(57)【要約】【課題】減衰特性、破壊強度や弾性率等の諸特性をバランスよく具え、加工性を損なうことのない高減衰ゴム組成物、及びそれを用い免震構造体を提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対し、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１７０ｍ２  ／ｇであるとともにジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）と圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）との差（ΔＤＢＰ）が１０〜３０ｍｌ／１００ｍｇであるカーボンブラックを４０〜９５重量部、および粘着付与剤を５〜５０重量部含有してなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、
セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１７０ｍ２  ／ｇであるとともにジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）と圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）との差（ΔＤＢＰ）が１０〜３０ｍｌ／１００ｍｇであるカーボンブラックを４０〜９５重量部、および
粘着付与剤を５〜５０重量部含有してなる
ことを特徴とする高減衰ゴム組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の高減衰ゴム組成物を用いた
ことを特徴とする免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震動の振動エネルギーを吸収し、構造物への振動伝達を絶縁又は軽減する免震構造体に用いるのに適する減衰性及び加工性に優れた高減衰ゴム組成物及びそれを用いた免震構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の基礎免震、橋梁や高架道路などの構造物の支承には、ゴム組成物と鋼板等の硬質板とを交互に積層した免震構造体を用いる技術が広く普及している。
【０００３】
この免震構造体は、上下方向には高い剛性、せん断方向には低い剛性を有する弾性構造体であり、地震の振動数に対して建築物の固有振動数を低減することにより、振動の入力加速度を減少し、建築物あるいはその中の人、設備などに対する被害を最小限にするものである。
【０００４】
このような用途に用いられるゴム組成物は、破壊強度、クリープ特性や適度な弾性率などを具備し長期に渡り安定した高減衰性を必要とし、かつ製造時のゴム組成物の加工性を良好に維持することから、天然ゴムやイソプレンゴム等のジエン系ゴムをゴム成分とし、カーボンブラックと軟化剤とを多量に配合するゴム組成物が主に用いられている。
【０００５】
免震構造体に用いられる減衰性能、破壊強度、クリープ特性及び弾性率を保持し、加工性に優れる高減衰性ゴム組成物として、原料ゴムに特定の微粒子カーボンブラックを配合する技術が開示されている（特許文献１，２）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１７６０８３号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−４０８８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ゴム組成物に高減衰性を付与するために多量のカーボンブラックを充填すると、ゴム組成物の粘度が上昇し未加硫ゴムの加工性が悪化し、加工工程に影響すると共に分散性不良からそのゴム特性を十分に発揮できず、またゴム硬度の上昇によりゴム組成物の破壊特性の低下、さらには製品寿命の低下にもつながるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、減衰特性と破壊強度や弾性率等の諸特性をバランスよく具えた免震構造体に用いるのに適する高減衰性能を有し、しかもその製造工程におけるゴム組成物の加工性を損なうことのない高減衰ゴム組成物、及びそれを用いた減衰性能に優れる免震構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ゴム組成物に特定の微粒子径とストラクチャー形態を有するカーボンブラックを用いることにより、カーボンブラックの高充填時においても減衰性能と破壊強度や弾性率等のゴム特性をバランスよく発現し、かつ加工性を損なうことがないことを見出し本発明の完成に到った。
【００１１】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１７０ｍ２  ／ｇであるとともにジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）と圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）との差（ΔＤＢＰ）が１０〜３０ｍｌ／１００ｍｇであるカーボンブラックを４０〜９５重量部、および粘着付与剤を５〜５０重量部含有してなることを特徴とする高減衰ゴム組成物である。
【００１２】
本発明の高減衰ゴム組成物によれば、カーボンブラックの粒子径を示すＣＴＡＢとストラクチャーの安定性を示すΔＤＢＰを上記範囲とし、かつ粘着付与剤をジエン系ゴムに配合することにより、未加硫時のゴム加工性を良好に維持し、かつ加硫後ゴム組成物のゴム剛性、強度、伸び特性等をバランス良く発現し、優れた減衰性能を得ることができる。
【００１３】
そして、前記高減衰ゴム組成物を用いた免震構造体によれば、ゴム材料自体の優れた高減衰性によって振動エネルギーを吸収し、ビルや橋梁などの構造物及び内部の機器装置を地震災害から保護することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づき詳細に説明する。
【００１５】
本発明の高減衰ゴム組成物は、ゴム成分としてジエン系ゴムが用いられることが好ましい。
【００１６】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、各種のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、各種のブタジエンゴム（ＢＲ）、シンジオタクチック−１，２ポリブタジエンで変性したシス−１，４ブタジエンゴム（ＶＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができ、その単独又は任意の２種以上を併用し使用することができる。
【００１７】
なかでも、機械的強度特性、減衰性、加工性等のバランスの観点から、ＮＲやＩＲの天然ゴム系ゴム成分が好適であり、ＮＲ及び／又はＩＲを主成分としてＢＲやＶＣＲを配合し減衰性や低温特性の向上を図るものでもよい。
【００１８】
本発明の高減衰ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、特定の粒子径、ストラクチャー形態を有するカーボンブラックが４０〜９５重量部配合される。
【００１９】
上記カーボンブラックとしては、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１７０ｍ２  ／ｇであり、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）と圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）との差（ΔＤＢＰ）が１０〜３０ｍｌ／１００ｍｇであるカーボンブラックがゴムの加工性を向上し、減衰性とバランスのよいゴム特性を有することから好適に用いられる。
【００２０】
ＣＴＡＢは、カーボンブラックの粒子径を示しゴム補強性の指標となるもので、ＣＴＡＢが１４０ｍ２  ／ｇ未満であると粒子径が大きくなり良好な減衰性が得られず、１７０ｍ２  ／ｇを超えると加工性が悪化し、ゴムの分散性不良により破壊強度の低下を招き、この範囲においてゴム組成物の加工性を維持して減衰性を向上することができる。なお、ＣＴＡＢは、ＡＳＴＭ  Ｄ３７６５  に準拠する測定値である。
【００２１】
また、ＤＢＰと２４Ｍ４ＤＢＰとの差ΔＤＢＰは、カーボンブラックのストラクチャーの安定性の指標となるもので、ΔＤＢＰが大きいほど混練中に破壊されるストラクチャーが多くなり補強性が低下することになるが、ΔＤＢＰが１０ｍｌ／１００ｍｇ未満であると未加硫ゴムのゴム硬度が上昇し加工性が悪化し、また加硫後伸び特性も十分でなく減衰効果が低下する。なお、ＤＢＰはＪＩＳ  Ｋ６２２１、２４Ｍ４ＤＢＰはＡＳＴＭ  Ｄ  ３４９３  に準拠する測定値である。
【００２２】
上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し４０〜９５重量部が好ましい範囲である。カーボンブラックが４０重量部未満であるとゴムの補強性が低下しゴム組成物の強度や剛性が得られず減衰性が極端に低下し、９５重量部を超えると加工性が悪化し、ゴム硬度の上昇により耐久性が低下し好ましくない。
【００２３】
従って、上記ＣＴＡＢとΔＤＢＰの範囲を共に満足するカーボンブラックを所定量用いることで、未加硫ゴムの加工性と加硫後ゴム組成物の減衰性能及び強度、伸び等のゴム特性を両立することができる。
【００２４】
本発明においては、上記カーボンブラックに加えて通常のカーボンブラック、例えば，ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦなどが挙げられ、単独又は任意の２種以上を用いてもよい。
【００２５】
本発明の高減衰ゴム組成物には、上記カーボンブラックに加えて、粘着付与剤がゴム成分１００重量部に対して５〜５０重量部配合される。
【００２６】
粘着付与剤としては、特に限定されるものではなく、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、ペンテンフェノール系樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂、ポリブテン系樹脂、ロジン誘導体樹脂などの各種粘着付与剤を挙げることができ、その単独又は任意の２種以上を配合系に従い適宜選択し使用することができる。
【００２７】
粘着付与剤の配合量が５重量部未満であると加工性が悪化すると共にゴム組成物の減衰性が低下し、５０重量部を超えると未加硫ゴムの粘度が低下しすぎてゴムの混練工程が困難となり、またゴム組成物のタックが過大となりロールへの粘着等の作業性悪化、さらに加硫ゴムのクリープ性も大きくなり減衰性が得られなくなる。
【００２８】
本発明の高減衰ゴム組成物には、前記ゴム成分、カーボンブラック及び粘着付与剤の必須成分に加え必要に応じて、通常にゴム工業で使用されている硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、シリカ、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、オイル等の軟化剤、ワックス、各種充填剤、可塑剤、各種樹脂類などの配合剤を通常の配合量の範囲で適宜配合することができる。
【００２９】
本発明の高減衰ゴムは、上記成分をバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム工業で通常使用されるゴム用混合機を用いて混合することにより得られる。
【００３０】
本発明の免震構造体は、前記高減衰ゴムからなるゴム部材と鋼板などの硬質板とからなる免震構造体である。
【００３１】
この免震構造体としては、図１に示すような高減衰ゴム層２と硬質板３とを交互に積層して接着し、上下面にフランジ４、４’を備えた積層ゴム構造体１が例示され、その内部構造、形状、大きさなどは限定されず、形状は円柱状の他に四角柱状、多角柱状、楕円柱状など用途により選択でき、また前記硬質板やフランジは冷間圧延鋼板や各種金属板、セラミック材、ＦＲＰなどの強化プラスチック材などの各種材質のものが用いられる。
【００３２】
前記免震構造体の製造方法は、高減衰ゴムを成形、加硫して得たシート状のゴム部材と硬質板やフランジとを積層し接着剤により接着する方法、またはシート状に成形した未加硫の高減衰ゴムと硬質板やフランジと積層し加硫接着し製造することができる。
【００３３】
この免震構造体はビルや戸建て建築物などの基礎免震、橋梁や道路の支承などの免震、除振、防振などの振動エネルギーの吸収に安定した効果を有し、好適に使用することができる。
【００３４】
（実施例）
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。
【００３５】
表１に示す各実施例、比較例について、天然ゴム（ＮＲ、ＲＳＳ＃３相当）１００重量部に対して、下記ＣＴＡＢ、ΔＤＢＰを有するカーボンブラックＡ〜Ｄ、及び粘着付与剤を表１に記載の配合量（重量部）で配合した。
【００３６】
［カーボンブラック及び粘着付与剤］
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【００３７】
上記ＮＲ、カーボンブラック、粘着付与剤に、下記の共通配合成分を配合（重量部）し、各実施例、比較例の高減衰ゴム組成物を通常の密閉式バンバリーミキサーを用いて混練して作成した。
【００３８】
［共通配合成分及びその配合量］
・亜鉛華：５重量部
・ステアリン酸：２重量部
・老化防止剤：５重量部（フレキシス（株）サントフレックス１３）
・硫黄：２重量部
・加硫促進剤：１．２重量部（大内新興化学工業（株）ノクセラーＣＺ）
【００３９】
得られた各高減衰ゴムについて、基本物性（引張強さ、伸び）、加工性、及び減衰性を下記方法に従って評価を行い、その結果を表１に示す。
【００４０】
［引張強さ、伸び］
各高減衰ゴム組成物の引張強さ（ＴＢ）、及び伸び（ＥＢ）をＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に従い（３号形ダンベル使用）を測定した。数値が大きいほど良い。
【００４１】
［加工性］
各高減衰ゴム組成物を試験用練りロール機を用いて一定条件で薄通しし、ゴム表面の光沢やロールへの粘着性等を３段階で判断し、比較例１と同等にある場合を加工性良好として「○」、加工性がやや劣る場合を「△」、加工性が明らかに劣る場合を「×」と評価した。
【００４２】
［減衰性］
図２に示す「２ブロック・ラップ・シェア型」試験体（ゴム部：幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚み５ｍｍ）を各高減衰ゴムを用いて作成し、油圧式振動試験機を用いて周波数０．５Ｈｚで、下記３シリーズの歪み条件でせん断加振を与え、図３に示すような応力−歪み曲線を求める。測定温度は２０℃とした。
【００４３】
歪み加振条件
第１シリーズ：歪み１００％で１０回加振する。
第２シリーズ：歪み２００％で１０回加振する。
第３シリーズ：歪み１００％で２回加振する。
【００４４】
第１シリーズにおける加振１０回目と第３シリーズにおける加振２回目について、図３に示す応力−歪み曲線から、せん断弾性係数（Ｇｅｑ）と振動吸収特性（Ｈｅｑ）をそれぞれ下記式（１）、（２）から算出し、両者の平均値をそのゴムのせん断弾性係数及び振動吸収特性とし、表１に示す。Ｇｅｑは任意の値に設定され、Ｈｅｑは大きいほど良好である。
【００４５】
Ｇｅｑ（Ｋｇｆ／ｃｍ２  ）＝Ｆ／２  …（１）
Ｈｅｑ（％）＝（ΔＷ／（Ｗ１＋Ｗ２））×１／２π×１００  …（２）
ここで、ΔＷは図３における応力−歪み曲線のループ内の面積であり、Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ図３における三角形領域の面積である。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
従来のカーボンブラックＢ（ＳＡＦ級）を配合する比較例１，２では、基本物性、加工性は良好であるが免震装置としての剛性、減衰性に充分満足することができない。
【００４８】
これに対して、本発明のカーボンブラックＡを用いた実施例１，２は、加工性を良好に維持し、ＴＢはやや低下傾向にあるがＥＢを保って破壊強度を確保し、免震装置としての剛性と減衰性を向上して優れた免震性能を有している。また、カーボンブラックＣを配合した実施例３では、免震装置としての剛性、減衰性は向上しているが、ＣＴＡＢの値ほどの改善効果が得られず、またΔＤＢＰが２７ｍｌ／１００ｍｇであるため加工性の若干の低下が見られることから、カーボンブラックのＣＴＡＢは１７０ｍ２  ／ｇ程度、ΔＤＢＰは３０ｍｌ／ｍｇ程度が上限と考えられる。
【００４９】
カーボンブラックＡの配合量が多い比較例４は、ＥＢが低下し、未加硫ゴムの粘度が上昇し混練加工性が低下し好ましくない。  また、ＣＴＡＢ、ΔＤＢＰが請求範囲を超えるカーボンブラックＤを用いた比較例３はゴム硬度が上昇してＥＢが低下、加工性も悪化しこの値を超えると混練工程を維持することができなくなる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による高減衰ゴム組成物では、特定のカーボンブラックと粘着付与剤を配合することでゴム混練時の加工性を維持し工程安定性を得、かつ良好なゴム特性と減衰性能をバランスよく具えることができる。従って、この高減衰ゴム組成物を適用した免震構造体は破壊強度と免震性能に優れ、地震の振動エネルギー吸収性を長期にわたり安定し発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高減衰ゴム組成物を適用した積層ゴム構造体である。
【図２】「２ブロック・ラップ・シェア型」試験体の斜視図である。
【図３】応力−歪み曲線の説明図である。
【符号の説明】
１……免震構造体
２……高減衰ゴム
３……硬質板
４，４’……フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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