(57)【要約】    【課題】  高減衰性能と加工性の両立するカーボンブラック多量配合の免震構造体に好適な高減衰ゴム組成物及び減衰性能に優れた免震構造体を提供する。    【解決手段】  ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対しカーボンブラック４０〜９５重量部と、樹脂１０〜５０重量部とを含有する高減衰ゴム組成物において、前記カーボンブラックは、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇであるカーボンブラック（Ａ）と、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）とを含み、前記カーボンブラック（Ｂ）がカーボンブラック総含有量の１０〜５０重量％を含んでなる高減衰ゴム組成物２を用いた免震構造体１。    【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対しカーボンブラック４０〜９５重量部と、樹脂１０〜５０重量部とを含有する高減衰ゴム組成物において、
前記カーボンブラックは、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇであるカーボンブラック（Ａ）と、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）とを含み、前記カーボンブラック（Ｂ）がカーボンブラック総含有量の１０〜５０重量％を含んでなる
ことを特徴とする高減衰ゴム組成物。
【請求項２】
前記高減衰ゴム組成物を用いてなる
ことを特徴とする免震構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高減衰ゴム組成物に関し、減衰性能及び破壊強度に優れるとともに、高剛性でありながら加工性を良好にすることのできる高減衰ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が用いられている。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。
【０００３】
このような用途のゴム組成物としては、ジエン系ゴムをゴム成分とし、高減衰性を付与するために微粒子カーボンブラックと石油樹脂とを多量に配合することが行われている（特許文献１，２）。
【０００４】
しかし、カーボンブラックの多量配合はゴムの剛性を向上させ高減衰性を付与することはできるが、ゴム粘度の上昇により未加硫ゴムの混練や押出等の精練工程に悪影響し加工性を著しく低下させるとともに、ゴム硬度の上昇による破壊強度や破断伸びを低下させるという問題があり、高減衰ゴム組成物における減衰性能と加工性やゴム物性とのバランスよい両立を図ることが求められている。
【０００５】
また、ゴム組成物の減衰性を向上し、加工性を補い改善するためにカーボンブラックと共に石油樹脂を配合することが行われているが、石油樹脂を多量に配合するとクリープ特性が低下し長期耐久性に劣るという不具合が生じてくる。
【特許文献１】特開平１０−１１００６４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７６０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑み、減衰性能及び強度や伸び特性に優れ、ゴム組成物の剛性（弾性率）の調整が可能であり、高剛性配合の場合にも未加硫ゴムの加工性を損なうことのない免震構造体に好適に使用することができる高減衰ゴム組成物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】
【０００７】
本発明者らは、カーボンブラックの多量配合によるゴム組成物の高剛性配合時に、特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックを併用することにより、カーボンブラックの多量配合による高減衰性をゴム組成物に付与しつつ、未加硫ゴムの粘度上昇を抑え加工性を良好に維持することを見出し本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対しカーボンブラック４０〜９５重量部と、樹脂１０〜５０重量部とを含有する高減衰ゴム組成物において、前記カーボンブラックは、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇであるカーボンブラック（Ａ）と、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）とを含み、前記カーボンブラック（Ｂ）がカーボンブラック総含有量の１０〜５０重量％を含んでなることを特徴とする高減衰ゴム組成物である。
【０００９】
本発明の高減衰ゴム組成物によると、ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇである微粒子カーボンブラックを含有することで、ゴムの剛性（弾性率）を向上し高減衰性をゴム組成物に付与することができ、ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）を併用することで、未加硫ゴムのムーニー粘度上昇を抑えて加工性を改善し、強度や破断伸びの低下を抑えることができる。これにより、微粒子カーボンブラックを多量配合した高剛性配合の場合にも、未加硫ゴムの加工性を良好にして工程安定性を維持するとともに、減衰性能及びゴム物性に優れたゴム組成物を得ることができる。
【００１０】
そして、前記高減衰ゴム組成物を用いてなる免震構造体では、高減衰ゴム組成物により地震などの振動エネルギーを吸収、減衰し、建造物や内部の人、機械装置などを保護し、その振動減衰効果を長期に継続する耐久性に優れたものとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高減衰ゴム組成物は、減衰性能及び破壊特性に優れ、ゴム組成物の剛性（弾性率）の調整が可能であり、特に高剛性配合の場合にも未加硫ゴムの加工性を良好にし工程安定性を維持することができる。従って、各種の免震、防震、除震等の振動エネルギーの吸収効果に優れる免震構造体に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明の高減衰ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分に、樹脂と、特定のコロイダル特性を有する少なくとも２種類のカーボンブラック（Ａ）、（Ｂ）を含有し、その他に加硫剤、加硫促進剤、亜鉛華、老化防止剤などの配合剤を配合してなるゴム組成物である。
【００１４】
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）、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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の高減衰ゴム組成物には、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、樹脂が１０〜５０重量部配合される。
【００１７】
本発明に用いられる樹脂としては、オレフィン、ジオレフィンなどのＣ５，Ｃ９石油留分を重合し樹脂化した石油樹脂、クマロン・インデン樹脂やクマロン樹脂／ナフテン系油／フェノール樹脂／ロジンの混合品のようなクマロン樹脂系樹脂、フェノール・アセチレン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、テルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂などのフェノール・テルペン系樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂などの石油系炭化水素樹脂が挙げられ、また、ロジンやロジン誘導体樹脂、テルペン系樹脂等が挙げられ、その単独或いは任意の２種以上を併用し用いられる。
【００１８】
この樹脂の配合量が１０重量部未満では樹脂による減衰性向上の効果が得られず、５０重量部を越えると未加硫ゴムの粘度が低下しゴムの混練、押出等の精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や耐久性が低下する。
【００１９】
本発明の高減衰ゴム組成物は、微粒子カーボンブラックをジエン系ゴム成分１００重量部に対して４０〜９５重量部を含有する。
【００２０】
この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１００〜１７０ｍ２  ／ｇであるカーボンブラック（Ａ）と、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１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）とから構成され、カーボンブラック（Ｂ）の配合量は、カーボンブラック総含有量の１０〜５０重量％を構成するように配合される。もちろん他のカーボンブラックを少量含んでいてもよい。
【００２１】
カーボンブラックの配合量がジエン系ゴム成分１００重量部に対して４０重量部未満では所望の減衰性能やゴム物性が得難くなり、９５重量部を越えるとカーボンブラックの分散性が悪化し強度や伸びなどのゴム物性が低下し、粘度上昇に伴う加工性の低下も大きくなり好ましくない。
【００２２】
本発明においては、ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇにある微粒子のカーボンブラックを配合することで、その配合量によりゴム組成物を高剛性（高弾性）に調整するとともに、減衰性に優れたものとすることができる。
【００２３】
前記カーボンブラックのＣＴＡＢが１００ｍ２  ／ｇ未満であると、粒径が大きくなり良好な減衰性が得られず、また１７０ｍ２  ／ｇを越えると未加硫ゴムのムーニー粘度が急上昇し加工性が急激に悪化し、ゴム硬度も高くなってゴム物性が低下し、この上限を越えると減衰性能と加工性やゴム物性との両立が困難になる。なお、ＣＴＡＢは、ＡＳＴＭ  Ｄ３７６５に準拠する測定値である。
【００２４】
前記ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇにある微粒子のカーボンブラックを配合した場合、ゴム組成物は高減衰性を得ることができるが、反面、ゴム硬度が上昇するために混練性や押出性などの加工性を低下させる。従って、ＣＴＡＢの範囲のみを規定したカーボンブラック（Ａ）のみを配合した場合は、高減衰性と加工性やゴム物性が両立しないという不具合が生じてくる。
【００２５】
そこで、本発明においては、高減衰ゴム組成物に配合されるカーボンブラックの総含有量の１０〜５０重量％が、ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｍｇ以下であるカーボンブラック（Ｂ）が配合され用いられる。すなわち、カーボンブラック（Ａ）と（Ｂ）との合計配合量の１０〜５０重量％、或いは他のカーボンブラックが配合される場合は、カーボンブラック（Ａ）と（Ｂ）と他のカーボンブラックとの合計配合量の１０〜５０重量％の配合量でカーボンブラック（Ｂ）が配合され、カーボンブラック（Ａ）と併用される。
【００２６】
ＣＴＡＢが１００〜１７０ｍ２  ／ｇでありかつＤＢＰが９０ｍｌ／１００ｍｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）は、小粒径かつストラクチャーの凝集状態が低いことで、ゴム組成物の減衰性を得るとともに、未加硫ゴムの粘度上昇を抑える効果があり、また強度や破断伸びを維持することができ、ＣＴＡＢを規定したカーボンブラック（Ａ）の加工性低下の欠点を補いゴム組成物の加工性を良好に維持するものとなる。
【００２７】
カーボンブラック（Ｂ）のＤＢＰが９０ｍｌ／１００ｍｇを越えると、ムーニー粘度の上昇を抑える効果が得られず加工性の確保が困難となる。このＤＢＰの下限値は特に制限されることはないが、カーボンブラックの製造技術上から４０ｍｌ／１００ｍｇ程度以上が現状での実用範囲である。なお、ＤＢＰはＪＩＳ  Ｋ６２１７に準拠する測定値である。
【００２８】
このカーボンブラック（Ｂ）の配合量がカーボンブラック総含有量の１０重量％未満であると、ゴム組成物のムーニー粘度の上昇を抑えることができず加工性の維持が困難となり、５０重量％を越えるとゴム組成物の剛性が得られなくなり減衰性能が低下するので好ましくない。
【００２９】
従って、上記ＣＴＡＢを限定するカーボンブラック（Ａ）と、ＣＴＡＢがカーボンブラック（Ａ）と同一範囲にありかつＤＢＰを限定するカーボンブラック（Ｂ）の適正量を併用することで、カーボンブラックの多量配合時の高剛性配合においても未加硫ゴムのムーニー粘度上昇を抑えて加工性を確保し、加硫後ゴム組成物の減衰性能及び強度、伸びなどのゴム物性や耐久性をバランス良く両立することができる。
【００３０】
また、カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）との合計配合量とその配合比率を調整することで、ゴム組成物の剛性（弾性率）を任意に設定し、各種免震装置の用途に適合するゴム組成物とすることができる。
【００３１】
本発明の高減衰ゴム組成物には、前記ゴム成分、樹脂、カーボンブラックの他に、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。
【００３２】
本発明の高減衰ゴム組成物は、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。
【００３３】
本発明の免震構造体は、前記高減衰ゴム組成物からなるゴム部材と鋼板などの硬質板とからなる構造体である。
【００３４】
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’を備えた免震構造体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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。
【００３８】
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、ＤＢＰを有するカーボンブラック（Ａ）（Ｂ）及び樹脂、可塑剤を表１に記載の配合量（重量部）で配合した。
【００３９】
［カーボンブラック及び樹脂、可塑剤］
・カーボンブラック（Ａ）：ＣＴＡＢ＝１３５ｍ２  ／ｇ、ＤＢＰ＝１１０ｍｌ／１００ｍｇ
・カーボンブラック（Ｂ）：ＣＴＡＢ＝１２０ｍ２  ／ｇ、ＤＢＰ＝７０ｍｌ／１００ｍｇ
・樹脂：日本ゼオン（株）クイントン１３４５
・可塑剤：アロマ系プロセスオイル
【００４０】
上記ＮＲ、カーボンブラック、樹脂、可塑剤に、下記の共通配合成分を配合（重量部）し、各実施例、比較例の各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調整した。
【００４１】
［共通配合成分と配合量］
・亜鉛華：３重量部（３号亜鉛華）
・ステアリン酸：２重量部（工業用ステアリン酸）
・老化防止剤：３重量部（フレキシス（株）サントフレックス１３）
・硫黄：２重量部（５％油処理粉末硫黄）
・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）
【００４２】
得られた各ゴム組成物について、加工性、基本物性（引張強さ、破断時伸び）、及び免震特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。
【００４３】
［加工性］
各高減衰ゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ（１＋４）、温度１００℃）を、ＪＩＳ  Ｋ６３００に従い測定し、加工性の指標とした。数値が小さいほど加工性が良い。
【００４４】
［引張強さ、破断伸び］
各高減衰ゴム組成物の引張強さ（ＴＢ）、及び破断伸び（ＥＢ）をＪＩＳ  Ｋ６２５１に従い（３号形ダンベル使用）測定した。数値が大きいほど良い。
【００４５】
［免震特性］
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）を各ゴム組成物を用いて加硫作製し、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−歪み曲線を得、せん断弾性係数（Ｇｅｑ）と振動吸収特性（Ｈｅｑ）を求めた。測定温度は２０℃とした。
【００４６】
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。
【００４７】
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ＧｅｑとＨｅｑをそれぞれ下記式（１）、（２）から算出し、その平均値をそのゴム組成物のＧｅｑ及びＨｅｑとし、表１に示す。Ｇｅｑは剛性の指標であり任意の値に設定され、Ｈｅｑは減衰性の指標であり大きいほど良好である。
【００４８】
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。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
カーボンブラック（Ａ）のみを配合した比較例１，２，３では、配合量の増加につれてＧｅｑ、Ｈｅｑが増加し剛性、減衰性は向上するが、一方でムーニー粘度が上昇し未加硫ゴムの加工性が悪化し、強度と破断伸びも低下傾向を示し耐久性に影響し好ましくない。
【００５１】
これに対して、所定量のカーボンブラック（Ｂ）を併用した各実施例は、ムーニー粘度を低レベルに維持して加工性を良好にし、かつＧｅｑ、Ｈｅｑを維持して高減衰性を確保し両者がバランスする性能を有することが分かる。
【００５２】
カーボンブラック（Ｂ）の配合量の少ない比較例４は、ムーニー粘度が上昇し加工性の改善が得られず、逆に配合量の多すぎる比較例５はムーニー粘度は低レベルにあるが、Ｇｅｑ、Ｈｅｑが低下し剛性、減衰性能が十分得られない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明による高減衰ゴム組成物は、特定のカーボンブラックと樹脂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、かつ良好なゴム物性と減衰性能をバランスよく備えるものとなり、ビル等の建築構造物、橋梁や道路の支承など各種の免震構造体に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の高減衰ゴム組成物を適用した免震構造体である。
【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】
【００５５】
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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