KR20150066436A - 고감쇠 조성물 및 점탄성 댐퍼 - Google Patents

고감쇠 조성물 및 점탄성 댐퍼 Download PDF

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KR20150066436A
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다케히로 도미타
나미 마사오
유이치로 마츠타니
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 감쇠 성능이 우수할 뿐만 아니라, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작은 고감쇠 부재를 형성할 수 있는 고감쇠 조성물과, 당해 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재로서의 점탄성체를 구비한 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공한다.
[해결수단] 고감쇠 조성물은, 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 3 종의 가교성 고무에 실리카, 알킬형 실릴화제, 페닐형 실릴화제 및 실란 커플링제를 배합하였다. 점탄성 댐퍼는, 이러한 고감쇠 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한다.

Description

고감쇠 조성물 및 점탄성 댐퍼 {HIGH DAMPING COMPOSITION AND VISCOELASTIC DAMPER}
본 발명은, 진동 에너지의 전달을 완화하거나 흡수하거나 하기 위한 고감쇠 부재의 기초가 되는 고감쇠 조성물과, 당해 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재로서의 점탄성체를 구비한 점탄성 댐퍼에 관한 것이다.
예를 들어 빌딩이나 교량 등의 건축물, 산업 기계, 항공기, 자동차, 철도 차량, 컴퓨터나 그 주변 기기류, 가정용 전기 기기류, 나아가서는 자동차용 타이어 등의 폭넓은 분야에서 고감쇠 부재가 사용된다. 고감쇠 부재를 사용함으로써, 진동 에너지의 전달을 완화하거나 흡수하거나 하는, 즉 면진 (免震), 제진 (制震), 제진 (制振), 방진 (防振) 등을 할 수 있다.
고감쇠 부재는, 주로 천연 고무 등의 가교성 고무를 함유하는 고감쇠 조성물에 의해 형성된다.
고감쇠 조성물에는, 진동이 가해졌을 때의 히스테리시스 로스를 크게 하여, 당해 진동의 에너지를 효율적으로 신속하게 감쇠시키는 성능, 즉 감쇠 성능을 높이기 위하여, 카본 블랙, 실리카 등의 무기 충전제, 혹은 로진, 석유 수지 등의 점착성 부여제 등을 배합하는 것이 일반적이다 (예를 들어 특허문헌 1 ∼ 3 등 참조).
그러나 이들 종래의 구성에서는, 고감쇠 부재의 감쇠 성능을 충분히 높일 수는 없으며, 감쇠 성능을 현상황보다 더욱 높이기 위해서는, 무기 충전제나 점착성 부여제 등의 배합 비율을 더욱 증가시키는 것 등을 생각할 수 있다.
그런데 다량의 무기 충전제를 배합한 고감쇠 조성물은 혼련이 어려워지고, 다량의 점착성 부여제를 배합한 고감쇠 조성물은 혼련시의 점착성이 지나치게 높아지는 결과, 모두 가공성이 저하되어, 원하는 입체 형상을 갖는 고감쇠 부재를 제조하기 위하여 혼련하거나 성형 가공하거나 하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.
특히 공장 레벨에서 고감쇠 부재를 양산하는 경우, 가공성의 낮음은 그 생산성을 크게 저하시켜, 생산에 필요로 하는 에너지를 증대시키고, 나아가서는 생산 비용을 고등시키는 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.
그래서 가공성을 저하시키지 않고 감쇠 성능을 향상시키기 위하여, 특허문헌 4 에서는 천연 고무 등의 극성 측사슬을 갖지 않는 가교성 고무에, 실리카와, 2 이상의 극성기를 갖는 점착성 부여제 등을 배합하는 것이 검토되어 있다.
그런데 현상황보다 감쇠 성능을 더욱 향상시키기 위하여 점착성 부여제의 배합 비율을 증가시킨 경우에는, 당해 점착성 부여제가 고감쇠 부재의 표면에 블룸하여 금속 등과의 접착 불량 등을 발생시키는 것이 우려된다.
특허문헌 5 에서는, 점착성 부여제로서 특정한 연화점을 갖는 로진 유도체를 사용함으로써, 더욱 감쇠 성능을 향상시키는 것이 검토되어 있다.
그러나, 현상황보다 더욱 감쇠 성능을 향상시키기 위하여 로진 유도체의 배합 비율을 증가시킨 경우에는, 역시 혼련시의 점착성이 지나치게 높아져, 가공성이 저하된다는 문제가 있다.
특허문헌 6 에서는, 감쇠성 부여제로서 이미다졸과 힌더드 페놀계 화합물을 배합함으로써, 더욱 감쇠 성능을 향상시키는 것이 검토되어 있다.
그러나 이러한 구성에서도, 최근의 추가적인 고감쇠화의 요구에 대해서는 충분히 대응할 수 없게 되어 있는 것이 현상황이다.
일본 특허공보 제3523613호 일본 공개특허공보 2007-63425호 일본 특허공보 제2796044호 일본 공개특허공보 2009-138053호 일본 공개특허공보 2010-189604호 일본 특허공보 제5086386호
특허문헌 1 ∼ 6 에 기재된 고감쇠 조성물에 의하면, 이상에서 설명한 바와 같이 여러 가지 문제를 발생시킬 우려는 있지만, 각 성분의 배합 비율 등을 적당히 조정함으로써, 어느 정도의 높은 감쇠 성능과 양호한 가공성을 양립하는 것은 가능하다.
특히 가교제 성분에 의해 가교시킨 상태에서의 고무 분자끼리의 가교 구조가 완만하고 감쇠 성능이 우수한 고감쇠 부재를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 입수가 용이하고 고감쇠 조성물을 저가의 비용으로 제조할 수 있는 등의 이점을 갖기 때문에, 가교성 고무로서 천연 고무를 사용한 고감쇠 조성물이, 고감쇠 부재의 형성 재료로서 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 고감쇠 조성물을 사용하여 형성한 고감쇠 부재는, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때에 감쇠 성능이 크게 저하되는 경향이 있다.
본 발명의 목적은, 감쇠 성능이 우수할 뿐만 아니라, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작은 고감쇠 부재를 형성할 수 있는 고감쇠 조성물과, 당해 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재로서의 점탄성체를 구비한 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 가교성 고무 및 실리카를 함유하고,
상기 가교성 고무는 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머이고,
또한 식 (1) :
[화학식 1]
Figure pat00001

[식 중 R1 은 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타내고, n 은 2 ∼ 9 의 수를 나타낸다.]
로 나타내는 알킬형 실릴화제,
식 (2) :
[화학식 2]
Figure pat00002

[식 중 R2 는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다.]
로 나타내는 페닐형 실릴화제 및
실란 커플링제를 함유하고 있는 고감쇠 조성물이다.
반복적으로 대변형이 가해졌을 때에, 가교성 고무로서 천연 고무를 사용한 종래의 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재의 감쇠 성능이 저하되는 주된 원인의 하나는, 변형시의 발열에 의해 고감쇠 부재의 탄성률이 저하되는 것에 있다. 또 이 문제는, 천연 고무를 포함한 폴리이소프렌계 고무 전반에 발생한다.
가교성 고무로서, 천연 고무 등의 폴리이소프렌계 고무와 함께, 온도에 따른 물성 변화가 작은 폴리부타디엔 고무를 병용하면, 발열에 의한 탄성률의 저하를 억제하여, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 억제할 수 있다.
그러나 폴리부타디엔 고무를 병용하면, 고감쇠 부재의 초기 탄성률이 저하되는 경향이 있으며, 이러한 초기 탄성률을 높이기 위하여 무기 충전제로서의 실리카의 배합 비율을 증가시키면, 앞서 설명한 바와 같이 혼련이 어려워져 고감쇠 조성물의 가공성이 저하된다.
이에 대하여 가교성 고무로서 폴리이소프렌계 고무 및 폴리부타디엔 고무를 병용함과 함께 실리카를 배합한 계에, 추가로 가교성 고무로서 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머를 배합하면, 실리카의 배합 비율을 적게 하여 가공성의 저하를 발생시키지 않고, 고감쇠 부재의 초기 탄성률을 향상시킬 수 있다.
또, 나아가 식 (1) 로 나타내는 알킬형 실릴화제를 배합하면, 고감쇠 조성물의 가공성을 더욱 향상시킬 수 있다.
그런데 알킬형 실릴화제만을 배합한 것에서는, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 본 발명에서는 식 (2) 로 나타내는 페닐형 실릴화제 및 실란 커플링제를 병용하고 있다. 이러한 병용에 의해, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성의 저하를 억제하면서, 고감쇠 조성물의 가공성을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 고감쇠 조성물에 의하면, 상기 각 성분을 병용하는 것의 상승 효과에 의해, 가공성이 우수함과 함께 감쇠 성능도 우수할 뿐만 아니라, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작은 고감쇠 부재를 형성하는 것이 가능해진다.
또 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머는, 모두 유리 전이 온도가 실온 (2 ∼ 35 ℃) 부근에 존재하지 않기 때문에, 가장 일반적인 사용 온도역인 실온 부근에서의 강성 등의 온도 의존성을 작게 하여, 넓은 온도 범위에서 안정적인 특성을 나타내는 고감쇠 부재를 형성할 수 있다는 이점도 있다.
폴리이소프렌계 고무로는, 앞서 설명한 바와 같이 입수가 용이하고 고감쇠 조성물을 저가의 비용으로 제조할 수 있는 등의 이점을 갖는 천연 고무가 바람직하다.
또 상기 3 종의 가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 40 질량％ 이상, 80 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 폴리부타디엔 고무를 배합하는 것에 의한, 앞서 설명한, 발열에 의한 탄성률의 저하를 억제하여, 고감쇠 부재에 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 억제하는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다.
또 범위를 초과하는 경우에는, 고감쇠 조성물의 가공성이 저하되거나, 고감쇠 부재의 초기 탄성률이 저하되거나 할 우려가 있다.
이에 대하여 폴리부타디엔 고무의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 조성물의 가공성의 저하나, 고감쇠 부재의 초기 탄성률의 저하를 억제하면서, 또한 발열에 의한 탄성률의 저하와, 그에 수반되는 고감쇠 부재에 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 더욱 더 유효하게 억제할 수 있다.
실리카의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 100 질량부 이상, 150 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 고감쇠 부재에 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는 고감쇠 부재를 반복적으로 대변형시켰을 때의 내구성이 저하되어, 고감쇠 부재가 파손되거나 하는 등의 문제를 발생시킬 우려가 있다.
이에 대하여 실리카의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 부재에 가능한 한 양호한 감쇠 성능을 부여하면서, 당해 고감쇠 부재를 반복적으로 대변형시켰을 때의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 점탄성 댐퍼는, 본 발명의 고감쇠 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 점탄성 댐퍼는 감쇠 성능이 우수하기 때문에, 소형화하거나, 1 개의 건축물에 장착하는 수를 줄이거나 할 수 있을 뿐만 아니라, 지진의 발생에 의해 반복적으로 대변형이 가해져도 감쇠 성능이 크게 저하되지 않기 때문에, 당해 지진이나 그 후에 발생하는 여진의 에너지가 건축물에 전해지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 감쇠 성능이 우수할 뿐만 아니라, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작은 고감쇠 부재를 형성할 수 있는 고감쇠 조성물과, 당해 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재로서의 점탄성체를 구비한 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예, 비교예의 고감쇠 조성물로 이루어지는 고감쇠 부재의 감쇠 성능을 평가하기 위하여 제작하는, 상기 고감쇠 부재의 모델로서의 시험체를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 의 동 도면 (a), (b) 는, 상기 시험체를 변위시켜 변위량과 하중의 관계를 구하기 위한 시험기의 개략을 설명하는 도면이다.
도 3 은 상기 시험기를 사용하여 시험체를 변위시켜 구해지는, 변위량과 하중의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프의 일례를 나타내는 그래프이다.
<고감쇠 조성물>
본 발명의 고감쇠 조성물은, 가교성 고무로서의 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머에, 실리카, 식 (1) 로 나타내는 알킬형 실릴화제, 식 (2) 로 나타내는 페닐형 실릴화제 및 실란 커플링제를 배합하여 이루어지는 것이다.
(폴리이소프렌계 고무)
폴리이소프렌계 고무로는 천연 고무 및/또는 폴리이소프렌 고무를 들 수 있고, 특히 입수가 용이하고 고감쇠 조성물을 저가의 비용으로 제조할 수 있는 등의 이점을 갖는 천연 고무가 바람직하다.
(폴리부타디엔 고무)
폴리부타디엔 고무로는, 가교성을 갖는 여러 가지 폴리부타디엔 고무를 모두 사용할 수 있다. 특히 온도에 따른 물성 변화가 작고, 발열에 의한 탄성률의 저하를 억제하여, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 억제하는 기능이 우수한, 시스-1,4 결합의 비율이 95 질량％ 이상인 고 시스폴리부타디엔 고무가 바람직하다.
이러한 고 시스폴리부타디엔 고무의 구체예로는, 예를 들어 우베 흥산 (주) 제조의 UBEPOL (등록상표) BR150 [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 43, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％], BR150B [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 40, 시스-1,4 결합 함량 : 97 질량％], BR130B [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 29, 시스-1,4 결합 함량 : 96 질량％], BR150L [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 43, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％], BR360L [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 51, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％], BR230 [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 38, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％], BR710 [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 44, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％], BR133P [무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 35, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％] 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
(1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머)
1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머로는, 1,2-결합을 90 ％ 이상 함유하고, 평균 분자량이 10 수만 ∼ 20 수만이고, 또한 결정화도가 약 15 ∼ 35 ％ 로 조정된, 가교성을 갖지 않는 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔 등을 들 수 있다.
이러한 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 구체예로는, 예를 들어 JSR (주) 제조의 JSR (등록상표) RB810 [1,2-결합 : 90 ％], RB820 [1,2-결합 : 92 ％], RB830 [1,2-결합 : 93 ％], RB840 [1,2-결합 : 94 ％] 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
(배합 비율)
폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 3 종의 가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 40 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 80 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 폴리부타디엔 고무를 배합하는 것에 의한, 앞서 설명한, 발열에 의한 탄성률의 저하를 억제하여, 고감쇠 부재에 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 억제하는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다.
또 범위를 초과하는 경우에는, 고감쇠 조성물의 가공성이 저하되거나, 고감쇠 부재의 초기 탄성률이 저하되거나 할 우려가 있다.
이에 대하여 폴리부타디엔 고무의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 조성물의 가공성의 저하나, 고감쇠 부재의 초기 탄성률의 저하를 억제하면서, 또한 발열에 의한 탄성률의 저하와, 그에 수반되는 고감쇠 부재에 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 더욱 더 유효하게 억제할 수 있다.
또 상기 3 종의 가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합 비율은 5 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 20 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머를 배합하는 것에 의한, 실리카의 배합 비율을 적게 하여 가공성의 저하를 발생시키지 않고, 고감쇠 부재의 초기 탄성률을 향상시키는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는, 가교 전의 고감쇠 조성물의 표면이 요철이 되기 쉬워져, 소정의 고감쇠 부재의 형상으로 성형하는 것이 용이하지 않게 될 우려가 있다.
이에 대하여, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 조성물의 양호한 가공성을 유지하면서, 고감쇠 부재의 초기 탄성률을 향상시킬 수 있다.
(실리카)
실리카로는, 그 제법에 의해 분류되는 습식법 실리카, 건식법 실리카 중 어느 것을 사용해도 된다. 또 실리카로는, 고감쇠 부재의 감쇠 성능을 향상시키는 효과를 더욱 향상시키는 것을 고려하면, BET 비표면적이 100 ∼ 400 ㎡/g, 특히 200 ∼ 250 ㎡/g 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. BET 비표면적은, 예를 들어 시바타 화학 기계 공업 (주) 제조의 신속 표면적 측정 장치 SA-1000 등을 사용하여, 흡착 기체로서 질소 가스를 사용하는 기상 흡착법으로 측정한 값으로 나타내는 것으로 한다.
실리카로는, 예를 들어 토소·실리카 (주) 제조의 NipSil (닙실) KQ 등을 들 수 있다.
실리카의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 100 질량부 이상인 것이 바람직하고, 150 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 고감쇠 부재에 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는 고감쇠 부재를 반복적으로 대변형시켰을 때의 내구성이 저하되어, 고감쇠 부재가 파손되거나 하는 등의 문제를 발생시킬 우려가 있다.
이에 대하여 실리카의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 부재에 가능한 한 양호한 감쇠 성능을 부여하면서, 당해 고감쇠 부재를 반복적으로 대변형시켰을 때의 내구성을 향상시킬 수 있다.
(알킬형 실릴화제)
알킬형 실릴화제로는, 식 (1) 로 나타내고, 식 중의 R1 이 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, n 이 2 ∼ 9 의 수인 여러 가지 화합물을 들 수 있다.
식 (1) 에 있어서 n 이 2 ∼ 9 로 되는 것은, n 이 2 미만인 알킬형 실릴화제에서는, 고감쇠 조성물의 가공성을 향상시키는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있기 때문이다. 또 n 이 9 를 초과하는 알킬형 실릴화제에서는 고감쇠 부재의 탄성률이 저하되어 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 없을 우려가 있기 때문이다.
이에 대하여, 식 (1) 중의 n 이 상기의 범위인 알킬형 실릴화제를 사용함으로써, 고감쇠 부재의 양호한 감쇠 성능을 유지하면서, 고감쇠 조성물에 가능한 한 양호한 가공성을 부여할 수 있다.
이러한 알킬형 실릴화제의 구체예로는, 예를 들어 프로필트리에톡시실란 (R1 ＝ 에틸기, n ＝ 2), 헥실트리메톡시실란 (R1 ＝ 메틸기, n ＝ 5), 헥실트리에톡시실란 (R1 ＝ 에틸기, n ＝ 5), 데실트리메톡시실란 (R1 ＝ 메틸기, n ＝ 9), 데실트리에톡시실란 (R1 ＝ 에틸기, n ＝ 9) 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
알킬형 실릴화제의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하인 것이 바람직하다. 알킬형 실릴화제는 가교성 고무와 융합되기 쉽기 때문에, 이러한 소량의 배합으로 가공성의 향상에 효과가 있다.
단 배합 비율이 이 범위 미만에서는, 알킬형 실릴화제를 배합하는 것에 의한, 고감쇠 조성물의 가공성을 향상시키는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는 가교성 고무와 지나치게 융합되어, 예를 들어 페닐형 실릴화제 그 밖의 것을 병용했다고 해도, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성이 저하될 우려가 있다.
이에 대하여, 알킬형 실릴화제의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 부재의 양호한 감쇠 성능이나 강성을 유지하면서, 고감쇠 조성물에 가능한 한 양호한 가공성을 부여할 수 있다.
(페닐형 실릴화제)
페닐형 실릴화제로는, 식 (2) 로 나타내고, 식 중의 R2 가 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기인 여러 가지 화합물을 들 수 있다.
이러한 페닐형 실릴화제의 구체예로는, 예를 들어 페닐트리메톡시실란 (R2 ＝ 메틸기), 페닐트리에톡시실란 (R2 ＝ 에틸기) 등의 적어도 1 종을 들 수 있다.
페닐형 실릴화제의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 15 질량부 이상인 것이 바람직하고, 30 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 페닐형 실릴화제를 배합하는 것에 의한, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성의 저하를 억제하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는, 오히려 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성이 저하되거나, 고감쇠 조성물의 가공성이 저하되거나 할 우려가 있다.
이에 대하여, 페닐형 실릴화제의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 조성물의 양호한 가공성을 유지하면서, 고감쇠 부재에 양호한 감쇠 성능이나 강성을 부여할 수 있다.
(실란 커플링제)
실란 커플링제로는, 예를 들어 함황계 실란 커플링제, 메르캅토계 실란 커플링제 및 그 밖의 실란 커플링제 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
또 함황계 실란 커플링제로는, 예를 들어 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라술파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라술파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리술파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)트리술파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)디술파이드, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술파이드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술파이드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술파이드, 2-트리메톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라술파이드, 3-트리에톡시실릴프로필벤조티아졸테트라술파이드, 3-트리에톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술파이드 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
메르캅토계 실란 커플링제로는, 예를 들어 γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 2-메르캅토에틸트리메톡시실란, 2-메르캅토에틸트리에톡시실란 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
나아가 그 밖의 실란 커플링제로는, 예를 들어 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등의 비닐계 ; 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노계 ; γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 등의 글리시독시계 ; 3-니트로프로필트리메톡시실란, 3-니트로프로필트리에톡시실란 등의 니트로계 ; 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 2-클로로에틸트리메톡시실란, 2-클로로에틸트리에톡시실란 등의 클로로계 등의 각종 실란 커플링제의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
그 중에서도 실란이나 2 종의 실릴화제 등과의 상호 작용 면에서 함황계 실란 커플링제가 바람직하다.
실란 커플링제의 배합 비율은, 실리카 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 실란 커플링제의 본래의 기능인 실리카와 가교성 고무를 양호하게 친화시켜, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이나 강성의 저하를 억제하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또 범위를 초과하는 경우에는, 고감쇠 부재의 감쇠 성능이 크게 저하될 우려가 있다.
이에 대하여, 실란 커플링제의 배합 비율을 상기의 범위로 함으로써, 고감쇠 조성물의 양호한 가공성을 유지하면서, 고감쇠 부재에 양호한 감쇠 성능이나 강성을 부여할 수 있다.
(그 밖의 성분)
본 발명의 고감쇠 조성물에는, 상기의 각 성분에 더하여, 추가로 실리카 이외의 다른 무기 충전제나, 혹은 가교성 고무를 가교시키기 위한 가교 성분 등을, 적절한 비율로 배합해도 된다.
이 중 다른 무기 충전제로는, 예를 들어 카본 블랙 등을 들 수 있다.
또 카본 블랙으로는, 그 제조 방법 등에 의해 분류되는 여러 가지 카본 블랙 중, 충전제로서 기능할 수 있는 카본 블랙의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다.
카본 블랙의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
가교 성분으로는, 가교성 고무를 가교할 수 있는 여러 가지 가교 성분을 사용할 수 있다. 특히 황 가황계의 가교 성분을 사용하는 것이 바람직하다.
황 가황계의 가교 성분으로는, 가황제, 촉진제 및 촉진 보조제를 조합한 것을 들 수 있다. 특히 고감쇠 부재의 고무 탄성이 상승하여 감쇠 성능이 저하되는 문제를 잘 발생시키지 않는 가황제, 촉진제, 촉진 보조제를 조합하는 것이 바람직하다.
이 중 가황제로는, 예를 들어 황이나 함황 유기 화합물 등을 들 수 있다. 특히 황이 바람직하다.
촉진제로는, 예를 들어 술펜아미드계 촉진제, 티우람계 촉진제 등을 들 수 있다. 촉진제는, 종류에 따라 가황 촉진의 메커니즘이 상이하기 때문에 2 종 이상을 병용하는 것이 바람직하다.
이 중 술펜아미드계 촉진제로는, 예를 들어 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 (등록상표) NS [N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드] 등을 들 수 있다. 또 티우람계 촉진제로는, 예를 들어 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 TBT [테트라부틸티우람디술파이드] 등을 들 수 있다.
촉진 보조제로는 예를 들어 산화아연, 스테아르산 등을 들 수 있다. 통상적으로는 양자를 촉진 보조제로서 병용하는 것이 바람직하다.
가황제, 촉진제, 촉진 보조제의 배합 비율은 특별히 한정되지 않으며, 고감쇠 부재의 용도 등에 따라 상이한 감쇠 성능이나 강성 등의 특성에 따라 적절히 조정하면 된다.
단 가황제의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또 술펜아미드계 촉진제의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또 티우람계 촉진제의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.
산화아연의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또한 스테아르산의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 고감쇠 조성물에는, 추가로 필요에 따라 연화제, 점착성 부여제, 노화 방지제 등의 각종 첨가제를, 적절한 비율로 배합해도 된다.
이 중 연화제는 고감쇠 조성물의 가공성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 당해 연화제로는, 예를 들어 실온 (2 ∼ 35 ℃) 에서 액상을 나타내는 액상 고무를 들 수 있다. 또 액상 고무로는, 예를 들어 액상 폴리이소프렌 고무, 액상 니트릴 고무 (액상 NBR), 액상 스티렌부타디엔 고무 (액상 SBR) 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
이 중 액상 폴리이소프렌 고무가 바람직하다. 액상 폴리이소프렌 고무로는, 예를 들어 (주) 쿠라레 제조의 쿠라프렌 (등록상표) LIR-30 (수평균 분자량 : 28000), LIR-50 (수평균 분자량 : 54000) 등을 들 수 있다.
액상 폴리이소프렌 고무의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 50 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 액상 폴리이소프렌 고무를 배합하는 것에 의한, 고감쇠 부재의 강성을 저하시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 범위를 초과하는 경우에는 고감쇠 부재의 감쇠 성능이 저하될 우려가 있다.
또 다른 연화제로는, 예를 들어 쿠마론인덴 수지 등을 들 수 있다.
쿠마론인덴 수지로는, 주로 쿠마론과 인덴의 중합물로 이루어지고, 평균 분자량 1000 이하 정도의 비교적 저분자량으로서, 연화제로서 기능할 수 있는 여러 가지 쿠마론인덴 수지를 들 수 있다.
이러한 쿠마론인덴 수지로는, 예를 들어 닛토 화학 (주) 제조의 닛토레진 (등록상표) 쿠마론 G-90 [평균 분자량 : 770, 연화점 : 90 ℃, 산가 : 1.0 KOHmg/g 이하, 수산기가 : 25 KOHmg/g, 브롬가 9 g/100 g], G-100N [평균 분자량 : 730, 연화점 : 100 ℃, 산가 : 1.0 KOHmg/g 이하, 수산기가 : 25 KOHmg/g, 브롬가 11 g/100 g], V-120 [평균 분자량 : 960, 연화점 : 120 ℃, 산가 : 1.0 KOHmg/g 이하, 수산기가 : 30 KOHmg/g, 브롬가 6 g/100 g], V-120S [평균 분자량 : 950, 연화점 : 120 ℃, 산가 : 1.0 KOHmg/g 이하, 수산기가 : 30 KOHmg/g, 브롬가 7 g/100 g] 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
쿠마론인덴 수지의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 3 질량부 이상인 것이 바람직하고, 20 질량부 이하인 것이 바람직하다.
점착성 부여제로는, 예를 들어 석유 수지, 로진 유도체 등을 들 수 있다.
이 중 석유 수지로는, 예를 들어 마루젠 석유 화학 (주) 제조의 마루카렛츠 (등록상표) M890A [디시클로펜타디엔계 석유 수지, 연화점 : 105 ℃] 등이 바람직하다.
석유 수지의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 3 질량부 이상인 것이 바람직하고, 30 질량부 이하인 것이 바람직하다.
또 로진 유도체로는, 예를 들어 하리마 화성 (주) 제조의 상품명 하리에스터 시리즈 중 MSR-4 (연화점 : 127 ℃), DS-130 (연화점 : 135 ℃), AD-130 (연화점 : 135 ℃), DS-816 (연화점 : 148 ℃), DS-822 (연화점 : 172 ℃), 하리마 화성 (주) 제조의 상품명 하리막 시리즈 중 145P (연화점 : 138 ℃), 135GN (연화점 : 139 ℃), AS-5 (연화점 : 165 ℃) 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.
로진 유도체의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 3 질량부 이상인 것이 바람직하고, 30 질량부 이하인 것이 바람직하다.
노화 방지제로는, 예를 들어 벤즈이미다졸계, 퀴논계, 폴리페놀계, 아민계 등의 각종 노화 방지제의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다. 특히 벤즈이미다졸계 노화 방지제와 퀴논계 노화 방지제를 병용하는 것이 바람직하다.
이 중 벤즈이미다졸계 노화 방지제로는, 예를 들어 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 노크락 (등록상표) MB [2-메르캅토벤즈이미다졸] 등을 들 수 있다. 또 퀴논계 노화 방지제로는, 예를 들어 마루이시 화학품 (주) 제조의 안티겐 FR [방향족 케톤-아민 축합물] 등을 들 수 있다.
양 노화 방지제의 배합 비율은, 벤즈이미다졸계 노화 방지제가, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다. 또 퀴논계 노화 방지제는, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 고감쇠 조성물을 사용하여 제조할 수 있는 고감쇠 부재로는, 예를 들어 빌딩 등의 건축물의 기초에 장착되는 면진용 댐퍼, 건축물의 구조 중에 장착되는 제진 (制震) (제진 (制振)) 용의 점탄성 댐퍼, 적교 (吊橋) 나 사장교 등의 케이블의 제진 부재, 산업 기계나 항공기, 자동차, 철도 차량 등의 방진 부재, 컴퓨터나 그 주변 기기류, 혹은 가정용 전기 기기류 등의 방진 부재, 나아가서는 자동차용 타이어의 트레드 등을 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 3 종의 가교성 고무, 실리카, 알킬형 실릴화제, 페닐형 실릴화제, 실란 커플링제 그 외에, 각종 성분의 종류와 그 조합 및 배합 비율을 조정함으로써, 각각의 용도에 적합한 우수한 감쇠 성능을 갖는 고감쇠 부재를 얻을 수 있다.
<점탄성 댐퍼>
특히 본 발명의 고감쇠 조성물을 형성 재료로서 사용하여, 고감쇠 부재로서의 건축물의 점탄성 댐퍼의 점탄성체를 형성한 경우에는, 당해 점탄성체가 높은 감쇠 성능을 갖기 때문에, 이러한 점탄성체를 포함하는 점탄성 댐퍼의 감쇠 성능을 향상시켜, 그 전체를 소형화하거나, 1 개의 건축물에 장착하는 수를 줄이거나 해도, 종래와 동등 또는 그 이상의 제진 성능을 얻을 수 있다.
또 가교성 고무로서 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 3 종을 병용하고 있고, 점탄성체의 강성 등의 온도 의존성을 작게 할 수 있는 점에서, 예를 들어 온도차가 큰 건축물의 외벽 부근에 점탄성 댐퍼를 설치할 수도 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 건축물 등에 있어서의, 점탄성 댐퍼에 의한 제진 성능의 설계의 자유도를 넓힐 수도 있다.
[실시예]
<실시예 1>
(고감쇠 조성물의 조제)
가교성 고무로는 천연 고무 [SMR (Standard Malaysian Rubber)-CV60] 30 질량부, 폴리부타디엔 고무 [우베 흥산 (주) 제조의 UBEPOL (등록상표) BR150, 무니 점도 (ML1＋4, 100 ℃) : 43, 시스-1,4 결합 함량 : 98 질량％] 60 질량부, 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머 [JSR (주) 제조의 JSR (등록상표) RB830, 1,2-결합 : 93 ％] 10 질량부를 사용하였다.
가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 60 질량％, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합 비율은 10 질량％ 였다.
이러한 가교성 고무의 총량 100 질량부에, 실리카 [토소·실리카 (주) 제조의 NipSil (닙실) KQ] 125 질량부, 식 (1) 로 나타내는 알킬형 실릴화제로서의 헥실트리에톡시실란 [신에츠 화학 공업 (주) 제조의 KBE-3063, R1 ＝ 에틸기, n ＝ 5] 5 질량부, 식 (2) 로 나타내는 페닐형 실릴화제로서의 페닐트리에톡시실란 [신에츠 화학 공업 (주) 제조의 KBE-103] 20 질량부, 및 함황계 실란 커플링제로서의 비스(트리에톡시실릴프로필)디술파이드 [에보닉 인더스트리즈사 제조의 Si 266] 6.25 질량부 (＝ 실리카 100 질량부당 5 질량부) 와, 하기 표 1 에 나타내는 각 성분을 배합하고, 밀폐식 혼련기를 사용하여 혼련하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
또한 표 1 중의 질량부는, 각각 가교성 고무의 총량 100 질량부당의 질량부이다.
Figure pat00003
표 중의 각 성분은 하기와 같다.
액상 폴리이소프렌 고무 : (주) 쿠라레 제조의 LIR-50, 수평균 분자량 : 54000
카본 블랙 : HAF, 토카이 카본 (주) 제조의 시스트 3
벤즈이미다졸계 노화 방지제 : 2-메르캅토벤즈이미다졸, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 노크락 MB
퀴논계 노화 방지제 : 마루이시 화학품 (주) 제조의 안티겐 FR
산화아연 2 종 : 미츠이 금속 광업 (주) 제조
스테아르산 : 니치유 (주) 제조의「츠바키」
쿠마론 수지 : 연화점 90 ℃, 닛토 화학 (주) 제조의 닛토레진 (등록상표) 쿠마론 G-90
디시클로펜타디엔계 석유 수지 : 연화점 105 ℃, 마루젠 석유 화학 (주) 제조의 마루카렛츠 (등록상표) M890A
5 ％ 오일 처리 분말황 : 가황제, 츠루미 화학 공업 (주) 제조
술펜아미드계 가황 촉진제 : N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 (등록상표) NS
티우람계 가황 촉진제 : 테트라부틸티우람디술파이드, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 TBT-N
<실시예 2>
천연 고무의 배합량을 50 질량부, 폴리부타디엔 고무의 배합량을 40 질량부, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합량을 10 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 40 질량％, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합 비율은 10 질량％ 였다.
<실시예 3>
천연 고무의 배합량을 10 질량부, 폴리부타디엔 고무의 배합량을 80 질량부, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합량을 10 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 80 질량％, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합 비율은 10 질량％ 였다.
<실시예 4>
가교성 고무의 총량 100 질량부당의 실리카의 배합 비율을 100 질량부, 함황계 실란 커플링제의 배합 비율을 5 질량부 (＝ 실리카 100 질량부당 5 질량부) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<실시예 5>
가교성 고무의 총량 100 질량부당의 실리카의 배합 비율을 150 질량부, 함황계 실란 커플링제의 배합 비율을 7.5 질량부 (＝ 실리카 100 질량부당 5 질량부) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<실시예 6>
식 (1) 로 나타내는 알킬형 실릴화제로서, 프로필트리에톡시실란 [에보닉 인더스트리즈사 제조의 Dynasylan (등록상표) PTEO, R1 ＝ 에틸기, n ＝ 2] 5 질량부를 배합한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<실시예 7>
식 (1) 로 나타내는 알킬형 실릴화제로서, 데실트리에톡시실란 [신에츠 화학 공업 (주) 제조의 KBE-3103, R1 ＝ 에틸기, n ＝ 9] 5 질량부를 배합한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<비교예 1>
폴리부타디엔 고무의 배합량을 90 질량부, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합량을 10 질량부로 하고 천연 고무를 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하고자 했지만, 충분히 혼련할 수 없었기 때문에 이후의 시험을 단념하였다. 가공성은 불량 (××) 이라고 평가하였다.
<비교예 2>
천연 고무의 배합량을 90 질량부, 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 배합량을 10 질량부로 하고 폴리부타디엔 고무를 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<비교예 3>
천연 고무의 배합량을 40 질량부, 폴리부타디엔 고무의 배합량을 60 질량부로 하고 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머를 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<비교예 4>
페닐형 실릴화제로서의 페닐트리에톡시실란을 배합하지 않고, 알킬형 실릴화제로서의 헥실트리에톡시실란의 배합 비율을, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 20 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<비교예 5>
알킬형 실릴화제로서의 헥실트리에톡시실란을 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 단 혼련에는 장시간을 필요로 하였다. 가공성은 약간 불량 (×) 이라고 평가하였다.
<비교예 6>
함황계 실란 커플링제로서의 비스(트리에톡시실릴프로필)디술파이드를 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 조성물을 조제하였다. 또한 혼련은 용이하고, 가공성은 양호 (○) 라고 평가하였다.
<감쇠 특성 시험>
(시험체의 제작)
실시예, 비교예에서 조제한 고감쇠 조성물을 시트상으로 압출 성형한 후 타발하여 도 1 에 나타내는 바와 같이 원판 (1) (두께 5 ㎜ × 직경 25 ㎜) 을 제작하고, 이 원판 (1) 의 표리 양면에 각각 가황 접착제를 개재하여 두께 6 ㎜ × 세로 44 ㎜ × 가로 44 ㎜ 의 사각형 평판상의 강판 (2) 을 겹쳐 적층 방향으로 가압하면서 150 ℃ 로 가열하여 고감쇠 조성물을 가황시킴과 함께, 원판 (1) 을 2 장의 강판 (2) 과 가황 접착시켜, 고감쇠 부재의 모델로서의 감쇠 특성 평가용의 시험체 (3) 를 제작하였다.
(변위 시험)
도 2(a) 에 나타내는 바와 같이 시험체 (3) 를 2 개 준비하고, 이러한 2 개의 시험체 (3) 를 각각 일방의 강판 (2) 을 개재하여 1 장의 중앙 고정 지그 (4) 에 볼트로 고정시킴과 함께, 각각의 시험체 (3) 의 타방의 강판 (2) 에 1 장씩의 좌우 고정 지그 (5) 를 볼트로 고정시켰다. 그리고 중앙 고정 지그 (4) 를 도시되지 않은 시험기 상측의 고정 아암 (6) 에 조인트 (7) 를 개재하여 볼트로 고정시키고, 또한 2 장의 좌우 고정 지그 (5) 를 시험기 하측의 가동반 (8) 에 조인트 (9) 를 개재하여 볼트로 고정시켰다.
다음으로 이 상태에서, 가동반 (8) 을 도면 중에 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이 고정 아암 (6) 의 방향으로 밀어 올리도록 변위시켜, 원판 (1) 을 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이 시험체 (3) 의 적층 방향과 직교 방향으로 왜곡 변형시킨 상태로 하고, 이어서 이 상태로부터 가동반 (8) 을 도면 중에 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이 고정 아암 (6) 의 방향과 반대 방향으로 끌어내리도록 변위시켜, 원판 (1) 을 도 2(a) 에 나타내는 상태로 되돌리는 조작을 1 사이클로 하여, 원판 (1) 을 반복적으로 왜곡 변형, 즉 진동시켰을 때의, 당해 시험체 (3) 의 적층 방향과 직교 방향에 대한 원판 (1) 의 변위량 (㎜) 과, 그 때의 하중 (N) 의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프 (H) (도 3 참조) 를 구하였다.
측정은 온도 20 ℃ 의 환경하, 일련의 조작을 3 사이클 실시하여 3 회째의 값을 구하였다. 또 최대 변위량은, 원판 (1) 을 끼우는 2 장의 강판 (2) 의 적층 방향과 직교 방향의 편차량이 원판 (1) 의 두께의 200 ％ 가 되도록 설정하였다.
이어서, 이러한 측정에 의해 구한 도 3 에 나타내는 히스테리시스 루프 (H) 중 최대 변위점과 최소 변위점을 연결하는, 도면 중에 굵은선의 실선으로 나타내는 직선 (L1) 의 기울기 (Keq(N/㎜)) 를 구하고, 당해 기울기 (Keq(N/㎜)) 와, 원판 (1) 의 두께 T(㎜) 와, 원판 (1) 의 단면적 A(㎟) 으로부터 식 (a) :
Figure pat00004
에 의해 등가 전단 탄성률 Geq(N/㎟) 을 구하였다.
등가 전단 탄성률 Geq(N/㎟) 이 클수록 초기 탄성률이 높다고 판정할 수 있다. 그래서 비교예 2 에 있어서의 등가 전단 탄성률 Geq(N/㎟) 을 100 으로 했을 때의 각 실시예, 비교예의 등가 전단 탄성률 Geq(N/㎟) 의 상대값을 구하고, 당해 상대값이 111 이상인 것을 합격으로 하여 고감쇠 부재의 초기 탄성률을 평가하였다.
또 도 3 중에 사선으로 나타낸 히스테리시스 루프 (H) 의 전체 표면적으로 나타내는 흡수 에너지량 (ΔW) 과, 동 도면 중에 그물선으로 나타낸, 앞의 직선 (L1) 과, 그래프의 가로축과, 직선 (L1) 과 히스테리시스 루프 (H) 의 교점으로부터 가로축으로 내린 수선 (L2) 으로 둘러싸인 영역의 표면적으로 나타내는 탄성 변형 에너지 (W) 로부터 식 (b) :
Figure pat00005
에 의해 등가 감쇠 정수 (定數) Heq 를 구하였다. 등가 감쇠 정수 Heq 가 클수록 시험체 (3) 는 감쇠 성능이 우수하다고 판정할 수 있다.
그래서 비교예 2 에 있어서의 등가 감쇠 정수 Heq 를 100 으로 했을 때의 각 실시예, 비교예의 등가 감쇠 정수 Heq 의 상대값을 구하고, 당해 상대값이 85 이상인 것을 합격으로 하여, 고감쇠 부재의 감쇠 성능을 평가하였다.
(반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능 평가)
상기 변위 시험과 동일한 조건으로 온도 20 ℃ 의 환경하, 변위를 6 회 반복했을 때의, 변위 1 회째의 등가 전단 탄성률 Geq(1)(N/㎟) 과, 변위 6 회째의 등가 전단 탄성률 Geq(6)(N/㎟) 의 비 Geq(1)/Geq(6) 을 구하였다.
이러한 비가 1 에 가까울수록, 시험체 (3) 는 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작다고 판정할 수 있다. 그래서 비교예 2 에 있어서의 비 Geq(1)/Geq(6) 을 100 으로 했을 때의 각 실시예, 비교예의 비 Geq(1)/Geq(6) 의 상대값을 구하고, 당해 상대값이 99 이하인 것을 합격으로 하여, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하를 평가하였다.
이상의 결과를 표 2 ∼ 표 4 에 나타낸다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
표 2 ∼ 표 4 의 실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 6 의 결과로부터, 가교성 고무로서 천연 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머의 3 종을 병용함과 함께, 실리카, 알킬형 실릴화제, 페닐형 실릴화제 및 실란 커플링제를 배합함으로써, 양호한 가공성을 가질 뿐만 아니라, 초기 탄성률이나 성능이 우수함과 함께, 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 감쇠 성능의 저하가 작은 고감쇠 부재를 형성할 수 있는 고감쇠 조성물을 제공할 수 있는 것을 알았다.
또 실시예 1 ∼ 7 의 결과로부터, 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 중의 40 질량％ 이상, 80 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 실리카의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 100 질량부 이상, 150 질량부 이하인 것이 바람직한 것을 알았다.
H : 히스테리시스 루프
L1 : 직선
L2 : 수선
W : 에너지
ΔW : 흡수 에너지량
1 : 원판
2 : 강판
3 : 시험체
4 : 중앙 고정 지그
5 : 좌우 고정 지그
6 : 고정 아암
7 : 조인트
8 : 가동반
9 : 조인트

Claims (5)

  1. 가교성 고무 및 실리카를 함유하고,
    상기 가교성 고무는 폴리이소프렌계 고무, 폴리부타디엔 고무 및 1,2-폴리부타디엔계 엘라스토머이고,
    또한 식 (1) :
    [화학식 1]
    Figure pat00009


    [식 중 R1 은 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타내고, n 은 2 ∼ 9 의 수를 나타낸다.]
    로 나타내는 알킬형 실릴화제,
    식 (2) :
    [화학식 2]
    Figure pat00010


    [식 중 R2 는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다.]
    로 나타내는 페닐형 실릴화제 및
    실란 커플링제를 함유하고 있는 고감쇠 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리이소프렌계 고무는 천연 고무인 고감쇠 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    가교성 고무의 총량 중에서 차지하는 폴리부타디엔 고무의 배합 비율은 40 질량％ 이상, 80 질량％ 이하인 고감쇠 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실리카의 배합 비율은, 가교성 고무의 총량 100 질량부당 100 질량부 이상, 150 질량부 이하인 고감쇠 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 고감쇠 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 점탄성 댐퍼.
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