JP2007231293A - 建築用制振・免震エラストマー製品 - Google Patents

Abstract

【課題】高減衰で、かつ、剛性の温度依存性に優れた建築用制振・免震エラストマー製品を提供する。
【解決手段】下記の（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種からなるスチレン系ブロックポリマーを主要成分とし、かつ、架橋剤を含有しない高減衰エラストマー組成物を、架橋を伴わない溶融成形してなる建築用制振・免震エラストマー製品である。
（ａ１）ＳＩＳ全体中のＳＩジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＩＳ。
（ａ２）ＳＢＳ全体中のＳＢジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＢＳ。
（ａ３）ＳＥＢＳ全体中のＳＥＢジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＥＢＳ。
（ａ４）ＳＥＰＳ全体中のＳＥＰジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＥＰＳ。
【選択図】なし

Description

本発明は、振動吸収材料、衝撃吸収材料等の用途に適した建築用制振・免震エラストマー製品に関するものであり、詳しくは建築分野における制震、免震等の用途に好適な建築用制振・免震エラストマー製品に関するものである。

建築分野における制震装置や免震装置は、地震や風等による振動、大型車の走行等による交通振動等から建物の振動を抑制する目的で使用され、そのため、制震装置や免震装置等の用途に使用される減衰材料には、建物の剛性にあわせて小振幅から大振幅までの振動吸収能が求められる。加えて、建築分野において安定した減衰性能を発揮するためには、建物の外気雰囲気において安定した減衰性能が求められることになり、剛性の温度依存性が小さいことが望まれる。従来、このような用途に用いられる減衰材料としては、ゴム成分を主成分とし、これにガラス転移温度（Ｔｇ）の高いポリマーや軟化点の高い樹脂等を配合したゴム組成物が用いられている。

しかしながら、上記従来のゴム組成物で大きな減衰性能を発現させる場合、主にｔａｎδ（損失正接）ピークの存在するガラス転移温度（Ｔｇ）領域が用いられることになり、このガラス転移温度（Ｔｇ）領域は、ガラス状態からゴム状態へと急激な変化を起こす領域であるため、剛性の温度依存性が極めて大きいという難点がある。例えば、１０℃の等価剛性（Ｋｅ１０）と、３０℃の等価剛性（Ｋｅ３０）との比（Ｋｅ１０／Ｋｅ３０）は、ほとんどの場合２倍以上となってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性に優れた建築用制振・免震エラストマー製品の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の建築用制振・免震エラストマー製品は、下記の（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種からなるスチレン系ブロックポリマーを主要成分とし、かつ、架橋剤を含有しない高減衰エラストマー組成物を、架橋を伴わない溶融成形してなるという構成をとる。
（ａ１）スチレン−イソプレン（ＳＩ）ジブロック成分を含有するスチレン−イソプレン −スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）であって、ＳＩＳ全体中のＳＩジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＩＳ。
（ａ２）スチレン−ブタジエン（ＳＢ）ジブロック成分を含有するスチレン−ブタジエン −スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）であって、ＳＢＳ全体中のＳＢジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＢＳ。
（ａ３）スチレン−エチレン・ブチレン（ＳＥＢ）ジブロック成分を含有するスチレン− エチレン・ブチレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）であって、ＳＥＢ Ｓ全体中のＳＥＢジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されて いるＳＥＢＳ。
（ａ４）スチレン−エチレン・プロピレン（ＳＥＰ）ジブロック成分を含有するスチレン −エチレン・プロピレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＰＳ）であって、Ｓ ＥＰＳ全体中のＳＥＰジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定さ れているＳＥＰＳ。

すなわち、本発明者らは、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性に優れた建築用制振・免震エラストマー製品を得るため、スチレン系ブロックポリマーを中心に鋭意研究を重ねた。一般的な熱可塑性エラストマーの性質としては、トリブロック成分で凍結相や水素結合等のハードセグメントによる類似架橋点が存在し、これによって弾性が生み出される。一方、ジブロック成分においては長いソフトセグメントの末端が固定されておらず、非常に運動性の高い状態で用いられるため、この部分では滑り（粘性）が生じる。そこで、本発明者らは、トリブロック成分でのエラストマーの性質と、ジブロック成分での粘性体的性質（＝減衰性）に着目し、各スチレン系ブロックポリマー（ａ１）〜（ａ４）全体中の各ジブロック成分の割合をそれぞれ特定の範囲に設定することにより、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。本発明に用いる高減衰エラストマー組成物による減衰性能は、従来のような、ガラス転移温度（Ｔｇ）領域を利用したものではないため、非常に低い温度依存性を示す。

以上のように、本発明の建築用制振・免震エラストマー製品に用いる高減衰エラストマー組成物は、前記（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種からなるスチレン系ブロックポリマーを主要成分とするものである。そして、上記各スチレン系ブロックポリマー（ａ１）〜（ａ４）全体中の各ジブロック成分の割合がそれぞれ特定の範囲に設定されているため、トリブロック成分でのエラストマーの性質と、ジブロック成分での粘性体的性質（＝減衰性）との双方を備えている。本発明に用いる高減衰エラストマー組成物による減衰性能は、従来のような、ガラス転移温度（Ｔｇ）領域を利用したものではないため、減衰性能に優れるとともに、非常に低い温度依存性を示し、剛性の温度依存性に優れている。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明に用いる高減衰エラストマー組成物は、前記（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種からなるスチレン系ブロックポリマーを主要成分とするものである。そして、本発明は、各スチレン系ブロックポリマー（ａ１）〜（ａ４）中のジブロック成分の割合がそれぞれ特定の範囲に設定されていることが最大の特徴である。

なお、本発明において、ジブロック成分とは、スチレン系ブロックポリマー中に、ハードセグメントとソフトセグメントとが１セットづつしかないブロック成分をいう。例えば、スチレンブロック（ハードセグメント）をＳ、イソプレンブロック（ソフトセグメント）をＩで表した場合、・・・ＳＳＳＳＳＳＳＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ・・・のように、スチレンブロック（Ｓ）とイソプレンブロック（Ｉ）とが１セットづつしかないものをジブロック成分という。また、・・・ＳＳＳＩＩＩＩＩＳＳＳ・・・のように、スチレンブロック（Ｓ）が２セットで、イソプレンブロック（Ｉ）が１セットのものをトリブロック成分という。

上記スチレン系ブロックポリマーとしては、ハードセグメントとしてポリスチレンを、ソフトセグメントとしてポリイソプレン，ポリブタジエン等のポリジエンを用いたブロックコポリマーであって、下記の（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種が用いられる。
（ａ１）スチレン−イソプレン（ＳＩ）ジブロック成分を含有するスチレン−イソプレン −スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）であって、ＳＩＳ全体中のＳＩジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＩＳ。
（ａ２）スチレン−ブタジエン（ＳＢ）ジブロック成分を含有するスチレン−ブタジエン −スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）であって、ＳＢＳ全体中のＳＢジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＢＳ。
（ａ３）スチレン−エチレン・ブチレン（ＳＥＢ）ジブロック成分を含有するスチレン− エチレン・ブチレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）であって、ＳＥＢ Ｓ全体中のＳＥＢジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されて いるＳＥＢＳ。
（ａ４）スチレン−エチレン・プロピレン（ＳＥＰ）ジブロック成分を含有するスチレン −エチレン・プロピレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＰＳ）であって、Ｓ ＥＰＳ全体中のＳＥＰジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定さ れているＳＥＰＳ。

上記スチレン系ブロックポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）は、通常、３０万以下であり、好ましくは１０万〜２０万の範囲である。

本発明においては、上記各スチレン系ブロックポリマー（ａ１）〜（ａ４）全体中の各ジブロック成分の割合をそれぞれ５０〜９５重量％の範囲に設定する必要があり、好ましくは５５〜８０重量％である。すなわち、各ジブロック成分の割合が５０重量％未満であると、トリブロック成分の割合が大きくなりすぎるため、減衰性に劣り、逆に各ジブロック成分の割合が９５重量％を超えると、コールドフロー性、耐熱性が著しく悪化するからである。

上記スチレン系ブロックポリマー（ａ１）としては、具体的には、ＳＩＳ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＤ１１１３）〔ジブロック成分：５５重量％〕、ＳＩＳ（日本ゼオン社製、クインタック３５２０）〔ジブロック成分：７８重量％〕があげられる。

なお、本発明に用いる高減衰エラストマー組成物には、上記スチレン系ブロックポリマーに加えて、粘着付与剤や可塑剤を配合することが好ましい。

上記粘着付与剤は、減衰性や接着性の向上を目的として用いられるものであり、例えば、水添脂環族系炭化水素樹脂、クマロン樹脂、ロジン、ロジンエステル、テルペンフェノール樹脂、ケトン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

上記粘着付与剤の配合割合は、上記スチレン系ブロックポリマー１００重量部（以下「部」と略す）に対して２００部以下に設定することが好ましく、特に好ましくは２０〜１００部である。

また、上記可塑剤は、硬度の調整等を目的とするものであり、例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等の合成可塑剤、パラフィン系オイル，アロマオイル等の鉱物油があげられる。

上記可塑剤の配合割合は、上記スチレン系ブロックポリマー１００部に対して２００部以下に設定することが好ましく、特に好ましくは５０〜１２０部である。

さらに、本発明に用いる高減衰エラストマー組成物には、上記各成分とともに補強剤、充填剤、酸化防止剤（老化防止剤）等を適宜配合することができる。

上記補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ等があげられる。上記充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ、グラファイト、酸化マグネシウム等があげられる。

上記酸化防止剤（老化防止剤）としては、例えば、Ｚｉｎｃジブチルジチオカルバメート等のジチオカルバメート系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤等があげられる。

本発明に用いる高減衰エラストマー組成物は、例えば、上記各成分をニーダー、プラネタリーミキサー、混合ロール、２軸スクリュー式攪拌機等を用いて混練することにより得ることができる。そして、この高減衰エラストマー組成物は、溶融温度以上に加熱して溶融させ、これを型枠内に流し込み、放冷して所定形状に成形することにより製品として用いることができる。

本発明の建築用制振・免震エラストマー製品は、建築分野における建築用制震壁，制震ダンパー等の制震装置および免震装置に好適に用いられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。

〔スチレン系ブロックポリマー（ａ１−１）〕
ＳＩＳ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＤ１１１３）〔ジブロック成分：５５重量％〕

〔スチレン系ブロックポリマー（ａ１−２）〕
ＳＩＳ（日本ゼオン社製、クインタック３５２０）〔ジブロック成分：７８重量％〕

〔スチレン系ブロックポリマー（ｂ）〕
ＳＩＳ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＤ１１１２）〔ジブロック成分：４０重量％〕

〔スチレン系ジブロックポリマー（ｃ）〕
ＳＥＰ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＧ１７０１）〔ジブロック成分：１００重量％〕

〔水添テルペン樹脂〕
ヤスハラケミカル社製、クリアロンＰ８５

〔マレイン酸変性ロジン〕
荒川化学社製、マルキードＮｏ８

〔軽質炭酸カルシウム〕
白石カルシウム社製、軽炭シルバーＷ

〔ナフテン油〕
出光興産社製、ダイアナプロセスＮＭ２８０

〔フェノール系老化防止剤〕
チバガイギー社製、イルガノックス１０１０

〔実施例１〜５、比較例１，２〕
下記の表１および表２に示す各成分を同表に示す割合で配合し、これらをニーダーで混練して、目的とするエラストマー組成物を調製した。

このようにして得られた実施例品および比較例品のエラストマー組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表３および表４に併せて示した。

〔コールドフロー性〕
上記エラストマー組成物を５０℃のオーブン中に２４時間さらし、形成保持しているかどうかを観察した。そして、形成保持しているものを○、少なくとも一部が流動しているものを×として表示した。

〔減衰特性〕
２枚の鋼板の間に、シリコーン製のコの字枠をねじ止めした後、その枠内に、上記エラストマー組成物を挿入した。ついで、上記エラストマー組成物を溶融温度以上に加熱して溶融し、この溶融物（大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み６ｍｍ）を上記鋼板内面に接着させ、評価用試料を作製した。そして、この評価用試料について、加振機（鷲宮製作所社製、ＤＹＮＡＭＩＣ ＳＥＲＶＯ）と、入力信号発振機（横河電気社製、シンセサイズドファンクションゼネレータＦＣ３２０）と、出力信号処理機（小野測器社製、ポータブルＦＦＴアナライザーＣＦ−３２００）を用いて、所定の条件における、加振の時間に対する剪断歪み値（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の数式（１）〜（３）に従い、減衰特性の評価を行った。なお、測定条件は、剪断歪み値（δ）：材料厚みに対して２００％、周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ、測定温度：１０℃および３０℃であった。これらの結果を下記の表３および表４に併せて示した。

等価剛性：Ｋｅ＝Ｑｄ／δ（ｋＮ／ｍ） …（１）
等価減衰係数：Ｃｅ＝△Ｗ／πωδ² （ｋＮ・ｓ／ｍ） …（２）
減衰定数：Ｈｅ＝△Ｗ／４πＷ …（３）
〔上記数式において、ω＝２πｆ、Ｗ＝Ｋｅδ² ／２、△Ｗは荷重−歪みループ面積を示す。〕

上記結果から、実施例品はいずれも、１０℃と３０℃の等価剛性比が２．０以下であり、減衰定数比およびｔａｎδ比も略１に近いため、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性に優れることがわかる。また、コールドフロー性に優れていることもわかる。

これに対して、比較例１品は、スチレン系ブロックポリマー中に占めるジブロック成分の割合が低すぎ、逆にトリブロック成分の割合が多すぎるため、１０℃と３０℃の等価剛性比が２．０を超えており、このことから剛性の温度依存性に著しく劣ることがわかる。また、比較例２品は、スチレン系ブロックポリマー中に占めるジブロック成分の割合が高すぎるため、コールドフロー性に著しく劣ることがわかる。

Claims (1)

1. 下記の（ａ１）〜（ａ４）からなる群から選ばれた少なくとも１種からなるスチレン系ブロックポリマーを主要成分とし、かつ、架橋剤を含有しない高減衰エラストマー組成物を、架橋を伴わない溶融成形してなる建築用制振・免震エラストマー製品。
   （ａ１）スチレン−イソプレン（ＳＩ）ジブロック成分を含有するスチレン−イソプレン −スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）であって、ＳＩＳ全体中のＳＩジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＩＳ。
   （ａ２）スチレン−ブタジエン（ＳＢ）ジブロック成分を含有するスチレン−ブタジエン −スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）であって、ＳＢＳ全体中のＳＢジブロッ ク成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されているＳＢＳ。
   （ａ３）スチレン−エチレン・ブチレン（ＳＥＢ）ジブロック成分を含有するスチレン− エチレン・ブチレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）であって、ＳＥＢ Ｓ全体中のＳＥＢジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定されて いるＳＥＢＳ。
   （ａ４）スチレン−エチレン・プロピレン（ＳＥＰ）ジブロック成分を含有するスチレン −エチレン・プロピレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＰＳ）であって、Ｓ ＥＰＳ全体中のＳＥＰジブロック成分の割合が５０〜９５重量％の範囲に設定さ れているＳＥＰＳ。