KR20170142861A

KR20170142861A - 고감쇠 고무 조성물 및 점탄성 댐퍼

Info

Publication number: KR20170142861A
Application number: KR1020170039056A
Authority: KR
Inventors: 나오유키 이시다; 다케히로 도미타
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2017-12-28
Also published as: CN107522906A; TW201809104A; JP2017222824A

Abstract

(과제) 혼련이나 성형 가공이 용이하고, 게다가 혼련 후에 혼련기 밖으로 꺼내기 쉽기 때문에 생산성이 우수한 데다가, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 내구성도 우수한 점탄성체를 제조할 수 있는 신규한 고감쇠 고무 조성물과, 당해 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한, 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공한다.
(해결 수단) 고감쇠 고무 조성물은, 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무에, 당해 고무 100 질량부당, 100 ∼ 180 질량부의 실리카, 20 ∼ 50 질량부의 오일, 및 1 ∼ 5 질량부의 방착성 실리콘 화합물을 배합하였다. 점탄성 댐퍼는, 상기고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한다.

Description

고감쇠 고무 조성물 및 점탄성 댐퍼{HIGHLY DAMPING RUBBER COMPOSITION AND VISCOELASTIC DAMPER}

본 발명은, 진동 에너지의 전달을 완화시키거나 흡수하거나 하는 점탄성체의 토대가 되는 고감쇠 고무 조성물과, 당해 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한 점탄성 댐퍼에 관한 것이다.

예를 들어, 빌딩이나 교량 등의 건축물, 산업 기계, 항공기, 자동차, 철도 차량, 컴퓨터나 그 주변 기기류, 혹은 가정용 전기 기기류 등에 있어서 점탄성체가 사용된다. 점탄성체를 사용함으로써 진동 에너지의 전달을 완화시키거나 흡수하거나 하여 면진, 제진 (制震), 제진 (制振), 방진 등을 할 수 있다.

점탄성체는, 주로 천연 고무 등의 고무를 포함하는 고감쇠 고무 조성물에 의해 형성된다.

고감쇠 고무 조성물에는, 진동이 가해졌을 때의 히스테리시스 로스를 크게 하여, 당해 진동의 에너지를 효율적으로 신속하게 감쇠하는 성능, 즉 감쇠 성능을 높이기 위해서 카본 블랙, 실리카 등의 무기 충전제, 혹은 로진, 석유 수지 등의 점착성 부여제 등을 배합하는 것이 일반적이다 (예를 들어 특허문헌 1 ∼ 3 등 참조).

이들 종래의 구성으로, 점탄성체의 감쇠 성능을 현상황보다 더욱 높이기 위해서는, 무기 충전제나 점착성 부여제 등의 배합 비율을 증가시키는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 다량의 무기 충전제를 배합한 고감쇠 고무 조성물은 점성이 지나치게 높아지고, 또 다량의 점착성 부여제를 배합한 고감쇠 고무 조성물은 점착성이 지나치게 높아지기 때문에, 이 어느 경우에도, 고감쇠 고무 조성물을 조제하기 위한 혼련에 필요로 하는 에너지가 증가하거나 시간이 길게 걸리거나 하는 문제를 일으킨다.

또, 조제한 고감쇠 고무 조성물을 원하는 입체 형상을 갖는 점탄성체를 제조하기 위해서 추가로 혼련하거나, 성형 가공하거나 하는 것이 용이하지 않게 된다는 문제도 발생한다.

특히 공장 레벨로 점탄성체를 양산하는 경우, 혼련이나 성형 가공을 하기 어려운 점은 당해 점탄성체의 생산성을 크게 저하시켜, 생산에 필요로 하는 에너지를 증대시키고, 나아가서는 생산 비용을 상승시키는 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.

특허문헌 4 에서는, 천연 고무 등의, 주사슬 중에 이중 결합을 갖고 또한 극성 측사슬을 갖지 않는 고무에, 실리카와 2 이상의 극성기를 갖는 점착성 부여제 등을 배합하는 것이 검토되고 있다.

이러한 구성에 의하면, 실리카를 병용함으로써 양호한 감쇠 성능을 유지하면서, 고무로서 상기와 같이 극성 측사슬을 갖지 않기 때문에 유리 전이 온도 (Tg) 가 실온 (3 ∼ 35 ℃) 부근에 존재하지 않는 것을 선택하여 사용함으로써, 점탄성체의 가장 일반적인 사용 온도역인 상기 실온 부근에서의, 강성 등의 특성의 온도 의존성을 작게 할 수 있다.

그런데, 현상황보다 감쇠 성능을 더욱 향상시키기 위해 상기 특정한 점착성 부여제의 배합 비율을 증가시킨 경우에는, 당해 점착성 부여제가 점탄성체의 표면에 블룸되기 쉬워진다.

그리고 블룸을 발생시키면, 당해 점탄성체를 예를 들어 금속 부품 등과 접착하여 점탄성 댐퍼를 구성할 때에, 양자 사이에서 접착 불량을 일으키는 것 등이 우려된다.

특허문헌 5 에서는, 점착성 부여제로서 특정한 연화점을 갖는 로진 유도체를 사용하여, 점탄성체의 감쇠 성능을 향상시키는 것이 검토되고 있다.

그러나, 현상황보다 감쇠 성능을 더욱 향상시키기 위해 로진 유도체의 배합 비율을 증가시킨 경우에는, 역시 점착성이 지나치게 높아져, 혼련하거나 성형 가공하거나 하는 것이 용이하지 않게 된다는 문제가 있다.

특허문헌 6 에서는, 감쇠성 부여제로서 이미다졸과 힌더드페놀계 화합물을 배합하여, 점탄성체의 감쇠 성능을 향상시키는 것이 검토되고 있다.

또 특허문헌 7 에서는, 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무에, 실리카 및 실릴화제와 특정한 반응성 성분을 배합하여, 점탄성체의 높은 강성과 양호한 감쇠 성능, 그리고 고감쇠 고무 조성물의 혼련이나 성형 가공의 용이성을 양립시키는 것이 검토되고 있다.

그러나 이들 구성으로도, 최근의, 보다 나은 고감쇠화의 요구에 대해서는 충분히 대응할 수 없게 되어 있는 것이 현상황이다. 특히 높은 감쇠 성능과 혼련이나 성형 가공의 용이성을 양립시키는 것은 용이하지 않다.

게다가, 상기 특허문헌 1 ∼ 7 에 기재된 것 등의, 종래의 고감쇠 고무 조성물을 사용하여 형성한 점탄성체는 내구성이 불충분하고, 특히 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때에 파손되거나 감쇠 성능이 크게 저하되거나 하기 쉽다는 문제도 있다.

일본 특허공보 제3523613호 일본 공개특허공보 2007-63425호 일본 특허공보 제2796044호 일본 공개특허공보 2009-138053호 일본 공개특허공보 2010-189604호 일본 특허공보 제5086386호 일본 공개특허공보 2013-53251호 일본 공개특허공보 2008-169280호 일본 공개특허공보 2009-275204호

고감쇠 고무 조성물에, 전술한 무기 충전제나 점착성 부여제와 함께 가소제, 가공 보조제 등으로서 기능하는 오일을 배합하는 경우가 있다.

오일을 배합하면, 예를 들어 점탄성체의 양호한 감쇠 성능을 유지하면서, 그 토대가 되는 고감쇠 고무 조성물의 점성이나 점착성이 상승하는 것을 억제하여, 혼련기에 의한 혼련이나 성형 가공 등을 용이하게 할 수 있다. 또 점탄성체의 내구성을 향상시켜, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 파손이나 감쇠 성능의 저하도 억제할 수 있다.

그러나, 오일을 배합한 고감쇠 고무 조성물은 인장에 대해 취약해져, 혼련 후에, 혼련기의 날개나 내벽 등에 점착된 고감쇠 고무 조성물을 혼련기 밖으로 인장해 내고자 하면 도중에 끊어지거나 하기 쉬워진다.

그 때문에 고감쇠 고무 조성물의 전체량을 혼련기로부터 꺼내는 데에 시간이 걸리게 되어, 당해 고감쇠 고무 조성물의 토대가 되는 각 성분을 혼련기에 주입하고 나서, 완성된 고감쇠 고무 조성물을 혼련기로부터 꺼내기까지 필요로 하는 시간도 길게 걸려 버려, 오히려 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 혼련이나 성형 가공이 용이하고, 게다가 혼련 후에 혼련기 밖으로 꺼내기 쉽기 때문에 생산성이 우수한 데다가, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 내구성도 우수한 점탄성체를 제조할 수 있는 신규한 고감쇠 고무 조성물과, 당해 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한, 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무, 상기 고무 100 질량부당, 100 질량부 이상, 180 질량부 이하의 실리카, 20 질량부 이상, 50 질량부 이하의 오일, 및 1 질량부 이상, 5 질량부 이하의 방착성 (防着性) 을 갖는 실리콘 화합물을 함유하는 고감쇠 고무 조성물이다.

또 본 발명은, 상기 본 발명의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비하는 점탄성 댐퍼이다.

본 발명에 의하면, 혼련이나 성형 가공이 용이하고, 게다가 혼련 후에 혼련기 밖으로 꺼내기 쉽기 때문에 생산성이 우수한 데다가, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 내구성도 우수한 점탄성체를 제조할 수 있는 신규한 고감쇠 고무 조성물과, 당해 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비한, 건축물 등의 점탄성 댐퍼를 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시예, 비교예의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체의 감쇠 성능을 평가하기 위해서 제작하는, 상기 점탄성체의 모델로서의 시험체를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 2(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 고무 조성물》

본 발명의 고감쇠 고무 조성물은, 전술한 바와 같이 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무, 상기 고무 100 질량부당, 100 질량부 이상, 180 질량부 이하의 실리카, 20 질량부 이상, 50 질량부 이하의 오일, 및 1 질량부 이상, 5 질량부 이하의 방착성을 갖는 실리콘 화합물 (이하 「방착성 실리콘 화합물」이라고 약기하는 경우가 있다) 을 함유하는 것을 특징으로 한다.

방착성 실리콘 화합물은, 혼련시에 양호한 방착성을 발현한다. 즉 방착성 실리콘 화합물은, 혼련기의 날개나 내벽 등을 형성하는 금속면과 고감쇠 고무 조성물 사이에 얇은 경계막을 형성하여 양자 사이에 이형성을 부여함과 함께, 당해 양자 사이의 마찰 저항을 저감시키기 위해서 기능한다.

그 때문에, 상기 방착성 실리콘 화합물을 상기 소정의 비율로 함유하는 본 발명의 고감쇠 고무 조성물은, 혼련시에 혼련기의 날개나 내벽 등에 잘 점착되지 않게 되어, 상기 소정의 비율로 오일이 배합되어 인장에 대해 취약해져 있음에도 불구하고, 혼련 후에 혼련기로부터 인장해 낼 때에 잘 끊어지거나 하지 않게 되어, 현상황보다 스무스하게, 단시간에 혼련기로부터 꺼내는 것이 가능해진다.

또, 상기와 같이 방착성 실리콘 화합물을 배합하여 혼련시의 마찰 저항을 저감시키고 있는 것과, 오일을 배합하여 혼련시의 점성이나 점착성의 상승을 억제하고 있는 것이 합쳐져, 혼련에 필요로 하는 에너지를 저감시키거나 시간을 단축하거나 할 수도 있다.

따라서 상기 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또 본 발명의 고감쇠 고무 조성물에 의하면, 상기 방착성 실리콘 화합물과, 무기 충전제로서의 실리카와, 그리고 오일을 각각 상기 소정의 비율로 배합함으로써, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께 내구성도 우수하여, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해져도 파손되거나 감쇠 성능이 크게 저하되거나 하기 어려운 점탄성체를 제조할 수 있다.

〈고무〉

주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무로는, 예를 들어 천연 고무, 이소프렌 고무 (IR), 부타디엔 고무 (BR), 및 클로로프렌 고무 (CR) 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 들 수 있다.

이들 고무는 실리카의 친화성, 분산성이 우수한 데다가, 유리 전이 온도가 실온 (2 ∼ 35 ℃) 부근에 존재하지 않기 때문에, 가장 일반적인 사용 온도역인 상기 실온 부근에서의 강성 등의 특성의 온도 의존성을 작게 하여, 넓은 온도 범위에서 안정적인 감쇠 성능을 나타내는 점탄성체를 제조할 수 있다.

그 중에서도, 가교시킨 상태에서의 고무 분자끼리의 가교 구조가 완만하고, 감쇠 성능이 우수한 점탄성체를 제조할 수 있는 데다가, 입수하기 쉬워 고감쇠 고무 조성물을 저비용으로 제조할 수 있는 점에서, 고무로는 천연 고무가 바람직하게 사용된다.

천연 고무로는, 예를 들어 SMR (Standard Malaysian Rubber)-CV60 등의 각종 그레이드의 천연 고무나, 혹은 각종의 탈단백 천연 고무 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.

또, 주로 천연 고무를 사용하여 BR 을 병용하면, 점탄성체의 제조 비용의 상승을 억제하면서, 당해 점탄성체에 고무로서의 양호한 특성, 즉 유연하고 게다가 압축 영구 뒤틀림이 작아 주저앉는 것을 잘 발생시키지 않는 특성을 부여하여, 그 감쇠 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 혼련 후의 고감쇠 고무 조성물을 혼련기로부터 인장해 낼 때에 보다 한층 잘 끊어지지 않게 하여, 더욱 단시간에 꺼내는 것도 가능해진다.

BR 로는, 분자 중에 폴리부타디엔 구조를 구비하고, 가교성을 갖는 여러 가지의 BR 이 모두 사용 가능하다.

특히 고온으로부터 저온까지 넓은 온도 범위에서 고무로서의 양호한 특성을 발현할 수 있는, 시스-1,4 결합의 함량이 95 ％ 이상인 높은 시스 BR 이 바람직하다.

또 BR 로는, 신전유 (伸展油) 를 첨가하여 유연성을 조정한 유전 (油展) 타입인 것과, 첨가하지 않는 비유전 타입인 것이 있는데, 본 발명에서는 어느 타입의 BR 을 사용해도 된다.

이들 BR 의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다.

천연 고무와 BR 을 병용하는 경우, BR 의 배합 비율은, 양 고무의 총량 100 질량부 중의 5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 40 질량부 이하인 것이 바람직하다.

BR 의 배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 BR 을 병용하는 것에 의한, 점탄성체의 감쇠 성능을 향상시키거나, 고감쇠 고무 조성물을 더욱 잘 끊어지지 않게 하거나 하는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다.

한편, BR 의 배합 비율이 상기 범위를 초과하는 경우에는 상대적으로 천연 고무의 비율이 적어지기 때문에, 점탄성체의 제조 비용의 상승을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다.

이것에 대하여, BR 의 배합 비율을 상기의 범위로 하는 것에 의해, 주로 천연 고무를 사용하여 BR 을 병용하는 것에 의한 전술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

단 BR 의 배합 비율은, 이러한 효과를 보다 더욱 향상시키는 것을 고려하면, 상기 범위에서도, 양 고무의 총량 100 질량부 중의 10 질량부 이상인 것이 바람직하고, 30 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또한 BR 로서 유전 타입인 것을 사용하는 경우에는, 당해 유전 타입의 BR 중에 함유되는 신전유를 제외한, 고형분으로서의 BR 자체의 질량부를 기준으로 하여 고무의 총량이나, 당해 고무의 총량 중에서의 BR 의 질량부 등을 설정하는 것으로 한다.

〈방착성 실리콘 화합물〉

방착성 실리콘 화합물로는, 전술한 바와 같이 혼련시에 방착성을 발현하여, 혼련기의 날개나 내벽 등을 형성하는 금속면과 고감쇠 고무 조성물 사이에 얇은 경계막을 형성하여 양자 사이에 이형성을 부여함과 함께, 당해 양자 사이의 마찰 저항을 저감시키기 위해서 기능하는 여러 가지의 실리콘 화합물이 사용 가능하다.

이러한 방착성 실리콘 화합물로는, 오르가노실리콘계 활제가 바람직하게 사용된다.

또 오르가노실리콘계 활제로는, 예를 들어 실 ＋ 자일라허 "스트라트쿨" 사 (Schill ＋ Seilacher "Struktol" GmbH) 제조의 스트라크톨 (등록 상표) 시리즈의 각종 활제 중, 스트라크톨 WS180 (오르가노실리콘 화합물), 스트라크톨 WS280 (오르가노실리콘 화합물과 무기 캐리어의 혼합물, 유효 성분으로서의 오르가노실리콘 화합물의 양 : 75 ％), 및 스트라크톨 HT282 (오르가노실리콘 화합물, 금속 비누, 및 불활성 캐리어의 혼합물, 유효 성분으로서의 오르가노실리콘 화합물과 금속 비누의 양 : 70 ％) 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.

방착성 실리콘 화합물의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상, 5 질량부 이하일 필요가 있다.

방착성 실리콘 화합물의 배합 비율이 이 범위 미만에서는, 당해 방착성 실리콘 화합물을 배합하는 것에 의한 효과가 얻어지지 않고, 전술한 소정의 비율로 오일이 배합되어 인장에 대해 취약해져 있는 고감쇠 고무 조성물을 혼련기 밖으로 인장해 내고자 하면, 도중에 끊어지거나 하기 쉬워져 당해 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성이 저하된다.

한편, 방착성 실리콘 화합물의 배합 비율이 상기의 범위를 초과하는 경우에는 혼련시에, 전술한 금속면과의 사이의 마찰 저항이 지나치게 작아져 미끄러지기 쉬워지기 때문에, 혼련을 위한 전단 응력이 고감쇠 고무 조성물에 잘 가해지지 않게 된다. 그 때문에, 통상이라면 혼련시의 온도 상승에 수반하여 고감쇠 고무 조성물 중으로부터 증발되어 없어지는 성분, 예를 들어 실리카와 실란 화합물의 반응에 의해 발생하는 수분이나 알코올분 등이 남아, 가교 후의 점탄성체의 고무 경도가 저하되거나 하는 경우를 발생시킨다.

이것에 대하여, 방착성 실리콘 화합물의 배합 비율을 상기의 범위로 하는 것에 의해, 점탄성체의 고무 경도의 저하를 억제하면서 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 상기 점탄성체의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 방착성 실리콘 화합물은, 이미 특허문헌 8, 9 등에도 기재되어 있는 바와 같이 공지되어 있다.

그러나 특허문헌 8, 9 의 어느 것에도, 전술한 소정의 비율로 고무에 실리카와 오일을 배합하여 이루어지는, 점탄성 댐퍼 등의 기초가 되는 고감쇠 고무 조성물에, 추가로 상기 고무 100 질량부당 1 질량부 이상, 5 질량부 이하의 비율로 방착성 실리콘 화합물을 배합하는 것에 대해서는 일절 기재되어 있지 않다.

또 특허문헌 8, 9 의 어느 것에도, 상기의 구성에 의하여, 고감쇠 고무 조성물의 혼련에 필요로 하는 에너지를 저감시키거나 시간을 단축하거나, 혼련 후의 고감쇠 고무 조성물을 보다 스무스하게, 단시간에 혼련기로부터 꺼내거나 할 수 있도록 하여 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성을 향상시키는 효과와, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께 내구성도 우수하여, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해져도, 파손되거나 감쇠 성능이 크게 저하되거나 하기 어려운 점탄성체를 제조하는 효과를 양립할 수 있는 것에 대해서는 일절 기재되어 있지 않다.

〈실리카〉

실리카는, 고무 중에 분산되어 점탄성체의 강성 및 감쇠 성능을 향상시키기 위해 기능한다.

실리카로는, 그 제법에 의해 분류되는 습식법 실리카, 건식법 실리카의 어느 것을 사용해도 된다.

단 점탄성체의 감쇠 성능을 향상시키는 효과를 더욱 향상시키는 것을 고려하면, 실리카로는, BET 비표면적이 100 ㎡/g 이상, 특히 200 ㎡/g 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 400 ㎡/g 이하, 특히 280 ㎡/g 이하인 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 흡착법에 의해 측정한 값으로 나타내는 것으로 한다.

실리카의 구체예로는, 예를 들어 토소·실리카 (주) 제조의 NipSil (등록 상표) KQ [습식법 실리카, BET 비표면적 : 240 ㎡/g] 등을 들 수 있다.

실리카의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 100 질량부 이상, 180 질량부 이하일 필요가 있다.

실리카의 배합 비율이 이 범위 미만에서는, 점탄성체에 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 없다. 또 고감쇠 고무 조성물이 지나치게 부드러워져 혼련 후에 혼련기 밖으로 인장해 내고자 하면 크게 신장하거나 하여, 오히려 그 전체량을 혼련기로부터 꺼내는 데에 시간이 걸려 버려, 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성이 저하된다.

한편, 실리카의 배합 비율이 상기의 범위를 초과하는 경우에는 오일, 및 방착성 실리콘 화합물을 각각 전술한 소정의 비율로 병용하고 있음에도 불구하고, 고감쇠 고무 조성물의 점성이 지나치게 높아져, 혼련하거나 성형 가공하거나 하는 것이 어려워진다.

이것에 대하여, 실리카의 배합 비율을 상기의 범위로 하는 것에 의해, 고감쇠 고무 조성물의 점성의 상승을 억제하여 혼련하거나 성형 가공하거나 하기 쉬운 상태를 유지하면서, 또 고감쇠 고무 조성물이 지나치게 부드러워지는 것을 억제하면서 점탄성체를 제조할 수 있고, 게다가 제조한 점탄성체에 양호한 감쇠 성능도 부여할 수 있다.

〈오일〉

오일로는, 전술한 바와 같이 고감쇠 고무 조성물의 가소제, 가공 보조제 등으로서 기능할 수 있는 여러 가지의 오일이 사용 가능하다.

이러한 오일로는, 예를 들어 파라핀계 광유, 나프텐계 광유, 및 방향족계 광유로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 들 수 있다.

오일의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 20 질량부 이상, 50 질량부 이하일 필요가 있다.

오일의 배합 비율이 이 범위 미만에서는 점탄성체의 내구성이 저하되어, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때에 파손되거나, 감쇠 성능이 크게 저하되거나 하기 쉬워진다.

또, 고감쇠 고무 조성물의 점성이 지나치게 높아지거나 점착성이 지나치게 높아지거나 하여, 방착성 실리콘 화합물을 전술한 소정의 비율로 병용하고 있음에도 불구하고, 고감쇠 고무 조성물을 조제하기 위한 혼련에 필요로 하는 에너지가 증가하거나 시간이 길게 걸리거나 하는 경우도 있다.

한편, 오일의 배합 비율이 상기의 범위를 초과하는 경우에는, 고감쇠 고무 조성물이 지나치게 부드러워져 혼련 후에 혼련기 밖으로 인장해 내고자 하면 크게 신장되거나 하여, 오히려 그 전체량을 혼련기로부터 꺼내는 데에 시간이 걸려 버려, 고감쇠 고무 조성물, 나아가서는 점탄성체의 생산성이 저하된다. 또, 점탄성체에 양호한 감쇠 성능을 부여하는 것도 불가능하다.

이것에 대하여, 오일의 배합 비율을 상기 범위로 하는 것에 따라, 고감쇠 고무 조성물의 점성의 상승을 억제하여 혼련하거나 성형 가공하거나 하기 쉬운 상태를 유지하면서, 또 고감쇠 고무 조성물이 지나치게 부드러워지는 것을 억제하면서 점탄성체를 제조할 수 있고, 게다가 제조한 점탄성체에 변형이 가해졌을 때의 내구성을 향상시키거나 당해 점탄성체에 양호한 감쇠 성능을 부여하거나 할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 고무의 적어도 일부로서 유전 고무를 사용하는 경우에는, 당해 유전 고무 중에 함유되는 신전유의 양을 포함한 오일의 총량이 상기의 범위가 되도록, 오일의 배합 비율을 조정하면 된다.

〈가교 성분〉

고감쇠 고무 조성물에는, 종래와 마찬가지로, 고무를 가교시키기 위한 가교 성분을 배합할 수 있다. 가교 성분으로는 가교제, 촉진제를 들 수 있다.

이 중 가교제로는, 특히 황계 가교제가 바람직하다.

또 황계 가교제로는, 예를 들어 분말 황, 오일 처리 분말 황, 침강 황, 콜로이드 황, 분산성 황 등의 황이나, 혹은 테트라메틸티우람디술파이드, N,N-디티오비스모르폴린 등의 유기 함황 화합물 등을 들 수 있고, 특히 황이 바람직하다.

황의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또한, 예를 들어 황으로서 오일 처리 분말 황, 분산성 황 등을 사용하는 경우, 상기 배합 비율은, 각각의 안에 함유되는 유효 성분으로서의 황 자체의 비율로 한다.

촉진제로는, 예를 들어 술펜아미드계 촉진제, 티우람계 촉진제 등을 들 수 있다. 촉진제는, 종류에 따라 가교 촉진의 메커니즘이 상이하기 때문에, 2 종 이상을 병용하는 것이 바람직하다.

이 중 술펜아미드계 촉진제로는, 예를 들어 N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴술펜아미드, N,N-디시클로헥실-2-벤조티아졸릴술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸릴술펜아미드, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.

술펜아미드계 촉진제의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또 티우람계 촉진제로는, 예를 들어 테트라메틸티우람디술파이드, 테트라에틸티우람디술파이드, 테트라부틸티우람디술파이드, 테트라메틸티우람모노술파이드, 테트라키스(2-에틸헥실)티우람디술파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라술파이드 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.

티우람계 촉진제의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.

〈실란 화합물〉

고감쇠 고무 조성물에는, 종래와 마찬가지로 실란 화합물을 배합할 수 있다.

실란 화합물로는, 실리카와 반응하여 그 표면을 개질함으로써 고무에 대한 친화성, 분산성을 향상시켜, 당해 실리카를 고무 중에 양호하게 분산시킬 수 있는, 이른바 실릴화제나 실란 커플링제 등으로서 기능할 수 있는 여러 가지의 실란 화합물이 사용 가능하다.

그 중에서도 실란 화합물로는, 식 (1)

[화학식 1]

[식 중, R¹ 은 페닐기, 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기를 나타내고, R² 는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다. n 은 1 ∼ 3 의 수를 나타낸다]

로 나타내는 알콕시실란 화합물이 바람직하다.

또 알콕시실란 화합물로는, 예를 들어 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란 등의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다.

특히 점탄성체에 높은 강성과 양호한 감쇠 성능을 부여하는 것을 고려하면, 실란 화합물로는, 상기 중에서도 식 (1) 중의 R¹ 이 페닐기, R² 가 메틸기이고, 또한 n 이 1 인 페닐트리메톡시실란이나, 식 (1) 중의 R¹ 이 페닐기, R² 가 에틸기이고, 또한 n 이 1 인 페닐트리에톡시실란이 바람직하다.

실란 화합물의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 10 질량부 이상인 것이 바람직하고, 40 질량부 이하인 것이 바람직하다.

실란 화합물의 배합 비율이 이 범위 미만에서는, 상기 서술한, 실리카의 표면을 개질하여 고무에 대한 친화성, 분산성을 향상시키는 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문에 고감쇠 고무 조성물의 가공성이 저하될 우려가 있다. 또 점탄성체에 높은 강성과 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 없을 우려도 있다.

한편, 실란 화합물의 배합 비율이 상기의 범위를 초과하는 경우에는 오히려 고감쇠 고무 조성물의 가공성이 저하되거나 점탄성체의 강성이나 감쇠 성능이 저하되거나 할 우려가 있다.

이것에 대하여, 실란 화합물의 배합 비율을 상기의 범위로 하는 것에 의해, 고감쇠 고무 조성물의 가공성을 향상시키면서, 당해 점탄성체에 가능한 한 높은 강성과 양호한 감쇠 성능을 부여할 수 있다.

또한, 이러한 효과를 보다 더욱 향상시키는 것을 고려하면, 실란 화합물의 배합 비율은, 상기의 범위에서도, 고무의 총량 100 질량부당 15 질량부 이상인 것이 바람직하다.

〈그 밖의 성분〉

고감쇠 고무 조성물에는, 상기의 각 성분에 더하여, 추가로 실리카 이외의 그 밖의 무기 충전제, 가교 보조제, 연화제, 점착성 부여제, 노화 방지제 등을 적절한 비율로 배합해도 된다.

(무기 충전제)

실리카 이외의 그 밖의 무기 충전제로는, 예를 들어 카본 블랙 등을 들 수 있다.

또 카본 블랙으로는, 그 제조 방법 등에 의해 분류되는 여러 가지의 카본 블랙 중, 충전제로서 기능할 수 있는 카본 블랙의 1 종 또는 2 종 이상이 사용 가능하다.

카본 블랙의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

(가교 보조제)

가교 보조제로는, 예를 들어 산화아연 등의 금속 화합물；스테아르산, 올레산, 면실 지방산 등의 지방산, 그 밖에, 종래 공지된 가교 보조제의 1 종 또는 2 종 이상을 들 수 있다. 특히 산화아연과 스테아르산을 병용하는 것이 바람직하다.

이 중 산화아연의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또 스테아르산의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이하인 것이 바람직하다.

(연화제)

연화제는, 고감쇠 고무 조성물의 가공성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 당해 연화제로는, 예를 들어 실온에서 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 (등록 상표) LIR-30 (수평균 분자량 : 28000), LIR-50 (수평균 분자량 : 54000) 등을 들 수 있다.

또한 액상 고무는, 고감쇠 고무 조성물의 주체를 구성하고, 가교 전에 실온에서 고 (固) 형상을 나타내는 전술한 천연 고무나 BR 등의 고무의 가교시에, 당해 고무와 함께 가교 반응하는 성분이기는 하지만, 특성 상은 어디까지나 연화제이기 때문에, 고무의 총량에는 더하지 않는 것으로 한다.

액상 고무의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 50 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또 그 밖의 연화제로는, 예를 들어 쿠마론·인덴 수지 등을 들 수 있다.

쿠마론·인덴 수지로는, 주로 쿠마론과 인덴의 중합물로 이루어지고, 평균 분자량 1000 이하 정도의 비교적 저분자량으로서, 연화제로서 기능할 수 있는 여러 가지의 쿠마론·인덴 수지를 들 수 있다.

쿠마론·인덴 수지로는, 예를 들어 닛토 화학 (주) 제조의 니트레진 (등록 상표) 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.

쿠마론·인덴 수지의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 3 질량부 이상인 것이 바람직하고, 20 질량부 이하인 것이 바람직하다.

(점착성 부여제)

점착성 부여제로는, 예를 들어 석유 수지 등을 들 수 있다. 또 석유 수지로는, 예를 들어 마루젠 석유 화학 (주) 제조의 마루카렛 (등록 상표) M890A [디시클로펜타디엔계 석유 수지, 연화점 : 105 ℃] 등이 바람직하다.

석유 수지의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 3 질량부 이상인 것이 바람직하고, 30 질량부 이하인 것이 바람직하다.

(노화 방지제)

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 2-메르캅토벤즈이미다졸 등을 들 수 있다.

벤즈이미다졸계 노화 방지제의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

또 퀴논계 노화 방지제로는, 예를 들어 마루이시 화학품 (주) 제조의 안티겐 FR [방향족 케톤-아민 축합물] 등을 들 수 있다.

퀴논계 노화 방지제의 배합 비율은, 고무의 총량 100 질량부당 0.5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

〈고감쇠 고무 조성물〉

상기 각 성분을 함유하는 고감쇠 고무 조성물에 의하면, 예를 들어 빌딩 등의 건축물의 기초에 삽입되는 면진용의 점탄성 지승 (支承) 이나, 혹은 건축물의 구조 중에 삽입되는 제진 (制震) (제진 (制振)) 용의 점탄성 댐퍼를 구성하는 점탄성체를 형성할 수 있다.

또 본 발명의 고감쇠 고무 조성물에 의하면, 예를 들어 적교 (吊橋) 나 사장교 (斜張橋) 등의 케이블의 제진 부재, 산업 기계나 항공기, 자동차, 철도 차량 등의 방진 부재, 컴퓨터나 그 주변 기기류, 혹은 가정용 전기 기기류 등의 방진 부재 등으로서 사용되는 각종 점탄성체도 형성할 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무, 실리카, 오일, 방착성 실리콘 화합물, 가교 성분, 그 밖의 각종 성분의 종류와 그 조합 및 배합 비율을 조정함으로써, 각각의 점탄성체를, 각각의 용도에 적절한 우수한 감쇠 성능을 갖는 것으로 할 수 있다.

《점탄성 댐퍼》

특히 본 발명의 고감쇠 고무 조성물을 형성 재료로서 사용하여, 건축물의 구조 중에 삽입되는 점탄성 댐퍼의 점탄성체를 형성한 경우에는, 당해 점탄성체가 높은 감쇠 성능을 갖는 점에서, 이러한 점탄성체를 포함하는 개개의 점탄성 댐퍼의 감쇠 성능을 향상시켜, 그 전체를 소형화하거나, 1 개의 건축물에 삽입하는 수를 줄이거나 해도 종래와 동등한 제진 성능을 확보할 수 있다.

또 점탄성체의 내구성을 향상시켜, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때에 파손되거나 감쇠 성능이 크게 저하되거나 하는 것을 억제할 수 있다.

게다가, 주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무는, 앞서 설명한 바와 같이 점탄성체의 감쇠 성능이나 물성 등의 온도 의존성을 작게 할 수 있기 때문에, 예를 들어 온도차가 큰 건축물의 외벽 부근에 점탄성 댐퍼를 설치할 수 있고, 건축물 등에 있어서의, 점탄성 댐퍼에 의한 제진 성능의 설계의 자유도를 넓힐 수도 있다.

실시예

〈실시예 1〉

디엔계 고무로서의 천연 고무 [SMR-CV60] 100 질량부에, 실리카 [토소·실리카 (주) 제조의 NipSil KQ, 습식법 실리카, BET 비표면적 : 240 ㎡/g] 150 질량부, 오일 [방향족계 광유, 이데미츠 코산 (주) 제조의 다이아나 (등록 상표) 프로세스 오일 AH-16] 30 질량부, 및 오르가노실리콘계 활제 [실 ＋ 자일라허 "스트라트쿨" 사 제조의 스트라크톨 HT282, 오르가노실리콘 화합물, 금속 비누, 및 불활성 캐리어의 혼합물, 유효 성분으로서의 오르가노실리콘 화합물과 금속 비누의 양 : 70 ％] 3 질량부와, 하기 표 1 에 나타내는 각 성분 중 가교 성분 이외의 각 성분을 배합하고, 밀폐식 혼련기를 사용하여 혼련한 후, 추가로 가교 성분을 더하여 혼련하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

표 중의 각 성분은 하기와 같다. 또 표 중의 질량부는, 각각 천연 고무 100 질량부당의 질량부이다.

실란 화합물 : 페닐트리에톡시실란, 신에츠 화학 공업 (주) 제조의 KBE-103 카본 블랙 : FEF, 토카이 카본 (주) 제조의 시스트 3

벤즈이미다졸계 노화 방지제 : 2-메르캅토벤즈이미다졸, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 노크락 (등록 상표) MB

퀴논계 노화 방지제 : 마루이시 화학품 (주) 제조의 안티겐 FR

산화아연 2 종 : 미츠이 금속 광업 (주) 제조

스테아르산 : 니치유 (주) 제조의 「츠바키」

쿠마론·인덴 수지 : 연화점 90 ℃, 닛토 화학 (주) 제조의 니트레진 쿠마론 G-90

디시클로펜타디엔계 석유 수지 : 연화점 105 ℃, 마루젠 석유 화학 (주) 제조의 마루카렛트 M890A

5 ％ 오일 처리 분말 황 : 가황제, 츠루미 화학 공업 (주) 제조, 황 자체의 배합 비율은 1.5 질량부

술펜아미드계 촉진제 : N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 (등록 상표) NS

티우람계 촉진제 : 테트라부틸티우람디술파이드, 오우치 신코 화학 공업 (주) 제조의 녹셀러 TBT

〈비교예 1〉

오르가노실리콘계 활제를 배합하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈실시예 2, 3, 비교예 2, 3〉

오르가노실리콘계 활제의 배합 비율을, 천연 고무 100 질량부당 0.5 질량부(비교예 2), 1 질량부 (실시예 2), 5 질량부 (실시예 3), 8 질량부 (비교예 3) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈실시예 4, 5, 비교예 4〉

실리카의 배합 비율을, 천연 고무 100 질량부당 90 질량부 (비교예 4), 100 질량부 (실시예 4), 180 질량부 (실시예 5) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈비교예 5〉

실리카의 배합 비율을, 천연 고무 100 질량부당 200 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하고자 했지만, 밀폐식 혼련기의 부하가 커졌기 때문에 혼련을 중지시키고, 그 후의 평가를 단념하였다.

〈비교예 6, 7〉

오일의 배합 비율을, 천연 고무 100 질량부당 10 질량부 (비교예 6), 60 질량부 (비교예 7) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈실시예 6〉

고무로서, 실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 천연 고무 75 질량부와, BR [JSR (주) 제조의 JSR BR01, 시스-1,4 결합의 함량 : 95 질량％] 25 질량부를 병용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈실시예 7〉

오르가노실리콘계 활제로서, 실 ＋ 자일라허 "스트라트쿨" 사 제조의 스트라크톨 WS180 (오르가노실리콘 화합물) 을, 천연 고무 100 질량부당 3 질량부 배합한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈실시예 8〉

오일로서, 파라핀계 광유 [이데미츠 흥산 (주) 제조의 다이아나 프로세스 오일 PW-380] 을, 천연 고무 100 질량부당 30 질량부 배합한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 고감쇠 고무 조성물을 조제하였다.

〈혼련성 평가〉

실시예, 비교예의 고감쇠 고무 조성물을 조제하기 위해서 각 성분을 밀폐식혼련기에 투입하여 혼련했을 때에, 문제없이 혼련할 수 있었던 것을 양호 (○), 점성이나 점착성이 지나치게 높아, 밀폐식 혼련기의 부하가 커져 혼련을 도중에 단념한 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다. 전술한 바와 같이 비교예 5 는 불량 (×) 이었지만, 그 밖의 실시예, 비교예는 모두 양호 (○) 였다.

〈취출 용이성 평가〉

상기 혼련이 완료된 실시예, 비교예의 고감쇠 고무 조성물의 전체량을 밀폐식 혼련기로부터 꺼내는 데에 필요로 한 시간을 계측하였다. 그리고 필요로 한 시간이 25 분 이내였던 것을 양호 (○), 25 분을 초과한 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다.

〈감쇠 특성 시험〉

(시험체의 제작)

실시예, 비교예에서 조제한 고감쇠 고무 조성물을 시트상으로 압출 성형한 후 타발하여, 도 1 에 나타내는 원판 (1) (두께 5 ㎜ × 직경 25 ㎜) 을 형성하고, 이 원판 (1) 의 표리 양면에 각각 가황 접착제를 개재하여 두께 6 ㎜ × 세로 44 ㎜ × 가로 44 ㎜ 의 사각형 평판상의 강판 (2) 을 중첩하여 적층 방향으로 가압하면서 150 ℃ 로 가열하여, 원판 (1) 을 형성하는 고감쇠 고무 조성물을 가교시킴과 함께 당해 원판 (1) 을 2 장의 강판 (2) 과 가황 접착시켜, 점탄성체의 모델로서의 감쇠 특성 평가용의 시험체 (3) 를 제작하였다.

(변위 시험)

도 2(a) 에 나타내는 바와 같이 상기 시험체 (3) 를 2 개 준비하고, 이 2 개의 시험체 (3) 를, 각각 일방의 강판 (2) 을 개재하여 1 장의 중앙 고정 지그 (4) 에 고정시킴과 함께, 양 시험체 (3) 의 타방의 강판 (2) 에, 각각 1 장씩의 좌우 고정 지그 (5) 를 고정시켰다. 그리고 중앙 고정 지그 (4) 를, 도시되지 않은 시험기의 상측의 고정 아암 (6) 에 조인트 (7) 를 개재하여 고정시키고, 또한 2 장의 좌우 고정 지그 (5) 를, 상기 시험기의 하측의 가동반 (8) 에 조인트 (9) 를 개재하여 고정시켰다.

다음으로 이 상태에서 가동반 (8) 을, 도 2(a) 중에 백색 화살표로 나타내는 바와 같이 고정 아암 (6) 의 방향으로 밀어 올리도록 변위시켜, 원판 (1) 을 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이 두께 방향과 직교 방향으로 뒤틀림 변형시킨 상태로 하고, 이어서 이 상태로부터 가동반 (8) 을, 이번에는 도 2(b) 중에 백색 화살표로 나타내는 바와 같이 고정 아암 (6) 의 방향과 반대 방향으로 인하하도록 변위시켜 도 2(a) 에 나타내는 상태로 되돌리는 조작을 1 사이클로 하여, 원판 (1) 을 반복적으로 뒤틀림 변형, 즉 진동시켰을 때의, 당해 원판 (1) 의 두께 방향의 변위량 (㎜) 과 하중 (N) 의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프 H (도 3 참조) 를 구하였다.

측정은, 온도 20 ℃ 의 환경 하, 상기의 조작을 3 사이클 실시하여 3 사이클째의 값을 구하였다. 각 사이클에 있어서의 최대 변위량은, 모두 원판 (1) 을 사이에 끼우는 2 장의 강판 (2) 의, 당해 원판 (1) 의 두께 방향과 직교 방향의 편차량이 원판 (1) 의 두께의 200 ％ 가 되도록 설정하였다.

이어서, 상기의 측정에 의해 구한 도 3 에 나타내는 히스테리시스 루프 H 중 최대 변위점과 최소 변위점을 연결하는, 도면 중에 굵은 선의 실선으로 나타내는 직선 (L₁) 의 기울기 Keq (N/㎜) 를 구하고, 이 기울기 Keq (N/㎜) 와, 원판 (1) 의 두께 T (㎜) 와, 원판 (1) 의 단면적 A (㎟) 로부터, 식 (a) :

[수학식 1]

에 의해 등가 전단 탄성률 (Geq (N/㎟)) 을 구하였다.

그리고 비교예 1 의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 원판 (1) 을 구비한 시험체 (3) 에 있어서의 등가 전단 탄성률 (Geq (N/㎟)) 을 100 으로 했을 때의, 각 실시예, 비교예의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 원판 (1) 을 구비한 시험체 (3) 의 등가 전단 탄성률 (Geq (N/㎟)) 의 상대치를 구하고, 이러한 상대치가 90 이상인 것을 양호 (○), 90 미만인 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다.

또 도 3 중에 사선을 부여하여 나타낸, 히스테리시스 루프 H 의 전체 표면적으로 나타내는 흡수 에너지량 (ΔW) 과, 동 도면 중에 망선 (網線) 을 부여하여 나타낸, 직선 (L₁) 과, 그래프의 가로축과, 직선 (L₁) 과 히스테리시스 루프 H 의 교점으로부터 상기 가로축으로 내린 수선 (L₂) 으로 둘러싸인 영역의 표면적으로 나타내는 탄성 변형 에너지 (W) 로부터, 식 (b) :

[수학식 2]

에 의해 등가 감쇠 정수 (Heq) 를 구하였다.

그리고 비교예 1 의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 원판 (1) 을 구비한 시험체 (3) 에 있어서의 등가 감쇠 정수 (Heq) 를 100 으로 했을 때의, 각 실시예, 비교예의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 원판 (1) 을 구비한 시험체 (3) 의 등가 감쇠 정수 (Heq) 의 상대치를 구하고, 이러한 상대치가 85 이상인 것을 양호 (○), 85 미만인 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다.

(반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 내구성 평가)

온도 20 ℃ 의 환경 하, 상기 변위 시험과 동 조건에서, 최대 변위량을 200 ％ 로 하여 변위를 반복했을 때에, 원판 (1) 이 파손되는 데에 필요로 한 변위 사이클 수를 계수하였다. 그리고 당해 사이클 수가 80 사이클 이상인 것을 양호 (○), 80 사이클 미만인 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다.

〈고무 경도 측정〉

실시예 1 ∼ 3, 7, 비교예 1 ∼ 3 의 고감쇠 고무 조성물을 프레스 성형함과 함께 가교시켜, 일본 공업 규격 JIS K 6253-3 : 2006 「가황 고무 및 열가소성 고무-경도를 구하는 방법-제3부 : 듀로미터 경도」에 규정된 시험편을 제작하고, 온도 20 ℃ 의 환경 하, 당해 시험편의 듀로미터 타입 A 경도를 측정하였다.

그리고 비교예 1 의 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 시험편과 고무 경도가 동일했던 것을 양호 (○), 상기 시험편과 비교하여 고무 경도가 변화된 것을 불량 (×) 이라고 평가하였다.

이상의 결과를 표 2 ∼ 표 4 에 나타낸다.

표 2 ∼ 표 4 의 실시예 1 ∼ 8, 비교예 1 의 결과로부터, 고무, 실리카, 및 오일을 함유하는 고감쇠 고무 조성물에, 추가로 방착성 실리콘 화합물을 배합함으로써, 혼련이나 성형 가공이 용이하고, 게다가 혼련 후에 혼련기 밖으로 꺼내기 쉽기 때문에 생산성이 우수한 데다가, 고무 경도의 변화가 없고, 현상황보다 감쇠 성능이 우수함과 함께, 지진 등에 의해 반복적으로 대변형이 가해졌을 때의 내구성도 우수한 점탄성체를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.

단 실시예 1 ∼ 5, 비교예 2 ∼ 7 의 결과로부터, 상기의 효과를 얻기 위해서는, 고무 100 질량부당의 각 성분의 배합 비율을, 방착성 실리콘 화합물 : 1 질량부 이상, 5 질량부 이하, 실리카 : 100 질량부 이상, 180 질량부 이하, 그리고 오일 : 20 질량부 이상, 50 질량부 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

또 실시예 1, 6 의 결과로부터, 특히 점탄성체의 감쇠 성능을 향상시키거나 고감쇠 고무 조성물을 더욱 잘 끊어지지 않게 하기 위해서는, 고무로서 천연 고무와 BR 을 병용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.

또 실시예 1, 7 의 결과로부터, 방착성 실리콘 화합물로는, 각종 오르가노실리콘계 활제를 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.

또한 실시예 1, 8 의 결과로부터, 오일로는 여러 가지의 광유를 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.

1 : 원판
2 : 강판
3 : 시험체
4 : 중앙 고정 지그
5 : 좌우 고정 지그
6 : 고정 아암
7 : 조인트
8 : 가동반
9 : 조인트
H : 히스테리시스 루프
L₁ : 직선
L₂ : 수선
W : 에너지
ΔW : 흡수 에너지량

Claims

주사슬 중에 이중 결합을 갖는 고무, 상기 고무 100 질량부당, 100 질량부 이상, 180 질량부 이하의 실리카, 20 질량부 이상, 50 질량부 이하의 오일, 및 1 질량부 이상, 5 질량부 이하의 방착성 (防着性) 을 갖는 실리콘 화합물을 함유하는 고감쇠 고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 고무는, 천연 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 및 클로로프렌 고무로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 고감쇠 고무 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 실리카는, BET 비표면적이 100 ㎡/g 이상, 400 ㎡/g 이하의 실리카인 고감쇠 고무 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오일은, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유, 및 방향족계 광유로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 고감쇠 고무 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 화합물은, 오르가노실리콘계 활제인 고감쇠 고무 조성물.
상기 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 고감쇠 고무 조성물로 이루어지는 점탄성체를 구비하는 점탄성 댐퍼.