JP3750459B2

JP3750459B2 - 高減衰エラストマー組成物

Info

Publication number: JP3750459B2
Application number: JP2000033307A
Authority: JP
Inventors: 武史野村; 和信橋本
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001220501A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動吸収材料、衝撃吸収材料等の用途に適した高減衰エラストマー組成物に関するものであり、詳しくは建築分野における制震、免震等の用途に好適な高減衰エラストマー組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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物の振動を抑制する目的で使用され、そのため、制震装置や免震装置等の用途に使用される減衰材料には、建物の剛性にあわせて小振幅から大振幅までの振動吸収能が求められる。加えて、建築分野において安定した減衰性能を発揮するためには、建物の外気雰囲気において安定した減衰性能が求められることになり、０〜４０℃の温度範囲において減衰性の温度依存性および剛性の温度依存性が小さいことが望まれる。このような用途に用いられる減衰材料としては、ゴム成分を主成分とし、これにガラス転移温度（Ｔｇ）の高いポリマーや軟化点の高い樹脂、あるいはカーボンブラック、炭酸カルシウム、マイカ等の充填剤を配合したゴム組成物が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のゴム組成物は、減衰性を上げようとすると、剛性の温度依存性が悪くなる。すなわち、低温ではゴムが固くなって剛性が高くなりすぎる一方、高温ではゴムが軟らかくなって剛性が低くなりすぎるため、剛性の温度依存性に劣るという難点がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高減衰で、かつ、減衰性の温度依存性および剛性の温度依存性に優れた高減衰エラストマー組成物の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の高減衰エラストマー組成物は、下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加えて、粘着付与剤を含有するという構成をとる。
（Ａ）ポリエステル系熱可塑性エラストマー。
（Ｂ）スチレン系熱可塑性エラストマー。
【０００６】
すなわち、本発明者らは、高減衰で、かつ、減衰性の温度依存性および剛性の温度依存性に優れた高減衰材料を得るため鋭意研究を重ねた。そして、従来のゴム成分に代えて、エラストマー成分を用いることを想起し、好ましいエラストマー成分について実験を重ねた。その結果、熱可塑性エラストマーのなかでも、高温から低温まで最も幅広い温度範囲で使用できる特性をもつポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）に着目し、これをスチレン系熱可塑性エラストマーと併用すると、高減衰で、かつ、減衰性の温度依存性および剛性の温度依存性に優れた高減衰エラストマー組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
そして、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）およびスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）に加えて粘着付与剤を用いているため、ガラス転移温度（Ｔｇ）の上昇等の調整が容易になるとともに、硬度や弾性率等の調整も容易となる。
【０００８】
また、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）およびスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）に加えて可塑剤を用いると、ガラス転移温度（Ｔｇ）の下降等の調整が容易になるとともに、硬度や弾性率等の調整も容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）と、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）と、粘着付与剤とを用いて得ることができる。
【００１１】
上記Ａ成分であるポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）としては、特に限定はないが、ハードセグメントに高融点で高結晶性の芳香族ポリエステル、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を、ソフトセグメントにガラス転移温度が−７０℃以下の非晶性ポリエーテル、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を使用したマルチブロックポリマーが好適に用いられる。また、上記ソフトセグメントとして、脂肪族ポリエステルを使用することもできる。
【００１２】
また、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）は、通常、３０，０００以下であり、好ましくは１５，０００以下である。
【００１３】
上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）とともに用いられるスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）としては、特に限定はないが、ハードセグメントにスチレンを、ソフトセグメントにイソプレン、ブタジエン、エチレンブチレン等を使用したトリブロック共重合体があげられる。具体的には、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合エラストマー（ＳＩＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合エラストマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合エラストマー（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合エラストマー（ＳＥＰＳ）等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１４】
上記スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）におけるハードセグメントとソフトセグメントの重量比は、通常、ハードセグメント／ソフトセグメント＝１０／９０〜６０／４０の範囲である。
【００１５】
また、上記スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）は、通常、３０万以下であり、好ましくは１０万〜２０万の範囲である。
【００１６】
上記スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）の配合割合は、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜１０００部の範囲が好ましく、特に好ましくは５０〜１５０部である。すなわち、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）の配合割合が５部未満であると、弾性率の温度依存性が悪化する傾向がみられ、逆に１０００部を超えると、減衰性が低下する傾向がみられるからである。
【００１７】
上記粘着付与剤としては、特に限定はなく、例えば、石油系炭化水素樹脂、ロジン、クマロン樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、マレイン酸樹脂、エステル化ロジン、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１８】
上記粘着付与剤の配合割合は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）１００部に対して５〜１０００部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは２０〜２００部である。
【００１９】
なお、本発明の高減衰エラストマー組成物には、上記Ａ成分およびＢ成分とともに、可塑剤を配合することが好ましい。
【００２０】
また、上記可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、パラフィン系オイル、アロマオイル等があげられる。
【００２１】
上記可塑剤の配合割合は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）１００部に対して５〜１０００部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜２００部である。
【００２２】
さらに、本発明の高減衰エラストマー組成物には、上記各成分とともに補強剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等を適宜配合することができる。
【００２３】
上記補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ等があげられる。上記充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ、グラファイト、酸化マグネシウム等があげられる。上記老化防止剤としては、例えば、Ｚｉｎｃジブチルジチオカルバメート等があげられる。上記加工助剤としては、例えば、ステアリン酸等があげられる。
【００２４】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、例えば、上記各成分をミキサー、混合ロール、ニーダー等の混練装置を用いて混練することにより得ることができる。そして、この高減衰エラストマー組成物は、溶融温度以上に加熱して溶融させ、これを型枠内に流し込み、放冷して所定形状に成形することにより製品として用いることができる。
【００２５】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、例えば、建築分野における建築用制震ダンパー，制震壁等の制震装置および免震装置に好適に用いられ、また、家電用制振ダンパー、電子機器用制振ダンパー、制振材、衝撃吸収材、自動車用制振材等に用いることもできる。
【００２６】
本発明の高減衰エラストマー組成物は、損失正接（ｔａｎδ）が０．５以上であることが好ましく、特に好ましくは１．０以上である。そして、上記損失正接（ｔａｎδ）は、損失正接（ｔａｎδ）＝損失弾性率（Ｅ″）／貯蔵弾性率（Ｅ′）で表され、ｔａｎδが高いほど力学的エネルギーを電気あるいは熱エネルギーとして吸収、放出して、優れた吸音性や制振性等の機械特性を示すことが知られている。
【００２７】
また、本発明の高減衰エラストマー組成物は、ｔａｎδ＞０．５の温度範囲が０〜４０℃であることが好ましい。このようにｔａｎδ＞０．５の温度範囲が０〜４０℃と広範囲であると、低温（０℃）から高温（４０℃）まで安定した減衰性能を発揮することができる。
【００２８】
さらに、本発明の高減衰エラストマー組成物は、１０℃での貯蔵弾性率（Ｅ′１０）と、３０℃での貯蔵弾性率（Ｅ′３０）との比（Ｅ′１０／Ｅ′３０）が２．５以下であることが好ましく、特に好ましくは２．０以下である。そして、上記Ｅ′１０／Ｅ′３０は、剛性の温度依存性を示す指標であり、この値が１に近いほど剛性の温度依存性に優れていることを示している。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
〔ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）１〕
日本合成化学社製、ポリエスターＳＰ１７０（Ｍｎ：１５，０００）
【００３２】
〔ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）２〕
日本合成化学社製、ポリエスターＬＰ０４４（Ｍｎ：７，０００）
【００３３】
〔スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）〕
ＳＩＳ〔ハードセグメント／ソフトセグメント＝１５／８５（重量比）、Ｍｎ：１５万〕（ＪＳＲ社製、ＳＩＳ５４０５）
【００３４】
〔スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）〕
ＳＥＢＳ〔ハードセグメント／ソフトセグメント＝１３／８７（重量比）、Ｍｎ：１５万〕（シェルジャパン社製、クレイトンＧ１６５７）
【００３５】
〔粘着付与剤〕
・石油系炭化水素樹脂（荒川化学社製、アルコンＰ９０）
・クマロン樹脂（新日鉄化学社製、エスクロンＧ９０）
・クマロン樹脂（新日鉄化学社製、エスクロンＧ１２０）
・ロジン（荒川化学社製、中国ロジン）
・ロジンエステル（荒川化学社製、スーパーエステルＡ１００）
・ロジンエステル（荒川化学社製、エステルガムＡＡＬ）
・ジシクロペンタジエン樹脂（日本ゼオン社製、クイントン１７００）
【００３６】
〔可塑剤〕
アロマオイル（出光石油化学社製、ダイアナプロセスＮＭ３００）
【００３７】
〔老化防止剤〕
下記の式で表されるＺｉｎｃジブチルジチオカルバメート（大内新興化学社製、ノクセラーＢＺ−ｐ）
【化１】

【００３８】
【実施例１〜１８、比較例１〜３】
後記の表１〜表４に示す各成分を同表に示す割合で配合し、これをミキサーを用いて１６０℃で６０分間混練した。ついで、この混練物を溶融温度以上に加熱して溶融したものを、プレスにてシーティングし、サンプル（大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み２ｍｍ）を作製した。
【００３９】
そして、上記サンプルを用いて、剪断歪み５０％、周波数０．５Ｈｚの条件で、粘弾性スペクトロメーター（ティー・エー・インスツルメント社製）により損失正接（ｔａｎδ）を測定した。なお、ｔａｎδが０．５以上であれば、減衰性に優れていることを示す。
【００４０】
また、１０℃における貯蔵弾性率（Ｅ′１０）と、３０℃における貯蔵弾性率（Ｅ′３０）を求め、その比（Ｅ′１０／Ｅ′３０）から剛性の温度依存性を評価した。そして、Ｅ′１０／Ｅ′３０の値が２．５以下であれば、剛性の温度依存性に優れていることを示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
【表４】

【００４５】
上記表１〜表４の結果から、実施例品は、いずれもｔａｎδピーク値が０．５以上であり、高減衰であることがわかる。しかも、ｔａｎδ＞０．５の温度範囲がいずれも０〜４０℃と広範囲であるため、減衰性の温度依存性に優れていることがわかる。さらに、Ｅ′１０／Ｅ′３０がいずれも２．５以下であることから、剛性の温度依存性にも優れていることがわかる。
【００４６】
これに対して、比較例１品は、Ｅ′１０／Ｅ′３０が２．５以下で剛性の温度依存性に優れているが、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを併用していないため、ｔａｎδピーク値が０．５未満と小さく、減衰性に劣ることがわかる。比較例２品は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いているが、スチレン系熱可塑性エラストマーを用いていないため、混練できず、使用できないことがわかる。比較例３品は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの代わりに天然ゴムを用いているため、ｔａｎδ＞０．５の温度範囲が０〜４℃であり、減衰性の温度依然性に著しく劣ることがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の高減衰エラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーのなかでも、高温から低温まで最も幅広い温度範囲で使用できる特性をもつポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）と、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）とを併用しているため、高減衰で、減衰性の温度依存性および剛性の温度依存性に優れている。
【００４８】
そして、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）およびスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）に加えて粘着付与剤を用いているため、ガラス転移温度（Ｔｇ）の上昇等の調整が容易になるとともに、硬度や弾性率等の調整も容易となる。
【００４９】
また、上記ポリエステル系熱可塑性エラストマー（Ａ成分）およびスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ成分）に加えて可塑剤を用いると、ガラス転移温度（Ｔｇ）の下降等の調整が容易になるとともに、硬度や弾性率等の調整も容易となる。

Claims

下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加えて、粘着付与剤を含有することを特徴とする高減衰エラストマー組成物。
（Ａ）ポリエステル系熱可塑性エラストマー。
（Ｂ）スチレン系熱可塑性エラストマー。
上記（Ｂ）成分が、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合エラストマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合エラストマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合エラストマーおよびスチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合エラストマーからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項１記載の高減衰エラストマー組成物。
上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加えて、可塑剤を含有する請求項１または２記載の高減衰エラストマー組成物。