JPH02113138A - ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は機器や構造物等の被加振体に伝達される振動も
しくは震動（以下、振動と略）エネルギーを吸収するダ
ンパー（減衰装置）に係り、特に架橋度の著しく低い微
架橋ゴムの粘弾性的性質をダンピング効果として利用す
ることを特徴とするダンパーに関する。

［従来の技術］ 機器や構造物等に加わる地震等による振動を減少させる
ものとして、ダンパーが従来より知られている。ダンパ
ーは、それを構成する素材のエネルギー吸収能力を利用
して、振動エネルギーを吸収するものである。従来のダ
ンパーは、鉛等の金属、その他に現れる塑性効果を利用
したものと、オイル等の粘性効果を利用したものとに大
別される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のダンパーにおいて、塑性効果を利用したダンパー
では、その変形が小さい領域では、弾性変形となるため
、ダンピング効果が殆ど現れないという問題がある。

一方、オイル等の粘性効果を利用したダンパーでは、大
きなダンピング効果を得るためには、装置を大型化せざ
るを得す、その上、オイルの取扱いや、製品としての成
型加工が難しいなどの問題点がある。しかも、長期使用
時の維持、保全のための作業が煩雑で、保守管理が容易
ではないという欠点もある。

本発明は、前記従来の問題点を解決し、■　できるだけ
大きな粘性効果を保つ材料で構成され ■　その材料の粘性効果（ダンピング効果）を最大限に
発現させる構造であフて、 ■　成型加工が簡単 ■　取扱いが簡単 ■　このため、大幅なコストダウンが図れるという理想
的な粘弾性ダンパーを提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のダンパーは、架橋剤を一般の最小架橋剤配合量
の１〜７０重量％配合したゴム組成物を架橋してなる、
下記物性を有する微架橋ゴムより少なくともその一部が
構成されていることを特徴とする。

２５℃、５０％引張変形時のヒステリ シス比（ｈｓ。）が０．２５以上。

即ち、本発明者らは、従来の粘性ダンパーの欠点を解消
し、前記■〜■の特性を備えた理想的な粘弾性ダンパー
を得るべく、繰り返し耐久性、製造コスト、メンテナン
ス等を総合的に検討した結果、架橋度の著しく低い微架
橋ゴムの高減衰性（高ヒステリシスロス性）を利用する
ことにより、良好なダンピング効果が奏され極めて高減
衰のダンパーが得られることを見出し、本発明を完成さ
せた。

とごろで、当然のことながら、ゴム材料というのは一部
の熱可塑性エラストマーを除けば、十分架橋した状態で
製品として利用するものである。

このような架橋によって初めて、ゴム材料は大変形して
も元の状態に復元する特性、即ちゴム弾性を持つように
なるのである。従って、架橋が十分でないと、弾性率や
強度が低く、特に耐久性、接着性が低いなどの欠点が現
われ、更に製造時にゴムが発泡するなどの問題を引ぎお
こすことが当然予想される。このため、従来において、
本発明の如く、微架橋状態のゴムを製品として、しかも
長期間耐久製品として利用することは一般的には常識外
のことであった。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明で用いるゴム材料について以下に記す。

本発明で用いるゴム材料は基本的には架橋剤を用いるす
べてのゴム材料を含んでいるが、とりわけ、エチレンプ
ロピレンゴム（ＥＰＲｌＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（Ｎ
　Ｂ　Ｒ）　、ブチルコム（ＩＩＲ）　　ハロゲン化ブ
チルゴム（ＣＴ　Ｒ）　、クロロブレンゴム（ＣＲ）、
天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン
ブタジェンゴム（ＳＢＲ）　　ブタジェンゴム（ＢＲ）
、アクリルゴム（ＡＲ）、エチレン−酢ビゴム（ＥＶＡ
）、ポリウレタン（ＵＲ）、シリコンゴム（Ｓ　ｉ　Ｒ
）　、フッ素ゴム（ＦＲ）、クロロスルフォン化ポリエ
チレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰ　Ｅ）等
が好適である。

本発明においては、このようなゴム材料に対して、一般
の最小架橋剤配合量の１〜７０％の極めて少ない量の架
橋剤を配合して架橋することにより、架橋密度を十分低
くおさえて微小架橋（本発明において、このように、架
橋度の著しく小さいものを「微架橋Ｊという。）ゴムと
したものを用いる。

ここで、本発明における架橋剤の配合量について説明す
る。

一般に、ゴム材料に対する最適架橋剤の配合量（即ち、
最適架橋密度）は、ある程度の幅はあるものの、はぼ定
まった値となっている。これはゴム製品としての必要な
性能（例えば、弾性率、強度、耐疲労性、接着性、復元
性等）を満たすためである。

一方、ゴム材料に対する架橋剤の使い方は、般に次のよ
うに大別される。

■　イオウを主にして、架橋促進剤を加える。

■　イオウを少なくして、架橋促進剤を多くする。

■　有機過酸化物を用いる。

従って、イオウ又は有機過酸化物と架橋促進剤の和（以
後、これらの総和を「架橋剤」と称す。）が、ゴム材料
の架橋密度を決定すると考えることができる。

各種ゴム材料に対する架橋条件（加硫条件とも言う）と
物性値は、「工業材料：２９巻第１１号（１９８１年）
第３７頁〜第１３６頁Ｊに網羅されている。特に、多種
類のゴム材料について、各製造メーカー別に架橋剤の実
例が詳細に記述されている。これらのうち、各種ゴム材
料に対して必要な架橋剤の量を平均的な配合と最少架橋
剤配合とに分けて第１表にまとめた。ただし、数値はｐ
ｈｒ表示（ゴム１００重量部に対する架橋剤の第１表 （ＣＩ　Ｒ：ハロゲン化ブチルゴム） 前述の如く、ゴム製品としての性能をバランス良く発揮
させるには、最適な架橋配合量を採用する必要があるが
、第１表で平均的配合量として挙げているのがこの最適
配合量に相当する。一方、第１表に示す最少架橋剤配合
量は、特に架橋剤を少なく用いる時の特殊ケースと考え
て良い。

本発明においては、第１表に示す各種ゴム材料に対して
配合すべき最少架橋剤配合量の１〜７０重量％、好まし
くは５〜６０重量％、特に好ましくは１０〜５０重量％
の架橋剤を配合する。

このように非常に少ない架橋剤配合量とすることにより
、本発明のダンパーを構成する微架橋ゴムは、下記（ｉ
）の物性を備えるものとなる。

（ｉ）　　　２５℃、５０％引張変形時のヒステリシス
比（ｈ　５０）が０．２５以上なお、引張速度２００ｍ
ｍ／ｍｉｎで、ｈ、Ｏは、第１７図の応力−歪曲線にお
いて ｈ５゜＝　　０ＡＢＣＯ ＡＢＨＯ の面積比で与えられる。

本発明では、このり、。の値が０．３０以上、さらには
０．３５以上とりわけ０．４０以上であることが特に好
適である。

本発明のダンパーは、さらに次の（ｉｔ）の特性を有す
ることが好適である。

（ｉｉ）　　　ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１０℃〜３
０℃の範囲になく、５Ｈｚ、０．０１％繰り返し変形時
の一１０℃、３０℃ における貯蔵弾性率Ｅ（−１０°） 以下とりわけ７以下、さらには５以下、特に３以下。

なお、本発明において、前記ゴム材料は単独で用いても
、２種以上をブレンドして用いても良い。また、これら
のゴム材料には、各種充填剤、粘看付与剤、滑剤、老化
防止剤、可塑剤、軟化剤、低分子量ポリマー　オイル等
、ゴム材料に一般的な配合剤を混合することにより、目
的に応じた硬さ、ロス特性、耐久性を付与することもで
きる。特に長期間に亙り所定の性能を維持するために上
記のゴム材料に適切な老化防止剤、重合禁止剤、スコー
チ防止剤等の安定剤を加えたり、ポリマー自身を水添、
その他の変性を行なうことにより安定化を図ることは極
めて有効である。

これらの添加剤としては、例えば次のようなものが望ま
しい。

■　充填剤：　クレー、珪藻土、カーボンブラック、シ
リカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、金属酸化物、マイカ、グラファイト、水酸
化アルミニウム等の鱗片状無機充填剤、各種の金属粉、
木片、ガラス粉、セラミックス粉、粒状ないし粉末ポリ
マー等の粒状ないし粉体状固体充填剤、その他各種の天
然又は人工の短繊維、長繊維（例えば、ワラ、毛、ガラ
スファイバー、金属ファイバーその他各種のポリマーフ
ァイバー等）等のゴム用あるいは樹脂用充填剤。

■　軟化剤：　アロマティック系、ナフテン系、パラフ
ィン系等の各種ゴム用あるいは樹脂用軟化剤。

■　可塑剤：　フタル酸エステル、フタル酸混基エステ
ル、脂肪族二塩基酸エステル、グリコールエステル、脂
肪酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル
等の各種エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、その化
プラスチック用可塑剤又は、フタレート系、アジペート
系、セパケート系、フォスフェート系、ポリエーテル系
、ポリエステル系等のＮＢＲ用可塑剤。

■　粘着付与剤：　クマロン樹脂、クマロン−インデン
樹脂、フェノールテルペン樹脂、石油系炭化水素、ロジ
ン誘導体等の各種粘着付与剤（タッキファイヤ−）。

■　オリゴマー：　クラウェーチル、含フツ素オリゴマ
ー、ポリブテン、キシレン樹脂、塩化ゴム、ポリエチレ
ンワックス、石油樹脂、ロジンエステルゴム、ポリアル
キレングリコールジアクリレート、液状ゴム（ポリブタ
ジェン、スチレン−ブタジェンゴム、ブタジェン−アク
リロニトリルゴム、ポリクロロプレン等）、シリコーン
系オリゴマー　ポリ−α−オレフィン等の各種オリゴマ
ー ０　滑剤：　パラフィン、ワックス等の炭化水素系滑剤
、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸等の脂肪酸系滑剤、脂肪酸
アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等の脂肪酸アミド
系滑剤、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価ア
ルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル等の
エステル系滑剤、脂肪アルコール、多価アルコール、ポ
リグリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤
、金属石鹸、混合系滑剤等の各種滑剤。

［作用］ 周知の通り、ゴム材料は、未架橋状態では高分子量の有
機粘性体であることから、極めて高い減衰性を具備して
いる。本発明者らは、この未架橋ゴムの高減衰性を利用
したダンパーをＴいた免震装置について先に特許出願し
く特願昭６１−１８３１９６、特願昭６１−２３４８９
７、特願昭６２−１５７１９１）、優れた効果を得てい
る。

ところが、第１６図に示すように未架橋ゴムは小変形で
はかなり高い弾性率を示すが、変形（歪）が大きくなる
と弾性率が急激に低下してしまい、製品として必要な強
度を得ることが困難となる。

一方、これらのゴム材料を十分架橋する（架橋点を導入
する）と、弾性率、強度とも高いものとなり優れた復元
性が発現される。しかしながら、その結果として減衰性
能（ヒステリシスロス）は急激に低下する。

本発明のダンパーは、架橋剤を少なくすることにより架
橋密度を十分低くおさえ、特定の物性を付与した微架橋
ゴムを用いることにより、ゴムの未架橋状態での高ヒス
テリシス性と、架橋状態における優れた機械的特性とを
兼備させたものである。

［実施例］ 第２表に示すＮｏ、１．２の配合物を微架橋させ、２５
℃、５０％引張変形時のヒステリシス比り、。のほか、
引張強度（破断強度）Ｅ及び破断時伸び率（％）を測定
した。その結果を第２表に併せて示す。Ｎｏ、１．２の
ものはいずれもり、。が０．２５以上であり、本発明例
のダンパーとして好適である。

第２表 以下、図面を参照して本発明のダンパーの具体的な構造
について説明する。

本発明のダンパーの構成は、下記（Ａ）（Ｂ）に大きく
分類される。

（Ａ）　　（１ａ架橋ゴムを中心とした車体で構成され
たダンパー （Ｂ）　　微架橋ゴムと硬質材との複合体として構成さ
れたダンパー （Ａ）微架橋ゴムを中心として単体で構成する場合とし
ては、次の（Ａ）−■、（Ａ）−■。

（Ａ）−■、（Ａ）−■が挙げられる。

（Ａ）−■：　同−微架橋ゴムを任意の形状体としたも
の。

具体的には、第１図に示すような直方体状ダンパー１又
は第２図に示すような円柱状ダンパー２が挙げられるが
、形状は製品の目的に応じ任意に選択できる。

（Ａ）−■：　多層構造微架橋ゴムとしたもの。

これはゴム種、配合種、架橋度等の異なった微架橋ゴム
を上下、水平、内外方向などに多層化させるか、あるい
はマクロ的に不均一分散性を持たせることによって、任
意の性能（弾性率、破壊特性、ヒステリシス性など）を
得るように構成したものである。

具体的には、第３図又は第４図に示す如く、ゴム種、配
合種、架橋度等の異なる微架橋ゴム層ａｌｘａ２・・・
ａｎを鉛直方向又は水平方向に積層したダンパー３．４
、あるいは、第５図に示す如く、このような異なる微架
橋ゴム層ａ　Ｉ　％　ａ　２、・・・ａｎを同軸的に配
置したダンパー５等が挙げられる。

（Ａ）−■：　微架橋ゴムと高架橋ゴムとの複合体とし
たもの。

即ち、微架橋ゴムの外表面部分又は内部の一部を一般的
な架橋ゴム（第１表に於ける平均的配合量を用いた架橋
ゴム。以下、ｒ高架橋ゴム」と称す。）で被覆ないし複
合化したもの。

具体的には、第６図に示す如く、微架橋ゴムａの側周面
を高架橋ゴムｂで被覆したダンパー６、第７図に示す如
く、高架橋ゴムｂで形成された格子枠体に微架橋ゴムａ
を充填したダンパー７等が挙げられる。更に、高架橋ゴ
ムを微架橋ゴム中に部分的に分散させることも可能であ
る。

この場合、高架橋ゴムには、必要に応じて前述の各種充
填材、粘着付与剤、滑剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤
、低分子量ポリマー　オイル等、ゴム材料に一般的な配
合剤を混合することができる。更に、この高架橋ゴムに
は、後述の（Ｂ）の項で述べるような硬質材を適当に積
層化して併用することもできる。

（Ａ）−■：　微架橋ゴムと未架橋ゴム等との複合体と
したもの。

前述の如く、本発明においては、未架橋ゴムは主配合と
して用いることはできないが、補助的に一部用いること
は可能である。具体的には、未架橋ゴムを微架橋ゴム中
に分散させたもの、あるいは、第８図に示す如く、各々
独立の構造体として、微架橋ゴムａ中に未架橋ゴムＣを
封入したダンパー８等が挙げられる。

ここで、未架橋ゴムの代りに前掲の可塑剤、軟化剤、粘
着賦与剤、オリゴマー、滑剤等を用いることもできる。

（Ｂ）微架橋ゴムと硬質材とを複合させて構成したダン
パーとしては、上記（Ａ）−■。

（Ａ）−〇、（Ａ）−〇、（Ａ）−■のいずれかに更に
硬質材を複合したものが挙げられる。

具体的には、第９図又は第１０図に示す如く、微架橋ゴ
ムａあるいはこれを主体とする層と、硬質材ｄを鉛直方
向又は水平方向に積層したダンパー９．１０あるいは、
第１１図の如くこれらを同軸的に配置したダンパー１１
等が挙げられる。

この場合、硬質材としては、特に制限されないが、例え
ば金属、セラミックス、ガラス、ＦＲＰ、プラスチック
ス、ポリウレタン、高硬度ゴム、木材、岩石、砂、紙、
革等を用いることができる。

また、硬質材の形状としては板状、網状、波状、ハニカ
ム状、織物などの各種の構造体が用いられる。

本発明のダンパーは、更に、 （Ｃ）二　上記（Ａ）、（Ｂ）の構造体と、硬質板との
複合ユニット であっても良い。

例えば、第１２図に示す如く、（Ａ）又は（Ｂ）の構成
よりなる構造体ｅの上下面に硬質板ｆを貼りつけこれを
ユニットとしたダンパー１２が挙げられる。実際には、
このユニットダンパー１２を１つで、あるいは、２つ以
上を水平方向又は上下方向に重ね合せて用いるのが有利
である。

２つ以上の重ね合せの場合、用いるユニットは構造的、
配合的に同一種であっても、異種であってもかまわない
。

このような構成において、用いる硬質板としては、例え
ば、金属、セラミックス、ＦＲＰ、プラスチックス、ガ
ラス、木材、紙材、ポリウレタン、高硬度ゴム等が挙げ
られる。

このように硬質板ｆを備えた構成とする場合、微架橋ゴ
ムと硬質板ｆとの接着力を強くするために、第１３図に
示す如く、微架橋ゴムａと硬質板ｆとの界面に、必要に
応じて、同種又は異種の高架橋度のゴムｂを介在させて
架橋接着したダンパー１３とすることは極めて有効であ
る。また、接着には、適当な接着剤を用いても良い。

このような本発明のダンパーは、例えば、次のようにし
て使用することができる。

［Ｉ］　前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構成のダンパー
を振動源と被加振体間に直接挿入して使用する。

［１１］　　前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構成のダン
パーを他の構造製品内に封入して使用する。

［＋１］の構成においては、免震ゴムや、防振ゴム、防
舷材、その他の振動減衰を目的とする製品の内部に封入
することにより、多機能性を賦与することができる。

具体的には、第１４図に示す如く、硬質層２１と軟質層
２２との積層体よりなる免震ゴム２０の中心部に、本発
明のダンパー３０を挿入し、フランジ２３を上下に取り
つけた構造とすることができる。また、第１５図に示す
如く、防振ゴム又は防舷材４０の中心部に本発明のダン
パー３０を挿入した構造とすることができる。

第１８．１９図に、第１４図に関連した別の実施例を示
す。第１８図の実施例は、第１４図において、ダンパー
３０の中央部に貫通孔を設け、この貫通孔内に弾塑性体
３１を設置したものである。弾塑性体の好適材料として
は鉛が例示される。

第１９図の実施例では、第１８図の実施例において、フ
ランジ２２．２３に留め具３２．３３が取り付けられて
いる。この留め具３２は下向きの凹部を有し、留め具３
３は上向きの凹部を有している。弾塑性体３１の上端と
下端がこれら留め具３２．３３の凹部に挿入されている
。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のダンパーは、特定の物性を
有する微架橋ゴムを主体として構成されるものであって
、従来のオイル使用の粘性ダンパーに比し、次のような
利点を有するものである。

■　ヒステリシスロス特性の温度依存性、速度依存性等
を各ゴム材料の特性に合せて選択できる。

■　成型加工が容易である。

■　製品の取扱い、施工が簡単である。

■　メンテナンスが簡単である。

［Ｆ］　このため、製品のコストダウンが図れる。

■　減衰効率が高く、装置のコンパクト化が可能である
。

しかも、本発明のダンパーは、塑性ダンパーの欠点もな
く、従来の塑性ダンパーに比し著しく優れた特性を有す
る。

その上、本発明のダンパーは、未架橋ゴムを用いた場合
の問題点である、変形の増大に対する弾性率の急激な低
下の問題もない。

即ち、本発明によれば、ゴムの未架橋状態での高ヒステ
リシス性と、架橋状態での優れた機械的特性を兼備する
、従来にない著しく優れたダンパーが提供される。

このような本発明のダンパーは、機器や構造物の振動減
衰、騒音低減を目ざす、建築、土木、機械の各分野、事
務機、家庭用機器、自動車、自転車、航空機、船舶等の
乗物分野、靴等のスポーツ用品分野等の幅広い分野にお
いて有効に利用することができる。

特に、本発明のダンパーは、現在脚光をあびている免震
、制振等の建築分野への適用が有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１３図は、各々、本発明のダンパーの実施例
を示す図でありて、第１図〜第１２図は斜視図、第１３
図は縦断面図である。第１４図及び第１５図は各々、本
発明のダンパーの使用形態を示す図であって、第１４図
は断面図、第１５図は斜視図である。第１６図は未架橋
ゴムの応力−歪曲線を示すグラフ、第１７図は材料の応
力−歪曲線を示すグラフ、第１８図及び第１９図は別の
実施例を示す断面図である。 １　、２、３、４、５、６、７、８、９、１０．１１．
１２．１３・・・ダンパー ａ・・・微架橋ゴム、　　ｂ・・・高架橋ゴム、Ｃ・・
・未架橋ゴム、　　ｄ・・・硬質材。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第１３図 第１４図 第１５図 歪 第１７図 歪 （５０’／、）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）架橋剤を一般の最小架橋剤配合量の１〜７０重量
   ％配合したゴム組成物を架橋してなり、２５℃、５０％
   引張変形時のヒステリシス比（ｈ＿５＿０）が０．２５
   以上である微架橋ゴムより少なくともその一部が構成さ
   れていることを特徴とするダンパー。