(57)【要約】【課題】従来よりも高い減衰性を有し、しかも機械的強度に優れた高減衰ゴムを提供する。【解決手段】天然ゴム、ポリイソプレンゴムの少なくとも１種１００重量部に対して窒素吸着比表面積が１１０〜１４０ｍ2 ／ｇのカーボンブラック４５〜６５重量部、及びペンタエリスリトールエステル樹脂５〜１０重量部を含有する高減衰とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリクロロプレンゴムの少なくとも１種を原料ゴムとし、前記原料ゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積が１１０〜１４０ｍ2 ／ｇのカーボンブラック４５〜６５重量部、及びペンタエリスリトールエステル樹脂４〜１０重量部を含有する高減衰ゴム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震ゴム、橋梁等の支承、ダンパー等に使用する高減衰性を有するゴムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
免震ゴム、橋梁等の支承、ダンパー等に使用する低クリープ特性、低温度依存性、耐破壊性、性能の長期安定性、並びに高減衰性を有するゴム材料として、イソプレンの１，２−又は３，４−結合の含有率の合計が５５〜６５％であるポリイソプレンゴム７０〜９０重量部及び天然ゴム１０〜３０重量部からなるゴム成分１００重量部、及びアビエチン酸の重合ロジンのペンタエリスリトールエステル３〜４０重量部を含有する高減衰性を有するゴム組成物が公知である（特許文献１）
【特許文献１】特開平５−５９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、免震ゴム、橋梁等の支承、ダンパー等においては、その性能向上のためにより高い減衰性を有するゴム材料が求められるが、単に減衰性を高くするとせん断弾性率と機械的強度が低下するという問題を有する。せん断弾性率を高くするには、補強性を有するカーボンブラックの添加量を増加させることが考えられるが、カーボンブラックの添加量を増加すると引張り強さや破断伸びなどの機械的強度が低下するという問題を生じる。
【０００４】
本発明は、従来よりも高い減衰性を有し、しかも機械的強度に優れた高減衰ゴムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の高減衰ゴムは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリクロロプレンゴムの少なくとも１種を原料ゴムとし、前記原料ゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積が１１０〜１４０ｍ2 ／ｇのカーボンブラック４５〜６５重量部、及びペンタエリスリトールエステル樹脂４〜１０重量部を含有することを特徴とする。
【０００６】
係る構成の高減衰ゴムは、従来よりも高い減衰性を有し、しかも機械的強度に優れた高減衰ゴムである。本発明は、特許文献１に記載の発明とは異なり、天然ゴムないし１，２−又は３，４−結合の含有率が少ない（ビニル重合部分の少ない）ポリイソプレンゴムもしくはポリクロロプレンを使用し、かつ特定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックとペンタエリスリトールエステル樹脂を使用することにより、高い減衰性と優れた機械的強度を兼ね備えた高減衰ゴムを得ることに成功したものである。
【０００７】
添加するカーボンブラックの窒素吸着比表面積が１１０ｍ2 ／ｇ未満の場合には、ペンタエリスリトールエステル樹脂を添加して減衰性を高くすると補強性が十分ではないために機械的強度が低下するので、ペンタエリスリトールエステル樹脂の添加量とカーボンブラックの添加量を調整して高い減衰性と優れた機械的強度を兼ね備えた高減衰ゴムとすることができない。添加するカーボンブラックの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2 ／ｇを超えると添加量が４５〜６５重量部の範囲内であっても未加硫ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、加工性が低下するという問題、また機械的強度のうち引張り強さは高くなるが破断伸びが低下し、機械的強度のバランスが悪くなるという問題を生じる。
【０００８】
ペンタエリスリトールエステル樹脂の添加量が４重量部未満の場合には減衰性が不十分であり、１０重量部を超えるとせん断弾性率が低下する。また製品の粘着性が高くなる、耐へたり性が悪くなる、減衰性能の温度依存性が高くなる等の問題をも生じる。
【０００９】
カーボンブラックの添加量［ＣＢ］とペンタエリスリトールエステル樹脂の添加量［ＰＥ］は、数式［数１］を満たすことが好ましい。
［数１］
７３≦３［ＰＥ］＋［ＣＢ］≦８５
係る範囲において、減衰性と機械的強度のバランスのよい高減衰ゴムが得られる。
【００１０】
本発明の高減衰性ゴムの等価減衰定数（ｈeq）は８〜１３％であることが好ましく、１０〜１２％であることがより好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明において使用するポリイソプレンゴムは、１，２−又は３，４−結合の含有率が少ないものを使用する。１，２−又は３，４−結合の含有率の合計が９０％以上であることが好ましく、１，４−結合が１００％であることが好ましい。
【００１２】
ポリイソプレンゴムのビニル結合（１，２−又は３，４−結合）の含有率は、赤外分光光度計を使用した分光光度法により行うことができる。測定により得られた赤外線吸収スペクトルにおいて、３，４−結合については８９０ｃｍ-1のピークを、１，２−結合については９１０ｃｍ-1のピークを、それぞれキーバンドとして選び、これらのビニル結合に基づく吸光度と１，４−結合の吸光度よりビニル結合の含有割合を算出する。
【００１３】
ポリクロロプレンゴムは、市販のポリクロロプレンゴムを使用することができる。具体的には、スカイプレンＴＳＲ−５１，スカイプレンＴＳＲ−４１、スカイプレンＴＳＲ−Ｂ−５Ａ、スカイプレンＴＳＲ−４２、スカイプレンＴＳＲ−４４、スカイプレンＴＳＲ−６４等（東ソー）が例示される。
【００１４】
ゴム材料としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴムの少なくとも１種を使用することがより好ましい。
【００１５】
ペンタエリスリトールエステル樹脂としては、公知の重合ロジンのペンタエリスリトール樹脂を使用することができる。市販品としては、アビエチン酸の重合ロジンのペンタエリスリトールエステル樹脂であるペンセルＫＫ（荒川化学工業）、ハリスターＰ（ハリマ化成）等を挙げることができる。
【００１６】
本発明の高減衰性ゴムには公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、補強剤、老化防止剤、充填剤、プロセスオイル、粘着付与剤、加工助剤等から必要な成分を選択して添加することができる。
【００１７】
補強剤としては、カーボンブラック以外にシリカ、ウォラストナイト等のウィスカー等を使用することができる。その他の充填剤としては、例えばクレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム等を使用することができる。補強剤ないし充填剤の配合割合はゴム１００重量部に対して２０〜２００重量部とすることが好ましい。
【００１８】
粘着付与剤としては、公知の粘着付与剤（タッキファイヤー）を使用することができ、具体的にはアルキルフエノールホルムアルデヒド系樹脂、アルキルフエ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、石油樹脂等が挙げられる。粘着付与剤の配合割合はゴム１００重量部に対して１〜５０重量部とするのが好ましい。
【００１９】
加工助剤としては酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩、高融点ワツクス、低分子量ポリエチレン、ポリエチレングリコール、オクタデシルアミン等の滑剤が挙げられる。加工助剤の配合割合はゴム１００重量部に対して１〜５０重量部とするのが好ましい。
【００２０】
本発明の高減衰ゴムは、上記成分を通常の加工方法によって、所定の形状に成形することができる。具体的には、加硫剤と加硫促進剤を除く成分をバンバリーミキサーにより混練してマスターバッチを製造し、該マスターバッチを冷却した後にニーダー、ロールなどを使用して加硫剤と加硫促進剤とを混練して未加硫ゴム組成物とする。未加硫ゴム組成物を所定形状にて加熱することにより、高減衰ゴムが得られる。例えば免震ゴムや橋梁等の支承は、金属板と高減衰ゴム層とを積層した構成を有し、金属板と未加硫ゴム組成物を積層した後、加圧、加熱することにより製造される。またダンパーは、少なくとも２個の高剛性支持体の間に高減衰ゴムを接着介在させることにより製造される。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例及び比較例を挙げて説明する。配合量は重量部にて表示した。
（実施例１〜３、比較例１〜４）
天然ゴム                １００
酸化亜鉛                    ５
ステアリン酸                １
アロマ系プロセスオイル      ４
加硫剤（イオウ）            １
加硫促進剤                  ２
上記組成をベースとしてカーボンブラック（実施例１〜３、比較例４：カーボンブラックＡ＝窒素吸着比表面積１１４ｍ2 ／ｇ、比較例１〜３：カーボンブラックＢ＝窒素吸着比表面積８４ｍ2 ／ｇ）、ペンタエリスリトールエステル樹脂（ペンセルＫＫ（荒川化学工業））の添加量を変更した組成にて加硫ゴムを作製した。カーボンブラックとペンタエリスリトールエステル樹脂の添加量は、表１に示した。比較例６では、ペンタエリスリトール樹脂に代えてオイル変性フェノール樹脂を使用した。常法により、未加硫ゴム組成物を調製し、各評価に使用する加硫ゴムサンプルを作製した。
（評価）
＜等価減衰定数＞
上記組成にて調製した未加硫ゴム組成物を使用して有効平面寸法が４００ｍｍ×４００ｍｍ、厚さ９ｍｍの加硫ゴム層６層を有する積層体を作製し、該積層体の等価減衰定数（ｈeq）を、測定装置として横剛性試験機を使用し、温度２３℃、載荷面圧６Ｎ／ｍｍ2 、せん断歪み±１７５％に相当する変位となるように３回加振する方法により測定して加硫ゴムの減衰性を評価した。等価減衰定数は、公知の方法により求めた（例えば建設省「道路橋の免振設計法マニュアル」（土木研究センター）参照）。
＜強度＞
上記組成にて調製した未加硫ゴム組成物を使用して加硫ゴムシートを作製し、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して引張り強さ及び破断伸びを測定した。評価結果は、表１の下段に示した。
＜加工性＞
ＪＩＳ  Ｋ  ６３００−１に準拠して測定したムーニー粘度と加硫剤を混練した後のシートの外観（表面が滑らかなシートを形成するほど加工性がよいと評価する）の双方を加味して評価を行った。結果は加工性の良好なものを○、良好とはいえないが加工上大きな問題のないものを△、加工性が不十分であるものを×と表示した。
【００２２】
【表１】
2005200609.tif 000002
この評価結果より、本発明の高減衰ゴムは等価減衰定数が８〜１３％の範囲内であって優れた減衰性を有すると共に引張り強さ、破断伸びも優れたものであるが、窒素吸着比表面積が１１０ｍ2 ／ｇ未満のカーボンブラックを使用した比較例１〜３の加硫ゴムは減衰性能が十分ではなく、窒素吸着比表面積が１１０〜１４０ｍ2 ／ｇの範囲内のカーボンブラックを使用してもその添加量が７０重量部である比較例４は破断伸びが低下している。また比較例４の未加硫ゴム組成物は、加工性がやや不良であった。また、ペンタエリスリトールエステル樹脂を１０重量部添加しても、カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１１０ｍ2 ／ｇである場合には、比較例５のようにｈeqは８以上にはならなかった。ペンタエリスリトールエステル樹脂に代えて他の樹脂を使用した場合にも、ｈeqは８以上にはならなかった（比較例６）。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の高減衰ゴムは、免震ゴム、橋梁等の支承、ダンパー等に適用できる。