JP4101363B2 - 高減衰積層体用ゴム組成物を用いたゴム積層体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高減衰積層体用ゴム組成物、および、該ゴム組成物をゴム層に用いた高減衰積層体に関する。詳しくは、弾性率（モジュラス）の温度依存性を良好に維持しながらも高い減衰性を有し、各種の振動エネルギー吸収装置、特に免震装置のゴム層として好適な高減衰積層体用ゴム組成物、および、該ゴム組成物をゴム層に用いたゴム積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、振動エネルギー吸収装置、特に免震装置が急速に普及しつつあり、その一形態として、鋼板とゴム層とを交互に積層した積層体が挙げられる。従来、積層体のゴム層として用いられる高減衰ゴム組成物は、減衰特性を上げるために、ゴム組成物に樹脂を配合する、あるいは、ガラス転移点（Ｔｇ）の高いポリマーを用いる等の方法が採られてきたが、何れの方法でも、ゴム組成物の減衰性は上がっても、温度依存性が悪化したり、耐セット性が悪化するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、良好な温度依存性、耐セット性を有し、かつ、優れた減衰性を有する高減衰積層体用ゴム組成物をゴム層として用いたゴム積層体を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ゴム層と硬質板とを交互に積層した積層体であって、前記ゴム層に、ジエン系ゴム１００重量部に対し天然ワックスを５〜４０重量部含有する高減衰積層体用ゴム組成物を含有するゴム積層体を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のゴム積層体のゴム層に含有する高減衰積層体用ゴム組成物（以下、本発明の組成物と記す）のゴム成分としては、ジエン系ゴムを用いる。具体的には、天然ゴム系、イソプレンゴム系、スチレン・ブタジエン共重合ゴム系、天然ゴム／スチレン・ブタジエン共重合ゴム系、天然ゴム／ブタジエンゴム系、天然ゴム／アクリロニトリルブタジエンゴム系等が好適に例示される。これらのジエン系ゴムは、１種単独でも、２種以上を併用してもよい。これらのジエン系ゴムの中でも、天然ゴムを主成分とするのが好ましい。天然ゴムは、加硫後のゴム物性のバランスに優れるからである。
【０００７】
本発明の組成物に配合される天然ワックスには、例えば、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、鉱油系ワックス等が含まれる。植物系ワックスとしては、カルナバワックス、木蝋等が挙げられる。動物系ワックスとしては、蜜蝋等が挙げられる。鉱物系ワックスとはワックスそのままの形で地中に存在し、俗に化石ワックスと呼ばれるものである。鉱油系ワックスには石油ワックスが含まれる。石油ワックスには、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等が含まれる。パラフィンワックスは原油の減圧蒸留留出油より分離精製した常温において固形のワックスである。マイクロクリスタリンワックスは、原油の減圧蒸留の残渣油または重質留出油より分離精製した常温で固体のワックスである。ペトロラクタムは、減圧蒸留残渣油より分離精製した常温で半固体のワックスである。
本発明では、これらの天然ワックスをそれぞれ単独で使用してもよいし、併用してもよい。
天然ワックスとしては、市販品を利用することができ、例えば、ＯＺＯＡＣＥ−００３７、ＲＵ００１５（以上、日本精蝋社製）等が挙げられる。
【０００８】
天然ワックスは、本発明の組成物において、従来の高減衰ゴム組成物に配合される樹脂に代わる減衰発現剤、すなわち、減衰性を付与する働きをするが、樹脂と異なり温度依存性を低下させず、かつ、樹脂を配合する場合より、減衰性の向上の程度が大きい。即ち、本発明の組成物は、天然ワックスを含有することにより、温度依存性、耐セット性が良好で減衰性が高く、さらに天然ワックスを多量、例えばジエン系ゴム１００重量部に対し５重量部以上含有することにより、これらの効果はさらに向上する。
本発明の組成物に配合する天然ワックスの含有量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、５重量部以上４０重量部以下である。この範囲であれば、得られる本発明の組成物は、温度依存性、耐セット性が良好であると共に、減衰性が高い。
好ましくは、５〜３０重量部である。この範囲であれば、温度依存性、耐セット性が良好であり、減衰性も高く、さらに、破断伸び（Ｅ_B）も良好である。
さらに好ましくは、１０〜２０重量部である。この範囲であれば、温度依存性、耐セット性が良好で、減衰性が高く、破断伸び、破断強度、１００％モジュラス等の物性のいずれもが優れておりバランスがよい。
【０００９】
本発明の組成物は、樹脂を全く含有せずに上記効果を得ることが出来る。
しかし、本発明の組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、樹脂を配合してもよい。
例えば、ジエン系ゴムにワックスを配合すると多少破断伸びの低下がみられるが、破断伸びを低下させずに減衰性を高めたい場合には、本発明の組成物にワックスに加え樹脂を配合すればよい。
本発明の組成物に用いることのできる樹脂としては、クマロン樹脂、フェノールテルペン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、Ｃ₅ 、Ｃ₉ およびこれらの共重合樹脂等の天然系または石油系炭化水素樹脂が挙げられる。これらの樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、ハイレジン＃１２０（東邦化学社製）、エスコレッツ８１８０（エクソン化学社製）等が挙げられる。
本発明の組成物に樹脂を配合する場合、樹脂とワックスの配合比率は、樹脂／ワックスの重量比で、０．１５〜４が好ましい。
【００１０】
本発明の組成物は、上記成分の以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、ゴムに配合される公知の添加剤、例えば、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、ホワイトカーボン等の充填剤、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等を配合することができる。
【００１１】
本発明の組成物の製造方法は、上述のジエン系ゴム１００重量部に対し、本発明の上記したワックスを４０重量部以下、好ましくは５〜３０重量部、より好ましくは１０〜２０重量部の割合で、上述した通常の各種添加剤や樹脂と共に先ずバンバリーミキサー等で混練する。ついで、混練ロール機等にて硫黄等の加硫剤、加硫促進剤を混練し、加熱加硫することにより加硫ゴムシートとすることができる。
【００１２】
本発明の組成物は、以上の構成を取るので、温度依存性、耐セット性を良好に保ちつつ、高い減衰性を有する。そのため、各種の振動エネルギー吸収装置、例えば、防振材、制振材に好適であり、特に免震装置等のゴム積層体に好適なゴム組成物である。
【００１３】
本発明の組成物を用いるゴム積層体とは、ゴム層と硬質板とを交互に積層した積層体であって、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。硬質板には鉄板、鋼板等が用いられ、ゴム層には高い減衰性をもつゴム組成物が好適に用いられる。本発明の組成物は、温度依存性、耐セット性を良好に保ちつつ高い減衰性を有するので、上述のゴム積層体のゴム層に用いられるゴム組成物として好適である。
本発明のゴム積層体の製造方法の一例について説明する。
鋼板は、予め機械的処理、化学的処理、機械的加工等による表面処理をしてもよく、さらに表面を脱脂し、接着剤を塗布する。この際、プライマーを塗布してもよい。一方、未加硫状態の本発明の組成物を所定の厚さに圧延し、所定の形状に打ち抜いて、ゴムシートとする。鋼板に塗布した接着剤が乾燥した後、ゴムシートを積層し、ついで、鋼板とゴムシートを一体として加熱加硫して、ゴム積層体を得る。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１〜８、比較例１〜４）
下記表１に示すゴム組成物を調整し、１５０℃で３０分間、プレス加硫を行い加硫ゴムを得た。得られた加硫ゴムについて、下記の方法で１００％モジュラス、破断強度、破断伸び、硬度、圧縮永久歪み率を測定し、また、引張試験を行い、モジュラス（弾性率）、温度依存性、減衰性を以下に記す方法で測定した。
【００１５】
（１）一般物性
ＪＩＳ Ｋ ６３０１に記載の方法に準拠して、１００％モジュラス（Ｍ₁₀₀ ）、破断強度（Ｔ_B ）、破断伸び（Ｅ_B ）、ＪＩＳ硬度（Ｈ_S ）を測定した。
（２）耐セット性
ＪＩＳ Ｋ ６３０１に記載の方法に準拠して、圧縮時の熱処理温度７０℃、圧縮時間２２時間の条件で、圧縮永久歪み率を測定し、耐セット性として評価した。
（３）引張試験による特性値
幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの加硫ゴムの短冊状サンプルを、オートグラフ引張り試験機を用いて、クロスヘッドスピード５００ｍｍ／ｍｉｎの条件下、５回１５０％伸張させた際の５回目の特性値を評価した。
（ｉ）モジュラス（弾性率）
１５０％伸張時の応力（ＭＰａ）を測定した。
（ii）温度依存性（−２０／２３）
測定温度−２０℃と２３℃でｉ）のモジュラスを測定を行い、得られた測定値の比（−２０℃でのモジュラス／２３℃でのモジュラス）を求めた。この値が１に近いほど温度依存性が小さい。
(iii) 減衰性（ヒステリシスロス）
サンプルにかける応力増加時の歪みと応力減少時の歪みの履歴から応力−歪み曲線を作成し、この応力−歪み曲線図から、応力増加時に得たエネルギーに対する、応力減少時に放出するエネルギーの比を算出し、エネルギーの減衰性を評価した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
＜表中の各成分＞
カーボンブラック：昭和キャボット社製、ＩＳＡＦショウブラックＮ２２０
亜鉛華 ：正同化学社製、亜鉛華３号
ステアリン酸 ：花王社製、ＬＵＮＡＣ ＹＡ
樹脂 ：東邦化学社製、ハイレジン＃１２０
ワックス１ ：日本精蝋社製、ＯＺＯＡＣＥ−００３７
ワックス２ ：日本精蝋社製、ＲＵ００１５
ワックス３ ：カルナバロウ５０％含有品
ワックス４ ：カルナバロウ３０％含有品
アロマオイル ：出光興産社製、ダイアナプロセスＡＨ−２０
硫黄 ：軽井沢精練所製、粉末硫黄
加硫促進剤 ：大内新興社製、ノクセラーＣＺ
【００１８】
【発明の効果】
本発明の高減衰積層体用ゴム組成物は、温度依存性、耐セット性を良好に保ちながら、減衰性に優れる。従って、防振装置、除振装置、免震装置等の振動エネルギーの吸収を目的とする積層体に好適に用いることができる。また、本発明のゴム積層体は、温度依存性、耐セット性を良好に保ちながら、減衰性に優れるゴム組成物を用いているので、優れた免震性能を有する。

Claims (1)

1. ゴム層と硬質板とを交互に積層した積層体であって、
   前記ゴム層にジエン系ゴム１００重量部に対し、天然ワックスを５〜４０重量部含有する高減衰積層体用ゴム組成物を含有するゴム積層体。