JP3433126B2

JP3433126B2 - クロロプレン系ゴム支承

Info

Publication number: JP3433126B2
Application number: JP03396899A
Authority: JP
Inventors: 信彦藤井; 満行中田; 一臣青木
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JPH11315169A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロロプレンゴム
とカーボンブラックを含有するクロロプレン系ゴム組成
物を加硫したクロロプレン系ゴム加硫物を用いてなるク
ロロプレン系ゴム支承（以下、「支承」と略記する）に
関するものであり、更に詳しくは、加硫接着性等に優
れ、加硫したときに高い静的せん断弾性率と破断伸びと
を合わせ持つクロロプレン系ゴム組成物の加硫物を用い
て得られる支承に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層ゴム支承は、橋梁・建築物などの構
造物の基礎と、その上部構造との間に設置され、主とし
て構造物全体の振動系の固有周期を延長させることによ
り、地震動に対する構造物の応答を低減させるために使
用される。その構造は、ゴムシートと鋼板を数層交互に
積層させ、鉛直方向には高剛性・高耐力が、また水平方
向には低剛性・大変形性が要求される。ゴム材料の特性
としては、高い静的せん断弾性率（ＧＳと記す）と、高
い破断伸び（ＥＢと記す）が必要とされる。このゴム材
料には、天然ゴムやクロロプレン系ゴムが使用されてい
る。要求特性として、クロロプレン系ゴムの場合、「道
路橋支承便覧」（平成３年７月発行、社団法人日本道路
協会編）には、ＧＳは１０±１ｋｇｆ／ｃｍ²、ＥＢは
４４０％以上との規格値が記載されている。一方で、近
年の橋梁・建築物の大型化に伴い、積層ゴム支承用ゴム
材料の更なる高ＧＳ、高ＥＢ化への要求が高まってい
る。

【０００３】一般的な用途におけるクロロプレン系ゴム
の高ＧＳ化対応としては、ポリマー面では、イオウ共
重合比率を上げる、重合温度の調整により架橋点数を
増やす等が行なわれ、また、配合処方面では、カーボ
ンブラックなどの補強性充填剤の増量或いは種類の変
更、フェノール樹脂などの補強性樹脂の配合、加硫
促進剤の増量或いは種類の変更などが行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、耐低温性、耐スコーチ性、耐熱老化性、圧
縮永久歪の悪化などのマイナス面があった。更に、高Ｇ
Ｓ化した場合は、一般にＥＢが低下する傾向にあるた
め、支承ゴムとしてのＧＳとＥＢの高いバランスを維持
し、多様な要求を満たすクロロプレン系ゴム組成物、例
えば加硫物の静的せん断弾性率を１３．５ｋｇｆ／ｃｍ
²の高ＧＳとしたときに破断伸びが６００％以上の高Ｅ
Ｂのクロロプレン系ゴム組成物や、一方でＥＢが８００
％以上ありながら静的せん断弾性率が８ｋｇｆ／ｃｍ²
であるといった高いバランスを有する加硫物を与えるク
ロロプレン系ゴム組成物を得ることは困難であった。

【０００５】本発明の目的は、上記の課題を解決し、加
硫物の高ＧＳと高ＥＢを同時に満足させ、かつ他の力学
特性のバランス、耐低温性が良好で、しかも加硫接着性
に優れる積層ゴム支承用に好適なクロロプレン系ゴム組
成物の成形加硫物を用いてなる支承を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、特定のクロロ
プレン系ゴムとカーボンブラックの組み合わせにより、
その達成が可能なことを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、高分子短繊維を含有しないクロロプ
レン系ゴム加硫物であって、クロロプレンゴムおよびＤ
ＢＰ吸油量が１３０〜４００ｍｌ／１００ｇであるカー
ボンブラックを含有し、破断伸びＡと静的せん断弾性率
Ｂが、下記の式（１）を満足するクロロプレン系ゴム加
硫物を用いてなることを特徴とするクロロプレン系ゴム
支承である。Ａ≧−３６．４×Ｂ＋１０９０（１）但し、Ａは破断伸び（％）、Ｂは静的せん断弾性率（ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）を表す。上記の式において、Ｂは好まし
くは４以上２０以下であり、更に好ましくは６以上１８
以下であり、特に好ましくは８以上１６以下である。更
に、本発明は、キサントゲン変性されたクロロプレンゴ
ムとアセチレンブラック以外のカーボンブラックを含有
してなるクロロプレン系ゴム組成物、またはキサントゲ
ン変性されたクロロプレンゴム以外のクロロプレンゴム
とアセチレンブラックを含有してなるクロロプレン系ゴ
ム組成物、またはキサントゲン変性されたクロロプレン
ゴムとアセチレンブラックを含有してなるクロロプレン
系ゴム組成物である支承に適したクロロプレン系ゴム組
成物であり、好ましくはキサントゲン変性されたクロロ
プレンゴムとアセチレンブラックを含有してなるクロロ
プレン系ゴム組成物を加硫した加硫物を用いた支承であ
る。また、本発明はこれらのクロロプレン系ゴム組成物
を加硫してなる支承、更にはこれらのクロロプレン系ゴ
ム加硫物を金属板と積層してなる支承である。

【０００７】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。本発明のクロロプレン系ゴム組成物におけるゴム成
分は、クロロプレンゴムを主成分とするものであるが、
クロロプレンゴムの他に、必要に応じ、天然ゴム、ブチ
ルゴム、ＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等を含有することが出
来る。これらの含有量は０〜５０ｐｈｒが好ましい。

【０００８】本発明のクロロプレンゴムは、クロロプレ
ンの単独重合体またはクロロプレンと他の共重合可能な
単量体１種以上との混合物（以下、クロロプレン系単量
体と称する）を重合させて得られた共重合体（以下、し
ばしばクロロプレン系ゴムと称する）である。クロロプ
レンと共重合可能な単量体としては、例えば、２，３−
ジクロロ−１，３−ブタジエン、１−クロロ−１，３−
ブタジエン、硫黄、スチレン、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、イソプレン、ブタジエン並びにアクリ
ル酸、メタクリル酸及びこれらのエステル類などであ
り、本発明の目的を満たす範囲で用いることができる。

【０００９】本発明で用いるクロロプレンゴムを得る重
合方法には特に制限はなく、通常の重合方法が使用で
き、クロロプレン系単量体をクロロプレンの重合に一般
に用いられる重合開始剤の存在下に、通常用いられる方
法により乳化重合して得ることができる。この乳化重合
を実施する場合の乳化剤は特に制限はなく、一般にクロ
ロプレンの乳化重合に使用される乳化剤、例えば炭素数
が６〜２２の飽和または不飽和の脂肪酸のアルカリ金属
塩、ロジン酸または不均化ロジン酸のアルカリ金属塩、
β−ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物のアルカ
リ金属塩などが用いられる。

【００１０】クロロプレンゴムはクロロプレンの重合体
で、乳化重合により製造されるが、分子量調節剤の種類
により、イオウ変性されたクロロプレンゴム、メルカプ
タン変性されたクロロプレンゴム、キサントゲン変性さ
れたクロロプレンゴムに分類される。イオウ変性された
クロロプレンゴムは、イオウとクロロプレンを共重合し
たポリマーをチウラムジスルフィドで可塑化し、所定の
ムーニー粘度に調整するものである。メルカプタン変性
されたクロロプレンゴムは、ｎ−ドデシルメルカプタ
ン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカ
プタン等のアルキルメルカプタン類を分子量調節剤に使
用するものである。また、キサントゲン変性されたクロ
ロプレンゴムは、アルキルキサントゲン化合物を分子量
調節剤に使用するものである。

【００１１】本発明のクロロプレンゴムとしては、いず
れの方法で変性されたクロロプレンゴムも使用可能であ
るが、高ＧＳと高ＥＢとの優れたバランス、かつ引張強
度、モジュラス等の他の力学特性のバランス、耐低温
性、耐スコーチ性、耐熱老化性、圧縮永久歪が良好で、
しかも加工性、加硫接着性等が更に優れたものが得られ
ることから、キサントゲン変性されたクロロプレンゴム
が最も好ましい。

【００１２】アルキルキサントゲン化合物の具体例とし
ては、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキ
サントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲン
ジスルフィド、ジイソブチルキサントゲンジスルフィド
などがある。アルキルキサントゲン化合物の使用量は、
クロロプレン系重合体の分子量（あるいは、重合体を単
離して得られるクロロプレンゴムのムーニー粘度）が適
正となるように選定される。アルキル基の構造や目標と
する分子量によって異なるが、一般にはクロロプレン系
単量体１００重量部に対して０．０５〜５．０重量部、
好ましくは０．３〜１．０重量部の範囲で用いられる。

【００１３】重合開始剤としては、クロロプレンの乳化
重合に一般に用いられる公知の過硫酸カリウム、過硫酸
アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、ｔ−ブ
チルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物類が用
いられる。

【００１４】本発明においては重合温度及びモノマーの
最終転化率は特に制限されないが、重合温度は０〜５０
℃であることが好ましく、更に２０〜５０℃であること
が好ましい。また、モノマー転化率は６０〜９０％の範
囲に入るように行うことが好ましく、この添加率に達し
た時点で重合禁止剤を少量添加して重合を停止させる。
重合禁止剤としては、例えば、チオジフェニルアミン、
４−ターシャリーブチルカテコール、２，２−メチレン
ビス−４−メチル−６−ターシャリーブチルフェノール
などの通常用いられる禁止剤が用いられる。

【００１５】未反応の単量体は、例えば、スチームスト
リッピング法によって除去し、その後、ラテックスのｐ
Ｈを調整し、常法の凍結凝固、水洗、熱風乾燥などによ
り重合体を単離することができる。

【００１６】本発明のクロロプレン系ゴム組成物中に配
合されるカーボンブラックは、熱分解法によるサーマル
ブラック、アセチレンブラック、また、不完全燃焼法に
よるファーネスブラック、チャンネルブラックのいずれ
も使用可能であるが、補強効果が大きく有利なのは、フ
ァーネスブラックおよびアセチレンブラックである。ま
た、これらのカーボンブラックにおいて、ＤＢＰ吸油量
が５０ｍｌ／１００ｇ以上のものが好ましく、更に１０
０〜４００ｍｌ／１００ｇ、特に１５０〜３５０ｍｌ／
１００ｇのものが好ましい。更に、アセチレンブラック
は、アセチレンガスを熱分解して得られるカーボンブラ
ックであり、結晶化が進みストラクチャーも発達し、吸
油量も大きく、アセチレンブラックを補強剤に使用した
クロロプレン系ゴム組成物は、高ＧＳ、高ＥＢの加硫物
を与えるので最も好ましい。カーボンブラックの添加量
はクロロプレン系ゴム１００重量部に対して２０〜８０
重量部が好ましく、３０〜６０重量部が更に好ましい。
添加量が８０重量部を超えると加工性が悪くなり、スコ
ーチを起こし易くなり、また加硫物の脆化温度が高くな
る。添加量が２０重量部よりも少ないと引張強度やモジ
ュラスが低下する。

【００１７】本発明のクロロプレン系ゴム組成物は前記
（１）式を満足することが必要であるが、好ましくはフ
ァーネスブラックをキサントゲン変性されたクロロプレ
ンゴムに配合したクロロプレン系ゴム組成物が、更に好
ましくはカーボンブラックとしてアセチレンブラックを
配合したクロロプレン系ゴム組成物が、特に好ましくは
カーボンブラックとしてアセチレンブラックをキサント
ゲン変性されたクロロプレンゴムに配合したクロロプレ
ン系ゴム組成物が、これを加硫したゴム加硫物が高い静
的せん断弾性率と破断伸びとを合わせ持ち、かつ他の力
学特性等のバランスが良好で、しかも加硫接着性に優れ
ており、支承用のゴム組成物として極めて優れた特性を
有するので特に好ましい。

【００１８】本発明に用いられる加硫剤には特に制限は
ないが、金属酸化物が好ましく、具体的には酸化亜鉛、
酸化マグネシウム、酸化鉛、四酸化三鉛、三酸化鉄、二
酸化チタン、酸化カルシウム等が挙げられる。これらは
２種以上を併用して用いることもできる。また、下記の
加硫促進剤と併用することにより更に効果的に加硫を行
うこともできる。これらの加硫剤の添加量はクロロプレ
ン系ゴム１００重量部に対して３〜１５重量部が好まし
い。

【００１９】加硫促進剤としては、クロロプレン系ゴム
の加硫に一般に用いられるチオウレア系、グアニジン
系、チウラム系、チアゾール系の加硫促進剤が使用でき
るが、チオウレア系のものが好ましい。チオウレア系の
加硫促進剤としては、エチレンチオウレア、ジエチルチ
オウレア、トリメチルチオウレア、トリメチルチオウレ
ア、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチオウレアなどが挙げられ、
特にトリメリルチオウレアが好ましい。また加硫促進剤
は上記に挙げたものを２種以上を併用して用いてもよ
い。これらの加硫促進剤の添加量はクロロプレン系ゴム
１００重量部に対して０．５〜５重量部が好ましい。

【００２０】本発明のクロロプレン系ゴム組成物中に
は、必要に応じ種々の添加剤、例えば軟化剤、加工助
剤、老化防止剤、滑剤、充填剤等を配合することができ
る。

【００２１】本発明のクロロプレン系ゴム組成物は、良
好な加工性を有するため、通常のクロロプレン系ゴムと
同様の方法で、ニーダー、バンバリーまたはロール等の
混練り機によって混合し、目的に応じた形状に成形加工
し成形加硫物を得ることが出来る。具体的には各成分を
加硫温度以下の温度で混練し、次いでその混練物を各種
形状に成形し加硫する。加硫時の温度や加硫時間は適宜
設定することができる。加硫温度は１４０〜１８０℃が
好ましく、１５０〜１８０℃が更に好ましい。

【００２２】本発明のクロロプレン系ゴム組成物を用い
て、「道路橋支承便覧」（平成３年７月発行、社団法人
日本道路協会編、第２６ページ及び第２００ページの記
載のように、得られたゴム組成物をシート状とし、金属
板と交互に積層した後、加硫接着を行なうことなどによ
り支承を得ることが出来る。

【００２３】本発明のクロロプレン系ゴム組成物は、加
工性、加硫接着性に優れ、その加硫物は高い静的せん断
弾性率と高い破断伸びを併せ持ち、かつ他の力学特性に
も優れるため支承用ゴム材として極めて有用である。

【００２４】

【実施例】以下に実施例により本発明を詳しく説明する
が、本発明は下記の実施例により限定されるものではな
い。実験例１〜９、比較実験例１〜５表１，２及び表３に示す配合処方により配合して、加工
性および加硫接着性を評価し、また加硫物について物性
試験を行ない、結果を表１、２及び表３に示した。引張
強度、モジュラス、静的せん断弾性率等の力学的特性
は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して求めた。脆化温度
は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠し、低温衝撃脆化試験
により測定した。ロール加工性は８インチロールを使用
し、ロール温度５０℃、ロール間隔１．１４ｍｍとして
３分間未加硫物の切り返し作業を行った際の作業性を評
価した。加硫接着性は、ＪＩＳＫ−６２５６（加硫
ゴムの接着試験方法）の金属片とゴムの９０度剥離試験
に基づき、加硫接着剤として、ロードコーポレーション
製ケムロック２０５及び２２０を、また金属片として鉄
片を使用した。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１、表２及び表３で用いた材料は下記の
通り。１）電気化学工業株式会社製、キサントゲン変性クロロ
プレンゴム２）電気化学工業株式会社製、キサントゲン変性クロロ
プレンゴム３）電気化学工業株式会社製、メルカプタン変性クロロ
プレンゴム４）電気化学工業株式会社製、メルカプタン変性クロロ
プレンゴム５）電気化学工業株式会社製、メルカプタン変性クロロ
プレンゴム６）電気化学工業株式会社製、イオウ変性クロロプレン
ゴム７）電気化学工業株式会社製、メルカプタン変性クロロ
プレンゴム８）電気化学工業株式会社製、粒状品（ＤＢＰ吸油量１
６０ｍｌ／１００ｇ）９）東海カーボン株式会社製、シースト１１６１０）旭カーボン株式会社製、＃５０１１）住友デュレズ株式会社製、ＰＲ−１２６８６

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例１実験例８で得たクロロプレン系ゴム組成物を用い、３１
０ｍｍ×３１０ｍｍ×７．５ｍｍ（厚み）のゴム８層と
３００ｍｍ×３００ｍｍ×２．３ｍｍ（厚み）の鋼板
（ＳＳ４００）７枚を交互に積層した後、温度１５５
℃、加硫時間１２０分間の条件にて加硫して支承を作成
した。支圧応力８０ｋｇｆ／ｃｍ²を載荷し、せん断変
形量±７０％、±１５０％、±１７５％、±２５０％を
各３回ずつ負荷し、３回目の変形曲線よりせん断バネ定
数を算出した。更に、せん断バネ定数より静的せん断弾
性率を求めた。また、２５０％せん断バネ定数測定後、
せん断破壊するまで連続的にせん断変形させ、せん断破
壊時の変形量を求めた。その結果を表４に示す。

【００３０】比較例１比較実験例５で得たクロロプレン系ゴム組成物を用いて
実施例１と同様に支承の作成及び測定を行ない、結果を
表４に示した。

【００３１】

【表４】

【００３２】

【発明の効果】表１、２に示したように、本発明に用い
るクロロプレン系ゴム組成物は、その加硫物が高い静的
せん断弾性率（ＧＳ）と破断伸び（ＥＢ）とを合わせ持
ち、かつ他の力学特性のバランス、耐低温性が良好で、
しかも加硫接着性に優れており、ゴム組成物として極め
て優れた特性を有している。特に、表４に示すように本
発明のクロロプレン系ゴム組成物を用いた支承は優れた
性能を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木一臣新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内 (56)参考文献特開平５−262918（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 11/00 C08K 3/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子短繊維を含有しないクロロプレン
系ゴム加硫物であって、クロロプレンゴムおよびＤＢＰ
吸油量が１３０〜４００ｍｌ／１００ｇであるカーボン
ブラックを含有し、破断伸びＡと静的せん断弾性率Ｂ
が、下記の式（１）を満足するクロロプレン系ゴム加硫
物を用いてなることを特徴とするクロロプレン系ゴム支
承。Ａ≧−３６．４×Ｂ＋１０９０（１）但し、Ａは破断伸び（％）、Ｂは静的せん断弾性率（ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）を表す。
【請求項２】Ｂが４以上２０以下であることを特徴と
する請求項１記載の支承。
【請求項３】カーボンブラックがアセチレンブラック
であることを特徴とする請求項１記載の支承。
【請求項４】クロロプレンゴムがキサントゲン変性さ
れたクロロプレンゴムであることを特徴とする請求項１
記載の支承。
【請求項５】カーボンブラックがアセチレンブラック
であり、クロロプレンゴムがキサントゲン変性されたク
ロロプレンゴムであることを特徴とする請求項１記載の
支承。
【請求項６】クロロプレン系ゴム加硫物が金属板と積
層してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
の項に記載の支承。