高減衰組成物
【課題】高い減衰性能を有する上、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さい高減衰部材を製造しうる、新規な高減衰組成物を提供する。
【解決手段】過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合した。
【解決手段】過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合した。
【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高減衰部材が用いられる。前記高減衰部材を用いることで、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、防振等をすることができる。
前記高減衰部材は、天然ゴム等をベースポリマとして含む高減衰組成物によって形成される。前記高減衰組成物には、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性能、すなわち減衰性能を高めるために、カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤、あるいはロジン、石油樹脂等の粘着性付与剤等を配合す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、無機充填剤や粘着性付与剤等の配合割合をさらに増加させること等が考えられる。
ところが、多量の無機充填剤や粘着性付与剤を配合し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いという問題がある。
【０００４】
特に工場レベルで高減衰部材を量産する場合、前記加工性の低さは高減衰部材の生産性を大きく低下させ、生産に要するエネルギーを増大させ、さらには生産コストを高騰させる原因となるため望ましくない。
そこで、加工性を低下させずに減衰性能を向上するため、特許文献４では、極性側鎖を有するベースポリマに、２以上の極性基を有する減衰性付与剤等を配合することが検討されている。
【０００５】
しかし前記極性側鎖を有するもの等の、分子中に極性基を有するベースポリマは、一般にガラス転移温度Ｔｇが室温（３〜３５℃）付近に存在することから、前記ベースポリマを含む高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、最も一般的な使用温度域である前記室温付近において、特に剛性等の特性の温度依存性が大きくなる傾向がある。
特許文献５では、極性側鎖を有しないベースポリマに、シリカと、２以上の極性基を有する減衰性付与剤等とを配合することが検討されている。かかる構成によれば、シリカを併用することで良好な減衰性能を維持しながら、ベースポリマとして極性基を有しないものを用いることで、室温付近での特性の温度依存性を小さくすることができる。
【０００６】
しかし、現状よりも減衰性能をさらに向上するために、前記減衰性付与剤の配合割合を増加させた場合には、前記減衰性付与剤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る。
特許文献６では、減衰性付与剤として特定の軟化点を有するロジン誘導体を用いることで、さらに減衰性能を向上することが検討されている。
【０００７】
しかし、現状よりもさらに減衰性能を向上するためにロジン誘導体の配合割合を増加させた場合には、粘着性が高くなりすぎて高減衰組成物の加工性が低下するという問題を生じる。
さらに特許文献７においては、ロジン誘導体、イミダゾール、およびヒンダードフェノール類を所定の割合で併用することで、さらに減衰性能を向上することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】特開２０１０−１８９６０４号公報
【特許文献７】特開２０１１−１１６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１〜７に記載の高減衰組成物によれば、前記のように種々の問題を生じるおそれはあるものの、各成分の配合割合等を適度に調整することで、ある程度の高い減衰性能と良好な加工性とを両立することは可能である。
しかし、前記従来の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、いずれも大きな変形が加えられたあとの弾性率が低下する、いわゆるマリンス効果（Mullins’ effect）を生じ易くなり、高減衰部材としての所期の性能を十分に発揮させることができないため、様々な問題を生じる場合がある。
【００１０】
例えば建築物の免震、制震を担う制震用ダンパ等が大変形して弾性率が低下すると、地震のエネルギーが建築物に伝わるのを確実に防止できなくなるおそれがある。そのため、かかる弾性率の低下を織り込んだ上で所期の性能を確保するために、制震用ダンパ等の製品としての設計が複雑になるという問題がある。
本発明の目的は、高い減衰性能を有する上、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さい高減衰部材を製造しうる、新規な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】
【００１１】
本発明は、過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合したことを特徴とする高減衰組成物である。
先に説明した従来の高減衰組成物は、いずれも架橋剤として硫黄を用いた硫黄加硫を中心として組成等が検討されてきた。
【００１２】
これに対し、前記所定の割合でシリカを配合した高減衰組成物を、前記硫黄加硫に代えて、架橋剤として前記所定量の有機過酸化物を用いる過酸化物架橋によって架橋させると、硫黄加硫の場合とは架橋構造が異なるため、架橋後の高減衰部材は、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、高い減衰性能を維持しながら、なおかつ大変形が加えられたあとの弾性率の低下を抑制することができる。
【００１３】
そのため、例えば制震用ダンパ等であれば、所期の性能を確保するための製品としての設計を簡略化することが可能となる。
ベースポリマとしては、過酸化物による架橋性を有する種々のベースポリマがいずれも使用可能である。
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。
【００１４】
前記本発明の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した場合には、地震の発生により大変形しても弾性率が大きく低下しないため、前記地震のエネルギーが建築物に伝わるのを確実に防止することができる。またそのため、所期の性能を確保するための、制震用ダンパの設計を簡略化することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い減衰性能を有する上、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さい高減衰部材を製造しうる、新規な高減衰組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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、前記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、変位量と荷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】
【００１７】
本発明は、過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合したことを特徴とする高減衰組成物である。
（ベースポリマ）
ベースポリマとしては、過酸化物による架橋性を有す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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（シリカ）
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１００ｍ２／ｇ以上、特に２００ｍ２／ｇ以上であるものを用いるのが好ましく、４００ｍ２／ｇ以下、特に２５０ｍ２／ｇ以下であるものを用いるのが好ましい。
【００２１】
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。
前記シリカとしては、例えば東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐｓｉｌ（登録商標）ＫＱ、ＶＮ３、ＡＱ、ＥＲ等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２２】
シリカの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１７０質量部以下である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、シリカを配合することによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。
一方、前記範囲を超える場合には、過酸化物架橋させることによる、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下を小さくする効果が得られない。また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傾向もある。さらに、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、かつ変形し難くなって、特に大変形を繰り返した際に破壊されやすくなるおそれもある。
【００２３】
なおシリカの配合割合は、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。また高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下をできるだけ小さくすること、高減衰組成物の加工性を向上すること、および大変形を繰り返した際の、高減衰部材の破壊を防止することを考慮すると、前記範囲内でも１５０質量部以下であるのが好ましい。
【００２４】
（有機過酸化物）
架橋剤としての有機過酸化物としては、例えばジベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、α，α′−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）へキシン−３、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２５】
中でも、例えば日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〔ジクミルパーオキサイド〕、パーヘキサ（登録商標）２５Ｂ〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン〕等が好適に使用される。
有機過酸化物の配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５質量部以上、３質量部以下である必要がある。
【００２６】
配合割合が前記範囲未満では、有機過酸化物架橋させることによる、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下を小さくする効果が得られない。また大変形を繰り返すと、高減衰部材は、はじめはそれに追従して変形するものの、僅かな回数の変形で破壊されてしまうおそれもある。
一方、前記範囲を超える場合には架橋後の高減衰部材が硬く、かつ変形し難くなって、高減衰部材の減衰性能が低下する。また大変形を繰り返すと、高減衰部材はごく僅かな回数の変形で破壊されてしまうおそれもある。
【００２７】
なお有機過酸化物の配合割合は、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下をできるだけ小さくすること、および大変形を繰り返した際の破壊を防止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。また前記高減衰部材の減衰性能をより一層向上すること、および大変形を繰り返した際の破壊を防止することを考慮すると、前記範囲内でも２質量部以下であるのが好ましい。
【００２８】
（その他）
本発明の高減衰組成物には、さらにシリカ以外の他の充てん剤、シラン化合物、軟化剤、粘着性付与剤、老化防止剤等の各種添加剤を、適宜の割合で配合してもよい。
前記他の充てん剤としては、例えばカーボンブラックや炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００２９】
このうちカーボンブラックとしては、その製造方法等によって分類される種々のカーボンブラックのうち、充てん剤として機能しうるカーボンブラックの１種または２種以上が挙げられる。
カーボンブラックの配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり１質量部以上、５質量部以下であるのが好ましい。
【００３０】
また炭酸カルシウムとしては、その製造方法等によって分類される合成炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム等のうち、充てん剤として機能しうる粉末状の炭酸カルシウムがいずれも使用可能である。また炭酸カルシウムとしては、ベースポリマ等に対する親和性、分散性等を向上するために表面処理を施したものを用いてもよい。
シラン化合物としては、式(a)：
【００３１】
【化１】
【００３２】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１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、他は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。
【００３３】
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が好ましい。
前記シラン化合物としては、例えば信越化学工業(株)製のＫＢＥ−１０３（フェニルトリエトキシシラン）等が挙げられる。
シラン化合物の配合割合は特に限定されないが、シリカ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、２５質量部以下であるのが好ましい。
【００３４】
軟化剤としては、クマロンインデン樹脂、液状ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。
このうちクマロンインデン樹脂としては、主にクマロンとインデンの重合物からなり、平均分子量１０００以下程度の比較的低分子量であって、軟化剤として機能しうる種々のクマロンインデン樹脂が挙げられる。
【００３５】
前記クマロンインデン樹脂としては、例えば日塗化学(株)製のニットレジン（登録商標）クマロンＧ−９０〔平均分子量：７７０、軟化点：９０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価９ｇ／１００ｇ〕、Ｇ−１００Ｎ〔平均分子量：７３０、軟化点：１００℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価１１ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０〔平均分子量：９６０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価６ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０Ｓ〔平均分子量：９５０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価７ｇ／１００ｇ〕等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３６】
クマロンインデン樹脂の配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましい。
また液状ゴムとしては、室温（３〜３５℃）で液状を呈する種々のゴムが挙げられる。前記液状ゴムとしては、例えば液状ポリイソプレンゴム、液状ニトリルゴム（液状ＮＢＲ）、液状スチレンブタジエンゴム（液状ＳＢＲ）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３７】
このうち液状ポリイソプレンゴムが好ましい。前記液状ポリイソプレンゴムとしては、例えば(株)クラレ製のクラプレン（登録商標）ＬＩＲ−５０等が挙げられる。
液状ポリイソプレンゴムの配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下であるのが好ましい。
粘着性付与剤としては、例えば石油樹脂等が挙げられる。また石油樹脂としては、例えば丸善石油化学(株)製のマルカレッツ（登録商標）Ｍ８９０Ａ〔ジシクロペンタジエン系石油樹脂、軟化点：１０５℃〕等が好ましい。
【００３８】
前記石油樹脂の配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましい。
老化防止剤としては、例えばベンズイミダゾール系、キノン系、ポリフェノール系、アミン系等の各種老化防止剤の１種または２種以上が挙げられる。特にベンズイミダゾール系老化防止剤とキノン系老化防止剤を併用するのが好ましい。
【００３９】
このうちベンズイミダゾール系老化防止剤としては、例えば大内新興化学工業(株)製のノクラック（登録商標）ＭＢ〔２−メルカプトベンズイミダゾール〕等が挙げられる。またキノン系老化防止剤としては、例えば丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ〔芳香族ケトン−アミン縮合物〕等が挙げられる。
両老化防止剤の配合割合は特に限定されないが、ベンズイミダゾール系老化防止剤は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５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。またキノン系老化防止剤は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５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。
【００４０】
本発明の高減衰組成物は、前記の各成分を任意の混練機を用いて混練して調製され、前記高減衰組成物を所望の立体形状に成形加工するとともにベースポリマを過酸化物架橋させることで、所定の減衰性能を有する高減衰部材が製造される。
本発明の高減衰組成物を用いて製造できる高減衰部材としては、例えばビル等の建築物の基礎に組み込まれる免震用ダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用ダンパ、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。
【００４１】
本発明によれば、前記ベースポリマ、シリカ、および有機過酸化物の種類とその組み合わせおよび配合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とともに、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さいため、所期の性能を確保するための製品としての設計を簡略化できる上、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。
【実施例】
【００４２】
〈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〕１３５質量部、および
有機過酸化物としてのジクミルパーオキサイド〔日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〕０．５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。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１中の各成分は下記のとおり。
シラン化合物：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
クマロンインデン樹脂：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
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：(株)クラレ製のＬＩＲ５０
〈実施例２、３、比較例１、２〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部あたりの、有機過酸化物としてのジクミルパーオキサイドの配合割合を０．４質量部（比較例１）、１．５質量部（実施例２）、３質量部（実施例３）、３．５質量部（比較例２）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。
【００４５】
〈従来例１〉
架橋剤として、ジクミルパーオキサイドに代えて、天然ゴム１００質量部あたり１．５８質量部の５％オイル処理硫黄を配合するとともに、さらに下記表２に示す硫黄加硫系の各成分を配合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。
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２中の各成分は下記のとおり。
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：加硫促進助剤、三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸：加硫促進助剤、日油(株)製の「つばき」
〈減衰特性試験〉
（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架橋させるとともに、前記円板１を２枚の鋼板２と接着させて、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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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％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)：
【００５１】
【数１】
【００５２】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。そして、従来例１における等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を１００としたときの、各実施例、比較例の等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）の相対値を求めた。
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)：
【００５３】
【数２】
【００５４】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求めた。等価減衰定数Ｈｅｑ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。
そこで、従来例１における等価減衰定数Ｈｅｑを１００としたときの、各実施例、比較例の等価減衰定数Ｈｅｑの相対値を求め、前記相対値が９５以上のものを良好、それ未満のものを不良と評価した。
【００５５】
〈大変形後の弾性率測定〉
最大変位量を、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３００％となるように設定したこと以外は前記と同様にして前記円板１を１回大変形させたのち、前記と同様にして、ずれ量が１００％のときのせん断弾性率Ｇｅｑ′（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。
【００５６】
そして式(3)：
【００５７】
【数３】
【００５８】
により、大変形後の弾性率の保持率（％）を求めた。保持率が大きいほど、試験体３は大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さいと判定できる。
そこで、従来例１における保持率を１００としたときの、各実施例、比較例の保持率の相対値を求め、前記相対値が１０１以上のものを良好、それ未満のものを不良と評価した。
【００５９】
〈大変形時の耐久性評価〉
前記最大変位量３００％の大変形を繰り返した際の、円板１の状態を観察して、下記の基準で大変形時の耐久性を評価した。
○：変化なし。耐久性良好。
×：５サイクル以内の大変形の繰り返しで破損した。耐久性不良。
【００６０】
以上の結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
表３の実施例１〜３、従来例１の結果より、高減衰組成物を、硫黄加硫に代えて過酸化物架橋させることで、良好な減衰性能を維持しながら、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さく、しかも大変形を繰り返した際の耐久性にも優れた高減衰部材が得られることが判った。
ただし実施例１〜３、比較例１、２の結果より、前記効果を得るためには、有機過酸化物の配合割合を、ベースポリマ１００質量部あたり０．５質量部以上、３質量部以下とする必要があることが判った。
【００６３】
さらに実施例１〜３の結果より、前記効果をより一層向上するためには、有機過酸化物の配合割合を、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、２質量部以下とするのが好ましいことが判った。
〈実施例４〜６、比較例３、４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部あたりの、シリカの配合割合を８０質量部（比較例３）、１００質量部（実施例４）、１５０質量部（実施例５）、１７０質量部（実施例６）、１８０質量部（比較例４）としたこと以外は実施例２と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００６４】
なお比較例４は加工性が低く、前記高減衰組成物を調製するために前記各成分を混練したり、調整した高減衰組成物を前記円板１の立体形状に成形加工したりするのに長時間を要した。
前記各実施例、比較例の高減衰組成物について、前記各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例２の結果と併せて表４に示す。なお表中、評価の欄のＧｅｑ、Ｈｅｑ、および保持率の数値は、いずれも先に説明したように従来例１を１００としたときの相対値である。
【００６５】
【表４】
【００６６】
表４の実施例２、４〜６、比較例３、４の結果より、高減衰組成物に良好な加工性を付与するため、および良好な減衰性能を維持しながら、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さく、しかも大変形を繰り返した際の耐久性にも優れた高減衰部材を得るためには、シリカの配合割合を、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１７０質量部以下とする必要があることが判った。
【００６７】
さらに実施例２、４〜６の結果より、前記効果をより一層向上するためには、シリカの配合割合を、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、１５０質量部以下とするのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【００６８】
１ 円板
２ 鋼板
３ 試験体
４ 中央固定治具
５ 左右固定治具
６ 固定アーム
７ ジョイント
８ 可動盤
９ ジョイント
Ｈ ヒステリシスループ
Ｌ１ 直線
Ｌ２ 垂線
Ｗ エネルギー
ΔＷ 吸収エネルギー量
【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高減衰部材が用いられる。前記高減衰部材を用いることで、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、防振等をすることができる。
前記高減衰部材は、天然ゴム等をベースポリマとして含む高減衰組成物によって形成される。前記高減衰組成物には、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性能、すなわち減衰性能を高めるために、カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤、あるいはロジン、石油樹脂等の粘着性付与剤等を配合す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、無機充填剤や粘着性付与剤等の配合割合をさらに増加させること等が考えられる。
ところが、多量の無機充填剤や粘着性付与剤を配合し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いという問題がある。
【０００４】
特に工場レベルで高減衰部材を量産する場合、前記加工性の低さは高減衰部材の生産性を大きく低下させ、生産に要するエネルギーを増大させ、さらには生産コストを高騰させる原因となるため望ましくない。
そこで、加工性を低下させずに減衰性能を向上するため、特許文献４では、極性側鎖を有するベースポリマに、２以上の極性基を有する減衰性付与剤等を配合することが検討されている。
【０００５】
しかし前記極性側鎖を有するもの等の、分子中に極性基を有するベースポリマは、一般にガラス転移温度Ｔｇが室温（３〜３５℃）付近に存在することから、前記ベースポリマを含む高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、最も一般的な使用温度域である前記室温付近において、特に剛性等の特性の温度依存性が大きくなる傾向がある。
特許文献５では、極性側鎖を有しないベースポリマに、シリカと、２以上の極性基を有する減衰性付与剤等とを配合することが検討されている。かかる構成によれば、シリカを併用することで良好な減衰性能を維持しながら、ベースポリマとして極性基を有しないものを用いることで、室温付近での特性の温度依存性を小さくすることができる。
【０００６】
しかし、現状よりも減衰性能をさらに向上するために、前記減衰性付与剤の配合割合を増加させた場合には、前記減衰性付与剤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る。
特許文献６では、減衰性付与剤として特定の軟化点を有するロジン誘導体を用いることで、さらに減衰性能を向上することが検討されている。
【０００７】
しかし、現状よりもさらに減衰性能を向上するためにロジン誘導体の配合割合を増加させた場合には、粘着性が高くなりすぎて高減衰組成物の加工性が低下するという問題を生じる。
さらに特許文献７においては、ロジン誘導体、イミダゾール、およびヒンダードフェノール類を所定の割合で併用することで、さらに減衰性能を向上することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】特開２０１０−１８９６０４号公報
【特許文献７】特開２０１１−１１６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１〜７に記載の高減衰組成物によれば、前記のように種々の問題を生じるおそれはあるものの、各成分の配合割合等を適度に調整することで、ある程度の高い減衰性能と良好な加工性とを両立することは可能である。
しかし、前記従来の高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、いずれも大きな変形が加えられたあとの弾性率が低下する、いわゆるマリンス効果（Mullins’ effect）を生じ易くなり、高減衰部材としての所期の性能を十分に発揮させることができないため、様々な問題を生じる場合がある。
【００１０】
例えば建築物の免震、制震を担う制震用ダンパ等が大変形して弾性率が低下すると、地震のエネルギーが建築物に伝わるのを確実に防止できなくなるおそれがある。そのため、かかる弾性率の低下を織り込んだ上で所期の性能を確保するために、制震用ダンパ等の製品としての設計が複雑になるという問題がある。
本発明の目的は、高い減衰性能を有する上、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さい高減衰部材を製造しうる、新規な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】
【００１１】
本発明は、過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合したことを特徴とする高減衰組成物である。
先に説明した従来の高減衰組成物は、いずれも架橋剤として硫黄を用いた硫黄加硫を中心として組成等が検討されてきた。
【００１２】
これに対し、前記所定の割合でシリカを配合した高減衰組成物を、前記硫黄加硫に代えて、架橋剤として前記所定量の有機過酸化物を用いる過酸化物架橋によって架橋させると、硫黄加硫の場合とは架橋構造が異なるため、架橋後の高減衰部材は、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、高い減衰性能を維持しながら、なおかつ大変形が加えられたあとの弾性率の低下を抑制することができる。
【００１３】
そのため、例えば制震用ダンパ等であれば、所期の性能を確保するための製品としての設計を簡略化することが可能となる。
ベースポリマとしては、過酸化物による架橋性を有する種々のベースポリマがいずれも使用可能である。
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。
【００１４】
前記本発明の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した場合には、地震の発生により大変形しても弾性率が大きく低下しないため、前記地震のエネルギーが建築物に伝わるのを確実に防止することができる。またそのため、所期の性能を確保するための、制震用ダンパの設計を簡略化することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い減衰性能を有する上、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さい高減衰部材を製造しうる、新規な高減衰組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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、前記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、変位量と荷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】
【００１７】
本発明は、過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合したことを特徴とする高減衰組成物である。
（ベースポリマ）
ベースポリマとしては、過酸化物による架橋性を有す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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（シリカ）
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１００ｍ２／ｇ以上、特に２００ｍ２／ｇ以上であるものを用いるのが好ましく、４００ｍ２／ｇ以下、特に２５０ｍ２／ｇ以下であるものを用いるのが好ましい。
【００２１】
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。
前記シリカとしては、例えば東ソー・シリカ(株)製のＮｉｐｓｉｌ（登録商標）ＫＱ、ＶＮ３、ＡＱ、ＥＲ等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２２】
シリカの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１７０質量部以下である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、シリカを配合することによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られない。
一方、前記範囲を超える場合には、過酸化物架橋させることによる、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下を小さくする効果が得られない。また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傾向もある。さらに、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、かつ変形し難くなって、特に大変形を繰り返した際に破壊されやすくなるおそれもある。
【００２３】
なおシリカの配合割合は、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。また高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下をできるだけ小さくすること、高減衰組成物の加工性を向上すること、および大変形を繰り返した際の、高減衰部材の破壊を防止することを考慮すると、前記範囲内でも１５０質量部以下であるのが好ましい。
【００２４】
（有機過酸化物）
架橋剤としての有機過酸化物としては、例えばジベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、α，α′−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）へキシン−３、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２５】
中でも、例えば日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〔ジクミルパーオキサイド〕、パーヘキサ（登録商標）２５Ｂ〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン〕等が好適に使用される。
有機過酸化物の配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５質量部以上、３質量部以下である必要がある。
【００２６】
配合割合が前記範囲未満では、有機過酸化物架橋させることによる、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下を小さくする効果が得られない。また大変形を繰り返すと、高減衰部材は、はじめはそれに追従して変形するものの、僅かな回数の変形で破壊されてしまうおそれもある。
一方、前記範囲を超える場合には架橋後の高減衰部材が硬く、かつ変形し難くなって、高減衰部材の減衰性能が低下する。また大変形を繰り返すと、高減衰部材はごく僅かな回数の変形で破壊されてしまうおそれもある。
【００２７】
なお有機過酸化物の配合割合は、架橋後の高減衰部材の、大変形が加えられたあとの弾性率の低下をできるだけ小さくすること、および大変形を繰り返した際の破壊を防止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。また前記高減衰部材の減衰性能をより一層向上すること、および大変形を繰り返した際の破壊を防止することを考慮すると、前記範囲内でも２質量部以下であるのが好ましい。
【００２８】
（その他）
本発明の高減衰組成物には、さらにシリカ以外の他の充てん剤、シラン化合物、軟化剤、粘着性付与剤、老化防止剤等の各種添加剤を、適宜の割合で配合してもよい。
前記他の充てん剤としては、例えばカーボンブラックや炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００２９】
このうちカーボンブラックとしては、その製造方法等によって分類される種々のカーボンブラックのうち、充てん剤として機能しうるカーボンブラックの１種または２種以上が挙げられる。
カーボンブラックの配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり１質量部以上、５質量部以下であるのが好ましい。
【００３０】
また炭酸カルシウムとしては、その製造方法等によって分類される合成炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム等のうち、充てん剤として機能しうる粉末状の炭酸カルシウムがいずれも使用可能である。また炭酸カルシウムとしては、ベースポリマ等に対する親和性、分散性等を向上するために表面処理を施したものを用いてもよい。
シラン化合物としては、式(a)：
【００３１】
【化１】
【００３２】
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１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、他は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。
【００３３】
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が好ましい。
前記シラン化合物としては、例えば信越化学工業(株)製のＫＢＥ−１０３（フェニルトリエトキシシラン）等が挙げられる。
シラン化合物の配合割合は特に限定されないが、シリカ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、２５質量部以下であるのが好ましい。
【００３４】
軟化剤としては、クマロンインデン樹脂、液状ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。
このうちクマロンインデン樹脂としては、主にクマロンとインデンの重合物からなり、平均分子量１０００以下程度の比較的低分子量であって、軟化剤として機能しうる種々のクマロンインデン樹脂が挙げられる。
【００３５】
前記クマロンインデン樹脂としては、例えば日塗化学(株)製のニットレジン（登録商標）クマロンＧ−９０〔平均分子量：７７０、軟化点：９０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価９ｇ／１００ｇ〕、Ｇ−１００Ｎ〔平均分子量：７３０、軟化点：１００℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：２５ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価１１ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０〔平均分子量：９６０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価６ｇ／１００ｇ〕、Ｖ−１２０Ｓ〔平均分子量：９５０、軟化点：１２０℃、酸価：１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、水酸基価：３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、臭素価７ｇ／１００ｇ〕等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３６】
クマロンインデン樹脂の配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましい。
また液状ゴムとしては、室温（３〜３５℃）で液状を呈する種々のゴムが挙げられる。前記液状ゴムとしては、例えば液状ポリイソプレンゴム、液状ニトリルゴム（液状ＮＢＲ）、液状スチレンブタジエンゴム（液状ＳＢＲ）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３７】
このうち液状ポリイソプレンゴムが好ましい。前記液状ポリイソプレンゴムとしては、例えば(株)クラレ製のクラプレン（登録商標）ＬＩＲ−５０等が挙げられる。
液状ポリイソプレンゴムの配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下であるのが好ましい。
粘着性付与剤としては、例えば石油樹脂等が挙げられる。また石油樹脂としては、例えば丸善石油化学(株)製のマルカレッツ（登録商標）Ｍ８９０Ａ〔ジシクロペンタジエン系石油樹脂、軟化点：１０５℃〕等が好ましい。
【００３８】
前記石油樹脂の配合割合は特に限定されないが、ベースポリマ１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましい。
老化防止剤としては、例えばベンズイミダゾール系、キノン系、ポリフェノール系、アミン系等の各種老化防止剤の１種または２種以上が挙げられる。特にベンズイミダゾール系老化防止剤とキノン系老化防止剤を併用するのが好ましい。
【００３９】
このうちベンズイミダゾール系老化防止剤としては、例えば大内新興化学工業(株)製のノクラック（登録商標）ＭＢ〔２−メルカプトベンズイミダゾール〕等が挙げられる。またキノン系老化防止剤としては、例えば丸石化学品(株)製のアンチゲンＦＲ〔芳香族ケトン−アミン縮合物〕等が挙げられる。
両老化防止剤の配合割合は特に限定されないが、ベンズイミダゾール系老化防止剤は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５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。またキノン系老化防止剤は、ベースポリマ１００質量部あたり０．５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。
【００４０】
本発明の高減衰組成物は、前記の各成分を任意の混練機を用いて混練して調製され、前記高減衰組成物を所望の立体形状に成形加工するとともにベースポリマを過酸化物架橋させることで、所定の減衰性能を有する高減衰部材が製造される。
本発明の高減衰組成物を用いて製造できる高減衰部材としては、例えばビル等の建築物の基礎に組み込まれる免震用ダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用ダンパ、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。
【００４１】
本発明によれば、前記ベースポリマ、シリカ、および有機過酸化物の種類とその組み合わせおよび配合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とともに、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さいため、所期の性能を確保するための製品としての設計を簡略化できる上、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。
【実施例】
【００４２】
〈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〕１３５質量部、および
有機過酸化物としてのジクミルパーオキサイド〔日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〕０．５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。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１中の各成分は下記のとおり。
シラン化合物：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
クマロンインデン樹脂：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
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：(株)クラレ製のＬＩＲ５０
〈実施例２、３、比較例１、２〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部あたりの、有機過酸化物としてのジクミルパーオキサイドの配合割合を０．４質量部（比較例１）、１．５質量部（実施例２）、３質量部（実施例３）、３．５質量部（比較例２）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。
【００４５】
〈従来例１〉
架橋剤として、ジクミルパーオキサイドに代えて、天然ゴム１００質量部あたり１．５８質量部の５％オイル処理硫黄を配合するとともに、さらに下記表２に示す硫黄加硫系の各成分を配合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。
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２中の各成分は下記のとおり。
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：加硫促進助剤、三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸：加硫促進助剤、日油(株)製の「つばき」
〈減衰特性試験〉
（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架橋させるとともに、前記円板１を２枚の鋼板２と接着させて、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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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％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)：
【００５１】
【数１】
【００５２】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。そして、従来例１における等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を１００としたときの、各実施例、比較例の等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）の相対値を求めた。
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)：
【００５３】
【数２】
【００５４】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求めた。等価減衰定数Ｈｅｑ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。
そこで、従来例１における等価減衰定数Ｈｅｑを１００としたときの、各実施例、比較例の等価減衰定数Ｈｅｑの相対値を求め、前記相対値が９５以上のものを良好、それ未満のものを不良と評価した。
【００５５】
〈大変形後の弾性率測定〉
最大変位量を、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３００％となるように設定したこと以外は前記と同様にして前記円板１を１回大変形させたのち、前記と同様にして、ずれ量が１００％のときのせん断弾性率Ｇｅｑ′（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。
【００５６】
そして式(3)：
【００５７】
【数３】
【００５８】
により、大変形後の弾性率の保持率（％）を求めた。保持率が大きいほど、試験体３は大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さいと判定できる。
そこで、従来例１における保持率を１００としたときの、各実施例、比較例の保持率の相対値を求め、前記相対値が１０１以上のものを良好、それ未満のものを不良と評価した。
【００５９】
〈大変形時の耐久性評価〉
前記最大変位量３００％の大変形を繰り返した際の、円板１の状態を観察して、下記の基準で大変形時の耐久性を評価した。
○：変化なし。耐久性良好。
×：５サイクル以内の大変形の繰り返しで破損した。耐久性不良。
【００６０】
以上の結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
表３の実施例１〜３、従来例１の結果より、高減衰組成物を、硫黄加硫に代えて過酸化物架橋させることで、良好な減衰性能を維持しながら、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さく、しかも大変形を繰り返した際の耐久性にも優れた高減衰部材が得られることが判った。
ただし実施例１〜３、比較例１、２の結果より、前記効果を得るためには、有機過酸化物の配合割合を、ベースポリマ１００質量部あたり０．５質量部以上、３質量部以下とする必要があることが判った。
【００６３】
さらに実施例１〜３の結果より、前記効果をより一層向上するためには、有機過酸化物の配合割合を、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、２質量部以下とするのが好ましいことが判った。
〈実施例４〜６、比較例３、４〉
ベースポリマとしての天然ゴム１００質量部あたりの、シリカの配合割合を８０質量部（比較例３）、１００質量部（実施例４）、１５０質量部（実施例５）、１７０質量部（実施例６）、１８０質量部（比較例４）としたこと以外は実施例２と同様にして高減衰組成物を調製した。
【００６４】
なお比較例４は加工性が低く、前記高減衰組成物を調製するために前記各成分を混練したり、調整した高減衰組成物を前記円板１の立体形状に成形加工したりするのに長時間を要した。
前記各実施例、比較例の高減衰組成物について、前記各試験を行って特性を評価した。結果を、実施例２の結果と併せて表４に示す。なお表中、評価の欄のＧｅｑ、Ｈｅｑ、および保持率の数値は、いずれも先に説明したように従来例１を１００としたときの相対値である。
【００６５】
【表４】
【００６６】
表４の実施例２、４〜６、比較例３、４の結果より、高減衰組成物に良好な加工性を付与するため、および良好な減衰性能を維持しながら、大変形が加えられたあとの弾性率の低下が小さく、しかも大変形を繰り返した際の耐久性にも優れた高減衰部材を得るためには、シリカの配合割合を、ベースポリマ１００質量部あたり１００質量部以上、１７０質量部以下とする必要があることが判った。
【００６７】
さらに実施例２、４〜６の結果より、前記効果をより一層向上するためには、シリカの配合割合を、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、１５０質量部以下とするのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【００６８】
１ 円板
２ 鋼板
３ 試験体
４ 中央固定治具
５ 左右固定治具
６ 固定アーム
７ ジョイント
８ 可動盤
９ ジョイント
Ｈ ヒステリシスループ
Ｌ１ 直線
Ｌ２ 垂線
Ｗ エネルギー
ΔＷ 吸収エネルギー量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合した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】
建築物の制振用ダンパの形成材料として用いる請求項１または２に記載の高減衰組成物。
【請求項１】
過酸化物による架橋性を有するベースポリマ１００質量部に、１００質量部以上、１７０質量部以下のシリカ、および０．５質量部以上、３質量部以下の、架橋剤としての有機過酸化物を配合した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】
建築物の制振用ダンパの形成材料として用いる請求項１または２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２０１３−９５８６４（Ｐ２０１３−９５８６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０３０３（Ｐ２０１１−２４０３０３）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]