(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（Ａ）と（Ｂ）とを必須成分とし加硫を伴わない溶融成形によりエラストマー製品化する高減衰エラストマー組成物であって、加硫剤および加硫促進剤を含有せず、かつ上記（Ａ）中のジブロック成分と（Ｂ）との合計量が、（Ａ）と（Ｂ）の合計量の７０〜９５重量％の範囲内に設定されていることを特徴とする高減衰エラストマー組成物。
（Ａ）スチレン系熱可塑性エラストマー。
（Ｂ）ブタジエンゴム，エチレン−プロピレン共重合体，エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体，イソプレンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一つの未加硫ゴム。
【請求項２】
請求項１記載の高減衰エラストマー組成物を溶融成形して得られたエラストマー製品。
【請求項３】
エラストマー製品が制震用または免震用である請求項２記載のエラストマー製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動吸収材料、衝撃吸収材料等の用途に適した高減衰エラストマー組成物に関するものであり、詳しくは建築分野における制震、免震等の用途に好適な高減衰エラストマー組成物およびそれを用いたエラストマー製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築分野における制震装置や免震装置は、地震や風等による振動、大型車の走行等による交通振動等から、建築物に対する振動を抑制する目的で使用され、そのため、制震装置や免震装置等の用途に使用される減衰材料には、建築物の剛性にあわせて小振幅から大振幅までの振動吸収能が求められる。建築分野において安定した減衰性能を発揮するためには、建築物の外気雰囲気において安定した減衰性能が求められることになり、剛性の温度依存性が小さいことが望まれる。従来、このような用途に用いられる減衰材料としては、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高いアクリル系ポリマーやエポキシ系ポリマー等からなる高分子材料、あるいはゴムやポリジエン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等に、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高いポリマーや軟化点の高い粘着付与剤等を配合してなる高分子材料が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高分子材料（減衰材料）で大きな減衰性能を発現させる場合、主にｔａｎδ（損失正接）ピークの存在するガラス転移温度（Ｔｇ）領域が用いられることになり、このガラス転移温度（Ｔｇ）領域は、ガラス状態からゴム状態へと急激な変化を起こす領域であるため、剛性の温度依存性が極めて大きいという難点がある。例えば、１０℃の等価剛性（Ｋｅ１０）と、３０℃の等価剛性（Ｋｅ３０）との比（Ｋｅ１０／Ｋｅ３０）は、ほとんどの場合２倍以上となってしまう。また、これらの温度依存性を改良するために、シリコーン系の材料を使用する例もみられるが、材料コストが大幅にアップするため、建築費用の負担増加に繋がるという難点がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性の小さい高減衰エラストマー組成物およびそれを用いたエラストマー製品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、本発明は、下記の（Ａ）と（Ｂ）とを必須成分とし加硫を伴わない溶融成形によりエラストマー製品化する高減衰エラストマー組成物であって、加硫剤および加硫促進剤を含有せず、かつ上記（Ａ）中のジブロック成分と（Ｂ）との合計量が、（Ａ）と（Ｂ）の合計量の７０〜９５重量％の範囲内に設定されている高減衰エラストマー組成物を第１の要旨とし、それを溶融形成して得られたエラストマー製品を第２の要旨とする。
（Ａ）スチレン系熱可塑性エラストマー。
（Ｂ）ブタジエンゴム，エチレン−プロピレン共重合体，エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体，イソプレンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一つの未加硫ゴム。
【０００６】
すなわち、本発明者らは、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性の小さい高減衰エラストマー組成物を得るため、スチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーを中心に鋭意研究を重ねた。一般的な熱可塑性エラストマーの性質としては、トリブロック以上のブロック成分、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマーでは、ポリスチレンセグメント間で疑似架橋点が生成してハードセグメントとなり、これによってソフトセグメントのずれが防止され、ゴム弾性のような弾性が生み出される。一方、ジブロック成分は、長いソフトセグメントの末端が固定されておらず、非常に運動性の高い状態で用いられるため、この部分では滑り（粘性）が生じる。そこで、本発明者らは、熱可塑性エラストマーのトリブロック成分による弾性と、ジブロック成分による粘性的な性質（＝減衰性）とに着目し、両者を併用することを考えたが、両者のバランスを調整するのみでは所望の粘弾性を得ることは困難であった。そこで、さらに研究を重ねた結果、上記熱可塑性エラストマーとともに未加硫ゴムを用い、未加硫ゴムによる粘性的な性質（＝減衰性）を利用することを着想し、好結果を得た。本発明者らは、これについてさらに研究を重ねた結果、熱可塑性エラストマー中のジブロック成分と、未加硫ゴムとの割合を所定の範囲に設定すると、所望の粘弾性が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【０００７】
なお、本発明において、ジブロック成分とは、熱可塑性エラストマー中に、ハードセグメントとソフトセグメントとが１セットづつしかないもののことをいい、トリブロック成分とは、ハードセグメントが２セットで、ソフトセグメントが１セットのものをいう。
【０００８】
【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。
【０００９】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、下記の（Ａ）と（Ｂ）とを必須成分とするものである。そして、本発明では、上記（Ａ）のスチレン系熱可塑性エラストマー中のジブロック成分と（Ｂ）の未加硫ゴムとの合計量が、（Ａ）と（Ｂ）の合計量の７０〜９５重量％の範囲内に設定されている。
（Ａ）スチレン系熱可塑性エラストマー。
（Ｂ）ブタジエンゴム，エチレン−プロピレン共重合体，エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体，イソプレンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一つの未加硫ゴム。
【００１０】
上記スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）は、分子中のハードセグメントとしてポリスチレンを、ソフトセグメントとしてポリイソプレン、ポリブタジエン等のポリジエンを用いたブロックコポリマーであり、具体的には、スチレン−イソプレン−スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックポリマー（ＳＥＰＳ）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。
【００１１】
上記（Ａ）とともに用いられる未加硫ゴム（Ｂ）は、ブタジエンゴム（ＢＲ），エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ），エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ），イソプレンゴム（ＩＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）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。そして、上記記載の未加硫ゴムは、スチレン系熱可塑性エラストマーとの相溶性に特に優れている。
【００１２】
本発明においては、上記（Ａ）中のジブロック成分と（Ｂ）との合計量を、（Ａ）と（Ｂ）の合計量の７０〜９５重量％の範囲内に設定する必要があり、好ましくは８０〜９０重量％の範囲内である。すなわち、ジブロック成分等が７０重量％未満であると、減衰性能が著しく劣り、逆にジブロック成分等が９５重量％を超えると、コールドフロー性が著しく悪化するからである。
【００１３】
本発明の高減衰エラストマー組成物には、上記（Ａ）および（Ｂ）に加えて、減衰性能を向上させる目的で、充填材および天然瀝青の少なくとも一方を配合することが好ましい。
【００１４】
上記充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、グラファイト、酸化マグネシウム等があげられる。
【００１５】
上記充填材の配合割合は、上記（Ａ）と（Ｂ）の合計１００重量部（以下「部」と略す）に対して、２０〜２００部の範囲内が好ましく、特に好ましくは２０〜１００部の範囲内である。すなわち、上記充填材が２０部未満では、減衰性能の向上効果が乏しく、逆に２００部を超えると、伸び等の物性が低下する傾向がみられるからである。
【００１６】
本発明において、天然瀝青とは、重油の精製時に得られる蒸留残査、すなわちストレートアスファルトやそれを人工的に結合させたブローンアスファルトを意味するものではなく、天然物として採掘される瀝青物の意であり、軟化点が１３０℃以上と非常に高い等の特徴を備えたものをいう。
【００１７】
また、上記天然瀝青の配合割合は、上記（Ａ）と（Ｂ）の合計１００部に対して、１０〜１００部の範囲内が好ましく、特に好ましくは２０〜５０部の範囲内である。すなわち、上記天然瀝青が１０部未満では、減衰性能の向上効果が乏しく、逆に１００部を超えると、伸び等の物性が低下する傾向がみられるからである。
【００１８】
なお、本発明の高減衰エラストマー組成物には、上記各成分に加えて、さらに粘着付与剤、可塑剤、補強剤、酸化防止剤（老化防止剤）等を適宜配合しても差し支えない。
【００１９】
上記粘着付与剤は、減衰性や接着性の向上を目的として用いられるものであり、例えば、水添脂環族系炭化水素樹脂、クマロン樹脂、ロジン、ロジンエステル、テルペンフェノール樹脂、ケトン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２０】
上記可塑剤は、硬度の調整等を目的とするものであり、例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等の合成可塑剤、パラフィン系オイル，アロマオイル等の鉱物油があげられる。
【００２１】
上記補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ等があげられる。
【００２２】
上記酸化防止剤（老化防止剤）としては、例えば、Ｚｉｎｃジブチルジチオカルバメート等のジチオカルバメート系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤等があげられる。
【００２３】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、例えば、上記各成分材料をニーダー、プラネタリーミキサー、混合ロール、２軸スクリュー式攪拌機等を用いて混練することにより得ることができる。そして、この高減衰エラストマー組成物は、溶融温度以上に加熱して溶融させ、これを型枠内に流し込み、放冷して所定形状に成形することによりエラストマー製品として用いることができる。
【００２４】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、例えば、建築分野における建築用制震壁，制震ダンパー等の制震装置および免震装置に好適に用いられ、また、家電用制振ダンパー、電子機器用制振ダンパー、制振材、自動車用制振材、衝撃吸収材等に用いることもできる。
【００２５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２６】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。
【００２７】
〔スチレン系熱可塑性エラストマー〕
ＳＩＳ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＤ１１１３、ジブロック成分含量：５５重量％）
【００２８】
〔スチレン系熱可塑性エラストマー〕
ＳＥＰＳ（クラレ社製、セプトン２０６３、ジブロック成分含量：６０重量％）
【００２９】
〔スチレン系熱可塑性エラストマー〕
ＳＥＢＳ（クレイトンポリマー社製、クレイトンＧ１６５０、ジブロック成分含量：０重量％）
【００３０】
〔未加硫ゴム〕
ＢＲ（宇部興産社製、ウベポールＢＲ１５０）
【００３１】
〔未加硫ゴム〕
ＥＰＤＭ（三井化学社製、ＥＰＴ４０１０）
【００３２】
〔未加硫ゴム〕
ＥＰＭ（ＪＳＲ社製、ＥＰ１１）
【００３３】
〔軽質炭酸カルシウム〕
白石カルシウム社製、白艶華ＣＣ
【００３４】
〔天然瀝青〕
荒川化学社製、ジェコ
【００３５】
〔ナフテン油〕
出光石油化学社製、ダイアナプロセスＮＳ１００
【００３６】
〔パラフィン油〕
出光石油化学社製、ダイアナプロセスＰＷ３８０
【００３７】
〔フェノール系老化防止剤〕
大内新興化学工業社製、ノクラック２００
【００３８】
〔フェノール系老化防止剤〕
チバガイギー社製、イルガノックス１０１０
【００３９】
〔加工助剤〕
花王社製、ルーナックＳ３０
【００４０】
【実施例１〜１３、比較例１〜４】
下記の表１〜表３に示す各成分を同表に示す割合で配合し、これらをニーダーで混練して、目的とするエラストマー組成物を調製した。
【００４１】
【表１】
0003885619.tif 000002
【００４２】
【表２】
0003885619.tif 000003
【００４３】
【表３】
0003885619.tif 000004
【００４４】
このようにして得られた実施例品および比較例品のエラストマー組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表４〜表６に併せて示した。
【００４５】
〔コールドフロー性〕
各エラストマー組成物を８０℃のオーブン中で３日間放置した後、形成保持しているかどうかを目視により観察した。コールドフロー性の評価は、形成保持しているものを○、少なくとも一部が流動しているものを×とした。
【００４６】
〔動的剪断特性〕
図１に示すような装置を用いて、エラストマー組成物の動的剪断特性の評価を行った。すなわち、プラスト処理を施した金具２に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２間にエラストマー組成物を挟み、乾燥を行った。これを１００℃で５分間熱プレス成型して、試料（大きさ２５ｍｍ×２０ｍｍ、厚み４ｍｍ）１を作製した。そして、これを、矢印方向に加振させて、図２に示す荷重−歪みループ曲線に基づいて、動的剪断特性の評価を行った。すなわち、加振機（鷲宮製作所社製、ＤＹＮＡＭＩＣ  ＳＥＲＶＯ）と、入力信号発振機（横河電気社製、シンセサイズドファンクションゼネレータＦＣ３２０）と、出力信号処理機（小野測器社製、ポータブルＦＦＴアナライザーＣＦ−３２００）を用いて、所定の条件における、加振の時間に対する剪断歪み値（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の数式（１）〜（３）に従い、動的剪断特性の評価を行った。なお、測定条件は、剪断歪み量：±１６ｍｍ（試料厚みに対して２００％）、周波数（ｆ）：０．５Ｈｚ、測定温度：１０℃および３０℃であった。これらの結果を下記の表４〜表６に併せて示した。
【００４７】
等価剛性：Ｋｅ＝Ｑｄ／δ（ｋＮ／ｍ）                    …（１）
等価減衰係数：Ｃｅ＝△Ｗ／πωδ2 （ｋＮ・ｓ／ｍ）      …（２）
減衰定数：ｈｅ＝△Ｗ／４πＷ                            …（３）
〔上記数式において、ω＝２πｆ、Ｗ＝Ｋｅδ2 ／２、△Ｗは荷重−歪みループ面積を示す。〕
【００４８】
【表４】
0003885619.tif 000005
【００４９】
【表５】
0003885619.tif 000006
【００５０】
【表６】
0003885619.tif 000007
【００５１】
上記結果から、実施例品はいずれも、１０℃と３０℃の減衰定数比が略１に近く、等価剛性比も２．０以下であるため、高減衰で、かつ、剛性の温度依存性が小さいことがわかる。また、コールドフロー性に優れていることもわかる。
【００５２】
これに対して、比較例１品は、未加硫ゴムを配合しておらず、しかも、ジブロック成分の割合が小さすぎるため、１０℃での減衰定数が小さく、減衰性能に劣ることがわかる。比較例２品は、ジブロック成分と未加硫ゴムとの合計量が、所定量を超えているため、コールドフロー性に著しく劣ることがわかる。比較例３品は、未加硫ゴムを配合しておらず、しかも、ジブロック成分の割合が小さすぎるため、１０℃および３０℃での減衰定数がいずれも小さく、減衰性能に著しく劣ることがわかる。比較例４品は、ジブロック成分と未加硫ゴムとの合計量が、所定量よりも小さいため、１０℃および３０℃での減衰定数がいずれも小さく、減衰性能に著しく劣ることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の高減衰エラストマー組成物は、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）と、ブタジエンゴム，エチレン−プロピレン共重合体，エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体，イソプレンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムから選ばれた少なくとも一つの未加硫ゴム（Ｂ）とを必須成分とし、加硫剤，加硫促進剤を含まず、加硫を伴わない溶融成形によりエラストマー製品化する高減衰エラストマー組成物である。そして、本発明は、上記（Ａ）中のジブロック成分と（Ｂ）との合計量が所定の範囲内に設定されているため、熱可塑性エラストマーのトリブロック成分による弾性と、ジブロック成分による粘性的な性質（＝減衰性）に加えて、未加硫ゴムによる粘性的な性質（＝減衰性）を、バランス良く利用することができ、所望の粘弾性のエラストマー製品を得ることが可能である。このように、本発明の高減衰エラストマー組成物による減衰性能は、従来の減衰材料のような、ガラス転移温度（Ｔｇ）領域を利用したものではないため、減衰性能に優れるとともに、非常に低い温度依存性を示し、剛性の温度依存性が小さいという効果を奏する。また、従来、減衰性はオイルや粘着付与剤等の低分子材料により調整していたため、コンパウンド粘度が低く、加工性が悪いという難点があったが、本発明は熱可塑性エラストマー等の高分子材料で減衰性を調整しているため、コンパウンディングやロールシート加工が容易である。なお、本発明の高減衰エラストマー組成物は、汎用性の高い材料を用いているため、従来のシリコーン系の材料を使用する場合に比べて、材料コストの削減を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  動的剪断特性の評価方法を説明するための模式図である。
【図２】  荷重−歪みループ曲線を示すグラフ図である。
【図１】
0003885619.tif 000008
【図２】
0003885619.tif 000009