JP2011190397A - 高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の(A)〜(D)成分を含有する高減衰ゴム組成物により課題を解決する。
(A)ブチル系ゴム。
(B)スチレン−イソブチレンブロック共重合体(SIB)およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)の少なくとも一方。
(C)非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
(D)硫黄。
【選択図】なし
Description
(A)ブチル系ゴム。
(B)スチレン−イソブチレンブロック共重合体(SIB)およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)の少なくとも一方。
(C)非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
(D)硫黄。
(A)ブチル系ゴム。
(B)スチレン−イソブチレンブロック共重合体(SIB)およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)の少なくとも一方。
(C)非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
(D)硫黄。
上記ブチル系ゴム(A成分)としては、例えば、ブチルゴム(IIR)や、ハロゲン化ブチルゴムが用いられる。上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)等が用いられる。
上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体(SIB)は、通常、イソブチレンを構成単量体として40重量%以上含有し、好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上含有する。また、上記スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)は、通常、イソブチレンを構成単量体として40重量%以上含有し、好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上含有する。
本発明において、上記「非極性」とは、「極性を有する」の対語であり、全く極性を有しないことを意味するものではない。
本発明において、硫黄(D成分)は、上記ブチル系ゴム(A成分)の加硫剤として用いられる。上記硫黄(D成分)の配合量は、上記ブチル系ゴム(A成分)とB成分の合計100部に対して、0.3〜4部の範囲が好ましく、特に好ましくは、0.5〜2部の範囲である。すなわち、硫黄(D成分)の配合量が少なすぎると、架橋密度が低下する傾向がみられ、逆に硫黄(D成分)の配合量が多すぎると、ゴム物性(破断伸び)が低下する傾向がみられるからである。
上記シリカとしては、例えば、結晶性シリカ、無定形シリカ等があげられる。また、上記シリカの平均粒子径(一次粒子径)は、5〜150nmの範囲のものを用いることが好ましい。上記シリカの平均粒子径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
上記液状ポリマーとしては、例えば、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加(水添)液状ポリブタジエン、水素添加(水添)液状ポリイソプレン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記カーボンブラックとしては、種々のグレードのカーボンブラックを、単独であるいは二種以上併せて用いることができる。
上記加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、ジチオカルボミン酸系加硫促進剤鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
上記加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸、不飽和脂肪酸亜鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
上記老化防止剤としては、例えば、カルバメート系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、ジフェニルアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、ワックス類等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
上記可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル(DOP),フタル酸ジ−n−ブチル(DBP)等のフタル酸系可塑剤、ジブチルカルビトールアジペート,ジオクチルアジペート(DOA)等のアジピン酸系可塑剤、セバシン酸ジオクチル(DOS),セバシン酸ジブチル(DBS)等のセバシン酸系可塑剤といった合成可塑剤や、ナフテン系オイル,パラフィン系オイル,アロマオイル等の鉱物油等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
図1に示すようなサンプルを用いて、本発明の高減衰ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行う。すなわち、ブラスト処理を施した金具2(大きさ140mm×80mm、厚み9mm)に、ゴム用2液接着剤を塗布した後、上記金具2間に本発明の高減衰ゴム組成物(下記の試料1となる)を挟み、乾燥を行う。これを170℃で30分間熱プレス成型して、試料(大きさ70mm×80mm、厚み5mm)1を作製する。そして、これを、矢印方向に加振させて、図2に示す荷重−歪みループ曲線に基づいて、動的剪断特性の評価を行う。すなわち、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変位(δ)と、荷重値(Qd)の解析から、下記の数式(1)〜(3)に従い、等価剪断弾性率(Ge)および減衰定数(he)を求める。なお、測定条件は、剪断変位(δ):±0.5mm〔剪断歪み(γ)10%〕、剪断変位(δ):±10mm〔剪断歪み(γ)200%〕、周波数(f):0.3Hz、測定温度:20℃である。
本発明の高減衰ゴム組成物は、10%歪みの減衰定数(he)が0.20以上が好ましく、特に好ましくは0.23以上、最も好ましくは0.25以上である。このように、低歪み領域での減衰定数(he)が上記範囲にあれば、中小地震、交通振動、風振動に対する減衰性能に優れている。
本発明の高減衰ゴム組成物は、200%歪みの等価剪断弾性率(Ge)が0.15以上が好ましく、特に好ましくは0.20以上、最も好ましくは0.25以上である。このように、高歪み領域での等価剪断弾性率(Ge)が上記範囲にあれば、製品形状をコンパクトにすることが可能となり、大地震に対する減衰性能に優れている。
本発明の高減衰ゴム組成物は、200%歪みの減衰定数(he)が0.25以上が好ましく、特に好ましくは0.30以上、最も好ましくは0.35以上である。このように、高低歪み領域での減衰定数(he)が上記範囲にあれば、大地震に対する減衰性能に優れている。
本発明の高減衰ゴム組成物は、10℃における200%歪み等価剪断弾性率(Ge10℃)と、30℃における200%歪み等価剪断弾性率(Ge30℃)との比(Ge10℃/Ge30℃)〔温度依存性〕)が、2.5以下が好ましく、特に好ましくは2.0以下、最も好ましくは1.8以下である。
ランクセス社製、ポリサーブチル301
カネカ社製、SIBSTAR042D(数平均分子量45,000)
カネカ社製、SIBSTAR072(数平均分子量65,000)
HAFカーボン(東海カーボン社製、シースト3、窒素吸着比表面積:79m2/g)
MAF−HSカーボン(東海カーボン社製、シースト116HM、窒素吸着比表面積:56m2/g)
MTカーボン(キャンカーブ社製、サーマックスN990、窒素吸着比表面積:9m2/g)
GPFカーボン(東海カーボン社製、シーストV、窒素吸着比表面積:27m2/g)
シリコーンオイル処理シリカ(東ソーシリカ社製、SS30V、一次粒子径15nm、BET比表面積114m2/g)
C9系脂肪族系石油樹脂の水素化物(荒川化学工業社製、アルコンP140、軟化点140℃、重量平均分子量(Mw)860、水酸基不含)
荒川化学工業社製、KR1840(水酸基含有)
セバシン酸ジオクチル(DOS)(大八化学社製)
液状ポリブテン(新日本石油社製、HV1900)
水添液状ポリブタジエン(日本曹達社製、BI3000)
液状ポリイソブチレン(新日本石油社製、テトラックス6T)
水添液状ポリイソプレン(出光興産社製、エポール)
三井金属鉱業社製
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、ノクセラーCZ−G)
鶴見化学工業社製
川口化学工業社製、アクセルTL
下記の表1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、目的とするゴム組成物を調製した。
図1に示すようなサンプルを用いて、ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行った。すなわち、ブラスト処理を施した金具2(大きさ140mm×80mm、厚み9mm)に、ゴム用2液接着剤を塗布した後、上記金具2間にゴム組成物(下記の試料1となる)を挟み、乾燥を行った。これを170℃で30分間熱プレス成型して、試料(大きさ70mm×80mm、厚み5mm)1を作製した。そして、これを、矢印方向に加振させて、図2に示す荷重−歪みループ曲線に基づいて、動的剪断特性の評価を行った。すなわち、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変位(δ)と、荷重値(Qd)の解析から、前記の数式(1)〜(3)に従い、等価剪断弾性率(Ge)および減衰定数(he)を求めた。なお、測定条件は、剪断変位(δ):±0.5mm〔剪断歪み(γ)10%〕、剪断変位(δ):±10mm〔剪断歪み(γ)200%〕、周波数(f):0.3Hz、測定温度:20℃であった。
〈10%歪み減衰定数(he)〉
10%歪みの減衰定数(he)が0.20以上のものを○、0.20未満のものを×とする。
200%歪みの等価剪断弾性率(Ge)が0.15以上のものを○、0.15未満のものを×とする。
200%歪みの減衰定数(he)が0.25以上のものを○、0.25未満のものを×とする。
10℃における200%歪み等価剪断弾性率(Ge10℃)と、30℃における200%歪み等価剪断弾性率(Ge30℃)との比(Ge10℃/Ge30℃)〔温度依存性〕)が、2.5以下のものを○、2.5を超えるものを×とする。
Claims (8)
- 下記の(A)〜(D)成分を含有することを特徴とする高減衰ゴム組成物。
(A)ブチル系ゴム。
(B)スチレン−イソブチレンブロック共重合体(SIB)およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)の少なくとも一方。
(C)非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
(D)硫黄。 - 上記(A)成分と(B)成分との相互の重量基準の割合が、(A)成分>(B)成分になっている請求項1記載の高減衰ゴム組成物。
- 上記(A)成分と(B)成分との合計量が、高減衰ゴム組成物全体の20〜50重量%の範囲に設定されている請求項1または2記載の高減衰ゴム組成物。
- 表面処理シリカを含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
- 上記表面処理シリカが、シリコーンオイル処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、オクチルシラン処理シリカ、ジメチルジクロロシラン処理シリカおよび脂肪酸処理シリカからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項4記載の高減衰ゴム組成物。
- 液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加液状ポリブタジエンおよび水素添加液状ポリイソプレンからなる群から選ばれた少なくとも一つの液状ポリマーを含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
- 窒素吸着比表面積が20〜60m2 /gの範囲のカーボンブラックを含有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなることを特徴とする制震ダンパー。
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