JP2902468B2 - Vibration damping material - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建築物や一般機器等に適用される振動減衰
材料の改良に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a vibration damping material applied to buildings, general equipment, and the like.
（従来の技術） 従来より、建物や道路橋等の建築物の基礎あるいは一
般機器における大地震等の免震を目的とする基礎免震シ
ステムとしては、ゴムと金属板とを積層した積層ゴム
と、鋼材ダンパーの双方を併用することが一般に行われ
ている。この鋼材ダンパーは施工作業やメンテナンスの
手間と費用がかかるとともに、建築物等の地下空間を狭
くしてその有効利用を妨げるという欠点を有しており、
これを併用せずに、減衰ゴム材料の減衰性能を向上させ
ることで積層ゴムのみで免震を行うことが最近強く要求
されている。(Prior art) Conventionally, as a base seismic isolation system for the purpose of seismic isolation of a large earthquake or the like in the foundation of a building such as a building or a road bridge or general equipment, a laminated rubber in which rubber and a metal plate are laminated is used. It is common practice to use both steel dampers. This steel damper has the drawbacks that it requires labor and cost of construction work and maintenance, and narrows the underground space such as buildings and hinders its effective use.
Recently, there is a strong demand for seismic isolation using only the laminated rubber by improving the damping performance of the damping rubber material without using this in combination.
このような高減衰の減衰ゴム材料に要求される特性
は、従来の減衰ゴムと同様のクリープ特性を保持しなが
ら、積層ゴムの水平方向の大変位に追従できるよう600
％以上の伸びを有し、さらに減衰性能を大幅に向上させ
ることなどがある。The characteristics required of such a high damping rubber material are such that it can follow the large horizontal displacement of the laminated rubber while maintaining the same creep characteristics as conventional damping rubber.
% Or more, and the damping performance is greatly improved.
これに対して積層ゴムにおける従来の減衰ゴム材料と
しては、スチレンブタジエンゴム（SBR）、ブタジエン
ゴム（BR）、天然ゴム、イソプレンゴムなどのゴムに、
充填剤としてカーボンブラックやグラファイトおよび可
塑剤を適宜配合して加硫したもの（例えば特公昭55−55
40号公報）などが多用されているが、上述の諸特性を充
分満足するものは未だ得られていないのが実状であっ
た。In contrast, conventional damping rubber materials for laminated rubber include rubber such as styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), natural rubber, isoprene rubber,
Vulcanized by appropriately blending carbon black, graphite and a plasticizer as a filler (for example, Japanese Patent Publication No. 55-55)
No. 40) is frequently used, but the one that sufficiently satisfies the above-mentioned various properties has not yet been obtained.
また、減衰性能を大幅に向上させるために組成物の粘
弾性挙動を変えて、具体的な特性としては等価減衰定数
を使用温度（約−10〜40℃）範囲において0.15以上とす
ること、かつ弾性率の温度依存性（温度による弾性率の
変化）をできるだけ小さくして使用温度範囲での減衰特
性を一定に保つことが必要とされる。これに対処して天
然ゴムに、これと相溶性の良いSBRやBRをブレンドする
ことが試みられているが、未だ充分な特性は得られてい
なかった。In addition, the viscoelastic behavior of the composition is changed to greatly improve the damping performance, and as specific characteristics, the equivalent damping constant is set to 0.15 or more in a range of a use temperature (about −10 to 40 ° C.), and It is necessary to keep the temperature dependence of the elastic modulus (change in the elastic modulus with temperature) as small as possible to keep the damping characteristic constant in the operating temperature range. In response, attempts have been made to blend SBR and BR with good compatibility with natural rubber, but sufficient properties have not yet been obtained.
（発明が解決しようとする課題） 以上の点に鑑みて、本発明は約−10〜40℃の温度範囲
において、減衰性能と伸びを従来より大幅に向上させた
高減衰の振動減衰材料を提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) In view of the above points, the present invention provides a high damping vibration damping material having significantly improved damping performance and elongation in the temperature range of about -10 to 40 ° C. The purpose is to do.
（課題を解決するための手段） 本発明は即ち、（イ）天然ゴムまたはクロロプレンゴ
ム40〜90重量％と、（ロ）ポリアミド繊維がグラフト結
合されている天然ゴム５〜30重量％と、（ハ）カルボキ
シ変性アクリロニトリルーブタジエンゴム５〜30重量％
とからなる混合物に充填剤を配合した組成物を加硫させ
てなることを特徴とする振動減衰材料に関する。(Means for Solving the Problems) The present invention provides (a) 40 to 90% by weight of natural rubber or chloroprene rubber, and (B) 5 to 30% by weight of natural rubber to which polyamide fibers are graft-bonded. C) Carboxy-modified acrylonitrile butadiene rubber 5 to 30% by weight
A vulcanizing composition obtained by blending a filler with a mixture consisting of:
本発明者等は、積層ゴムのゴム材料としてクリープ特
性の良好な（イ）天然ゴムまたはクロロプレンゴムをベ
ース樹脂とした組成物における前述の課題を解決すべ
く、天然ゴムと相溶性の良いゴム（SBR、BR、ブチルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴムなど）との
各種配合を検討した結果、上述のごとく（ハ）カルボキ
シ変性アクリロニトリルーブタジエンゴムと（ロ）ポリ
アミド繊維がグラフト結合されている天然ゴムとを添加
した基本配合物を加硫すれば、減衰性能を大幅に向上さ
せながら組成物の伸びを600％以上にできることを見い
出し本発明に至ったものである。In order to solve the above-mentioned problems in a composition using a natural rubber or a chloroprene rubber as a base resin having good creep properties as a rubber material of a laminated rubber, the present inventors have proposed a rubber having good compatibility with natural rubber ( SBR, BR, butyl rubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, etc.), and as a result, as described above, (c) carboxy-modified acrylonitrile-butadiene rubber and (b) natural rubber grafted with polyamide fiber The present inventors have found that, when the basic composition to which is added is vulcanized, the elongation of the composition can be increased to 600% or more while the damping performance is greatly improved, and the present invention has been achieved.
本発明における（ロ）ポリアミド繊維がグラフト結合
されている天然ゴムとしては、表面にポリアミド短繊維
が化学的にグラフト結合している天然ゴムがあり、例え
ばポリアミド繊維であるナイロン繊維と天然ゴムが1:2
の比率（重量）で平均径約0.2μｍ以上、長さ1mm程度の
もの等が使用できる。具体的には、宇部興産社製の商品
名FRRなどがある。Examples of the natural rubber to which the polyamide fibers are graft-bonded in the present invention include natural rubbers on the surface of which polyamide short fibers are chemically graft-bonded. : 2
In the ratio (weight), an average diameter of about 0.2 μm or more and a length of about 1 mm can be used. Specifically, there is a product name, FRR, manufactured by Ube Industries, Ltd.
本発明における（ハ）カルボキシ変性アクリロニトリ
ルーブタジエンゴムとしては、低分子量の分子鎖の末端
にカルボキシル基が付加した粘度約1000〜60万cPの液状
カルボキシ変性アクリロニトリルーブタジエンゴムおよ
び、アクリロニトリルーブタジエンゴムにメタクリル酸
などのアクリルモノマーを共重合させて分子鎖の途中に
カルボキシル基を付加させた分子量２万〜100万程度の
固形ゴムのいずれも使用できる。ただし、（イ）成分と
の相溶性などから液状ゴムが特に好ましい。Examples of the (c) carboxy-modified acrylonitrile-butadiene rubber in the present invention include liquid carboxy-modified acrylonitrile-butadiene rubber and acrylonitrile-butadiene rubber having a viscosity of about 1,000 to 600,000 cP in which a carboxyl group is added to the terminal of a low molecular weight molecular chain. Any solid rubber having a molecular weight of about 20,000 to 1,000,000 obtained by copolymerizing an acrylic monomer such as methacrylic acid and adding a carboxyl group in the middle of the molecular chain can be used. However, liquid rubber is particularly preferred from the viewpoint of compatibility with the component (a).
本発明においては、カルボキシル基を有するアクリロ
ニトリルーブタジエンゴムを使用するので、（イ）天然
ゴムまたはクロロプレンゴムとの相溶性が良好であり、
しかも減衰性能を大幅に向上させることができる。In the present invention, since acrylonitrile butadiene rubber having a carboxyl group is used, (a) compatibility with natural rubber or chloroprene rubber is good,
Moreover, the damping performance can be greatly improved.
また、（ハ）カルボキシ変性アクリロニトリルーブタ
ジエンゴムは、分子中のアクリロニトリル含有量が10〜
30重量％のものを用いれば、（イ）成分との相溶性と弾
性率の温度依存性、機械的特性などがさらに向上する。Further, (c) carboxy-modified acrylonitrile butadiene rubber has an acrylonitrile content in a molecule of 10 to 10%.
When 30% by weight is used, the compatibility with the component (a), the temperature dependency of the elastic modulus, and the mechanical properties are further improved.
本発明においては、上述の各成分を（イ）成分40〜90
重量％と、（ロ）成分５〜30重量％と、（ハ）成分５〜
30重量％の割合で配合する。（ロ）または（ハ）成分が
これより少ないと減衰性能が不充分となり、逆にこれよ
り多いとクリープ特性などの機械特性の低下が著しい。In the present invention, each of the above components is (a) component 40 to 90
5% by weight of the component (b), 5-30% by weight of the component (b),
It is blended at a ratio of 30% by weight. If the amount of the component (b) or (c) is less than this, the damping performance becomes insufficient.
本発明の振動減衰材料は、これらの（イ）乃至（ハ）
成分を所定割合で混合したものにさらにフェライト粉
末、カーンブラックなどの充填剤を添加し、加硫させて
製造される。積層ゴムに使用する場合には加硫後の最終
硬度がJIS−Ａ硬度で40〜70度となるようにすれば必要
充分な機械特性が得られる。なお、この基本配合に加え
て可塑剤やプロセスオイル、その他の添加剤を本発明の
効果を損なわない範囲で添加することができる。The vibration damping material of the present invention provides the above (a) to (c)
The mixture is prepared by adding a filler such as ferrite powder and kern black to a mixture of the components at a predetermined ratio, followed by vulcanization. When used for a laminated rubber, necessary and sufficient mechanical properties can be obtained if the final hardness after vulcanization is 40 to 70 degrees in JIS-A hardness. In addition, a plasticizer, a process oil, and other additives can be added in addition to the basic composition as long as the effects of the present invention are not impaired.
（作用） 本発明においては、クリープ特性の良好な（イ）天然
ゴムまたはクロロプレンゴムをベースとして、これに
（ロ）ポリアミド繊維がグラフト結合されている天然ゴ
ムと、（ハ）カルボキシ変性アクリロニトリルーブタジ
エンゴムとを所定量配合し充填剤を加えたものを加硫し
ているので、約−10〜40℃の温度範囲において、減衰性
能と伸びを従来より大幅に向上させることができる。ま
た、（ハ）成分としてカルボキシ変性されたものを使用
するので、カルボキシ変性されないアクリロニトリルー
ブタジエンゴムに比べてヤング率の温度変化が極めて小
さくなり、減衰性能は大きく向上する。(Action) In the present invention, (a) a natural rubber having a good creep property based on natural rubber or chloroprene rubber, (b) a natural rubber having a polyamide fiber graft-bonded thereto, and (c) a carboxy-modified acrylonitrile-butadiene Since a predetermined amount of rubber and a filler added are vulcanized, the damping performance and elongation can be greatly improved in the temperature range of about -10 to 40 ° C. Further, since a carboxy-modified component is used as the component (c), the temperature change of the Young's modulus becomes extremely small as compared with acrylonitrile-butadiene rubber which is not carboxy-modified, and the damping performance is greatly improved.
また、このようにして得られた振動減衰材料を積層ゴ
ムに使用すれば、基礎免震システムにおいて鋼材ダンパ
ーを併用する必要がない。Further, if the vibration damping material thus obtained is used for a laminated rubber, it is not necessary to use a steel damper in the base seismic isolation system.
（実施例） 本発明の実施例について説明する。(Example) An example of the present invention will be described.
実施例１〜３ 表に示す場合で、各成分を配合し加硫して振動減衰材
料を製造した。これを用いて硬さ（Hs）、引張り強さ、
伸び、ヒステリシスロス（25℃）、−10℃および40℃に
おけるヤング率の変化率（−10℃における値/40℃にお
ける値）、等価減衰定数（25℃、振動0.5Hzのサイン
波、剪断歪100％）をそれぞれ測定した。なお、ヒステ
リシスロスは減衰性能を表し、試料を200mm/分で100％
引張り変形させたときのヒステリシス比を示す。これら
の結果を表に示す。Examples 1 to 3 In the case shown in the table, each component was blended and vulcanized to produce a vibration damping material. The hardness (Hs), tensile strength,
Elongation, hysteresis loss (25 ° C), change rate of Young's modulus at -10 ° C and 40 ° C (value at -10 ° C / value at 40 ° C), equivalent damping constant (25 ° C, sine wave of vibration 0.5Hz, shear strain) 100%). The hysteresis loss indicates the damping performance, and the sample is 100% at 200 mm / min.
This shows the hysteresis ratio when tensile deformation is performed. The results are shown in the table.
比較例１〜４ 比較として、（ハ）成分を欠如するもの（比較例
１）、（ロ）成分を欠如するもの（比較例２）、カルボ
キシル基を含有しないアクリロニトリルーブタジエンゴ
ムを使用したもの（比較例３）、（ロ）および（ハ）成
分を欠如するもの（比較例４）について、それぞれ表に
示す配合で各成分を配合して加硫し、実施例１と同様に
試験した。結果を表に示す。Comparative Examples 1 to 4 For comparison, those lacking the component (c) (Comparative Example 1), those lacking the component (b) (Comparative Example 2), and those using acrylonitrile butadiene rubber containing no carboxyl group ( Comparative Examples 3), (B) and those lacking the (C) component (Comparative Example 4) were blended with the respective components in the formulations shown in the table and vulcanized, and tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in the table.
（発明の効果） 以上の実施例からも明らかなように、本発明の振動減
衰材料は、−10〜40℃の幅広い温度範囲に亘ってヤング
率の温度変化が小さく、また減衰特性が極めて良好で、
しかも大きな伸びを有しており、これらの諸特性を同時
に充分に満たすものである。 (Effect of the Invention) As is clear from the above examples, the vibration damping material of the present invention has a small temperature change in Young's modulus over a wide temperature range of -10 to 40 ° C, and has extremely good damping characteristics. so,
Moreover, it has a large elongation, and sufficiently satisfies these characteristics at the same time.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０８Ｌ 7/00 9:02 15:00 77:00 87:00） (Ｃ０８Ｌ 11/00 9:02 15:00 77:00 87:00） (56)参考文献 特開 平１−213345（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−28784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−247067（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−34229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−61011（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02 C08L 77/00 - 77/12 C08L 87/00 ＣＡ（ＳＴＮ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI // (C08L 7/00 9:02 15:00 77:00 87:00) (C08L 11/00 9:02 15:00 77 : 00 87:00) (56) References JP-A-1-213345 (JP, A) JP-A-4-28784 (JP, A) JP-A-62-247067 (JP, A) JP-A-4-34229 (JP, A) JP-A-58-19342 (JP, A) JP-A-57-61011 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C08L 7/00-21 / 02 C08L 77/00-77/12 C08L 87/00 CA (STN)
Claims (1)
〜90重量％と、（ロ）ポリアミド繊維がグラフト結合さ
れている天然ゴム５〜30重量％と、（ハ）カルボキシ変
性アクリロニトリルーブタジエンゴム５〜30重量％とか
らなる混合物に充填剤を配合した組成物を加硫させてな
ることを特徴とする振動減衰材料。(1) Natural rubber or chloroprene rubber 40
A filler was compounded in a mixture consisting of 9090% by weight, (B) 5-30% by weight of natural rubber to which polyamide fibers were grafted, and (C) 5-30% by weight of carboxy-modified acrylonitrile-butadiene rubber. A vibration damping material obtained by vulcanizing a composition.
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