JPH10110062A - Rubber composition for earthquake-proof laminate - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a rubber composition for earthquake-proof laminates having good shearing failure and creeping resistance and long-term durability by mixing a rubber based on a natural rubber with a ground norbornene rubber vulcanizate, a petroleum resin and a suitable amount of a microparticulate carbon black. SOLUTION: This composition is prepared by mixing 100 pts.wt. rubber based on a natural rubber with 5-30 pts.wt. ground norbornene rubber vulcanizate, 15-60 pts.wt. petroleum resin and 50-90 pts.wt. microparticulate carbon black. The ground norbornene rubber vulcanizate used is one obtained by compounding a polynorbornene prepared by the ring-opening polymerization of norbornene with a filler, a vulcanizing agent (e.g. sulfur), etc., vulcanizing the compound and grinding the vulcanizate to a particle diameter of 250μm or below. The microparticulate carbon black used is one having a nitrogen adsorption surface arcs of 60-150m<2> /g and a DBP absorption of 60-160cm<3> /100g.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動エネルギーを
効率良く吸収することが出来、且つ長期耐久性にすぐれ
たゴム組成物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rubber composition capable of efficiently absorbing vibration energy and having excellent long-term durability.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、振動エネルギーの吸収装置、即
ち、防振、除震、免震装置などが急速に普及しつつあ
る。そして、この装置においては、減衰性能を有するゴ
ム組成物が使用されている。従来、ゴム材料に高減衰特
性を持たせるために、すなわち、高減衰特性を持ったゴ
ム組成物を得るためには、カーボンブラックや石油樹脂
を多量に配合している。2. Description of the Related Art In recent years, devices for absorbing vibration energy, that is, anti-vibration, seismic isolation, seismic isolation devices, etc., have been rapidly spreading. In this device, a rubber composition having a damping performance is used. Conventionally, a large amount of carbon black or petroleum resin is blended in order to give a rubber material high attenuation characteristics, that is, to obtain a rubber composition having high attenuation characteristics.

【０００３】しかしながら、カーボンブラックの多量配
合では減衰性能は向上するが（高ヒステリシスロス）、
精練加工性が劣るとともに、免震装置のせん断破壊特性
が低下する欠点がある。一方、石油樹脂の多量配合で
も、減衰特性は向上するが、クリープ特性が低下し、長
期耐久性に劣るという欠点があった。However, when a large amount of carbon black is blended, the damping performance is improved (high hysteresis loss).
There are disadvantages that the refining workability is inferior and the shear fracture characteristics of the seismic isolation device are reduced. On the other hand, even when a large amount of a petroleum resin is blended, the damping properties are improved, but the creep properties are reduced, and the long-term durability is poor.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、振動
エネルギー吸収性及び長期耐久性に優れた免震積層体用
ゴム組成物を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rubber composition for a seismic isolation laminate excellent in vibration energy absorption and long-term durability.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の免震積層体用ゴ
ム組成物は、天然ゴムを主成分とするゴム１００重量部
に対し、ノルボルネン加硫粉砕ゴム５〜３０重量部、石
油樹脂１５〜６０重量部、および微粒子カーボンブラッ
ク５０〜９０重量部を含んでなることを特徴とする。According to the rubber composition for a seismic isolation laminate of the present invention, 5 to 30 parts by weight of a norbornene vulcanized and pulverized rubber and petroleum resin 15 are added to 100 parts by weight of a rubber mainly composed of natural rubber. ~ 60 parts by weight and 50-90 parts by weight of fine carbon black.

【０００６】このように天然ゴム（ＮＲ）、ノルボルネ
ン加硫粉砕ゴム、石油樹脂、および微粒子カーボンブラ
ックを組み合わせて用いるため、振動エネルギー吸収性
及び長期耐久性を向上させることが可能となる。As described above, since natural rubber (NR), norbornene vulcanized and ground rubber, petroleum resin, and fine carbon black are used in combination, vibration energy absorption and long-term durability can be improved.

【０００７】[0007]

【発明の実施の形態】図１は、免震積層体の一例を示す
断面説明図である。図１において、免震積層体１はゴム
組成物２が鋼板等の剛性を有する硬質板３を介して複数
層積層した構造となっている。本発明では、図１におけ
るゴム組成物２として、天然ゴム（ＮＲ）、ノルボルネ
ン加硫粉砕ゴム、石油樹脂、および微粒子カーボンブラ
ックからなるゴム組成物を用いるのである。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a seismic isolation laminate. In FIG. 1, the seismic isolation laminate 1 has a structure in which a plurality of rubber compositions 2 are laminated via a hard plate 3 having rigidity such as a steel plate. In the present invention, a rubber composition composed of natural rubber (NR), norbornene vulcanized pulverized rubber, petroleum resin, and fine carbon black is used as the rubber composition 2 in FIG.

【０００８】天然ゴム（ＮＲ）としては、市販されてい
るいずれのものを用いてもよい。ＮＲの他に、イソプレ
ンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム
（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等のゴムを配合し
てもよい。ノルボルネン加硫粉砕ゴムは、下記式で示さ
れるようにノルボルネンを開環重合させて得られるポリ
ノルボルネンに対し、カーボンブラック、シリカ等の補
強剤、タルク、クレー等の充填剤、樹脂、伸展油〔特
に、石油系の伸展油（芳香族系油、ナフテン油、パラフ
ィン油等）が好ましい〕、硫黄等の加硫剤、ＴＴ（Tetr
amethyl thiuram disulfide)、ＴＢＴ（Tetrabuthyl th
iuram disulfide)等の加硫促進剤、および亜鉛華、ステ
アリン酸等の加硫助剤を適宜配合し、加硫した後、粉砕
して得られる。その粉砕方法は、その粉砕品の粒子径が
２５０μｍ以下であればいずれの方法でもよく、その代
表例としては、凍結乾燥後、粉砕機で粉砕する方法があ
る。[0008] As the natural rubber (NR), any commercially available natural rubber may be used. In addition to NR, rubber such as isoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), and butadiene rubber (BR) may be blended. Norbornene vulcanized pulverized rubber is a polynorbornene obtained by ring-opening polymerization of norbornene as shown by the following formula, carbon black, reinforcing agents such as silica, fillers such as talc, clay, resin, extending oil [ Particularly preferred are petroleum-based extender oils (aromatic oils, naphthenic oils, paraffin oils, etc.), vulcanizing agents such as sulfur, TT (Tetr
amethyl thiuram disulfide), TBT (Tetrabuthyl th
It is obtained by appropriately mixing a vulcanization accelerator such as iuram disulfide) and a vulcanization aid such as zinc white and stearic acid, vulcanizing and then pulverizing. The pulverization method may be any method as long as the particle size of the pulverized product is 250 μm or less. A typical example is a method of freeze-drying and then pulverizing with a pulverizer.

【０００９】このポリノルボルネンとしては、日本ゼオ
ン（株）製の“ノーソレックス”が挙げられる。As the polynorbornene, "NOSOLEX" manufactured by ZEON CORPORATION can be mentioned.

【００１０】[0010]

【化１】 Embedded image

【００１１】石油樹脂は、いわゆる石油ナフサを熱分解
後、蒸留によって分画されて得られるインデン、α−メ
チルスチレンなどの重合成分を含むＣ₉ 〜Ｃ₁₀ 留分を
カチオン重合させて得られる樹脂であり、ＦＴＲ（三井
石油化学工業（株））、ハイレジン（東邦化学工業
（株））、クマロン樹脂（新日鐡化学社製）などとして
市販されているものである。The petroleum resin is a resin obtained by subjecting a so-called petroleum naphtha to pyrolysis and then subjecting a C ₉ -C ₁₀ fraction containing polymerizable components such as indene and α-methylstyrene obtained by fractionation by distillation to cationic polymerization. And are commercially available as FTR (Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.), High Resin (Toho Chemical Industry Co., Ltd.), Coumarone resin (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), and the like.

【００１２】本発明で使用する微粒子カーボンブラック
は窒素比表面積が通常６０〜１５０m² /g、特には８０
〜１５０ m² /gであり、ＤＢＰ吸油量が通常６０〜１６
０cm ³ / １００ｇ、特には９０〜１６０cm³ / １００ｇ
のものが好ましい。このようなものはＡＳＴＭで示され
るＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦタイプのカーボンブラック
として市販されており、使用することができる。Fine carbon black used in the present invention
Has a nitrogen specific surface area of usually 60 to 150 m^Two/ g, especially 80
~ 150 m^Two/ g and DBP oil absorption is usually 60 to 16
0cm ^Three/ 100g, especially 90-160cm^Three/ 100g
Are preferred. Such is indicated by ASTM
HAF, ISAF, SAF type carbon black
It is commercially available as and can be used.

【００１３】本発明では、ＮＲを主成分とするゴム１０
０重量部に対し、ノルボルネン加硫粉砕ゴム５〜３０重
量部、石油樹脂１５〜６０重量部、および微粒子カーボ
ンブラック５０〜９０重量部を配合する。ノルボルネン
加硫粉砕ゴムが５重量部未満では得られるゴム組成物の
減衰性が不足し、３０重量部超では強度低下、弾性率の
低下となる。石油樹脂が１５重量部未満では振動エネル
ギーの吸収能が不足し、６０重量超ではクリープ大とな
る。微粒子カーボンブラックが５０重量部未満では振動
エネルギーの吸収能に劣り、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、又強度も低下する。In the present invention, the rubber 10 containing NR as a main component is used.
With respect to 0 parts by weight, 5 to 30 parts by weight of norbornene vulcanized and ground rubber, 15 to 60 parts by weight of petroleum resin, and 50 to 90 parts by weight of fine carbon black are blended. If the amount of the norbornene vulcanized and ground rubber is less than 5 parts by weight, the obtained rubber composition will have insufficient damping property, and if it exceeds 30 parts by weight, the strength and elastic modulus will be reduced. If the petroleum resin is less than 15 parts by weight, the ability to absorb vibration energy is insufficient, and if it exceeds 60 parts by weight, the creep becomes large. If the amount of the fine carbon black is less than 50 parts by weight, the ability to absorb vibration energy is inferior.

【００１４】本発明のゴム組成物を製造するに当って
は、未加硫ゴムの加硫の目的で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、Ｎ−ｔ−ブチル
−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドなどの加硫促
進剤および亜鉛華、ステアリン酸などの加硫助剤が未加
硫ゴムに適切量配合される。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図１に示したが、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。In producing the rubber composition of the present invention, N-cyclohexyl-2 is used for the purpose of vulcanizing an unvulcanized rubber.
Vulcanization accelerators such as benzothiazolylsulfenamide and Nt-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide and vulcanization aids such as zinc white and stearic acid are added to unvulcanized rubber in an appropriate amount. You. One example in which the rubber composition of the present invention is applied to a seismic isolation laminate is shown in FIG. 1, but the rubber composition 2 of the present invention and a hard plate 3 made of, for example, a general structural steel plate, a cold-rolled steel plate, etc. Are alternately laminated to form a seismic isolation laminate. In order to manufacture this laminated body, after molding and vulcanizing to obtain a sheet-like rubber composition, it may be bonded to a hard plate with an adhesive, or an unvulcanized rubber compound may be prepared in advance. It can also be manufactured by forming into a sheet, laminating it with a hard plate, and then heating and simultaneously vulcanizing and bonding.

【００１５】このような免震積層体は、例えば、道路橋
の支承や、ビルの基礎支承の用途に用いることができ
る。Such a seismic isolation laminate can be used, for example, as a support for a road bridge or a foundation for a building.

【００１６】[0016]

【実施例】表２に示す配合内容（重量部）でゴム組成物
を作製した（実施例１〜３、比較例１）。これらのゴム
組成物につき、下記により引張強度（Ｔ_B ）、破断伸び
（Ｅ_B ）、JIS A 硬度(Hs)を評価した。また、ゴムと鉄
板を交互に積層した図１の免震積層体（サイズ１３５mm
×１３５mm×７４mm）を作製し、等価減衰定数
（ｈ _eq）、およびクリープ性（橋の設計供用年数に相当
するクリープ量）をそれぞれ評価した。ここで、等価減
衰定数（ｈ_eq）は振動エネルギー吸収性能を表わす。こ
の結果を表２に示す。EXAMPLES Rubber compositions having the contents (parts by weight) shown in Table 2
(Examples 1 to 3 and Comparative Example 1). These rubber
For the composition, the tensile strength (T_B), Elongation at break
(E_B), JIS A hardness (Hs) was evaluated. Also rubber and iron
The seismic isolation laminate of Fig. 1 (size 135mm)
× 135mm × 74mm) and the equivalent damping constant
(H _eq) And creep properties (equivalent to the design service life of the bridge)
Creep amount). Where the equivalent
Decay constant (h_eq) Indicates vibration energy absorption performance. This
Table 2 shows the results.

【００１７】引張強さ（Ｔ_B 、kgf/cm² ）：JIS K 6301
によって測定した。数値の大きい方が強度が大きく、
破断しにくい。破断伸び（Ｅ_B 、％） ：JIS K 6301 によって測定し
た。[0017] The tensile strength ^{_{(T B, kgf / cm 2}} ): JIS K 6301
Was measured by The larger the value, the greater the strength,
Hard to break. Elongation at break (E _B ,%) : Measured according to JIS K6301.

【００１８】等価減衰定数（ｈ_eq ）：２軸せん断試験機
により、0.5 Ｈz 、175 ％歪時の条件にて求めた。橋梁
の免震装置として用いられる高減衰ゴム支承は、設計で
期待する橋の減衰定数が得られるような地震時エネルギ
ー吸収能力を有する必要がある。免震設計の基本となる
「道路橋の免震設計法マニュアル（建設省（財）土木研
究センター）」では、橋の減衰定数に基づく設計水平震
度の補正係数は下記の表１のとおりとなっており、橋と
して地震時の震動を８割程度にすること（地震時のエネ
ルギーを２割ほど吸収すること）が望まれている。 Equivalent damping constant (h _eq ): Determined by a biaxial shear tester under the conditions of 0.5 Hz and 175% strain. A high-damping rubber bearing used as a seismic isolation device for a bridge must have an energy absorption capacity during an earthquake that can obtain the expected damping constant of the bridge in the design. According to the "Seismic Isolation Design Manual for Road Bridges (Ministry of Construction, Civil Engineering Research Center)" which is the basis of seismic isolation design, the correction coefficient of the design horizontal seismic intensity based on the damping constant of the bridge is as shown in Table 1 below. As a bridge, it is desired that the vibration during an earthquake be reduced to about 80% (to absorb about 20% of the energy during an earthquake).

【００１９】[0019]

【表１】 [Table 1]

【００２０】また、高減衰ゴム支承の等価減衰定数はせ
ん断ひずみの増加に伴って減少する傾向にあり、保有水
平耐力法レベルで期待できる橋の減衰定数は0.12〜0.15
が妥当である。それ故、これを満足する対象ひずみレベ
ルでの高減衰ゴム支承に要求される等価減衰定数は0.13
程度以上となる。The equivalent damping constant of a high damping rubber bearing tends to decrease with an increase in shear strain, and the damping constant of a bridge expected at the level of the retained horizontal strength method is 0.12 to 0.15.
Is appropriate. Therefore, the equivalent damping constant required for a high damping rubber bearing at the target strain level to satisfy this is 0.13
Or more.

【００２１】クリープ性（％）：温度＋２０℃で、設計
支圧応力度（６０kgf/cm² ）に相当する鉛直荷重を１０
００時間作用させ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
ープを求める。 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。 Creep (% ): At a temperature of + 20 ° C., a vertical load corresponding to the design bearing stress (60 kgf / cm ² ) is increased by 10 %.
Based on the vertical displacement that occurs in the seismic isolation device when it is operated for 00 hours, creep corresponding to the design service life of the bridge is obtained from equation (1). δ _CR = at ^b (1) where, δ _CR : creep deformation of seismic isolation device (mm) t: design service life of bridge (hours) a, b: creep constant, Equations (2) and (3) ).

【００２２】 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） 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。A = (δ ₁₀₀ ) ² / (δ ₁₀₀₀ ) ² (2) b = log (δ ₁₀₀₀ / δ ₁₀₀ ) (3) δ ₁₀₀ : Vertical displacement of the seismic isolation device occurring after 100 hours (m
m) [delta] _1000: vertical displacement (mm) Equation (1) creep amount that corresponds to the design working life of the bridge calculated by the seismic isolation device that occurs after 1000 hours shall not exceed 5% of the rubber total thickness.

【００２３】[0023]

【表２】 [Table 2]

【００２４】表２から明らかなように、本発明ゴム組成
物（実施例１〜３）は、比較例１のゴム組成物に比し
て、振動エネルギー吸収性、長期耐久性に優れているこ
とが判る。As is clear from Table 2, the rubber composition of the present invention (Examples 1 to 3) is superior to the rubber composition of Comparative Example 1 in vibration energy absorption and long-term durability. I understand.

【００２５】[0025]

【発明の効果】以上説明したように本発明の免震積層体
用ゴム組成物は、天然ゴムを主成分とするゴム１００重
量部に対し、ノルボルネン加硫粉砕ゴム５〜３０重量
部、石油樹脂１５〜６０重量部、および微粒子カーボン
ブラック５０〜９０重量部を含んでなるため、振動エネ
ルギー吸収性、長期耐久性に優れるものである。As described above, the rubber composition for a seismic isolation laminate of the present invention comprises 5 to 30 parts by weight of norbornene vulcanized and pulverized rubber and 100 parts by weight of a rubber mainly composed of natural rubber. Since it contains 15 to 60 parts by weight and 50 to 90 parts by weight of fine carbon black, it has excellent vibration energy absorption and long-term durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】免震積層体の一例を示す断面説明図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a seismic isolation laminate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 免震積層体 ２ ゴム組成物 ３ 硬質板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seismic isolation laminated body 2 Rubber composition 3 Hard plate

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 45:00 57:02） Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI C08L 45:00 57:02)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 天然ゴムを主成分とするゴム１００重量
部に対し、ノルボルネン加硫粉砕ゴム５〜３０重量部、
石油樹脂１５〜６０重量部、および微粒子カーボンブラ
ック５０〜９０重量部を含んでなる免震積層体用ゴム組
成物。1 to 5 parts by weight of norbornene vulcanized and pulverized rubber per 100 parts by weight of a rubber mainly composed of natural rubber,
A rubber composition for a seismic isolation laminate comprising 15 to 60 parts by weight of a petroleum resin and 50 to 90 parts by weight of fine carbon black. 【請求項２】 前記微粒子カーボンブラックが窒素比表
面積６０〜１５０m ² ／ｇ、ＤＢＰ吸油量６０〜１６０c
m³ ／１００ｇを有する請求項１記載の免震積層体用ゴ
ム組成物。2. The fine particle carbon black according to claim 1, wherein
Area 60-150m ^Two/ G, DBP oil absorption 60-160c
m^Three2. The base for a seismic isolation laminate according to claim 1, wherein
Composition.