高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパー
【課題】低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れた、高減衰ゴム組成物を提供する。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する高減衰ゴム組成物により課題を解決する。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する高減衰ゴム組成物により課題を解決する。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーに関するものであり、詳しくは、建築分野における制震や免震等の用途に好適な高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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る。そのため、制震装置や免震装置等に用いられる減衰材料には、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性能が求められる。
【０００３】
従来、このような用途に用いられる材料としては、例えば、イソブチレンを単量体主成分とする重合体ブロックと、イソブチレンを単量体主成分としない重合体ブロックからなるイソブチレン系ブロック共重合体１００重量部と、ブチル系ゴム５〜２３０重量部を含有してなるゴム組成物（特許文献１）や、少なくとも１種のゴムエラストマー５０〜９５重量部、重量平均分子量が５００００を超えており、末端ポリスチレンハードセグメントＡと、内部イソブチレン系エラストマー・ソフトセグメントＢより構成される、Ａ−Ｂ−Ａの一般配置を有する少なくとも１種のトリブロックエラストマー５〜５０重量部ならびに補強剤を含んでなるゴム組成物（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１９４７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の減衰材料用のゴム組成物は、高歪み領域（歪み２００％程度）での減衰性能は良好で、マグニチュード５以上の大地震に対しては、優れた減衰性能を示す。しかしながら、低歪み領域（歪み１０％程度）での減衰性能が劣るため、マンションやビル等における中小地震（マグニチュード４以下）、交通振動、風振動に対する減衰性能が劣るという難点がある。近年は、マンションやビル等における中小地震等に対する、低歪み領域での減衰性能が特に要求されているが、低歪み領域および高歪み領域の双方における減衰性能に優れた高減衰ゴム組成物は存在しないのが実情であり、高低双方の歪み領域において優れた減衰性能を得ることができる高減衰ゴム組成物が待望されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れた、高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する高減衰ゴム組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【０００８】
また、本発明は、上記高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなる制震ダンパーを第２の要旨とする。
【０００９】
本発明者らは、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れた、高減衰ゴム組成物を得るため、鋭意研究を重ねた。そして、ブチル系ゴムと、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂と、硫黄とを含有する高減衰ゴム組成物を用いると、所期の目的をできることを見いだし、本発明に到達した。その理由は、以下のように考えられる。すなわち、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）もしくはスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）は、イソブチレン部分がブチル系ゴムと相溶し、スチレン部分がフリーとなるため、これが高歪み時に立体障害となり、高歪み領域における減衰性能が向上する。また、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂は、樹脂の塑性変形における高減衰性能を発現し、低歪み領域における減衰性能が向上する。さらに、上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂は、ブチル系ゴムとの相溶性が良好であるため、マトリックスとなるブチル系ゴム中にミクロ分散化される。そのため、ｔａｎδのピークが２山とはならず、広いピークとなり、ｔａｎδの温度依存性が広く、マトリックスとなるブチル系ゴムの特性を悪化させることもない。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の高減衰ゴム組成物は、ブチル系ゴム（Ａ成分）と、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）と、硫黄（Ｄ成分）とを含有するため、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れている。
【００１１】
また、上記Ａ成分とＢ成分との相互の重量基準の割合が、Ａ成分＞Ｂ成分になっていると、架橋効率が向上し、繰り返し変形を受けた後の特性変化が少なくなる。
【００１２】
そして、上記Ａ成分とＢ成分との合計量（Ａ＋Ｂ成分）を、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定すると、減衰性と補強性のバランスが良好となる。
【００１３】
また、シリコーンオイル処理シリカ等の表面処理シリカは、シリカ表面の水酸基がシリコーンオイル等により表面処理されているため、ブチル系ゴム等との相溶性が向上し、加工性も良好で、加硫時の阻害が少なく、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能がさらに向上するとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）も良好となる。
【００１４】
また、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加（水添）液状ポリブタジエンおよび水素添加（水添）液状ポリイソプレンからなる群から選ばれた少なくとも一つの液状ポリマーを含有させると、低歪み領域での減衰性能がさらに向上する。
【００１５】
また、窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックを含有すると、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能がさらに向上するとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）も良好となる。
【００１６】
そして、上記高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなる、本発明の制震ダンパーは、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れるため、マンションやビル等の建築用や土木用の制震ダンパーとして用いることができる。また、本発明の制震ダンパーは、減衰性能に優れるため、ダンパーサイズを小さくすることが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００１９】
本発明の高減衰ゴム組成物は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を用いて得ることができる。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【００２０】
《ブチル系ゴム（Ａ成分）》
上記ブチル系ゴム（Ａ成分）としては、例えば、ブチルゴム（ＩＩＲ）や、ハロゲン化ブチルゴムが用いられる。上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等が用いられる。
【００２１】
《スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）》
上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）は、通常、イソブチレンを構成単量体として４０重量％以上含有し、好ましくは６０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上含有する。また、上記スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）は、通常、イソブチレンを構成単量体として４０重量％以上含有し、好ましくは６０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上含有する。
【００２２】
上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、１０，０００〜３００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは３０，０００〜１５０，０００の範囲である。また、上記スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、１０，０００〜３００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは３０，０００〜１５０，０００の範囲である。なお、上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）に準じて、測定した値である。
【００２３】
本発明においては、上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）と、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）とは併用することも可能であり、この場合の混合比は、重量比で、ＳＩＢ／ＳＩＢＳ＝９５／５〜５／９５の範囲が好ましく、特に好ましくは８０／２０〜２０／８０の範囲であり、最も好ましくは６０／４０〜４０／６０の範囲である。
【００２４】
ここで、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との混合比は、重量比で、Ａ成分／Ｂ成分＝９５／５〜６０／４０の範囲が好ましく、特に好ましくはＡ成分／Ｂ成分＝８５／１５〜７０／３０の範囲である。すなわち、両者の混合比が上記範囲内であれば、繰り返し変形を受けた後の特性変化が少なくなる点で好ましいからである。
【００２５】
また、上記Ａ成分とＢ成分との合計量（Ａ＋Ｂ成分）は、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定されていることが好ましく、特に好ましくは３０〜４０重量％の範囲である。すなわち、上記Ａ成分とＢ成分との合計量が上記範囲内であれば、減衰性と補強性のバランスが良好となる点で好ましいからである。
【００２６】
《非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）》
本発明において、上記「非極性」とは、「極性を有する」の対語であり、全く極性を有しないことを意味するものではない。
【００２７】
上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）としては、水酸基，カルボキシル基等の極性基を有しないものが用いられる。上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）は、重量平均分子量（Ｍｗ）が３００〜４０００の範囲が好ましく、また、軟化点は６０〜１５０℃の範囲が好ましく、特に好ましくは９０〜１４０℃の範囲である。上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）としては、具体的には、Ｃ９系脂肪族系石油樹脂の水素化物（アルコンＰ９０、アルコンＰ１１５、アルコンＰ１４０、ともに荒川化学工業社製）があげられ、長期熱劣化に対して、完全水添しているものが望ましい。
【００２８】
上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量は、低歪み領域における減衰性の点から、ブチル系ゴム（Ａ成分）とＢ成分の合計１００重量部（以下、「部」と略す）に対して５〜６０部の範囲が好ましく、特に好ましくは１５〜４５部の範囲である。すなわち、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量が少なすぎると、低歪み領域における減衰性能の効果が不充分となる傾向がみられ、逆に非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量が多すぎると、粘着性が強くなり、練り込み加工性が悪化する傾向がみられるからである。
【００２９】
《硫黄（Ｄ成分》
本発明において、硫黄（Ｄ成分）は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）の加硫剤として用いられる。上記硫黄（Ｄ成分）の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）とＢ成分の合計１００部に対して、０．３〜４部の範囲が好ましく、特に好ましくは、０．５〜２部の範囲である。すなわち、硫黄（Ｄ成分）の配合量が少なすぎると、架橋密度が低下する傾向がみられ、逆に硫黄（Ｄ成分）の配合量が多すぎると、ゴム物性（破断伸び）が低下する傾向がみられるからである。
【００３０】
本発明の高減衰ゴム組成物は、上記Ａ〜Ｄ成分に加えて、シリカ（表面処理シリカ等）、液状ポリマー、カーボンブラック、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤等を必要に応じて適宜に配合することも可能である。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３１】
《シリカ》
上記シリカとしては、例えば、結晶性シリカ、無定形シリカ等があげられる。また、上記シリカの平均粒子径（一次粒子径）は、５〜１５０ｎｍの範囲のものを用いることが好ましい。上記シリカの平均粒子径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００３２】
上記シリカのＢＥＴ比表面積は、３００ｍ2／ｇ以下が好ましく、特に好ましくは２０〜２５０ｍ2／ｇの範囲である。
【００３３】
また、上記シリカとしては、表面処理シリカを用いることもできる。上記表面処理シリカとしては、シリカの粒子表面を表面処理剤〔シリコーンオイル，ヘキサメチルジシラザン，オクチルシラン，ジメチルジクロロシラン，脂肪酸（ステアリン酸等）等〕）で処理した、シリコーンオイル処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、オクチルシラン処理シリカ、ジメチルジクロロシラン処理シリカ、脂肪酸処理シリカ等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３４】
上記表面処理は、例えば、表面未処理のシリカと、そのシリカ粒子表面を充分に処理可能な量の表面処理剤とを混合することにより行われる。より具体的には、シリカ１００部に対して表面処理剤を３〜２０部の割合で混合することが好ましい。
【００３５】
上記シリカもしくは表面処理シリカの配合量は、加工性の点から、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、２０〜１５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは４０〜１００部の範囲である。
【００３６】
《液状ポリマー》
上記液状ポリマーとしては、例えば、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加（水添）液状ポリブタジエン、水素添加（水添）液状ポリイソプレン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３７】
上記液状ポリマーの配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、５〜４０部の範囲が好ましく、特に好ましくは１０〜３０部の範囲である。
【００３８】
《カーボンブラック》
上記カーボンブラックとしては、種々のグレードのカーボンブラックを、単独であるいは二種以上併せて用いることができる。
【００３９】
上記カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲が好ましく、特に好ましくは２７〜５６ｍ2 ／ｇの範囲である。なお、上記窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に規定されており、単位重量当たりの窒素吸着比表面積（ｍ2 ／ｇ）を意味する。上記窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックとしては、ＭＡＦ−ＨＳ級，ＧＰＦ級等のグレードのものが用いられる。
【００４０】
上記カーボンブラックの配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、５０〜１５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは６０〜１２０部の範囲である。
【００４１】
《加硫促進剤》
上記加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、ジチオカルボミン酸系加硫促進剤鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４２】
また、上記加硫促進剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜２５部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜１０部の範囲である。
【００４３】
《加硫助剤》
上記加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸、不飽和脂肪酸亜鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４４】
また、上記加硫助剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜２５部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜１０部の範囲である。
【００４５】
《老化防止剤》
上記老化防止剤としては、例えば、カルバメート系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、ジフェニルアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、ワックス類等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４６】
また、上記老化防止剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜１０部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜５部の範囲である。
【００４７】
《可塑剤》
上記可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ），フタル酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＰ）等のフタル酸系可塑剤、ジブチルカルビトールアジペート，ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジピン酸系可塑剤、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ），セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）等のセバシン酸系可塑剤といった合成可塑剤や、ナフテン系オイル，パラフィン系オイル，アロマオイル等の鉱物油等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４８】
また、上記可塑剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは３〜３０部の範囲である。
【００４９】
本発明の高減衰ゴム組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）と、必要に応じてカーボンブラック等の充填材，酸化亜鉛等の加硫助剤，老化防止剤，可塑剤等を適宜に配合し、これらをバンバリーミキサー等を用いて、９０〜１４０℃で、３〜５分間程度混練を行う。つぎに、これに、硫黄（加硫剤）（Ｄ成分），加硫促進剤等を適宜に配合し、オープンロールを用いて、所定条件（例えば、５０℃×５分間）で混練することにより、高減衰ゴム組成物を作製する。なお、このようにして得られた高減衰ゴム組成物を、高温（１５０〜１７０℃）で５〜３０分間、加硫することにより、目的とする高減衰ゴム（部材）を得ることができる。
【００５０】
本発明の高減衰ゴム組成物は、通常、下記の動的剪断特性を示す。
【００５１】
〔剪断特性〕
図１に示すようなサンプルを用いて、本発明の高減衰ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行う。すなわち、ブラスト処理を施した金具２（大きさ１４０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み９ｍｍ）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２間に本発明の高減衰ゴム組成物（下記の試料１となる）を挟み、乾燥を行う。これを１７０℃で３０分間熱プレス成型して、試料（大きさ７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み５ｍｍ）１を作製する。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う。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変位（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の数式（１）〜（３）に従い、等価剪断弾性率（Ｇｅ）および減衰定数（ｈｅ）を求める。なお、測定条件は、剪断変位（δ）：±０．５ｍｍ〔剪断歪み（γ）１０％〕、剪断変位（δ）：±１０ｍｍ〔剪断歪み（γ）２００％〕、周波数（ｆ）：０．３Ｈｚ、測定温度：２０℃である。
【００５２】
【数１】
【００５３】
〈１０％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、１０％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２０以上が好ましく、特に好ましくは０．２３以上、最も好ましくは０．２５以上である。このように、低歪み領域での減衰定数（ｈｅ）が上記範囲にあれば、中小地震、交通振動、風振動に対する減衰性能に優れている。
【００５４】
〈２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、２００％歪みの等価剪断弾性率（Ｇｅ）が０．１５以上が好ましく、特に好ましくは０．２０以上、最も好ましくは０．２５以上である。このように、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）が上記範囲にあれば、製品形状をコンパクトにすることが可能となり、大地震に対する減衰性能に優れている。
【００５５】
〈２００％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、２００％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２５以上が好ましく、特に好ましくは０．３０以上、最も好ましくは０．３５以上である。このように、高低歪み領域での減衰定数（ｈｅ）が上記範囲にあれば、大地震に対する減衰性能に優れている。
【００５６】
〈等価剪断弾性率（Ｇｅ）比（温度依存性）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、１０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ１０℃）と、３０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ３０℃）との比（Ｇｅ１０℃／Ｇｅ３０℃）〔温度依存性〕）が、２．５以下が好ましく、特に好ましくは２．０以下、最も好ましくは１．８以下である。
【００５７】
本発明の高減衰ゴム組成物は、建築用，土木用等の制震ダンパー、建築用の制震壁等の制震装置や免震装置、家電用や電子機器用の制振ダンパー、制振材、衝撃吸収材、自動車用の制振材、衝撃吸収材等に用いることができる。
【実施例】
【００５８】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５９】
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。
【００６０】
〔ブチルゴム（ＩＩＲ）（Ａ成分）〕
ランクセス社製、ポリサーブチル３０１
【００６１】
〔スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）（Ｂ成分）〕
カネカ社製、ＳＩＢＳＴＡＲ０４２Ｄ（数平均分子量４５，０００）
【００６２】
〔スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）（Ｂ成分）〕
カネカ社製、ＳＩＢＳＴＡＲ０７２（数平均分子量６５，０００）
【００６３】
〔カーボンブラック（小粒子カーボン）〕
ＨＡＦカーボン（東海カーボン社製、シースト３、窒素吸着比表面積：７９ｍ2／ｇ）
【００６４】
〔カーボンブラック（中粒子カーボン）〕
ＭＡＦ−ＨＳカーボン（東海カーボン社製、シースト１１６ＨＭ、窒素吸着比表面積：５６ｍ2／ｇ）
【００６５】
〔カーボンブラック（大粒子カーボン）〕
ＭＴカーボン（キャンカーブ社製、サーマックスＮ９９０、窒素吸着比表面積：９ｍ2／ｇ）
【００６６】
〔カーボンブラック（大粒子カーボン）〕
ＧＰＦカーボン（東海カーボン社製、シーストＶ、窒素吸着比表面積：２７ｍ2／ｇ）
【００６７】
〔表面処理シリカ〕
シリコーンオイル処理シリカ（東ソーシリカ社製、ＳＳ３０Ｖ、一次粒子径１５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１１４ｍ2／ｇ）
【００６８】
ステアリン酸処理シリカ（東ソーシリカ社製、ニップシールＥＲ、一次粒子径２５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積７９ｍ2／ｇ）
【００６９】
ジメチルジクロロシラン処理シリカ（デグサ社製、Ｓｉｐｅｒｎａｔ Ｄ１７、一次粒子径２０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１００ｍ2／ｇ）
【００７０】
〔非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）〕
Ｃ９系脂肪族系石油樹脂の水素化物（荒川化学工業社製、アルコンＰ１４０、軟化点１４０℃、重量平均分子量（Ｍｗ）８６０、水酸基不含）
【００７１】
〔脂環式飽和炭化水素（比較例用）〕
荒川化学工業社製、ＫＲ１８４０（水酸基含有）
【００７２】
〔セバケート系可塑剤〕
セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）（大八化学社製）
【００７３】
〔液状ポリマー〕
液状ポリブテン（新日本石油社製、ＨＶ１９００）
水添液状ポリブタジエン（日本曹達社製、ＢＩ３０００）
液状ポリイソブチレン（新日本石油社製、テトラックス６Ｔ）
水添液状ポリイソプレン（出光興産社製、エポール）
【００７４】
〔酸化亜鉛２種〕
三井金属鉱業社製
【００７５】
〔スルフェンアミド系加硫促進剤〕
Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社製、ノクセラーＣＺ−Ｇ）
【００７６】
〔硫黄（架橋剤）（Ｄ成分）〕
鶴見化学工業社製
【００７７】
〔ジチオカルバミン酸系加硫促進剤〕
川口化学工業社製、アクセルＴＬ
【００７８】
〔実施例１〜１３、比較例１〜３〕
下記の表１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、目的とするゴム組成物を調製した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
このようにして得られた実施例および比較例のゴム組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を上記表１に併せて示した。
【００８１】
〔動的剪断特性〕
図１に示すようなサンプルを用いて、ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行った。すなわち、ブラスト処理を施した金具２（大きさ１４０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み９ｍｍ）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２間にゴム組成物（下記の試料１となる）を挟み、乾燥を行った。これを１７０℃で３０分間熱プレス成型して、試料（大きさ７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み５ｍｍ）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変位（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、前記の数式（１）〜（３）に従い、等価剪断弾性率（Ｇｅ）および減衰定数（ｈｅ）を求めた。なお、測定条件は、剪断変位（δ）：±０．５ｍｍ〔剪断歪み（γ）１０％〕、剪断変位（δ）：±１０ｍｍ〔剪断歪み（γ）２００％〕、周波数（ｆ）：０．３Ｈｚ、測定温度：２０℃であった。
【００８２】
〔評価〕
〈１０％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
１０％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２０以上のものを○、０．２０未満のものを×とする。
【００８３】
〈２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ）〉
２００％歪みの等価剪断弾性率（Ｇｅ）が０．１５以上のものを○、０．１５未満のものを×とする。
【００８４】
〈２００％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
２００％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２５以上のものを○、０．２５未満のものを×とする。
【００８５】
〈等価剪断弾性率（Ｇｅ）比〉
１０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ１０℃）と、３０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ３０℃）との比（Ｇｅ１０℃／Ｇｅ３０℃）〔温度依存性〕）が、２．５以下のものを○、２．５を超えるものを×とする。
【００８６】
上記結果から、実施例品はいずれも、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能（ｈｅ）に優れるとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）が良好であり、また、温度依存性も良好であった。
【００８７】
これに対して、比較例１，２品は、ＳＩＢやＳＩＢＳ（Ｂ成分）、および非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）を配合していないため、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能が劣っていた。比較例３品は、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）を配合していないため、低歪み領域および高歪み領域での減衰性能が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の高減衰ゴム組成物は、建築用，土木用等の制震ダンパー、建築用の制震壁等の制震装置や免震装置、家電用や電子機器用の制振ダンパー、制振材、衝撃吸収材、自動車用の制振材、衝撃吸収材等に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーに関するものであり、詳しくは、建築分野における制震や免震等の用途に好適な高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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る。そのため、制震装置や免震装置等に用いられる減衰材料には、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性能が求められる。
【０００３】
従来、このような用途に用いられる材料としては、例えば、イソブチレンを単量体主成分とする重合体ブロックと、イソブチレンを単量体主成分としない重合体ブロックからなるイソブチレン系ブロック共重合体１００重量部と、ブチル系ゴム５〜２３０重量部を含有してなるゴム組成物（特許文献１）や、少なくとも１種のゴムエラストマー５０〜９５重量部、重量平均分子量が５００００を超えており、末端ポリスチレンハードセグメントＡと、内部イソブチレン系エラストマー・ソフトセグメントＢより構成される、Ａ−Ｂ−Ａの一般配置を有する少なくとも１種のトリブロックエラストマー５〜５０重量部ならびに補強剤を含んでなるゴム組成物（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１９４７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の減衰材料用のゴム組成物は、高歪み領域（歪み２００％程度）での減衰性能は良好で、マグニチュード５以上の大地震に対しては、優れた減衰性能を示す。しかしながら、低歪み領域（歪み１０％程度）での減衰性能が劣るため、マンションやビル等における中小地震（マグニチュード４以下）、交通振動、風振動に対する減衰性能が劣るという難点がある。近年は、マンションやビル等における中小地震等に対する、低歪み領域での減衰性能が特に要求されているが、低歪み領域および高歪み領域の双方における減衰性能に優れた高減衰ゴム組成物は存在しないのが実情であり、高低双方の歪み領域において優れた減衰性能を得ることができる高減衰ゴム組成物が待望されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れた、高減衰ゴム組成物およびそれを用いてなる制震ダンパーの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する高減衰ゴム組成物を第１の要旨とする。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【０００８】
また、本発明は、上記高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなる制震ダンパーを第２の要旨とする。
【０００９】
本発明者らは、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れた、高減衰ゴム組成物を得るため、鋭意研究を重ねた。そして、ブチル系ゴムと、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂と、硫黄とを含有する高減衰ゴム組成物を用いると、所期の目的をできることを見いだし、本発明に到達した。その理由は、以下のように考えられる。すなわち、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）もしくはスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）は、イソブチレン部分がブチル系ゴムと相溶し、スチレン部分がフリーとなるため、これが高歪み時に立体障害となり、高歪み領域における減衰性能が向上する。また、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂は、樹脂の塑性変形における高減衰性能を発現し、低歪み領域における減衰性能が向上する。さらに、上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂は、ブチル系ゴムとの相溶性が良好であるため、マトリックスとなるブチル系ゴム中にミクロ分散化される。そのため、ｔａｎδのピークが２山とはならず、広いピークとなり、ｔａｎδの温度依存性が広く、マトリックスとなるブチル系ゴムの特性を悪化させることもない。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の高減衰ゴム組成物は、ブチル系ゴム（Ａ成分）と、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）と、硫黄（Ｄ成分）とを含有するため、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れている。
【００１１】
また、上記Ａ成分とＢ成分との相互の重量基準の割合が、Ａ成分＞Ｂ成分になっていると、架橋効率が向上し、繰り返し変形を受けた後の特性変化が少なくなる。
【００１２】
そして、上記Ａ成分とＢ成分との合計量（Ａ＋Ｂ成分）を、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定すると、減衰性と補強性のバランスが良好となる。
【００１３】
また、シリコーンオイル処理シリカ等の表面処理シリカは、シリカ表面の水酸基がシリコーンオイル等により表面処理されているため、ブチル系ゴム等との相溶性が向上し、加工性も良好で、加硫時の阻害が少なく、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能がさらに向上するとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）も良好となる。
【００１４】
また、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加（水添）液状ポリブタジエンおよび水素添加（水添）液状ポリイソプレンからなる群から選ばれた少なくとも一つの液状ポリマーを含有させると、低歪み領域での減衰性能がさらに向上する。
【００１５】
また、窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックを含有すると、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能がさらに向上するとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）も良好となる。
【００１６】
そして、上記高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなる、本発明の制震ダンパーは、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能に優れるため、マンションやビル等の建築用や土木用の制震ダンパーとして用いることができる。また、本発明の制震ダンパーは、減衰性能に優れるため、ダンパーサイズを小さくすることが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００１９】
本発明の高減衰ゴム組成物は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を用いて得ることができる。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【００２０】
《ブチル系ゴム（Ａ成分）》
上記ブチル系ゴム（Ａ成分）としては、例えば、ブチルゴム（ＩＩＲ）や、ハロゲン化ブチルゴムが用いられる。上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等が用いられる。
【００２１】
《スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）》
上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）は、通常、イソブチレンを構成単量体として４０重量％以上含有し、好ましくは６０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上含有する。また、上記スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）は、通常、イソブチレンを構成単量体として４０重量％以上含有し、好ましくは６０重量％以上、特に好ましくは７０重量％以上含有する。
【００２２】
上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、１０，０００〜３００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは３０，０００〜１５０，０００の範囲である。また、上記スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、１０，０００〜３００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは３０，０００〜１５０，０００の範囲である。なお、上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）に準じて、測定した値である。
【００２３】
本発明においては、上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）と、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）とは併用することも可能であり、この場合の混合比は、重量比で、ＳＩＢ／ＳＩＢＳ＝９５／５〜５／９５の範囲が好ましく、特に好ましくは８０／２０〜２０／８０の範囲であり、最も好ましくは６０／４０〜４０／６０の範囲である。
【００２４】
ここで、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との混合比は、重量比で、Ａ成分／Ｂ成分＝９５／５〜６０／４０の範囲が好ましく、特に好ましくはＡ成分／Ｂ成分＝８５／１５〜７０／３０の範囲である。すなわち、両者の混合比が上記範囲内であれば、繰り返し変形を受けた後の特性変化が少なくなる点で好ましいからである。
【００２５】
また、上記Ａ成分とＢ成分との合計量（Ａ＋Ｂ成分）は、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定されていることが好ましく、特に好ましくは３０〜４０重量％の範囲である。すなわち、上記Ａ成分とＢ成分との合計量が上記範囲内であれば、減衰性と補強性のバランスが良好となる点で好ましいからである。
【００２６】
《非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）》
本発明において、上記「非極性」とは、「極性を有する」の対語であり、全く極性を有しないことを意味するものではない。
【００２７】
上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）としては、水酸基，カルボキシル基等の極性基を有しないものが用いられる。上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）は、重量平均分子量（Ｍｗ）が３００〜４０００の範囲が好ましく、また、軟化点は６０〜１５０℃の範囲が好ましく、特に好ましくは９０〜１４０℃の範囲である。上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）としては、具体的には、Ｃ９系脂肪族系石油樹脂の水素化物（アルコンＰ９０、アルコンＰ１１５、アルコンＰ１４０、ともに荒川化学工業社製）があげられ、長期熱劣化に対して、完全水添しているものが望ましい。
【００２８】
上記非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量は、低歪み領域における減衰性の点から、ブチル系ゴム（Ａ成分）とＢ成分の合計１００重量部（以下、「部」と略す）に対して５〜６０部の範囲が好ましく、特に好ましくは１５〜４５部の範囲である。すなわち、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量が少なすぎると、低歪み領域における減衰性能の効果が不充分となる傾向がみられ、逆に非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）の配合量が多すぎると、粘着性が強くなり、練り込み加工性が悪化する傾向がみられるからである。
【００２９】
《硫黄（Ｄ成分》
本発明において、硫黄（Ｄ成分）は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）の加硫剤として用いられる。上記硫黄（Ｄ成分）の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）とＢ成分の合計１００部に対して、０．３〜４部の範囲が好ましく、特に好ましくは、０．５〜２部の範囲である。すなわち、硫黄（Ｄ成分）の配合量が少なすぎると、架橋密度が低下する傾向がみられ、逆に硫黄（Ｄ成分）の配合量が多すぎると、ゴム物性（破断伸び）が低下する傾向がみられるからである。
【００３０】
本発明の高減衰ゴム組成物は、上記Ａ〜Ｄ成分に加えて、シリカ（表面処理シリカ等）、液状ポリマー、カーボンブラック、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤等を必要に応じて適宜に配合することも可能である。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３１】
《シリカ》
上記シリカとしては、例えば、結晶性シリカ、無定形シリカ等があげられる。また、上記シリカの平均粒子径（一次粒子径）は、５〜１５０ｎｍの範囲のものを用いることが好ましい。上記シリカの平均粒子径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【００３２】
上記シリカのＢＥＴ比表面積は、３００ｍ2／ｇ以下が好ましく、特に好ましくは２０〜２５０ｍ2／ｇの範囲である。
【００３３】
また、上記シリカとしては、表面処理シリカを用いることもできる。上記表面処理シリカとしては、シリカの粒子表面を表面処理剤〔シリコーンオイル，ヘキサメチルジシラザン，オクチルシラン，ジメチルジクロロシラン，脂肪酸（ステアリン酸等）等〕）で処理した、シリコーンオイル処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、オクチルシラン処理シリカ、ジメチルジクロロシラン処理シリカ、脂肪酸処理シリカ等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３４】
上記表面処理は、例えば、表面未処理のシリカと、そのシリカ粒子表面を充分に処理可能な量の表面処理剤とを混合することにより行われる。より具体的には、シリカ１００部に対して表面処理剤を３〜２０部の割合で混合することが好ましい。
【００３５】
上記シリカもしくは表面処理シリカの配合量は、加工性の点から、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、２０〜１５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは４０〜１００部の範囲である。
【００３６】
《液状ポリマー》
上記液状ポリマーとしては、例えば、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加（水添）液状ポリブタジエン、水素添加（水添）液状ポリイソプレン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
【００３７】
上記液状ポリマーの配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、５〜４０部の範囲が好ましく、特に好ましくは１０〜３０部の範囲である。
【００３８】
《カーボンブラック》
上記カーボンブラックとしては、種々のグレードのカーボンブラックを、単独であるいは二種以上併せて用いることができる。
【００３９】
上記カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲が好ましく、特に好ましくは２７〜５６ｍ2 ／ｇの範囲である。なお、上記窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に規定されており、単位重量当たりの窒素吸着比表面積（ｍ2 ／ｇ）を意味する。上記窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックとしては、ＭＡＦ−ＨＳ級，ＧＰＦ級等のグレードのものが用いられる。
【００４０】
上記カーボンブラックの配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、５０〜１５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは６０〜１２０部の範囲である。
【００４１】
《加硫促進剤》
上記加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、ジチオカルボミン酸系加硫促進剤鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４２】
また、上記加硫促進剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜２５部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜１０部の範囲である。
【００４３】
《加硫助剤》
上記加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸、不飽和脂肪酸亜鉛等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４４】
また、上記加硫助剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜２５部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜１０部の範囲である。
【００４５】
《老化防止剤》
上記老化防止剤としては、例えば、カルバメート系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、ジフェニルアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、ワックス類等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４６】
また、上記老化防止剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜１０部の範囲が好ましく、特に好ましくは２〜５部の範囲である。
【００４７】
《可塑剤》
上記可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ），フタル酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＰ）等のフタル酸系可塑剤、ジブチルカルビトールアジペート，ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジピン酸系可塑剤、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ），セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）等のセバシン酸系可塑剤といった合成可塑剤や、ナフテン系オイル，パラフィン系オイル，アロマオイル等の鉱物油等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００４８】
また、上記可塑剤の配合量は、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、Ｂ成分との合計量１００部に対して、１〜５０部の範囲が好ましく、特に好ましくは３〜３０部の範囲である。
【００４９】
本発明の高減衰ゴム組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、上記ブチル系ゴム（Ａ成分）と、スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方（Ｂ成分）と、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）と、必要に応じてカーボンブラック等の充填材，酸化亜鉛等の加硫助剤，老化防止剤，可塑剤等を適宜に配合し、これらをバンバリーミキサー等を用いて、９０〜１４０℃で、３〜５分間程度混練を行う。つぎに、これに、硫黄（加硫剤）（Ｄ成分），加硫促進剤等を適宜に配合し、オープンロールを用いて、所定条件（例えば、５０℃×５分間）で混練することにより、高減衰ゴム組成物を作製する。なお、このようにして得られた高減衰ゴム組成物を、高温（１５０〜１７０℃）で５〜３０分間、加硫することにより、目的とする高減衰ゴム（部材）を得ることができる。
【００５０】
本発明の高減衰ゴム組成物は、通常、下記の動的剪断特性を示す。
【００５１】
〔剪断特性〕
図１に示すようなサンプルを用いて、本発明の高減衰ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行う。すなわち、ブラスト処理を施した金具２（大きさ１４０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み９ｍｍ）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２間に本発明の高減衰ゴム組成物（下記の試料１となる）を挟み、乾燥を行う。これを１７０℃で３０分間熱プレス成型して、試料（大きさ７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み５ｍｍ）１を作製する。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う。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変位（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、下記の数式（１）〜（３）に従い、等価剪断弾性率（Ｇｅ）および減衰定数（ｈｅ）を求める。なお、測定条件は、剪断変位（δ）：±０．５ｍｍ〔剪断歪み（γ）１０％〕、剪断変位（δ）：±１０ｍｍ〔剪断歪み（γ）２００％〕、周波数（ｆ）：０．３Ｈｚ、測定温度：２０℃である。
【００５２】
【数１】
【００５３】
〈１０％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、１０％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２０以上が好ましく、特に好ましくは０．２３以上、最も好ましくは０．２５以上である。このように、低歪み領域での減衰定数（ｈｅ）が上記範囲にあれば、中小地震、交通振動、風振動に対する減衰性能に優れている。
【００５４】
〈２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、２００％歪みの等価剪断弾性率（Ｇｅ）が０．１５以上が好ましく、特に好ましくは０．２０以上、最も好ましくは０．２５以上である。このように、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）が上記範囲にあれば、製品形状をコンパクトにすることが可能となり、大地震に対する減衰性能に優れている。
【００５５】
〈２００％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、２００％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２５以上が好ましく、特に好ましくは０．３０以上、最も好ましくは０．３５以上である。このように、高低歪み領域での減衰定数（ｈｅ）が上記範囲にあれば、大地震に対する減衰性能に優れている。
【００５６】
〈等価剪断弾性率（Ｇｅ）比（温度依存性）〉
本発明の高減衰ゴム組成物は、１０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ１０℃）と、３０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ３０℃）との比（Ｇｅ１０℃／Ｇｅ３０℃）〔温度依存性〕）が、２．５以下が好ましく、特に好ましくは２．０以下、最も好ましくは１．８以下である。
【００５７】
本発明の高減衰ゴム組成物は、建築用，土木用等の制震ダンパー、建築用の制震壁等の制震装置や免震装置、家電用や電子機器用の制振ダンパー、制振材、衝撃吸収材、自動車用の制振材、衝撃吸収材等に用いることができる。
【実施例】
【００５８】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５９】
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。
【００６０】
〔ブチルゴム（ＩＩＲ）（Ａ成分）〕
ランクセス社製、ポリサーブチル３０１
【００６１】
〔スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）（Ｂ成分）〕
カネカ社製、ＳＩＢＳＴＡＲ０４２Ｄ（数平均分子量４５，０００）
【００６２】
〔スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）（Ｂ成分）〕
カネカ社製、ＳＩＢＳＴＡＲ０７２（数平均分子量６５，０００）
【００６３】
〔カーボンブラック（小粒子カーボン）〕
ＨＡＦカーボン（東海カーボン社製、シースト３、窒素吸着比表面積：７９ｍ2／ｇ）
【００６４】
〔カーボンブラック（中粒子カーボン）〕
ＭＡＦ−ＨＳカーボン（東海カーボン社製、シースト１１６ＨＭ、窒素吸着比表面積：５６ｍ2／ｇ）
【００６５】
〔カーボンブラック（大粒子カーボン）〕
ＭＴカーボン（キャンカーブ社製、サーマックスＮ９９０、窒素吸着比表面積：９ｍ2／ｇ）
【００６６】
〔カーボンブラック（大粒子カーボン）〕
ＧＰＦカーボン（東海カーボン社製、シーストＶ、窒素吸着比表面積：２７ｍ2／ｇ）
【００６７】
〔表面処理シリカ〕
シリコーンオイル処理シリカ（東ソーシリカ社製、ＳＳ３０Ｖ、一次粒子径１５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１１４ｍ2／ｇ）
【００６８】
ステアリン酸処理シリカ（東ソーシリカ社製、ニップシールＥＲ、一次粒子径２５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積７９ｍ2／ｇ）
【００６９】
ジメチルジクロロシラン処理シリカ（デグサ社製、Ｓｉｐｅｒｎａｔ Ｄ１７、一次粒子径２０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１００ｍ2／ｇ）
【００７０】
〔非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）〕
Ｃ９系脂肪族系石油樹脂の水素化物（荒川化学工業社製、アルコンＰ１４０、軟化点１４０℃、重量平均分子量（Ｍｗ）８６０、水酸基不含）
【００７１】
〔脂環式飽和炭化水素（比較例用）〕
荒川化学工業社製、ＫＲ１８４０（水酸基含有）
【００７２】
〔セバケート系可塑剤〕
セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）（大八化学社製）
【００７３】
〔液状ポリマー〕
液状ポリブテン（新日本石油社製、ＨＶ１９００）
水添液状ポリブタジエン（日本曹達社製、ＢＩ３０００）
液状ポリイソブチレン（新日本石油社製、テトラックス６Ｔ）
水添液状ポリイソプレン（出光興産社製、エポール）
【００７４】
〔酸化亜鉛２種〕
三井金属鉱業社製
【００７５】
〔スルフェンアミド系加硫促進剤〕
Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社製、ノクセラーＣＺ−Ｇ）
【００７６】
〔硫黄（架橋剤）（Ｄ成分）〕
鶴見化学工業社製
【００７７】
〔ジチオカルバミン酸系加硫促進剤〕
川口化学工業社製、アクセルＴＬ
【００７８】
〔実施例１〜１３、比較例１〜３〕
下記の表１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、目的とするゴム組成物を調製した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
このようにして得られた実施例および比較例のゴム組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を上記表１に併せて示した。
【００８１】
〔動的剪断特性〕
図１に示すようなサンプルを用いて、ゴム組成物の動的剪断特性の評価を行った。すなわち、ブラスト処理を施した金具２（大きさ１４０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み９ｍｍ）に、ゴム用２液接着剤を塗布した後、上記金具２間にゴム組成物（下記の試料１となる）を挟み、乾燥を行った。これを１７０℃で３０分間熱プレス成型して、試料（大きさ７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み５ｍｍ）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変位（δ）と、荷重値（Ｑｄ）の解析から、前記の数式（１）〜（３）に従い、等価剪断弾性率（Ｇｅ）および減衰定数（ｈｅ）を求めた。なお、測定条件は、剪断変位（δ）：±０．５ｍｍ〔剪断歪み（γ）１０％〕、剪断変位（δ）：±１０ｍｍ〔剪断歪み（γ）２００％〕、周波数（ｆ）：０．３Ｈｚ、測定温度：２０℃であった。
【００８２】
〔評価〕
〈１０％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
１０％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２０以上のものを○、０．２０未満のものを×とする。
【００８３】
〈２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ）〉
２００％歪みの等価剪断弾性率（Ｇｅ）が０．１５以上のものを○、０．１５未満のものを×とする。
【００８４】
〈２００％歪み減衰定数（ｈｅ）〉
２００％歪みの減衰定数（ｈｅ）が０．２５以上のものを○、０．２５未満のものを×とする。
【００８５】
〈等価剪断弾性率（Ｇｅ）比〉
１０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ１０℃）と、３０℃における２００％歪み等価剪断弾性率（Ｇｅ３０℃）との比（Ｇｅ１０℃／Ｇｅ３０℃）〔温度依存性〕）が、２．５以下のものを○、２．５を超えるものを×とする。
【００８６】
上記結果から、実施例品はいずれも、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能（ｈｅ）に優れるとともに、高歪み領域での等価剪断弾性率（Ｇｅ）が良好であり、また、温度依存性も良好であった。
【００８７】
これに対して、比較例１，２品は、ＳＩＢやＳＩＢＳ（Ｂ成分）、および非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）を配合していないため、低歪み領域および高歪み領域の双方での減衰性能が劣っていた。比較例３品は、非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂（Ｃ成分）を配合していないため、低歪み領域および高歪み領域での減衰性能が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の高減衰ゴム組成物は、建築用，土木用等の制震ダンパー、建築用の制震壁等の制震装置や免震装置、家電用や電子機器用の制振ダンパー、制振材、衝撃吸収材、自動車用の制振材、衝撃吸収材等に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有することを特徴とする高減衰ゴム組成物。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【請求項２】
上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との相互の重量基準の割合が、（Ａ）成分＞（Ｂ）成分になっている請求項１記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項３】
上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量が、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定されている請求項１または２記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項４】
表面処理シリカを含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項５】
上記表面処理シリカが、シリコーンオイル処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、オクチルシラン処理シリカ、ジメチルジクロロシラン処理シリカおよび脂肪酸処理シリカからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項４記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項６】
液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加液状ポリブタジエンおよび水素添加液状ポリイソプレンからなる群から選ばれた少なくとも一つの液状ポリマーを含有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項７】
窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックを含有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなることを特徴とする制震ダンパー。
【請求項１】
下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有することを特徴とする高減衰ゴム組成物。
（Ａ）ブチル系ゴム。
（Ｂ）スチレン−イソブチレンブロック共重合体（ＳＩＢ）およびスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）の少なくとも一方。
（Ｃ）非極性の脂環族飽和炭化水素樹脂。
（Ｄ）硫黄。
【請求項２】
上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との相互の重量基準の割合が、（Ａ）成分＞（Ｂ）成分になっている請求項１記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項３】
上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量が、高減衰ゴム組成物全体の２０〜５０重量％の範囲に設定されている請求項１または２記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項４】
表面処理シリカを含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項５】
上記表面処理シリカが、シリコーンオイル処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、オクチルシラン処理シリカ、ジメチルジクロロシラン処理シリカおよび脂肪酸処理シリカからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項４記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項６】
液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、水素添加液状ポリブタジエンおよび水素添加液状ポリイソプレンからなる群から選ばれた少なくとも一つの液状ポリマーを含有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項７】
窒素吸着比表面積が２０〜６０ｍ2 ／ｇの範囲のカーボンブラックを含有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の高減衰ゴム組成物を構成部材として用いてなることを特徴とする制震ダンパー。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１９０３９７（Ｐ２０１１−１９０３９７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９４８２（Ｐ２０１０−５９４８２）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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