JPH0859899A - 高減衰ゴム組成物及びそれを用いた免震構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い減衰性を有し且つ耐寒性、耐破壊特性、
加工特性、長期安定性にも優れたゴム組成物、及びその
ゴム組成物を用いたダンパー等の不要な免震構造体を提
供する。 【構成】 ゴム成分 １００重量部、シリカ ４０〜１０
０重量部及び硫黄を含有するシランカップリング剤 ０.
５〜１５重量部を含有する高減衰ゴム組成物及びそれを
用いた免震構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はそれ自身高減衰性を持
ち、免震、除震或いは防振等、振動エネルギーの吸収に
関して非常に有効なゴム組成物及びそれを用いた免震構
造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地震によって発生する建造物への
振動の入力加速度を減少させる目的で免震構造体を用い
た免震構法が注目されている。これは地盤と建造物を軟
質層で絶縁し、地震時の地盤の振動数に対し建造物の固
有振動数を小さくすることにより、振動の入力加速度を
減少させ、建造物或いはその中に含まれる人、機械等に
対する被害を最小限に食い止めるものである。

【０００３】ここで用いられている免震構造体は軟質層
（ゴム）と硬質層（鉄板等）を交互に組合せたもので、
建造物を支えるため縦方向には硬く、逆に振動の入力加
速度を和らげるため横方向には軟かく、しかも横方向の
大変形時にも破壊しない性能を持つようになっている。

【０００４】しかしながら、従来用いられている免震ゴ
ム組成物は非常にヒステリシスロスが小さい為、このゴ
ム組成物の用いられた免震構造体はそれ自身では上部構
造物の振動を減衰させる能力が全く無く、その為、粘性
ダンパー等各種ダンパーによって、振動の減衰を計つて
いた。しかし、これでは建造物として構造が複雑とな
り、又工期、コストの面でも割高になるという欠点があ
った。

【０００５】そこで、この免震構法全体を簡素化する為
に従来の免震構造体自身に高減衰能力を持たせ、ダンパ
ーを除去できるものとして本出願人は１,２−又は３,４
−結合を有するポリイソプレンを用いた方法（特開平２
−３２１３５号）を出願しているが、この方法では尚、
免震ゴム組成物に対する要求特性である、低クリープ
特性、耐寒性、耐破壊特性、性能の長期安定性を
満足しつつ、更に高減衰性を与えることは困難であっ
た。

【０００６】このような問題点を解決するために、本出
願人は天然ゴム又はイソプレンゴムを主成分とするゴム
にシリカを多量に充填した高減衰性ゴム組成物（特開平
６−５７０３６号及び特願平５−２９４２２９号）を出
願している。

【０００７】また特開平６−３２９４５号にはゴム成分
に表面処理した無水あるいは含水シリカを配合した高減
衰性組成物が示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれら
の技術の改良であって、更に高い減衰性を有し且つ耐寒
性、耐破壊特性、加工特性、長期安定性にも優れたゴム
組成物、及びそのゴム組成物を用いたダンパー等の不要
な免震構造体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はゴム成分 １０
０重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫黄を含有
するシランカップリング剤 ０.５〜１５重量部を含有す
る高減衰ゴム組成物に係る。

【００１０】また本発明はそれぞれ複数の硬質層と軟質
層を交互に積層した免震構造体において、軟質層がゴム
成分 １００重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫
黄を含有するシランカップリング剤 ０.５〜１５重量部
を含有する高減衰ゴム組成物より得られたものであるこ
とを特徴とする免震構造体に係る。

【００１１】また本発明はそれぞれ複数の硬質層と軟質
層を交互に積層した免震構造体において、その積層構造
体の中心部に空間を設け、この空間にゴム成分 １００
重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫黄を含有す
るシランカップリング剤０.５〜１５重量部を含有する
高減衰ゴム組成物を充填したことを特徴とする免震構造
体に係る。

【００１２】更に本発明はそれぞれ複数の硬質層と軟質
層を交互に積層した免震構造体において、軟質層がゴム
成分 １００重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫
黄を含有するシランカップリング剤 ０.５〜１５重量部
を含有する高減衰ゴム組成物より得られたものであり、
その積層構造体の中心部に空間を設け、この空間にゴム
成分 １００重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫
黄を含有するシランカップリング剤０.５〜１５重量部
を含有する高減衰ゴム組成物を充填した免震構造体に係
る。

【００１３】尚、特開昭６４−４８９５２号、本出願人
の先願である特開平５−５９２１６号等には充填剤とし
てシリカが用いられる軟質層が記載されてはいるが、こ
れらにおいては実際に実施例ではカーボンブラックが使
用されており、シリカは単に一例として列挙されている
だけで、本発明のようにシリカを充填剤の全部又は主成
分として使用するものではない。また特開平５−２２２
２４８号には実施例で多量のシリカを充填材として用い
た高ロスゴム組成物が開示されているが、このゴム組成
物のゴム成分としては極性の高い特殊な合成ゴムが用い
られ、また芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂を必須
の添加成分とするものである。

【００１４】また特開平６−５７０３６号及び特願平５
−２９４２２９号においては本発明のように硫黄を含有
するシランカップリング剤は使用されていない。更に特
開平６−３２９４５号には表面処理したシリカが用いら
れ、表面処理剤としてシラン化合物が示されているが、
アルキルアルコキシシラン、アリールアルコキシシラ
ン、アルキルジシラザン、アルキルハロゲノシラン、ア
リールハロゲノシラン等が例示されているのみで、いわ
ゆるビニル基、アクリル基、エポキシ基、アミノ基、メ
ルカプト基、チオシアネート基、スルフィド基のような
官能基を有するシラン化合物、即ちシランカップリング
剤は記載もなく、本発明で使用する硫黄を含有するシラ
ンカップリング剤についても全く記載するところがな
い。更にシリカのシラノール濃度においても全く異なる
ものである。

【００１５】本発明の高減衰ゴム組成物のゴム成分とし
ては例えば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルブ
タジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリブタジエンゴム（Ｂ
Ｒ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム
（Ｘ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を挙げる
ことができる。

【００１６】本発明では上記ゴム成分 １００重量部に
対し、シリカを４０〜１００重量部、更に硫黄を含有す
るシランカップリング剤を０.５〜１５重量部配合す
る。シリカは好ましくはゴム成分 １００重量部に対し
て６０〜８０重量部の範囲で用いられ、硫黄を含有する
シランカップリング剤は好ましくは０.５〜１０重量部
の範囲で用いられる。用いられるシリカは比表面積が５
０〜３５０m²／g、更には１００〜２５０m²／g、更には
１５０〜２３０m²／gのものが好ましく、またシラノー
ル濃度は２〜３０個／nm²、更には５〜２０個／nm²、更
には８〜１５個／nm²のものが好ましい。本発明におい
てシリカが４０重量部未満では良好な減衰性が得られ
ず、１００重量部を越えるとゴム組成物の未加硫粘度が
高くなり、加工性が悪化する。これはオイル等軟化剤を
多量に添加することにより解決できるが、軟化剤の移
行、揮発等の問題を伴う可能性があり、長期使用される
可能性のある本発明のゴム組成物には好ましくない。

【００１７】本発明において硫黄を含有するシランカッ
プリング剤としてはビス（３−トリエトキシシリルプロ
ピル）テトラスルフィド〔デグサ Ｓi ６９〕、チオシ
アネートプロピルトリエトキシシラン〔デグサ Ｓi ２
６４〕、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
〔東レダウコーニング、ＳＨ６０６２〕等を挙げること
ができる。上記シランカップリング剤が０.５重量部未
満では所望の効果が得られず、１５重量部を越えても効
果はそれ以上期待できず経済的に不利である。

【００１８】本発明のゴム組成物には公知の加硫剤、加
硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、
着色剤、補強剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑
剤、活性剤、粘着付与剤、滑剤等を添加できることは勿
論である。充填剤としては、シリカ以外の例えばカーボ
ンブラック、クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニ
ウム、酸化亜鉛等、又各種天然又は人工の繊維等が挙げ
られ、その配合割合はシリカ１００重量部に対し０〜５
０重量部とするのが好ましい。本発明では充填剤として
多量のシリカを用いるのが特徴である。

【００１９】軟化剤としては、例えばリノール酸、オレ
イン酸、アビエチン酸を主とするトール油、パインター
ル、菜種油、綿実油、落花生油、ひまし油、パーム油、
フアクチス等の植物系軟化剤、パラフィン系油、ナフテ
ン系油、芳香族系油等の鉱物油系軟化剤等が挙げられ、
その配合割合はゴム １００重量部に対して１〜１５０
重量部とするのが好ましい。可塑剤としては、フタル酸
系、セバシン酸系、アジピン酸系、リン酸エステル系、
エポキシ系、塩素化パラフィン系、エーテル系、チオエ
ーテル系、ポリエステル系、ポリエーテル系可塑剤等が
挙げられ、その配合割合はゴム １００重量部に対して
１〜１５０重量部とするのが好ましい。

【００２０】粘着付与剤としては、アルキルフェノール
ホルムアルデヒド系樹脂、アルキルフェノールアセチレ
ン系樹脂、クマロンインデン系樹脂、キシレンホルムア
ルデヒド系樹脂、ポリブテン、ロジン誘導体等が挙げら
れ、その配合割合はゴム １００重量部に対して１〜５
０重量部とするのが好ましい。滑剤としては、ステアリ
ン酸、ステアリン酸の金属石鹸、高融点ワックス、低分
子量ポリエチレン、ポリエチレングリコール、オクタデ
シルアミン等が挙げられ、その配合割合はゴム １００
重量部に対して１〜５０重量部とするのが好ましい。本
発明のゴム組成物は上記成分を通常の加工装置、例えば
ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどにより混練
することにより得られる。

【００２１】本発明は更にそれぞれ複数の硬質層と軟質
層を交互に積層した免震構造体において、軟質層が請求
項１の高減衰ゴム組成物より得られたものであることを
特徴とする免震構造体を提供する。軟質層と硬質層を交
互に積層した積層構造体の上下面にはフランジを設ける
のが好ましく、更に積層構造体を被覆層で被覆するのも
任意である。本発明において硬質層の材質としては、金
属、セラミックス、プラスチックス、ＦＲＰ、ポリウレ
タン、木材、紙板、スレート板、化粧板などを用いるこ
とができるが、なかでも鋼板が好ましい。また、硬質層
及び軟質層の形状は、円形、方形、その他五角形、六角
形等の多角形としても良い。このような硬質層と軟質層
とを接着させるには、接着剤を用いたり共加硫すればよ
い。

【００２２】又、本発明においては、免震構造体により
高い免震効果を付与するために、軟質層及び硬質層より
なる積層構造体の中心部に空間を設け、この空間に請求
項１の高減衰ゴム組成物を充填したものとすることもで
きる。中心部の空間の形状は任意であり、例えば円筒
（円柱）状、四角柱状、楕円柱状等の形状であっても良
い。また、上記軟質層及び硬質層よりなる積層構造体の
軟質層に本発明の上記請求項１の高減衰ゴム組成物を使
用し、更にこの積層構造体の中心部の空間にも本発明の
上記請求項１の高減衰ゴム組成物を使用すると、更に好
適である。

【００２３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて説明する。
尚、単に部とあるは重量部を示す。未加硫粘度比は得ら
れたゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄ １００℃）を
測定し、表１〜２においては配合Ｎo.１を１００とし
て、表３〜４においてはＮo.１８を１００として指数で
表した。耐寒性試験として、−２０℃と＋４０℃での各
１００％モジュラス、Ｍ₁₀₀（−２０℃）とＭ₁₀₀（４０
℃）をＪＩＳ引張試験に準じて測定し、その比で表し
た。

【００２４】実施例及び比較例（I） 表１〜２に記載のゴム成分 １００部、シリカ各部、シ
ランカップリング剤各部、カーボンブラック各部、アロ
マテイックオイル各部、石油樹脂各部、並びに亜鉛華
５部、ステアリン酸 ２部、ワックス ２部、老化防止剤
８部、硫黄 １部及び促進剤（ＣＢＳ）２部をバンバリ
ーミキサーにより混練しゴム組成物を得た。得られたゴ
ム組成物の各特性を表１〜２に示す。配合Ｎo.６〜１７
が実施例であり、他は比較例である。表においてシラン
カップリング剤ＡはＳi ６９、シランカップリング剤Ｂ
はＳi ２６４、シランカップリング剤ＣはＳＨ６０６２
を示す。

【００２５】尚、ゴム組成物の減衰性は、得られたゴム
組成物を用い作成した１００mm×１００mm×４mmのゴム
２層と９５mm×９５mm×１mmのプレート１層を交互に積
層した免震構造体の、等価減衰定数（heq−１）を「免
震構造用積層ゴムの寿命と信頼性報告書」（免震構造用
積層ゴム特別委員会）に記載の方法により測定し、評価
した。配合Ｎo.１を１００として指数で表した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】配合Ｎo.１は温度依存性は良好であるが、
減衰性が無いことを示す。配合Ｎo.２は減衰性は良好で
あるが、温度依存性が大きく耐寒性が悪い。配合Ｎo.３
はシリカが少なく減衰性が低く、配合Ｎo.４はカップリ
ング剤が少なく未加硫粘度が高く、配合Ｎo.５はシリカ
が多く未加硫粘度が高い。一方、配合Ｎo.６〜１７では
全体に良好であり、配合Ｎo.１２はシリカの一部をカー
ボンブラックにより置換できることを示す。配合Ｎo.１
３〜１４は合成ＩＲにＮＲ，ＢＲ，ＳＢＲがブレンド可
能であることを示す。

【００２９】実施例及び比較例（II） 表３〜４に記載のゴム成分 １００部、シリカ 各部、シ
ランカップリング剤Ａ各部、カーボンブラック 各部、
アロマティックオイル ５部、並びに亜鉛華 ５部、ステ
アリン酸 ２部、ワックス ２部、老化防止剤 ８部、硫
黄 １部及び促進剤（ＣＢＳ）２部をバンバリーミキサ
ーにより混練しゴム組成物を得た。得られたゴム組成物
を軟質層及び硬質層よりなる積層構造体の中心部に設け
た円筒状の空間に充填するゴムとして用いた。一方、軟
質層用のゴム組成物として、配合Ｎo.１８のゴム組成物
を用いた。配合Ｎo.２１〜２７が実施例であり、他は比
較例である。減衰性は１００mm×１００mm×４mmのゴム
２層と９５mm×９５mm×１mmのプレート１層を交互に積
層した積層体においてその中心部にφ５０mmの空間を設
けその空間に配合Ｎo.１８〜２７の高減衰ゴム組成物を
充填した免震構造体の等価減衰定数（heq−２）を測定
し、評価した。配合Ｎo.１８を１００として指数で表し
た。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】配合Ｎo.１８，１９は減衰性が低く、配合
Ｎo.２０は、高減衰性を狙ったが未加硫粘度が高く免震
構造体の作製が困難であり、heqの測定が不可能であっ
た。一方配合Ｎo.２１〜２５ではheq、未加硫粘度比が
全体に良好であり、配合Ｎo.２２〜２７はＢＲにＩＲ、
ＮＲ、ＳＢＲをブレンドすることにより未加硫粘度比が
低下して加工性が改善されることを示す。配合Ｎo.２５
はシリカの一部をカーボンブラックで置換してもよいこ
とを示す。

【００３３】実施例及び比較例（III） 表５に記載の軟質層ゴム及び円筒中空部充填ゴムを用い
た以外は実施例（II）と同様にしてゴム組成物及び免震
構造体を得た。免震構造体の等価減衰定数を測定し、評
価した。配合Ｎo.１８を１００として指数で表した。

【００３４】

【表５】

【００３５】配合Ｎo.２８〜３０は軟質層と中空部空間
の両方に本発明の高減衰ゴム組成物を使用した場合であ
り、更に一層優れた減衰性を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のゴム組成物は高い減衰性を有し
且つ耐寒性、耐破壊特性、長期安定性に優れているの
で、免震、除震、或いは防震等、振動エネルギーの吸収
に非常に有効である。また本発明の免震構造体はそれ自
身高い減衰性を有しているので振動を減衰させるのにダ
ンパー等を必要とせず、工期、コストの面で有利であ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成分 １００重量部、シリカ ４０〜
   １００重量部及び硫黄を含有するシランカップリング剤
   ０.５〜１５重量部を含有する高減衰ゴム組成物。
2. 【請求項２】 それぞれ複数の硬質層と軟質層を交互に
   積層した免震構造体において、軟質層がゴム成分 １０
   ０重量部、シリカ ４０〜１００重量部及び硫黄を含有
   するシランカップリング剤 ０.５〜１５重量部を含有す
   る高減衰ゴム組成物より得られたものであることを特徴
   とする免震構造体。
3. 【請求項３】 それぞれ複数の硬質層と軟質層を交互に
   積層した免震構造体において、その積層構造体の中心部
   に空間を設け、この空間にゴム成分 １００重量部、シ
   リカ ４０〜１００重量部及び硫黄を含有するシランカ
   ップリング剤０.５〜１５重量部を含有する高減衰ゴム
   組成物を充填したことを特徴とする免震構造体。
4. 【請求項４】 軟質層がゴム成分 １００重量部、シリ
   カ ４０〜１００重量部及び硫黄を含有するシランカッ
   プリング剤 ０.５〜１５重量部を含有する高減衰ゴム組
   成物より得られたものである請求項３の免震構造体。
5. 【請求項５】 硫黄を含有するシランカップリング剤が
   ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフ
   ィド、チオシアネートプロピルトリエトキシシラン又は
   γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランである請求
   項１の高減衰ゴム組成物。
6. 【請求項６】 硫黄を含有するシランカップリング剤が
   ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフ
   ィドである請求項５の高減衰ゴム組成物。
7. 【請求項７】 硫黄を含有するシランカップリング剤が
   ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフ
   ィド、チオシアネートプロピルトリエトキシシラン又は
   γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランである請求
   項２〜４の免震構造体。
8. 【請求項８】 硫黄を含有するシランカップリング剤が
   ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフ
   ィドである請求項７の免震構造体。