JPH0925363A

JPH0925363A - 振動減衰材料

Info

Publication number: JPH0925363A
Application number: JP7175792A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Muramatsu; 佳孝村松
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】積層ゴムとダンパーの機能を併せ持つ高減衰
免震アイソレータに適する、破断特性やクリープ特性に
優れ、かつ弾性および振動減衰特性の良好な振動減衰材
料を提供する。【構成】天然ゴムを主成分とするゴム 100重量部に対
し、重量平均分子量が2000以上の石油系炭化水素樹脂を
20〜80重量部配合した組成物を加硫させる。あるいは、
天然ゴムを主成分とし、かつ、カルボキシル変性アクリ
ロニトリルブタジエンゴムを含有するゴム 100重量部に
対し、重量平均分子量が 2000 以上の石油系炭化水素樹
脂、または軟化点が 150℃以上の石油系炭化水素樹脂を
20〜70重量部配合した組成物を加硫させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物や構造物などの
免震装置などに利用される振動減衰材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、建築物、構造物、床、各種設
備などの免震対策として、基礎材に鋼板とゴム板を交互
に積層してバネ機能を持たせた積層ゴムを用いるととも
に、振動エネルギーを吸収する鋼材などからなるダンパ
ーを設置することが一般に行われている。

【０００３】しかしながら、このような積層ゴムと鋼材
ダンパーとの併用は、施工やメンテナンスに多大な時間
や費用を要するだけでなく、地下空間の有効利用が妨げ
られるという難点があった。

【０００４】このため、積層ゴム自身に上記ダンパー機
能を付与した高減衰免震アイソレータの要求が高まって
おり、これに用いる新規な振動減衰材料、すなわち破断
特性やクリープ特性に優れ、大変形に追随可能な伸びを
有するとともに、良好かつ安定した弾性および振動減衰
特性を具備した振動減衰材料の開発が求められている。

【０００５】ところで、ゴム材料に振動減衰性を付与す
る方法としては、粒子径の小さいカーボンブラックを多
量に配合する方法が一般に知られている。しかしなが
ら、この方法では振動減衰特性は向上するものの、破断
特性やクリープ特性が不良となる。また、天然ゴムなど
のゴムに特定の樹脂を多量に配合する方法も提案されて
いる（特開昭63-22847号公報、特開平3-177441号公報な
ど）が、この方法でも、カーボンブラックを配合する方
法同様、破断強度やクリープ特性が悪くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、近時、積
層ゴムとダンパーの機能を併せ持つ高減衰免震アイソレ
ータに適する、破断特性やクリープ特性に優れ、かつ弾
性および振動減衰特性も良好な振動減衰材料の要求があ
るが、未だこれらの諸特性を十分に具備したものが得ら
れていないのが実状である。

【０００７】本発明はこのような点に対処してなされた
もので、破断特性やクリープ特性に優れ、しかも、良好
な弾性および振動減衰特性を有する振動減衰材料を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の振動減衰材料
は、天然ゴムを主成分とするゴム 100重量部に対し、重
量平均分子量が 2000 以上の石油系炭化水素樹脂を20〜
80重量部配合してなる組成物を加硫してなることを特徴
としている。

【０００９】本発明に使用するゴムは、弾性に優れクリ
ープ特性が良好な天然ゴム（ＮＲ）を主成分とするもの
であり、他の合成ゴムとしては、たとえばイソプレンゴ
ム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム、
ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエン
ゴムなどがあげられる。なかでも、他の合成ゴムとし
て、カルボキシル変性アクリロニトリルブタジエンゴム
を用いた場合に、振動減衰材料に要求される諸特性、特
に、振動減衰特性および伸びをさらに向上させることが
できる。このようなカルボキシル変性アクリロニトリル
ブタジエンゴムとしては、低分子量の分子鎖の末端にカ
ルボキシル基が付加した粘度約1000〜60万cPの液状カル
ボキシル変性アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリ
ロニトリルブタジエンゴムにメタクリル酸などのアクリ
ルモノマーを共重合させて分子鎖の途中にカルボキシル
基を付加させた分子量 2万〜 100万程度の固形ゴムのい
ずれも使用可能であるが、天然ゴムに対する相溶性や伸
び特性の点から液状のものが適している。

【００１０】なお、天然ゴムは、ゴム全体の50重量％以
上配合されることが好ましく、より好ましくは70重量％
以上である。また、カルボキシル変性アクリロニトリル
ブタジエンゴムは、ゴム全体の 5〜25重量％の範囲が望
ましい。カルボキシル変性アクリロニトリルブタジエン
ゴムの割合が 5重量％未満では、添加による効果が十分
得られず、また、逆に25重量％を越えると、強度や剛性
の温度依存性が低下するようになる。

【００１１】また、本発明において、このようなゴムに
配合する石油系炭化水素樹脂は、重量平均分子量が 200
0 以上のものである。重量平均分子量が 2000 未満の石
油系炭化水素樹脂を配合した場合には、振動減衰特性、
破断特性およびクリープ特性が不十分となる。重量平均
分子量が 2000 以上の石油系炭化水素樹脂であれば、脂
肪族系、脂環族系、芳香族系、あるいはこれらの共重合
系、混合系など、任意に使用することができるが、ゴム
成分との相溶性の点から、芳香族系樹脂の使用が望まし
い。

【００１２】なお、ゴム成分としてカルボキシル変性ア
クリロニトリルブタジエンゴムを含む場合に、石油系炭
化水素樹脂として、軟化点が 150℃以上のものを使用す
ることができ、重量平均分子量が 2000 以上の石油系炭
化水素樹脂を添加した場合と同様の効果を得ることがで
きる。軟化点が 150℃未満のものでは、振動減衰特性、
破断特性およびクリープ特性が不十分となる。軟化点が
150℃以上のものであれば、脂肪族系、脂環族系、芳香
族系、あるいはこれらの共重合系、混合系など、任意に
使用することができ、なかでも、ゴム成分との相溶性の
点から、芳香族系樹脂の使用が望ましい。

【００１３】本発明においては、このような石油系炭化
水素樹脂を、天然ゴムを主成分とするゴム 100重量部に
対し、20〜80重量部の割合で配合する。石油系炭化水素
樹脂の配合量が、ゴム 100重量部に対し20重量部未満で
は、十分な振動減衰特性が得られず、逆に80重量部を越
えると、破断特性やクリープ特性が不十分となる。

【００１４】なお、ゴム成分としてカルボキシル変性ア
クリロニトリルブタジエンゴムを含む場合には、石油系
炭化水素樹脂は、ゴム 100重量部に対し20〜70重量部の
範囲が望ましい。この範囲を外れるとカルボキシル変性
アクリロニトリルブタジエンゴムの添加による効果が小
さくなる。

【００１５】本発明の振動減衰材料は、以上の各成分を
所定割合で混合し、これを加硫させて得られる。本発明
においては、上記各成分のほか、通常ゴムに配合される
フェライト粉末、カーボンブラックなどの充填剤、プロ
セスオイルなどの軟化剤、可塑剤、老化防止剤、加工助
剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの添加剤を、本発明
の効果を阻害しない範囲で配合することができる。

【００１６】

【作用】本発明においては、弾性、クリープ特性の良好
な天然ゴムをベースゴムとし、これに特定の石油系炭化
水素樹脂を所定量配合したものを加硫させているので、
振動減衰特性と破断特性やクリープ特性のような機械的
特性をバランス良く向上させることができる。

【００１７】また、ベースゴムにさらにカルボキシル変
性アクリロニトリルブタジエンゴムを配合した場合に
は、振動減衰特性と機械的特性のバランスをさらに向上
させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を記載する。

【００１９】実施例１〜３天然ゴムと、芳香族系炭化水素樹脂（重量平均分子量27
00）と、カーボンブラックと、老化防止剤と、亜鉛華
と、硫黄、および加硫促進剤とを、表１に示す割合でニ
ーダーを用いて均一に混合し、常法により加硫して振動
減衰材料を製造した。次いで、得られた振動減衰材料
の、引張強度および破断伸びをJIS K 6301に準じて測定
するとともに、振動減衰特性、クリープ特性、および剛
性の温度安定性を評価した。なお、振動減衰特性につい
ては、振動減衰材料を 1.2mmのシートに作成し、このシ
ートと 1.2mm厚の鋼板とを交互に積層して直径 100mmの
円筒状の積層ゴム（ゴム層数10 鋼板層数 9）を製造
し、これに面圧 100kgf/cm²の鉛直荷重下で、周波数
0.5Hzのサイン波をせん断方向に加え、せん断歪がシー
トの総厚に対して 100％の動的加振により得られたヒス
テリシス曲線より等価減衰定数（h _eq）を求めた。ま
た、クリープ特性については、上記積層ゴムについて、
鉛直荷重 100kgf/cm²で80℃× 150日経過後の沈み込み
量を測定し、次式によりクリープ量を算出した。

【００２０】クリープ量（％）＝［沈み込み量（mm）／
ゴム総厚さ（mm）］× 100 さらに、剛性の温度安定性については、JIS K 6301に準
じて -10℃および40℃の雰囲気下で引張試験を行い、各
温度における 100％引張応力の比（Ｍ₁₀₀[-10℃／40
℃] ）を求めた。

【００２１】これらの測定結果をそれぞれ表１に示す。

【００２２】比較例１〜３比較例として、重量平均分子量が2000以上の芳香族系炭
化水素樹脂の配合量が所定範囲にない例（比較例１、
２）、重量平均分子量が2000未満の芳香族系炭化水素樹
脂を配合した例（比較例３）について、実施例と同様の
特性評価試験を行った。結果を各成分の配合比とともに
表１に併せ示す。

【００２３】

【表１】表１からも明らかなように、本発明にかかる振動減衰材
料はいずれも、振動減衰特性に優れ、かつ、引張強度、
破断伸び、クリープ特性も良好であった。また、積層ゴ
ムの使用環境温度 -10〜40℃の範囲で安定した剛性を有
していた。

【００２４】実施例４〜９天然ゴムと、液状カルボキシル変性アクリロニトリルブ
タジエンゴム（日本ゼオン社製商品名 Nipol DN601、
カルボキシル変性液状ＮＢＲと表記）と、芳香族系炭化
水素樹脂（重量平均分子量2700）と、カーボンブラック
と、老化防止剤と、亜鉛華と、硫黄、および加硫促進剤
とを、表２に示す割合でニーダーを用いて均一に混合
し、常法により加硫して振動減衰材料を製造した。

【００２５】次いで、得られた振動減衰材料の特性を上
記実施例と同様にして評価した。結果を表２に併せ示
す。

【００２６】比較例４〜１２比較例として、カルボキシル変性アクリロニトリルブタ
ジエンゴムを未配合とした例（比較例４、５）、芳香族
系炭化水素樹脂を未配合とした例（比較例６、７）、重
量平均分子量が2000以上の芳香族系炭化水素樹脂の配合
量が所定範囲にない例（比較例８〜１０）、重量平均分
子量が2000未満の芳香族系炭化水素樹脂を配合した例
（比較例１１、１２）について、実施例と同様の特性評
価試験を行った。結果を各成分の配合比とともに表２に
併せ示す。

【００２７】

【表２】表２からも明らかなように、本発明にかかる振動減衰材
料は、他の比較例に比べ良好な特性を有する比較例４お
よび５（カルボキシル変性アクリロニトリルブタジエン
ゴムを未配合とした例）より、さらに良好な特性を有し
ていた。

【００２８】実施例１０〜１５天然ゴムと、液状カルボキシル変性アクリロニトリルブ
タジエンゴム（日本ゼオン社製商品名 Nipol DN601、
カルボキシル変性液状ＮＢＲと表記）と、芳香族系炭化
水素樹脂（軟化点 160℃）と、カーボンブラックと、老
化防止剤と、亜鉛華と、硫黄、および加硫促進剤とを、
表３に示す割合でニーダーを用いて均一に混合し、常法
により加硫して振動減衰材料を製造した。

【００２９】次いで、得られた振動減衰材料の特性を上
記実施例と同様にして評価した。結果を表３に併せ示
す。

【００３０】比較例１３〜２１比較例として、カルボキシル変性アクリロニトリルブタ
ジエンゴムを未配合とした例（比較例１３、１４）、芳
香族系炭化水素樹脂を未配合とした例（比較例１５、１
６）、軟化点が 150℃以上の芳香族系炭化水素樹脂の配
合量が所定範囲にない例（比較例１７〜１９）、軟化点
が 150℃未満の芳香族系炭化水素樹脂を配合した例（比
較例２０、２１）について、実施例と同様の特性評価試
験を行った。結果を各成分の配合比とともに表３に併せ
示す。

【００３１】

【表３】表３からも明らかなように、本発明にかかる振動減衰材
料は、他の比較例に比べ良好な特性を有する比較例１３
および１４（カルボキシル変性アクリロニトリルブタジ
エンゴムを未配合とした例）より、さらに良好な特性を
有していた。

【００３２】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の振動減衰材料は、振動減衰特性破断特性、クリー
プ特性、剛性の温度依存性などの、高減衰免震アイソレ
ーター用振動減衰材料として要求される諸特性を同時に
かつ十分に具備している。したがって、これを用いて、
ダンパー機能を有する積層ゴムの製造が可能になり、建
築物などに対し、経済的でむだのない免震システムを確
立するすることができる。

【００３３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴムを主成分とするゴム 100重量部
に対し、重量平均分子量が 2000 以上の石油系炭化水素
樹脂を20〜80重量部配合してなる組成物を加硫してなる
ことを特徴とする振動減衰材料。
【請求項２】天然ゴムを主成分とし、かつ、カルボキ
シル変性アクリロニトリルブタジエンゴムを含有するゴ
ム 100重量部に対し、重量平均分子量が 2000 以上の石
油系炭化水素樹脂を20〜70重量部配合してなる組成物を
加硫してなることを特徴とする振動減衰材料。
【請求項３】天然ゴムを主成分とし、かつ、カルボキ
シル変性アクリロニトリルブタジエンゴムを含有するゴ
ム 100重量部に対し、軟化点が 150℃以上の石油系炭化
水素樹脂を20〜70重量部配合してなる組成物を加硫して
なることを特徴とする振動減衰材料。