JPH05262918A - 振動エネルギー吸収能に優れる加硫ゴム組成物 - Google Patents

振動エネルギー吸収能に優れる加硫ゴム組成物

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JPH05262918A
JPH05262918A JP6460292A JP6460292A JPH05262918A JP H05262918 A JPH05262918 A JP H05262918A JP 6460292 A JP6460292 A JP 6460292A JP 6460292 A JP6460292 A JP 6460292A JP H05262918 A JPH05262918 A JP H05262918A
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JP
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rubber
carbon black
rubber composition
weight
parts
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JP6460292A
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Tatsuo Nishimoto
本 達 生 西
Kazuo Endo
藤 和 夫 遠
Chikafumi Yamada
田 親 文 山
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】周期が0.5〜5Hz程度の極低周波の振動エ
ネルギーをも効率良く吸収することのできる高モジュラ
スのゴム組成物を提供すること。 【構成】加硫ジエン系ゴム100重量部に対して高分子
短繊維0.3〜10重量部、窒素比表面積が200m2
/g以上の超微粒子カーボンブラック90〜20重量
部、および窒素比表面積が70〜130m2 /gの微粒
子カーボンブラック5〜50重量部配合されてなる振動
エネルギー吸収能に優れる加硫ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高弾性率でかつ振動エネ
ルギーを効率良く吸収することのできるゴム組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、振動エネルギーの吸収装置、即ち
防振、除振、免震装置が急速に普及しつつある。振動エ
ネルギーを効率よく吸収するには、振動のもつ周波数域
に合わせた材料を選択することが重要である。例えば一
般に自動車や機械の振動を吸収するいわゆる防振ゴムは
50Hz以上の高サイクルに対して有効である。その手
段として特開昭64−9250号公報に、ゴムマトリク
スと強固に結合したポリアミド短繊維と、粒子径が90
mμ以下のカーボンブラックを用いる例がある。
【0003】しかし周期が0.5から5Hzまでの地震
による振動をも効率よく吸収する免震ゴムには従来には
ない高ロス材料が要求される。これに対し上記公報に例
示の、ゴムと強固に結合したポリアミド短繊維とゴム配
合用として従来から使われているSRF、GPF、FE
F、HAF、ISAF、SAF級カーボンブラックとの
組み合わせでは免震ゴムに要求されるほどの高ロス(振
動エネルギー吸収能)を実現するのは難しい。
【0004】また、単に高ロスを目的に微架橋ゲルやビ
チューレジンなどを用いる方法もあるが弾性率が低く、
橋梁やビルの免震用など、大型高荷重・高せん断用には
適さない。また、高ロスの達成の目的のためにはシクロ
ペンタジエン重合体、ジシクロペンタジエン重合体、フ
ェノール樹脂、ロジンなどの樹脂を多量配合する方法も
あるが、この方法では弾性率の温度依存性が大きくなる
欠点がある。−10℃以下となる寒冷地あるいは冬期に
おいては硬化により免震装置の固有周期が小さくなり地
震の周期に近づくので、装置として機能しなくなる問題
があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は周期が
0.5〜5Hz程度の極低周波の振動エネルギーをも効
率良く吸収することのできる吸収能に優れた高モジュラ
スのゴム組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、加
硫ジエン系ゴム100重量部に対して高分子短繊維0.
3〜10重量部、窒素比表面積が200m2 /g以上の
超微粒子カーボンブラック90〜20重量部、および窒
素比表面積70〜130m2 /g以下の微粒子カーボン
ブラック5〜50重量部配合されてなるゴム組成物によ
り達成され、このゴム組成物は高モジュラスでしかも極
低周波の振動エネルギーをも効率良く吸収できる程に振
動エネルギー吸収能に優れる。
【0007】以下本発明の構成を詳述するが、本発明の
より好ましい態様およびそれに伴う利点が明らかとなる
であろう。
【0008】本発明のゴム組成物は、加硫ジエン系ゴム
をマトリックスとしてその中に所定量の高分子短繊維お
よび超微粒子状カーボンが均一に分散している。このよ
うなゴム組成物は、未加硫のジエン系ゴムへ高分子短繊
維、超微粒子カーボン、微粒子カーボン、加硫剤および
その他の副資材を配合し、未加硫の配合物を一度調製
後、望みの形状に成形し、加熱・加硫することにより製
造される。
【0009】以下、各成分について説明する。未加硫ジエン系ゴム 本発明の組成物の調製に用いられる未加硫のジエン系ゴ
ムとしてはブタジエンゴム(BR)、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)、イソプレンゴム(IR)、
天然ゴム(NR、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブ
チルゴム(Halo-IIR)、クロロプレンゴム(CR)など
を挙げることができるが、なかでも天然ゴム(NR)が
ロス特性、耐寒性および硬質板に用いる金属との接着が
優れ、総合的に好適である。そして未加硫ジエン系ゴム
のムーニー粘度(ML1+4 、100℃)は本発明の組成
物の強度および組成物を製造する際の加工性のバランス
から20〜100のものが好ましい。
【0010】高分子短繊維 本発明で用いる高分子短繊維は、ナイロン6、ナイロン
66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46
などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
トなどのポリエステル樹脂やポリエチレン、ポリプロピ
レン等の熱可塑性を有する高分子を素材とするものであ
る。
【0011】短繊維の平均長は1〜300μm、特には
100〜300μmのものが好ましく、また平均直径は
0.05〜1μm、特には0.3〜0.8μmのものが
好ましい。
【0012】このような短繊維をゴム組成物へ配合する
ことによりゴム組成物のモジュラスが高い水準に保たれ
ると共にこの短繊維の配合により、ゴムとの間ですべり
が生じ振動エネルギー吸収能の向上に寄与する。
【0013】また、予めゴムと短繊維用樹脂粒子および
場合によってはシランカップリング剤とを混合し、押出
・延伸したFRR(極細繊維強化ゴム)としたものを用
いることができる。この場合、短繊維がゴムと強固に結
合している場合が多く、FRRの使用により弾性率の大
きい加硫ゴム組成物が得られる。
【0014】高分子短繊維はそれ自体公知のプロセス、
例えば前記高分子の溶融紡糸、湿式紡糸に引き続く切断
工程により製造できるが、多数販売されており容易に入
手することができる。
【0015】高分子短繊維は加硫ジエン系ゴム100重
量部に対して0.3〜10重量部、好ましくは1〜5重
量部配合される。過少の配合は加硫ゴム組成物の弾性率
が低く、過剰の配合は、ロス特性を出すために不可欠な
カーボンブラックを元来多量に配合するため未加硫ゴム
組成物の粘度が上りすぎて混合・押出・圧延などの加工
が著しく困難となる。
【0016】カーボンブラック 本発明においては、カーボンブラックを2種類用いる。
その一つは窒素比表面積が200m2 /g以上、好まし
くは250〜500m2 /gの超微粒子カーボンブラッ
クであり、他のカーボンブラックは窒素比表面積が13
0m2 /g以下、好ましくは70〜130m2 /gの第
一のカーボンブラックより粒子径の大きいカーボンブラ
ックを用いる。
【0017】超微粒子カーボンブラックは粒子の大きい
カーボンブラックより表面積が大きいので、ゴムの分子
運動を拘束しやすく配合量の増大とともにロスも大きく
なる。このような作用でロスが大となるので、樹脂を用
いる手段より弾性率の温度依存性は、はるかに小さい。
【0018】上記超微粒子カーボンブラックを均一に分
散させることにより本発明の加硫ゴム組成物は振動エネ
ルギー吸収能において優れる。配合量は加硫ゴム100
重量部に対して30〜100重量部、好ましくは50〜
90重量部である。過剰の配合の場合ゴムが硬くなりす
ぎ混合、圧延、押出などの加工が困難となり、過少の場
合、ロス特性が不足する。
【0019】微粒子カーボンブラックは超微粒子カーボ
ンブラックが加硫ゴム組成物の中に均一に分散させる目
的のために配合する。超微粒子カーボンブラックの配合
のみでは、加硫ゴム組成物製造の過程において、例えば
未加硫のジエン系ゴムと超微粒子カーボンブラック、更
にはその他の副資材をバンバリーミキサーなどを用いて
混練する際にジエン系ゴム中に超微粒子カーボンブラッ
クが均一に分散することが困難となる。この事実はバン
バリーミキサーの電力チャートから得られるBIT(Bla
ck Incorporate Time)が長くなってしまうことから容易
に確かめられる。その結果、得られる加硫ゴム組成物の
免震性能が低下し、引張強さ、伸びなど破断物性も低下
する原因となる。
【0020】しかしながら、上記の微粒子カーボンブラ
ックを特定量併用することにより超微粒子カーボンブラ
ックが均一に分散混合され振動エネルギーを効率良く吸
収する。微粒子カーボンブラックの配合量は、加硫ジエ
ン系ゴム100重量部に対して10〜50重量部、好ま
しくは10〜30重量部、配合される。特には超微粒子
カーボンブラックの配合量以下が好ましい。過少の配合
は当然、前記の効果が生ぜず、過剰の配合であると、特
に超微粒子カーボンの量より多い場合は高い吸収能が確
保されない場合がある。また、微粒子カーボンブラック
として窒素比表面積が130m2 /gを超えるものを用
いると、超微粒子カーボンがゴムへ均一に分散すること
が困難となる。
【0021】ここで窒素比表面積はASTM D303
7−89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される。超微粒子
カーボンブラックは#2400、#2600(三菱化成
(株))Raven 3200、5000(Columbian Carbon
社)、Black Pearl 880P、1000、2000(Cab
ot社)などとして市販されており、容易に入手すること
ができる。また、微粒子カーボンブラックはHAF、I
SAFグレードなどとして市販され使用できる。
【0022】本発明の加硫ゴム組成物を製造するに当っ
ては未加硫ゴムに上記必須成分の他に未加硫のジエン系
ゴムの加硫の目的でN−t−ブチル−2−ベンゾチアゾ
リルスルフェンアミドなどの加硫促進剤、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を未加
硫ゴムに適切量配合することができる。
【0023】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℃に加熱されて、加硫ゴム
組成物が得られる。
【0024】本発明のゴム組成物を免震積層体に適用し
た場合の一例を図1に示したが、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が構成される。
この積層体を製造するには、成形・加硫して、シート状
のゴム組成物を得た後、接着剤により硬質板と接着して
もよいし、また予め未加硫のゴム配合物をシート状に成
形し、硬質板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。
【0025】このような積層免震体は高弾性率であり、
しかも極低周波の振動エネルギーをも吸収するので、例
えば大型道路橋の支承や、ビルの基礎支承の高荷重用途
に好適である。
【0026】
【実施例】以下実施例を以って本発明を具体的に説明す
る。
【0027】(実施例1〜4、比較例1〜5)表1に示
す割合でゴム、カーボンブラック、ナイロン短繊維、更
にゴム100重量部に対して亜鉛華5重量部、ステアリ
ン酸2重量部、老化防止剤としてのN−フェニル−N´
−イソプロピル−P−フェニレンジアミン2重量部、加
硫促進剤としてのN−シクロヘキシル−2−ベンゾチア
ジル−スルフェンアミド1重量部および硫黄1.5重量
部を配合して未加硫のゴム配合物を調製し、148℃で
30分間プレス加硫して、得られた加硫ゴムの所定の物
性を測定した。その結果を表2に示す。なお、ここでナ
イロン短繊維としては、予め天然ゴム100重量部に5
0重量部の割合でナイロン繊維を配合したマスタバッチ
(FRR100 宇部興産(株)製)を用いた。その繊
維長さは平均約200〜300μmであり、平均直径約
0.6μmである。また、超微粒子カーボンブラックA
はRavenn3200(Columbian Carbon 社)であり、その
窒素比表面積は325m2 /g、カーボンブラックN−
339はショウブラックN−339(昭和キャボット
社)であり、窒素比表面積は88m2/gである。
【0028】加硫ゴムの物性の測定方法 (a)引張強さ(kgf/cm2) JIS K 6301によって測定した。数値の大きい
方が破断しにくい。 (b)伸び(%) JIS K 6301によって測定した。数値の大きい
方が伸びが大きい。 (c)GS(kgf/cm2)(静的せん断弾性率) JIS K 6301に従って測定した。 (d)震動吸収特性1(h100) 短冊を23℃において100mm/minの速度で100%引
張った時のヒステリシスロス比で評価した。60%以上
あればよいが、85%以上ではセットが大きく免震ゴム
には不適である。 (e)振動吸収特性2(heq) 2軸せん断試験機による0.1Hz、150%歪時の等
価粘性減衰定数で評価した。15%以上あればよい。 (f)M100 温度依存性 100%伸長時のモジュラスの−10℃と+30℃雰囲
気中の比(M100(-10)/M100(+30)で評価した。1.5
以下であればよい。 (g)加工性(ロール巻付性) ラボ用B型バンバリーミキサーで3分間混合後、とり出
したものをラボ用8インチロールに巻付けてその状態を
判定した。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】以上の実施例から明らかなように本発明の
ゴム組成物は常温、低温(−30℃)においても振動吸
収能に優れ、引張り強さに優れる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば極低周波の振動エネルギ
ーをも効率良く吸収することのできる振動エネルギー吸
収能に優れたゴム組成物が得られしかも高い弾性率を示
すので、特に大型の橋梁支承やビル支承など高荷重用途
などの振動エネルギー吸収装置に適切に用いることがで
きる。また、低温でも振動エネルギーを効率良く吸収す
るゴム組成物である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゴム組成物を免振積層体に適用した例
を示す図面である。
【符号の説明】
1 免振積層体 2 ゴム組成物 3 硬質板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加硫ジエン系ゴム100重量部に対して高
    分子短繊維0.3〜10重量部、窒素比表面積が200
    2 /g以上の超微粒子カーボンブラック90〜20重
    量部、および窒素比表面積が70〜130m2 /gの微
    粒子カーボンブラック5〜50重量部配合されてなる振
    動エネルギー吸収能に優れる加硫ゴム組成物。
JP6460292A 1992-03-23 1992-03-23 振動エネルギー吸収能に優れる加硫ゴム組成物 Withdrawn JPH05262918A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997036724A3 (en) * 1996-04-01 1997-12-24 Cabot Corp Novel elastomer composites, method and apparatus
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