(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する構造物支承体用非シラン化合物系ゴム組成物であって、上記（Ｂ）成分の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して４０〜８０重量部であり、かつ、上記（Ｃ）成分の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して３０〜５０重量部であり、上記（Ｂ）成分／上記（Ｃ）成分の重量比率が７３／２７〜４４／５６であることを特徴とする構造物支承体用ゴム組成物。
（Ａ）天然ゴム。
（Ｂ）カーボンブラック。
（Ｃ）シリカ。
【請求項２】
上記（Ａ）〜（Ｃ）成分に加えてさらに硫黄を含有し、かつ、上記硫黄の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して０．５〜１．５重量部である請求項１記載の構造物支承体用ゴム組成物。
【請求項３】
上記（Ｂ）成分のカーボンブラックが、ＩＳＡＦカーボンブラックである請求項１または２記載の構造物支承体用ゴム組成物。
【請求項４】
上記（Ａ）〜（Ｃ）成分および硫黄に加えてさらに加硫促進剤を含有し、かつ、上記加硫促進剤の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜３重量部である請求項２または３記載の構造物支承体用ゴム組成物。
【請求項５】
上記加硫促進剤が、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＴ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）、テトラオクチルチウラムジスルフィド（ＴＯＴ）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）およびジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）からなる群から選ばれた少なくとも一種のチウラム系加硫促進剤である請求項４記載の構造物支承体用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物支承体用ゴム組成物に関するものであり、詳しくは、橋梁支承体のゴム材料として非常に有用な構造物支承体用ゴム組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、橋梁技術の進歩がめざましく、橋梁規模が年々大形化し、これに伴って長大橋が設計されている。このような長大橋の支承方式として、従来から、長スパンの橋桁を用い、これを多数の橋桁に固定されたゴム支承体で固定支持することが行われており、上記ゴム支承体のゴム材料としては、天然ゴムを含有するゴム組成物が用いられている。しかしながら、天然ゴムのみをゴム材料として用いた場合は減衰性に劣るため、天然ゴムに、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、Ｃｌ−ＩＩＲ（クロロ化ブチルゴム）等の合成ゴムを配合したゴム組成物や、天然ゴムにクマロン樹脂、ペンタジエン（イソプレン）樹脂等を配合したゴム組成物が用いられている。また、天然ゴムに、カーボンブラックまたはシリカを配合したゴム組成物も用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような天然ゴムに合成ゴムを配合したゴム組成物や、天然ゴムにクマロン樹脂等を配合したゴム組成物は、減衰性が向上するものの、剪断弾性係数の温度依存性が大きいため、温度依存性に劣るという問題がある。そして、上記のような天然ゴムにカーボンブラックまたはシリカを配合したゴム組成物は、減衰性および温度依存性が向上するものの、減衰性および温度依存性の向上のためには、天然ゴムにカーボンブラックまたはシリカを多量に配合する必要があるため、加工性が劣るという問題がある。このように、減衰性、温度依存性および加工性の全ての特性を満足する構造物支承体用ゴム組成物は未だ得られていないのが実情であり、上記全ての特性を備えた構造物支承体用ゴム組成物の開発が待望されている。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、減衰性、温度依存性および加工性の全ての特性を備えた構造物支承体用ゴム組成物の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の構造物支承体用ゴム組成物は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する構造物支承体用非シラン化合物系ゴム組成物であって、上記（Ｂ）成分の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して４０〜８０重量部であり、かつ、上記（Ｃ）成分の配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して３０〜５０重量部であり、上記（Ｂ）成分／上記（Ｃ）成分の重量比率が７３／２７〜４４／５６であるという構成をとる。
（Ａ）天然ゴム。
（Ｂ）カーボンブラック。
（Ｃ）シリカ。
【０００６】
すなわち、この発明者は、減衰性、温度依存性および加工性の全ての特性を備えた構造物支承体用ゴム組成物を得るべく、天然ゴムを中心に鋭意研究を重ねた。天然ゴムは、一般に強度の面では優れているが、減衰性に劣るという欠点を有している。そこで、天然ゴムの優れた強度を保持しつつ、減衰性の向上を図るべく研究を重ねた結果、従来のように合成ゴムを併用せずに天然ゴム（Ａ成分）のみを用い、これにカーボンブラック（Ｂ成分）およびシリカ（Ｃ成分）を各々特定量配合すると、減衰性が向上するのはもちろんのこと、温度依存性にも優れ、しかも加工性が良好である構造物支承体用ゴム組成物が得られることを見出し本発明に到達した。
【０００７】
また、上記天然ゴム（Ａ成分）、カーボンブラック（Ｂ成分）およびシリカ（Ｃ成分）に加えて、さらに特定量の硫黄を配合した構造物支承体用ゴム組成物を用いると、圧縮クリープと減衰性とのバランスが良好になることを突き止めた。
【０００８】
そして、上記カーボンブラック（Ｂ成分）のなかでも、特にＩＳＡＦカーボンブラックを用いると、減衰性がより一層向上することを突き止めた。
【０００９】
また、上記天然ゴム（Ａ成分）、カーボンブラック（Ｂ成分）、シリカ（Ｃ成分）および硫黄に加えて、さらに特定量の加硫促進剤を配合した構造物支承体用ゴム組成物を用いると、温度依存性がより向上するとともに、熱老化が減少し、耐久性もより一層向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１１】
本発明の構造物支承体用ゴム組成物は、天然ゴム（Ａ成分）とカーボンブラック（Ｂ成分）とシリカ（Ｃ成分）とを用いて得られる。
【００１２】
上記天然ゴム（Ａ成分）は、上記構造物支承体用ゴム組成物のゴム成分として用いられるものであり、上記構造物支承体用ゴム組成物全体の３０〜５０重量％を占めていることが好ましく、特に好ましくは３５〜４５重量％である。
【００１３】
上記カーボンブラック（Ｂ成分）の種類は、特に制限されるものではなく、例えば、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のカーボンブラックがあげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、粒径が小さく（ＡＳＴＭ  Ｄ：１１〜１９ｎｍ）、減衰性の向上効果が優れているという点で、ＩＳＡＦカーボンブラックが特に好ましい。
【００１４】
上記カーボンブラックの比表面積は１２〜１４２ｍ2 ／ｇの範囲が好ましく、特に好ましくは９９〜１３１ｍ2 ／ｇである。上記比表面積は、吸着気体として窒素ガスを用いる気相吸着法を用いて測定することができる。また、上記カーボンブラックの平均粒径は、１８〜１２２ｎｍの範囲が好ましく、特に好ましくは２０〜２４ｎｍである。
【００１５】
上記カーボンブラック（Ｂ成分）の配合割合は、上記天然ゴム（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、４０〜８０部に設定する必要があり、好ましくは４５〜５５部である。すなわち、上記カーボンブラック（Ｂ成分）の配合割合が４０部未満であると減衰性が劣り、８０部を超えると加工性が劣るからである。
【００１６】
上記カーボンブラック（Ｂ成分）とともに用いられるシリカ（Ｃ成分）としては、含水シリカ、無水シリカのいずれでもよいが、好ましくは含水シリカである。
【００１７】
上記シリカの比表面積は５０〜４００ｍ2 ／ｇの範囲が好ましく、特に好ましくは７０〜３００ｍ2 ／ｇである。上記シリカの一次平均粒径は、１１〜８０ｎｍの範囲が好ましく、特に好ましくは１６〜４８ｎｍである。
【００１８】
上記シリカ（Ｃ成分）の配合割合は、上記天然ゴム（Ａ成分）１００部に対して、３０〜５０部に設定する必要があり、好ましくは３５〜４５部である。すなわち、上記シリカ（Ｃ成分）の配合割合が３０部未満であると減衰性が劣り、５０部を超えると加工性が劣るからである。
【００１９】
本発明の構造物支承体用ゴム組成物としては、上記Ａ〜Ｃ成分に加えて、さらに加硫剤としての硫黄を配合したものが好ましい。すなわち、硫黄を配合することにより、圧縮クリープと減衰性とのバランスが良好になるからである。
【００２０】
上記硫黄の配合割合は、上記天然ゴム（Ａ成分）１００部に対して、０．５〜１．５部の範囲が好ましく、特に好ましくは１部である。すなわち、上記硫黄の配合割合が０．５部未満であると、上記天然ゴム（Ａ成分）が加硫しにくく、圧縮クリープや接着性に劣る傾向が見られ、１．５部を超えると、減衰性が低下する傾向が見られるからである。
【００２１】
また、本発明の構造物支承体用ゴム組成物としては、上記Ａ〜Ｃ成分および硫黄に加えて、さらに加硫促進剤を配合したものが好ましい。上記加硫促進剤としては、特に限定はなく、チウラム系，スルフェンアミド系，アルデヒドアンモニア系，アルデヒドアミン系，チオウレア系，グアニジン系，チアゾール系，ジチオカルバミン酸塩系，キサントゲン酸塩系等があげられ、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、チウラム系，スルフェンアミド系の加硫促進剤が特に好ましい。上記チウラム系加硫促進剤としては、特に限定はなく、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＴ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）、テトラオクチルチウラムジスルフィド（ＴＯＴ）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、上記スルフェンアミド系加硫促進剤としては、特に限定はなく、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＺ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＮＳ）等があげられる。
【００２２】
上記加硫促進剤の配合割合は、上記天然ゴム（Ａ成分）１００部に対して、０．１〜３部の範囲が好ましく、特に好ましくは０．５〜２．５部である。すなわち、上記加硫促進剤の配合割合が０．１部未満であると、加硫時間が非常に長くなり、製造コストが高くなるからであり、３部を超えると、スコーチ（焼け）を起こしやすくなり、未加硫ゴムの成形が困難になるからである。
【００２３】
なお、本発明の構造物支承体用ゴム組成物としては、上記Ａ〜Ｃ成分、硫黄および加硫促進剤の他に、軟化剤、加硫促進助剤、老化防止剤、粘着付与剤等を適宜に配合しても差し支えない。
【００２４】
上記軟化剤としては、脂肪油系軟化剤、松根油系軟化剤、石油系軟化剤、コールタール系軟化剤、合成樹脂系軟化剤、トール油、ファクチス等があげられる。そして、上記軟化剤の配合割合は、上記天然ゴム（Ａ成分）１００部に対して、５〜３０部が好ましく、特に好ましくは１０〜２０部である。
【００２５】
上記加硫促進助剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛等があげられる。
【００２６】
上記老化防止剤としては、フェニレンジアミン等があげられる。
【００２７】
上記粘着付与剤としては、アルキルフェノールホルムアルデヒド系樹脂、アルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン系樹脂、キシレンホルムアルデヒド系樹脂、ポリブテン、ロジン誘導体等があげられる。
【００２８】
本発明の構造物支承体用ゴム組成物は、上記各成分をバンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を用いて充分に混練した後、所定温度で所定時間加硫することにより得られる。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３０】
【実施例１〜１６、比較例１〜５】
下記の表１〜表４に示す各成分を同表に示す割合で配合し、これをバンバリーミキサーを用いて充分に混練した後、１４８℃で３０分間加硫して、目的とするゴム組成物を得た。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】
【表３】
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【００３４】
【表４】
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【００３５】
このようにして得られた実施例品および比較例品のゴム組成物を用いて、下記の基準に従い、温度依存性および減衰性の評価を行った。その結果を、後記の表５〜表８に併せて示した。
【００３６】
〔温度依存性〕
島津製作所社製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、振動数１Ｈｚ、剪断歪み±５０％の条件で、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ（−１０℃）を測定した。同様に、４０℃の貯蔵弾性率Ｅ（４０℃）を測定した。その結果、Ｅ（−１０℃）／Ｅ（４０℃）の値が、２．０未満であれば温度依存性に優れている。
【００３７】
〔減衰性〕
振動数０．５Ｈｚの条件における等価減衰定数を測定した。その結果、等価減衰定数が０．１以上であれば減衰性に優れている。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
【表６】
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【００４０】
【表７】
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【００４１】
【表８】
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【００４２】
上記表５〜表８の結果から、全実施例品のゴム組成物は、加工性に優れるとともに、Ｅ（−１０℃）／Ｅ（４０℃）の値が２．０未満であることから温度依存性に優れ、かつ、等価減衰定数が０．１以上であることから減衰性にも優れていることがわかる。
【００４３】
これに対して、比較例１品のゴム組成物は、Ｅ（−１０℃）／Ｅ（４０℃）の値が２．０未満であることから温度依存性に優れるが、等価減衰定数が０．１を下回るため、減衰性に劣ることがわかる。また、比較例２品のゴム組成物は、等価減衰定数が０．１以上であることから減衰性に優れるが、Ｅ（−１０℃）／Ｅ（４０℃）の値が２．０であるため、温度依存性に劣ることがわかる。そして、比較例４品のゴム組成物は、Ｅ（−１０℃）／Ｅ（４０℃）の値が２．０未満であることから温度依存性に優れるが、等価減衰定数が０．１を下回るため、減衰性に劣ることがわかる。なお、比較例３品のゴム組成物は、シリカの配合量が所定量を超えているため加工性が悪く、混練りができないため測定不可能であった。同様に、比較例５品のゴム組成物は、ＩＳＡＦカーボンブラックの配合量が所定量を超えているため加工性が悪く、混練りができないため測定不可能であった。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の構造物支承体用ゴム組成物は、ゴム成分として合成ゴムを用いずに天然ゴム（Ａ成分）のみを用いるとともに、カーボンブラック（Ｂ成分）およびシリカ（Ｃ成分）を各々特定量含有するため、天然ゴムの優れた強度を保持しつつ、減衰性および温度依存性に優れ、しかも加工性が良好である。したがって、本発明の構造物支承体用ゴム組成物は、長大橋を支持する免震支承体や、反力分散支承体等の橋梁支承体用ゴム組成物として極めて有用である。
【００４５】
また、上記天然ゴム（Ａ成分）、カーボンブラック（Ｂ成分）およびシリカ（Ｃ成分）に加えて、さらに特定量の硫黄を配合した構造物支承体用ゴム組成物を用いると、圧縮クリープと減衰性とのバランスが良好になる。
【００４６】
そして、特にＩＳＡＦカーボンブラックを用いると、減衰性がより一層向上する。
【００４７】
また、上記天然ゴム（Ａ成分）、カーボンブラック（Ｂ成分）、シリカ（Ｃ成分）および硫黄に加えて、さらに特定量の加硫促進剤を配合した構造物支承体用ゴム組成物を用いると、温度依存性がより向上するとともに、熱老化が減少し、耐久性もより一層向上する。