JP2005344086A - High-damping rubber composition and earthquake-proof structure using the same - Google Patents

High-damping rubber composition and earthquake-proof structure using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-damping rubber composition suitable for earthquake-proof structure compounded with much carbon black to make high-damping performance and processability compatible with each other, and to provide such an earthquake-proof structure good in damping performance. <P>SOLUTION: The high-damping rubber composition comprises 100 pts. wt. of a rubber component consisting of a diene rubber, 40-95 pts. wt. of carbon black and 10-50 pts. wt. of a resin. In this composition, the carbon black comprises (A) carbon black 100-170 m<SP>2</SP>/g in cetyl trimethylammonium bromide adsorption specific surface area(CTAB) and (B) carbon black 100-170 m<SP>2</SP>/g in CTAB and ≤90 mL/100mg in DBP oil absorption, wherein the carbon black B accounts for 10-50 wt.% of the total carbon black. The earthquake-proof structure 1 is obtained using the high-damping rubber composition 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高減衰ゴム組成物に関し、減衰性能及び破壊強度に優れるとともに、高剛性でありながら加工性を良好にすることのできる高減衰ゴム組成物に関する。   The present invention relates to a high-damping rubber composition, and relates to a high-damping rubber composition that is excellent in damping performance and breaking strength, and that can be processed with good rigidity while being highly rigid.

建築物の基礎免震、橋梁や高架道路などの構造物の支承には、ゴム組成物と鋼板等の硬質板とを交互に積層した免震構造体が用いられている。この免震構造体は、上下方向には高い剛性、せん断方向には低い剛性を有する弾性構造体であり、地震の振動数に対して建築物の固有振動数を低減することにより、振動の入力加速度を減少し、建築物あるいはその中の人、設備などに対する被害を最小限にするものである。   For base isolation of buildings and support of structures such as bridges and elevated roads, seismic isolation structures in which rubber compositions and hard plates such as steel plates are alternately stacked are used. This seismic isolation structure is an elastic structure with high rigidity in the vertical direction and low rigidity in the shear direction. By reducing the natural frequency of the building against the vibration frequency of the earthquake, the vibration input can be reduced. It reduces acceleration and minimizes damage to buildings, people in them, and equipment.

このような用途のゴム組成物としては、ジエン系ゴムをゴム成分とし、高減衰性を付与するために微粒子カーボンブラックと石油樹脂とを多量に配合することが行われている(特許文献1,2)。   As a rubber composition for such applications, diene rubber is used as a rubber component, and a large amount of fine particle carbon black and petroleum resin are blended in order to impart high damping properties (Patent Document 1, Patent Document 1). 2).

しかし、カーボンブラックの多量配合はゴムの剛性を向上させ高減衰性を付与することはできるが、ゴム粘度の上昇により未加硫ゴムの混練や押出等の精練工程に悪影響し加工性を著しく低下させるとともに、ゴム硬度の上昇による破壊強度や破断伸びを低下させるという問題があり、高減衰ゴム組成物における減衰性能と加工性やゴム物性とのバランスよい両立を図ることが求められている。   However, a large amount of carbon black can improve the rigidity of the rubber and give it a high damping property, but the increase in rubber viscosity has an adverse effect on the refining process such as kneading and extrusion of unvulcanized rubber, and the workability is significantly reduced. In addition, there is a problem in that the fracture strength and elongation at break due to an increase in rubber hardness are reduced, and a balance between the damping performance and workability and rubber properties in a high damping rubber composition is required.

また、ゴム組成物の減衰性を向上し、加工性を補い改善するためにカーボンブラックと共に石油樹脂を配合することが行われているが、石油樹脂を多量に配合するとクリープ特性が低下し長期耐久性に劣るという不具合が生じてくる。
特開平10−110064号公報 特開平10−176083号公報
In addition, in order to improve the damping property of rubber composition and supplement and improve processability, petroleum resin is blended with carbon black. However, if a large amount of petroleum resin is blended, the creep characteristics deteriorate and long-term durability is achieved. The problem of inferiority occurs.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-110064 Japanese Patent Laid-Open No. 10-176083

本発明は、上記実状に鑑み、減衰性能及び強度や伸び特性に優れ、ゴム組成物の剛性(弾性率)の調整が可能であり、高剛性配合の場合にも未加硫ゴムの加工性を損なうことのない免震構造体に好適に使用することができる高減衰ゴム組成物を提供することを目的とする。   In view of the above situation, the present invention is excellent in damping performance, strength and elongation characteristics, can adjust the rigidity (elastic modulus) of the rubber composition, and can process the unvulcanized rubber even in the case of high rigidity blending. It is an object of the present invention to provide a highly damped rubber composition that can be suitably used for a seismic isolation structure that does not damage.

本発明者らは、カーボンブラックの多量配合によるゴム組成物の高剛性配合時に、特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックを併用することにより、カーボンブラックの多量配合による高減衰性をゴム組成物に付与しつつ、未加硫ゴムの粘度上昇を抑え加工性を良好に維持することを見出し本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have given rubber composition a high damping property due to a large amount of carbon black by using carbon black having a specific colloidal characteristic in combination with a high rigidity of the rubber composition due to a large amount of carbon black. However, the present invention has been completed by finding that the viscosity of the unvulcanized rubber is suppressed and the processability is kept good.

すなわち、本発明は、ジエン系ゴムからなるゴム成分100重量部に対しカーボンブラック40〜95重量部と、樹脂10〜50重量部とを含有する高減衰ゴム組成物において、前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gであるカーボンブラック(A)と、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gでありかつDBP吸油量が90ml/100mg以下であるカーボンブラック(B)とを含み、前記カーボンブラック(B)がカーボンブラック総含有量の10〜50重量%を含んでなることを特徴とする高減衰ゴム組成物である。 That is, the present invention relates to a high-damping rubber composition containing 40 to 95 parts by weight of carbon black and 10 to 50 parts by weight of resin with respect to 100 parts by weight of a rubber component made of a diene rubber. trimethyl ammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is a carbon black (a) is a 100~170m 2 / g, cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 100~170m 2 / g and DBP oil absorption amount 90ml / 100 mg or less of carbon black (B), wherein the carbon black (B) comprises 10 to 50% by weight of the total carbon black content.

本発明の高減衰ゴム組成物によると、CTABが100〜170m/gである微粒子カーボンブラックを含有することで、ゴムの剛性(弾性率)を向上し高減衰性をゴム組成物に付与することができ、CTABが100〜170m/gでありかつDBP吸油量が90ml/100mg以下であるカーボンブラック(B)を併用することで、未加硫ゴムのムーニー粘度上昇を抑えて加工性を改善し、強度や破断伸びの低下を抑えることができる。これにより、微粒子カーボンブラックを多量配合した高剛性配合の場合にも、未加硫ゴムの加工性を良好にして工程安定性を維持するとともに、減衰性能及びゴム物性に優れたゴム組成物を得ることができる。 According to the highly damped rubber composition of the present invention, by containing fine particle carbon black having a CTAB of 100 to 170 m 2 / g, the rigidity (elastic modulus) of the rubber is improved and high damping properties are imparted to the rubber composition. In combination with carbon black (B) having a CTAB of 100 to 170 m 2 / g and a DBP oil absorption of 90 ml / 100 mg or less, it is possible to suppress an increase in Mooney viscosity of the unvulcanized rubber and improve workability. It is possible to improve and suppress a decrease in strength and elongation at break. As a result, even in the case of high-rigidity compounding with a large amount of fine particle carbon black, processability of unvulcanized rubber is improved to maintain process stability, and a rubber composition having excellent damping performance and rubber physical properties is obtained. be able to.

そして、前記高減衰ゴム組成物を用いてなる免震構造体では、高減衰ゴム組成物により地震などの振動エネルギーを吸収、減衰し、建造物や内部の人、機械装置などを保護し、その振動減衰効果を長期に継続する耐久性に優れたものとなる。   And in the seismic isolation structure using the high-damping rubber composition, the high-damping rubber composition absorbs and attenuates vibration energy such as earthquakes, and protects buildings, internal people, mechanical devices, etc. The vibration damping effect is excellent for long-term durability.

本発明の高減衰ゴム組成物は、減衰性能及び破壊特性に優れ、ゴム組成物の剛性(弾性率)の調整が可能であり、特に高剛性配合の場合にも未加硫ゴムの加工性を良好にし工程安定性を維持することができる。従って、各種の免震、防震、除震等の振動エネルギーの吸収効果に優れる免震構造体に好適に使用することができる。   The high-damping rubber composition of the present invention is excellent in damping performance and fracture characteristics, and can adjust the rigidity (elastic modulus) of the rubber composition. Especially in the case of blending with high rigidity, the processability of unvulcanized rubber is improved. It is possible to improve the process stability. Therefore, it can be suitably used for a seismic isolation structure having excellent vibration energy absorption effects such as various types of seismic isolation, seismic isolation, and seismic isolation.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の高減衰ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分に、樹脂と、特定のコロイダル特性を有する少なくとも2種類のカーボンブラック(A)、(B)を含有し、その他に加硫剤、加硫促進剤、亜鉛華、老化防止剤などの配合剤を配合してなるゴム組成物である。   The high-damping rubber composition of the present invention contains a resin and at least two types of carbon blacks (A) and (B) having specific colloidal characteristics in a diene rubber component, and in addition, a vulcanizing agent and a vulcanizing agent. It is a rubber composition formed by blending compounding agents such as an accelerator, zinc white, and anti-aging agent.

ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、各種のスチレンブタジエンゴム(SBR)、各種のブタジエンゴム(BR)、シンジオタクチック−1,2ポリブタジエンで変性したシス−1,4ブタジエンゴム(VCR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)などを挙げることができ、その単独又は任意の2種以上を併用し使用することができる。   Diene rubbers include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), various styrene butadiene rubbers (SBR), various butadiene rubbers (BR), cis-1, modified with syndiotactic-1,2 polybutadiene, 4-Butadiene rubber (VCR), nitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR) and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.

なかでも、機械的強度特性、減衰性、加工性等のバランスの観点から、NRやIRの天然ゴム系ゴム成分が好適であり、NR及び/又はIRを主成分としてBRやVCRを配合し減衰性や低温特性の向上を図るものでもよい。   Of these, NR and IR natural rubber rubber components are preferred from the viewpoint of the balance of mechanical strength characteristics, damping properties, processability, etc., and NR and / or IR is the main component and BR or VCR is blended to attenuate. It may be possible to improve the properties and low temperature characteristics.

本発明の高減衰ゴム組成物には、ジエン系ゴム成分100重量部に対し、樹脂が10〜50重量部配合される。   In the high damping rubber composition of the present invention, 10 to 50 parts by weight of the resin is blended with 100 parts by weight of the diene rubber component.

本発明に用いられる樹脂としては、オレフィン、ジオレフィンなどのC5,C9石油留分を重合し樹脂化した石油樹脂、クマロン・インデン樹脂やクマロン樹脂/ナフテン系油/フェノール樹脂/ロジンの混合品のようなクマロン樹脂系樹脂、フェノール・アセチレン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、テルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂などのフェノール・テルペン系樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂などの石油系炭化水素樹脂が挙げられ、また、ロジンやロジン誘導体樹脂、テルペン系樹脂等が挙げられ、その単独或いは任意の2種以上を併用し用いられる。   Examples of the resin used in the present invention include petroleum resins obtained by polymerizing C5 and C9 petroleum fractions such as olefins and diolefins, and mixed products of coumarone / indene resin and coumarone resin / naphthene oil / phenol resin / rosin. Such as coumarone resin, phenol / acetylene resin, phenol / formaldehyde resin, terpene / phenol resin, polyterpene resin, phenol / terpene resin such as xylene / formaldehyde resin, aromatic hydrocarbon resin, aliphatic hydrocarbon resin And petroleum hydrocarbon resins such as aliphatic / aromatic petroleum resins, rosin, rosin derivative resins, terpene resins, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

この樹脂の配合量が10重量部未満では樹脂による減衰性向上の効果が得られず、50重量部を越えると未加硫ゴムの粘度が低下しゴムの混練、押出等の精練工程が困難となり、またゴム組成物のタックが過大となりロール粘着等の作業性悪化、さらに加硫ゴムのクリープ性も大きくなり減衰性や耐久性が低下する。   If the amount of the resin is less than 10 parts by weight, the effect of improving the damping property by the resin cannot be obtained, and if it exceeds 50 parts by weight, the viscosity of the unvulcanized rubber is lowered and the refining process such as rubber kneading and extrusion becomes difficult. In addition, the tackiness of the rubber composition becomes excessive, the workability such as roll adhesion is deteriorated, and the creep property of the vulcanized rubber is also increased, so that the damping property and durability are lowered.

本発明の高減衰ゴム組成物は、微粒子カーボンブラックをジエン系ゴム成分100重量部に対して40〜95重量部を含有する。   The high damping rubber composition of the present invention contains 40 to 95 parts by weight of fine carbon black with respect to 100 parts by weight of the diene rubber component.

このカーボンブラックとしては、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gであるカーボンブラック(A)と、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gでありかつDBP吸油量が90ml/100mg以下であるカーボンブラック(B)とから構成され、カーボンブラック(B)の配合量は、カーボンブラック総含有量の10〜50重量%を構成するように配合される。もちろん他のカーボンブラックを少量含んでいてもよい。 The carbon black has a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 100 to 170 m 2 / g, and a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 100 to 170 m 2 / g. And carbon black (B) having a DBP oil absorption of 90 ml / 100 mg or less, and the amount of carbon black (B) is 10 to 50% by weight of the total carbon black content. The Of course, it may contain a small amount of other carbon black.

カーボンブラックの配合量がジエン系ゴム成分100重量部に対して40重量部未満では所望の減衰性能やゴム物性が得難くなり、95重量部を越えるとカーボンブラックの分散性が悪化し強度や伸びなどのゴム物性が低下し、粘度上昇に伴う加工性の低下も大きくなり好ましくない。   If the blending amount of carbon black is less than 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber component, it is difficult to obtain desired damping performance and rubber physical properties, and if it exceeds 95 parts by weight, the dispersibility of carbon black deteriorates and the strength and elongation increase. It is not preferable because the physical properties of rubber and the like are deteriorated, and the workability is decreased with increasing viscosity.

本発明においては、CTABが100〜170m/gにある微粒子のカーボンブラックを配合することで、その配合量によりゴム組成物を高剛性(高弾性)に調整するとともに、減衰性に優れたものとすることができる。 In the present invention, by blending fine carbon black having a CTAB of 100 to 170 m 2 / g, the rubber composition is adjusted to high rigidity (high elasticity) according to the blending amount, and excellent in damping properties It can be.

前記カーボンブラックのCTABが100m/g未満であると、粒径が大きくなり良好な減衰性が得られず、また170m/gを越えると未加硫ゴムのムーニー粘度が急上昇し加工性が急激に悪化し、ゴム硬度も高くなってゴム物性が低下し、この上限を越えると減衰性能と加工性やゴム物性との両立が困難になる。なお、CTABは、ASTM D3765に準拠する測定値である。 If the CTAB of the carbon black is less than 100 m 2 / g, the particle size becomes large and good damping properties cannot be obtained, and if it exceeds 170 m 2 / g, the Mooney viscosity of the unvulcanized rubber increases rapidly and the processability is increased. When the upper limit is exceeded, it becomes difficult to achieve both damping performance, workability and rubber physical properties. CTAB is a measured value based on ASTM D3765.

前記CTABが100〜170m/gにある微粒子のカーボンブラックを配合した場合、ゴム組成物は高減衰性を得ることができるが、反面、ゴム硬度が上昇するために混練性や押出性などの加工性を低下させる。従って、CTABの範囲のみを規定したカーボンブラック(A)のみを配合した場合は、高減衰性と加工性やゴム物性が両立しないという不具合が生じてくる。 When a fine carbon black having a CTAB of 100 to 170 m 2 / g is blended, the rubber composition can obtain a high damping property, but on the other hand, since the rubber hardness is increased, kneadability, extrudability, etc. Reduces workability. Therefore, when only carbon black (A) that defines only the range of CTAB is blended, there arises a problem that high damping property and workability and rubber physical properties are not compatible.

そこで、本発明においては、高減衰ゴム組成物に配合されるカーボンブラックの総含有量の10〜50重量%が、CTABが100〜170m/gでありかつDBP吸油量が90ml/100mg以下であるカーボンブラック(B)が配合され用いられる。すなわち、カーボンブラック(A)と(B)との合計配合量の10〜50重量%、或いは他のカーボンブラックが配合される場合は、カーボンブラック(A)と(B)と他のカーボンブラックとの合計配合量の10〜50重量%の配合量でカーボンブラック(B)が配合され、カーボンブラック(A)と併用される。 Therefore, in the present invention, 10 to 50% by weight of the total content of carbon black blended in the highly attenuated rubber composition is CTAB of 100 to 170 m 2 / g and DBP oil absorption of 90 ml / 100 mg or less. A certain carbon black (B) is blended and used. That is, 10 to 50% by weight of the total amount of carbon black (A) and (B), or when other carbon black is blended, carbon black (A) and (B) and other carbon black Carbon black (B) is blended in a blending amount of 10 to 50% by weight of the total blending amount, and used in combination with carbon black (A).

CTABが100〜170m/gでありかつDBPが90ml/100mg以下のカーボンブラック(B)は、小粒径かつストラクチャーの凝集状態が低いことで、ゴム組成物の減衰性を得るとともに、未加硫ゴムの粘度上昇を抑える効果があり、また強度や破断伸びを維持することができ、CTABを規定したカーボンブラック(A)の加工性低下の欠点を補いゴム組成物の加工性を良好に維持するものとなる。 Carbon black (B) having a CTAB of 100 to 170 m 2 / g and a DBP of 90 ml / 100 mg or less has a small particle size and a low aggregation state of the structure. It has the effect of suppressing the viscosity increase of vulcanized rubber, can maintain strength and elongation at break, and maintains the good processability of the rubber composition by making up for the disadvantage of the processability of carbon black (A) that defines CTAB. To be.

カーボンブラック(B)のDBPが90ml/100mgを越えると、ムーニー粘度の上昇を抑える効果が得られず加工性の確保が困難となる。このDBPの下限値は特に制限されることはないが、カーボンブラックの製造技術上から40ml/100mg程度以上が現状での実用範囲である。なお、DBPはJIS K6217に準拠する測定値である。   When the DBP of the carbon black (B) exceeds 90 ml / 100 mg, it is difficult to secure processability because the effect of suppressing the increase in Mooney viscosity cannot be obtained. The lower limit value of DBP is not particularly limited, but about 40 ml / 100 mg or more is a practical range at present from the viewpoint of carbon black production technology. DBP is a measured value based on JIS K6217.

このカーボンブラック(B)の配合量がカーボンブラック総含有量の10重量%未満であると、ゴム組成物のムーニー粘度の上昇を抑えることができず加工性の維持が困難となり、50重量%を越えるとゴム組成物の剛性が得られなくなり減衰性能が低下するので好ましくない。   When the blending amount of the carbon black (B) is less than 10% by weight of the total carbon black content, the increase in Mooney viscosity of the rubber composition cannot be suppressed and it becomes difficult to maintain processability. If it exceeds, the rigidity of the rubber composition cannot be obtained, and the damping performance is lowered.

従って、上記CTABを限定するカーボンブラック(A)と、CTABがカーボンブラック(A)と同一範囲にありかつDBPを限定するカーボンブラック(B)の適正量を併用することで、カーボンブラックの多量配合時の高剛性配合においても未加硫ゴムのムーニー粘度上昇を抑えて加工性を確保し、加硫後ゴム組成物の減衰性能及び強度、伸びなどのゴム物性や耐久性をバランス良く両立することができる。   Therefore, the carbon black (A) that limits the CTAB and the carbon black (B) that limits the DBP and CTAB is in the same range as the carbon black (A) are used together, so that a large amount of carbon black is blended. Even in the case of high-rigidity blending, the increase in Mooney viscosity of unvulcanized rubber is suppressed to ensure processability, and the rubber properties such as damping performance, strength, and elongation after vulcanization, and the rubber properties and durability are balanced and balanced. Can do.

また、カーボンブラック(A)とカーボンブラック(B)との合計配合量とその配合比率を調整することで、ゴム組成物の剛性(弾性率)を任意に設定し、各種免震装置の用途に適合するゴム組成物とすることができる。   Also, by adjusting the total blending amount and blending ratio of carbon black (A) and carbon black (B), the rigidity (elastic modulus) of the rubber composition can be set arbitrarily, and used for various seismic isolation devices. A suitable rubber composition can be obtained.

本発明の高減衰ゴム組成物には、前記ゴム成分、樹脂、カーボンブラックの他に、必要に応じて通常にゴム工業で使用されている硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、シリカ、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、オイル等の軟化剤、ワックス、各種充填剤、可塑剤、各種樹脂類などの配合剤を通常の配合量の範囲で適宜配合することができる。   In addition to the rubber component, resin, and carbon black, the high damping rubber composition of the present invention includes a vulcanizing agent such as sulfur that is usually used in the rubber industry, a vulcanization accelerator, silica, Silane coupling agents, anti-aging agents, softeners such as zinc white, stearic acid, oil, etc., compounding agents such as waxes, various fillers, plasticizers, various resins, etc. can be appropriately blended within the normal blending amount range. it can.

本発明の高減衰ゴム組成物は、上記成分をバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム工業で通常使用されるゴム用混合機を用いて混合することにより得られる。   The high-damping rubber composition of the present invention can be obtained by mixing the above components using a rubber mixer usually used in the rubber industry such as a Banbury mixer or a kneader.

本発明の免震構造体は、前記高減衰ゴム組成物からなるゴム部材と鋼板などの硬質板とからなる構造体である。   The seismic isolation structure of the present invention is a structure comprising a rubber member made of the high damping rubber composition and a hard plate such as a steel plate.

この免震構造体としては、図1に示すような高減衰ゴム層2と硬質板3とを交互に積層して接着し、上下面にフランジ4、4’を備えた免震構造体1が例示され、その内部構造、形状、大きさなどは限定されず、形状は円柱状の他に四角柱状、多角柱状、楕円柱状など用途により選択でき、また前記硬質板やフランジは冷間圧延鋼板や各種金属板、セラミック材、FRPなどの強化プラスチック材などの各種材質のものが用いられる。   As this seismic isolation structure, there is provided a seismic isolation structure 1 having a high damping rubber layer 2 and a hard plate 3 alternately laminated as shown in FIG. 1 and having flanges 4 and 4 'on the upper and lower surfaces. The internal structure, shape, size, and the like are not limited, and the shape can be selected depending on the use such as a rectangular column shape, a polygonal column shape, an elliptical column shape in addition to a columnar shape, and the hard plate and the flange can be a cold rolled steel plate, Various materials such as various metal plates, ceramic materials, and reinforced plastic materials such as FRP are used.

前記免震構造体の製造方法は、高減衰ゴムを成形、加硫して得たシート状のゴム部材と硬質板やフランジとを積層し接着剤により接着する方法、またはシート状に成形した未加硫の高減衰ゴムと硬質板やフランジと積層し加硫接着し製造することができる。   The manufacturing method of the seismic isolation structure is a method of laminating a sheet-like rubber member obtained by molding and vulcanizing a high-damping rubber and a hard plate or a flange and bonding them with an adhesive, or an unmolded sheet-like structure. It can be manufactured by laminating vulcanized high damping rubber with a hard plate or flange and vulcanizing and bonding.

この免震構造体はビルや戸建て建築物などの基礎免震、橋梁や道路の支承などの免震、除振、防振などの振動エネルギーの吸収に安定した効果を有し、好適に使用することができる。   This seismic isolation structure has a stable effect on the absorption of vibration energy such as base isolation of buildings and detached buildings, isolation of bridges and road supports, vibration isolation, vibration isolation, etc. be able to.

以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す各実施例、比較例について、天然ゴム(NR、RSS#3相当)100重量部に対して、下記CTAB、DBPを有するカーボンブラック(A)(B)及び樹脂、可塑剤を表1に記載の配合量(重量部)で配合した。   For each of the examples and comparative examples shown in Table 1, carbon black (A) (B) having the following CTAB and DBP, resin, and plasticizer are represented with respect to 100 parts by weight of natural rubber (NR, equivalent to RSS # 3). 1 was blended in the blending amount (parts by weight) described in 1.

[カーボンブラック及び樹脂、可塑剤]
・カーボンブラック(A):CTAB=135m/g、DBP=110ml/100mg
・カーボンブラック(B):CTAB=120m/g、DBP=70ml/100mg
・樹脂:日本ゼオン(株)クイントン1345
・可塑剤:アロマ系プロセスオイル
[Carbon black and resin, plasticizer]
Carbon black (A): CTAB = 135 m 2 / g, DBP = 110 ml / 100 mg
Carbon black (B): CTAB = 120 m 2 / g, DBP = 70 ml / 100 mg
-Resin: ZEON Corporation Quinton 1345
・ Plasticizer: Aroma-based process oil

上記NR、カーボンブラック、樹脂、可塑剤に、下記の共通配合成分を配合(重量部)し、各実施例、比較例の各ゴム組成物を通常の密閉式バンバリーミキサーを用いて混練し調整した。   The following common compounding ingredients were blended (parts by weight) with the above NR, carbon black, resin, and plasticizer, and each rubber composition of each Example and Comparative Example was kneaded and adjusted using a normal hermetic Banbury mixer. .

[共通配合成分と配合量]
・亜鉛華:3重量部(3号亜鉛華)
・ステアリン酸:2重量部(工業用ステアリン酸)
・老化防止剤:3重量部(フレキシス(株)サントフレックス13)
・硫黄:2重量部(5%油処理粉末硫黄)
・加硫促進剤:1.2重量部(大内新興化学工業(株)ノクセラーCZ)
[Common ingredients and amounts]
・ Zinc flower: 3 parts by weight (No. 3 zinc flower)
・ Stearic acid: 2 parts by weight (industrial stearic acid)
-Anti-aging agent: 3 parts by weight (Santo flex 13 from Flexis Co., Ltd.)
・ Sulfur: 2 parts by weight (5% oil-treated powdered sulfur)
・ Vulcanization accelerator: 1.2 parts by weight (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd. Noxeller CZ)

得られた各ゴム組成物について、加工性、基本物性(引張強さ、破断時伸び)、及び免震特性を下記方法に従って評価を行い、その結果を表1に示す。   Each rubber composition obtained was evaluated for processability, basic physical properties (tensile strength, elongation at break), and seismic isolation characteristics according to the following methods, and the results are shown in Table 1.

[加工性]
各高減衰ゴム組成物のムーニー粘度(ML(1+4)、温度100℃)を、JIS K6300に従い測定し、加工性の指標とした。数値が小さいほど加工性が良い。
[Machinability]
The Mooney viscosity (ML (1 + 4), temperature 100 ° C.) of each highly damped rubber composition was measured according to JIS K6300 and used as an index of processability. The smaller the value, the better the workability.

[引張強さ、破断伸び]
各高減衰ゴム組成物の引張強さ(TB)、及び破断伸び(EB)をJIS K6251に従い(3号形ダンベル使用)測定した。数値が大きいほど良い。
[Tensile strength, elongation at break]
The tensile strength (TB) and elongation at break (EB) of each high-damping rubber composition were measured according to JIS K6251 (using No. 3 dumbbell). The higher the number, the better.

[免震特性]
図2に示す「2ブロック・ラップ・シェア型」試験体(ゴム部:幅25mm、長さ25mm、厚み5mm)を各ゴム組成物を用いて加硫作製し、油圧式振動試験機を用いて周波数0.5Hzで、下記3シリーズの歪み条件でせん断加振を与え、図3に示すような応力−歪み曲線を得、せん断弾性係数(Geq)と振動吸収特性(Heq)を求めた。測定温度は20℃とした。
[Seismic isolation characteristics]
A "2-block lap shear type" specimen (rubber part: width 25 mm, length 25 mm, thickness 5 mm) shown in FIG. 2 is vulcanized using each rubber composition, and then using a hydraulic vibration tester. Shear excitation was applied at a frequency of 0.5 Hz under the following three series of strain conditions to obtain a stress-strain curve as shown in FIG. 3, and the shear elastic modulus (Geq) and vibration absorption characteristics (Heq) were determined. The measurement temperature was 20 ° C.

歪み加振条件
第1シリーズ:歪み100%で10回加振する。
第2シリーズ:歪み200%で10回加振する。
第3シリーズ:歪み100%で2回加振する。
Strain excitation condition 1st series: Excitation is performed 10 times with a strain of 100%.
Second series: Excitation is performed 10 times with a strain of 200%.
3rd series: Excitation twice with 100% strain.

第1シリーズにおける加振10回目と第3シリーズにおける加振2回目について、図3に示す応力−歪み曲線からGeqとHeqをそれぞれ下記式(1)、(2)から算出し、その平均値をそのゴム組成物のGeq及びHeqとし、表1に示す。Geqは剛性の指標であり任意の値に設定され、Heqは減衰性の指標であり大きいほど良好である。   For the tenth vibration in the first series and the second vibration in the third series, Geq and Heq are calculated from the following equations (1) and (2) from the stress-strain curve shown in FIG. Table 1 shows Geq and Heq of the rubber composition. Geq is an index of rigidity and is set to an arbitrary value, and Heq is an index of attenuation, and the larger the better.

Geq(Kgf/cm)=F/2 …(1)
Heq(%)=(ΔW/(W1+W2))×1/2π×100 …(2)
ここで、ΔWは図3における応力−歪み曲線のループ内の面積であり、W1,W2はそれぞれ図3における三角形領域の面積である。
Geq (Kgf / cm 2 ) = F / 2 (1)
Heq (%) = (ΔW / (W1 + W2)) × 1 / 2π × 100 (2)
Here, ΔW is the area in the loop of the stress-strain curve in FIG. 3, and W1 and W2 are the areas of the triangular regions in FIG.

Figure 2005344086
Figure 2005344086

カーボンブラック(A)のみを配合した比較例1,2,3では、配合量の増加につれてGeq、Heqが増加し剛性、減衰性は向上するが、一方でムーニー粘度が上昇し未加硫ゴムの加工性が悪化し、強度と破断伸びも低下傾向を示し耐久性に影響し好ましくない。   In Comparative Examples 1, 2, and 3 containing only carbon black (A), Geq and Heq increase as the compounding amount increases to improve rigidity and damping. On the other hand, Mooney viscosity increases and uncured rubber increases. Workability deteriorates and strength and elongation at break also show a tendency to decrease, which is unfavorable because it affects durability.

これに対して、所定量のカーボンブラック(B)を併用した各実施例は、ムーニー粘度を低レベルに維持して加工性を良好にし、かつGeq、Heqを維持して高減衰性を確保し両者がバランスする性能を有することが分かる。   On the other hand, each Example using a predetermined amount of carbon black (B) maintains Mooney viscosity at a low level to improve processability, and maintains Geq and Heq to ensure high attenuation. It turns out that both have the performance which balances.

カーボンブラック(B)の配合量の少ない比較例4は、ムーニー粘度が上昇し加工性の改善が得られず、逆に配合量の多すぎる比較例5はムーニー粘度は低レベルにあるが、Geq、Heqが低下し剛性、減衰性能が十分得られない。   In Comparative Example 4 in which the blending amount of carbon black (B) is small, the Mooney viscosity increases and processability is not improved. Conversely, in Comparative Example 5 in which the blending amount is too large, the Mooney viscosity is at a low level. , Heq is lowered and sufficient rigidity and damping performance cannot be obtained.

以上説明したように、本発明による高減衰ゴム組成物は、特定のカーボンブラックと樹脂を配合することでゴム混練時の加工性を維持し工程安定性を得、かつ良好なゴム物性と減衰性能をバランスよく備えるものとなり、ビル等の建築構造物、橋梁や道路の支承など各種の免震構造体に好適に使用することができる。   As described above, the highly damped rubber composition according to the present invention maintains the processability at the time of rubber kneading by blending a specific carbon black and a resin, obtains process stability, and has good rubber properties and damping performance. Can be suitably used for various seismic isolation structures such as building structures such as buildings, bridges and road supports.

本発明の高減衰ゴム組成物を適用した免震構造体である。It is a seismic isolation structure to which the high damping rubber composition of the present invention is applied. 「2ブロック・ラップ・シェア型」試験体の斜視図である。It is a perspective view of a "2 block lap shear type" test body. 応力−歪み曲線の説明図である。It is explanatory drawing of a stress-strain curve.

符号の説明Explanation of symbols

1……免震構造体
2……高減衰ゴム
3……硬質板
4,4’……フランジ
1 …… Seismic isolation structure 2 …… High damping rubber 3 …… Hard plate 4, 4 ′ …… Flange

Claims (2)

ジエン系ゴムからなるゴム成分100重量部に対しカーボンブラック40〜95重量部と、樹脂10〜50重量部とを含有する高減衰ゴム組成物において、
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gであるカーボンブラック(A)と、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)が100〜170m/gでありかつDBP吸油量が90ml/100mg以下であるカーボンブラック(B)とを含み、前記カーボンブラック(B)がカーボンブラック総含有量の10〜50重量%を含んでなる
ことを特徴とする高減衰ゴム組成物。
In the high damping rubber composition containing 40 to 95 parts by weight of carbon black and 10 to 50 parts by weight of resin with respect to 100 parts by weight of the rubber component made of diene rubber,
The carbon black has a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 100 to 170 m 2 / g and a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 100 to 170 m 2 / g. And a carbon black (B) having a DBP oil absorption of 90 ml / 100 mg or less, wherein the carbon black (B) comprises 10 to 50% by weight of the total carbon black content. Composition.
前記高減衰ゴム組成物を用いてなる
ことを特徴とする免震構造体。
A base-isolated structure comprising the high-damping rubber composition.
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