JP7258599B2 - 制震ダンパー - Google Patents

Description

本発明は、制震ダンパーに関するものであり、詳しくは、土木・建築分野における制震や免震等の用途に好適な制震ダンパーに関するものである。

土木・建築分野における制震装置や免震装置、とりわけ、橋梁やビルといった大型建造物に使用される制震ダンパーにおいては、地震等による振動エネルギーを吸収するために、上記制震ダンパーの機械構造的要素により制震性能を発現する他、上記制震ダンパーに使用される粘弾性体（ゴム材）により高減衰化を達成することが求められている。

また、平成２８年国土交通省指針において、高層ビルに対する長周期地震動（収束時間６００秒）への対応が記載されたこともあり、収束時間の長い揺れに対しても減衰性が低下しない制震ダンパーのニーズが高くなってきている。

従来の制震ダンパーに使用される粘弾性体には、主に、スチレン－イソプレン－スチレン（ＳＩＳ）共重合体を主成分とする粘弾性体が用いられている（例えば特許文献１および２参照）。
また、ＳＩＳ共重合体に対し、摩擦減衰を発現させるために、ジエン量が多く摩擦減衰が起こりやすい低粘度エチレン－プロピレン－ジエンモノマー三元共重合体（低粘度ＥＰＤＭ）をブレンドしたり、シリカや炭酸カルシウム等の小粒径フィラーを高充填するといったことも検討されている。

特開２０１４－２２７５２１号公報 特開２０１５－１８３１１０号公報

上記のようにＳＩＳ共重合体に低粘度ＥＰＤＭをブレンドしたものは、剪断時に低粘度ＥＰＤＭの凝集が破壊されることにより高減衰が発現される。そのため、収束時間の長い揺れに対する減衰性の維持が難しく、しかも、上記のように低粘度ＥＰＤＭをブレンドしたものは、使用温度による減衰特性の変動（温度依存性の悪化）が生じやすいといった問題もある。
また、ＳＩＳ共重合体にフィラーを高充填して摩擦減衰を発現させたものも、収束時間の長い揺れに対する減衰性の維持は難しい。

すなわち、制震ダンパーにおいては、大地震に特化した短期の高減衰化の要求に対しては従来から検討されていたが、長周期地震動を減衰させるのに必要な吸収エネルギー（ΔＷ）を長時間保持することに対し、充分な検討がなされていないのが実情である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、減衰特性の温度依存性が低く、高減衰性を示すとともに、長周期地震動に対する減衰性の維持を満足することができる制震ダンパーの提供を、その目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の［１］～［８］を、その要旨とする。
［１］下記の（Ａ）成分を主成分とし下記の（Ｂ）成分を含有するポリマー成分と、下記の（Ｃ）成分とを含むゴム組成物からなる粘弾性体を、その構成部材とすることを特徴とする制振ダンパー。
（Ａ）スチレン系エラストマー。
（Ｂ）１００℃におけるムーニー粘度が上記（Ａ）成分よりも高いエチレン－プロピレン－ジエンモノマー三元共重合体。
（Ｃ）下記の一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ。

［２］上記ゴム組成物における（Ａ）成分と（Ｂ）成分の混合割合が、重量比で、（Ａ）：（Ｂ）＝９５：５～５０：５０の範囲である、［１］に記載の制振ダンパー。
［３］上記ゴム組成物における上記表面処理シリカ（Ｃ）の含有割合が、上記ポリマー成分の全量１００重量部に対して５～１００重量部の範囲である、［１］または［２］に記載の制振ダンパー。
［４］上記ゴム組成物における、上記表面処理シリカ（Ｃ）を含む全てのシリカの含有割合が、上記ポリマー成分の全量１００重量部に対して５～１００重量部である、［１］～［３］のいずれかに記載の制振ダンパー。
［５］上記スチレン系エラストマー（Ａ）の１００℃におけるムーニー粘度が、５～３５である、［１］～［４］のいずれかに記載の制振ダンパー。
［６］上記エチレン－プロピレン－ジエンモノマー三元共重合体（Ｂ）の１００℃におけるムーニー粘度が、３０～１００である、［１］～［５］のいずれかに記載の制振ダンパー。
［７］上記スチレン系エラストマー（Ａ）が、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体である、［１］～［６］のいずれかに記載の制振ダンパー。
［８］高層ビル用制振ダンパーである、［１］～［７］のいずれかに記載の制振ダンパー。

すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、制震ダンパーの構成部材である粘弾性体の材料として、ＳＩＳ共重合体等のスチレン系エラストマーを主たるポリマーとするとともに、１００℃におけるムーニー粘度が上記スチレン系エラストマーよりも高いエチレン－プロピレン－ジエンモノマー三元共重合体（ＥＰＤＭ）を上記スチレン系エラストマーと併用し、さらに、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された表面処理シリカを含有させたところ、高減衰性を維持したまま、減衰特性の低温度依存性を達成できるとともに、剪断時にポリマーやフィラーの凝集が壊れにくくなり、その結果、長周期地震動を減衰させるのに必要な吸収エネルギー（ΔＷ）が長時間保持されやすくなることを見いだし、本発明に到達した。

なお、上記一般式（１）に示すアルコキシ基Ｘは、シリカの表面処理の際、空気中の水分等により加水分解されて水酸基となり、シリカ表面の水酸基に対し、水素結合ないし脱水反応してエーテル結合することにより、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された表面処理シリカを構成する。そのため、上記表面処理シリカは、図７に示されるように、シリカ３２の表面に、上記一般式（１）のＲ₁で示される長鎖のアルキル基（長鎖アルキル基３１）を有するものとなる。そして、図７に示されるように、シリカ３２表面の長鎖アルキル基３１同士が相互作用し、それにより、剪断時にポリマーやフィラーの凝集が壊れにくくなったり、可塑性が付与されたりして、長周期地震動を受けても元の状態に戻りやすくなることから、従来の表面処理シリカを使用したときよりも、長周期地震動を減衰させるのに必要な吸収エネルギー（ΔＷ）が長時間保持されやすくなったものと考えられる。
従来の表面処理シリカは、分散性が良いことから炭素数の小さいアルキル基のみ（例えば、トリメチル基）を有するシランカップリング剤を表面処理に使用することが多く、表面積が大きいことから摩擦減衰が生じやすいため、短期の高減衰化を満足させるのには適している。しかしながら、上記のようなアルキル基同士の相互作用は弱いため、長周期地震動に対する減衰性の維持を満足することはできないと考えられる。

本発明の制震ダンパーは、スチレン系エラストマー（Ａ）を主成分とし、上記スチレン系エラストマー（Ａ）よりも１００℃におけるムーニー粘度が高いＥＰＤＭ（Ｂ）を含有するポリマー成分と、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された表面処理シリカ（Ｃ）成分とを含むゴム組成物からなる粘弾性体を、その構成部材とするものである。そのため、減衰特性の温度依存性が低く、高減衰性を示すとともに、長周期地震動に対する減衰性の維持を満足することができる。このことから、高層ビルや橋梁といった大型建造物に使用される制震ダンパーとして、優れた性能を発揮することができる。

制震ダンパーの一例を示す正面図である。 上記制震ダンパーの一例を示す断面図である。 上記制震ダンパーの他の例を示す断面図である。 上記制震ダンパーの設置状態を示す模式図である。 動的剪断特性の評価方法を行うために用いる装置の模式図である。 荷重－歪みループ曲線を示すグラフ図である。 本発明に係る表面処理シリカの分散状態を示す説明図である。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。

本発明の制震ダンパーは、下記の（Ａ）成分を主成分とし下記の（Ｂ）成分を含有するポリマー成分と、下記の（Ｃ）成分とを含むゴム組成物からなる粘弾性体を、その構成部材とする。
（Ａ）スチレン系エラストマー。
（Ｂ）１００℃におけるムーニー粘度が上記（Ａ）成分よりも高いＥＰＤＭ。
（Ｃ）下記の一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ。

ここで、上記ポリマー成分の「主成分」とは、上記ポリマー成分の全量（任意材料である後記の液状ポリマーも含む）の５０重量％以上のことを示す。また、上記のように、上記ゴム組成物のポリマー成分には、（Ａ）および（Ｂ）成分が併用されたものが用いられる。そして、上記ポリマー成分は、温度依存性と減衰性の観点から、上記（Ａ）および（Ｂ）成分のみからなることが望ましい。

《スチレン系エラストマー（Ａ）》
上記スチレン系エラストマーとしては、ジエンブロック（ジエン重合体部）であるソフトセグメントと、スチレンブロック（スチレン重合体部）であるハードセグメントとを有するブロック共重合体等があげられる。上記ジエンブロックは、スチレンとジエンとのランダム構造を有するブロックであってもよい。

上記スチレン系エラストマーの具体例としては、スチレン－ブタジエン（ＳＢ）共重合体、スチレン－ブタジエン－スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン－イソプレン（ＳＩ）共重合体、スチレン－イソプレン－スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン－エチレン－ブチレン（ＳＥＢ）共重合体、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体、スチレン－エチレン－プロピレン（ＳＥＰ）共重合体、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン（ＳＥＰＳ）共重合体、水素添加された上記各共重合体等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
なかでも、温度依存性の観点から、ＳＩＳ共重合体が好ましい。

上記スチレン系エラストマーの１００℃におけるムーニー粘度は、５～３５であることが好ましく、より好ましくは１０～３０の範囲である。なお、本発明では、ＥＰＤＭ（Ｂ）よりも上記ムーニー粘度の小さいものを用いる必要がある。
上記スチレン系エラストマーのムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ６３００－１（２００１）に準じ、試験温度１００℃にて測定した値である。

また、上記スチレン系エラストマーのジブロック成分量（例えばＳＩＳ共重合体の場合はスチレン－イソプレンジブロック成分量）は、５～９０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０～８０重量％の範囲である。このようなジブロック成分量とすると、所望の剪断弾性率が得やすくなり、高減衰特性、低温度依存性等を得るうえで、より優れるようになる。
なお、上記ジブロック成分量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定された値である。

また、上記スチレン系エラストマーのスチレン量は、１～６０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０～４０重量％の範囲である。このようなスチレン量であると、剪断弾性率の点でより優れるようになる。
なお、上記スチレン量は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）によって測定された値である。

《ＥＰＤＭ（Ｂ）》
ＥＰＤＭとしては、１００℃におけるムーニー粘度が上記スチレン系エラストマーよりも高いＥＰＤＭが用いられる。このようなＥＰＤＭは強度が高く、吸収エネルギーの保持率向上に寄与することができる。
上記ＥＰＤＭの１００℃におけるムーニー粘度は、３０～１００であることが好ましく、より好ましくは３５～８５の範囲である。
なお、上記ＥＰＤＭのムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ６３００－１（２００１）に準じ、試験温度１００℃にて測定した値である。

上記ＥＰＤＭのエチレン含有量は、温度依存性の観点から、５～６０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０～４０重量％である。

また、上記ＥＰＤＭのジエン含有量は、減衰性の観点から、３～２５重量％であることが好ましく、より好ましくは５～１５重量％である。

また、上記ＥＰＤＭのジエン系モノマー（第３成分）としては、炭素数５～２０のジエン系モノマーが好ましく、具体的には、１，４－ペンタジエン、１，４－ヘキサジエン、１，５－ヘキサジエン、２，５－ジメチル－１，５－ヘキサジエン、１，４－オクタジエン、１，４－シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）、５－エチリデン－２－ノルボルネン（ＥＮＢ）、５－ブチリデン－２－ノルボルネン、２－メタリル－５－ノルボルネン、２－イソプロペニル－５－ノルボルネン等があげられる。これらジエン系モノマー（第３成分）のなかでも、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）、５－エチリデン－２－ノルボルネン（ＥＮＢ）が好ましい。

前記ゴム組成物におけるスチレン系エラストマー（Ａ）とＥＰＤＭ（Ｂ）の混合割合は、重量比で、（Ａ）：（Ｂ）＝９５：５～５０：５０の範囲であることが好ましく、より好ましくは、（Ａ）：（Ｂ）＝９０：１０～５５：４５の範囲、さらに好ましくは、（Ａ）：（Ｂ）＝８５：１５～６０：４０の範囲である。このような混合割合とすることにより、高減衰特性、低温度依存性、長周期地震動に対する減衰性の維持を満足するうえで、より優れるようになる。

《表面処理シリカ（Ｃ）》
表面処理シリカとしては、下記の一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理されたシリカが用いられる。

上記一般式（１）に示すシランカップリング剤において、Ｒ₁の炭素数は、上記のように、６～２０とする必要があり、好ましくは８～１６の範囲である。このように規定することによって、長周期地震動に対する減衰性の維持を満足することができるようになる。
また、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤において、上記のように、Ｒ₂，Ｒ₃は、Ｒ₁の炭素数以下の炭素数のアルキル基、あるいは炭素数１～３のアルコキシ基とする必要がある。そのため、Ｒ₂，Ｒ₃がアルキル基の場合は、Ｒ₂，Ｒ₃の炭素数は、１～２０の範囲を取りうるが、好ましくは、Ｒ₂，Ｒ₃の炭素数は、１～６の範囲であり、より好ましくは１～３の範囲である。すなわち、このようにＲ₂，Ｒ₃の炭素数を少なく規定することによって、よりシリカとの反応性が高まり、シリカに対し良好な表面処理を行うことができるようになるからである。また、Ｒ₂，Ｒ₃が炭素数１～３のアルコキシ基の場合も、シリカとの反応性が高まり、シリカに対し良好な表面処理を行うことができるようになる。なお、Ｒ₂，Ｒ₃は、同じであっても異なっていてもよい。

上記一般式（１）に示すシランカップリング剤において、Ｘは、具体的には、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基があげられる。そして、上記アルコキシ基Ｘは、シリカの表面処理の際、空気中の水分等により加水分解されて水酸基となり、シリカ表面の水酸基に対し、水素結合ないし脱水反応してエーテル結合することにより、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理されたシリカ（表面処理シリカ）を構成する。そのため、上記アルコキシ基Ｘの加水分解により、アルコール（メタノール、エタノール等）が放出される。

上記表面処理シリカの材料であるシリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ等が用いられる。そして、これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、湿式シリカは、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤によるシリカ表面処理の反応制御等の観点から、好ましく用いられる。ここで、上記シリカには、その分散液として、通常、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン等が用いられるが、なかでも、酢酸エチル、メチルエチルケトンが、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤によるシリカ表面処理反応を阻害するおそれがないことから、好ましく用いられる。なお、上記表面処理は、例えば、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤を含む上記分散液中にシリカを分散させることにより行われる。

また、上記表面処理前のシリカの一次粒子径は、減衰性の向上効果の観点から、５～１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、５～５０ｎｍの範囲である。なお、上記一次粒子径は、試料をミクロトームにてサンプリングした後、ＳＥＭ装置・ＴＥＭ装置で観察し、測定したものである。

上記表面処理シリカ（Ｃ）は、前記ゴム組成物の調製前に、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤で予めシリカの表面処理をしておくことが、上記シランカップリング剤のシリカ表面への結合性、シリカの分散性向上等の観点から、好ましい。そして、上記表面処理シリカのポリマー成分への混合手法としては、例えば、上記表面処理シリカを乾燥させた後に、ポリマー成分と混練りを行ってもよいし、また、表面処理シリカが乾燥する前に、その有機溶剤（シリカの分散液である、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン等）中で、ポリマー成分を溶解させて混合してもよい。

そして、前記ゴム組成物における、上記表面処理シリカ（Ｃ）の含有割合は、前記ポリマー成分の全量１００重量部に対して、５～１００重量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは１０～８０重量部の範囲、さらに好ましくは１５～６０重量部の範囲である。すなわち、このような割合とすることによって、より長周期地震動に対する減衰性の維持を満足することができるようになる。

なお、前記ゴム組成物の調製時に、上記一般式（１）に示すシランカップリング剤とシリカとを別々で加え、ゴム組成物内において反応させて上記表面処理シリカ（Ｃ）を構成するようにしてもよい。

また、前記ゴム組成物において、上記表面処理シリカ（Ｃ）以外のシリカ（表面処理を行っていないシリカ等を含む）を併用する場合、前記ゴム組成物における、上記表面処理シリカ（Ｃ）を含む全てのシリカの含有割合は、前記ポリマー成分の全量１００重量部に対して、５～１００重量部であることが好ましく、より好ましくは５～５０重量部の範囲、さらに好ましくは１０～４５重量部の範囲である。

なお、前記ゴム組成物において、上記表面処理シリカ（Ｃ）は、スチレン系エラストマー（Ａ）に偏在するようになり、その結果、減衰性に優れるようになる。

また、前記ゴム組成物には、必要に応じて、シリカ以外のフィラー、液状ポリマー、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤等を適宜配合しても差し支えない。

上記の、シリカ以外のフィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、カーボンブラック、炭素繊維およびカーボンナノチューブ等があげられ、これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。

上記炭酸カルシウムとしては、特に、ステアリン酸処理炭酸カルシウム、ロジン酸処理炭酸カルシウム、リグニン処理炭酸カルシウム、脂肪酸第四級アンモニウム塩処理炭酸カルシウム等を用いることが、剛性の温度依存性を良好に保ちつつ、減衰特性がさらに向上する観点から、好ましい。

前記ゴム組成物における炭酸カルシウムやタルクの含有割合は、前記ゴム組成物におけるポリマー成分の全量１００重量部に対して、５～１００重量部であることが好ましく、より好ましくは１０～８０重量部の範囲である。このような含有割合であると、剛性の温度依存性を良好に保ちつつ、減衰特性がさらに向上するようになる。
また、その他のフィラー（カーボンブラック、炭素繊維およびカーボンナノチューブ等）の含有割合は、前記ゴム組成物におけるポリマー成分の全量１００重量部に対して、１～５０重量部であることが好ましく、より好ましくは２～２０重量部の範囲である。

また、前記ゴム組成物に適宜配合される液状ポリマーとしては、例えば、液状イソプレンゴム（液状ＩＲ）、液状ブタジエンゴム（液状ＢＲ）、液状スチレンブタジエンゴム（液状ＳＢＲ）、液状スチレン－イソプレンゴム（液状ＳＩ）、液状スチレン－エチレン・プロピレンゴム（液状ＳＥＰ）、液状イソプレン－ブタジエンゴム（液状ＩＲ－ＢＲ）等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記液状ポリマーは、ガラス転移点（Ｔｇ）が－５５℃以下のものが好ましく、特に好ましくはガラス転移点（Ｔｇ）が－６０℃以下のものである。
なお、上記ガラス転移点（Ｔｇ）は、ＤＳＣ測定法（示差走査熱量測定法）に準拠して求めた値である。

前記ゴム組成物における液状ポリマーの含有割合は、前記ゴム組成物におけるポリマー成分の全量１００重量部に対して、５～４０重量部であることが好ましく、より好ましくは１０～４０重量部の範囲である。

前記ゴム組成物に適宜配合される粘着付与剤は、減衰特性や接着性の向上を目的として用いられるものであり、例えば、水添脂環族系炭化水素樹脂、クマロン樹脂、ロジン、ロジンエステル、ケトン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。

前記ゴム組成物に適宜配合される老化防止剤としては、例えば、芳香族第二級アミン系老化防止剤、特殊ワックス系老化防止剤、アミン－ケトン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。

前記ゴム組成物は、例えば、前記（Ａ）～（Ｃ）成分、さらに必要に応じてその他の成分等を、ニーダー，プラネタリーミキサー，混合ロール，２軸スクリュー式撹拌機等を用いて混練することにより得ることができる。そして、このゴム組成物を、溶融温度以上に加熱して溶融させ、これを型枠内に流し込み、放冷して所定形状に成形することにより、本発明の制震ダンパーの構成部材である粘弾性体を製造することができる。

上記粘弾性体は、未加硫のものであり、その剪断弾性率は、剪断歪み率２００％，周波数０．５Ｈｚ，温度２０℃の条件下において、０．１５Ｎ／ｍｍ²以上であることが好ましく、より好ましくは０．２～０．３５Ｎ／ｍｍ²の範囲であり、さらに好ましくは、０．２３～０．３Ｎ／ｍｍ²の範囲である。

なお、上記粘弾性体の剪断弾性率は、例えば図５に示すような装置を用いて、つぎのようにして測定される。すなわち、ブラスト処理を施した二枚の金具２２の所定箇所（試料２１の接着箇所）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２２間に、上記粘弾性体形成用のゴム組成物を挟み、乾燥を行う。これを所定時間（例えば、１００℃で１０分間）熱プレス成形して、試料２１を作製する。そして、上記装置を、矢印方向に加振させて、図６に示す荷重－歪みループ曲線に基づいて、動的剪断特性の評価を行う。すなわち、上記装置に対し、加振機と、入力信号発振機と、出力信号処理機を用いて、先に述べた条件（剪断歪み率：２００％（試料厚みに対して２００％）、周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ、測定温度：２０℃）で加振を付与し、その加振の時間に対する剪断歪み値（δ）と荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の式（α）に従い等価剛性（Ｋｅ）を求めるとともに、下記の式（β）に従い剪断弾性率（Ｇｅ）を求める。なお、下記の式において、Ｓは試料の面積、Ｄは試料の厚みを示す。
等価剛性：Ｋｅ（Ｎ／ｍｍ）＝Ｑｄ／δ …（α）
剪断弾性率：Ｇｅ（Ｎ／ｍｍ²）＝Ｋｅ÷Ｓ／Ｄ …（β）

ここで、図１に、本発明の制震ダンパーの一例を示す。図において、１は制振ダンパー、２は粘弾性体、４と５は金属板を示す。そして、二枚の金属板４，５の間に挟まれた状態で、図示のように粘弾性体２が接着されている。
図２は、上記制震ダンパーの一例を示す断面図（図１のＡ－Ａ'断面図）である。図２では、上記制震ダンパーにおける粘弾性体２が単層構造のものが示されている。
図３は、上記制震ダンパーの他の例を示す断面図（図１のＡ－Ａ'断面図）である。図３では、上記制震ダンパーにおける粘弾性体２が二層構造のものが示されている。

つぎに、図４に、上記制振ダンパー１の設置例（一例）を示す。図において、１は制振ダンパー、２は粘弾性体、４と５は金属板、６はボルト、７と８はパネル、１０は梁、１１は土台を示す。図示のように、制振ダンパー１の金属板４，５は、それぞれ、ボルト６によって、パネル７，８に取り付けられている。そして、梁１０と土台１１との間の制震のために、上記金属板４，５の間に挟まれた粘弾性体２が機能している。

本発明の制振ダンパーは、特に上記のような形状のものに限定されるものではなく、土木用，建築用の制震ダンパー、家電用や電子機器用の制振ダンパー等として、優れた機能を発揮することができる。
なかでも、橋梁やビルといった大型建造物に使用される制震ダンパーとして、とりわけ高層ビル用制震ダンパーとして、より優れた機能を発揮することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。なお、下記に示す材料に示された各数値は、前記測定方法に基づき測定された値である。

〔ＳＩＳ〕
日本ゼオン社製、クインタック３５２０（１００℃におけるムーニー粘度：２３、スチレン－イソプレンジブロック成分量：７８重量％、スチレン量：１５重量％）

〔ＥＰＤＭ（ｉ）〕
三井化学社製、三井ＥＰＴ Ｘ－４０１０Ｍ（１００℃におけるムーニー粘度：８）

〔ＥＰＤＭ（ii）〕
三井化学社製、三井ＥＰＴ ４０４５Ｍ（１００℃におけるムーニー粘度：４５）

〔ＥＰＤＭ（iii）〕
三井化学社製、三井ＥＰＴ ９０９０Ｍ（１００℃におけるムーニー粘度：８１）

〔炭酸カルシウム〕
ステアリン酸で表面処理された炭酸カルシウム（白石カルシウム社製、白艶華ＣＣ）

〔タルク〕
日本タルク社製、ＭＳ－Ｐ

〔未処理シリカ〕
表面処理を行っていないシリカ（東ソーシリカ社製、ニプシールＶＮ３）

〔表面処理シリカ（ｉ）〕
下記の式（２）に示すシランカップリング剤で表面処理されたシリカ（日本アエロジル社製、アエロジルＲＸ２００）

〔表面処理シリカ（ii）〕
下記の式（３）に示すシランカップリング剤で表面処理されたシリカ（日本アエロジル社製、アエロジルＲ８０５）

〔表面処理シリカ（iii）〕
下記の式（４）に示すシランカップリング剤で表面処理されたシリカ

なお、上記表面処理シリカ（iii）は、ヘンシェルミキサーでシリカ（東ソーシリカ社製、ニプシールＶＮ３）を撹拌しながら、上記式（４）に示すシランカップリング剤（エボニックジャパン社製、Ｄｙｎａｓｙｌａｎ９１１６）をゆっくり添加し、シリカの表面処理を行った後、１５０℃のオーブンで乾燥させて作製した。

〔カーボンブラック〕
東海カーボン社製、シーストＳ

〔液状ポリマー〕
クラレ社製、クラプレンＬＩＲ－３１０

〔実施例１～１０、比較例１～５〕
後記の表１，２に示す各成分を同表に示す割合で配合し、これらをニーダーで混練して、目的とするゴム組成物を調製した。

このようにして得られた実施例および比較例のゴム組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を後記の表１，２に併せて示した。

［剪断弾性率（Ｇｅ）、減衰定数（ｈｅ）］
図５に示すような装置を用いて、ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行った。すなわち、ブラスト処理を施した二枚の金具２２（大きさ１４０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み９ｍｍ）の所定箇所（試料２１の接着箇所）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記二枚の金具２２の間に、実施例または比較例のゴム組成物を挟み、乾燥を行った。これを１００℃で１０分間熱プレス成形して、試料（大きさ７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み５ｍｍ）２１を作製した。そして、上記装置を、矢印方向に加振させて、図６に示す荷重－歪みループ曲線に基づいて、動的剪断特性の評価を行った。すなわち、上記装置に対し、加振機（鷲宮製作所社製、ＤＹＮＡＭＩＣ ＳＥＲＶＯ）と、入力信号発振機（横河電気社製、シンセサイズドファンクションゼネレータＦＣ３２０）と、出力信号処理機（小野測器社製、ポータブルＦＦＴアナライザーＣＦ－３２００）を用いて、大地震時の２波目を想定した加振（剪断歪み率：２００％（試料厚みに対して２００％）、周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ、測定温度：２０℃）を付与し、その加振の時間に対する剪断歪み値（δ）と荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の式（１）～（４）に従い、等価剛性（Ｋｅ）、等価減衰係数（Ｃｅ）を求めるとともに、その値から、剪断弾性率（Ｇｅ）、減衰定数（ｈｅ）を求めた。なお、下記の式において、ω＝２πｆ、Ｗ＝Ｋｅδ²／２、ΔＷは荷重－歪みループ面積（吸収エネルギー）、Ｓは試料の面積、Ｄは試料の厚みを示す。
等価剛性：Ｋｅ（Ｎ／ｍｍ）＝Ｑｄ／δ …（１）
等価減衰係数：Ｃｅ（ｋＮ・ｓ／ｍ）＝ΔＷ／πωδ² …（２）
減衰定数：ｈｅ＝ΔＷ／４πＷ …（３）
剪断弾性率：Ｇｅ（Ｎ／ｍｍ²）＝Ｋｅ÷Ｓ／Ｄ …（４）

［温度依存性］
上記のようにして作製した装置（図５参照）に対し、上記測定方法に準じ、測定温度が１０℃のときの剪断弾性率「Ｇｅ（１０℃）」と、測定温度が３０℃のときの剪断弾性率「Ｇｅ（３０℃）」の値を測定し、「Ｇe（１０℃）／Ｇe（３０℃）」の値を計算して、温度依存性の評価を行った。すなわち、上記計算値が１に近いほど、温度依存性が低い（低温度依存性である）ことを示す。

［ΔＷ保持率］
上記のようにして作製した装置（図５参照）に対し、上記測定方法に準じ、加振機（鷲宮製作所社製、ＤＹＮＡＭＩＣ ＳＥＲＶＯ）と、入力信号発振機（横河電気社製、シンセサイズドファンクションゼネレータＦＣ３２０）と、出力信号処理機（小野測器社製、ポータブルＦＦＴアナライザーＣＦ－３２００）を用いて、周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ、測定温度：２０℃で、２０回加振した。そして、２回目加振時の吸収エネルギー（ΔＷ₂）と、２０回加振時の吸収エネルギー（ΔＷ₂₀）を測定し、「ΔＷ₂₀／ΔＷ₂」の値を計算して、この値をΔＷ保持率（％）とした。

［総合評価］
上記測定結果より、剪断弾性率（Ｇｅ）が０．２３以上、減衰定数（ｈｅ）が０．４５以上、温度依存性の指標である「Ｇe（１０℃）／Ｇe（３０℃）」の値が１．５以下、ΔＷ保持率が６５％以上といった条件を、全て満たすものを、「○」と評価した。また、上記「○」の評価には該当しないが、剪断弾性率（Ｇｅ）が０．１５以上、減衰定数（ｈｅ）が０．４４以上、温度依存性の指標である「Ｇe（１０℃）／Ｇe（３０℃）」の値が１．５１以下、ΔＷ保持率が６０％以上といった条件を、全て満たすものを、「△」と評価した。そして、上記「○」および「△」のいずれにも該当しなかったものを「×」と評価した。

上記表１の結果から、実施例の試料は、低温度依存性、高減衰特性を満たすとともに、ΔＷ保持率も高いことから、総合評価において良好な結果が得られた。

これに対し、上記表２の結果から、比較例１～５の試料は、総合評価において良好な結果が得られなかった。
すなわち、比較例１の試料では、ＳＩＳと併用するＥＰＤＭが、ＳＩＳよりも低粘度のものであるため、ΔＷ保持率に劣る結果となった。比較例２の試料では、ＳＩＳと併用するＥＰＤＭは高粘度であるが、ＥＰＤＭの含有量が多すぎるため、ΔＷ保持率に劣る結果となった。比較例３の試料では、シリカとして未処理シリカのみを用いており、減衰定数（ｈｅ）が、要求される範囲から外れるものとなった。比較例４の試料では、表面処理シリカとしてトリメチルシリル処理されたシリカを用いているため、ΔＷ保持率に劣る結果となった。比較例５の試料では、ＥＰＤＭが併用されておらず、減衰定数（ｈｅ）が、要求される範囲から外れるとともに、ΔＷ保持率にやや劣る結果となった。

本発明の制振ダンパーは、土木用，建築用の制震ダンパー、家電用や電子機器用の制振ダンパー等として、優れた機能を発揮することができる。なかでも、橋梁やビルといった大型建造物に使用される制震ダンパーとして、とりわけ高層ビル用制震ダンパーとして、より優れた機能を発揮することができる。
また、本発明の制振ダンパーの構成部材である粘弾性体を備えた、建築用の制震壁等の制震装置や免震装置、家電用や電子機器用の制振材や衝撃吸収材、自動車用の制振材や衝撃吸収材等も、本発明の制振ダンパーとして利用することが可能である。

１ 制振ダンパー
２ 粘弾性体
４，５ 金属板
６ ボルト
７，８ パネル
１０ 梁
１１ 土台

Claims (4)

1. 下記の（Ａ）成分を主成分とし下記の（Ｂ）成分を含有するポリマー成分と、下記の（Ｃ）成分とを含むゴム組成物からなる粘弾性体を、その構成部材とし、上記ゴム組成物における（Ａ）成分と（Ｂ）成分の混合割合が、重量比で、（Ａ）：（Ｂ）＝９５：５～５０：５０の範囲であり、上記ゴム組成物における（Ｃ）成分の含有割合が、上記ポリマー成分の全量１００重量部に対して５～１００重量部の範囲であることを特徴とする制振ダンパー。
   （Ａ）１００℃、ＭＬ（１＋４）におけるムーニー粘度が５～３５である、スチレン－ブタジエン共重合体、スチレン－ブタジエン－スチレン共重合体、スチレン－イソプレン共重合体、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体、スチレン－エチレン－ブチレン共重合体、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体、スチレン－エチレン－プロピレン共重合体、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン共重合体、および水素添加された前記各共重合体からなる群より選ばれる１種以上のスチレン系エラストマー。
   （Ｂ）１００℃、ＭＬ（１＋４）におけるムーニー粘度が３０～１００であって、上記（Ａ）成分よりも高いエチレン－プロピレン－ジエンモノマー三元共重合体。
   （Ｃ）下記の一般式（１）に示すシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ。
   

   
2. 上記ゴム組成物における、上記表面処理シリカ（Ｃ）を含む全てのシリカの含有割合が、上記ポリマー成分の全量１００重量部に対して５～１００重量部である、請求項１記載の制振ダンパー。
3. 上記スチレン系エラストマー（Ａ）が、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体である、請求項１または２に記載の制振ダンパー。
4. 高層ビル用制振ダンパーである、請求項１～３のいずれか一項に記載の制振ダンパー。

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