JPH10176083A

JPH10176083A - 免震積層体用ゴム組成物

Info

Publication number: JPH10176083A
Application number: JP12656597A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Oishi; 英之大石
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JP3754530B2

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性率の調節が可能で、かつ、減衰性能、破壊
特性等に優れたゴム組成物の提供。【解決手段】少なくとも、以下に記載の成分を含有する
免震積層体ゴム組成物。（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部（Ｂ）石油樹脂１５〜６０重量部（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１６０〜２３０ｍ²／ｇ、よう素吸着量（ＩＡ）が２００〜２６０ｍｇ／ｇ、かつＤＢＰ吸油量が９０〜１６０ｃｍ³／１００ｇの超微粒子カーボンブラック５０〜９０重量部

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の目的は、高減衰特性
を有し、クリープ性を保持したまま、弾性率を調整する
ことが可能なゴム組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、震動エネルギーの吸収装置、すな
わち防震、除震、免震装置が急速に普及しつつある。例
えば、橋梁の支承やビルの基礎免震等には、ゴム組成物
と硬質板とを交互に積層した免震ゴム装置が用いられて
いる。これはゴム組成物を硬質板との積層体とすること
により、上下方向には非常に硬く、横方向には柔らか
く、すなわち剪断剛性を小さくして、建築物の固有震動
周期を地震の震動周期からずらすように作用させ、地震
により建物が受ける加速度を非常に小さくするものであ
る。このような用途に用いるゴム組成物には、振動を熱
に変換して振動エネルギーを減衰させるという高減衰性
も求められる。

【０００３】また、橋梁などの免震には高減衰性であ
り、比較的弾性率も高いゴム組成物が求められ、一方、
ビル免震、戸建免震用の免震積層体においては、高減衰
性であることのみならず、弾性率が比較的低いことが求
められている。これは、弾性率を下げることで、地震の
際の揺れを長周期化、すなわち揺れをゆっくりさせるこ
とで、建物内の被害（例えば、人的被害、機械や機材等
の損傷）を最小限にくい止めることができるためであ
る。弾性率を調節する手段としては、ｉ）ゴム組成物中
に配合するカーボンブラックを増減する、ｉｉ）ゴム組
成物中に配合する加硫剤を増減する等が考えられる。弾
性率を低下させるには、カーボンブラックや加硫剤を減
量すればよいが、カーボンブラックを減量すると減衰性
も低下してしまい、また加硫剤を減量すると破壊強度
や、クリープ性が悪化してしまうという欠点がある。こ
のため、弾性率を用途に合わせて設定できることと高減
衰性、高い破壊強度等をバランス良く発現することが可
能なゴム組成物が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、弾性率の調節が可能で、か
つ、減衰性能、破壊特性、クリープ性等に優れたゴム組
成物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、免震積層
体ゴム組成物に配合するカーボンブラックの特性を限定
することにより、減衰性能を低下させずに、要求される
弾性率の調節が可能であることを知見し、本発明を完成
するに到った。

【０００６】すなわち、本発明は、少なくとも以下に記
載の成分を含有する免震積層体ゴム組成物を提供する。（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部（Ｂ）石油樹脂１５〜６０重量部（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１６０〜２３０ｍ²／ｇ、よう素吸着量（ＩＡ）が２００〜２６０ｍｇ／ｇ、かつＤＢＰ吸油量が９０〜１６０ｃｍ³／１００ｇの超微粒子カーボンブラック５０〜９０重量部また、前記超微粒子カーボンブラックのＮ₂ＳＡ／ＩＡ
比が０．９５以下である免震積層体ゴム組成物を提供す
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明のゴム組成物は、ゴムをマトリック
スとしてその中に所定量の石油樹脂、超微粒子カーボン
ブラックが均一に分散している。この様なゴム組成物
は、未加硫ゴムへ石油樹脂、超微粒子カーボンブラッ
ク、加硫剤及びその他の副資材を配合し、未加硫の配合
物を一度調製後、所望の形状に成形し、加熱・加硫する
ことにより製造される。

【０００９】以下、各成分について説明する。ジエン系ゴム本発明の組成物の調製に用いられる未加硫のジエン系ゴ
ムとしては天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエン
共重合ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル・ブタジエン
共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲ
ン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロ
ロプレンゴム（ＣＲ）等の種々の未加硫ジエン系ゴムが
挙げられる。なかでも、減衰性、加工性等のバランスが
良いため、ＮＲ、ＩＲが好適に用いられる。また、２種
以上のジエン系ゴムを併用してもよい。

【００１０】石油樹脂本発明で用いられる石油樹脂は、ソルベントナフサ中に
含まれているクマロン、インデン、スチレンなどを共重
合させたクマロンプラスチック、石油類のスチームクラ
ッキングにより、エチレン、プロピレンなどを製造する
エチレンプラントから副生する分解油留分に含まれるジ
オレフィンおよびモノオレフィン類を単離せずに重合し
た樹脂等が挙げられ、このうち、エスクロン（新日鉄化
学（株）製）、ハイレジン（東邦化学工業（株）製）、
ＦＴＲ（三井石油化学工業（株）製）などとして市販さ
れているものが好適に用いられる。

【００１１】本発明のゴム組成物には、石油樹脂はゴム
総量１００重量部に対して１５〜６０重量部、好ましく
は２５〜５５重量部配合される。１５重量部未満では、
減衰性が不足し、６０重量部超では、クリープ性が大き
くなり、好ましくない。

【００１２】超微粒子カーボンブラック本発明のゴム組成物には、特定の性質を有する超微粒子
カーボンブラックを配合する。本発明のゴム組成物に用
いる超微粒子カーボンブラックは、窒素吸着比表面積
（Ｎ₂ＳＡ）が１６０〜２３０ｍ²／ｇであり、よう素
吸着量（ＩＡ）が２００〜２６０ｍｇ／ｇで、ＤＢＰ吸
油量が９０〜１６０ｃｍ³／１００ｇである。なお、窒
素吸着比表面積はＡＳＴＭＤ３０３７−８９により、
よう素吸着量、及びＤＢＰ吸油量はＪＩＳＫ−６２２
１により測定したものである。これらのパラメーターは
カーボンブラック粒子のコロイダル特性を示すものであ
り、窒素吸着比表面積、および、よう素吸着量はカーボ
ンブラックの比表面積の尺度を示し、ＤＢＰ吸油量はカ
ーボンブラックのストラクチャーを示すものであり、こ
れらの条件の全てに当てはまるカーボンブラックを用い
ることが本発明の特徴である。とくに低い弾性率を必要
とする用途に対しては、上記Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ比が０．９
５以下、好ましくはＮ₂ＳＡ／ＩＡ比が０．６０〜０．
９５である超微粒子カーボンブラックを用いるのが好ま
しい。ビルや戸建のような建造物に用いる場合は、弾性
率を低くすることによって、地震の際の建造物内の被害
（人的被害、器物や機械等の損傷）を最小限にくい止め
ることが出来るためである。比較的高い弾性率が適した
用途に対しては、Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ比が０．９５超、好ま
しくは１．００〜１．１０の超微粒子カーボンブラック
を用いる。

【００１３】このような超微粒子カーボンブラックの配
合量は未加硫ジエン系ゴム１００重量部に対して５０〜
９０重量部であり、好ましくは６５〜９０重量部であ
る。超微粒子カーボンブラックは本発明のゴム組成物が
震動エネルギーの吸収能を発現する上において不可欠な
ものである。５０重量部未満では吸収能に劣り、９０重
量部超では、本発明のゴム組成物の製造の際に加工性が
低下し製造上好ましくなく、強度も低下する。

【００１４】任意成分本発明の加硫ゴム組成物を製造するに際して、未加硫ゴ
ムに上記必須成分の他に硫黄などの加硫剤および亜鉛
華、ステアリン酸などの加硫助剤、老化防止剤などを適
宜配合することができる。

【００１５】これらの配合剤が配合された未加硫ゴム組
成物は適宜成形されてそれ自体公知の方法、装置を用い
ることにより１３０〜１７０℃で加硫されて、加硫ゴム
組成物が得られる。

【００１６】図１に、本発明のゴム組成物を免震積層体
に適用した場合の一例を示す。本発明のゴム組成物２と
例えば一般構造用鋼板、冷間圧延鋼板などからなる硬質
板３とが交互に積層されて免震積層体が構成される。こ
の積層体を製造するには、成形・加硫して、シート状の
ゴム組成物を得た後、接着剤により硬質板と接着しても
よいし、また、あらかじめ未加硫のゴム配合物をシート
状に成形し、硬質板と積層した後に加熱して加硫・接着
を同時に行って製造することもできる。このような免震
積層体は例えば道路橋の支承や、ビルの基礎免震の用途
に好適に用いることができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１〜４、比較例１〜２）表２に示す割合で天然
ゴムあるいはイソプレンゴム、ブタジエンゴム、カーボ
ンブラックおよびクマロン樹脂を、更にゴム１００重量
部に対して亜鉛華５．０重量部、ステアリン酸１．０重
量部、老化防止剤３．０重量部、硫黄２．１重量部、加
硫促進剤としてＣＺ１．２重量部を配合して未加硫のゴ
ム配合物を調製し、１４８℃で４５分間プレス加硫し
て、本発明の免震積層体ゴムとしての加硫ゴムを得た。

【００１８】ここで、カーボンブラックとしては、実施
例にはニテロン＃４１０（新日鉄化学社製）を、比較例
にはシースト９（東海カーボン社製）を用いた。両者の
特性は以下に記載する表１のとおりである。

【００１９】

【００２０】（加硫ゴムの物性の測定方法）得られた加
硫ゴムについて、以下に示される物性の評価を行った。
結果を表２に示す。（ａ）引張強さ（Ｔ_B）ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した。数値の大き
い方が破断しにくい。（ｂ）伸び（Ｅ_B）ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した。数値の大き
い方が伸びが大きい。（ｃ）ＪＩＳＡ硬度（Ｈｓ）ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した。数値の大き
い方が硬い。（ｄ）剪断弾性係数（Ｇ）２軸剪断試験基により０．５Ｈｚ、１５０％歪時の剪断
弾性係数（Ｇ）を測定した。（ｅ）振動吸収特性（ｈ_eq）２軸剪断試験機による０．５Ｈｚ、１５０％歪時の等価
粘性減衰定数で評価し、その値を示した。ビル用、戸建
用免震に要求される値である”１５％以上”が、目標値
である。（ｆ）クリープ性（％）温度＋２０℃で、設計支圧応力度（６０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）に相当する鉛直荷重を１０００時間作用された場
合に免震装置に生じる鉛直変位をもとに、式（１）から
橋の設計供用年数に相当するクリープを求めた。 δ_CR＝ａｔ^b （１）ここに、 δ_CR：免震装置のクリープ変形量（ｍｍ）ｔ：橋の設計供用年数（時間）ａ，ｂ：クリープ定数で、式（２）および式（３）より
算出する。ａ＝（δ₁₀₀）²／（δ₁₀₀₀）² （２）ｂ＝ｌｏｇ（δ₁₀₀₀／δ₁₀₀）（３） δ₁₀₀：１００時間後に生じる免震装置の鉛直変位（ｍ
ｍ） δ₁₀₀₀：１０００時間後に生じる免震装置の鉛直変位
（ｍｍ）なお、式（１）で算出した橋の設計供用年数に相当する
クリープ量は、ゴム総厚の５％以下でなければならな
い。

【００２１】（ｄ）〜（ｆ）に関しては、ゴムと鉄板を
交互に積層した免震積層体（サイズ１３５ｍｍ×１３５
ｍｍ×７４ｍｍ）を作製し、それぞれの評価を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、本発明のゴム組成物のクリープ性
は、いずれもゴム総厚の５％以下という良好な結果を得
た。

【００２４】

【発明の効果】本発明の免震積層体ゴム組成物は、通常
のカーボンブラックを配合するだけでは得られない高減
衰性能を発現することが可能でありながら、弾性率を低
く調整することもでき、破壊特性等にも優れる。従っ
て、各種の免震、除震、防震等の振動エネルギーの吸収
装置（橋梁、ビル免震、戸建免震用途等）に好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の免震積層体ゴム組成物を免震積層体
に適用した例を示す図面である。

【符号の説明】

１免震積層体２ゴム組成物３硬質板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 57:02）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、以下に記載の成分を含有する
免震積層体ゴム組成物。（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部（Ｂ）石油樹脂１５〜６０重量部（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１６０〜２３０ｍ²／ｇ、よう素吸着量（ＩＡ）が２００〜２６０ｍｇ／ｇ、かつＤＢＰ吸油量が９０〜１６０ｃｍ³／１００ｇの超微粒子カーボンブラック５０〜９０重量部
【請求項２】前記超微粒子カーボンブラックのＮ₂ＳＡ
／ＩＡ比が０．９５以下である請求項１に記載の免震積
層体ゴム組成物。