JP2017222824A - 高減衰ゴム組成物および粘弾性ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】混練や成形加工が容易で、しかも混練後に混練機外へ取り出しやすいため生産性に優れる上、現状よりも減衰性能に優れるとともに、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際の耐久性にも優れた粘弾性体を製造しうる新規な高減衰ゴム組成物と、当該高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備えた、建築物等の粘弾性ダンパとを提供する。【解決手段】高減衰ゴム組成物は、主鎖中に二重結合を有するゴムに、当該ゴム１００質量部あたり、１００〜１８０質量部のシリカ、２０〜５０質量部のオイル、および１〜５質量部の防着性シリコーン化合物を配合した。粘弾性ダンパは、上記高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする粘弾性体のもとになる高減衰ゴム組成物と、当該高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備えた粘弾性ダンパに関するものである。

例えばビルや橋梁等の建築物、産業機械、航空機、自動車、鉄道車両、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電気機器類等において粘弾性体が用いられる。粘弾性体を用いることで振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりして免震、制震、制振、防振等をすることができる。
粘弾性体は、主に天然ゴム等のゴムを含む高減衰ゴム組成物によって形成される。

高減衰ゴム組成物には、振動が加えられた際のヒステリシスロスを大きくして、当該振動のエネルギーを効率よく速やかに減衰する性能、すなわち減衰性能を高めるためにカーボンブラック、シリカ等の無機充填剤、あるいはロジン、石油樹脂等の粘着性付与剤等を配合するのが一般的である（例えば特許文献１〜３等参照）。
これら従来の構成で、粘弾性体の減衰性能を現状よりもさらに高めるためには、無機充填剤や粘着性付与剤等の配合割合を増加させることが考えられる。

しかし、多量の無機充填剤を配合した高減衰ゴム組成物は粘性が高くなりすぎ、また多量の粘着性付与剤を配合した高減衰ゴム組成物は粘着性が高くなりすぎるため、このいずれの場合にも、高減衰ゴム組成物を調製するための混練に要するエネルギーが増加したり時間が長くかかったりするといった問題を生じる。
また、調製した高減衰ゴム組成物を所望の立体形状を有する粘弾性体を製造するためにさらに混練したり、成形加工したりするのが容易でなくなるといった問題も生じる。

特に工場レベルで粘弾性体を量産する場合、混練や成形加工のしにくさは当該粘弾性体の生産性を大きく低下させ、生産に要するエネルギーを増大させ、さらには生産コストを高騰させる原因となるため望ましくない。
特許文献４では、天然ゴム等の、主鎖中に二重結合を有しかつ極性側鎖を有しないゴムに、シリカと、２以上の極性基を有する粘着性付与剤等とを配合することが検討されている。

かかる構成によれば、シリカを併用することで良好な減衰性能を維持しながら、ゴムとして、上記のように極性側鎖を有しないためガラス転移温度Ｔｇが室温（３〜３５℃）付近に存在しないものを選択して用いることにより、粘弾性体の最も一般的な使用温度域である上記室温付近での、剛性等の特性の温度依存性を小さくできる。
ところが、現状よりも減衰性能をさらに向上するために上記特定の粘着性付与剤の配合割合を増加させた場合には、当該粘着性付与剤が粘弾性体の表面にブルームしやすくなる。

そしてブルームを生じると、当該粘弾性体を例えば金属部品等と接着して粘弾性ダンパを構成する際に、両者間で接着不良を生じることなどが懸念される。
特許文献５では、粘着性付与剤として特定の軟化点を有するロジン誘導体を用いて、粘弾性体の減衰性能を向上することが検討されている。
しかし、現状よりもさらに減衰性能を向上するためにロジン誘導体の配合割合を増加させた場合には、やはり粘着性が高くなりすぎて、混練したり成形加工したりするのが容易でなくなるという問題がある。

特許文献６では、減衰性付与剤としてイミダゾールとヒンダードフェノール系化合物を配合して、粘弾性体の減衰性能を向上することが検討されている。
また特許文献７では、主鎖中に二重結合を有するゴムに、シリカおよびシリル化剤と、特定の反応性成分とを配合して、粘弾性体の高い剛性と良好な減衰性能、そして高減衰ゴム組成物の混練や成形加工のしやすさを両立させることが検討されている。

しかしこれらの構成でも、近年の、より一層の高減衰化の要求に対しては十分に対応しきれなくなりつつあるのが現状である。特に高い減衰性能と、混練や成形加工のしやすさとを両立させるのは容易ではない。
その上、上記特許文献１〜７に記載のもの等の、従来の高減衰ゴム組成物を用いて形成した粘弾性体は耐久性が不十分で、特に地震等によって繰り返し大変形が加えられた際に破損したり、減衰性能が大きく低下したりしやすいという問題もある。

特許第３５２３６１３号公報 特開２００７−６３４２５号公報 特許第２７９６０４４号公報 特開２００９−１３８０５３号公報 特開２０１０−１８９６０４号公報 特許第５０８６３８６号公報 特開２０１３−５３２５１号公報 特開２００８−１６９２８０号公報 特開２００９−２７５２０４号公報

高減衰ゴム組成物に、前述した無機充填剤や粘着性付与剤とともに可塑剤、加工助剤等として機能するオイルを配合する場合がある。
オイルを配合すると、例えば粘弾性体の良好な減衰性能を維持しながら、そのもとになる高減衰ゴム組成物の粘性や粘着性が上昇するのを抑えて、混練機による混練や成形加工等をしやすくできる。また粘弾性体の耐久性を向上して、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際の破損や減衰性能の低下も抑制できる。

しかし、オイルを配合した高減衰ゴム組成物は引っ張りに対して脆くなって、混練後に、混練機の羽根や内壁などに粘着した高減衰ゴム組成物を混練機外へ引っ張り出そうとすると途中で千切れたりしやすくなる。
そのため高減衰ゴム組成物の全量を混練機から取り出すのに時間がかかることになり、当該高減衰ゴム組成物のもとになる各成分を混練機へ仕込んでから、できあがった高減衰ゴム組成物を混練機から取り出すまでに要する時間も長くかかってしまって、却って高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性が低下するという問題がある。

本発明の目的は、混練や成形加工が容易で、しかも混練後に混練機外へ取り出しやすいため生産性に優れる上、現状よりも減衰性能に優れるとともに、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際の耐久性にも優れた粘弾性体を製造しうる新規な高減衰ゴム組成物と、当該高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備えた、建築物等の粘弾性ダンパとを提供することにある。

本発明は、主鎖中に二重結合を有するゴム、前記ゴム１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、２０質量部以上、５０質量部以下のオイル、および１質量部以上、５質量部以下の、防着性を有するシリコーン化合物を含む高減衰ゴム組成物である。
また本発明は、上記本発明の高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備える粘弾性ダンパである。

本発明によれば、混練や成形加工が容易で、しかも混練後に混練機外へ取り出しやすいため生産性に優れる上、現状よりも減衰性能に優れるとともに、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際の耐久性にも優れた粘弾性体を製造しうる新規な高減衰ゴム組成物と、当該高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備えた、建築物等の粘弾性ダンパとを提供できる。

本発明の実施例、比較例の高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体の減衰性能を評価するために作製する、上記粘弾性体のモデルとしての試験体を分解して示す分解斜視図である。 同図(a)(b)は、上記試験体を変位させて変位量と荷重との関係を求めるための試験機の概略を説明する図である。 上記試験機を用いて試験体を変位させて求められる、変位量と荷重との関係を示すヒステリシスループの一例を示すグラフである。

《高減衰ゴム組成物》
本発明の高減衰ゴム組成物は、前述したように主鎖中に二重結合を有するゴム、前記ゴム１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、２０質量部以上、５０質量部以下のオイル、および１質量部以上、５質量部以下の、防着性を有するシリコーン化合物（以下「防着性シリコーン化合物」と略記する場合がある）を含むことを特徴とする。

防着性シリコーン化合物は、混練時に良好な防着性を発現する。すなわち防着性シリコーン化合物は、混練機の羽根や内壁などを形成する金属面と、高減衰ゴム組成物との間に薄い境界膜を形成して両者間に離型性を付与するとともに、当該両者間の摩擦抵抗を低減するために機能する。
そのため、上記防着性シリコーン化合物を上記所定の割合で含む本発明の高減衰ゴム組成物は、混練時に混練機の羽根や内壁などに粘着しにくくなり、上記所定の割合でオイルが配合されて引っ張りに対して脆くなっているにも拘らず、混練後に混練機から引っ張り出す際に千切れたりしにくくなり、現状よりもスムースに、短時間で混練機から取り出すことが可能となる。

また、上記のように防着性シリコーン化合物を配合して混練時の摩擦抵抗を低減していることと、オイルを配合して混練時の粘性や粘着性の上昇を抑制していることとが相まって、混練に要するエネルギーを低減したり時間を短縮したりもできる。
したがって上記高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性を向上できる。
また本発明の高減衰ゴム組成物によれば、上記防着性シリコーン化合物と、無機充填剤としてのシリカと、そしてオイルとをそれぞれ上記所定の割合で配合することにより、現状よりも減衰性能に優れるとともに耐久性にも優れ、地震等によって繰り返し大変形が加えられても破損したり減衰性能が大きく低下したりしにくい粘弾性体を製造できる。

〈ゴム〉
主鎖中に二重結合を有するゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、およびクロロプレンゴム（ＣＲ）からなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。
これらのゴムはシリカの親和性、分散性に優れる上、ガラス転移温度が室温（２〜３５℃）付近に存在しないため、最も一般的な使用温度域である上記室温付近での剛性等の特性の温度依存性を小さくして、広い温度範囲で安定した減衰性能を示す粘弾性体を製造できる。

中でも、架橋させた状態でのゴム分子同士の架橋構造が緩やかで、減衰性能に優れた粘弾性体を製造できる上、入手しやすく高減衰ゴム組成物をコスト安価に製造できる点で、ゴムとしては天然ゴムが好適に使用される。
天然ゴムとしては、例えばＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｌａｙｓｉａｎ Ｒｕｂｂｅｒ）−ＣＶ６０等の各種グレードの天然ゴムや、あるいは各種の脱蛋白天然ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。

また、主に天然ゴムを使用してＢＲを併用すると、粘弾性体の製造コストの上昇を抑えながら、当該粘弾性体にゴムとしての良好な特性、すなわち柔軟でしかも圧縮永久ひずみが小さくヘタリを生じにくい特性を付与して、その減衰性能をさらに向上できる。
また、混練後の高減衰ゴム組成物を混練機から引っ張り出す際により一層千切れにくくして、さらに短時間で取り出すことも可能となる。

ＢＲとしては、分子中にポリブタジエン構造を備え、架橋性を有する種々のＢＲがいずれも使用可能である。
特に高温から低温まで広い温度範囲でゴムとしての良好な特性を発現しうる、シス−１，４結合の含量が９５％以上の高シスＢＲが好ましい。
またＢＲとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、本発明ではいずれのタイプのＢＲを用いてもよい。

これらＢＲの１種または２種以上を使用できる。
天然ゴムとＢＲを併用する場合、ＢＲの配合割合は、両ゴムの総量１００質量部中の５質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましい。
ＢＲの配合割合がこの範囲未満では、当該ＢＲを併用することによる、粘弾性体の減衰性能を向上したり、高減衰ゴム組成物をさらに千切れにくくしたりする効果が十分に得られないおそれがある。

一方、ＢＲの配合割合が上記の範囲を超える場合には相対的に天然ゴムの割合が少なくなるため、粘弾性体の製造コストの上昇を十分に抑制できないおそれがある。
これに対し、ＢＲの配合割合を上記の範囲とすることにより、主に天然ゴムを使用してＢＲを併用することによる前述した効果をさらに向上できる。
ただしＢＲの配合割合は、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、上記の範囲でも、両ゴムの総量１００質量部中の１０質量部以上であるのが好ましく、３０質量部以下であるのが好ましい。

なおＢＲとして油展タイプのものを使用する場合は、当該油展タイプのＢＲ中に含まれる伸展油を除外した、固形分としてのＢＲ自体の質量部を基準としてゴムの総量や、当該ゴムの総量中でのＢＲの質量部等を設定することとする。
〈防着性シリコーン化合物〉
防着性シリコーン化合物としては、前述したように混練時に防着性を発現して、混練機の羽根や内壁などを形成する金属面と、高減衰ゴム組成物との間に薄い境界膜を形成して両者間に離型性を付与するとともに、当該両者間の摩擦抵抗を低減するために機能する種々のシリコーン化合物が使用可能である。

かかる防着性シリコーン化合物としては、オルガノシリコーン系滑剤が好適に使用される。
またオルガノシリコーン系滑剤としては、例えばシル＋ザイラッハ“ストラトクール”社（Ｓｃｈｉｌｌ＋Ｓｅｉｌａｃｈｅｒ“Ｓｔｒｕｋｔｏｌ”ＧｍｂＨ）製のストラクトール（登録商標）シリーズの各種滑剤のうち、ストラクトールＷＳ１８０（オルガノシリコーン化合物）、ストラクトールＷＳ２８０（オルガノシリコーン化合物と無機キャリヤの混合物、有効成分としてのオルガノシリコーン化合物の量：７５％）、およびストラクトールＨＴ２８２（オルガノシリコーン化合物、金属石けん、および不活性キャリヤの混合物、有効成分としてのオルガノシリコーン化合物と金属石けんの量：７０％）等の１種または２種以上が挙げられる。

防着性シリコーン化合物の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上、５質量部以下である必要がある。
防着性シリコーン化合物の配合割合がこの範囲未満では、当該防着性シリコーン化合物を配合することによる効果が得られず、前述した所定の割合でオイルが配合されて引っ張りに対して脆くなっている高減衰ゴム組成物を混練機外へ引っ張り出そうとすると、途中で千切れたりしやすくなって当該高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性が低下する。

一方、防着性シリコーン化合物の配合割合が上記の範囲を超える場合には混練時に、前述した金属面との間の摩擦抵抗が小さくなりすぎ、滑りやすくなるため、混練のためのせん断応力が高減衰ゴム組成物に加わりにくくなる。そのため、通常であれば混練時の温度上昇に伴って高減衰ゴム組成物中から蒸発して失われる成分、例えばシリカとシラン化合物との反応によって発生する水分やアルコール分などが残って、架橋後の粘弾性体のゴム硬さが低下したりする場合を生じる。

これに対し、防着性シリコーン化合物の配合割合を上記の範囲とすることにより、粘弾性体のゴム硬さの低下を抑制しながら高減衰ゴム組成物、ひいては上記粘弾性体の生産性を向上できる。
なお防着性シリコーン化合物は、すでに特許文献８、９等にも記載されているとおり公知である。

しかし特許文献８、９のいずれにも、前述した所定の割合でゴムにシリカとオイルを配合してなる、粘弾性ダンパ等のもとになる高減衰ゴム組成物に、さらに上記ゴム１００質量部あたり１質量部以上、５質量部以下の割合で防着性シリコーン化合物を配合することについては一切記載されていない。
また特許文献８、９のいずれにも、上記の構成によって、高減衰ゴム組成物の混練に要するエネルギーを低減したり時間を短縮したり、混練後の高減衰ゴム組成物をよりスムースに、短時間で混練機から取り出したりできるようにして高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性を向上する効果と、現状よりも減衰性能に優れるとともに耐久性にも優れ、地震等によって繰り返し大変形が加えられても破損したり減衰性能が大きく低下したりしにくい粘弾性体を製造する効果とを両立できることについては一切記載されていない。

〈シリカ〉
シリカは、ゴム中に分散されて粘弾性体の剛性および減衰性能を向上するために機能する。
シリカとしては、その製法によって分類される湿式法シリカ、乾式法シリカのいずれを用いてもよい。

ただし粘弾性体の減衰性能を向上する効果をさらに向上することを考慮すると、シリカとしては、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上、特に２００ｍ^２／ｇ以上であるものを用いるのが好ましく、４００ｍ^２／ｇ以下、特に２８０ｍ^２／ｇ以下であるものを用いるのが好ましい。ＢＥＴ比表面積は、例えば柴田化学器械工業(株)製の迅速表面積測定装置ＳＡ−１０００等を使用して、吸着気体として窒素ガスを用いる気相吸着法によって測定した値でもって表すこととする。

シリカの具体例としては、例えば東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐＳｉｌ（登録商標）ＫＱ〔湿式法シリカ、ＢＥＴ比表面積：２４０ｍ^２／ｇ〕等が挙げられる。
シリカの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１００質量部以上、１８０質量部以下である必要がある。
シリカの配合割合がこの範囲未満では、粘弾性体に良好な減衰性能を付与できない。また高減衰ゴム組成物が柔らかくなりすぎ、混練後に混練機外へ引っ張り出そうとすると大きく伸びるなどして、却ってその全量を混練機から取り出すのに時間がかかってしまい、高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性が低下する。

一方、シリカの配合割合が上記の範囲を超える場合にはオイル、および防着性シリコーン化合物をそれぞれ前述した所定の割合で併用しているにも拘らず、高減衰ゴム組成物の粘性が高くなりすぎて、混練したり成形加工したりするのが難しくなる。
これに対し、シリカの配合割合を上記の範囲とすることにより、高減衰ゴム組成物の粘性の上昇を抑えて混練したり成形加工したりしやすい状態を維持しながら、また高減衰ゴム組成物が柔らかくなりすぎるのを抑制しながら粘弾性体を製造でき、しかも製造した粘弾性体に良好な減衰性能をも付与できる。

〈オイル〉
オイルとしては、前述したように高減衰ゴム組成物の可塑剤、加工助剤等として機能し得る種々のオイルが使用可能である。
かかるオイルとしては、例えばパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、および芳香族系鉱油からなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。

オイルの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり２０質量部以上、５０質量部以下である必要がある。
オイルの配合割合がこの範囲未満では粘弾性体の耐久性が低下して、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際に破損したり、減衰性能が大きく低下したりしやすくなる。
また、高減衰ゴム組成物の粘性が高くなりすぎたり粘着性が高くなりすぎたりして、防着性シリコーン化合物を前述した所定の割合で併用しているにも拘らず、高減衰ゴム組成物を調製するための混練に要するエネルギーが増加したり時間が長くかかったりする場合もある。

一方、オイルの配合割合が上記の範囲を超える場合には、高減衰ゴム組成物が柔らかくなりすぎ、混練後に混練機外へ引っ張り出そうとすると大きく伸びるなどして、却ってその全量を混練機から取り出すのに時間がかかってしまい、高減衰ゴム組成物、ひいては粘弾性体の生産性が低下する。また、粘弾性体に良好な減衰性能を付与することもできない。

これに対し、オイルの配合割合を上記の範囲とすることにより、高減衰ゴム組成物の粘性の上昇を抑えて混練したり成形加工したりしやすい状態を維持しながら、また高減衰ゴム組成物が柔らかくなりすぎるのを抑制しながら粘弾性体を製造でき、しかも製造した粘弾性体に大変形が加えられた際の耐久性を向上したり、当該粘弾性体に良好な減衰性能を付与したりできる。

なお、前述したようにゴムの少なくとも一部として油展ゴムを使用する場合は、当該油展ゴム中に含まれる伸展油の量を含めたオイルの総量が上記の範囲となるように、オイルの配合割合を調整すればよい。
〈架橋成分〉
高減衰ゴム組成物には、従来同様に、ゴムを架橋させるための架橋成分を配合できる。架橋成分としては架橋剤、促進剤が挙げられる。

このうち架橋剤としては、特に硫黄系架橋剤が好ましい。
また硫黄系架橋剤としては、例えば粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等の硫黄や、あるいはテトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物などが挙げられ、特に硫黄が好ましい。
硫黄の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。

なお、例えば硫黄としてオイル処理粉末硫黄、分散性硫黄等を使用する場合、上記配合割合は、それぞれの中に含まれる有効成分としての硫黄自体の割合とする。
促進剤としては、例えばスルフェンアミド系促進剤、チウラム系促進剤等が挙げられる。促進剤は、種類によって架橋促進のメカニズムが異なるため、２種以上を併用するのが好ましい。

このうちスルフェンアミド系促進剤としては、例えば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、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等の１種または２種以上が挙げられる。

スルフェンアミド系促進剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
またチウラム系促進剤としては、例えばテトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラキス（２-エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等の１種または２種以上が挙げられる。

チウラム系促進剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
〈シラン化合物〉
高減衰ゴム組成物には、従来同様にシラン化合物を配合できる。
シラン化合物としては、シリカと反応してその表面を改質することでゴムに対する親和性、分散性を向上して、当該シリカをゴム中に良好に分散できる、いわゆるシリル化剤やシランカップリング剤等として機能しうる種々のシラン化合物が使用可能である。

中でもシラン化合物としては、式(1)

〔式中、Ｒ^１はフェニル基、または炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ^２は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｎは１〜３の数を示す。〕
で表されるアルコキシシラン化合物が好ましい。
またアルコキシシラン化合物としては、例えばメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等の１種または２種以上が挙げられる。

特に粘弾性体に高い剛性と良好な減衰性能とを付与することを考慮すると、シラン化合物としては、上記の中でも式(1)中のＲ^１がフェニル基、Ｒ^２がメチル基で、かつｎが１であるフェニルトリメトキシシランや、式(1)中のＲ^１がフェニル基、Ｒ^２がエチル基で、かつｎが１であるフェニルトリエトキシシランが好ましい。
シラン化合物の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましい。

シラン化合物の配合割合がこの範囲未満では、上述した、シリカの表面を改質してゴムに対する親和性、分散性を向上する効果が十分に得られないため高減衰ゴム組成物の加工性が低下するおそれがある。また粘弾性体に高い剛性と良好な減衰性能を付与できないおそれもある。
一方、シラン化合物の配合割合が上記の範囲を超える場合には却って高減衰ゴム組成物の加工性が低下したり、粘弾性体の剛性や減衰性能が低下したりするおそれがある。

これに対し、シラン化合物の配合割合を上記の範囲とすることにより、高減衰ゴム組成物の加工性を向上しながら、当該粘弾性体にできるだけ高い剛性と良好な減衰性能とを付与できる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、シラン化合物の配合割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部あたり１５質量部以上であるのが好ましい。

〈その他の成分〉
高減衰ゴム組成物には、上記の各成分に加えて、さらにシリカ以外の他の無機充填剤、架橋助剤、軟化剤、粘着性付与剤、老化防止剤等を適宜の割合で配合してもよい。
（無機充填剤）
シリカ以外の他の無機充填剤としては、例えばカーボンブラック等が挙げられる。

またカーボンブラックとしては、その製造方法等によって分類される種々のカーボンブラックのうち、充填剤として機能しうるカーボンブラックの１種または２種以上が使用可能である。
カーボンブラックの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。

（架橋助剤）
架橋助剤としては、例えば酸化亜鉛等の金属化合物；ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸その他、従来公知の架橋助剤の１種または２種以上が挙げられる。特に酸化亜鉛とステアリン酸とを併用するのが好ましい。
このうち酸化亜鉛の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。

またステアリン酸の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
（軟化剤）
軟化剤は、高減衰ゴム組成物の加工性をさらに向上するための成分であって、当該軟化剤としては、例えば室温で液状を呈する液状ゴムが挙げられる。また液状ゴムとしては、例えば液状ポリイソプレンゴム、液状ニトリルゴム（液状ＮＢＲ）、液状スチレンブタジエンゴム（液状ＳＢＲ）等の１種または２種以上が挙げられる。

このうち液状ポリイソプレンゴムが好ましい。液状ポリイソプレンゴムとしては、例えば(株)クラレ製のクラプレン（登録商標）ＬＩＲ−３０（数平均分子量：２８０００）、ＬＩＲ−５０（数平均分子量：５４０００）等が挙げられる。
なお液状ゴムは、高減衰ゴム組成物の主体を構成し、架橋前に室温で固形状を呈する前述した天然ゴムやＢＲ等のゴムの架橋時に、当該ゴムとともに架橋反応する成分ではあるが、特性上はあくまでも軟化剤であるため、ゴムの総量には加えないこととする。

液状ゴムの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましい。
また他の軟化剤としては、例えばクマロン・インデン樹脂等が挙げられる。
クマロン・インデン樹脂としては、主にクマロンとインデンの重合物からなり、平均分子量１０００以下程度の比較的低分子量であって、軟化剤として機能しうる種々のクマロン・インデン樹脂が挙げられる。

クマロン・インデン樹脂としては、例えば日塗化学(株)製のニットレジン（登録商標）クマロンＧ−９０〔平均分子量：７７０、軟化点：９０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価９ｇ／１００ｇ〕、Ｇ−１００Ｎ〔平均分子量：７３０、軟化点：１００℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価１１ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０〔平均分子量：９６０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価６ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０Ｓ〔平均分子量：９５０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価７ｇ／１００ｇ〕等の１種または２種以上が挙げられる。

クマロン・インデン樹脂の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、２０質量部以下であるのが好ましい。
（粘着性付与剤）
粘着性付与剤としては、例えば石油樹脂等が挙げられる。また石油樹脂としては、例えば丸善石油化学(株)製のマルカレッツ（登録商標）Ｍ８９０Ａ〔ジシクロペンタジエン系石油樹脂、軟化点：１０５℃〕等が好ましい。

石油樹脂の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、３０質量部以下であるのが好ましい。
（老化防止剤）
老化防止剤としては、例えばベンズイミダゾール系、キノン系、ポリフェノール系、アミン系等の各種老化防止剤の１種または２種以上が挙げられる。特にベンズイミダゾール系老化防止剤とキノン系老化防止剤を併用するのが好ましい。

このうちベンズイミダゾール系老化防止剤としては、例えば２−メルカプトベンズイミダゾール等が挙げられる。
ベンズイミダゾール系老化防止剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
またキノン系老化防止剤としては、例えば丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ〔芳香族ケトン−アミン縮合物〕等が挙げられる。

キノン系老化防止剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
〈高減衰ゴム組成物〉
上記各成分を含む高減衰ゴム組成物によれば、例えばビル等の建築物の基礎に組み込まれる免震用の粘弾性支承や、あるいは建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用の粘弾性ダンパを構成する粘弾性体を形成できる。

また本発明の高減衰ゴム組成物によれば、例えば吊橋や斜張橋等のケーブルの制振部材、産業機械や航空機、自動車、鉄道車両等の防振部材、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電気機器類等の防振部材等として使用される各種の粘弾性体をも形成できる。
そして本発明によれば、主鎖中に二重結合を有するゴム、シリカ、オイル、防着性シリコーン化合物、架橋成分その他、各種成分の種類とその組み合わせおよび配合割合を調整することにより、それぞれの粘弾性体を、それぞれの用途に適した優れた減衰性能を有するものとすることができる。

《粘弾性ダンパ》
特に本発明の高減衰ゴム組成物を形成材料として用いて、建築物の構造中に組み込まれる粘弾性ダンパの粘弾性体を形成した場合には、当該粘弾性体が高い減衰性能を有することから、かかる粘弾性体を含む個々の粘弾性ダンパの減衰性能を向上して、その全体を小型化したり、１つの建築物に組み込む数を減らしたりしても従来と同等の制震性能を確保できる。

また粘弾性体の耐久性を向上して、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際に破損したり減衰性能が大きく低下したりするのを抑制できる。
その上、主鎖中に二重結合を有するゴムは、先に説明したように粘弾性体の減衰性能や物性等の温度依存性を小さくできることから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近に粘弾性ダンパを設置でき、建築物等における、粘弾性ダンパによる制震性能の設計の自由度を拡げることもできる。

〈実施例１〉
ジエン系ゴムとしての天然ゴム〔ＳＭＲ−ＣＶ６０〕１００質量部に、シリカ〔東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐＳｉｌ ＫＱ、湿式法シリカ、ＢＥＴ比表面積：２４０ｍ^２／ｇ〕１５０質量部、オイル〔芳香族系鉱油、出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＡＨ−１６〕３０質量部、およびオルガノシリコーン系滑剤〔シル＋ザイラッハ“ストラトクール”社製のストラクトールＨＴ２８２、オルガノシリコーン化合物、金属石けん、および不活性キャリヤの混合物、有効成分としてのオルガノシリコーン化合物と金属石けんの量：７０％〕３質量部と、下記表１に示す各成分のうち架橋成分以外の各成分とを配合し、密閉式混練機を用いて混練したのち、さらに架橋成分を加えて混練して高減衰ゴム組成物を調製した。

表中の各成分は下記のとおり。また表中の質量部は、それぞれ天然ゴム１００質量部あたりの質量部である。
シラン化合物：フェニルトリエトキシシラン、信越化学工業(株)製のＫＢＥ−１０３
カーボンブラック：ＦＥＦ、東海カーボン(株)製のシースト３
ベンズイミダゾール系老化防止剤：２−メルカプトベンズイミダゾール、大内新興化学工業(株)製のノクラック（登録商標）ＭＢ
キノン系老化防止剤：丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ
酸化亜鉛２種：三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸：日油(株)製の「つばき」
クマロン・インデン樹脂：軟化点９０℃、日塗化学(株)製のニットレジン クマロンＧ−９０
ジシクロペンタジエン系石油樹脂：軟化点１０５℃、丸善石油化学(株)製のマルカレッツＭ８９０Ａ
５％オイル処理粉末硫黄：加硫剤、鶴見化学工業(株)製、硫黄自体の配合割合は１．５質量部
スルフェンアミド系促進剤：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−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(株)製のノクセラー（登録商標）ＮＳ
チウラム系促進剤：テトラブチルチウラムジスルフィド、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＢＴ
〈比較例１〉
オルガノシリコーン系滑剤を配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。

〈実施例２、３、比較例２、３〉
オルガノシリコーン系滑剤の配合割合を、天然ゴム１００質量部あたり０．５質量部（比較例２）、１質量部（実施例２）、５質量部（実施例３）、８質量部（比較例３）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。
〈実施例４、５、比較例４〉
シリカの配合割合を、天然ゴム１００質量部あたり９０質量部（比較例４）、１００質量部（実施例４）、１８０質量部（実施例５）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。

〈比較例５〉
シリカの配合割合を、天然ゴム１００質量部あたり２００質量部としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製しようとしたが、密閉式混練機の負荷が大きくなったため混練を中止して、その後の評価を断念した。
〈比較例６、７〉
オイルの配合割合を、天然ゴム１００質量部あたり１０質量部（比較例６）、６０質量部（比較例７）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。

〈実施例６〉
ゴムとして、実施例１で使用したのと同じ天然ゴム７５質量部と、ＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ ＢＲ０１、シス−１，４結合の含量：９５質量％〕２５質量部とを併用したこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。
〈実施例７〉
オルガノシリコーン系滑剤として、シル＋ザイラッハ“ストラトクール”社製のストラクトールＷＳ１８０（オルガノシリコーン化合物）を、天然ゴム１００質量部あたり３質量部配合したこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。

〈実施例８〉
オイルとして、パラフィン系鉱油〔出光興産(株)製のダイアナ プロセスオイルＰＷ−３８０〕を、天然ゴム１００質量部あたり３０質量部配合したこと以外は実施例１と同様にして高減衰ゴム組成物を調製した。
〈混練性評価〉
実施例、比較例の高減衰ゴム組成物を調製するために各成分を密閉式混練機に投入して混練した際に、問題なく混練できたものを良好（○）、粘性や粘着性が高すぎて、密閉式混練機の負荷が大きくなって混練を途中で断念したものを不良（×）と評価した。前述したように比較例５は不良（×）であったが、他の実施例、比較例はいずれも良好（○）であった。

〈取り出しやすさ評価〉
上記混練が完了した実施例、比較例の高減衰ゴム組成物の全量を密閉式混練機から取り出すのに要した時間を計測した。そして要した時間が２５分以内であったものを良好（○）、２５分を超えたものを不良（×）と評価した。
〈減衰特性試験〉
（試験体の作製）
実施例、比較例で調製した高減衰ゴム組成物をシート状に押出成形したのち打ち抜いて、図１に示す円板１（厚み５ｍｍ×直径２５ｍｍ）を形成し、この円板１の表裏両面にそれぞれ加硫接着剤を介して厚み６ｍｍ×縦４４ｍｍ×横４４ｍｍの矩形平板状の鋼板２を重ねて積層方向に加圧しながら１５０℃に加熱して、円板１を形成する高減衰ゴム組成物を架橋させるとともに当該円板１を２枚の鋼板２と加硫接着させて、粘弾性体のモデルとしての減衰特性評価用の試験体３を作製した。

（変位試験）
図２(a)に示すように上記試験体３を２個用意し、この２個の試験体３を、それぞれ一方の鋼板２を介して１枚の中央固定治具４に固定するとともに、両試験体３の他方の鋼板２に、それぞれ１枚ずつの左右固定治具５を固定した。そして中央固定治具４を、図示しない試験機の上側の固定アーム６にジョイント７を介して固定し、かつ２枚の左右固定治具５を、上記試験機の下側の可動盤８にジョイント９を介して固定した。

次にこの状態で可動盤８を、図２(a)中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向に押し上げるように変位させて、円板１を図２(b)に示すように厚み方向と直交方向に歪み変形させた状態とし、次いでこの状態から可動盤８を、今度は図２(b)中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向と反対方向に引き下げるように変位させて図２(a)に示す状態に戻す操作を１サイクルとして、円板１を繰り返し歪み変形、すなわち振動させた際の、当該円板１の厚み方向の変位量（ｍｍ）と荷重（Ｎ）との関係を示すヒステリシスループＨ（図３参照）を求めた。

測定は、温度２０℃の環境下、上記の操作を３サイクル実施して３サイクル目の値を求めた。各サイクルにおける最大変位量は、いずれも円板１を挟む２枚の鋼板２の、当該円板１の厚み方向と直交方向のずれ量が円板１の厚みの２００％となるように設定した。
次いで、上記の測定により求めた図３に示すヒステリシスループＨのうち最大変位点と最小変位点とを結ぶ、図中に太線の実線で示す直線Ｌ_１の傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）を求め、この傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）と、円板１の厚みＴ（ｍｍ）と、円板１の断面積Ａ（ｍｍ^２）とから、式(ａ)：

によって等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ^２）を求めた。
そして比較例１の高減衰ゴム組成物からなる円板１を備えた試験体３における等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ^２）を１００としたときの、各実施例、比較例の高減衰ゴム組成物からなる円板１を備えた試験体３の等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ^２）の相対値を求め、かかる相対値が９０以上のものを良好（○）、９０未満のものを不良（×）と評価した。

また図３中に斜線を付して示した、ヒステリシスループＨの全表面積で表される吸収エネルギー量ΔＷと、同図中に網線を付して示した、直線Ｌ_１と、グラフの横軸と、直線Ｌ_１とヒステリシスループＨとの交点から上記横軸におろした垂線Ｌ_２とで囲まれた領域の表面積で表される弾性歪みエネルギーＷとから、式(ｂ)：

によって等価減衰定数Ｈｅｑを求めた。
そして比較例１の高減衰ゴム組成物からなる円板１を備えた試験体３における等価減衰定数Ｈｅｑを１００としたときの、各実施例、比較例の高減衰ゴム組成物からなる円板１を備えた試験体３の等価減衰定数Ｈｅｑの相対値を求め、かかる相対値が８５以上のものを良好（○）、８５未満のものを不良（×）と評価した。

（繰り返し大変形が加えられた際の耐久性評価）
温度２０℃の環境下、上記変位試験と同条件で、最大変位量を２００％として変位を繰り返した際に、円板１が破損するのに要した変位サイクル数を計数した。そして当該サイクル数が８０サイクル以上のものを良好（○）、８０サイクル未満のものを不良（×）と評価した。

〈ゴム硬さ測定〉
実施例１〜３、７、比較例１〜３の高減衰ゴム組成物をプレス成形するとともに架橋させて、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３−３_{：２００６}「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方−第３部：デュロメータ硬さ」に規定された試験片を作製し、温度２０℃の環境下、当該試験片のデュロメータタイプＡ硬さを測定した。

そして比較例１の高減衰ゴム組成物からなる試験片とゴム硬さが同じであったものを良好（○）、上記試験片と比べてゴム硬さが変化したものを不良（×）と評価した。
以上の結果を表２〜表４に示す。

表２〜表４の実施例１〜８、比較例１の結果より、ゴム、シリカ、およびオイルを含む高減衰ゴム組成物に、さらに防着性シリコーン化合物を配合することにより、混練や成形加工が容易で、しかも混練後に混練機外へ取り出しやすいため生産性に優れる上、ゴム硬さの変化がなく、現状よりも減衰性能に優れるとともに、地震等によって繰り返し大変形が加えられた際の耐久性にも優れた粘弾性体を製造できることが判った。

ただし実施例１〜５、比較例２〜７の結果より、上記の効果を得るためには、ゴム１００質量部あたりの各成分の配合割合を、防着性シリコーン化合物：１質量部以上、５質量部以下、シリカ：１００質量部以上、１８０質量部以下、そしてオイル：２０質量部以上、５０質量部以下とする必要があることが判った。
また実施例１、６の結果より、特に粘弾性体の減衰性能を向上したり、高減衰ゴム組成物をさらに千切れにくくしたりするためには、ゴムとして天然ゴムとＢＲを併用するのが好ましいことが判った。

また実施例１、７の結果より、防着性シリコーン化合物としては、各種のオルガノシリコーン系滑剤を使用できることが判った。
さらに実施例１、８の結果より、オイルとしては種々の鉱油を使用できることが判った。

１ 円板
２ 鋼板
３ 試験体
４ 中央固定治具
５ 左右固定治具
６ 固定アーム
７ ジョイント
８ 可動盤
９ ジョイント
Ｈ ヒステリシスループ
Ｌ_１ 直線
Ｌ_２ 垂線
Ｗ エネルギー
ΔＷ 吸収エネルギー量

Claims (6)

1. 主鎖中に二重結合を有するゴム、前記ゴム１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、２０質量部以上、５０質量部以下のオイル、および１質量部以上、５質量部以下の、防着性を有するシリコーン化合物を含む高減衰ゴム組成物。
2. 前記ゴムは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、およびクロロプレンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の高減衰ゴム組成物。
3. 前記シリカは、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上、４００ｍ^２／ｇ以下のシリカである請求項１または２に記載の高減衰ゴム組成物。
4. 前記オイルは、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、および芳香族系鉱油からなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高減衰ゴム組成物。
5. 前記シリコーン化合物は、オルガノシリコーン系滑剤である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高減衰ゴム組成物。
6. 前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高減衰ゴム組成物からなる粘弾性体を備える粘弾性ダンパ。

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