高減衰組成物
【課題】 ベースポリマとしてＳ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体とを併用してなり、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸び、さらには大変形を繰り返し加えた際の耐久性に優れた高減衰部材を形成しうる、新規な高減衰組成物を提供する。
【解決手段】 前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体に、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合した。
【解決手段】 前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体に、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする高減衰部材のもとになる高減衰組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばビルや橋梁等の建築物、産業機械、航空機、自動車、鉄道車両、コンピュータやその周辺機器類、家庭用電気機器類、さらには自動車用タイヤ等の幅広い分野において高減衰部材が用いられる。前記高減衰部材を用いることで、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする、すなわち免震、制震、制振、防振等をすることができる。
前記高減衰部材は、種々のベースポリマを含む高減衰組成物によって形成される。
【０００３】
例えば芳香族ビニル系化合物を構成単量体とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単量体とする重合体ブロック（ＩＢ）とのブロック共重合体（イソブチレン系ブロック共重合体）は、その構造から減衰性能に優れた高減衰部材を形成できることが期待されるため、前記高減衰組成物のベースポリマとしての実用化が検討されている。
特に重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とを１ブロックずつ繋いだ構造を有するＳ−ＩＢジブロック共重合体は、減衰性能に優れている。しかしＳ−ＩＢジブロック共重合体を単独でベースポリマとして使用した場合には高減衰組成物の成形加工性が低いという問題がある。
【０００４】
また、前記高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、引張応力が加わった際に切断に至るまでの伸び量、すなわち切断時伸びが小さいため、特に地震等が発生した際に大きく変形することが求められる制震用ダンパ等としては適さないという問題もある。
そこで、成形加工性に優れるとともに切断時伸びが大きい上、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体との相溶性に優れた他のポリマを、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体とともに、高減衰組成物のベースポリマとして併用することが検討されている（例えば特許文献１〜３等参照）。
【０００５】
前記他のポリマとしては、例えばＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体〔１つの重合体ブロック（ＩＢ）を２つの重合体ブロック（Ｓ）で挟んだ構造を有するもの〕等が挙げられる。かかるＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体は、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体ほど減衰性能は高くないものの、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体よりも成形加工性に優れるとともに切断時伸びが大きく、しかも同じ重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）によって構成されることから、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体との相溶性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ ０１／７４９６４ Ａ１
【特許文献２】特開平１１−２６３８９６号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体との併用系では、両者の配合割合を調整することで、減衰性能、成形加工性、および切断時伸びのバランスをとることが可能である。
しかし、単に両者を併用して配合割合を調整しただけでは、例えば建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸びを高減衰部材に付与することはできない。
【０００８】
発明者の検討によると、前記併用系に、さらに充填剤としての炭酸カルシウム、および粘着付与剤を配合すると、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸びを高減衰部材に付与することが可能である。
しかし、特にせん断ひずみ率３００％といった大変形を繰り返し加えた際の高減衰部材の耐久性については、未だ十分とは言えない。前記大変形を繰り返し加えると、高減衰部材が破壊されてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ベースポリマとしてＳ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体とを併用してなり、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸び、さらには大変形を繰り返し加えた際の耐久性に優れた高減衰部材を形成しうる、新規な高減衰組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、前記２種のブロック共重合体に、さらに充填剤としての炭酸カルシウムを前記所定の割合で配合することにより、切断時伸びが小さくなるのを防止しつつ、高減衰部材の減衰性能を向上することができる。
また、粘着付与剤を前記所定の割合で配合することにより、炭酸カルシウムを配合したことによる効果を補助して、高減衰部材の減衰性能をさらに向上するとともに、前記減衰性能の温度依存性を小さくし、かつ高減衰部材の切断時伸びを大きくすることができる。
【００１２】
さらにパラフィン系オイルを前記所定の割合で配合することにより、高減衰部材に良好な柔軟性、および復元性を付与して、大変形を繰り返し加えた際の耐久性を向上することができる。
前記粘着付与剤としては、ベースポリマとしての前記２種のブロック共重合体に対する分散性に優れ、前記ベースポリマ中に微小分散されるため、高減衰部材の減衰性能を向上する効果や、前記減衰性能の温度依存性を小さくする効果、あるいは高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果に優れた、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂を用いるのが好ましい。
【００１３】
前記本発明の高減衰組成物は、先に例示した種々の高減衰部材の形成材料として使用することができる。中でも、高減衰部材としての建築物の制震用ダンパを形成した場合には、前記高減衰部材が減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また、前記制震用ダンパは制震性能の温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベースポリマとしてＳ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体とを併用してなり、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸び、さらには大変形を繰り返し加えた際の耐久性に優れた高減衰部材を形成しうる、新規な高減衰組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を評価するために作製する、前記高減衰部材のモデルとしての試験体を分解して示す分解斜視図である。
【図２】同図(a)(b)は、前記試験体を変位させて変位量と荷重との関係を求めるための試験機の概略を説明する図である。
【図３】前記試験機を用いて試験体を変位させて求められる、変位量と荷重との関係を示すヒステリシスループの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《高減衰組成物》
本発明は、ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とするものである。
【００１７】
〈ベースポリマ〉
ベースポリマとしては、前記のようにＳ−ＩＢジブロック共重合体、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の２種のブロック共重合体を併用する。
両ブロック共重合体の配合割合は、前記両ブロック共重合体の総量１００質量部あたりの、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の質量部で表して１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６５質量部以下、特に６０質量部以下であるのが好ましい。
【００１８】
前記範囲よりＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体が少ない場合には、前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体を併用することによる、高減衰組成物に良好な成形加工性を付与する効果や、高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果が十分に得られないおそれがある。
一方、前記範囲よりＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体が多い場合には、相対的にＳ−ＩＢジブロック共重合体の量が少なくなって、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体による、高減衰部材に良好な減衰性能を付与する効果が十分に得られないおそれがある。
【００１９】
前記両ブロック共重合体において、重合体ブロック（Ｓ）のもとになる芳香族ビニル系化合物としては、例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、２，６−ジメチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、α−メチル−ｏ−メチルスチレン、α−メチル−ｍ−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレン、β−メチル−ｏ−メチルスチレン、β−メチル−ｍ−メチルスチレン、β−メチル−ｐ−メチルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、α−メチル−２，６−ジメチルスチレン、α−メチル−２，４−ジメチルスチレン、β−メチル−２，６−ジメチルスチレン、β−メチル−２，４−ジメチルスチレン、ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン、２，６−ジクロロスチレン、２，４−ジクロロスチレン、α−クロロ−ｏ−クロロスチレン、α−クロロ−ｍ−クロロスチレン、α−クロロ−ｐ−クロロスチレン、β−クロロ−ｏ−クロロスチレン、β−クロロ−ｍ−クロロスチレン、β−クロロ−ｐ−クロロスチレン、２，４，６−トリクロロスチレン、α−クロロ−２，６−ジクロロスチレン、α−クロロ−２，４−ジクロロスチレン、β−クロロ−２，６−ジクロロスチレン、β−クロロ−２，４−ジクロロスチレン、ｏ−ｔ−ブチルスチレン、ｍ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｏ−メトキシスチレン、ｍ−メトキシスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｏ−クロロメチルスチレン、ｍ−クロロメチルスチレン、ｐ−クロロメチルスチレン、ｏ−ブロモメチルスチレン、ｍ−ブロモメチルスチレン、ｐ−ブロモメチルスチレン、シリル基で置換されたスチレン誘導体、インデン、およびビニルナフタレン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２０】
重合体ブロック（Ｓ）は、前記芳香族ビニル系化合物以外の他の単量体を含んでいてもよいし、前記他の単量体を含んでいなくてもよい。
かかる他の単量体としては、例えばイソブチレン、脂肪族オレフィン類、ジエン類、ビニルエーテル類、β−ピネン等の１種または２種以上が挙げられる。
重合体ブロック（Ｓ）が他の単量体を含む場合、前記重合体ブロック（Ｓ）を構成する全ての単量体の総量中に占める芳香族ビニル系化合物の割合は６０質量％以上、特に８０質量％以上であるのが好ましい。
【００２１】
また重合体ブロック（ＩＢ）は、イソブチレン以外の他の単量体を含んでいてもよいし、前記他の単量体を含んでいなくてもよい。
かかる他の単量体としては、例えば前記芳香族ビニル系化合物、脂肪族オレフィン類、ジエン類、ビニルエーテル類、β−ピネン等の１種または２種以上が挙げられる。
重合体ブロック（ＩＢ）が他の単量体を含む場合、前記重合体ブロック（ＩＢ）を構成する全ての単量体の総量中に占めるイソブチレンの割合は６０質量％以上、特に８０質量％以上であるのが好ましい。
【００２２】
脂肪族オレフィン類としては、例えばエチレン、プロピレン、１−ブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、ペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、ビニルシクロヘキサン、オクテン、およびノルボルネン等の１種または２種以上が挙げられる。
ジエン類としては、例えばブタジエン、イソプレン、ヘキサジエン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、ジビニルベンゼン、およびエチリデンノルボルネン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２３】
ビニルエーテル類としては、例えばメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｓｅｃ−ブチルビニルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、メチルプロペニルエーテル、およびエチルプロペニルエーテル等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２４】
（Ｓ−ＩＢジブロック共重合体）
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体は、前記重合体ブロック（Ｓ）と、重合体ブロック（ＩＢ）とを１ブロックずつ繋いだ構造を有している。
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体における、両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の共重合比率は、前記両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の総量中に占める重合体ブロック（Ｓ）の割合で表して２質量％以上、中でも５質量％以上、特に１５質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、中でも６０質量％以下、特に４０質量％以下であるのが好ましい。
【００２５】
重合体ブロック（Ｓ）の割合を前記範囲内とすることで両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の鎖長のバランスを取って、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体としての、高減衰部材に良好な減衰性能を付与する効果を良好に発揮させることができる。
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体の分子量は、数平均分子量で表して３，０００以上、中でも３０，０００以上、特に５０，０００以上であるのが好ましく、１，０００，０００以下、中でも５００，０００以下、特に４００，０００以下であるのが好ましい。
【００２６】
数平均分子量が前記範囲未満では、ポリマとしての機械的強度等の物性を十分に発現させることができないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、高減衰組成物の成形加工性が低下するおそれがある。
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体は、例えば前記特許文献１、２に記載の合成方法等によって製造することができる。
【００２７】
（Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体）
Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体は、１つの重合体ブロック（ＩＢ）を２つの重合体ブロック（Ｓ）で挟んだ構造を有している。
前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体における、両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の共重合比率は、前記両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の総量中に占める重合体ブロック（Ｓ）の割合で表して２質量％以上、中でも５質量％以上、特に１５質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、中でも６０質量％以下、特に４０質量％以下であるのが好ましい。
【００２８】
重合体ブロック（Ｓ）の割合を前記範囲内とすることで両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の鎖長のバランスを取って、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体としての、高減衰組成物に良好な成形加工性を付与するとともに、高減衰部材の断時伸びを大きくする効果を、いずれも良好に発揮させることができる。またＳ−ＩＢジブロック共重合体に対する良好な相溶性を付与することもできる。
【００２９】
Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の分子量は、数平均分子量で表して３，０００以上、中でも３０，０００以上、特に５０，０００以上であるのが好ましく、１，０００，０００以下、中でも５００，０００以下、特に４００，０００以下であるのが好ましい。
数平均分子量が前記範囲未満では、ポリマとしての機械的強度等の物性を十分に発現させることができないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、高減衰組成物の成形加工性が低下するおそれがある。
【００３０】
前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体も、例えば前記特許文献１、２に記載の合成方法等によって製造することができる。
〈炭酸カルシウム〉
炭酸カルシウムとしては、例えば製造方法によって分類される、種々の粒子径を有する合成炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムや、あるいはこれらの表面を脂肪酸、４級アンモニウム塩、ロジン酸、おおびリグニン等の１種または２種以上で表面処理した表面処理炭酸カルシウム等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３１】
前記炭酸カルシウムの配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して１０質量部以上である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、充填剤として炭酸カルシウムを配合することによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られないためである。なお前記効果をより一層向上することを考慮すると、炭酸カルシウムの配合割合は、前記範囲内でも５０質量部以上であるのが好ましい。
【００３２】
また炭酸カルシウムの配合割合は、前記範囲内でも１２０質量部以下、特に１００質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲を超える場合には、高減衰部材の切断時伸びが小さくなるおそれがある。また、環境温度によって高減衰部材の減衰性能が大きく変化する、つまり減衰性能の温度依存性が大きくなるおそれもある。
【００３３】
〈粘着付与剤〉
粘着付与剤としては、例えば石油樹脂、水素化石油樹脂、ロジン誘導体等の１種または２種以上が挙げられる。特に、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂が好ましい。前記の軟化点を有する水素化石油樹脂は、ベースポリマとしての２種のブロック共重合体に対する分散性に優れており、前記ベースポリマ中に、できるだけ小さい分散粒径で分散させることができる。具体的には、平均粒径が２０μｍ以下の微細な状態で分散させることができるため、高減衰部材の減衰性能を向上する効果や、前記減衰性能の温度依存性を小さくする効果、あるいは高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果に優れている。
【００３４】
なお軟化点は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ２２０７−１９９６「石油アスファルト」所載の軟化点測定方法（環球法）によって測定した値でもって表すこととする。
また平均粒径は、顕微ＦＴＩＲイメージング装置を用いて、内部標準ピーク（トータルＣＨ２、１４５０ｃｍ−１）に対するポリマ成分のピーク（イソブチレン、１２３０ｃｍ−１）の相対強度を描写し、ポリマ成分に由来する強度が弱い部分のドメインの大きさの平均値でもって表すこととする。
【００３５】
前記水素化石油樹脂としては、いずれも荒川化学工業(株)製のアルコン（登録商標）シリーズのうちＰ−９０（軟化点：９０±５℃）、Ｐ−１００（軟化点：１００±５℃）、およびＰ−１１５（軟化点１１５±５℃）等の１種または２種以上が挙げられる。
粘着付与剤の配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して５質量部以上、５０質量部以下である必要がある。
【００３６】
配合割合が前記範囲未満では、当該粘着付与剤を配合することによる、炭酸カルシウムを配合したことによる効果を補助して、高減衰部材の減衰性能をさらに向上するとともに、前記減衰性能の温度依存性を小さくし、かつ高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果が得られない。また前記範囲を超える場合には、却って減衰性能の温度依存性が大きくなってしまう。
【００３７】
なお粘着付与剤の配合割合は、前記効果をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましい。
〈パラフィン系オイル〉
パラフィン系オイルとしては、鉱物油（原油）から精製され、基油がパラフィン系である種々のパラフィン系オイルが使用可能である。
【００３８】
前記パラフィン系オイルの具体例としては、例えば出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８０等が挙げられる。
パラフィン系オイルの配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して５質量部以上、８０質量部以下である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、当該パラフィン系オイルを配合することによる、高減衰部材に、大変形を繰り返した際の高い耐久性を付与する効果が得られない。また前記範囲を超える場合には、過剰のパラフィン系オイルが、高減衰部材のもとになる高減衰組成物の成形品の表面にブリードして、前記成形品を金属部材等と接合して高減衰部材を形成する際の妨げとなる。
【００３９】
なおパラフィン系オイルの配合割合は、そのブリードを防止しながら高減衰部材の耐久性をさらに向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下であるのが好ましい。
〈減衰性能評価〉
高減衰部材の減衰性能は、下記の測定方法によって求める等価減衰定数Ｈｅｑの大小で評価することとする。すなわち等価減衰定数Ｈｅｑが大きいほど、高減衰部材は減衰性能に優れていると判定できる。特に、等価減衰定数Ｈｅｑは０．１５以上であるのが好ましい。
【００４０】
（試験体の作製）
特性を評価する高減衰組成物をシート状に押出成形したのち打ち抜いて、図１に示すように円板１（厚み５ｍｍ×直径２５ｍｍ）を作製し、前記円板１の表裏両面に、それぞれシアノアクリレート系接着剤を介して厚み６ｍｍ×縦４４ｍｍ×横４４ｍｍの矩形平板状の鋼板２を重ねて積層方向に加圧することで、前記円板１を２枚の鋼板２と接着させて、高減衰部材のモデルとしての減衰性能評価用の試験体３を作製する。
【００４１】
（変位試験）
図２(a)に示すように前記試験体３を２個用意し、前記２個の試験体３を、一方の鋼板２を介して１枚の中央固定治具４にボルトで固定するとともに、それぞれの試験体３の他方の鋼板２に、１枚ずつの左右固定治具５をボルトで固定する。そして中央固定治具４を、図示しない試験機の上側の固定アーム６に、ジョイント７を介してボルトで固定し、かつ２枚の左右固定治具５を、前記試験機の下側の可動盤８に、ジョイント９を介してボルトで固定する。
【００４２】
次にこの状態で、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向に押し上げるように変位させて、試験体３のうち円板１を、図２(b)に示すように前記試験体３の積層方向と直交方向に歪み変形させた状態とし、次いでこの状態から、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向と反対方向に引き下げるように変位させて、前記図２(a)に示す状態に戻す操作を１サイクルとして、前記試験体３のうち円板１を繰り返し歪み変形、すなわち振動させた際の、前記試験体３の積層方向と直交方向への円板１の変位量（ｍｍ）と荷重（Ｎ）との関係を示すヒステリシスループＨ（図３参照）を求める。
【００４３】
測定は、温度２０℃の環境下、前記操作を３サイクル実施して３回目の値を求める。また最大変位量は、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの１００％となるように設定する。
次いで、前記測定により求めた図３に示すヒステリシスループＨのうち最大変位点と最小変位点とを結ぶ、図中に太線の実線で示す直線Ｌ１の傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）を求め、前記傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）と、円板１の厚みＴ（ｍｍ）と、円板１の断面積Ａ（ｍｍ２）とから、式(1)：
【００４４】
【数１】
【００４５】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求める。
また図３中に斜線を付して示した、ヒステリシスループＨの全表面積で表される吸収エネルギー量ΔＷと、同図中に網線を付して示した、前記直線Ｌ１と、グラフの横軸と、直線Ｌ１とヒステリシスループＨとの交点から前記横軸におろした垂線Ｌ２とで囲まれた領域の表面積で表される弾性歪みエネルギーＷとから、式(2)：
【００４６】
【数２】
【００４７】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求める。
〈減衰性能の温度依存性評価〉
減衰性能の温度依存性は、前記と同じ変位試験を温度０℃の環境下で実施して求める等価せん断弾性率Ｇｅｑ０（Ｎ／ｍｍ２）と、前記温度２０℃の環境下での等価せん断弾性率Ｇｅｑ２０（Ｎ／ｍｍ２）との比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０の大小で評価することとする。
【００４８】
すなわち比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０が１に近いほど、減衰性能の温度依存性は小さいと判定できる。特に、比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０は３以下であるのが好ましい。
〈耐久性評価〉
高減衰部材の耐久性は、最大変位量を、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの３００％となるように設定したこと以外は前記変位試験と同様にして、温度２０℃の環境下で変位を繰り返した際に、元の円板１の形状を維持できる、すなわち円板１が大きく変形して元の形状に戻らなくなったり破損したりしないサイクル数の大小で評価することとする。
【００４９】
すなわち前記サイクル数が多いほど、高減衰部材は耐久性に優れていると判定できる。特に、サイクル数は２０回以上であるのが好ましい。
〈引張特性評価〉
温度２０℃の環境下、高減衰組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に規定されたダンベル状１号形試験片を作製し、前記試験片を用いて、同規格に規定された試験方法に則って試験速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を実施して、切断時伸びＥｂ（％）を求める。
【００５０】
前記切断時伸びＥｂは、先に説明したように大きいほど好ましいと判定できる。特に、切断時伸びＥｂは４００％以上であるのが好ましい。
《高減衰部材》
本発明の高減衰組成物を用いて形成できる高減衰部材としては、例えばビル等の建造物の基礎に組み込まれる免震用のダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用のダンパ、吊橋や斜張橋等のケーブルの制振部材、産業機械や航空機、自動車、鉄道車両等の防振部材、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電機機器類等の防振部材、さらには自動車用タイヤのトレッド等が挙げられる。
【００５１】
本発明によれば、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、炭酸カルシウム、粘着付与剤、およびパラフィン系オイルの種類とその組み合わせ、および配合割合を前記範囲内で調整することにより、前記それぞれの用途に適した優れた減衰性能を有する高減衰部材を得ることができる。
特に本発明の高減衰組成物を用いて建築物の構造中に組み込まれる制震用ダンパを形成した場合には、前記高減衰部材が減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また、前記制震用ダンパは制震性能の温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【実施例】
【００５２】
以下の各比較試験における高減衰組成物の調製、および測定を、特記した以外は温度２０℃の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとして、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体〔(株)カネカ製の商品名シブスター０４２Ｄ〕４０質量部、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体〔(株)カネカ製の商品名シブスター０６２Ｔ〕６０質量部を配合し、前記両者の総量１００質量部に対して、さらに表面処理炭酸カルシウム〔白石カルシウム(株)製の白艶華（登録商標）ＤＤ、合成炭酸カルシウムをロジン酸で表面処理したもの、一次粒子径５０ｎｍ〕５０質量部、粘着付与剤としての水素化石油樹脂〔荒川化学工業(株)製のアルコン（登録商標）Ｐ−１００、軟化点：１００±５℃〕４０質量部、およびパラフィン系オイル〔出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８０〕２０質量部を配合し、密閉式混練機を用いて混練して高減衰組成物を調製した。
【００５３】
〈実施例２〉
パラフィン系オイルの量を６０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈実施例３〉
炭酸カルシウムの量を１００質量部、粘着付与剤の量を２０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５４】
〈実施例４〉
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体の量を８０質量部、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の量を２０質量部、粘着付与剤の量を２０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈実施例５〉
炭酸カルシウムの量を１００質量部、粘着付与剤の量を４０質量部、パラフィン系オイルの量を６０質量部としたこと以外は実施例４と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５５】
〈比較例１〉
パラフィン系オイルを配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈比較例２〉
粘着付与剤を配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５６】
〈比較例３〉
パラフィン系オイルの量を９０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈比較例４〉
粘着付与剤の量を６０質量部としたこと以外は実施例２と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５７】
前記実施例、比較例で調製した高減衰組成物について、先に説明した減衰性能評価、減衰性能の温度依存性評価、耐久性評価、および引張特性評価を実施して、その特性を評価した。
なお減衰性能は、等価減衰定数Ｈｅｑが０．１５以上のものを良好、０．１５未満のものを不良と評価した。減衰性能の温度依存性は、比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０が３以下のものを良好、３を超えるものを不良と評価した。耐久性は、サイクル数が２０回以上のものを良好、２０回未満のものを不良と評価した。さらに引張特性は、切断時伸びＥｂが４００％以上のものを良好、４００％未満のものを不良と評価した。
【００５８】
なお比較例３は、減衰性能評価の変位試験中に、過剰のパラフィン系オイルが円板１の表面にブリードしたことが原因で、前記円板１と鋼板２との間で界面剥離を生じたため、前記各評価を実施しなかった。
以上の結果を表１、表２に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１、表２の実施例１〜５、比較例１、２の結果より、ベースポリマとしての２種のブロック共重合体に、炭酸カルシウム、粘着付与剤、およびパラフィン系オイルを配合することで、減衰性能を向上するとともに切断時伸びＥｂを大きくし、なおかつ大変形を繰り返し加えた際の耐久性を向上できることが判った。
実施例１〜５、比較例１、３の結果より、パラフィン系オイルの配合割合は、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり５質量部以上、８０質量部以下である必要があり、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【００６２】
実施例１〜５、比較例２、４の結果より、粘着付与剤としての水素化石油樹脂の配合割合は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり５質量部以上、５０質量部以下である必要があり、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
実施例１〜５の結果より、炭酸カルシウムの配合割合は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上である必要があり、前記範囲内でも５０質量部以上であるのが好ましく、１２０質量部以下、特に１００質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【００６３】
さらに実施例１〜５の結果より、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の質量部は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６５質量部以下、特に６０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【００６４】
１ 円板
２ 鋼板
３ 試験体
４ 中央固定治具
５ 左右固定治具
６ 固定アーム
７ ジョイント
８ 可動盤
９ ジョイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする高減衰部材のもとになる高減衰組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばビルや橋梁等の建築物、産業機械、航空機、自動車、鉄道車両、コンピュータやその周辺機器類、家庭用電気機器類、さらには自動車用タイヤ等の幅広い分野において高減衰部材が用いられる。前記高減衰部材を用いることで、振動エネルギーの伝達を緩和したり吸収したりする、すなわち免震、制震、制振、防振等をすることができる。
前記高減衰部材は、種々のベースポリマを含む高減衰組成物によって形成される。
【０００３】
例えば芳香族ビニル系化合物を構成単量体とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単量体とする重合体ブロック（ＩＢ）とのブロック共重合体（イソブチレン系ブロック共重合体）は、その構造から減衰性能に優れた高減衰部材を形成できることが期待されるため、前記高減衰組成物のベースポリマとしての実用化が検討されている。
特に重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とを１ブロックずつ繋いだ構造を有するＳ−ＩＢジブロック共重合体は、減衰性能に優れている。しかしＳ−ＩＢジブロック共重合体を単独でベースポリマとして使用した場合には高減衰組成物の成形加工性が低いという問題がある。
【０００４】
また、前記高減衰組成物を用いて形成した高減衰部材は、引張応力が加わった際に切断に至るまでの伸び量、すなわち切断時伸びが小さいため、特に地震等が発生した際に大きく変形することが求められる制震用ダンパ等としては適さないという問題もある。
そこで、成形加工性に優れるとともに切断時伸びが大きい上、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体との相溶性に優れた他のポリマを、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体とともに、高減衰組成物のベースポリマとして併用することが検討されている（例えば特許文献１〜３等参照）。
【０００５】
前記他のポリマとしては、例えばＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体〔１つの重合体ブロック（ＩＢ）を２つの重合体ブロック（Ｓ）で挟んだ構造を有するもの〕等が挙げられる。かかるＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体は、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体ほど減衰性能は高くないものの、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体よりも成形加工性に優れるとともに切断時伸びが大きく、しかも同じ重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）によって構成されることから、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体との相溶性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ ０１／７４９６４ Ａ１
【特許文献２】特開平１１−２６３８９６号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体との併用系では、両者の配合割合を調整することで、減衰性能、成形加工性、および切断時伸びのバランスをとることが可能である。
しかし、単に両者を併用して配合割合を調整しただけでは、例えば建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸びを高減衰部材に付与することはできない。
【０００８】
発明者の検討によると、前記併用系に、さらに充填剤としての炭酸カルシウム、および粘着付与剤を配合すると、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸びを高減衰部材に付与することが可能である。
しかし、特にせん断ひずみ率３００％といった大変形を繰り返し加えた際の高減衰部材の耐久性については、未だ十分とは言えない。前記大変形を繰り返し加えると、高減衰部材が破壊されてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ベースポリマとしてＳ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体とを併用してなり、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸び、さらには大変形を繰り返し加えた際の耐久性に優れた高減衰部材を形成しうる、新規な高減衰組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、前記２種のブロック共重合体に、さらに充填剤としての炭酸カルシウムを前記所定の割合で配合することにより、切断時伸びが小さくなるのを防止しつつ、高減衰部材の減衰性能を向上することができる。
また、粘着付与剤を前記所定の割合で配合することにより、炭酸カルシウムを配合したことによる効果を補助して、高減衰部材の減衰性能をさらに向上するとともに、前記減衰性能の温度依存性を小さくし、かつ高減衰部材の切断時伸びを大きくすることができる。
【００１２】
さらにパラフィン系オイルを前記所定の割合で配合することにより、高減衰部材に良好な柔軟性、および復元性を付与して、大変形を繰り返し加えた際の耐久性を向上することができる。
前記粘着付与剤としては、ベースポリマとしての前記２種のブロック共重合体に対する分散性に優れ、前記ベースポリマ中に微小分散されるため、高減衰部材の減衰性能を向上する効果や、前記減衰性能の温度依存性を小さくする効果、あるいは高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果に優れた、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂を用いるのが好ましい。
【００１３】
前記本発明の高減衰組成物は、先に例示した種々の高減衰部材の形成材料として使用することができる。中でも、高減衰部材としての建築物の制震用ダンパを形成した場合には、前記高減衰部材が減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また、前記制震用ダンパは制震性能の温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベースポリマとしてＳ−ＩＢジブロック共重合体とＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体とを併用してなり、建築物の制震用ダンパ等として十分に使用できるだけの高い減衰性能や大きな切断時伸び、さらには大変形を繰り返し加えた際の耐久性に優れた高減衰部材を形成しうる、新規な高減衰組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の高減衰組成物からなる高減衰部材の減衰性能を評価するために作製する、前記高減衰部材のモデルとしての試験体を分解して示す分解斜視図である。
【図２】同図(a)(b)は、前記試験体を変位させて変位量と荷重との関係を求めるための試験機の概略を説明する図である。
【図３】前記試験機を用いて試験体を変位させて求められる、変位量と荷重との関係を示すヒステリシスループの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《高減衰組成物》
本発明は、ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とするものである。
【００１７】
〈ベースポリマ〉
ベースポリマとしては、前記のようにＳ−ＩＢジブロック共重合体、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の２種のブロック共重合体を併用する。
両ブロック共重合体の配合割合は、前記両ブロック共重合体の総量１００質量部あたりの、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の質量部で表して１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６５質量部以下、特に６０質量部以下であるのが好ましい。
【００１８】
前記範囲よりＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体が少ない場合には、前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体を併用することによる、高減衰組成物に良好な成形加工性を付与する効果や、高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果が十分に得られないおそれがある。
一方、前記範囲よりＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体が多い場合には、相対的にＳ−ＩＢジブロック共重合体の量が少なくなって、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体による、高減衰部材に良好な減衰性能を付与する効果が十分に得られないおそれがある。
【００１９】
前記両ブロック共重合体において、重合体ブロック（Ｓ）のもとになる芳香族ビニル系化合物としては、例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、２，６−ジメチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、α−メチル−ｏ−メチルスチレン、α−メチル−ｍ−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレン、β−メチル−ｏ−メチルスチレン、β−メチル−ｍ−メチルスチレン、β−メチル−ｐ−メチルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、α−メチル−２，６−ジメチルスチレン、α−メチル−２，４−ジメチルスチレン、β−メチル−２，６−ジメチルスチレン、β−メチル−２，４−ジメチルスチレン、ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン、２，６−ジクロロスチレン、２，４−ジクロロスチレン、α−クロロ−ｏ−クロロスチレン、α−クロロ−ｍ−クロロスチレン、α−クロロ−ｐ−クロロスチレン、β−クロロ−ｏ−クロロスチレン、β−クロロ−ｍ−クロロスチレン、β−クロロ−ｐ−クロロスチレン、２，４，６−トリクロロスチレン、α−クロロ−２，６−ジクロロスチレン、α−クロロ−２，４−ジクロロスチレン、β−クロロ−２，６−ジクロロスチレン、β−クロロ−２，４−ジクロロスチレン、ｏ−ｔ−ブチルスチレン、ｍ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｏ−メトキシスチレン、ｍ−メトキシスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｏ−クロロメチルスチレン、ｍ−クロロメチルスチレン、ｐ−クロロメチルスチレン、ｏ−ブロモメチルスチレン、ｍ−ブロモメチルスチレン、ｐ−ブロモメチルスチレン、シリル基で置換されたスチレン誘導体、インデン、およびビニルナフタレン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２０】
重合体ブロック（Ｓ）は、前記芳香族ビニル系化合物以外の他の単量体を含んでいてもよいし、前記他の単量体を含んでいなくてもよい。
かかる他の単量体としては、例えばイソブチレン、脂肪族オレフィン類、ジエン類、ビニルエーテル類、β−ピネン等の１種または２種以上が挙げられる。
重合体ブロック（Ｓ）が他の単量体を含む場合、前記重合体ブロック（Ｓ）を構成する全ての単量体の総量中に占める芳香族ビニル系化合物の割合は６０質量％以上、特に８０質量％以上であるのが好ましい。
【００２１】
また重合体ブロック（ＩＢ）は、イソブチレン以外の他の単量体を含んでいてもよいし、前記他の単量体を含んでいなくてもよい。
かかる他の単量体としては、例えば前記芳香族ビニル系化合物、脂肪族オレフィン類、ジエン類、ビニルエーテル類、β−ピネン等の１種または２種以上が挙げられる。
重合体ブロック（ＩＢ）が他の単量体を含む場合、前記重合体ブロック（ＩＢ）を構成する全ての単量体の総量中に占めるイソブチレンの割合は６０質量％以上、特に８０質量％以上であるのが好ましい。
【００２２】
脂肪族オレフィン類としては、例えばエチレン、プロピレン、１−ブテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、ペンテン、ヘキセン、シクロヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、ビニルシクロヘキサン、オクテン、およびノルボルネン等の１種または２種以上が挙げられる。
ジエン類としては、例えばブタジエン、イソプレン、ヘキサジエン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、ジビニルベンゼン、およびエチリデンノルボルネン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２３】
ビニルエーテル類としては、例えばメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｓｅｃ−ブチルビニルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、メチルプロペニルエーテル、およびエチルプロペニルエーテル等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２４】
（Ｓ−ＩＢジブロック共重合体）
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体は、前記重合体ブロック（Ｓ）と、重合体ブロック（ＩＢ）とを１ブロックずつ繋いだ構造を有している。
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体における、両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の共重合比率は、前記両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の総量中に占める重合体ブロック（Ｓ）の割合で表して２質量％以上、中でも５質量％以上、特に１５質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、中でも６０質量％以下、特に４０質量％以下であるのが好ましい。
【００２５】
重合体ブロック（Ｓ）の割合を前記範囲内とすることで両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の鎖長のバランスを取って、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体としての、高減衰部材に良好な減衰性能を付与する効果を良好に発揮させることができる。
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体の分子量は、数平均分子量で表して３，０００以上、中でも３０，０００以上、特に５０，０００以上であるのが好ましく、１，０００，０００以下、中でも５００，０００以下、特に４００，０００以下であるのが好ましい。
【００２６】
数平均分子量が前記範囲未満では、ポリマとしての機械的強度等の物性を十分に発現させることができないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、高減衰組成物の成形加工性が低下するおそれがある。
前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体は、例えば前記特許文献１、２に記載の合成方法等によって製造することができる。
【００２７】
（Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体）
Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体は、１つの重合体ブロック（ＩＢ）を２つの重合体ブロック（Ｓ）で挟んだ構造を有している。
前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体における、両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の共重合比率は、前記両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の総量中に占める重合体ブロック（Ｓ）の割合で表して２質量％以上、中でも５質量％以上、特に１５質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、中でも６０質量％以下、特に４０質量％以下であるのが好ましい。
【００２８】
重合体ブロック（Ｓ）の割合を前記範囲内とすることで両重合体ブロック（Ｓ）（ＩＢ）の鎖長のバランスを取って、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体としての、高減衰組成物に良好な成形加工性を付与するとともに、高減衰部材の断時伸びを大きくする効果を、いずれも良好に発揮させることができる。またＳ−ＩＢジブロック共重合体に対する良好な相溶性を付与することもできる。
【００２９】
Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の分子量は、数平均分子量で表して３，０００以上、中でも３０，０００以上、特に５０，０００以上であるのが好ましく、１，０００，０００以下、中でも５００，０００以下、特に４００，０００以下であるのが好ましい。
数平均分子量が前記範囲未満では、ポリマとしての機械的強度等の物性を十分に発現させることができないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、高減衰組成物の成形加工性が低下するおそれがある。
【００３０】
前記Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体も、例えば前記特許文献１、２に記載の合成方法等によって製造することができる。
〈炭酸カルシウム〉
炭酸カルシウムとしては、例えば製造方法によって分類される、種々の粒子径を有する合成炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムや、あるいはこれらの表面を脂肪酸、４級アンモニウム塩、ロジン酸、おおびリグニン等の１種または２種以上で表面処理した表面処理炭酸カルシウム等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３１】
前記炭酸カルシウムの配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して１０質量部以上である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、充填剤として炭酸カルシウムを配合することによる、高減衰部材の減衰性能を向上する効果が得られないためである。なお前記効果をより一層向上することを考慮すると、炭酸カルシウムの配合割合は、前記範囲内でも５０質量部以上であるのが好ましい。
【００３２】
また炭酸カルシウムの配合割合は、前記範囲内でも１２０質量部以下、特に１００質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲を超える場合には、高減衰部材の切断時伸びが小さくなるおそれがある。また、環境温度によって高減衰部材の減衰性能が大きく変化する、つまり減衰性能の温度依存性が大きくなるおそれもある。
【００３３】
〈粘着付与剤〉
粘着付与剤としては、例えば石油樹脂、水素化石油樹脂、ロジン誘導体等の１種または２種以上が挙げられる。特に、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂が好ましい。前記の軟化点を有する水素化石油樹脂は、ベースポリマとしての２種のブロック共重合体に対する分散性に優れており、前記ベースポリマ中に、できるだけ小さい分散粒径で分散させることができる。具体的には、平均粒径が２０μｍ以下の微細な状態で分散させることができるため、高減衰部材の減衰性能を向上する効果や、前記減衰性能の温度依存性を小さくする効果、あるいは高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果に優れている。
【００３４】
なお軟化点は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ２２０７−１９９６「石油アスファルト」所載の軟化点測定方法（環球法）によって測定した値でもって表すこととする。
また平均粒径は、顕微ＦＴＩＲイメージング装置を用いて、内部標準ピーク（トータルＣＨ２、１４５０ｃｍ−１）に対するポリマ成分のピーク（イソブチレン、１２３０ｃｍ−１）の相対強度を描写し、ポリマ成分に由来する強度が弱い部分のドメインの大きさの平均値でもって表すこととする。
【００３５】
前記水素化石油樹脂としては、いずれも荒川化学工業(株)製のアルコン（登録商標）シリーズのうちＰ−９０（軟化点：９０±５℃）、Ｐ−１００（軟化点：１００±５℃）、およびＰ−１１５（軟化点１１５±５℃）等の１種または２種以上が挙げられる。
粘着付与剤の配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して５質量部以上、５０質量部以下である必要がある。
【００３６】
配合割合が前記範囲未満では、当該粘着付与剤を配合することによる、炭酸カルシウムを配合したことによる効果を補助して、高減衰部材の減衰性能をさらに向上するとともに、前記減衰性能の温度依存性を小さくし、かつ高減衰部材の切断時伸びを大きくする効果が得られない。また前記範囲を超える場合には、却って減衰性能の温度依存性が大きくなってしまう。
【００３７】
なお粘着付与剤の配合割合は、前記効果をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましい。
〈パラフィン系オイル〉
パラフィン系オイルとしては、鉱物油（原油）から精製され、基油がパラフィン系である種々のパラフィン系オイルが使用可能である。
【００３８】
前記パラフィン系オイルの具体例としては、例えば出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８０等が挙げられる。
パラフィン系オイルの配合割合は、ベースポリマ、すなわち前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部に対して５質量部以上、８０質量部以下である必要がある。
配合割合が前記範囲未満では、当該パラフィン系オイルを配合することによる、高減衰部材に、大変形を繰り返した際の高い耐久性を付与する効果が得られない。また前記範囲を超える場合には、過剰のパラフィン系オイルが、高減衰部材のもとになる高減衰組成物の成形品の表面にブリードして、前記成形品を金属部材等と接合して高減衰部材を形成する際の妨げとなる。
【００３９】
なおパラフィン系オイルの配合割合は、そのブリードを防止しながら高減衰部材の耐久性をさらに向上することを考慮すると、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下であるのが好ましい。
〈減衰性能評価〉
高減衰部材の減衰性能は、下記の測定方法によって求める等価減衰定数Ｈｅｑの大小で評価することとする。すなわち等価減衰定数Ｈｅｑが大きいほど、高減衰部材は減衰性能に優れていると判定できる。特に、等価減衰定数Ｈｅｑは０．１５以上であるのが好ましい。
【００４０】
（試験体の作製）
特性を評価する高減衰組成物をシート状に押出成形したのち打ち抜いて、図１に示すように円板１（厚み５ｍｍ×直径２５ｍｍ）を作製し、前記円板１の表裏両面に、それぞれシアノアクリレート系接着剤を介して厚み６ｍｍ×縦４４ｍｍ×横４４ｍｍの矩形平板状の鋼板２を重ねて積層方向に加圧することで、前記円板１を２枚の鋼板２と接着させて、高減衰部材のモデルとしての減衰性能評価用の試験体３を作製する。
【００４１】
（変位試験）
図２(a)に示すように前記試験体３を２個用意し、前記２個の試験体３を、一方の鋼板２を介して１枚の中央固定治具４にボルトで固定するとともに、それぞれの試験体３の他方の鋼板２に、１枚ずつの左右固定治具５をボルトで固定する。そして中央固定治具４を、図示しない試験機の上側の固定アーム６に、ジョイント７を介してボルトで固定し、かつ２枚の左右固定治具５を、前記試験機の下側の可動盤８に、ジョイント９を介してボルトで固定する。
【００４２】
次にこの状態で、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向に押し上げるように変位させて、試験体３のうち円板１を、図２(b)に示すように前記試験体３の積層方向と直交方向に歪み変形させた状態とし、次いでこの状態から、可動盤８を図中に白抜きの矢印で示すように固定アーム６の方向と反対方向に引き下げるように変位させて、前記図２(a)に示す状態に戻す操作を１サイクルとして、前記試験体３のうち円板１を繰り返し歪み変形、すなわち振動させた際の、前記試験体３の積層方向と直交方向への円板１の変位量（ｍｍ）と荷重（Ｎ）との関係を示すヒステリシスループＨ（図３参照）を求める。
【００４３】
測定は、温度２０℃の環境下、前記操作を３サイクル実施して３回目の値を求める。また最大変位量は、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの１００％となるように設定する。
次いで、前記測定により求めた図３に示すヒステリシスループＨのうち最大変位点と最小変位点とを結ぶ、図中に太線の実線で示す直線Ｌ１の傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）を求め、前記傾きＫｅｑ（Ｎ／ｍｍ）と、円板１の厚みＴ（ｍｍ）と、円板１の断面積Ａ（ｍｍ２）とから、式(1)：
【００４４】
【数１】
【００４５】
により等価せん断弾性率Ｇｅｑ（Ｎ／ｍｍ２）を求める。
また図３中に斜線を付して示した、ヒステリシスループＨの全表面積で表される吸収エネルギー量ΔＷと、同図中に網線を付して示した、前記直線Ｌ１と、グラフの横軸と、直線Ｌ１とヒステリシスループＨとの交点から前記横軸におろした垂線Ｌ２とで囲まれた領域の表面積で表される弾性歪みエネルギーＷとから、式(2)：
【００４６】
【数２】
【００４７】
により等価減衰定数Ｈｅｑを求める。
〈減衰性能の温度依存性評価〉
減衰性能の温度依存性は、前記と同じ変位試験を温度０℃の環境下で実施して求める等価せん断弾性率Ｇｅｑ０（Ｎ／ｍｍ２）と、前記温度２０℃の環境下での等価せん断弾性率Ｇｅｑ２０（Ｎ／ｍｍ２）との比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０の大小で評価することとする。
【００４８】
すなわち比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０が１に近いほど、減衰性能の温度依存性は小さいと判定できる。特に、比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０は３以下であるのが好ましい。
〈耐久性評価〉
高減衰部材の耐久性は、最大変位量を、円板１を挟む２枚の鋼板２の、前記積層方向と直交方向のずれ量が、前記円板１の厚みの３００％となるように設定したこと以外は前記変位試験と同様にして、温度２０℃の環境下で変位を繰り返した際に、元の円板１の形状を維持できる、すなわち円板１が大きく変形して元の形状に戻らなくなったり破損したりしないサイクル数の大小で評価することとする。
【００４９】
すなわち前記サイクル数が多いほど、高減衰部材は耐久性に優れていると判定できる。特に、サイクル数は２０回以上であるのが好ましい。
〈引張特性評価〉
温度２０℃の環境下、高減衰組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に規定されたダンベル状１号形試験片を作製し、前記試験片を用いて、同規格に規定された試験方法に則って試験速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を実施して、切断時伸びＥｂ（％）を求める。
【００５０】
前記切断時伸びＥｂは、先に説明したように大きいほど好ましいと判定できる。特に、切断時伸びＥｂは４００％以上であるのが好ましい。
《高減衰部材》
本発明の高減衰組成物を用いて形成できる高減衰部材としては、例えばビル等の建造物の基礎に組み込まれる免震用のダンパ、建築物の構造中に組み込まれる制震（制振）用のダンパ、吊橋や斜張橋等のケーブルの制振部材、産業機械や航空機、自動車、鉄道車両等の防振部材、コンピュータやその周辺機器類、あるいは家庭用電機機器類等の防振部材、さらには自動車用タイヤのトレッド等が挙げられる。
【００５１】
本発明によれば、前記Ｓ−ＩＢジブロック共重合体、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、炭酸カルシウム、粘着付与剤、およびパラフィン系オイルの種類とその組み合わせ、および配合割合を前記範囲内で調整することにより、前記それぞれの用途に適した優れた減衰性能を有する高減衰部材を得ることができる。
特に本発明の高減衰組成物を用いて建築物の構造中に組み込まれる制震用ダンパを形成した場合には、前記高減衰部材が減衰性能に優れるため、１つの建築物中に組み込む前記制震用ダンパの数量を減らすことができる。また、前記制震用ダンパは制震性能の温度依存性が小さいことから、例えば温度差の大きい建築物の外壁付近にも前記制震用ダンパを設置することができる。
【実施例】
【００５２】
以下の各比較試験における高減衰組成物の調製、および測定を、特記した以外は温度２０℃の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとして、Ｓ−ＩＢジブロック共重合体〔(株)カネカ製の商品名シブスター０４２Ｄ〕４０質量部、およびＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体〔(株)カネカ製の商品名シブスター０６２Ｔ〕６０質量部を配合し、前記両者の総量１００質量部に対して、さらに表面処理炭酸カルシウム〔白石カルシウム(株)製の白艶華（登録商標）ＤＤ、合成炭酸カルシウムをロジン酸で表面処理したもの、一次粒子径５０ｎｍ〕５０質量部、粘着付与剤としての水素化石油樹脂〔荒川化学工業(株)製のアルコン（登録商標）Ｐ−１００、軟化点：１００±５℃〕４０質量部、およびパラフィン系オイル〔出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８０〕２０質量部を配合し、密閉式混練機を用いて混練して高減衰組成物を調製した。
【００５３】
〈実施例２〉
パラフィン系オイルの量を６０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈実施例３〉
炭酸カルシウムの量を１００質量部、粘着付与剤の量を２０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５４】
〈実施例４〉
Ｓ−ＩＢジブロック共重合体の量を８０質量部、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の量を２０質量部、粘着付与剤の量を２０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈実施例５〉
炭酸カルシウムの量を１００質量部、粘着付与剤の量を４０質量部、パラフィン系オイルの量を６０質量部としたこと以外は実施例４と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５５】
〈比較例１〉
パラフィン系オイルを配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈比較例２〉
粘着付与剤を配合しなかったこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５６】
〈比較例３〉
パラフィン系オイルの量を９０質量部としたこと以外は実施例１と同様にして、高減衰組成物を調製した。
〈比較例４〉
粘着付与剤の量を６０質量部としたこと以外は実施例２と同様にして、高減衰組成物を調製した。
【００５７】
前記実施例、比較例で調製した高減衰組成物について、先に説明した減衰性能評価、減衰性能の温度依存性評価、耐久性評価、および引張特性評価を実施して、その特性を評価した。
なお減衰性能は、等価減衰定数Ｈｅｑが０．１５以上のものを良好、０．１５未満のものを不良と評価した。減衰性能の温度依存性は、比Ｇｅｑ０／Ｇｅｑ２０が３以下のものを良好、３を超えるものを不良と評価した。耐久性は、サイクル数が２０回以上のものを良好、２０回未満のものを不良と評価した。さらに引張特性は、切断時伸びＥｂが４００％以上のものを良好、４００％未満のものを不良と評価した。
【００５８】
なお比較例３は、減衰性能評価の変位試験中に、過剰のパラフィン系オイルが円板１の表面にブリードしたことが原因で、前記円板１と鋼板２との間で界面剥離を生じたため、前記各評価を実施しなかった。
以上の結果を表１、表２に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１、表２の実施例１〜５、比較例１、２の結果より、ベースポリマとしての２種のブロック共重合体に、炭酸カルシウム、粘着付与剤、およびパラフィン系オイルを配合することで、減衰性能を向上するとともに切断時伸びＥｂを大きくし、なおかつ大変形を繰り返し加えた際の耐久性を向上できることが判った。
実施例１〜５、比較例１、３の結果より、パラフィン系オイルの配合割合は、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり５質量部以上、８０質量部以下である必要があり、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【００６２】
実施例１〜５、比較例２、４の結果より、粘着付与剤としての水素化石油樹脂の配合割合は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり５質量部以上、５０質量部以下である必要があり、前記範囲内でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
実施例１〜５の結果より、炭酸カルシウムの配合割合は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上である必要があり、前記範囲内でも５０質量部以上であるのが好ましく、１２０質量部以下、特に１００質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【００６３】
さらに実施例１〜５の結果より、Ｓ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体の質量部は、両ブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６５質量部以下、特に６０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【００６４】
１ 円板
２ 鋼板
３ 試験体
４ 中央固定治具
５ 左右固定治具
６ 固定アーム
７ ジョイント
８ 可動盤
９ ジョイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とする高減衰組成物。
【請求項２】
粘着付与剤は、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂である請求項１に記載の高減衰組成物。
【請求項３】
建築物の制震用ダンパの形成材料として用いる請求項１または２に記載の高減衰組成物。
【請求項１】
ベースポリマとして、
(1) 芳香族ビニル系化合物を構成単位とする重合体ブロック（Ｓ）と、イソブチレンを構成単位とする重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢジブロック共重合体、および
(2) 前記重合体ブロック（Ｓ）と重合体ブロック（ＩＢ）とのＳ−ＩＢ−Ｓトリブロック共重合体、
の２種のブロック共重合体を併用した高減衰組成物であって、前記２種のブロック共重合体の総量１００質量部あたり１０質量部以上の炭酸カルシウム、５質量部以上、５０質量部以下の粘着付与剤、および５質量部以上、８０質量部以下のパラフィン系オイルを配合したことを特徴とする高減衰組成物。
【請求項２】
粘着付与剤は、軟化点が１２５℃未満の水素化石油樹脂である請求項１に記載の高減衰組成物。
【請求項３】
建築物の制震用ダンパの形成材料として用いる請求項１または２に記載の高減衰組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１８６９（Ｐ２０１３−１８６９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６３３９（Ｐ２０１１−１３６３３９）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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