JP2013014706A - 高減衰積層体用ゴム組成物および高減衰積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】硬度および減衰性が高く、圧縮永久ひずみが小さい高減衰積層体を実現することができる高減衰積層体用ゴム組成物の提供。
【解決手段】ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体1〜30質量部と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用ゴム組成物。
【選択図】図1
【解決手段】ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体1〜30質量部と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用ゴム組成物。
【選択図】図1
Description
本発明は、高減衰積層体用ゴム組成物および高減衰積層体に関する。
近年、振動エネルギーの吸収装置として、防振装置、除振装置、免震装置等が急速に普及しつつある。そして、このような装置においては、振動エネルギー減衰性能を有するゴム組成物が使用されている。
例えば、橋梁の支承やビルの免震装置に用いられる免震用積層ゴムには、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)が高いことや、所望のせん断弾性率が発現することが要求されている。
このような免震用積層ゴムに用いられるゴム組成物として、本出願人は、特許文献1において「ジエン系ゴム100重量部に対して、スチレンブロックを有する熱可塑性エラストマー共重合体5超〜50重量部を含有する高減衰ゴム支承用ゴム組成物。」を提案している。
しかしながら、本発明者が、特許文献1に記載の高減衰ゴム支承用ゴム組成物について検討したところ、配合する熱可塑性エラストマー共重合体やカーボンブラックの種類によっては、減衰性の向上効果が不十分となり、硬度および圧縮永久ひずみが殆ど改善されない場合があることが明らかとなった。
そこで、本発明は、硬度および減衰性が高く、圧縮永久ひずみが小さい高減衰積層体を実現することができる高減衰積層体用ゴム組成物の提供を目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ジエン系ゴムに対して、特定のスチレン系エラストマーと所定の窒素吸着比表面積を満たすカーボンブラックを配合したゴム組成物を用いることにより、硬度および減衰性が高く、圧縮永久歪が小さい高減衰積層体が得られることを知見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(7)を提供する。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(7)を提供する。
(1)ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体1〜30質量部と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用ゴム組成物。
(2)上記ジエン系ゴム100質量部に対して、任意成分である石油樹脂の含有量が5質量部以下である上記(1)に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
(3)上記ジエン系ゴムの30〜90質量%が天然ゴムである上記(1)または(2)に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
(4)更に、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂を0.1〜30質量部含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
(5)上記無機充填剤が、シリカである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
(6)上記ポリ乳酸系樹脂が、L体−乳酸とD体−乳酸との共重合体であり、共重合比(D体/L体)がモル比で5/95〜50/50である上記(4)または(5)に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物と硬質板とを交互に積層して得られる高減衰積層体。
以下に説明するように、本発明によれば、硬度および減衰性が高く、圧縮永久ひずみが小さい高減衰積層体を実現することができる高減衰積層体用ゴム組成物を提供することができる。
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の高減衰積層体用ゴム組成物(以下、単に「本発明のゴム組成物」ともいう。)は、ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体(以下、「SPPES」とも略す。)1〜30質量部と、窒素吸着比表面積(以下、「N2SA」とも略す。)が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用のゴム組成物である。
次に、本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴム、SEEPS、カーボンブラックおよび無機充填剤ならびに任意成分について詳述する。
本発明の高減衰積層体用ゴム組成物(以下、単に「本発明のゴム組成物」ともいう。)は、ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体(以下、「SPPES」とも略す。)1〜30質量部と、窒素吸着比表面積(以下、「N2SA」とも略す。)が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用のゴム組成物である。
次に、本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴム、SEEPS、カーボンブラックおよび無機充填剤ならびに任意成分について詳述する。
<ジエン系ゴム>
本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴムは特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ビニル−シスブタジエンゴム(VCR)、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、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。
本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴムは特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ビニル−シスブタジエンゴム(VCR)、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、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。
本発明においては、上記ジエン系ゴムは、本発明のゴム組成物の加工性が良好となり、本発明の高減衰積層体の減衰性もより高くなる理由から、30〜90質量%が天然ゴムであるのが好ましく、50〜80質量%が天然ゴムであるのがより好ましい。
また、本発明においては、上記ジエン系ゴムは、本発明の高減衰積層体の減衰性がより高くなり、切断時伸びにも優れる理由から、天然ゴム(NR)およびスチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)を併用するのが好ましい。
ここで、NRとSBRとを併用する場合、これらの比率(NR/SBR)は、30/70〜90/10であるのが好ましく、50/50〜80/20であるのがより好ましい。
ここで、NRとSBRとを併用する場合、これらの比率(NR/SBR)は、30/70〜90/10であるのが好ましく、50/50〜80/20であるのがより好ましい。
<SEEPS>
本発明のゴム組成物に含有するSEEPSは、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体であり、下記式(1)で表されるポリスチレンブロックと、下記式(2)で表されるランダム共重合ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロックとが結合したブロック共重合体をいう。
本発明のゴム組成物に含有するSEEPSは、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体であり、下記式(1)で表されるポリスチレンブロックと、下記式(2)で表されるランダム共重合ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロックとが結合したブロック共重合体をいう。
本発明においては、SEEPSの含有量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、1〜30質量部であり、3〜30質量部であるのが好ましく、5〜20質量部であるのがより好ましい。
SEEPSの含有量が上記範囲であると、本発明の高減衰積層体の硬度および減衰性が高くなり、圧縮永久ひずみが小さくなる。
これは、これらの効果がポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(SEPS)を配合した場合よりも顕著に発現していることを考慮すると(実施例3および比較例7参照)、エチレン/プロピレンブロックとは別にエチレンブロックが存在していることにより、上記ジエン系ゴムとの混練性が良好となり、上記ジエン系ゴムにSEEPSが取り込まれることにより上記ジエン系ゴムの硬度や破断強度が高くなり、せん断が加わった際に減衰性を高めることができたためであると考えられる。
SEEPSの含有量が上記範囲であると、本発明の高減衰積層体の硬度および減衰性が高くなり、圧縮永久ひずみが小さくなる。
これは、これらの効果がポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(SEPS)を配合した場合よりも顕著に発現していることを考慮すると(実施例3および比較例7参照)、エチレン/プロピレンブロックとは別にエチレンブロックが存在していることにより、上記ジエン系ゴムとの混練性が良好となり、上記ジエン系ゴムにSEEPSが取り込まれることにより上記ジエン系ゴムの硬度や破断強度が高くなり、せん断が加わった際に減衰性を高めることができたためであると考えられる。
また、本発明においては、SEEPSの重量平均分子量は、上記ジエン系ゴムとの混練性が良好となり、本発明の高減衰積層体の硬度がより高くなり、圧縮永久ひずみがより小さくなる理由から、10万〜50万であるのが好ましく、20万〜40万であるのがより好ましい。
更に、本発明においては、このようなSEEPSとして、例えば、クラレ社製のセプトン4033、セプトン4044、セプトン4055、セプトン4077、セプトン4099等の市販品を用いることができる。
<カーボンブラック>
本発明のゴム組成物に含有するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が200m2/g以上であれば特に限定されない。
ここで、窒素吸着比表面積は、カーボンブラックがゴム分子との吸着に利用できる表面積の代用特性であり、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K6217−2:2001「第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」に従い測定した値である。
本発明のゴム組成物に含有するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が200m2/g以上であれば特に限定されない。
ここで、窒素吸着比表面積は、カーボンブラックがゴム分子との吸着に利用できる表面積の代用特性であり、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K6217−2:2001「第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」に従い測定した値である。
本発明においては、上記カーボンブラックの含有量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、30〜100質量部であり、40〜90質量部であるのが好ましく、40〜80質量部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が上記範囲であると、本発明の高減衰積層体の水平剛性(せん断弾性率)が向上し、減衰性がより高くなる。
これは、上記カーボンブラックと上記ジエン系ゴムとが相互作用し、上記ジエン系ゴムのゴム分子鎖の運動が拘束されることで硬くなり、また、せん断が加えられた際には上記カーボンブラックの周囲に存在する上記ジエン系ゴムが摩擦や滑りによってヒステリシスロスが生じるためであると考えられる。
上記カーボンブラックの含有量が上記範囲であると、本発明の高減衰積層体の水平剛性(せん断弾性率)が向上し、減衰性がより高くなる。
これは、上記カーボンブラックと上記ジエン系ゴムとが相互作用し、上記ジエン系ゴムのゴム分子鎖の運動が拘束されることで硬くなり、また、せん断が加えられた際には上記カーボンブラックの周囲に存在する上記ジエン系ゴムが摩擦や滑りによってヒステリシスロスが生じるためであると考えられる。
また、本発明においては、上記カーボンブラックのN2SAは、上記ジエン系ゴムへの取り込み時間や、加工性の観点から、250m2/g以下であるのが好ましい。
<シラノール基を有する無機充填剤>
本発明のゴム組成物に含有するシラノール基を有する無機充填剤は、表面の少なくとも一部にシラノール基(Si−OH)を有する無機充填剤であれば特に限定されない。
シラノール基を有する無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、タルク等が挙げられ、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。
本発明のゴム組成物に含有するシラノール基を有する無機充填剤は、表面の少なくとも一部にシラノール基(Si−OH)を有する無機充填剤であれば特に限定されない。
シラノール基を有する無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、タルク等が挙げられ、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。
シリカとしては、具体的には、例えば、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ることができる。
また、シリカは、平均凝集粒径が、5〜50μmのものが好ましく、5〜30μmのものがより好ましい。
また、シリカは、平均凝集粒径が、5〜50μmのものが好ましく、5〜30μmのものがより好ましい。
クレーとしては、具体的には、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、シラン改質クレー等が挙げられる。
本発明においては、上記シラノール基を有する無機充填剤の含有量は、上述した架橋可能なゴム成分100質量部に対して10〜80質量部であり、10〜60質量部であるのが好ましく、15〜50質量部であるのがより好ましい。
<ポリ乳酸系樹脂>
本発明のゴム組成物は、加硫後の切断時伸びが良好となる理由から、ポリ乳酸系樹脂を含有するのが好ましい。
ここで、ポリ乳酸系樹脂とは、L体−乳酸(以下、単に「L体」という。)とD体−乳酸(以下、単に「D体」という。)との共重合体であり、乳酸以外のヒドロキシ酸、ラクトンおよび乳酸と共重合可能なジエン系化合物からなる群から選択される1種のモノマーとの共重合体であってもよい。
本発明のゴム組成物は、加硫後の切断時伸びが良好となる理由から、ポリ乳酸系樹脂を含有するのが好ましい。
ここで、ポリ乳酸系樹脂とは、L体−乳酸(以下、単に「L体」という。)とD体−乳酸(以下、単に「D体」という。)との共重合体であり、乳酸以外のヒドロキシ酸、ラクトンおよび乳酸と共重合可能なジエン系化合物からなる群から選択される1種のモノマーとの共重合体であってもよい。
また、乳酸以外のヒドロキシ酸としては、具体的には、例えば、ヒドロキシ酢酸(グリコール酸)、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、クエン酸、リシノール酸、シキミ酸、サリチル酸、クマル酸等が挙げられる。
ラクトンとしては、具体的には、例えば、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、ε−メチル−ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン等が例示される。
乳酸と共重合可能なジエン系化合物としては、具体的には、例えば、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。
また、これらと乳酸との共重合体は、乳酸が主成分であれば、ブロック共重合体、ランダムブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト重合体のいずれでもよいが、ブロック共重合体であるのが好ましい。
ラクトンとしては、具体的には、例えば、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、ε−メチル−ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン等が例示される。
乳酸と共重合可能なジエン系化合物としては、具体的には、例えば、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。
また、これらと乳酸との共重合体は、乳酸が主成分であれば、ブロック共重合体、ランダムブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト重合体のいずれでもよいが、ブロック共重合体であるのが好ましい。
本発明においては、上記ポリ乳酸系樹脂は、加硫後の切断時伸びがより良好となる理由から、L体とD体との共重合比(D体/L体)がモル比で5/95〜50/50であるのが好ましく、10/90〜30/70であるのがより好ましい。
また、本発明においては、所望により上記ポリ乳酸系樹脂を含有する場合の含有量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜30質量部であるのが好ましく、1〜20質量部であるのがより好ましく、3〜15質量部であるのが更に好ましい。
<石油樹脂>
本発明のゴム組成物は、本発明の高減衰積層体の水平剛性(せん断弾性率)の温度依存性が良好と(小さく)なり、圧縮永久ひずみがより小さくなる理由から、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、任意成分である石油樹脂の含有量が5質量部以下であるのが好ましく、実質的に含有していないのがより好ましい。
ここで、石油樹脂としては、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が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、本発明の高減衰積層体の水平剛性(せん断弾性率)の温度依存性が良好と(小さく)なり、圧縮永久ひずみがより小さくなる理由から、上記ジエン系ゴム100質量部に対して、任意成分である石油樹脂の含有量が5質量部以下であるのが好ましく、実質的に含有していないのがより好ましい。
ここで、石油樹脂としては、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が挙げられる。
<その他の添加剤>
本発明のゴム組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、上述したシラノール基を有する無機充填剤以外の無機充填剤、金属化合物、シランカップリング剤、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、耐熱剤等を含有することができる。
これらの添加剤としては、例えば、特開2011−6587号公報の[0043]〜[0047]および[0051]〜[0055]段落や、特開2011−38069号公報の[0037]〜[0041]および[0045]〜[0054]に記載されたものが挙げられる。
本発明のゴム組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、上述したシラノール基を有する無機充填剤以外の無機充填剤、金属化合物、シランカップリング剤、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、耐熱剤等を含有することができる。
これらの添加剤としては、例えば、特開2011−6587号公報の[0043]〜[0047]および[0051]〜[0055]段落や、特開2011−38069号公報の[0037]〜[0041]および[0045]〜[0054]に記載されたものが挙げられる。
本発明のゴム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。
本発明のゴム組成物の加硫条件(一次架橋)は特に限定されず、硫黄化合物や過酸化物を用いた従来公知の加硫条件で加硫することができる。
本発明においては、一次架橋した本発明のゴム組成物に対して加熱処理を施すのが好ましい。
加熱処理の温度条件は、一次架橋温度と同程度の温度であれば特に限定されないが、一次架橋の温度より10℃低い温度から10℃高い温度の範囲内であるのが好ましく、一次架橋の温度より5℃低い温度から5℃高い温度の範囲内であるのがより好ましく、一次架橋の温度より2℃低い温度から2℃高い温度の範囲内であるのが更に好ましい。
加熱処理の温度条件は、一次架橋温度と同程度の温度であれば特に限定されないが、一次架橋の温度より10℃低い温度から10℃高い温度の範囲内であるのが好ましく、一次架橋の温度より5℃低い温度から5℃高い温度の範囲内であるのがより好ましく、一次架橋の温度より2℃低い温度から2℃高い温度の範囲内であるのが更に好ましい。
また、加熱処理の時間は、一次架橋前(未加硫)の本発明のゴム組成物を使用してJIS K6300−2:2001に規定されたレオメータのトルクから得られる加硫曲線から求められる加硫時間tc(95)の0.5〜3倍にするのが好ましく、0.5〜2倍にするのがより好ましい。
そして、加熱処理の温度をT(℃)とし加熱処理の時間をt(分)とした場合に、100≦T≦300、1000≦Ttを満たすことが好ましく、150≦T≦200、2000≦Ttを満たすことがより好ましい。加硫後の本発明のゴム組成物について、より切断時伸びを低下させずに減衰性を向上させることができるからである。
ここで、加硫曲線とは、JIS K6300−2:2001「振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」に準拠し、レオメータとしてロータレス加硫試験機を使用し、所定の試験温度において、得られるトルクを縦軸とし、加硫時間を横軸にして得られるものである。なお、レオメータの試験温度は上述した一次架橋温度とする。
このような加硫曲線において、トルクが最大値MHに達したことが明らかなときは、加硫開始からトルクが最大値MHに達するまで要した加硫時間をtc(max)とする。
また、加硫時間の経過によりトルクが上がり続けて明確な最大値MHを示さないときは、JIS K6300−2:2001において「加硫曲線が上昇し続け加硫曲線の傾きが安定した領域での特定時間における値を最大値とする」と定義されているので、本発明においては、特定時間として挙示されたうちからtc(max)=30分とし、そのときのトルクをMHとする。
また、tc(95)については、JIS K6300−2:2001の規定から、加硫曲線におけるトルクの最小値MLと最大値MHとの差をME(ME=MH−ML)とし、試験開始からトルクがML+95%MEとなるまでの加硫時間をtc(95)とした。
このような加硫曲線において、トルクが最大値MHに達したことが明らかなときは、加硫開始からトルクが最大値MHに達するまで要した加硫時間をtc(max)とする。
また、加硫時間の経過によりトルクが上がり続けて明確な最大値MHを示さないときは、JIS K6300−2:2001において「加硫曲線が上昇し続け加硫曲線の傾きが安定した領域での特定時間における値を最大値とする」と定義されているので、本発明においては、特定時間として挙示されたうちからtc(max)=30分とし、そのときのトルクをMHとする。
また、tc(95)については、JIS K6300−2:2001の規定から、加硫曲線におけるトルクの最小値MLと最大値MHとの差をME(ME=MH−ML)とし、試験開始からトルクがML+95%MEとなるまでの加硫時間をtc(95)とした。
このような加熱処理を行うことにより、上述したポリ乳酸系樹脂の結晶を成長させることにより、本発明の積層体の減衰性をより向上させるとともに、広い温度範囲において優れた制振性を確保することができる。
本発明の高減衰積層体は、上述した本発明のゴム組成物と硬質板とを交互に積層して得られる高減衰積層体であり、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に、本発明の高減衰積層体の実施態様の一例を表す高減衰積層体の断面概略図を示す。図1において、符号1は高減衰積層体(免震積層体)を表し、符号2は硬質板を表し、符号3は本発明の高減衰積層体用ゴム組成物を表す。
図1に一例として示すように、本発明の高減衰積層体1は、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と、硬質板2(例えば、一般構造用鋼板、冷間圧延鋼板等)とが交互に積層されて構成される。
また、この高減衰積層体1は、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と硬質板2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、この高減衰積層体1は、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と硬質板2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。
図1においては、本発明の高減衰積層体1は、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と、硬質板2とを交互に積層させた状態が図示されているが、高減衰積層体用ゴム組成物3は2層以上を積層させた構造としてもよい。
また、図1においては、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3について6層、硬質板2について7層の合計13層の例を示してあるが、本発明の高減衰積層体1の本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と硬質板2との積層数はこれに限定されず、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、本発明の高減衰構造体1の大きさ、全体の厚さ、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3の層の厚さ、硬質板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。
また、図1においては、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3について6層、硬質板2について7層の合計13層の例を示してあるが、本発明の高減衰積層体1の本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3と硬質板2との積層数はこれに限定されず、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、本発明の高減衰構造体1の大きさ、全体の厚さ、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物3の層の厚さ、硬質板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。
本発明の高減衰積層体を製造するには、本発明の高減衰積層体用ゴム組成物をシート状に成形した後に加硫して、シート状のゴム組成物を得た後、接着剤を含む層を設けて硬質板と交互に積層させてもよいし、また、あらかじめ未加硫の本発明の高減衰積層体用ゴム組成物をシート状に成形し、硬質板と交互に積層した後、加熱して加硫・接着を同時に行ってもよい。
本発明の高減衰積層体は、上述した本発明のゴム組成物を用いているため、硬度および減衰性が高く、圧縮永久ひずみが小さいという効果を有する。
また、本発明の高減衰積層体は、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、適用条件等は、特に限定されない。中でも、上述の優れた特性を有するため、建築用の振動エネルギーの吸収装置として用いられるのが好ましく、例えば、各種の免震、除振、防振等の振動エネルギーの吸収装置(より具体的には、例えば、道路橋の支承や、橋梁、ビルの基礎免震、戸建免震用途)に好適に用いられる。
また、本発明の高減衰積層体は、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、適用条件等は、特に限定されない。中でも、上述の優れた特性を有するため、建築用の振動エネルギーの吸収装置として用いられるのが好ましく、例えば、各種の免震、除振、防振等の振動エネルギーの吸収装置(より具体的には、例えば、道路橋の支承や、橋梁、ビルの基礎免震、戸建免震用途)に好適に用いられる。
以下、本発明を実施例に従ってより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
(実施例1〜5、比較例1〜7)
まず、下記第1表に示す組成(単位は質量部)になるように、各化合物を配合して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。
まず、下記第1表に示す組成(単位は質量部)になるように、各化合物を配合して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。
<JIS硬度>
調製し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いた。
この試験片について、JIS K6253:2006に準じて、各組成物の加硫ゴムの硬度を23℃で測定した。結果を第1表に示す。
ここで、硬度が80以上であるものを高減衰積層体としての硬度が十分に高いと評価することができる。
調製し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いた。
この試験片について、JIS K6253:2006に準じて、各組成物の加硫ゴムの硬度を23℃で測定した。結果を第1表に示す。
ここで、硬度が80以上であるものを高減衰積層体としての硬度が十分に高いと評価することができる。
<減衰性/水平剛性>
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5)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6)とを、図2のラップシェア型せん断試験用試料4の側面図に示すように配置(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。
作製した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、ラップシェアせん断試験を行った。なお、各実施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。
具体的には、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℃で、175%歪みを10回加えたときの各1回のせん断特性値の平均を求めた。
このラップシェア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、減衰性の評価基準である「等価減衰定数(Heq)」および水平剛性の評価基準である「せん断弾性率(Geq)」を求めた。また、せん断弾性率(Geq)については、マイナス30℃で測定した値との比率(−30℃/23℃)の結果から温度依存性も評価した。これらの結果を第1表に示す。
ここで、等価減衰定数(Heq)が0.2以上であるものを高減衰積層体としての減衰性が十分に高いと評価することができる。
また、せん断弾性率(Geq)が0.8以上であるものを高減衰積層体としての水平剛性が十分に高いと評価することができ、比率(−30℃/23℃)が1.5以下であるものを温度依存性が低いと評価することができる。
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5)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6)とを、図2のラップシェア型せん断試験用試料4の側面図に示すように配置(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。
作製した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、ラップシェアせん断試験を行った。なお、各実施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。
具体的には、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℃で、175%歪みを10回加えたときの各1回のせん断特性値の平均を求めた。
このラップシェア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、減衰性の評価基準である「等価減衰定数(Heq)」および水平剛性の評価基準である「せん断弾性率(Geq)」を求めた。また、せん断弾性率(Geq)については、マイナス30℃で測定した値との比率(−30℃/23℃)の結果から温度依存性も評価した。これらの結果を第1表に示す。
ここで、等価減衰定数(Heq)が0.2以上であるものを高減衰積層体としての減衰性が十分に高いと評価することができる。
また、せん断弾性率(Geq)が0.8以上であるものを高減衰積層体としての水平剛性が十分に高いと評価することができ、比率(−30℃/23℃)が1.5以下であるものを温度依存性が低いと評価することができる。
<圧縮永久ひずみ(C−Set)>
調製した未加硫ゴム組成物について、150℃で30分間熱プレスし厚さ2mmのシートを作製後、シートを7枚重ね合わせて150℃で20分間熱プレスし、円筒状のサンプル(直径29×厚さ12.5mm)を作製した。
この円筒状サンプルを、専用治具で25%圧縮し、70℃で22時間放置した後の圧縮永久ひずみをJIS K6262:2006に準じて測定した。
ここで、圧縮永久ひずみ(率)が60%以下であれば、高減衰積層体としての圧縮永久ひずみが小さいと評価することができる。
調製した未加硫ゴム組成物について、150℃で30分間熱プレスし厚さ2mmのシートを作製後、シートを7枚重ね合わせて150℃で20分間熱プレスし、円筒状のサンプル(直径29×厚さ12.5mm)を作製した。
この円筒状サンプルを、専用治具で25%圧縮し、70℃で22時間放置した後の圧縮永久ひずみをJIS K6262:2006に準じて測定した。
ここで、圧縮永久ひずみ(率)が60%以下であれば、高減衰積層体としての圧縮永久ひずみが小さいと評価することができる。
<切断時伸び>
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に準じて行い、切断時伸び(EB)[%]を23℃にて測定した。結果を第1表に示す。
ここで、切断時伸びが500%以上であれば、高減衰積層体としての切断時伸びが良好であると評価することができる。
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に準じて行い、切断時伸び(EB)[%]を23℃にて測定した。結果を第1表に示す。
ここで、切断時伸びが500%以上であれば、高減衰積層体としての切断時伸びが良好であると評価することができる。
第1表中の各成分は、以下のものを使用した。
・NR:STR 20(PT.NURISA社製)
・SBR:Nipol 1502(日本ゼオン社製)
・カーボンブラック1:ニテロン#415UD(N2SA:227m2/g、新日化カーボン社製)
・カーボンブラック2:シースト 9M(N2SA:156m2/g、東海カーボン社製)
・シリカ:ニップシールAQ、東ソー・シリカ社製
・SBS:スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(アサプレンT−411、旭化成社製)
・SEBS:水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(クレイトンG1651、クレイトンポリマージャパン)
・SEPS:ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン2005、クラレ社製)
・SEEPS1:ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン4055、クラレ社製)
・SEEPS2:ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン4077、クラレ社製)
・ポリ乳酸:Nature Works 4060D(D体比率:12.7モル%、軟化点:95℃、重量平均分子量:180000、Nature Works社製)
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種(正同化学工業社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸 桐(千葉脂肪酸社製)
・老化防止剤:VULKANOX 4020(バイエル社製)
・アロマオイル:A−OMIX(三共油化工業社製)
・石油樹脂:ハイレジン#150
・硫黄:金華印微粉硫黄(150メッシュ、鶴見化学工業社製)
・加硫促進剤:ノクセラーCZ−G、大内新興化学工業社製
・NR:STR 20(PT.NURISA社製)
・SBR:Nipol 1502(日本ゼオン社製)
・カーボンブラック1:ニテロン#415UD(N2SA:227m2/g、新日化カーボン社製)
・カーボンブラック2:シースト 9M(N2SA:156m2/g、東海カーボン社製)
・シリカ:ニップシールAQ、東ソー・シリカ社製
・SBS:スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(アサプレンT−411、旭化成社製)
・SEBS:水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(クレイトンG1651、クレイトンポリマージャパン)
・SEPS:ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン2005、クラレ社製)
・SEEPS1:ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン4055、クラレ社製)
・SEEPS2:ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン(セプトン4077、クラレ社製)
・ポリ乳酸:Nature Works 4060D(D体比率:12.7モル%、軟化点:95℃、重量平均分子量:180000、Nature Works社製)
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種(正同化学工業社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸 桐(千葉脂肪酸社製)
・老化防止剤:VULKANOX 4020(バイエル社製)
・アロマオイル:A−OMIX(三共油化工業社製)
・石油樹脂:ハイレジン#150
・硫黄:金華印微粉硫黄(150メッシュ、鶴見化学工業社製)
・加硫促進剤:ノクセラーCZ−G、大内新興化学工業社製
第1表から明らかなように、石油樹脂を配合して調製した比較例2および6のゴム組成物は、比較例1よりも減衰性が若干改善するものの不十分であり、また、せん断弾性率(Geq)の温度依存性が高くなり、圧縮永久ひずみの改善効果は殆ど確認できないことが分かった。
また、SEEPSに該当しないスチレン系エラストマーを配合して調製した比較例4、5および7のゴム組成物についても、いずれも比較例1よりも減衰性が若干改善するものの不十分であり、また、圧縮永久ひずみの改善効果は殆ど確認できないことが分かった。
また、N2SAが200m2/g未満のカーボンブラックを配合して調製した比較例3のゴム組成物は、比較例1よりも減衰性が悪化することが分かった。
また、SEEPSに該当しないスチレン系エラストマーを配合して調製した比較例4、5および7のゴム組成物についても、いずれも比較例1よりも減衰性が若干改善するものの不十分であり、また、圧縮永久ひずみの改善効果は殆ど確認できないことが分かった。
また、N2SAが200m2/g未満のカーボンブラックを配合して調製した比較例3のゴム組成物は、比較例1よりも減衰性が悪化することが分かった。
これに対し、SEEPSを配合し、N2SAが200m2/g以上のカーボンブラックを配合して調製した実施例1〜5のゴム組成物は、いずれも硬度および減衰性が高く、圧縮永久ひずみが小さくなることが分かり、せん断弾性率(Geq)およびその温度依存性ならびに切断時伸びについても良好であることが分かった。
特に、実施例1と実施例2との比較から、石油樹脂を配合しない方が、圧縮永久ひずみが小さくなることが分かった。
特に、実施例1と実施例2との比較から、石油樹脂を配合しない方が、圧縮永久ひずみが小さくなることが分かった。
1 高減衰積層体(免震積層体)
2 硬質板
3 本発明の高減衰積層体用ゴム組成物
4 ラップシェア型せん断試験用試料
5 圧延した未加硫ゴム組成物
6 鋼板
2 硬質板
3 本発明の高減衰積層体用ゴム組成物
4 ラップシェア型せん断試験用試料
5 圧延した未加硫ゴム組成物
6 鋼板
Claims (7)
- ジエン系ゴム100質量部と、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン共重合体1〜30質量部と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のカーボンブラック30〜100質量部と、シラノール基を有する無機充填剤10〜80質量部とを含有する高減衰積層体用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100質量部に対して、任意成分である石油樹脂の含有量が5質量部以下である請求項1に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴムの30〜90質量%が天然ゴムである請求項1または2に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
- 更に、前記ジエン系ゴム100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂を0.1〜30質量部含有する請求項1〜3のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
- 前記無機充填剤が、シリカである請求項1〜4のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
- 前記ポリ乳酸系樹脂が、L体−乳酸とD体−乳酸との共重合体であり、共重合比(D体/L体)がモル比で5/95〜50/50である請求項4または5に記載の高減衰積層体用ゴム組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の高減衰積層体用ゴム組成物と硬質板とを交互に積層して得られる高減衰積層体。
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JP2011149345A JP2013014706A (ja) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | 高減衰積層体用ゴム組成物および高減衰積層体 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016028208A (ja) * | 2014-07-10 | 2016-02-25 | 昭和電線デバイステクノロジー株式会社 | 積層ゴム支承体 |
JP2016196601A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-11-24 | リケンテクノス株式会社 | 熱可塑性エラストマー樹脂組成物 |
WO2018043198A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 住友理工株式会社 | 防振ゴム組成物および防振ゴム |
-
2011
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JP2016196601A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-11-24 | リケンテクノス株式会社 | 熱可塑性エラストマー樹脂組成物 |
WO2018043198A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 住友理工株式会社 | 防振ゴム組成物および防振ゴム |
JP2018035253A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 住友理工株式会社 | 防振ゴム組成物および防振ゴム |
CN109642052A (zh) * | 2016-08-31 | 2019-04-16 | 住友理工株式会社 | 防振橡胶组合物以及防振橡胶 |
US10752756B2 (en) | 2016-08-31 | 2020-08-25 | Sumitomo Riko Company Limited | Anti-vibration rubber composition and anti vibration rubber |
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