JP2011179594A - 高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体 - Google Patents

Abstract

【課題】高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させた高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体を提供する。
【解決手段】本発明の組成物は、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、橋梁支承用などとして好適に用いることができる高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体に関する。

橋梁や高架道路などの構造物の支承や建築物の基礎免震には、ゴム支承などの支承体が用いられている。ゴム支承とは、一般に複数個の鋼板等の硬質板と粘弾性的性質を有するゴム材料からなるゴム組成物とを交互に積層した積層体である。ゴム支承は、上部構造（例えば、主桁・主構など）と下部構造（例えば、橋台や橋脚など）との接点に設置される部材であり、ビルや橋梁等の建造物の上部構造の荷重を支え、かつ前記建造物を地震等により引き起こされる震動によって生じる上部構造及び下部構造の変位に対して追従できるようにしている。ゴム支承は、硬質板とゴム組成物とを交互に積層し、両者を強固に接着させることで、建造物の上部構造に対する耐荷重性の向上を図ると共に、地震などの震動で生じる水平力をゴムの弾力性で分散させるようにしている。

また、ゴム支承には、地震などの振動エネルギーをゴムで吸収するようにした減衰性能を有する免震用のゴム組成物が用いられる。免震用のゴム支承用として用いられるゴム組成物には、高い減衰性（振動をより多くの熱に変換して振動エネルギーを減衰させる）を有することが要求されている。

このような免震用のゴム支承に用いられるゴム組成物として、ジエン系ゴム１００質量部と、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０〜３００ｍ²／ｇであり、ＤＢＰ吸収量が１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、窒素吸着比表面積とＣＴＡＢ吸着比表面積との差が５〜３４ｍ²／ｇであるカーボンブラック５０〜９０質量部とを含有するゴム組成物が提案されている。このゴム組成物によれば、減衰性が高く、長期に渡り安定した特性を発揮させることができる（例えば、特許文献１参照）。

また、天然ゴムを主成分とし、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００〜１４０ｍ²／ｇ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１００〜１３０ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸収量が９０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、ΔＤＢＰ（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量−ＤＢＰ吸油量）が１０〜３０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックをゴム成分１００質量部に対し、３０〜８０質量部添加してなるゴム組成物が提案されている。このゴム組成物によれば、天然ゴムであっても優れた減衰性を発揮し、温度に依存せず安定的に優れた減衰性を発揮させることができる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２４６６５５号公報 特開２００８−２２２８７４号公報

ここで、防振、除振、免震用として用いられるゴム支承は長期使用に耐えうる必要があり、特に耐疲労性の改善は重要である。減衰性を向上させるためには小粒径のカーボンブラックが用いられ、耐疲労性を向上させるには大粒径で高ストラクチャーのカーボンブラックが用いられるため、減衰性と耐疲労性とは二律背反の関係にある。そのため、従来のような上記特許文献１、２に記載のゴム組成物では、減衰性を向上させるようにしているが、耐疲労性の更なる改善が望まれている、という問題がある。

ゴム支承として長期使用に耐えられるようにするため、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させたゴム組成物が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させた高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体を提供することを目的とする。

本発明は、次に示す（１）〜（５）である。
（１） 窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有することを特徴とする高減衰支承用ゴム組成物。
（２） 天然ゴムと、該天然ゴム以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを含有し、
前記カーボンブラックの含有量が、前記天然ゴムと該天然ゴム以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを合計したゴム１００質量部に対し、５０質量部以上９５質量部以下であることを特徴とする上記（１）に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
（３） 更に、石油樹脂を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
（４） 前記石油樹脂の含有量が、前記ゴム１００質量部に対して、５質量部以上４５質量部以下であることを特徴とする上記（３）に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
（５） 上記（１）〜（４）の何れか１つに記載の高減衰支承用ゴム組成物からなる軟質板と剛性を有する硬質板とを交互に積層してなることを特徴とする高減衰支承体。

本発明によれば、カーボンブラックのＮ₂ＳＡが１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、ＤＢＰ吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量との差（ΔＤＢＰ）を１０ｃｍ³／１００ｇ以下とすることで、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させた高減衰支承用ゴム組成物を提供することができる。

図１は、本発明の高減衰支承体の一例を簡略に示す断面概略図である。 図２は、ラップシェア型せん断試験用試料を模式的に示す側面図である。 図３は、ラップシェア型せん断試験にて得られたヒステリシス曲線の一例を表したグラフである。

以下、この発明について詳細に説明する。なお、この実施の形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施の形態］
本発明の高減衰支承用ゴム組成物（以下、「本発明の組成物」ともいう。）は、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有する高減衰支承用ゴム組成物である。以下、本発明の組成物に用いられる各成分について説明する。

＜カーボンブラック＞
本発明の組成物に用いられるカーボンブラックは、上述のように、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下のカーボンブラックである。

（窒素吸着比表面積）
窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）とは、窒素吸着法による比表面積をいい、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、カーボンブラック等の粉体粒子の全比表面積を測定する方法である。通常、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）の値が大きいほどカーボンブラックの粒径が小さくなる傾向がある。また、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２−２００１に記載の「窒素吸着法−単点法」に準じて測定される。

本発明においては、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、１７５ｍ²／ｇ以上２２５ｍ²／ｇ以下が好ましく、１８５ｍ²／ｇ以上２１５ｍ²／ｇ以下がより好ましい。窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が上記範囲であると、本発明の高減衰支承用ゴム組成物の加工性と、後述する本発明の高減衰支承体の減衰性とのバランスが良好となる。

（ＤＢＰ吸油量）
フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量とは、カーボンブラックがフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）を吸収する能力の尺度であり、ＤＢＰ吸油量は、カーボンブラック構成単位粒子同士のつながりの発達度合い（ストラクチャー）の指標となるものである。同程度の粒子径を有するカーボンブラックであれば、ＤＢＰ吸油量の値が小さいほどカーボンブラックのストラクチャーが小さくなる傾向がある。また、ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４−２００８に記載の「オイル吸収量の求め方」に準じて測定される。

本発明においては、ＤＢＰ吸油量は、８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、９５ｃｍ³／１００ｇ以上１１３ｃｍ³／１００ｇ以下が好ましく、９９ｃｍ³／１００ｇ以上１１０ｃｍ³／１００ｇ以下が更に好ましい。一般に高ストラクチャー化とすることによりゴムマトリックス中への分散性を改良することができるが、ＤＢＰ吸油量が１１５ｃｍ³／１００ｇを超えると支承用ゴムとして重要な特性の一つである伸び特性が低下したり、混練り時の加工性が低下するおそれがある。また、ＤＢＰ吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ未満になると弾性率が低下して、バネ特性が十分でなくなるおそれがあるからである。

（ΔＤＢＰ）
ΔＤＢＰとは、上記ＤＢＰ吸油量と、２４０００ｐｓｉで４回圧縮した試料について測定された圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ＝ＤＢＰ吸油量−２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）を示す値である。ΔＤＢＰは、ゴムとの混練り後におけるカーボンブラックのストラクチャー特性を評価する指標となるものである。２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量は、ストラクチャー破壊後（ゴムとの混練り後）におけるＤＢＰ吸油量を示すものであり、圧縮ＤＢＰ吸油量を２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量と表記することもある。

本発明においては、ΔＤＢＰは、０ｃｍ³／１００ｇよりも大きく１０ｃｍ³／１００ｇ以下であり、３ｃｍ³／１００ｇ以上９ｃｍ³／１００ｇ以下が好ましく、５ｃｍ³／１００ｇ以上９ｃｍ³／１００ｇ以下がより好ましい。ΔＤＢＰが１０ｃｍ³／１００ｇを超えると、ストラクチャーの壊れやすい構造の割合が大きくなり、ゴムとの混練り中にストラクチャーが破壊され、十分な強度を得ることができない虞があるためである。ΔＤＢＰを上記範囲で制御したカーボンブラックを配合して得られるゴム組成物は高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させることができる。

（凝集体分布の半値幅とストークス径との比）
凝集体分布の半値幅（Ｄ５０）とストークス径（Ｄｓｔ）との比（Ｄ５０／Ｄｓｔ）は、製造されるカーボンブラックの分布の程度を表し、この値が小さいほど凝集体分布がシャープとなる。ストークス径（Ｄｓｔ）とは、カーボンブラックを遠心沈降させ、光学的に得た凝集体のストークス相当径の分布曲線における最大頻度のストークス相当径をいう。また、半値幅（Ｄ５０）とは、ストークス相当径最大頻度の５０％の頻度が得られる位置の分布曲線の幅をいう。本発明においては、次のように測定する。まず、カーボンブラックを水に加え、カーボンブラック濃度を０．０５質量％にした後、超音波で充分に分散させた試料溶液を調製する。次いで、スピン液（蒸留水）１０ｍＬを回転ディスク（回転数：８０００ｒｐｍ）に加えた後、上記試料溶液を０．２ｍｌ注入し、遠心沈降を開始させ、光電沈降法により吸光度を測定する。その結果から、凝集体分布曲線を作成し、凝集体分布の半値幅（Ｄ１／２）およびストークス径（Ｄｓｔ）を算出する。なお、吸光度の測定には、Disk Centrifuge Photo sedimentometer（Joice Loebl社製）を使用する。

本発明においては、凝集体分布の半値幅（Ｄ５０）とストークス径（Ｄｓｔ）との比（Ｄ５０／Ｄｓｔ）は、０．７８以下であるのが好ましく、０．６５以上０．７８以下であるのがより好ましく、０．６８以上０．７８以下であるのが更に好ましい。凝集体分布の半値幅（Ｄ５０）とストークス径（Ｄｓｔ）との比（Ｄ５０／Ｄｓｔ）が上記範囲にあると、凝集体分布がシャープ化され、これによりカーボンブラックの分散性が良好となり、本発明の組成物の加工性も良好となる。

本発明の組成物に用いられるカーボンブラックの含有量は、後述する天然ゴム（ＮＲ）と天然ゴム（ＮＲ）以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを合計したゴム１００質量部に対し、５０質量部以上９５質量部以下であり、５５質量部以上９０質量部以下であるのが好ましく、６０質量部以上８５質量部以下であるのがより好ましい。上記カーボンブラックの含有量を上記範囲として後述する天然ゴム（ＮＲ）と天然ゴム（ＮＲ）以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムからなるゴム成分に混合することにより、本発明の組成物の加工性が良好となり、高いせん断弾性率が維持され、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させることができる。

（製造方法）
本発明のカーボンブラックの製造方法は特に限定されず、燃焼条件、高温燃焼ガス流速、原料油の導入条件、反応停止時間等を適宜制御することによって製造することができる。具体的には、例えば、原料炭化水素をカーボンブラックに転化させる反応帯域において、焼成ガスを均一にして、高温（１６００℃以上）かつ短時間（１００ｍ秒以内）で熱分解反応させる方法等が挙げられる。

＜ジエン系ゴム＞
本発明の組成物に用いられるジエン系ゴムは、特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられる。これらのジエン系ゴムの平均分子量、単量体構成モル比、ハロゲン化率等は特に限定されず、用いられる用途に応じて任意に設定できる。

これらのうち、本発明の組成物の加工性が良好となり、本発明の高減衰支承体の減衰性も良好となることから、ゴム成分として天然ゴム（ＮＲ）を用いるのが好ましい。
また、後述する本発明の高減衰支承体の減衰性、せん断弾性率の温度依存性を低減させることができることから、ゴム成分として天然ゴム（ＮＲ）の他にブタジエンゴム（ＢＲ）を用いるのが好ましい。

本発明においては、上記天然ゴム（ＮＲ）の他に、上記天然ゴム（ＮＲ）以外の少なくとも１つ以上の上記ジエン系ゴムを併用するのが好ましい。上記ＮＲと、上記ＮＲ以外の２種以上の上記ジエン系ゴムを併用する場合の好適な組み合わせとしては、ゴム成分同士の相溶性、加工性、グリーン強度および加硫物性に優れ、また、後述する本発明の高減衰支承用ゴム組成物を用いた高減衰支承体の温度依存性と減衰性を確保できるものが好ましい。例えば、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）との併用系、天然ゴム（ＮＲ）とイソプレンゴム（ＩＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）との併用系が好適に挙げられる。中でも、この特性がより優れる点で、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）との併用系がより好ましい。これらの混合比率は特に限定されない。また、天然ゴム（ＮＲ）に代えてイソプレンゴム（ＩＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）との併用系も好適に用いられる。

＜石油樹脂＞
本発明の組成物は、更に、石油樹脂を含有するのが好ましい。上記石油樹脂としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素の重合体、Ｃ９系の芳香族不飽和炭化水素の重合体、Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素とＣ９系の芳香族不飽和炭化水素との共重合体等を使用することができる。このような石油樹脂を含有することにより、加硫後の引張強さや切断時伸び等の物性が良好となり、また、後述する本発明の高減衰支承体の減衰性がより高くなる。また、このような石油樹脂は、後述する石英とカオリナイトとの凝集体と組み合わせて用いると高減衰性および優れたせん断弾性率を安定して発揮できる。

Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素としては、具体的には、例えば、ナフサの熱分解により得られるＣ５留分中に含まれる、１−ペンテン、２−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテンのようなオレフィン系炭化水素；２−メチル−１，３−ブタジエン、１，２−ペンタジエン、１，３−ペンタジエン、３−メチル−１，２−ブタジエンのようなジオレフィン系炭化水素；等が挙げられる。これらは、適当な触媒の存在下で、重合または共重合されることが可能である。ここで、Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素の重合体とは、一種のＣ５系の脂肪族不飽和炭化水素の単独重合体と、二種以上のＣ５系の脂肪族不飽和炭化水素の共重合体のいずれをもいう。

Ｃ９系の芳香族不飽和炭化水素としては、具体的には、例えば、ナフサの熱分解により得られるＣ９留分中に含まれる、α−メチルスチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエンのようなビニル置換芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは、適当な触媒の存在下で、重合または共重合されることが可能である。ここで、Ｃ９系の芳香族不飽和炭化水素の重合体とは、一種のＣ９系の芳香族不飽和炭化水素の単独重合体と、二種以上のＣ９系の芳香族不飽和炭化水素の共重合体のいずれをもいう。

また、Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素とＣ９系の芳香族不飽和炭化水素との共重合体は、この共重合体の軟化点が高くなる点で、Ｃ９系の芳香族不飽和炭化水素ユニットが６０モル％以上であるものが好ましく、９０モル％以上であるものがより好ましい。Ｃ５系の脂肪族不飽和炭化水素とＣ９系の芳香族不飽和炭化水素との共重合体は、適当な触媒の存在下で、共重合可能である。

本発明においては、上記石油樹脂は、ジエン系ゴムの物性に対し、その分子量および二重結合の反応性が影響を与えるので、軟化点（ＪＩＳ Ｋ２２０７）が１００℃以上のものが好ましく、１２０℃以上のものがより好ましい。

また、本発明においては、上記石油樹脂の含有量は、天然ゴム（ＮＲ）と天然ゴム（ＮＲ）以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを合計したゴム１００質量部に対して、５質量部以上４５質量部以下であるのが好ましく、１０質量部以上４５質量部以下であるのがより好ましい。石油樹脂の含有量が上記範囲であると、高い減衰性を維持しつつ、温度依存性が小さく、長期の繰り返しせん断変形に対する安定性を悪化させることのないバランスの取れた高減衰支承体を得ることができる。

更に、本発明においては、後述する無機充填剤と上記石油樹脂との質量比（無機充填剤／石油樹脂）は、石油樹脂の含有量が上記質量部の範囲において、１／０．２以上１／３．５以下であるのが好ましく、１／１以上１／３．０以下であるのがより好ましく、１／１以上１／２．５以下であるのが更に好ましい。無機充填剤と上記石油樹脂との質量比が上記範囲であると、高減衰性、繰り返しせん断変形に対する安定性に優れる高減衰支承体を得ることができる。

＜シリカ＞
本発明の組成物は、更に、シリカを含有するのが好ましい態様の１つである。シリカは、従来公知のものを用いることができ、その具体例としては、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、コロイダルシリカ等を挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、シリカは、平均凝集粒径が、５μｍ以上５０μｍ以下のものが好ましく、５μｍ以上３０μｍ以下のものがより好ましい。

本発明においては、上記シリカの含有量は、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して、５質量部以上３５質量部以下であるのが好ましく、１０質量部以上３０質量部以下であるのがより好ましい。シリカの含有量が上記範囲であると、減衰性およびせん断弾性率が優れた高減衰支承体を得ることができる。

＜無機充填剤＞
本発明の組成物は、更に、無機充填剤を含有するのが好ましい態様の１つである。上記無機充填剤には、上述したカーボンブラックおよびシリカは含まれない。使用される無機充填剤としては、例えば、Ｔ−クレー、カオリンクレー、ろう石クレー、セリサイトクレー、焼成クレー等のソフトクレー；けいそう土；重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、石英とカオリナイトとの凝集体；等が挙げられる。これらのうち、後述する本発明の高減衰支承体の減衰性および繰り返しせん断変形に対する物性の安定性を特に高く保つことができるという観点から、Ｔ−クレー、カオリンクレー、石英とカオリナイトとの凝集体が好ましい。

ここで、上記石英とカオリナイトとの凝集体は、従来公知のものを使用することができる。中でも、塊状石英と板状のカオリナイトとの天然結合物であることが好ましい。市販品としては、例えば、シリチン（シリチンＺ８６、シリチンＶ８５、シリチンＮ８２、シリチン８５、シリチンＮ８７、（いずれもホフマンミネラル社製））等が好適に挙げられる。なお、人工的に製造された同様の構造を有するものを用いることもできる。

本発明の組成物は、上述したように、上記石英とカオリナイトとの凝集体を含む場合、特に、減衰性およびせん断弾性率の安定性改善効果に優れ、上記石油樹脂と組み合わせて用いると、減衰性およびせん断弾性率をより安定して発揮することができる。

また、上記石英とカオリナイトとの凝集体を構成する石英とカオリナイトの質量比（石英／カオリナイト）は特に限定されないが、後述する本発明の高減衰支承体が繰り返しせん断変形されても、より高い減衰性およびより優れたせん断弾性率を安定して発揮できるという理由から、石英とカオリナイトの質量比は、１２／１以上１／１以下であるのが好ましく、９／１以上２／１以下であるのがより好ましい。

更に、上記石英とカオリナイトとの凝集体は、石英とカオリナイトとの他に、例えば、酸化鉄、リン成分、硫黄成分を含むことができる。このような凝集体は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明においては、上記無機充填剤の含有量は、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して、５質量部以上５５質量部以下が好ましく、１０質量部以上５０質量部以下がより好ましく、１５質量部以上４０質量部以下が更に好ましい。無機充填剤の含有量が上記範囲であると、高い減衰性を維持しつつ、長期の繰り返しせん断変形に対する減衰性およびせん断弾性率を安定な高減衰支承体を得ることができる。

また、本発明においては、上記シリカと上記無機充填剤との合計量は、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して、２０質量部以上７５質量部以下であるのが好ましく、３０質量部以上６５質量部以下であるのがより好ましい。シリカと無機充填剤との合計量がこのような範囲である場合、減衰性がより高くなり、長期の繰り返しせん断変形に対する減衰性およびせん断弾性率がより安定なものとなる、バランスの優れた高減衰支承体が得られる。

更に、本発明においては、上記シリカと上記無機充填剤の質量比は、１／１以上１／２．５以下であるのが好ましく、１／１以上１／２．０以下であるのがより好ましい。シリカと無機充填剤との質量比がこの範囲の場合、本発明の組成物の加工性がより良好となる。

＜添加剤＞
本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、その他の添加剤を含有することができる。上記添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、加硫助剤、難燃剤、耐候剤、耐熱剤等が挙げられる。加硫剤としては、具体的には、例えば、硫黄；ＴＭＴＤなどの有機含硫黄化合物；ジクミルペルオキシドなどの有機過酸化物；等が挙げられる。加硫促進剤としては、具体的には、例えば、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ）などのスルフェンアミド類；メルカプトベンゾチアゾールなどのチアゾール類；テトラメチルチウラムモノスルフィドなどのチウラム類；ステアリン酸；等が挙げられる。老化防止剤としては、具体的には、例えば、ＴＭＤＱなどのケトン・アミン縮合物；ＤＮＰＤなどのアミン類；スチレン化フェノールなどのモノフェノール類；等が挙げられる。可塑剤としては、具体的には、例えば、フタル酸誘導体（例えば、ＤＢＰ、ＤＯＰ等）、セバシン酸誘導体（例えば、ＤＢＳ等）のモノエステル類等が挙げられる。軟化剤としては、具体的には、例えば、パラフィン系オイル（プロセスオイル）等が挙げられる。

本発明の組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、上述した各成分を配合した未加硫ゴム組成物を、公知の方法、装置（例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等）を用いて、混練等により調製できる。

このように、本発明の組成物は、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有する高減衰支承用ゴム組成物である。ΔＤＢＰを上記範囲とし、抑制することで、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させた高減衰支承用ゴム組成物を得ることができる。

＜高減衰支承体＞
以下、本発明の高減衰支承体について説明する。本発明の高減衰支承体は、上述した本発明の組成物からなる軟質板と剛性を有する硬質板とを交互に積層することで得られる高減衰支承体であって、本発明の高減衰支承体は、橋梁の支承やビルの基礎免震等に用いられる構造体である。

図１は、本発明の高減衰支承体の一例を簡略に示す断面概略図である。図１に示すように、高減衰支承体（免震積層体）１０は、高減衰支承体用ゴム組成物（本発明の組成物）からなる軟質板１１−１〜１１−６と、剛性を有する硬質板１２−１〜１２−７とが交互に積層されてなるものである。軟質板１１−１〜１１−６は本発明の組成物からなるものであり、ゴム状弾性板であるため、振動吸収層として機能する。硬質板１２−１〜１２−７は補強用剛性板であり、硬質板１２−１〜１２−７としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般構造用鋼板、冷間圧延鋼板のような鋼板、セラミックス、プラスチック、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの強化プラスチック、ポリウレタン、木材等、金属、非金属などの各種材料が用いられる。

また、高減衰支承体１０は、軟質板１１−１〜１１−６と硬質板１２−１〜１２−７との間に接着層を設けて構成してもよく、また、接着層を設けずに直接加硫して構成してもよい。

また、高減衰支承体１０は、軟質板１１−１〜１１−６と、硬質板１２−１〜１２−７とを交互に積層させているが、軟質板１１−１〜１１−６は各々２層以上積層させるようにしてもよい。

また、高減衰支承体１０は、軟質板１１−１〜１１−６からなる６層と、硬質板１２−１〜１２−７からなる７層とからなる１３層で構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。高減衰支承体１０を構成する軟質板１１−１〜１１−６と硬質板１２−１〜１２−７との積層数は、用いられる用途、要求される特性等に応じて、任意に設定できる。

更に、高減衰構造体１０の大きさ、全体の厚さ、軟質板１１−１〜１１−６の層の厚さ、硬質板１２−１〜１２−７の厚さ等についても、用いられる用途、要求される特性等に応じて、任意に設定できる。

高減衰支承体１０を製造するには、本発明の組成物をシート状に成形した後に加硫して、本発明のゴム組成物からなるシート状の軟質板１１−１〜１１−６を形成した後、接着剤を含む層を設けて硬質板１２−１〜１２−７と交互に積層させてもよい。または、予め未加硫の本発明の組成物をシート状に成形し、硬質板１２−１〜１２−７と交互に積層した後、加熱して本発明の組成物を加硫し、軟質板１１−１〜１１−６を形成すると同時に、軟質板１１−１〜１１−６と硬質板１２−１〜１２−７とを接着させるようにしてもよい。

高減衰支承体１０は、上述した本発明の組成物を軟質板１１−１〜１１−６を構成する材料として用いているため、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させるのに優れるという効果を有する。具体的には、後述するラップシェア型せん断試験により測定する減衰性能の指標となるせん断弾性率（Ｇｅｑ）は、０．８７Ｎ／ｍｍ²以上であるのが好ましく、０．９０Ｎ／ｍｍ²以上であるのがより好ましい。また、同様に測定する等価減衰定数（Ｈｅｑ）は、０．１８％以上であるのが好ましく、０．１９％以上であるのがより好ましく、０．２０％以上であるのが更に好ましい。

本発明の高減衰支承体においては、製品各々に要求されるせん断弾性率（Ｇｅｑ）および等価減衰定数（Ｈｅｑ）を満たした上、後述する方法によって求められるＧｅｑ変化率およびＨｅｑ変化率は以下の範囲であるのが好ましい。本発明の高減衰支承体におけるＧｅｑ変化率は、Ｇｅｑの上昇が小さい（せん断剛性の上昇が小さい）との点から、０．９０以上１．１５以下が好ましく、０．９０以上１．１０以下がより好ましく、０．９０以上１．０５以下が更に好ましい。また、本発明の高減衰支承体におけるＨｅｑ変化率は、繰り返しせん断変形に対してＨｅｑの低下が小さい（減衰性の低下が小さい）との点から、０．８２以上０．９０以下が好ましく、０．８４以上０．９０以下がより好ましく、０．８７以上０．９０以下が更に好ましい。

（ＨｅｑおよびＧｅｑ）
等価減衰定数（Ｈｅｑ）およびせん断弾性率（Ｇｅｑ）は、ラップシェア型せん断試験により測定される。図２は、ラップシェア型せん断試験用試料を模式的に示す側面図である。図２に示すように、ラップシェア型せん断試験用試料２０は、圧延した未加硫ゴム組成物２１と鋼板２２とを配置（積層）した後に、１３０℃で１２０分プレス加硫して得られる。未加硫ゴム組成物２１は、幅２５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ５ｍｍのサイズに圧延された、本発明の組成物の未加硫ゴム組成物である。鋼板２２は、表面がサンドブラストされ、金属接着剤が塗布された鋼板（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）である。

ラップシェア型せん断試験は、加振機（サギノミヤ社製）、入力信号発振機、出力信号処理機を用いて、以下に示す条件で行われる。上記のように作製されたラップシェア型せん断試験用試料２０を用いて、２軸せん断試験機による変形周波数０．５Ｈｚ、測定温度２３℃下で、１７５％歪みを１１回加えたときの各１回のせん断特性値の平均（ｎ＝１０）（Ｇｅｑ、Ｈｅｑ）を求める。Ｇｅｑ、Ｈｅｑは、上記ラップシェア型せん断試験にて得られたヒステリシスループより、下記式（１）、（２）に従って算出する。また、この高減衰支承体を用いて、引き続き、同様の条件で、７０％歪みを５０００回加えた後に上記せん断特性値と同条件で再度平均せん断特性値（Ｇｅｑ₅₀₀₀、Ｈｅｑ₅₀₀₀）を求める。

（Ｇｅｑ変化率およびＨｅｑ変化率）
次に、Ｇｅｑ₅₀₀₀をＧｅｑで割ったＧｅｑ変化率およびＨｅｑ₅₀₀₀をＨｅｑで割ったＨｅｑ変化率を求める。このＧｅｑ変化率およびＨｅｑ変化率によって、支承体が繰り返しせん断変形されたときの物性の変化を評価できる。

図３は、支承体のヒステリシス曲線の一例を表したグラフであり、支承体に一方向から周期的にせん断歪みを加えていき、せん断歪みに対して生じる支承体の応力を、横軸に歪み（％）、縦軸に応力をとって示したものである。支承体の等価減衰定数（Ｈｅｑ）およびせん断弾性率（Ｇｅｑ）は、各々、下記式（１）および式（２）で表される。支承体の等価減衰定数（Ｈｅｑ）は、上記ラップシェア型せん断試験にて得られた図３に示すようなヒステリシス曲線が示すＸｍａｘおよびＱｍａｘを用い、下記式（１）に従って算出される。せん断弾性率（Ｇｅｑ）は、下記式（２）により算出される。

式（１）中、△Ｗはヒステリシスループの面積（図３中、斜線部分）である。式（２）中、Ｋｅｑは下記式（３）で表され、Ｈは高減衰支承体中に積層されるゴム層の合計の厚みを表し、Ａはゴム層の断面積である。

本発明の高減衰支承体１０は、防振装置、除振装置、免震装置等の振動エネルギーの吸収装置として用いられればその用途等は、特に限定されるものではない。特に、本発明の高減衰支承体１０は、上述のように優れた特性を有することから、例えば、橋梁や高架道路などの構造物の支承、橋梁、建築物の基礎免震、戸建免震用途など各種の免震、除振、防振等の振動エネルギーの吸収装置として好適に用いられる。

以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。

＜カーボンブラック１〜６の作製＞
カーボンブラック製造プラントを用い、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）［ｍ²／ｇ］、ＤＢＰ吸油量［ｃｍ³／１００ｇ］、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量［ｃｍ³／１００ｇ］およびＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）［ｃｍ³／１００ｇ］とが、各々下記表１に示すような値となるようにカーボンブラック１〜６（ＣＢ１〜６）を作製した。なお、窒素吸着比表面積はＪＩＳ Ｋ６２１７−２−２００１に準じて、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２１７−４−２００１に準じて測定を行った。また、ＣＢ１、３、４および６については、新日化カーボン（株）に製造を依頼することで入手可能であり、ＣＢ２については、新日化カーボン社製の「ニテロン＃４１５ＵＤ」、ＣＢ５については、新日化カーボン社製「ニテロン＃４１０」という商品名で入手可能である。

＜実施例１〜６、比較例１〜１４＞
［未加硫ゴム組成物を調製］
下記表２に示す組成（単位は質量部）になるように、各成分を配合し、Ｂ型バンバリーミキサーにて５分間混練し、未加硫ゴム組成物を調製した。

［ラップシェア型せん断試験用試料の作製］
調製した未加硫ゴム組成物を幅２５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ５ｍｍのサイズに圧延した。圧延後の未加硫ゴム組成物（図２中の符号２１）と、表面をサンドブラストして金属接着剤を塗布した鋼板（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ２０ｍｍ、図２中の符号２２）とを、図２に示すラップシェア型せん断試験用試料２０のように配置（積層）した後に、１３０℃で１２０分プレス加硫してラップシェア型せん断試験用試料を作製した。

上記のように調整した未加硫ゴム組成物の未加硫物性と常態物性と動特性を測定した。
動特性としては、平均せん断特性値（Ｇｅｑ、Ｈｅｑ）と、Ｇｅｑ₅₀₀₀をＧｅｑで割って求められるＧｅｑ変化率（Ｇｅｑ₅₀₀₀／Ｇｅｑ）と、Ｈｅｑ₅₀₀₀をＨｅｑで割って求められるＨｅｑ変化率（Ｈｅｑ₅₀₀₀／Ｈｅｑ）を求めた。なお、比較例１３、１４は、実施例１〜３のＣＢ１の配合量を４５質量部と１００質量部としたときの推定値を求めた。

［未加硫物性］
未加硫物性は、未加硫のゴム組成物のムーニー粘度の最低粘度（Ｖｍ）を測定したものである。得られた未加硫のゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００−１−２００１に準じて、Ｌ形ロータを使用し、予熱時間１分、試験温度１２５℃の条件で、ムーニー粘度の最低粘度（Ｖｍ）を測定した。結果を表２に示す。また、１２５℃におけるムーニー粘度の最低粘度（Ｖｍ）は、１００以下であれば加工性に優れていると判断できるが、量産時における加工性の観点からは９０以下であるのが好ましい。

［常態物性］
常態物性は、未加硫のゴム組成物の引張強さ（Ｔ_B）［ＭＰａ］、切断時伸び（Ｅ_B）［％］およびＪＩＳ Ａ硬度（Ｈｓ）を測定したものである。なお、ＪＩＳ Ａ硬度（Ｈｓ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて測定を行った。得られた未加硫ゴム組成物を１４８℃のプレス成型機を用い、面圧３．０ＭＰａの圧力下で４５分間加硫して、２ｍｍ厚の加硫シートを作製した。このシートからＪＩＳ３号ダンベル状の試験片を打ち抜き、引張速度５００ｍｍ／分での引張試験をＪＩＳ Ｋ６２５１−２００４に準拠して行い、引張強さ（Ｔ_B）［ＭＰａ］、切断時伸び（Ｅ_B）［％］および硬度Ｈｓ（ＪＩＳ Ａ）を室温にて測定した。結果を表２に示す。

［動特性］
動特性は、平均せん断特性値（Ｇｅｑ、Ｈｅｑ）、Ｇｅｑ変化率およびＨｅｑ変化率を測定したものである。
（平均せん断特性値（Ｇｅｑ、Ｈｅｑ））
上記ラップシェア型せん断試験用試料に対して、加振機（サギノミヤ社製）、入力信号発振機、出力信号処理機を用い、ラップシェア型せん断試験を行った。なお、各実施例および各比較例で使用したラップシェア型せん断試験用試料の数は１０個であった。上記ラップシェア型せん断試験用試料に対し、２軸せん断試験機による変形周波数０．５Ｈｚ、測定温度２３℃下で、１７５％歪みを１１回加え、ラップシェア型せん断試験を行い、各回毎のせん断特性値の平均を求めた。このラップシェア型せん断試験によって得られたヒステリシス曲線が示すＸｍａｘおよびＱｍａｘを用い、上記式（１）および（２）に従って平均せん断特性値（Ｇｅｑ、Ｈｅｑ）を求めた。結果を表２に示す。ここで、せん断弾性率（Ｇｅｑ）は、高い値が望ましいが、０．８７以上であるのが好ましく、０．９０以上であるのがより好ましい。また、等価減衰定数（Ｈｅｑ）は、高い値が望ましいが、０．１９以上であるのが好ましく、０．２０以上であるのがより好ましい。

引き続き、当該試料を用いて、上記と同様のせん断試験機により、変形周波数０．５Ｈｚ、測定温度２３℃下、７０％歪みを５０００回加えて、再度ラップシェア型せん断試験を行った。上記と同様に平均せん断特性値（Ｈｅｑ₅₀₀₀、Ｇｅｑ₅₀₀₀）を求めた。

（Ｇｅｑ変化率およびＨｅｑ変化率）
Ｇｅｑ₅₀₀₀をＧｅｑで割りＧｅｑ変化率（Ｇｅｑ₅₀₀₀／Ｇｅｑ）を求めた。Ｇｅｑ変化率（Ｇｅｑ₅₀₀₀／Ｇｅｑ）の値は、１．０４より小さい場合、せん断弾性係数の特性変化が少なく、好ましい。また、Ｈｅｑ₅₀₀₀をＨｅｑで割りＨｅｑ変化率（Ｈｅｑ₅₀₀₀／Ｈｅｑ）を求めた。Ｈｅｑ変化率（Ｈｅｑ₅₀₀₀／Ｈｅｑ）の値は、０．８７以上の場合、高せん断弾性係数の高減衰支承用ゴム組成物として好適であり、好ましい。それぞれの結果を表２に示す。

上述したＣＢ１〜６以外の表２中の各成分は、以下のものを使用した。
・天然ゴム：ＳＴＲ２０、ＳＩＡＭ ＩＮＤＯ ＲＵＢＢＥＲ社製
・ブタジエンゴム：ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０、日本ゼオン社製
・シリカ：ニプシールＡＱ、東ソー・シリカ社製
・クレー：ＳＵＰＲＥＸ ＣＬＡＹ、ケンタッキーテネシークレイカンパニー社製
・酸化亜鉛：亜鉛華３号、正同化学工業社製
・ステアリン酸：ビーズステアリン酸ＹＲ、日本油脂社製
・石油樹脂：ハイレジン＃１２０Ｓ（軟化点１２０℃）、東邦化学社製
・老化防止剤：６Ｃ、精工化学社製
・ワックス：サンノック、大内新興化学工業社製
・オイル：アロマオイル（ＡＯ−ＭＩＸ、三共油化社製）
・硫黄：粉末イオウ、細井化学工業社製
・加硫促進剤：ノクセラーＣＺ、大内新興化学工業社製

表１、２から明らかなように、ＤＢＰ吸油量が所定の範囲にないＣＢ５を用いて調製したゴム組成物を用いた場合は、量産時における加工性の観点から、ムーニー粘度の最低粘度（Ｖｍ）が高く、加工性に劣ることが分かった（比較例７〜９参照）。また、ＤＢＰ吸油量と２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量との差（ΔＤＢＰ）が所定の範囲にないＣＢ３〜６を用いた場合は、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させる観点から、その配合量を増やした場合、Ｇｅｑ変化率が高くなるか、Ｈｅｑ変化率が低くなり、耐疲労性が劣ることが分かった（比較例１〜１４参照）。これに対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）、ＤＢＰ吸油量、ＤＢＰ吸油量と２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量との差（ΔＤＢＰ）が所定の範囲となるように調整したＣＢ１、２を用いて調製したゴム組成物は、ＣＢ３〜６を用いて調製したゴム組成物に比べ、Ｇｅｑ変化率が低く、Ｈｅｑ変化率が高く維持でき、加工性に優れ、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させるのに優れることが分かった（実施例１、２参照）。

以上のように、本発明に係る高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体は、高い減衰性を維持しつつ、耐疲労性を向上させることができるので、橋梁等の支承、建築物の基礎免震用などに好適に用いることができる。

１０ 高減衰支承体（免震積層体）
１１−１〜１１−６ 軟質板
１２−１〜１２−７ 硬質板
２０ ラップシェア型せん断試験用試料
２１ 圧延した未加硫ゴム組成物
２２ 鋼板

Claims (5)

1. 窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０ｍ²／ｇ以上２５０ｍ²／ｇ以下であり、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が８０ｃｍ³／１００ｇ以上１１５ｃｍ³／１００ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量と圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量）との差（ΔＤＢＰ）が１０ｃｍ³／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有することを特徴とする高減衰支承用ゴム組成物。
2. 天然ゴムと、該天然ゴム以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを含有し、
   前記カーボンブラックの含有量が、前記天然ゴムと該天然ゴム以外の少なくとも１つ以上のジエン系ゴムとを合計したゴム１００質量部に対し、５０質量部以上９５質量部以下であることを特徴とする請求項１に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
3. 更に、石油樹脂を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
4. 前記石油樹脂の含有量が、前記ゴム１００質量部に対して、５質量部以上４５質量部以下であることを特徴とする請求項３に記載の高減衰支承用ゴム組成物。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の高減衰支承用ゴム組成物からなる軟質板と剛性を有する硬質板とを交互に積層してなることを特徴とする高減衰支承体。

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