JP2949671B2 - 高減衰ゴム組成物 - Google Patents
高減衰ゴム組成物Info
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- JP2949671B2 JP2949671B2 JP10500434A JP50043498A JP2949671B2 JP 2949671 B2 JP2949671 B2 JP 2949671B2 JP 10500434 A JP10500434 A JP 10500434A JP 50043498 A JP50043498 A JP 50043498A JP 2949671 B2 JP2949671 B2 JP 2949671B2
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、弾性率が低く、かつ、高減衰性を有する
ゴム組成物に関するものである。
ゴム組成物に関するものである。
背景技術 近年、震動エネルギーの吸収装置、すなわち防震、除
震、免震装置が急速に普及しつつある。例えば、橋梁の
支承やビルの基礎免震等には、ゴム組成物と硬質板とを
交互に積層した免震ゴム装置が用いられている。これは
ゴム組成物を硬質板との積層体とすることにより、上下
方向には非常に硬く、横方向には柔らかく、すなわち剪
断剛性を小さくして、建築物の固有震動周期を地震の震
動周期からずらすように作用させ、地震により建物が受
ける加速度を非常に小さくするものである。このような
用途に用いるゴム組成物には、振動を熱に置換して振動
エネルギーを減衰させるという高減衰性も求められる
が、これは微粒子カーボンと樹脂を多量に配合させるこ
とにより行われるのが主流である。
震、免震装置が急速に普及しつつある。例えば、橋梁の
支承やビルの基礎免震等には、ゴム組成物と硬質板とを
交互に積層した免震ゴム装置が用いられている。これは
ゴム組成物を硬質板との積層体とすることにより、上下
方向には非常に硬く、横方向には柔らかく、すなわち剪
断剛性を小さくして、建築物の固有震動周期を地震の震
動周期からずらすように作用させ、地震により建物が受
ける加速度を非常に小さくするものである。このような
用途に用いるゴム組成物には、振動を熱に置換して振動
エネルギーを減衰させるという高減衰性も求められる
が、これは微粒子カーボンと樹脂を多量に配合させるこ
とにより行われるのが主流である。
また、特に、ビル免震、戸建て免震用の免震積層体に
おいては、高減衰性であるとともに、個々の建築物に応
じて弾性率が要求され、その要求される弾性率は比較的
低い弾性率のものが好ましく用いられる。これは、必要
に応じて弾性率を下げることで、地震の際の揺れを長周
期化、すなわち揺れをゆっくりさせることで、建物内の
被害（例えば、人的被害、機械や機材等の損傷）を最小
限にくい止めることができるためである。このような個
々のビル免震あるいは戸建て免震に要求される弾性率に
まで弾性率を下げる配合手法としては、微粒子カーボン
の減量、加硫剤（硫黄）の減量等の方法が挙げられる。
おいては、高減衰性であるとともに、個々の建築物に応
じて弾性率が要求され、その要求される弾性率は比較的
低い弾性率のものが好ましく用いられる。これは、必要
に応じて弾性率を下げることで、地震の際の揺れを長周
期化、すなわち揺れをゆっくりさせることで、建物内の
被害（例えば、人的被害、機械や機材等の損傷）を最小
限にくい止めることができるためである。このような個
々のビル免震あるいは戸建て免震に要求される弾性率に
まで弾性率を下げる配合手法としては、微粒子カーボン
の減量、加硫剤（硫黄）の減量等の方法が挙げられる。
しかしながら、微粒子カーボンを減量すると、減衰性
までも低下してしまう。一方、加硫剤（硫黄）を減量す
ると、架橋密度が低下するため、破壊強度、クリープ性
を悪化させてしまう。このため、弾性率を低下させる事
と高減衰性、高い破壊強度等をバランス良く実現するこ
とは困難であった。
までも低下してしまう。一方、加硫剤（硫黄）を減量す
ると、架橋密度が低下するため、破壊強度、クリープ性
を悪化させてしまう。このため、弾性率を低下させる事
と高減衰性、高い破壊強度等をバランス良く実現するこ
とは困難であった。
従って、本発明は、弾性率が低く、かつ、減衰性能、
破壊特性に優れたゴム組成物を提供することを目的とす
る。
破壊特性に優れたゴム組成物を提供することを目的とす
る。
発明の開示 本発明者らは、高減衰ゴムに配合するカーボンの一部
をシリカに置き換えることにより、減衰性能を低下させ
ずに、要求される低い弾性率が得られることを知見し、
本発明を完成するに到った。
をシリカに置き換えることにより、減衰性能を低下させ
ずに、要求される低い弾性率が得られることを知見し、
本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明によれば、天然ゴムおよび／または
イソプレンゴムを50重量部以上含有するゴム100重量部
に対して、石油樹脂を15〜60重量部、微粒子カーボンブ
ラックとシリカを合計で60〜95重量部含有し、前記微粒
子カーボンブラックと前記シリカの重量部比率が95/5〜
75/25の範囲であることを特徴とする高減衰ゴム組成物
が提供される。
イソプレンゴムを50重量部以上含有するゴム100重量部
に対して、石油樹脂を15〜60重量部、微粒子カーボンブ
ラックとシリカを合計で60〜95重量部含有し、前記微粒
子カーボンブラックと前記シリカの重量部比率が95/5〜
75/25の範囲であることを特徴とする高減衰ゴム組成物
が提供される。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の高減衰ゴム組成物を免震積層体に適
用した例を示す図面である。
用した例を示す図面である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のゴム組成物は、ゴムをマトリックスとしてそ
の中に所定量の石油樹脂、微粒子状カーボンおよびシリ
カが均一に分散している。
の中に所定量の石油樹脂、微粒子状カーボンおよびシリ
カが均一に分散している。
この様なゴム組成物は、未加硫ゴムへ石油樹脂、微粒
子状カーボン、加硫剤等を配合し、所望の形状に成形
し、加熱・加硫することにより製造される。
子状カーボン、加硫剤等を配合し、所望の形状に成形
し、加熱・加硫することにより製造される。
以下、各成分について説明する。
ゴム 本発明の組成物の調製に用いられる未加硫ゴムとして
は少なくとも天然ゴム（NR）又はイソプレンゴム（IR）
を用いる。また、両者を併用してもよい。天然ゴム（N
R）又はイソプレンゴム（IR）の配合量は、ゴム総量100
重量部に対して50重量部以上である。50重量部未満では
加工性および減衰性が低下し好ましくないからである。
は少なくとも天然ゴム（NR）又はイソプレンゴム（IR）
を用いる。また、両者を併用してもよい。天然ゴム（N
R）又はイソプレンゴム（IR）の配合量は、ゴム総量100
重量部に対して50重量部以上である。50重量部未満では
加工性および減衰性が低下し好ましくないからである。
天然ゴム（NR）又はイソプレンゴム（IR）以外にも配
合してよい未加硫ゴムとしては、ブタジエンゴム（B
R）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（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
等）、クロロプレンゴム（CR）等の種々の未加硫ゴムが
挙げられるが、特に限定されるものではない。
合してよい未加硫ゴムとしては、ブタジエンゴム（B
R）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（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
等）、クロロプレンゴム（CR）等の種々の未加硫ゴムが
挙げられるが、特に限定されるものではない。
石油樹脂 本発明で用いられる石油樹脂は、ソルベントナフサ中
に含まれるクマロン、インデン、スチレンなどを共重合
させたクマロンプラスチック、石油類のスチームクラッ
キングにより、エチレン、プロピレンなどを製造するエ
チレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオ
レフィンおよびモノオレフィン類を単離せずに重合した
樹脂等が挙げられ、エスクロン（新日鉄化学（株）
製）、ハイレジン（東邦化学工業（株）製）、FTR（三
井石油化学工業（株）製）などとして市販されているも
のである。
に含まれるクマロン、インデン、スチレンなどを共重合
させたクマロンプラスチック、石油類のスチームクラッ
キングにより、エチレン、プロピレンなどを製造するエ
チレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオ
レフィンおよびモノオレフィン類を単離せずに重合した
樹脂等が挙げられ、エスクロン（新日鉄化学（株）
製）、ハイレジン（東邦化学工業（株）製）、FTR（三
井石油化学工業（株）製）などとして市販されているも
のである。
このような観点から、石油樹脂はゴム総量100重量部
に対して15〜60重量部、好ましくは25〜55重量部配合さ
れる。15重量部未満では、減衰性が不足し、60重量部超
では、クリープ性が大きくなり、好ましくない。
に対して15〜60重量部、好ましくは25〜55重量部配合さ
れる。15重量部未満では、減衰性が不足し、60重量部超
では、クリープ性が大きくなり、好ましくない。
微粒子カーボンおよびシリカ 本発明のゴム組成物は、微粒子カーボンとシリカを併
用するのが特徴である。
用するのが特徴である。
本発明のゴム組成物に用いる微粒子カーボンとして
は、一般に使用されるカーボンブラックを用いればよい
が、窒素比表面積が60〜150m2/g、特に80〜150m2/gが好
ましく、DBP吸油量が60〜160cm3/100g、特に90〜160cm/
100gであるのが好ましい。具体的には、ASTMで示される
HAF、ISAF、SAF級のカーボンブラックとして市販されて
おり、これらを使用することができる。
は、一般に使用されるカーボンブラックを用いればよい
が、窒素比表面積が60〜150m2/g、特に80〜150m2/gが好
ましく、DBP吸油量が60〜160cm3/100g、特に90〜160cm/
100gであるのが好ましい。具体的には、ASTMで示される
HAF、ISAF、SAF級のカーボンブラックとして市販されて
おり、これらを使用することができる。
なお、窒素比表面積はASTM D3037−89に示される方
法で、即ち窒素ガスが吸着される量により粒子径を判別
する方法で測定すればよい。
法で、即ち窒素ガスが吸着される量により粒子径を判別
する方法で測定すればよい。
このような微粒子カーボンの配合は、本発明のゴム組
成物が震動エネルギーの吸収能を発現する上において不
可欠なものである。過少の配合は吸収能に劣り、過剰の
配合は、本発明のゴム組成物の製造の際に加工性が低下
し製造上好ましくなく、強度も低下する。
成物が震動エネルギーの吸収能を発現する上において不
可欠なものである。過少の配合は吸収能に劣り、過剰の
配合は、本発明のゴム組成物の製造の際に加工性が低下
し製造上好ましくなく、強度も低下する。
一方、本発明に用いるシリカは、一般にゴム組成物に
用いられる等級のものであれば沈殿シリカ、高温処理シ
リカ等の非晶質のシリカ、あるいは、結晶性シリカであ
ってもよく、ホワイトカーボン等が挙げられる。ホワイ
トカーボンは、微粉シリカとも呼ばれるもので、微粉の
無水ケイ酸、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ア
ルミニウム等のいずれでもよく、特に限定されない。こ
のようなシリカは、平均凝集粒径が５〜59μｍ、特に５
〜30μｍのものが好ましい。具体的には、日本シリカ
（株）製のニップシールAQ、徳山曹達（株）製のトクシ
ールGU等が好適に例示される。
用いられる等級のものであれば沈殿シリカ、高温処理シ
リカ等の非晶質のシリカ、あるいは、結晶性シリカであ
ってもよく、ホワイトカーボン等が挙げられる。ホワイ
トカーボンは、微粉シリカとも呼ばれるもので、微粉の
無水ケイ酸、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ア
ルミニウム等のいずれでもよく、特に限定されない。こ
のようなシリカは、平均凝集粒径が５〜59μｍ、特に５
〜30μｍのものが好ましい。具体的には、日本シリカ
（株）製のニップシールAQ、徳山曹達（株）製のトクシ
ールGU等が好適に例示される。
本発明のゴム組成物は、上記微粒子カーボンと上記シ
リカを合計で、ゴム総量100重量部に対して60〜95重量
部配合するのが好ましく、さらに好ましくは70〜90重量
部である。60重量部未満では減衰性が不足し、95重量部
超では加工性および伸びが低下するので好ましくない。
リカを合計で、ゴム総量100重量部に対して60〜95重量
部配合するのが好ましく、さらに好ましくは70〜90重量
部である。60重量部未満では減衰性が不足し、95重量部
超では加工性および伸びが低下するので好ましくない。
また、上記の微粒子カーボンとシリカの重量部比率が
95/5〜75/25の範囲であるのが好ましく、さらに好まし
くは93/7〜80/20である。95/5超では弾性率が高くなり
すぎ、75/25未満では減衰性が不足するので好ましくな
い。
95/5〜75/25の範囲であるのが好ましく、さらに好まし
くは93/7〜80/20である。95/5超では弾性率が高くなり
すぎ、75/25未満では減衰性が不足するので好ましくな
い。
任意成分 本発明の加硫ゴム組成物を製造するに際して、未加硫
ゴムに上記必須成分の他に硫黄などの加硫剤および亜鉛
華、ステアリン酸などの加硫助剤、Ｎ−フェニル−Ｎ′
−イソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミンなどの老化防
止剤などを未加硫ゴムに適宜配合することができる。
ゴムに上記必須成分の他に硫黄などの加硫剤および亜鉛
華、ステアリン酸などの加硫助剤、Ｎ−フェニル−Ｎ′
−イソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミンなどの老化防
止剤などを未加硫ゴムに適宜配合することができる。
これらの配合剤が配合された未加硫ゴム組成物は適宜
成形されてそれ自体公知の方法、装置を用いることによ
り130〜170℃で加硫されて、加硫ゴム組成物が得られ
る。
成形されてそれ自体公知の方法、装置を用いることによ
り130〜170℃で加硫されて、加硫ゴム組成物が得られ
る。
図１に、本発明のゴム組成物を免震積層体１に適用た
場合の一例を示す。本発明のゴム組成物２と例えば一般
構造用鋼板、冷間圧延鋼板などからなる硬質板３とが交
互に積層されて免震積層体１が構成される。この免震積
層体１を製造するには、成形・加硫して、シート状のゴ
ム組成物２を得た後、接着剤により硬質板３と接着して
もよいし、また、あらかじめ未加硫のゴム配合物をシー
ト状に成形し、硬質板３と積層した後に加熱して加硫・
接着を同時に行って製造することもできる。
場合の一例を示す。本発明のゴム組成物２と例えば一般
構造用鋼板、冷間圧延鋼板などからなる硬質板３とが交
互に積層されて免震積層体１が構成される。この免震積
層体１を製造するには、成形・加硫して、シート状のゴ
ム組成物２を得た後、接着剤により硬質板３と接着して
もよいし、また、あらかじめ未加硫のゴム配合物をシー
ト状に成形し、硬質板３と積層した後に加熱して加硫・
接着を同時に行って製造することもできる。
このような免震積層体は例えば道路橋の支承や、ビル
の基礎免震の用途に好適に用いることができる。
の基礎免震の用途に好適に用いることができる。
実施例 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１〜４、比較例１〜４） 表１に示す割合でゴム、カーボンブラック、シリカ
（ホワイトカーボン）およびクマロン樹脂を、更にゴム
100重量部に対して亜鉛華5.0重量部、ステアリン酸1.0
重量部、老化防止剤3.0重量部、硫黄2.1重量部、加硫促
進剤としてCZ1.2重量部を配合して未加硫のゴム組成物
を調製し、148℃で45分間プレス加硫して、本発明の高
減衰ゴムとしての加硫ゴムを得た。
（ホワイトカーボン）およびクマロン樹脂を、更にゴム
100重量部に対して亜鉛華5.0重量部、ステアリン酸1.0
重量部、老化防止剤3.0重量部、硫黄2.1重量部、加硫促
進剤としてCZ1.2重量部を配合して未加硫のゴム組成物
を調製し、148℃で45分間プレス加硫して、本発明の高
減衰ゴムとしての加硫ゴムを得た。
（加硫ゴムの物性の測定方法） 得られた加硫ゴムについて、以下に示される物性の評
価を行った。結果を表１に示す。
価を行った。結果を表１に示す。
なお、（ｄ）〜（ｆ）に関しては、ゴムと鉄板を交互
に積層した免震積層体（サイズ:135mm×135mm×74mm）
を作製し、それぞれの評価を行った。
に積層した免震積層体（サイズ:135mm×135mm×74mm）
を作製し、それぞれの評価を行った。
（ａ）引張強さ（TB） JIS Ｋ 6301に準拠して測定した。数値の大きい方
が破断しにくい。
が破断しにくい。
（ｂ）伸び（EB） JIS Ｋ 6301に準拠して測定した。数値の大きい方
が伸びが大きい。
が伸びが大きい。
（ｃ）JIS Ａ硬度（Hs） JIS Ｋ 6301に準拠して測定した。数値の大きい方
が硬い。
が硬い。
（ｄ）剪断弾性係数（Ｇ） ２軸剪断試験機により、0.5Hz、剪断歪み150％時の剪
断弾性係数（Ｇ）を測定した。
断弾性係数（Ｇ）を測定した。
（ｅ）振動吸収特性（heq） ２軸せん断試験機による0.5Hz、剪断歪み150％歪時の
等価粘性減衰定数で評価し、その値を示した。ビル用、
戸建て用免震に要求される値である15％以上が、目標値
である。
等価粘性減衰定数で評価し、その値を示した。ビル用、
戸建て用免震に要求される値である15％以上が、目標値
である。
（ｆ）クリープ性（％） 温度＋20℃で、設計支圧応力度（60kgf/cm2）に相当
する鉛直荷重を1000時間作用させた場合に免震装置に生
じる鉛直変位をもとに、式（１）からの橋の設計供用年
数に相当するクリープを求めた。
する鉛直荷重を1000時間作用させた場合に免震装置に生
じる鉛直変位をもとに、式（１）からの橋の設計供用年
数に相当するクリープを求めた。
δCR＝atb （１） ここに、 δCR:免震装置のクリープ変形量（mm） t:橋の設計供用年数（時間） a,b:クリープ定数で、式（２）および式（３）より
算出する。
算出する。
ａ＝（δ100）2/（δ1000）２ （２） ｂ＝log（δ1000/δ100） （３） δ100 :100時間後に生じる免震装置の鉛直変位（mm） δ1000:1000時間後に生じる免震装置の鉛直変位（m
m） なお、式（１）で算出した橋の設計供用年数に相当す
るクリープ量は、ゴム総厚の５％以下でなければならな
い。
m） なお、式（１）で算出した橋の設計供用年数に相当す
るクリープ量は、ゴム総厚の５％以下でなければならな
い。
本発明のゴム組成物は、表１の実施例１と比較例１と
の比較からも分かるように、カーボンブラックの一部を
シリカで置き換えることで、等価粘性減衰定数heqを殆
ど同じ値に保ちながら、剪断弾性係数Ｇの値を下げるこ
とができる。
の比較からも分かるように、カーボンブラックの一部を
シリカで置き換えることで、等価粘性減衰定数heqを殆
ど同じ値に保ちながら、剪断弾性係数Ｇの値を下げるこ
とができる。
また、本発明のゴム組成物のクリープ性は、実施例、
比較例ともにゴム総厚の５％以下という良好な結果を得
た。
比較例ともにゴム総厚の５％以下という良好な結果を得
た。
産業上の利用可能性 本発明の高減衰ゴム組成物は、通常のカーボン配合だ
けでは得られない低い弾性率を有しながらも、減衰性
能、破壊特性等に優れる。従って、各種の免震、除震、
防震等の振動エネルギーの吸収装置（特に、ビル免震、
戸建て免震用途）に好適である。
けでは得られない低い弾性率を有しながらも、減衰性
能、破壊特性等に優れる。従って、各種の免震、除震、
防震等の振動エネルギーの吸収装置（特に、ビル免震、
戸建て免震用途）に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０８Ｌ 7/00 9:00 45:02） (Ｃ０８Ｌ 7/00 9:00 57:02） (Ｃ０８Ｋ 3/00 3:04 3:36） (Ｃ０８Ｌ 9/00 9:00 45:02） (Ｃ０８Ｌ 9/00 9:00 57:02） (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02 C08L 45/02 C08K 3/00 - 3/36 F16F 1/36,15/08
Claims (9)
- 【請求項１】天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを
50重量部以上含有するゴム100重量部に対して、 石油樹脂を15〜60重量部、 微粒子カーボンブラックとシリカを合計で60〜95重量部
含有し、 前記微粒子カーボンブラックと前記シリカの重量部比率
が95/5〜75/25の範囲であることを特徴とする高減衰ゴ
ム組成物。 - 【請求項２】前記石油樹脂が、クマロンプラスチック、
および、石油類のスチームクラッキングにより、エチレ
ンプラントから副生する分解油留分に含まれるジオレフ
ィンおよびモノオレフィン類を単離せずに重合した樹脂
からなる群より選ばれる少なくとも１つの化合物である
請求の範囲第１項記載の高減衰ゴム組成物。 - 【請求項３】前記微粒子カーボンブラックが、窒素比表
面積が60〜150m2/gであって、DBP吸油量が60〜160cm3/1
00gである請求の範囲第１または２項に記載の高減衰ゴ
ム組成物。 - 【請求項４】前記微粒子カーボンブラックが、窒素比表
面積が80〜150m2/gであって、DBP吸油量が90〜160cm3/1
00gである請求の範囲第１または２項に記載の高減衰ゴ
ム組成物。 - 【請求項５】前記シリカが、平均凝集粒径が５〜50μｍ
のホワイトカーボンである請求の範囲第１〜４項のいず
れかに記載の高減衰ゴム組成物。 - 【請求項６】前記シリカが、平均凝集粒径が５〜30μｍ
のホワイトカーボンである請求の範囲第１〜４項のいず
れかに記載の高減衰ゴム組成物。 - 【請求項７】前記石油樹脂の含有量が、前記ゴム100重
量部に対して、25〜55重量部である請求の範囲第１〜６
項のいずれかに記載の高減衰ゴム組成物。 - 【請求項８】前記微粒子カーボンブラックとシリカとの
合計の含有量が、前記ゴム100重量部に対して、70〜90
重量部である請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の
高減衰ゴム組成物。 - 【請求項９】前記微粒子カーボンブラックと前記シリカ
の重量部比率が93/7〜80/20の範囲である請求の範囲第
１〜８項のいずれかに記載の高減衰ゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10500434A JP2949671B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-07-03 | 高減衰ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27084196 | 1996-10-14 | ||
| JP8-270841 | 1996-10-14 | ||
| JP10500434A JP2949671B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-07-03 | 高減衰ゴム組成物 |
| PCT/JP1997/002309 WO1998016580A1 (fr) | 1996-10-14 | 1997-07-03 | Composition a base de caoutchouc hautement amortissante |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2949671B2 true JP2949671B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=26549402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10500434A Expired - Fee Related JP2949671B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-07-03 | 高減衰ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949671B2 (ja) |
-
1997
- 1997-07-03 JP JP10500434A patent/JP2949671B2/ja not_active Expired - Fee Related
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