JP2001261922A

JP2001261922A - 高減衰エラストマー組成物

Info

Publication number: JP2001261922A
Application number: JP2000070798A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nomura; 武史野村; Kazunobu Hashimoto; 和信橋本
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-26
Also published as: US20010039310A1; US6642308B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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を提
供する。【解決手段】下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を含有
する高減衰エラストマー組成物である。（Ａ）スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共
重合体。（Ｂ）エチレン−メチルメタクリル酸ランダム共重合
体。

Description

【発明の詳細な説明】

【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）成分を含有するという構成をと
る。（Ａ）スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共
重合体。（Ｂ）エチレン−メチルメタクリル酸ランダム共重合
体。

【０００６】従来より、減衰性を上げる方法としては、
マトリックス材料のガラス転移点における構造変化を用
いる方法が一般的である。すなわち、マトリックス材料
のガラス転移点を、減衰性を必要とする所定温度範囲に
設計する方法がとられている。しかしながら、この方法
では、高い減衰性は得られるものの、マトリックス材料
のガラス状態からゴム状態へ変化する温度域を使用する
ため、その減衰特性および剛性等の力学特性の温度変化
が著しく大きくなるという難点がある。そこで、本発明
者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記ガラス転移点にお
ける構造変化を用いる方法は、目的とする温度依存性の
温度範囲内での減衰効果にとどめ、主な減衰効果とし
て、従来の方法によらない部分相溶系ブレンドにおける
マトリックスドメイン間の界面相互作用を用いる方法を
突き止めた。そして、部分相溶となる系についてさらに
研究開発を重ねた結果、スチレン−イソプレン−スチレ
ントリブロック共重合体（Ａ成分）と、エチレン−メチ
ルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）とが部分相
溶状態となり、所期の目的を達成できることを見出し、
本発明に到達した。すなわち、本発明の高減衰エラスト
マー組成物は、スチレン−イソプレン−スチレントリブ
ロック共重合体（Ａ成分）と、エチレン−メチルメタク
リル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）とが、両者の配合比
に応じて海−島構造を形成し、海と島の界面では部分相
溶状態となり、相互の成分の混合が一部生じている。そ
のため、外部より周期的な力が加わると、海と島の界面
において混合−分離（マクロ的には界面における互いの
成分の吸着と脱着）が生じ、その際にエネルギーが消費
され、高い減衰性を発現する。また、部分相溶系である
ため、大きな相構造変化がなく、減衰特性に対する温度
依存性を小さくすることができる。

【０００７】そして、上記スチレン−イソプレン−スチ
レントリブロック共重合体（Ａ成分）と、エチレン−メ
チルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）の配合割
合を特定の範囲に設定することにより、Ａ成分とＢ成分
との部分相溶化が促進され、減衰特性がさらに向上す
る。

【０００８】また、上記スチレン−イソプレン−スチレ
ントリブロック共重合体（Ａ成分）およびエチレン−メ
チルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）に加えて
粘着付与剤を用いると、この粘着付与剤がＡ成分とＢ成
分を部分相溶させるための相構造調製剤として作用し、
Ａ成分とＢ成分の部分相溶化がさらに容易となる。

【０００９】さらに、上記スチレン−イソプレン−スチ
レントリブロック共重合体（Ａ成分）およびエチレン−
メチルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）に加え
て可塑剤を用いると、ガラス転移温度（Ｔｇ）の位置を
調整できるため、硬度と温度依存性の調整が容易とな
る。

【００１０】

【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。

【００１１】本発明の高減衰エラストマー組成物は、ス
チレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体
（Ａ成分）と、エチレン−メチルメタクリル酸ランダム
共重合体（Ｂ成分）とを用いて得ることができる。

【００１２】上記スチレン−イソプレン−スチレントリ
ブロック共重合体（Ａ成分）は、ハードセグメントにス
チレンを、ソフトセグメントに１，４−イソプレンを使
用したトリブロック共重合体である。

【００１３】上記スチレン−イソプレン−スチレントリ
ブロック共重合体（Ａ成分）における、スチレンとイソ
プレンの共重合比は、重量比で、スチレン／イソプレン
＝１０／９０〜６０／４０の範囲が好ましい。

【００１４】また、上記スチレン−イソプレン−スチレ
ントリブロック共重合体（Ａ成分）の数平均分子量は１
０万〜３０万の範囲が好ましく、特に好ましくは１５万
〜２０万である。

【００１５】上記スチレン−イソプレン−スチレントリ
ブロック共重合体（Ａ成分）とともに用いられるエチレ
ン−メチルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）
は、エチレン（Ｅ）と、メチルメタクリル酸（ＭＭＡ）
とをランダム重合したものである。

【００１６】上記エチレン（Ｅ）と、メチルメタクリル
酸（ＭＭＡ）との共重合比（重量比）は、Ｅ／ＭＭＡ＝
９５／５〜６０／４０の範囲が好ましく、特に好ましく
はＥ／ＭＭＡ＝９０／１０〜７０／３０である。すなわ
ち、エチレン（Ｅ）の共重合比が９５を超える（ＭＭＡ
の共重合比が５未満である）と、部分相溶系を形成しに
くくなり、逆にエチレン（Ｅ）の共重合比が６０未満で
ある（ＭＭＡの共重合比が４０を超える）と、極性が大
きくなりすぎ、非相溶系となってしまうからである。

【００１７】上記エチレン−メチルメタクリル酸ランダ
ム共重合体（Ｂ成分）の数平均分子量は、５０００〜５
万の範囲が好ましく、特に好ましくは２万〜４万であ
る。

【００１８】上記エチレン−メチルメタクリル酸ランダ
ム共重合体（Ｂ成分）の配合割合は、上記Ａ成分とＢ成
分の合計１００重量部（以下「部」と略す）に対して１
０〜６０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ま
しくは２０〜４０部である。すなわち、Ｂ成分の配合割
合が上記範囲から外れると、Ａ成分とＢ成分とが部分相
溶状態となりにくくなり、減衰特性が劣る傾向がみられ
るからである。

【００１９】なお、本発明の高減衰エラストマー組成物
には、上記スチレン−イソプレン−スチレントリブロッ
ク共重合体（Ａ成分）およびエチレン−メチルメタクリ
ル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）とともに、粘着付与剤
や可塑剤を配合することが好ましい。

【００２０】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、クマロン樹脂、ロジ
ン、ロジンエステル、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。

【００２１】上記粘着付与剤の配合割合は、上記Ａ成分
とＢ成分の合計１００部に対して５〜７０部の範囲に設
定することが好ましく、特に好ましくは２０〜６０部で
ある。

【００２２】また、上記可塑剤としては、例えば、アロ
マオイル、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、パラフィン
系オイル等があげられる。

【００２３】上記可塑剤の配合割合は、上記Ａ成分とＢ
成分の合計１００部に対して５〜６０部の範囲に設定す
ることが好ましく、特に好ましくは２０〜５０部であ
る。

【００２４】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、加硫剤、
加硫促進剤、酸化防止剤（老化防止剤）等を適宜配合す
ることができる。

【００２５】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。

【００２６】上記加硫剤としては、例えば、硫黄、有機
過酸化物、アルキルフェノール樹脂等があげられる。上
記加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加
硫促進剤、ベンゾチアゾール系加硫促進剤、チウラム系
加硫促進剤等があげられる。

【００２７】上記酸化防止剤（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のジチ
オカルバメート系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤
等があげられる。

【００２８】本発明の高減衰エラストマー組成物は、例
えば、上記各成分をニーダー、プラネタリーミキサー、
混合ロール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。

【００２９】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壁，制震ダンパー等
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、
自動車用制振材、衝撃吸収材等に用いることもできる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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′３
０）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。

【００３３】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３４】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。

【００３５】〔ＳＩＳ（Ａ成分）〕ポリスチレン／１，
４−ポリイソプレン＝１５／８５（重量比）、数平均分
子量１５万（ＪＳＲ社製、ＳＩＳ５４０５）

【００３６】〔ＥＭＭＡ（Ｂ成分）〕Ｅ／ＭＭＡ＝７５
／２５（重量比）、数平均分子量３万（住友化学社製、
アクリフトＷＨ５０１）

【００３７】〔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）

【００３８】〔粘着付与剤〕ロジンエステル（荒川化学
社製、スーパーエステルＡ１００）

【００３９】〔粘着付与剤〕石油系炭化水素樹脂（住
友化学社製、タッキロール１０１）

【００４０】〔粘着付与剤〕テルペン樹脂（ヤスハラケ
ミカル社製、ＹＳレジンＴＯ８５）

【００４１】〔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）

【００４２】〔酸化防止剤〕下記の式で表されるＺｉｎ
ｃ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】

【００４３】

【実施例１〜１２、比較例１，２】下記の表１〜表３に
示す各成分を同表に示す割合で配合してなる高減衰エラ
ストマー組成物を、１００℃×５分の条件で加熱プレス
して、シート（大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み２ｍ
ｍ）を作製した。そして、このシートを用いて、剪断歪
み５０％、周波数０．５Ｈｚ、測定温度０〜４０℃の条
件で、粘弾性スペクトロメーター（テキサスインスツー
ルメント社製）により損失正接（ｔａｎδ）を測定し
た。その結果を、下記の表１〜表３に示した。なお、ｔ
ａｎδピーク値が０．５以上であれば、減衰性に優れて
いることを示す。

【００４４】また、１０℃における貯蔵弾性率（Ｅ′１
０）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。その結果を、下記の表１〜表３に示し
た。なお、Ｅ′１０／Ｅ′３０の値が２．０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。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【表３】

【００４８】上記表１〜表３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２．０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。

【００４９】これに対して、比較例１品は、ＥＭＭＡを
併用していないため、ｔａｎδピーク値が０．５未満と
小さく、減衰性に著しく劣ることがわかる。また、比較
例２品は、ＳＩＳと天然ゴムを併用しているが、ＥＭＭ
Ａを使用していないため、ｔａｎδ＞０．５の温度範囲
が極めて小さく、減衰性の温度依存性に著しく劣ること
がわかる。

【００５０】また、上記実施例９の高減衰エラストマー
組成物について、その部分相溶状態を走査型電子顕微鏡
を用いて観察した。図１に示すとおり、ＳＩＳ（Ａ成
分）が海で、ＥＭＭＡ（Ｂ成分）が島の海−島構造を形
成し、海と島の界面では部分相溶状態となっていること
がわかる。

【００５１】つぎに、上記実施例７の高減衰エラストマ
ー組成物を用いて、下記の基準に従い、加振試験による
減衰特性を評価した。この加振試験は、建築材料として
要求される減衰特性を評価するためのものである。その
結果を、下記の表４に示した。

【００５２】〔加振試験による減衰特性〕２枚の鋼板の
間に、シリコーン製のコの字枠をねじ止めした後、その
枠内に、上記実施例７の割合で配合してなる高減衰エラ
ストマー組成物を挿入した。ついで、上記高減衰エラス
トマー組成物を溶融温度以上に加熱して溶融し、この溶
融物（大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み６ｍｍ）を上記
鋼板内面に接着させ、評価用試料を作製した。そして、
この評価用試料について、加振機（鷲宮製作所社製）
と、入力信号発振機（横河電気社製、シンセサイズドフ
ァンクションゼネレータＦＧ３２０）と、出力信号処理
機（小野測器社製、ポータブルＦＦＴアナライザー）を
用いて、所定の条件における、加振の時間に対する歪み
値と、荷重値の解析から、下記の数式（１）〜（３）に
従い、減衰特性の評価を行った。

【００５３】等価剛性（ｋＮ／ｍ）：Ｋｅ＝Ｑｄ／δ …（１）等価減衰係数（ｋＮ・ｓｅｃ／ｍ）：Ｃｅ＝△Ｗ／πωδ² …（２）減衰定数：ｈｅ＝△Ｗ／４πＷ …（３）〔上記数式において、ω＝２πｆ、ｆ：周波数（Ｈ
ｚ）、△Ｗ：荷重−歪みループ面積、Ｗ＝Ｋｅδ²／２
を示す。〕

【００５４】

【表４】

【００５５】上記表４の結果から、実施例７の高減衰エ
ラストマー組成物は、建築材料に要求される減衰特性を
備えていることがわかる。

【００５６】

【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、スチレン−イソプレン−スチレントリブ
ロック共重合体（Ａ成分）と、エチレン−メチルメタク
リル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）とが、両者の配合比
に応じて海−島構造を形成し、海と島の界面では部分相
溶状態となり、相互の成分の混合が一部生じている。そ
のため、外部より周期的な力が加わると、海と島の界面
において混合−分離（マクロ的には界面における互いの
成分の吸着と脱着）が生じ、その際にエネルギーが消費
され、高い減衰性を発現する。また、部分相溶系である
ため、大きな相構造変化がなく、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。

【００５７】そして、上記スチレン−イソプレン−スチ
レントリブロック共重合体（Ａ成分）と、エチレン−メ
チルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）の配合割
合を特定の範囲に設定することにより、Ａ成分とＢ成分
との部分相溶化が促進され、減衰特性がさらに向上す
る。

【００５８】また、上記スチレン−イソプレン−スチレ
ントリブロック共重合体（Ａ成分）およびエチレン−メ
チルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）に加えて
粘着付与剤を用いると、この粘着付与剤がＡ成分とＢ成
分を部分相溶させるための相構造調製剤として作用し、
Ａ成分とＢ成分の部分相溶化がさらに容易となる。

【００５９】さらに、上記スチレン−イソプレン−スチ
レントリブロック共重合体（Ａ成分）およびエチレン−
メチルメタクリル酸ランダム共重合体（Ｂ成分）に加え
て可塑剤を用いると、ガラス転移温度（Ｔｇ）の位置を
調整できるため、硬度と温度依存性の調整が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高減衰エラストマー組成物の部分相溶
状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（倍率５０００
倍）である。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月１３日（２００１．３．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０４Ｂ 1/98 Ｅ０４Ｂ 1/98 ＮＦ１６Ｆ 15/08 Ｆ１６Ｆ 15/08 ＤＦターム(参考） 2E001 DG01 DG02 DH37 FA24 GA12 HD11 3J048 AA01 BA02 BD04 DA03 EA38 4J002 AF023 BA013 BB08X BH023 BK003 BP01W CC013 CC033 CC163 CC183 CD003 EA016 EA036 EH146 FD026 FD343 GL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を含
有することを特徴とする高減衰エラストマー組成物。（Ａ）スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共
重合体。（Ｂ）エチレン−メチルメタクリル酸ランダム共重合
体。
【請求項２】上記（Ｂ）成分の配合割合が、上記
（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計１００重量部に対して２
５〜７５重量部の範囲に設定されている請求項１記載の
高減衰エラストマー組成物。
【請求項３】上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加え
て、粘着付与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。
【請求項４】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１〜３のいずれか一項に記
載の高減衰エラストマー組成物。