包覆橡胶组合物和使用其的免震或减震装置的制作方法

文档序号:3657901阅读:116来源:国知局
专利名称:包覆橡胶组合物和使用其的免震或减震装置的制作方法
技术领域
本发明涉及为了提高例如免震和/或减震用的橡胶部件等的耐候性而用于形成包覆上述橡胶部件等的露出的表面的包覆橡胶层的包覆橡胶组合物,以及将上述橡胶部件的露出的表面用上述包覆橡胶层包覆而成的免震或减震装置。
背景技术
作为在大厦、桥梁等构造物的免震或减震中使用的免震或减震装置,例如已知具备由钢板等构成的一对凸缘和夹于上述凸缘间的由高衰减橡胶构成的橡胶部件的装置等。 通过硫化粘接等而使上述一对凸缘和橡胶部件相互一体化。以将一对凸缘中的一方固定于构造物下面的基础,将另一方固定于构造物的状态,向上述构造物安装上述免震或减震装置。当发生地震而基础侧的凸缘振动时,两凸缘间的橡胶部件发生大变形,抑制上述振动传递到构造物侧。另外,通过橡胶部件的衰减作用,使构造物的振动迅速衰减。其结果, 使构造物免震或减震。作为形成上述橡胶部件的高衰减橡胶,一般使用二烯烃系的橡胶。但是,二烯烃系高衰减橡胶的耐候性不足容易经年劣化,因此,难以单独使用。为了抑制经年劣化,一般将橡胶部件4的与上述一对凸缘不接触的表面(外周面) 利用具有耐候性的包覆橡胶层进行包覆。作为形成上述包覆橡胶层的橡胶,可以举出具有耐候性的乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶(EPDM)、具有气体阻隔性的丁基橡胶(IIR)等。但是,EPDM由于伸长率小,有时不能充分追随橡胶部件的大变形。另外,为了有助于橡胶部件的衰减性能,要求包覆橡胶层也具有一定程度的衰减性能,但是,EPDM的衰减性能低,所以几乎没有什么帮助。另一方面,丁基橡胶虽然气体阻隔性优异,伸长率大而且衰减性能也良好,但是有容易臭氧劣化的问题。安装于桥梁等巨大构造物的免震或减震装置中,由于夏冬的伸缩而有可能时常承受较大的变形,对包覆橡胶层要求大变形状态下的耐臭氧性。关于这样的包覆橡胶层,在汽车等橡胶轮胎的领域中也在进行各种各样的研究 (例如专利文献I 6等)。但是,橡胶轮胎的领域中追求的是仅仅伸长20 40%左右时的耐臭氧性。与此相对,在免震或减震装置中,要求与上述橡胶轮胎无可比拟的伸长50%的大变形状态下的耐
臭氧性。另外,光宇免震或减震装置用的包覆橡胶层,也在对其组成进行各种研究(例如专利文献7、8等)。专利文献专利文献I :日本特开平9-272306号公报专利文献2 :日本特开2000-72939号公报
专利文献3:日本特开
专利文献4:日本特开
专利文献5:日本特开
专利文献6:日本特开
专利文献7:日本特开
专利文献8:日本特开
2007-246640号公报
2008-111070号公报 2010-168472 号公报 2010-168490 号公报
2004-34396号公报
2005-82643号公报

发明内容
基本上,在气体阻隔性优异的同时衰减性能优异的丁基橡胶或卤化丁基橡胶中配合比这些橡胶耐臭氧性优异的EPDM是目前的技术主流。但是,仅通过配合两者,不能形成特别是伸长50%这样的大变形状态下耐臭氧性优异的包覆橡胶层。如果增加EPDM的量,虽然包覆橡胶层的耐臭氧性提高,但橡胶强度下降。另外,衰减性能也下降。本发明的目的是提供一种新型包覆橡胶组合物和使用其的免震或减震装置,其能够形成特别是在大变形状态下的耐臭氧性优异,而且橡胶强度、伸长率或衰减性能等也优异的包覆橡胶层。为了解决上述课题,发明人研究了首先作为橡胶成分并用比丁基橡胶衰减性能更优异的卤化丁基橡胶和耐臭氧性优异的EPDM这2种,并且为了不增加上述EPDM的量而确保伸长50%这样的大变形状态下的耐臭氧性,在包覆橡胶组合物中配合第3成分。其结果,发现作为上述第3成分使用以松香酸等进行了表面处理的表面处理碳酸钙,则可以减少臭氧对橡胶成分的影响,提高包覆橡胶层的耐臭氧性。作为其原因,认为所配合的表面处理碳酸钙在包覆橡胶层中发挥阻碍臭氧裂纹的生长的功能而引起的。因此,本发明是一种包覆橡胶组合物,其特征在于,并用卤化丁基橡胶和乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶(EPDM)这2种橡胶作为橡胶成分,并配合表面处理碳酸钙。在上述包覆橡胶组合物中,作为表面处理碳酸钙,可以举出具有优异的上述功能的、用选自松香酸和脂肪酸中的至少I种进行了表面处理的碳酸钙。另外,作为EPDM优选特别是耐臭氧性优异的、用亚乙基降冰片烯作为共轭二烯烃成分的EPDM。上述橡胶成分优选以在橡胶成分的总量100质量份中为10质量份 40质量份的范围配合EPDM。EPDM的比例小于上述范围时,有可能不能充分地得到通过利用该EPDM而提高包覆橡胶层的耐臭氧性的效果。另外,超过上述范围时,由于相对地卤化丁基橡胶的比例变少,所以有可能使包覆橡胶层的气体阻隔性、橡胶强度、伸长率、衰减性能等降低。上述包覆橡胶组合物优选相对于橡胶成分的总量100质量份以20质量份 100 质量份的范围配合所述表面处理碳酸钙。表面处理碳酸钙的比例小于上述范围时,有时配合该表面处理碳酸钙而受到的效果不充分,使包覆橡胶层的耐臭氧性下降。另外,超过上述范围时,由于相对地橡胶成分的比例变少,所以包覆橡胶层的橡胶
4强度、伸长率、衰减性能等有可能下降。考虑到加强橡胶成分,进一步提高包覆橡胶层的橡胶强度、伸长率、衰减性能等, 优选上述包覆橡胶组合物相对于橡胶成分的总量100质量份以20质量份 80质量份的范围配合所述加强效果优异的氮吸附比表面积为20m2/g 100m2/g的碳。如先前说明的那样,本发明的包覆橡胶组合物能够很好地用于形成包覆由高衰减橡胶组成的橡胶部件的包覆橡胶层。特别是在具备由耐候性不充分且容易经年劣化的二烯烃系高衰减橡胶等高衰减橡胶构成的橡胶部件的免震或减震装置中,作为用于形成包覆上述橡胶部件包覆橡胶层的材料能够很好地使用上述本发明的包覆橡胶组合物,其中,所述包覆橡胶层要求在大变形状态下耐臭氧性优异且橡胶强度、伸长率或衰减性能等也优异。因此,本发明为一种免震或减震装置,其特征在于,具备由上述二烯烃系高衰减橡胶等高衰减橡胶构成的橡胶部件,将上述橡胶部件的露出的表面用由上述本发明的包覆橡胶组合物构成的包覆橡胶层包覆而成。根据本发明,通过由上述本发明的包覆橡胶组合物构成的包覆橡胶层的作用,可以对具备上述橡胶部件的免震或减震装置赋予良好的衰减性能的同时能够飞跃性地提高上述橡胶部件的耐久性。根据本发明可以提供特别是在大变形状态下的耐臭氧性优异且橡胶强度、伸长率或衰减性能等也优异的新型包覆橡胶组合物和使用其的免震或减震装置。


图I是表示本发明的免震或减震装置的实施方式的一个例子的局部切取立体图。符号说明I免震或减震装置2、3 凸缘4橡胶部件5包覆橡胶层
具体实施例方式<包覆橡胶组合物>本发明的包覆橡胶组合物的特征在于,作为橡胶成分并用卤化丁基橡胶和EPDM 这2种橡胶,并且配合有表面处理碳酸钙。上述中,作为卤化丁基橡胶,可以举出将属于异丁烯与少量其它单体的共聚物的丁基橡胶进行卤化而得到的物质。作为上述其它单体,可以举出一般在I个分子中具有I个或2个碳-碳双键的烃基。作为上述其它单体,例如可以举出乙烯、丙烯、丁烯、己烯、苯乙烯、烷基苯乙烯(4-甲基苯乙烯等)、异戊二烯、丁二烯等中的I种或2种以上。特别是一般使用异戊二烯。上述共聚物中的异丁烯的含量不限于这些,但优选的是例如80 99摩尔%左右、 特别优选90 99摩尔%左右。卤化是针对上述其它单体单元而进行的。例如异丁烯-异戊二烯共聚物的氯化物是异丁烯-氯代异戊二烯共聚物。卤化丁基橡胶中的卤素含量不限于此,但优选的是例如0. 5 I. 5摩尔%左右、特别优选0. 75 1.2摩尔%左右。作为卤化丁基橡胶,例如可以举出氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶等中的I种或2种以上。其中优选溴化丁基橡胶。通过使用上述溴化丁基橡胶,在例如后述的那样对由本发明的包覆橡胶组合物构成的包覆橡胶层和内部的橡胶部件同时进行硫化来制造免震或减震装置时,可以将上述橡胶部件与包覆橡胶层的硫化速度良好地匹配。另外,还有在废弃时没有必要分离上述溴化丁基橡胶这样的优点。作为EPDM,将乙烯、丙烯和共轭二烯烃进行共聚的共聚橡胶均可使用。特别是作为共轭二烯烃成分使用了亚乙基降冰片烯的共聚橡胶、即乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚橡胶由于耐臭氧性优异,所以优选使用。EPDM中的各成分的含量不限于此,但优选以丙烯作为余量,乙烯为40 70摩尔% 左右、特别优选是50 70摩尔%左右、二烯烃为3 11%左右、特别优选是3. 5 10. 5%左右。在不阻碍上述2种橡胶带来的先前说明的作用的范围,本发明的包覆橡胶组合物可以进一步配合其它的橡胶。作为上述其它橡胶,例如可以举出未进行卤化的丁基橡胶。 另外,还可以配合天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、氯丁二烯橡胶等二烯烃系橡胶等。但是,在本发明中,为了形成特别是在大变形状态下的耐臭氧性优异且橡胶强度、 伸长率或衰减性能等也优异的包覆橡胶层,优选作为橡胶成分仅并用卤化丁基橡胶(包括并用2种以上的卤化丁基橡胶的情况)和EPDM(包括并用2种以上的EPDM的情况)这2 种。仅并用了上述2种橡胶的橡胶成分的总量100质量份中的EPDM的比例优选为10 质量份以上、特别优选为15质量份以上、并优选为40质量份以下、特别优选30质量份以下。EPDM的比例小于上述范围时,有可能无法充分得到使用该EPDM而带来的提高包覆橡胶层耐臭氧性的效果。另外,超过上述范围时,由于相对地卤化丁基橡胶的比例变少,有可能使包覆橡胶层的气体阻隔性、橡胶强度、伸长率、衰减性能等下降。作为表面处理碳酸钙,例如可以举出将合成碳酸钙、重质碳酸钙等碳酸钙例如用脂肪酸、季铵盐、松香酸和木质酸等中的I种或2种以上进行表面处理的碳酸钙中的I种或 2种以上。特别是用选自松香酸和脂肪酸中的至少I种进行了表面处理的表面处理碳酸钙由于在包覆橡胶层中阻碍臭氧裂纹的生长而提高包覆橡胶层耐臭氧性的功能优异,因此优选。上述表面处理碳酸钙的比例相对于橡胶成分的总量100质量份优选20质量份以上、特别优选40质量份以上,并优选100质量份以下、特别优选60质量份以下。表面处理碳酸钙的比例小于上述范围时,有可能配合该表面处理碳酸钙而带来的效果不充分,使包覆橡胶层的耐臭氧性下降。另外,超过上述范围时,由于相对地橡胶成分的比例变少,有可能使包覆橡胶层的橡胶强度、伸长率、衰减性能等下降。考虑到加强橡胶成分,进一步提高包覆橡胶层的橡胶强度、伸长率、衰减性能等, 本发明的包覆橡胶组合物优选配合碳作为加强材料。作为上述碳,优选上述加强效果优异的氮吸附比表面积为20m2/g 100m2/g的碳。上述碳的比例相对于橡胶成分的总量100质量份优选为20质量份以上、特别优选 40质量份以上,并优选80质量份以下、特别优选70质量份以下。碳的比例小于上述范围时,有可能不能充分地得到通过配合该碳而带来的加强效果。另外,超过上述范围时,由于相对地橡胶成分的比例变少,有可能使包覆橡胶层的伸长率、衰减性能等下降。此外,碳的比例可以根据使用的碳的属于加强效果参数的氮吸附比表面积,在上述范围内适当设定。即,以越是氮吸附比表面积小的碳,比例越多,相反地越是氮吸附比表面积大的碳,比例越少地分别设定比例。本发明的包覆橡胶组合物还可以配合用于将橡胶成分硫化的硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂等。作为其中的硫化剂,例如可以举出硫系硫化剂等。另外,作为硫系硫化剂,可以举出选自硫和有机含硫系硫化剂(分子中具有硫的有机化合物)中的至少I种。上述中,硫的比例相对于橡胶成分的总量100质量份优选为I质量份以上、并优选为3质量份以下。作为硫化促进剂,可以使用能够促进利用硫系硫化剂的硫化反应的各种硫化促进剂,例如可以举出2-巯基苯并噻唑(M)、二硫化二 -2-苯并噻唑(DM)、一硫化四甲基秋兰姆 (TS)、二硫化四甲基秋兰姆(TT)和二硫化四乙基秋兰姆(TET)等中的I种或2种以上。硫化促进剂的比例可以根据其种类和组合适当设定。作为硫化促进助剂,例如可以举出氧化锌(锌白)等金属氧化物、硬脂酸、油酸、棉籽脂肪酸等脂肪酸等中的I种或2种以上。上述硫化促进剂的比例相对于橡胶成分的总量100质量份优选为I质量份 3质量份。本发明的包覆橡胶组合物可以进一步根据需要而配合加工助剂、树脂、填充剂、抗老化剂、抗氧化剂、防焦化剂、紫外线吸收剂、润滑剂、颜料、阻燃剂、中和剂和防气泡剂等中的I种或2种以上。上述中,作为加工助剂,例如可以举出邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酚酯等各种增塑剂;工艺用油等软化剂;蜡等中的I种或2种以上。作为填充剂,例如可以举出二氧化硅、粘土、滑石、氧化镁、碳酸镁、未处理的碳酸钙、氢氧化铝、氧化铝等中的I种或2种以上。上述本发明的包覆橡胶组合物优选用于形成包覆免震或减震用的橡胶部件的包覆橡胶层,该包覆橡胶层要求特别是在大变形状态下的耐臭氧性优异且橡胶强度、伸长率、 或衰减性能等也优异。<免震或减震装置>
图I是表示本发明的免震或减震装置的实施方式的一个例子的局部切取立体图。 参照图1,该例子的免震或减震装置I具备例如由钢板等构成的一对凸缘2、3和夹于上述凸缘2、3之间的例如由二烯烃系高衰减橡胶等高衰减橡胶构成的橡胶部件4。
上述中,凸缘2、3分别形成为平面形状是矩形的平板状。另外,橡胶部件4形成为比上述凸缘2、3小的矩形且厚壁的平板状。
上述凸缘2、3与橡胶部件4的各自的4边相互平行,并且在橡胶部件4的全周上以凸缘2、3向外侧突出的状态,例如通过硫化粘接等而相互一体化。
另外,橡胶部件4的没有与凸缘2、3相接的表面(外周面)在其整个面上被由上述本发明的包覆橡胶组合物构成的包覆橡胶层5所包覆,从而与外部气体隔绝。
上述包覆橡胶层5,例如通过硫化粘接等而与橡胶部件4和凸缘2、3 —体化。由此,可以可靠地防止特别是由二烯烃系高衰减橡胶构成的橡胶部件4经年劣化。
具体按照例如下述顺序制造免震或减震装置I。
S卩,在一对凸缘2、3之间安置硫化前的橡胶部件4。另外,将上述橡胶部件4的与凸缘2、3不相接的表面(外周面)用由本发明的包覆橡胶组合物构成的硫化前的包覆橡胶层5进行包覆。上述各部之间可以根据需要使用硫化粘接剂。
然后,将整体进行硫化处理,使橡胶部件4和包覆橡胶层5硫化的同时由于硫化粘接凸缘2、3、橡胶部件4和包覆橡胶层5互相一体化,从而制造免震或减震装置I。
应予说明,本发明的免震或减震装置的结构不限于图I的例子的情形。例如橡胶部件4也可以形成为厚壁的圆板状等。另外,橡胶部件4也可以形成为由高衰减橡胶构成的橡胶层与由钢板等构成的束缚层交互层叠的多层结构。此外,在不脱离本发明的主旨的范围,可以实施各种设计变更。
实施例
<实施例1>
将溴化丁基橡胶〔ExxonMobil Chemical 公司的 Exxon Bromobutyl 2255〕80 质量份和EPDM〔住友化学(株)的Esprene (注册商标)505A,乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚橡胶,乙烯含量50摩尔%、二烯烃(亚乙基降冰片烯)含量9. 5摩尔%〕20质量份进行配合来作为橡胶成分。上述橡胶成分的总量100质量份中的EPDM的比例为20质量份。
在上述橡胶成分100质量份中配合表面处理碳酸I丐〔Shiraishi Calcium(株)的白艳华(注册商标)DD,将合成碳酸钙用松香酸进行表面处理的制品〕50质量份、碳〔三菱化学(株)的DIABLACK(注册商标)H,炭黑HAF,氮吸附比表面积79m2/g〕50质量份、软化剂 〔出光兴产(株)的Diana(注册商标)工艺用油PW-90〕13质量份和表I所不的各成分,用密闭式混炼机进行混炼而制备了包覆橡胶组合物。
表I
权利要求
1.一种包覆橡胶组合物,其特征在于,并用卤化丁基橡胶和乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶这2种橡胶作为橡胶成分,并配合表面处理碳酸钙。
2.根据权利要求I所述的包覆橡胶组合物,其中,所述表面处理碳酸钙是用选自松香酸和脂肪酸中的至少I种进行了表面处理的碳酸钙。
3.根据权利要求I或2所述的包覆橡胶组合物,其中,所述乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶是用亚乙基降冰片烯作为共轭二烯烃成分的共聚橡胶。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的包覆橡胶组合物,其中,所述橡胶成分是在橡胶成分的总量100质量份中以10质量份 40质量份的范围配合乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的包覆橡胶组合物,其中,相对于橡胶成分的总量 100质量份以20质量份 100质量份的范围配合所述表面处理碳酸隹丐。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的包覆橡胶组合物,其中,相对于橡胶成分的总量 100质量份以20质量份 80质量份的范围进一步配合氮吸附比表面积为20m2/g IOOm2/ g的碳。
7.一种免震或减震装置,其特征在于,具备由高衰减橡胶构成的橡胶部件,将所述橡胶部件的露出的表面用含有权利要求I 6中任一项所述的包覆橡胶组合物的包覆橡胶层包覆而成。
8.根据权利要求7所述的免震或减震装置,其中,所述高衰减橡胶是二烯烃系高衰减橡胶。
全文摘要
本发明提供一种新型的包覆橡胶组合物和使用其的免震或减震装置,其特别是在大变形状态下耐臭氧性优异且橡胶强度、伸长率或衰减性能等也优异。包覆橡胶组合物作为橡胶成分并用卤化丁基橡胶和乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶这2种橡胶,并配合有表面处理碳酸钙。免震或减震装置(1)是将例如由二烯烃系高衰减橡胶构成的橡胶部件(4)的露出的表面用由上述包覆橡胶组合物构成的包覆橡胶层(5)进行包覆。
文档编号C08L23/16GK102532730SQ20111032999
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年12月15日
发明者兵头建彦, 奥山英之, 松谷雄一朗 申请人:住友橡胶工业株式会社
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