高減衰組成物
【課題】良好な加工性を維持しつつ、またブルーム等の問題を生じることなく、現状よりもさらに減衰性能に優れた高減衰部材を製造しうる高減衰組成物を提供する。
【解決手段】ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有した高減衰組成物である。
【解決手段】ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有した高減衰組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする高減衰部材のもとになる高減衰組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばビルや橋梁等の建築物、産業機械、航空機、自動車、鉄道車両、コンピュータやその周辺機器類、家庭用電気機器類、さらには自動車用タイヤ等の幅広い分野において、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする、すなわち免震、制震、制振、防振等をするために、ゴム等をベースポリマとして含む高減衰部材が用いられる。
前記高減衰部材は、振動が加えられた際のヒステリシスロスを大きくして前記振動のエネルギーを効率よく速やかに減衰する減衰性能を高めるため、前記エラストマにカーボンブラック、シリカ等の充填剤や、あるいはロジン、石油樹脂等の粘着性付与剤等を含有させた高減衰組成物によって形成されるのが一般的である（例えば特許文献１〜３等参照）。
【０００３】
しかしこれら従来の高減衰組成物では、高減衰部材の減衰性能を十分に高めることはできない。高減衰部材の減衰性能を現状よりもさらに高めるためには、例えば充填剤等の含有割合をさらに増加させること等が考えられるが、多量の充填剤や粘着性付与剤を含有させた高減衰組成物は加工性が低下して、所望の立体形状を有する高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり前記立体形状に成形加工したりするのが容易でなくなるという問題がある。
【０００４】
特に工場レベルで高減衰部材を大量に生産する場合、前記加工性の低さは高減衰部材の生産性を低下させ、生産に要する消費エネルギーを増大させ、さらには生産コストを上昇させる原因となるため望ましくない。
そこで高減衰組成物に、減衰性付与剤としてヒンダードフェノール系化合物を含有させること、前記ヒンダードフェノール系化合物を、先に説明したシリカ等の充填剤や、あるいはロジン等の粘着性付与剤と併用することによって減衰性能を向上することが検討されている（例えば特許文献４〜７等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０１４号公報
【特許文献２】特開２００７−６３４２５号公報
【特許文献３】特開平７−４１６０３号公報
【特許文献４】特開２０００−４４８１３号公報
【特許文献５】特開２００９−１３８０５３号公報
【特許文献６】特許第３６６１１８０号公報
【特許文献７】特許第３６７５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし現状よりも減衰性能をさらに向上するために、前記ヒンダードフェノール系化合物の含有割合を増加させた場合には、前記ヒンダーフェノール系化合物が高減衰部材の表面にブルームしやすくなるという問題があった。
本発明の目的は、良好な加工性を維持しつつ、またブルーム等の問題を生じることなく、現状よりもさらに減衰性能に優れた高減衰部材を製造しうる高減衰組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とする高減衰組成物である。
【０００８】
本発明によれば、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物に、さらにイミダゾール系化合物を含有させることにより、前記シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物の含有割合を増加させることなく、したがって高減衰組成物の加工性を低下させたりブルーム等の問題を生じたりすることなしに、前記高減衰組成物を用いて形成される高減衰部材の減衰性能を現状よりもさらに向上することができる。
【０００９】
また本発明によれば、前記シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物として、それぞれ種類が異なるものを、前記所定の含有割合の範囲内で含有量を調整して含有させることにより、高減衰部材の減衰性能設計の自由度を向上でき、減衰性能を高減衰部材の設計に織り込む際に有利である。
ベースポリマとしては、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を含有させることで高い減衰性能を発揮しうる種々のベースポリマがいずれも使用可能である。
【００１０】
ただし、特に減衰性能の温度依存性を小さくして、広い温度範囲で安定した減衰性能を発揮しうる高減衰部材を形成することを考慮すると、前記ベースポリマとしては、極性基を有しないため室温付近での剛性等の特性の温度依存性が小さい天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種が好ましい。
イミダゾール系化合物としては、分子中にイミダゾール環を有する種々の化合物のうち、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物を含む高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を向上する機能を有する種々のイミダゾール系化合物がいずれも使用可能である。ただし、高減衰部材の減衰性能をさらに向上することを考慮すると、イミダゾール系化合物としてはイミダゾールが好ましい。
【００１１】
前記高減衰組成物は、さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有しているのが好ましい。前記両成分を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
前記高減衰組成物は、前記各成分を適宜の順序で配合し、混練して調製することができる。ただしベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカを加えて混練する工程を経て本発明の高減衰組成物を調製するのが好ましい。
【００１２】
またベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練してもよい。
これによりロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をベースポリマ中に十分に行き渡らせた状態でシリカと混練できるため、前記各成分をそれぞれより一層有効に機能させることができ、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
【００１３】
前記高減衰組成物を形成材料として用いて、高減衰部材としての建築物の制震用ダンパを形成する場合には、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、良好な加工性を維持しつつ、またブルーム等の問題を生じることなく、現状よりもさらに減衰性能に優れた高減衰部材を製造しうる高減衰組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例、比較例の高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を評価するために作製する高減衰部材のモデルとしての試験体を分解して示す分解斜視図である。
【図２】同図(a)(b)は、前記試験体を変位させて変位量と荷重との関係を求めるための試験機の概略を説明する図である。
【図３】前記試験機を用いて試験体を変位させて求められる、変位量と加重との関係を示すヒステリシスループの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の高減衰組成物は、ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とするものである。
【００１７】
前記各成分のうちベースポリマとしては、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を含有させることで高い減衰性能を発揮しうる種々のベースポリマがいずれも使用可能であり、中でもゴムが好ましい。
前記ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ノルボルネンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。
【００１８】
特に、減衰性能の温度依存性を小さくして広い温度範囲で安定した減衰性能を示す高減衰部材を提供することを考慮すると、前記の中でも天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種のゴムが好ましい。
ゴムは２種以上を併用してもよいが、高減衰組成物の組成を簡略化して前記高減衰組成物、ならびに高減衰部材の生産性を向上し、さらには生産コストを低減することを考慮すると、いずれか１種を単独で用いるのが好ましい。
【００１９】
シリカとしては、その製法によって分類される湿式法シリカ、乾式法シリカのいずれを用いてもよい。またシリカとしては、充填剤として機能して高減衰部材の減衰性能を向上する効果を向上することを考慮すると、ＢＥＴ比表面積が１００〜４００ｍ２／ｇ、特に２００〜２５０ｍ２／ｇであるものが好ましい。ＢＥＴ比表面積は、例えば柴田化学器械工業(株)製の迅速表面積測定装置ＳＡ−１０００等を使用して、吸着気体として窒素ガスを用いる気相吸着法で測定した値でもって表すこととする。
【００２０】
シリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１８０質量部以下である必要がある。含有割合が１００質量部未満では、シリカを含有させることによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また１８０質量部を超える場合には高減衰組成物の加工性が低下して、所望の立体形状を有する高減衰部材を、特に工場レベルで大量に生産するのが難しくなる。また試作レベルで少数の高減衰部材を形成することは可能であるが、形成した高減衰部材は硬く、かつ変形し難いため、特に大変形時に破壊されやすいという問題も生じる。
【００２１】
なおシリカの含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１３５質量部以上であるのが好ましい。
ロジン誘導体としては、例えばロジンと多価アルコール（グリセリン等）とのエステルやロジン変性マレイン酸樹脂等の、構成成分としてロジンを含む樹脂であって、粘着性付与剤として機能して高減衰部材の減衰性能を向上する効果を有する種々の誘導体が挙げられる。
【００２２】
前記ロジン誘導体の軟化点は１２０℃以上であるのが好ましく、１８０℃以下、特に１６０℃以下であるのが好ましい。
軟化点が前記範囲未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が十分に得られないおそれがある。一方、前記範囲を超える場合には加工性が低下して、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりするのが容易でなくなるおそれがある。
【００２３】
なお軟化点は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ２２０７−１９９６「石油アスファルト」所載の軟化点試験方法（環球法）によって測定した値でもって表すこととする。
前記ロジン誘導体としては、例えば、いずれもハリマ化成(株)製の商品名ハリエスターシリーズのうちＭＳＲ−４（軟化点：１２７℃）、ＤＳ−１３０（軟化点：１３５℃）、ＡＤ−１３０（軟化点：１３５℃）、ＤＳ−８１６（軟化点：１４８℃）、ＤＳ−８２２（軟化点：１７２℃）、ハリマ化成(株)製の商品名ハリマックシリーズのうち１４５Ｐ（軟化点：１３８℃）、１３５ＧＮ（軟化点：１３９℃）、ＡＳ−５（軟化点：１６５℃）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２４】
ロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上、５０質量部以下である必要がある。含有割合が３質量部未満では、ロジン誘導体を含有させることによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また５０質量部を超える場合にはロジン誘導体による粘着性が増大して加工性が低下し、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりできなくなる。
【００２５】
なおロジン誘導体の含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上であるのが好ましい。
イミダゾール系化合物としては、分子中にイミダゾール環を有する種々の化合物のうち、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物を含む高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を向上する機能を有する種々のイミダゾール系化合物が挙げられる。
【００２６】
前記イミダゾール系化合物としては、例えばイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル−イミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等の１種または２種以上が挙げられる。
特に高減衰部材の減衰性能を向上する効果の点でイミダゾール、２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾールが好ましく、中でもイミダゾールが最も好ましい。
【００２７】
イミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、１０質量部以下である必要がある。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また１０質量部を超える場合には焼けを生じやすくなって加工性が低下し、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりできなくなる。
【００２８】
なおイミダゾール系化合物の含有割合は、高減衰組成物の良好な加工性を維持しつつ、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
ヒンダードフェノール系化合物としては、分子中の水酸基がシリカ表面の水酸基と相互作用することによって、前記シリカの、ベースポリマを始めとする有機系の各成分に対する親和性、相溶性を向上させて、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させる働きをする種々のヒンダードフェノール系化合物がいずれも使用可能である。
【００２９】
前記ヒンダードフェノール系化合物としては、前記水酸基を２つ以上有する種々のヒンダードフェノール系化合物、特にビスフェノール系防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、チオビスフェノール系老化防止剤、ヒドロキノン系老化防止剤等の老化防止剤の１種または２種以上が好ましい。
【００３０】
前記のうちビスフェノール系老化防止剤としては、例えば１，１−ビス（３−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２，２′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２′−メチレンビス［６−（１−メチルシクロヘキシル）］−ｐ−クレゾール、４，４′−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、３，９−ビス［２−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニルプロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカン、ｐ−クレゾールとジシクロペンタジエンのブチル化反応生成物等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３１】
ポリフェノール系老化防止剤としては、例えばテトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等が挙げられる。
チオビスフェノール系老化防止剤としては、例えば４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４′−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド、４，４′−チオビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３２】
さらにヒドロキノン系老化防止剤としては、例えば２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミルヒドロキノン等の１種または２種以上が挙げられる。
ヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、２０質量部以下である必要がある。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また２０質量部を超える場合には、過剰のヒンダードフェノール系化合物が、先に説明したように高減衰部材の表面にブルームしやすくなるという問題がある。
【００３３】
なおヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１質量部以上であるのが好ましい。
本発明の高減衰組成物は、前記各成分に加えて、さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有してもよい。前記両成分を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
【００３４】
前記のうち酢酸マグネシウムとしては、酢酸に酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを作用させた水溶液から得られる四水塩、および前記四水塩を加熱脱水して得られる無水塩のいずれを用いてもよく、特に製造に要する工程数が少なく安価な酢酸マグネシウム・四水塩が好ましい。
酢酸マグネシウムの含有割合は、前記四水塩の場合、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、２０質量部以下であるのが好ましい。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られないおそれがある。また２０質量部を超える場合には、過剰の酢酸マグネシウムが高減衰部材の表面にブルームしやすくなる。
【００３５】
またアミン系老化防止剤としては、例えばＮ−フェニル−１−ナフチルアミン、オクチル化ジフェニル等のアルキル化ジフェニルアミン、４，４′−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族第二級アミン系老化防止剤の１種または２種以上が挙げられる。
【００３６】
前記アミン系老化防止剤は、酢酸マグネシウム量の１〜２倍量で、かつベースポリマ１００質量部あたり２０質量部以下の割合で含有させるのが好ましい。
含有割合が、酢酸マグネシウム量の１倍量未満では、ベースポリマがゴムである場合に高減衰組成物の加硫速度が遅くなって、高減衰部材の生産性が低下するおそれがある。また酢酸マグネシウム量の２倍量を超えるか、または２０質量部を超える場合には、過剰のアミン系老化防止剤が高減衰部材の表面にブルームしやすくなるおそれがある。
本発明の高減衰組成物は、前記各成分に加えて、さらにシラン化合物を含有してもよい。前記シラン化合物としては、式(a)：
【００３７】
【化１】
【００３８】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも一つはアルコキシ基を示す。ただしＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が同時にアルコキシ基であることはなく、他派アルキル基またはアリール基を示す。〕
で表され、シランカップリング剤やシリル化剤等の、シリカの分散剤として機能しうる種々のシラン化合物が挙げられる。特にヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のアルコキシシランの１種または２種以上が好ましい。
【００３９】
シラン化合物の含有割合は、シリカ１００質量部あたり５質量部以上、２５質量部以下であるのが好ましい。
本発明の高減衰組成物は、さらに石油樹脂、クマロン樹脂等の、ロジン誘導体以外の他の粘着性付与剤を含有してもよい。前記他の粘着性付与剤の含有割合は、ロジン誘導体の含有割合や高減衰部材の減衰特性等に応じて適宜設定できる。
【００４０】
ベースポリマがゴムである場合、本発明の高減衰組成物には加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等の添加剤を、それぞれ適宜の割合で含有させてもよい。また前記高減衰組成物には、ヒンダードフェノール系、アミン系以外の他の老化防止剤を適宜の割合で含有させてもよい。
さらに本発明の高減衰組成物には、例えばカーボンブラック、炭酸カルシウム等の充填剤や、液状ゴム、オイル等の軟化剤等を、それぞれ適宜の割合で含有させてもよい。
【００４１】
本発明の高減衰組成物は、前記各成分を適宜の順序で配合し、任意の混練機を用いて混練して調製することができ、前記高減衰組成物を所望の形状に成形するとともに、ベースポリマがゴムである場合には加硫することによって、所定の減衰特性を有する高減衰部材を製造することができる。
例えばベースポリマをニーダー等の密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらシリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物その他の各成分を一度に、あるいは数回に分けて投入したのちさらに混練して高減衰組成物を調製するのが一般的である。
【００４２】
ただしベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカと、その他の各成分とを加えて混練する工程を経て前記高減衰組成物を調製するのが好ましい。
例えばベースポリマを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらまずロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練し、次いでシリカその他の残りの成分を一度に、あるいは数回に分けて投入したのちさらに混練して高減衰組成物を調製する。
【００４３】
これによりロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をベースポリマ中に十分に行き渡らせた状態でシリカと混練できるため、前記各成分をそれぞれより一層有効に機能させることができ、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
またベースポリマにロジン誘導体等を加える際に、例えばベースポリマ１００質量部あたり５〜１０質量部程度の少量のシリカであれば、前記ロジン誘導体等とともにベースポリマに先に加えることができる。すなわちベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練してもよい。
【００４４】
またロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練した混練物を一旦、混練機から取り出し、次いで所定量の前記混練物を再び密閉式混練機等に投入したのちシリカその他の成分を加えて混練してもよい。
酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含む系では、前記両成分を、ロジン誘導体等とともにシリカより先にベースポリマに加えてもよいし、シリカ等とともにあとからベースポリマに加えてもよい。
【００４５】
本発明の高減衰組成物を用いて形成できる高減衰部材としては、例えばビル等の建造物の基礎に組み込まれる免震用のダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用のダンパ、吊橋や斜張橋等のケーブルの制振部材、産業機械や航空機、自動車、鉄道車両等の防振部材、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電気機器類等の防振部材、さらには自動車用タイヤのトレッド等が挙げられる。
【００４６】
本発明によれば、前記シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物の種類とその組み合わせおよび含有割合を前記範囲内で調整することにより、前記それぞれの用途に適した優れた減衰性能を有する高減衰部材を得ることができる。
特に本発明の高減衰組成物を用いて建築物の構造中に組み込まれる制震用ダンパを形成した場合には、前記制震用ダンパが振動の減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む制震用ダンパの数量を減らすことができる。また温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例、比較例における高減衰組成物の調製、および試験を、特記した以外は温度２０±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとしての天然ゴム〔ＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｌａｙｓｉａｎ Ｒｕｂｂｅｒ）−ＣＶ６０〕１００質量部に、シリカ〔東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐｓｉｌ（ニップシール）ＫＱ〕１５０質量部、ロジン誘導体〔ロジン変性マレイン酸樹脂、軟化点１３９℃、ハリマ化成(株)製のハリマック１３５ＧＮ〕１０質量部、イミダゾール系化合物としての１，２−ジメチルイミダゾール〔四国化成工業(株)製の１，２ＤＭＺ〕２．５質量部、およびヒンダードフェノール系化合物としての４，４′−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）〔大内新興化学工業(株)製のノクラック（登録商標）ＮＳ−３０〕２．５質量部と、下記表１に示す各成分とを配合し、密閉式混練機を用いて混練して高減衰組成物を調製した。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１中の各成分は下記のとおり。
フェニルトリエトキシシラン：信越化学工業(株)製のＫＢＥ−１０３
ジシクロペンタジエン系石油樹脂：軟化点１０５℃、丸善石油化学(株)製のマルカレッツ（登録商標）Ｍ８９０Ａ
クマロン樹脂：軟化点９０℃、日塗化学(株)製のエスクロン（登録商標）Ｇ-９０
ベンズイミダゾール系老化防止剤：２−メルカプトベンズイミダゾール、大内新興化学工業(株)製のノクラックＭＢ
キノン系老化防止剤：丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ
５％オイル処理粉末硫黄：加硫剤、鶴見化学工業(株)製
スルフェンアミド系加硫促進剤：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＮＳ
チウラム系加硫促進剤：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＢＴ−Ｎ
酸化亜鉛２種：三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸：日油(株)製の「つばき」
カーボンブラック：三菱化学(株)製のダイアブラック（登録商標）Ｇ
液状ポリイソプレンゴム：軟化剤、(株)クラレ製のＬＩＲ５０
【００５０】
混練の手順は、まずベースポリマとしての天然ゴムを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながら前記天然ゴムを除く他の各成分を数回に分けて投入したのちさらに１０〜４０分間程度混練して高減衰組成物を得た。
〈実施例２〜４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するシリカの含有割合を１００質量部（実施例２）、１３５質量部（実施例３）、１８０質量部（実施例４）とし、かつシリカに対するフェニルトリエトキシシランの含有割合が実施例１と同じ（シリカ：フェニルトリエトキシシラン＝１５０：２５）となるように、前記ベースポリマ１００質量部あたりのフェニルトリエトキシシランの含有割合を１６．７質量部（実施例２）、２２．５質量部（実施例３）、３０質量部（実施例４）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００５１】
〈比較例１〉
イミダゾール系化合物とヒンダードフェノール系化合物とをいずれも含有させなかったこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
〈比較例２、３〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するシリカの含有割合を８０質量部（比較例２）、１９０質量部（比較例３）とし、かつシリカに対するフェニルトリエトキシシランの含有割合が実施例１と同じ（シリカ：フェニルトリエトキシシラン＝１５０：２５）となるように、前記ベースポリマ１００質量部あたりのフェニルトリエトキシシランの含有割合を１３．３質量部（比較例２）、３１．７質量部（比較例３）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００５２】
〈減衰特性評価〉
（試験体の作製）
実施例、比較例で調製した高減衰組成物をシート状に押出成形したのち打ち抜いて、図１に示すように円板１（厚み５ｍｍ×直径２５ｍｍ）を作製し、前記円板１の表裏両面に、それぞれ加硫接着剤を介して厚み６ｍｍ×縦４４ｍｍ×横４４ｍｍの矩形平板状の鋼板２を重ねて積層方向に加圧しながら１５０℃に加熱して円板１を形成する高減衰組成物を加硫させるとともに、前記円板１を２枚の鋼板２と加硫接着させて、高減衰部材のモデルとしての減衰特性評価用の試験体３を作製した。
【００５３】
（変位試験）
図２(a)に示すように前記試験体３を２個用意し、前記２個の試験体３を、一方の鋼板２を介して１枚の中央固定治具４にボルトで固定するとともに、それぞれの試験体３の他方の鋼板２に、１枚ずつの左右固定治具５をボルトで固定した。そして中央固定治具４を、図示しない試験機の上側の固定アーム６に、ジョイント７を介してボルトで固定し、かつ２枚の左右固定治具５を、前記試験機の下側の可動盤８に、ジョイント９を介してボルトで固定した。
【００５４】
次にこの状態で、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向に押し上げるように変位させて、試験体３のうち円板１を、図２(b)に示すように前記試験体３の積層方向と直交方向に歪み変形させた状態とし、次いでこの状態から、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向と反対方向に引き下げるように変位させて、前記図２(a)に示す状態に戻す操作を１サイクルとして、前記試験体３のうち円板１を繰り返し歪み変形、すなわち振動させた際の、前記試験体３の積層方向と直交方向への円板１の変位量（ｍｍ）と荷重（Ｎ）との関係を示すヒステリシスループＨ（図３参照）を求めた。
【００５５】
測定は、前記操作を３サイクル行って３回目の値を求めた。また最大変位量は、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの１００％、または３００％となるように設定した。
次いで、前記測定により求めた図３に示すヒステリシスループＨのうち最大変位点と最小変位点とを結ぶ、図中に太線の実線で示す直線Ｌ１の傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）を求め、前記傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）と、円板１の厚みＴ（ｍｍ）と、円板１の断面積Ａ（ｍｍ２）とから、式(1)：
【００５６】
【数１】
【００５７】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。なお等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）は、前記ずれ量が１００％のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ１００（Ｎ／ｍｍ２）と、ずれ量が３００％のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ３００（Ｎ／ｍｍ２）とを求めた。
また図３中に斜線を付して示した、ヒステリシスループＨの全表面積で表される吸収エネルギー量ΔＷと、同図中に網線を付して示した、前記直線Ｌ１と、グラフの横軸と、直線Ｌ１とヒステリシスループＨとの交点から前記横軸におろした垂線Ｌ２とで囲まれた領域の表面積で表される弾性歪みエネルギーＷとから、式(2)：
【００５８】
【数２】
【００５９】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求めた。なお等価減衰定数Ｈｅｑは、前記ずれ量が１００％のときの等価減衰定数Ｈｅｑ１００と、ずれ量が３００％のときの等価減衰定数Ｈｅｑ３００とを求めた。このうち等価減衰定数Ｈｅｑ１００が大きいほど、試験体３は減衰性能に優れていると判定できる。実施例、比較例の場合は等価減衰定数Ｈｅｑが０．３８以上であるものを減衰性能良好、０．３８未満であるものを減衰性能不良として評価した。
【００６０】
以上の結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２の比較例１と実施例１〜４の結果を比較すると、イミダゾール系化合物もヒンダードフェノール系化合物も含有させなかった比較例１の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であるのに対し、本発明の構成である実施例１〜４の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、いずれも前記等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８以上であって減衰性能に優れていることが判った。
【００６３】
そしてこのことからベースポリマに、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をそれぞれ所定の含有割合で含有させることで、減衰性能に優れた高減衰部材を形成しうる高減衰組成物が得られることが確認された。
また、比較例２と実施例１〜４の結果を比較すると、シリカを、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部未満の範囲で含有させた比較例２の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからシリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上である必要があることが確認された。
【００６４】
また、比較例３と実施例１〜４の結果を比較すると、シリカを、ベースポリマ１００質量部あたり１８０質量部を超えて含有させた比較例３の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、ずれ量が３００％である大変形時に破壊されてしまうことが判った。そしてこのことからシリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１８０質量部以下である必要があることが確認された。
【００６５】
さらに実施例１〜４の結果を比較すると、シリカの含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１３５質量部以上であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例５〜８、比較例４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するロジン誘導体の含有割合を２質量部（比較例４）、３質量部（実施例５）、２０質量部（実施例６）、３０質量部（実施例７）、５０質量部（実施例８）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００６６】
〈比較例５〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するロジン誘導体の含有割合を５５質量部としたところ粘着性が強すぎて、各成分の混合物を混練して高減衰組成物を調製することができなかった。
そこで比較例５を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表３に示す。
【００６７】
【表３】
【００６８】
表３の比較例４と実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体を、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部未満の範囲で含有させた比較例４の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上である必要があることが確認された。
【００６９】
また比較例５と実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体を、ベースポリマ１００質量部あたり５０質量部を超えて含有させた比較例５は、先に説明したように粘着性が高すぎて高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、ロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり５０質量部以下である必要があることが確認された。
【００７０】
さらに実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体の含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以上であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例９〜１２、比較例６〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾール系化合物の含有割合を０．０５質量部（比較例６）、０．３質量部（実施例９）、１質量部（実施例１０）、５質量部（実施例１１）、１０質量部（実施例１２）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００７１】
〈比較例７〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾール系化合物の含有割合を１３質量部としたところ、各成分の混合物の混練時に焼けが発生したため高減衰組成物の調製を断念した。
そこで比較例７を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表４に示す。
【００７２】
【表４】
【００７３】
表４の比較例６と実施例１、９〜１２の結果を比較すると、イミダゾール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例６の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからイミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００７４】
また比較例７と実施例１、９〜１２の結果を比較すると、イミダゾール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部を超えて含有させようとした比較例７は、先に説明したように焼けを生じやすく高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、イミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以下である必要があることが確認された。
【００７５】
さらに実施例１、５〜８の結果を比較すると、イミダゾール系化合物の含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例１３〜１６、比較例８〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するヒンダードフェノール系化合物の含有割合を０．０５質量部（比較例８）、０．３質量部（実施例１３）、１質量部（実施例１４）、１０質量部（実施例１５）、２０質量部（実施例１６）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００７６】
〈比較例９〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するヒンダードフェノール系化合物の含有割合を２３質量部としたところ、高減衰部材の表面にブルームが発生した。
前記各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表５に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
表５の比較例８と実施例１、１３〜１６の結果を比較すると、ヒンダードフェノール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例８の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００７９】
また比較例９と実施例１、１３〜１６の結果を比較すると、ヒンダードフェノール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり２０質量部を超えて含有させた比較例９は、先に説明したようにブルームを生じた。そしてこのことから、ヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり２０質量部以下である必要があることが確認された。
【００８０】
〈実施例１７〉
イミダゾール系化合物として、１，２−ジメチルイミダゾールに代えてイミダゾール〔日本合成化学工業(株)製〕を同量用いたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
〈実施例１８〉
さらに酢酸マグネシウム・四水塩〔キシダ化学(株)製〕２．５質量部、およびアミン系老化防止剤としてのＮ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン〔大内新興化学工業(株)製のノクラック６Ｃ〕５質量部とを加えたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００８１】
〈実施例１９〉
実施例１で用いたのと同じ各成分を同じ割合で用いて、下記の手順で高減衰組成物を調製した。
すなわちベースポリマとしての天然ゴムを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらロジン誘導体、イミダゾール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、およびシリカの一部（天然ゴム１００質量部あたり１０質量部）を投入してさらに１〜２分間程度混練した後、混練物を一旦機外へ取り出した。
【００８２】
次に前記混練物の所定量を計量して再び密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらシリカの残部（天然ゴム１００質量部あたり１４０質量部）と表１に示す各成分とを数回に分けて投入したのちさらに１０〜４０分間程度混練して高減衰組成物を得た。
前記各実施例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表６に示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】
表６の実施例１、１７の結果より、イミダゾール系化合物としてイミダゾールを用いることにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。また実施例１、１８の結果より、高減衰組成物にさらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。さらに実施例１、１９の結果より、ベースポリマに先にロジン誘導体等を加えて混練した後にシリカ等を加えて混練することにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。
【００８５】
〈実施例２０〜２３、比較例１０〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾールの含有割合を０．０５質量部（比較例１０）、０．３質量部（実施例２０）、１質量部（実施例２１）、５質量部（実施例２２）、１０質量部（実施例２３）としたこと以外は実施例１７と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００８６】
〈比較例１１〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾールの含有割合を１３質量部としたところ、各成分の混合物の混練時に焼けが発生したため高減衰組成物の調製を断念した。
そこで比較例１１を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１７の結果と併せて表７に示す。
【００８７】
【表７】
【００８８】
表７の比較例１０と実施例１７、２０〜２３の結果を先の表４の結果と比較すると、全体的に等価減衰定数Ｈｅｑ１００が向上しているものの、イミダゾールを、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例１０の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、前記含有割合を０．１質量部以上とした実施例１７、２０〜２３に比べて前記透過減衰定数Ｈｅｑ１００が低く減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからイミダゾールの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００８９】
また比較例１１と実施例１７、２０〜２３の結果を比較すると、イミダゾールを、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部を超えて含有させようとした比較例１１は、先に説明したようにやけを生じやすく高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、イミダゾールの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以下である必要があることが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする高減衰部材のもとになる高減衰組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばビルや橋梁等の建築物、産業機械、航空機、自動車、鉄道車両、コンピュータやその周辺機器類、家庭用電気機器類、さらには自動車用タイヤ等の幅広い分野において、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする、すなわち免震、制震、制振、防振等をするために、ゴム等をベースポリマとして含む高減衰部材が用いられる。
前記高減衰部材は、振動が加えられた際のヒステリシスロスを大きくして前記振動のエネルギーを効率よく速やかに減衰する減衰性能を高めるため、前記エラストマにカーボンブラック、シリカ等の充填剤や、あるいはロジン、石油樹脂等の粘着性付与剤等を含有させた高減衰組成物によって形成されるのが一般的である（例えば特許文献１〜３等参照）。
【０００３】
しかしこれら従来の高減衰組成物では、高減衰部材の減衰性能を十分に高めることはできない。高減衰部材の減衰性能を現状よりもさらに高めるためには、例えば充填剤等の含有割合をさらに増加させること等が考えられるが、多量の充填剤や粘着性付与剤を含有させた高減衰組成物は加工性が低下して、所望の立体形状を有する高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり前記立体形状に成形加工したりするのが容易でなくなるという問題がある。
【０００４】
特に工場レベルで高減衰部材を大量に生産する場合、前記加工性の低さは高減衰部材の生産性を低下させ、生産に要する消費エネルギーを増大させ、さらには生産コストを上昇させる原因となるため望ましくない。
そこで高減衰組成物に、減衰性付与剤としてヒンダードフェノール系化合物を含有させること、前記ヒンダードフェノール系化合物を、先に説明したシリカ等の充填剤や、あるいはロジン等の粘着性付与剤と併用することによって減衰性能を向上することが検討されている（例えば特許文献４〜７等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０１４号公報
【特許文献２】特開２００７−６３４２５号公報
【特許文献３】特開平７−４１６０３号公報
【特許文献４】特開２０００−４４８１３号公報
【特許文献５】特開２００９−１３８０５３号公報
【特許文献６】特許第３６６１１８０号公報
【特許文献７】特許第３６７５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし現状よりも減衰性能をさらに向上するために、前記ヒンダードフェノール系化合物の含有割合を増加させた場合には、前記ヒンダーフェノール系化合物が高減衰部材の表面にブルームしやすくなるという問題があった。
本発明の目的は、良好な加工性を維持しつつ、またブルーム等の問題を生じることなく、現状よりもさらに減衰性能に優れた高減衰部材を製造しうる高減衰組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とする高減衰組成物である。
【０００８】
本発明によれば、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物に、さらにイミダゾール系化合物を含有させることにより、前記シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物の含有割合を増加させることなく、したがって高減衰組成物の加工性を低下させたりブルーム等の問題を生じたりすることなしに、前記高減衰組成物を用いて形成される高減衰部材の減衰性能を現状よりもさらに向上することができる。
【０００９】
また本発明によれば、前記シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物として、それぞれ種類が異なるものを、前記所定の含有割合の範囲内で含有量を調整して含有させることにより、高減衰部材の減衰性能設計の自由度を向上でき、減衰性能を高減衰部材の設計に織り込む際に有利である。
ベースポリマとしては、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を含有させることで高い減衰性能を発揮しうる種々のベースポリマがいずれも使用可能である。
【００１０】
ただし、特に減衰性能の温度依存性を小さくして、広い温度範囲で安定した減衰性能を発揮しうる高減衰部材を形成することを考慮すると、前記ベースポリマとしては、極性基を有しないため室温付近での剛性等の特性の温度依存性が小さい天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種が好ましい。
イミダゾール系化合物としては、分子中にイミダゾール環を有する種々の化合物のうち、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物を含む高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を向上する機能を有する種々のイミダゾール系化合物がいずれも使用可能である。ただし、高減衰部材の減衰性能をさらに向上することを考慮すると、イミダゾール系化合物としてはイミダゾールが好ましい。
【００１１】
前記高減衰組成物は、さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有しているのが好ましい。前記両成分を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
前記高減衰組成物は、前記各成分を適宜の順序で配合し、混練して調製することができる。ただしベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカを加えて混練する工程を経て本発明の高減衰組成物を調製するのが好ましい。
【００１２】
またベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練してもよい。
これによりロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をベースポリマ中に十分に行き渡らせた状態でシリカと混練できるため、前記各成分をそれぞれより一層有効に機能させることができ、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
【００１３】
前記高減衰組成物を形成材料として用いて、高減衰部材としての建築物の制震用ダンパを形成する場合には、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、良好な加工性を維持しつつ、またブルーム等の問題を生じることなく、現状よりもさらに減衰性能に優れた高減衰部材を製造しうる高減衰組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例、比較例の高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を評価するために作製する高減衰部材のモデルとしての試験体を分解して示す分解斜視図である。
【図２】同図(a)(b)は、前記試験体を変位させて変位量と荷重との関係を求めるための試験機の概略を説明する図である。
【図３】前記試験機を用いて試験体を変位させて求められる、変位量と加重との関係を示すヒステリシスループの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の高減衰組成物は、ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とするものである。
【００１７】
前記各成分のうちベースポリマとしては、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を含有させることで高い減衰性能を発揮しうる種々のベースポリマがいずれも使用可能であり、中でもゴムが好ましい。
前記ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ノルボルネンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。
【００１８】
特に、減衰性能の温度依存性を小さくして広い温度範囲で安定した減衰性能を示す高減衰部材を提供することを考慮すると、前記の中でも天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種のゴムが好ましい。
ゴムは２種以上を併用してもよいが、高減衰組成物の組成を簡略化して前記高減衰組成物、ならびに高減衰部材の生産性を向上し、さらには生産コストを低減することを考慮すると、いずれか１種を単独で用いるのが好ましい。
【００１９】
シリカとしては、その製法によって分類される湿式法シリカ、乾式法シリカのいずれを用いてもよい。またシリカとしては、充填剤として機能して高減衰部材の減衰性能を向上する効果を向上することを考慮すると、ＢＥＴ比表面積が１００〜４００ｍ２／ｇ、特に２００〜２５０ｍ２／ｇであるものが好ましい。ＢＥＴ比表面積は、例えば柴田化学器械工業(株)製の迅速表面積測定装置ＳＡ−１０００等を使用して、吸着気体として窒素ガスを用いる気相吸着法で測定した値でもって表すこととする。
【００２０】
シリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１８０質量部以下である必要がある。含有割合が１００質量部未満では、シリカを含有させることによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また１８０質量部を超える場合には高減衰組成物の加工性が低下して、所望の立体形状を有する高減衰部材を、特に工場レベルで大量に生産するのが難しくなる。また試作レベルで少数の高減衰部材を形成することは可能であるが、形成した高減衰部材は硬く、かつ変形し難いため、特に大変形時に破壊されやすいという問題も生じる。
【００２１】
なおシリカの含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１３５質量部以上であるのが好ましい。
ロジン誘導体としては、例えばロジンと多価アルコール（グリセリン等）とのエステルやロジン変性マレイン酸樹脂等の、構成成分としてロジンを含む樹脂であって、粘着性付与剤として機能して高減衰部材の減衰性能を向上する効果を有する種々の誘導体が挙げられる。
【００２２】
前記ロジン誘導体の軟化点は１２０℃以上であるのが好ましく、１８０℃以下、特に１６０℃以下であるのが好ましい。
軟化点が前記範囲未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が十分に得られないおそれがある。一方、前記範囲を超える場合には加工性が低下して、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりするのが容易でなくなるおそれがある。
【００２３】
なお軟化点は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ２２０７−１９９６「石油アスファルト」所載の軟化点試験方法（環球法）によって測定した値でもって表すこととする。
前記ロジン誘導体としては、例えば、いずれもハリマ化成(株)製の商品名ハリエスターシリーズのうちＭＳＲ−４（軟化点：１２７℃）、ＤＳ−１３０（軟化点：１３５℃）、ＡＤ−１３０（軟化点：１３５℃）、ＤＳ−８１６（軟化点：１４８℃）、ＤＳ−８２２（軟化点：１７２℃）、ハリマ化成(株)製の商品名ハリマックシリーズのうち１４５Ｐ（軟化点：１３８℃）、１３５ＧＮ（軟化点：１３９℃）、ＡＳ−５（軟化点：１６５℃）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２４】
ロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上、５０質量部以下である必要がある。含有割合が３質量部未満では、ロジン誘導体を含有させることによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また５０質量部を超える場合にはロジン誘導体による粘着性が増大して加工性が低下し、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりできなくなる。
【００２５】
なおロジン誘導体の含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上であるのが好ましい。
イミダゾール系化合物としては、分子中にイミダゾール環を有する種々の化合物のうち、シリカ、ロジン誘導体、およびヒンダードフェノール系化合物を含む高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を向上する機能を有する種々のイミダゾール系化合物が挙げられる。
【００２６】
前記イミダゾール系化合物としては、例えばイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル−イミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等の１種または２種以上が挙げられる。
特に高減衰部材の減衰性能を向上する効果の点でイミダゾール、２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾールが好ましく、中でもイミダゾールが最も好ましい。
【００２７】
イミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、１０質量部以下である必要がある。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また１０質量部を超える場合には焼けを生じやすくなって加工性が低下し、高減衰組成物を調製するために各成分を混練したり、高減衰部材を製造するために前記高減衰組成物を混練したり、あるいは任意の形状に成形加工したりできなくなる。
【００２８】
なおイミダゾール系化合物の含有割合は、高減衰組成物の良好な加工性を維持しつつ、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
ヒンダードフェノール系化合物としては、分子中の水酸基がシリカ表面の水酸基と相互作用することによって、前記シリカの、ベースポリマを始めとする有機系の各成分に対する親和性、相溶性を向上させて、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させる働きをする種々のヒンダードフェノール系化合物がいずれも使用可能である。
【００２９】
前記ヒンダードフェノール系化合物としては、前記水酸基を２つ以上有する種々のヒンダードフェノール系化合物、特にビスフェノール系防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、チオビスフェノール系老化防止剤、ヒドロキノン系老化防止剤等の老化防止剤の１種または２種以上が好ましい。
【００３０】
前記のうちビスフェノール系老化防止剤としては、例えば１，１−ビス（３−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２，２′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２′−メチレンビス［６−（１−メチルシクロヘキシル）］−ｐ−クレゾール、４，４′−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、３，９−ビス［２−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニルプロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカン、ｐ−クレゾールとジシクロペンタジエンのブチル化反応生成物等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３１】
ポリフェノール系老化防止剤としては、例えばテトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等が挙げられる。
チオビスフェノール系老化防止剤としては、例えば４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４′−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド、４，４′−チオビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３２】
さらにヒドロキノン系老化防止剤としては、例えば２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミルヒドロキノン等の１種または２種以上が挙げられる。
ヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、２０質量部以下である必要がある。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。また２０質量部を超える場合には、過剰のヒンダードフェノール系化合物が、先に説明したように高減衰部材の表面にブルームしやすくなるという問題がある。
【００３３】
なおヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、高減衰部材の減衰性能をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１質量部以上であるのが好ましい。
本発明の高減衰組成物は、前記各成分に加えて、さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有してもよい。前記両成分を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
【００３４】
前記のうち酢酸マグネシウムとしては、酢酸に酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを作用させた水溶液から得られる四水塩、および前記四水塩を加熱脱水して得られる無水塩のいずれを用いてもよく、特に製造に要する工程数が少なく安価な酢酸マグネシウム・四水塩が好ましい。
酢酸マグネシウムの含有割合は、前記四水塩の場合、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上、２０質量部以下であるのが好ましい。含有割合が０．１質量部未満では、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られないおそれがある。また２０質量部を超える場合には、過剰の酢酸マグネシウムが高減衰部材の表面にブルームしやすくなる。
【００３５】
またアミン系老化防止剤としては、例えばＮ−フェニル−１−ナフチルアミン、オクチル化ジフェニル等のアルキル化ジフェニルアミン、４，４′−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族第二級アミン系老化防止剤の１種または２種以上が挙げられる。
【００３６】
前記アミン系老化防止剤は、酢酸マグネシウム量の１〜２倍量で、かつベースポリマ１００質量部あたり２０質量部以下の割合で含有させるのが好ましい。
含有割合が、酢酸マグネシウム量の１倍量未満では、ベースポリマがゴムである場合に高減衰組成物の加硫速度が遅くなって、高減衰部材の生産性が低下するおそれがある。また酢酸マグネシウム量の２倍量を超えるか、または２０質量部を超える場合には、過剰のアミン系老化防止剤が高減衰部材の表面にブルームしやすくなるおそれがある。
本発明の高減衰組成物は、前記各成分に加えて、さらにシラン化合物を含有してもよい。前記シラン化合物としては、式(a)：
【００３７】
【化１】
【００３８】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも一つはアルコキシ基を示す。ただしＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４が同時にアルコキシ基であることはなく、他派アルキル基またはアリール基を示す。〕
で表され、シランカップリング剤やシリル化剤等の、シリカの分散剤として機能しうる種々のシラン化合物が挙げられる。特にヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のアルコキシシランの１種または２種以上が好ましい。
【００３９】
シラン化合物の含有割合は、シリカ１００質量部あたり５質量部以上、２５質量部以下であるのが好ましい。
本発明の高減衰組成物は、さらに石油樹脂、クマロン樹脂等の、ロジン誘導体以外の他の粘着性付与剤を含有してもよい。前記他の粘着性付与剤の含有割合は、ロジン誘導体の含有割合や高減衰部材の減衰特性等に応じて適宜設定できる。
【００４０】
ベースポリマがゴムである場合、本発明の高減衰組成物には加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等の添加剤を、それぞれ適宜の割合で含有させてもよい。また前記高減衰組成物には、ヒンダードフェノール系、アミン系以外の他の老化防止剤を適宜の割合で含有させてもよい。
さらに本発明の高減衰組成物には、例えばカーボンブラック、炭酸カルシウム等の充填剤や、液状ゴム、オイル等の軟化剤等を、それぞれ適宜の割合で含有させてもよい。
【００４１】
本発明の高減衰組成物は、前記各成分を適宜の順序で配合し、任意の混練機を用いて混練して調製することができ、前記高減衰組成物を所望の形状に成形するとともに、ベースポリマがゴムである場合には加硫することによって、所定の減衰特性を有する高減衰部材を製造することができる。
例えばベースポリマをニーダー等の密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらシリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物その他の各成分を一度に、あるいは数回に分けて投入したのちさらに混練して高減衰組成物を調製するのが一般的である。
【００４２】
ただしベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカと、その他の各成分とを加えて混練する工程を経て前記高減衰組成物を調製するのが好ましい。
例えばベースポリマを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらまずロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練し、次いでシリカその他の残りの成分を一度に、あるいは数回に分けて投入したのちさらに混練して高減衰組成物を調製する。
【００４３】
これによりロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をベースポリマ中に十分に行き渡らせた状態でシリカと混練できるため、前記各成分をそれぞれより一層有効に機能させることができ、高減衰部材の減衰性能をさらに向上させることができる。
またベースポリマにロジン誘導体等を加える際に、例えばベースポリマ１００質量部あたり５〜１０質量部程度の少量のシリカであれば、前記ロジン誘導体等とともにベースポリマに先に加えることができる。すなわちベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練してもよい。
【００４４】
またロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練した混練物を一旦、混練機から取り出し、次いで所定量の前記混練物を再び密閉式混練機等に投入したのちシリカその他の成分を加えて混練してもよい。
酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含む系では、前記両成分を、ロジン誘導体等とともにシリカより先にベースポリマに加えてもよいし、シリカ等とともにあとからベースポリマに加えてもよい。
【００４５】
本発明の高減衰組成物を用いて形成できる高減衰部材としては、例えばビル等の建造物の基礎に組み込まれる免震用のダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用のダンパ、吊橋や斜張橋等のケーブルの制振部材、産業機械や航空機、自動車、鉄道車両等の防振部材、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電気機器類等の防振部材、さらには自動車用タイヤのトレッド等が挙げられる。
【００４６】
本発明によれば、前記シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物の種類とその組み合わせおよび含有割合を前記範囲内で調整することにより、前記それぞれの用途に適した優れた減衰性能を有する高減衰部材を得ることができる。
特に本発明の高減衰組成物を用いて建築物の構造中に組み込まれる制震用ダンパを形成した場合には、前記制震用ダンパが振動の減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む制震用ダンパの数量を減らすことができる。また温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例、比較例における高減衰組成物の調製、および試験を、特記した以外は温度２０±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとしての天然ゴム〔ＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｌａｙｓｉａｎ Ｒｕｂｂｅｒ）−ＣＶ６０〕１００質量部に、シリカ〔東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐｓｉｌ（ニップシール）ＫＱ〕１５０質量部、ロジン誘導体〔ロジン変性マレイン酸樹脂、軟化点１３９℃、ハリマ化成(株)製のハリマック１３５ＧＮ〕１０質量部、イミダゾール系化合物としての１，２−ジメチルイミダゾール〔四国化成工業(株)製の１，２ＤＭＺ〕２．５質量部、およびヒンダードフェノール系化合物としての４，４′−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）〔大内新興化学工業(株)製のノクラック（登録商標）ＮＳ−３０〕２．５質量部と、下記表１に示す各成分とを配合し、密閉式混練機を用いて混練して高減衰組成物を調製した。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１中の各成分は下記のとおり。
フェニルトリエトキシシラン：信越化学工業(株)製のＫＢＥ−１０３
ジシクロペンタジエン系石油樹脂：軟化点１０５℃、丸善石油化学(株)製のマルカレッツ（登録商標）Ｍ８９０Ａ
クマロン樹脂：軟化点９０℃、日塗化学(株)製のエスクロン（登録商標）Ｇ-９０
ベンズイミダゾール系老化防止剤：２−メルカプトベンズイミダゾール、大内新興化学工業(株)製のノクラックＭＢ
キノン系老化防止剤：丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ
５％オイル処理粉末硫黄：加硫剤、鶴見化学工業(株)製
スルフェンアミド系加硫促進剤：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＮＳ
チウラム系加硫促進剤：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＢＴ−Ｎ
酸化亜鉛２種：三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸：日油(株)製の「つばき」
カーボンブラック：三菱化学(株)製のダイアブラック（登録商標）Ｇ
液状ポリイソプレンゴム：軟化剤、(株)クラレ製のＬＩＲ５０
【００５０】
混練の手順は、まずベースポリマとしての天然ゴムを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながら前記天然ゴムを除く他の各成分を数回に分けて投入したのちさらに１０〜４０分間程度混練して高減衰組成物を得た。
〈実施例２〜４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するシリカの含有割合を１００質量部（実施例２）、１３５質量部（実施例３）、１８０質量部（実施例４）とし、かつシリカに対するフェニルトリエトキシシランの含有割合が実施例１と同じ（シリカ：フェニルトリエトキシシラン＝１５０：２５）となるように、前記ベースポリマ１００質量部あたりのフェニルトリエトキシシランの含有割合を１６．７質量部（実施例２）、２２．５質量部（実施例３）、３０質量部（実施例４）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００５１】
〈比較例１〉
イミダゾール系化合物とヒンダードフェノール系化合物とをいずれも含有させなかったこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
〈比較例２、３〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するシリカの含有割合を８０質量部（比較例２）、１９０質量部（比較例３）とし、かつシリカに対するフェニルトリエトキシシランの含有割合が実施例１と同じ（シリカ：フェニルトリエトキシシラン＝１５０：２５）となるように、前記ベースポリマ１００質量部あたりのフェニルトリエトキシシランの含有割合を１３．３質量部（比較例２）、３１．７質量部（比較例３）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００５２】
〈減衰特性評価〉
（試験体の作製）
実施例、比較例で調製した高減衰組成物をシート状に押出成形したのち打ち抜いて、図１に示すように円板１（厚み５ｍｍ×直径２５ｍｍ）を作製し、前記円板１の表裏両面に、それぞれ加硫接着剤を介して厚み６ｍｍ×縦４４ｍｍ×横４４ｍｍの矩形平板状の鋼板２を重ねて積層方向に加圧しながら１５０℃に加熱して円板１を形成する高減衰組成物を加硫させるとともに、前記円板１を２枚の鋼板２と加硫接着させて、高減衰部材のモデルとしての減衰特性評価用の試験体３を作製した。
【００５３】
（変位試験）
図２(a)に示すように前記試験体３を２個用意し、前記２個の試験体３を、一方の鋼板２を介して１枚の中央固定治具４にボルトで固定するとともに、それぞれの試験体３の他方の鋼板２に、１枚ずつの左右固定治具５をボルトで固定した。そして中央固定治具４を、図示しない試験機の上側の固定アーム６に、ジョイント７を介してボルトで固定し、かつ２枚の左右固定治具５を、前記試験機の下側の可動盤８に、ジョイント９を介してボルトで固定した。
【００５４】
次にこの状態で、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向に押し上げるように変位させて、試験体３のうち円板１を、図２(b)に示すように前記試験体３の積層方向と直交方向に歪み変形させた状態とし、次いでこの状態から、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向と反対方向に引き下げるように変位させて、前記図２(a)に示す状態に戻す操作を１サイクルとして、前記試験体３のうち円板１を繰り返し歪み変形、すなわち振動させた際の、前記試験体３の積層方向と直交方向への円板１の変位量（ｍｍ）と荷重（Ｎ）との関係を示すヒステリシスループＨ（図３参照）を求めた。
【００５５】
測定は、前記操作を３サイクル行って３回目の値を求めた。また最大変位量は、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの１００％、または３００％となるように設定した。
次いで、前記測定により求めた図３に示すヒステリシスループＨのうち最大変位点と最小変位点とを結ぶ、図中に太線の実線で示す直線Ｌ１の傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）を求め、前記傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）と、円板１の厚みＴ（ｍｍ）と、円板１の断面積Ａ（ｍｍ２）とから、式(1)：
【００５６】
【数１】
【００５７】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。なお等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）は、前記ずれ量が１００％のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ１００（Ｎ／ｍｍ２）と、ずれ量が３００％のときの等価せん断弾性率Ｇｅｑ３００（Ｎ／ｍｍ２）とを求めた。
また図３中に斜線を付して示した、ヒステリシスループＨの全表面積で表される吸収エネルギー量ΔＷと、同図中に網線を付して示した、前記直線Ｌ１と、グラフの横軸と、直線Ｌ１とヒステリシスループＨとの交点から前記横軸におろした垂線Ｌ２とで囲まれた領域の表面積で表される弾性歪みエネルギーＷとから、式(2)：
【００５８】
【数２】
【００５９】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求めた。なお等価減衰定数Ｈｅｑは、前記ずれ量が１００％のときの等価減衰定数Ｈｅｑ１００と、ずれ量が３００％のときの等価減衰定数Ｈｅｑ３００とを求めた。このうち等価減衰定数Ｈｅｑ１００が大きいほど、試験体３は減衰性能に優れていると判定できる。実施例、比較例の場合は等価減衰定数Ｈｅｑが０．３８以上であるものを減衰性能良好、０．３８未満であるものを減衰性能不良として評価した。
【００６０】
以上の結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２の比較例１と実施例１〜４の結果を比較すると、イミダゾール系化合物もヒンダードフェノール系化合物も含有させなかった比較例１の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であるのに対し、本発明の構成である実施例１〜４の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、いずれも前記等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８以上であって減衰性能に優れていることが判った。
【００６３】
そしてこのことからベースポリマに、シリカ、ロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物をそれぞれ所定の含有割合で含有させることで、減衰性能に優れた高減衰部材を形成しうる高減衰組成物が得られることが確認された。
また、比較例２と実施例１〜４の結果を比較すると、シリカを、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部未満の範囲で含有させた比較例２の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからシリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上である必要があることが確認された。
【００６４】
また、比較例３と実施例１〜４の結果を比較すると、シリカを、ベースポリマ１００質量部あたり１８０質量部を超えて含有させた比較例３の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、ずれ量が３００％である大変形時に破壊されてしまうことが判った。そしてこのことからシリカの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１８０質量部以下である必要があることが確認された。
【００６５】
さらに実施例１〜４の結果を比較すると、シリカの含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１３５質量部以上であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例５〜８、比較例４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するロジン誘導体の含有割合を２質量部（比較例４）、３質量部（実施例５）、２０質量部（実施例６）、３０質量部（実施例７）、５０質量部（実施例８）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００６６】
〈比較例５〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するロジン誘導体の含有割合を５５質量部としたところ粘着性が強すぎて、各成分の混合物を混練して高減衰組成物を調製することができなかった。
そこで比較例５を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表３に示す。
【００６７】
【表３】
【００６８】
表３の比較例４と実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体を、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部未満の範囲で含有させた比較例４の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上である必要があることが確認された。
【００６９】
また比較例５と実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体を、ベースポリマ１００質量部あたり５０質量部を超えて含有させた比較例５は、先に説明したように粘着性が高すぎて高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、ロジン誘導体の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり５０質量部以下である必要があることが確認された。
【００７０】
さらに実施例１、５〜８の結果を比較すると、ロジン誘導体の含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以上であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例９〜１２、比較例６〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾール系化合物の含有割合を０．０５質量部（比較例６）、０．３質量部（実施例９）、１質量部（実施例１０）、５質量部（実施例１１）、１０質量部（実施例１２）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００７１】
〈比較例７〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾール系化合物の含有割合を１３質量部としたところ、各成分の混合物の混練時に焼けが発生したため高減衰組成物の調製を断念した。
そこで比較例７を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表４に示す。
【００７２】
【表４】
【００７３】
表４の比較例６と実施例１、９〜１２の結果を比較すると、イミダゾール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例６の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからイミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００７４】
また比較例７と実施例１、９〜１２の結果を比較すると、イミダゾール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部を超えて含有させようとした比較例７は、先に説明したように焼けを生じやすく高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、イミダゾール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以下である必要があることが確認された。
【００７５】
さらに実施例１、５〜８の結果を比較すると、イミダゾール系化合物の含有割合は、前記範囲内でもベースポリマ１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例１３〜１６、比較例８〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するヒンダードフェノール系化合物の含有割合を０．０５質量部（比較例８）、０．３質量部（実施例１３）、１質量部（実施例１４）、１０質量部（実施例１５）、２０質量部（実施例１６）としたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００７６】
〈比較例９〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するヒンダードフェノール系化合物の含有割合を２３質量部としたところ、高減衰部材の表面にブルームが発生した。
前記各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表５に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
表５の比較例８と実施例１、１３〜１６の結果を比較すると、ヒンダードフェノール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例８の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、等価減衰定数Ｈｅｑ１００が０．３８未満であって減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００７９】
また比較例９と実施例１、１３〜１６の結果を比較すると、ヒンダードフェノール系化合物を、ベースポリマ１００質量部あたり２０質量部を超えて含有させた比較例９は、先に説明したようにブルームを生じた。そしてこのことから、ヒンダードフェノール系化合物の含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり２０質量部以下である必要があることが確認された。
【００８０】
〈実施例１７〉
イミダゾール系化合物として、１，２−ジメチルイミダゾールに代えてイミダゾール〔日本合成化学工業(株)製〕を同量用いたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
〈実施例１８〉
さらに酢酸マグネシウム・四水塩〔キシダ化学(株)製〕２．５質量部、およびアミン系老化防止剤としてのＮ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン〔大内新興化学工業(株)製のノクラック６Ｃ〕５質量部とを加えたこと以外は実施例１と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００８１】
〈実施例１９〉
実施例１で用いたのと同じ各成分を同じ割合で用いて、下記の手順で高減衰組成物を調製した。
すなわちベースポリマとしての天然ゴムを、密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらロジン誘導体、イミダゾール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、およびシリカの一部（天然ゴム１００質量部あたり１０質量部）を投入してさらに１〜２分間程度混練した後、混練物を一旦機外へ取り出した。
【００８２】
次に前記混練物の所定量を計量して再び密閉式混練機を用いて１〜２分間程度素練りし、次いで素練りを続けながらシリカの残部（天然ゴム１００質量部あたり１４０質量部）と表１に示す各成分とを数回に分けて投入したのちさらに１０〜４０分間程度混練して高減衰組成物を得た。
前記各実施例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１の結果と併せて表６に示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】
表６の実施例１、１７の結果より、イミダゾール系化合物としてイミダゾールを用いることにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。また実施例１、１８の結果より、高減衰組成物にさらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有させることにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。さらに実施例１、１９の結果より、ベースポリマに先にロジン誘導体等を加えて混練した後にシリカ等を加えて混練することにより、高減衰部材の減衰性能を向上できることが判った。
【００８５】
〈実施例２０〜２３、比較例１０〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾールの含有割合を０．０５質量部（比較例１０）、０．３質量部（実施例２０）、１質量部（実施例２１）、５質量部（実施例２２）、１０質量部（実施例２３）としたこと以外は実施例１７と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００８６】
〈比較例１１〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部に対するイミダゾールの含有割合を１３質量部としたところ、各成分の混合物の混練時に焼けが発生したため高減衰組成物の調製を断念した。
そこで比較例１１を除く各実施例、比較例の高減衰組成物について先に説明した各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例１７の結果と併せて表７に示す。
【００８７】
【表７】
【００８８】
表７の比較例１０と実施例１７、２０〜２３の結果を先の表４の結果と比較すると、全体的に等価減衰定数Ｈｅｑ１００が向上しているものの、イミダゾールを、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部未満の範囲で含有させた比較例１０の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、前記含有割合を０．１質量部以上とした実施例１７、２０〜２３に比べて前記透過減衰定数Ｈｅｑ１００が低く減衰性能が不十分であることが判った。そしてこのことからイミダゾールの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．１質量部以上である必要があることが確認された。
【００８９】
また比較例１１と実施例１７、２０〜２３の結果を比較すると、イミダゾールを、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部を超えて含有させようとした比較例１１は、先に説明したようにやけを生じやすく高減衰組成物を調製できなかった。そしてこのことから、イミダゾールの含有割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１０質量部以下である必要があることが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とする高減衰組成物。
【請求項２】
前記ベースポリマは、天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の高減衰組成物。
【請求項３】
前記イミダゾール系化合物はイミダゾールである請求項１または２に記載の高減衰組成物。
【請求項４】
さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【請求項５】
ベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカを加えて混練する工程を経て調製されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【請求項６】
ベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練する請求項５記載の高減衰組成物。
【請求項７】
建築物の制震用ダンパの形成材料として用いる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【請求項１】
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり、１００質量部以上、１８０質量部以下のシリカ、３質量部以上、５０質量部以下のロジン誘導体、０．１質量部以上、１０質量部以下のイミダゾール系化合物、および０．１質量部以上、２０質量部以下のヒンダードフェノール系化合物とを含有していることを特徴とする高減衰組成物。
【請求項２】
前記ベースポリマは、天然ゴム、イソプレンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の高減衰組成物。
【請求項３】
前記イミダゾール系化合物はイミダゾールである請求項１または２に記載の高減衰組成物。
【請求項４】
さらに酢酸マグネシウム、およびアミン系老化防止剤を含有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【請求項５】
ベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物を加えて混練後にシリカを加えて混練する工程を経て調製されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【請求項６】
ベースポリマに、先にロジン誘導体、イミダゾール系化合物、およびヒンダードフェノール系化合物とともにシリカの一部を加えて混練後にシリカの残部を加えて混練する請求項５記載の高減衰組成物。
【請求項７】
建築物の制震用ダンパの形成材料として用いる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の高減衰組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１１６９３１（Ｐ２０１１−１１６９３１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６２５４（Ｐ２０１０−８６２５４）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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