 所示，通过自模具3拔出粉末材料2，沿图中的虚线切割受压面 10的突出部分，来弄齐粉末材料2的形状(形成为与加压方向正 交的平面状)，完成如图8的(h)所示那种隔震塞9的成形。

作为构成上述粉末材料2的塑性流体材料中所包含的物质， 可列举(天然橡胶、聚丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、硅橡胶、聚 氨酯、聚氨酯系弹性体等的)弹性体成分、(松香树脂、酚醛树 脂等的)树脂、炭黑、(邻苯二甲酸、马来酸、柠檬酸等的)增 塑剂、(蓖麻油、亚麻油、菜籽油等的)软化剂等。此外，作为 硬质填充材料中所包含的物质，可列举铜粉、不锈钢钢粉、锆 粉、钨粉、青铜粉、铝粉、镍粉、钼粉、钛粉、铁粉等金属粉 末、金属化合物。另外，可以根据对隔震塞9所希望的性能适当 改变针对塑性流体材料和硬质填充材料分别选择的材料的组 成、含有率，组合等。

另外，上述仅示出本发明的实施方式的一部分，只要不脱 离本发明的主旨，就可以相互组合它们的构成、施加各种改变。 例如，在图示例子中，对粉末材料2的受压面10进行3次压缩变 形使其成不同的形状来制造隔震塞9，也可以根据所希望的空气 含有率进一步重复该压缩工序。此外，压模的加压面的形状、 使该压模旋转的角度没有特别的限定，可以设置成能够使粉末 材料的受压面的形状变形成不同的形状的形状及角度。

(实施例)

接着，分别利用一对平面压模加压成形而制造的隔震塞(以 往例隔震塞)试样、使用图1所示的本发明的制造方法制造的隔 震塞(实施例隔震塞)式样，并对它们进行了性能评价，以下 进行说明。

利用以下说明的方法制造了以往例隔震塞。首先，向内径 为43.6mm的圆筒状的模具内填充0.5kg粉末材料，该粉末材料 的理论比重为5.54g/cm³，且由具有表1所示的组成的塑性流体 材料及硬质填充材料构成。然后，使一对平面压模沿水平方向 移动以将该一对平面压模压入模具内，推动粉末材料的流动， 同时以123.5N/mm²的表面压力进行加压成形。通过重复3次该 加压成形制造了隔震塞。

利用以下说明的方法制造了实施例隔震塞。首先，向内径 为43.6mm的圆筒状的模具内填充0.5kg粉末材料，该粉末材料 的理论比重为5.54g/cm³，且由具有表1所示的组成的塑性流体 材料及硬质填充材料构成。然后，如图1的(b)所示，使凸状 压模及凹状压模沿箭头方向移动，使压模沿水平方向移动以将 该压模压入模具内，推动粉末材料的流动，同时以123.5N/mm²的表面压力进行加压成形。接着，如图1的(c)～(e)所示， 使凸状压模及凹状压模绕轴线中心旋转90°，再次使压模沿水平 方向移动以将该压模压入模具内，推动粉末材料的流动，同时 以123.5N/mm²的表面压力进行加压成形。然后，如图1的(f) 及(g)所示，将凸状压模及凹状压模替换成平面压模，使平面 压模沿水平方向移动以将该平面压模压入模具内，推动粉末材 料的流动，同时以123.5N/mm²的表面压力进行加压成形，从而 制造了隔震塞(图1的(i))。

(表1)

*1(天然橡胶)

未硫化，RSS#4

*2(聚丁二烯橡胶(低顺式))

未硫化，旭化成制“DIENE NF35R”

*3(炭黑)

ISAF，东海橡胶制“SEAST 6P”

*4(树脂)

日本Zeon制“Zeofine”、新日本石油化学制“Nisseki  Neopolymer 140”、丸善石油化学制“Marukarez M- 890A”，“Zeofine”：“Nisseki  Neopolymer  140”： “Marukarez M-890A”＝40∶40∶20(质量比)

*5(增塑剂)

己二酸二辛酯(DOA)

*6(其他配合剂)

氧化锌、硬脂酸、防老化剂(住友化学制“ON STAGE 6 C”)、蜡(新日本石油制“Protowax1”)，氧化锌∶硬脂酸∶防 老化剂∶蜡＝4∶5∶3∶1(质量比)

结果，以往例隔震塞的高度为65.5mm，实际比重为 5.11g/cm³，其空气含有率为7.8％、。此外，实施例隔震塞的高 度为53.3mm，实际比重为5.328g/cm³，其空气含有率为3.8％。

根据以上说明，有利地降低了空气含有率(即，衰减性能 及位移随动性一并提高)的是实施例隔震塞。

产业上的可利用性

根据以上的说明可知，根据本发明，能够提供一种无需使 用铅作为材料就能够提高隔震装置的衰减性能及位移随动性的 隔震塞的制造方法、以及能够实施该制造方法的隔震塞的制造 装置。