基础隔震结构中的塞用组合物、基础隔震结构用塞、基础隔震结构、基础隔震结构中的塞 ...的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种基础隔震结构中的塞用组合物，其可提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。此外，本发明的目的是提供具有优异成型性的塞用组合物的制造方法。该基础隔震结构中的塞用组合物的特征在于包括弹性体组合物、粉末和高硬度树脂，所述弹性体组合物至少包括弹性体组分，所述高硬度树脂具有比所述弹性体组合物高至少30的D硬度。此外，该基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法的特征在于包括：制备至少包括弹性体组分的弹性体组合物的弹性体组合物制备步骤；通过将粉末和具有比所述弹性体组合物高至少30的D硬度的硬质树脂加入并混炼至弹性体组合物中以获得塞用组合物的混炼步骤，在混炼步骤期间，维持混炼温度为等于或低于硬质树脂的软化点。
【专利说明】基础隔震结构中的塞用组合物、基础隔震结构用塞、基础隔震结构、基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法和基础隔震结构用塞的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用作隔震器的支承体等的基础隔震结构中的塞用组合物、使用这种塞用组合物的基础隔震结构用塞，以及使用这种基础隔震结构用塞的基础隔震结构。具体地说，本发明涉及能够提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞的塞用组合物，使用这种塞用组合物的基础隔震结构用塞，以及使用这种基础隔震结构用塞的基础隔震结构。
[0002]本发明还涉及基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，以及使用这种塞用组合物的基础隔震结构用塞的制造方法。具体地说，本发明涉及能够提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞的塞用组合物的制造方法，以及使用这种塞用组合物的基础隔震结构用塞的制造方法。
【背景技术】
[0003]迄今为止，通过交替层压具有粘弹性的软质板如橡胶板等和硬质板如钢板等形成的基础隔震结构已用作隔震器的支承体等。在此类基础隔震结构中，一些是例如通过在包括软质板和硬质板的层压体的中心形成中空部，并将形成具有均匀组成的塞(基础隔震结构用塞)压入该中空部内而获得的。
[0004]当包括软质板和硬质板的层压体由于地震而经历剪切变形时，压入该层压体的这种塞经历塑性变形并吸收振动能量。全部由铅形成的塞经常被用作所述塞。然而，铅对环境有很大的负担，并且例如处理时所需成本高。因此,近年来，已经尝试通过使用替代材料代替铅来开发具有足够的阻尼性能和位移追随性等的塞。
[0005]例如，作为使用替代材料代替铅的塞，已经提出通过将塞用组合物(粉末状材料)加压成型而获得的塞，所述组合物包括弹性体组合物作为含有弹性体组分的高粘性材料和粉末如铁粉(例如，参见JP2009-133481A (PTLl))。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]PTLl JP2009-133481A
【发明内容】
_9] 发明要解决的问题
[0010]通过将包括弹性体组合物和粉末的粉末状的塞用组合物加压成型而获得的上述常规塞具有相对于大的变形(即大的应变)的优异的阻尼性能和优异的位移追随性。然而，作为进一步研究的结果，本发明人发现，与铅塞相比，上述常规塞在低应变区域(例如，剪切应变为50%至100%的区域)内的阻尼性能不够，在低应变区域内的阻尼性能具有改进的空间。[0011]为了解决上述传统技术的所述问题，本发明的目的是提供基础隔震结构中的塞用组合物，其可提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能的塞。此外，本发明的目的是通过使用上述组合物，提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞，以及提供使用这种基础隔震结构用塞的基础隔震结构。
_2] 用于解决问题的方案
[0013]本发明人锐意研究了如何实现上述目的。本发明人发现，在基础隔震结构用塞中，使用除了包括弹性体组分和粉末的弹性体组合物之外还包括D硬度(D型硬度计硬度)比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂的组合物，得到具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构，从而完成本发明。
[0014]作为进一步研究的结果，本发明人还发现，取决于制备条件，包括弹性体组合物、粉末和硬质树脂的塞用组合物可能不采用适合于加压成型的粉末形式，而可能最终采用块形式(块状)。换句话说，根据本发明人的进一步研究，存在下述担忧:取决于制备条件，包括硬质树脂的塞用组合物可能变成块状材料，从而使得难以形成显示期望性质的塞。
[0015]为了提供塞用组合物的制造方法，以使所述组合物能够提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能和优异成型性的基础隔震结构用塞，本发明人进行了进一步研究。本发明人发现，在预先制备所述弹性体组合物后，将弹性体组合物、粉末和硬质树脂混炼，并将混炼期间的温度设置在预定温度范围内，能够制备这样的塞用组合物，以使所述组合物能够提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能和优异成型性的基础隔震结构用塞，从而完成本发明。
[0016]换句话说，为了解决上述问题，根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物有利地包含:
[0017](A)至少包括弹性体组分的弹性体组合物；
[0018](B)粉末；和
[0019](C)D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂。
[0020]除了弹性体组合物和粉末之外，如此配混D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂，得到可制备具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞的塞用组合物。
[0021]注意，在本发明中，所述"D硬度〃是指根据JIS K6253测定的D型硬度计硬度。
[0022]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物中，所述硬质树脂的D硬度优选是60至90。理由是，将所述硬质树脂的D硬度设置在60以上至90以下的范围内，能够大大改进使用所述塞用组合物制备的基础隔震结构用塞在低应变区域内的阻尼性能。
[0023]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物中，所述硬质树脂的量优选为所述弹性体组合物、所述粉末和所述硬质树脂的总量的5体积％至10体积％。理由是，将所述硬质树脂的量设置为所述弹性体组合物、所述粉末和所述硬质树脂的总量的5体积％以上，能够大大改进使用所述塞用组合物制备的基础隔震结构用塞在低应变区域内的阻尼性能。此夕卜，将所述硬质树脂的量设置为所述弹性体组合物、所述粉末和所述硬质树脂的总量的10体积％以下，能够抑制使用所述塞用组合物制备的基础隔震结构用塞在高应变区域内的阻尼性能的下降。
[0024]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物中，所述硬质树脂的平均粒径优选是200 μ m以下。理由是，将所述塞用组合物中配混的硬质树脂的平均粒径设置在200 μ m以下得到这样的塞用组合物，由其可制备具有进一步改进的在低应变区域和高应变区域(例如，剪切应变为50%至250%的区域)内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。
[0025]注意，在本发明中，所述〃平均粒径〃是指根据JIS Z8825-1，通过激光衍射测定的数量中值粒径(number-based median diameter)。
[0026]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物中，所述硬质树脂的软化点优选是150°C以上。理由是，将所述硬质树脂的软化点设置为150°C以上，能够降低使用所述塞用组合物制备的基础隔震结构用塞的阻尼性能的温度依赖性。
[0027]注意，在本发明中，所述〃软化点〃可根据JIS K7206来测定。此外，在本发明中，当塞用组合物包括多种具有不同软化点的硬质树脂时，〃硬质树脂的软化点〃是指具有最低软化点的硬质树脂的软化点。
[0028]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物中，所述硬质树脂优选是不定形形状的。理由是，使用不定形形状的硬质树脂能够进一步改进使用所述塞用组合物制备的基础隔震结构用塞在低应变区域和高应变区域内的阻尼性能。
[0029]注意，〃不定形〃不是仅指一种形状，而是指各种形状如不规则形状和含突起(projection)的形状等的混合。
[0030]用于有利地解决上述问题的根据本发明的基础隔震结构用塞是使用上述基础隔震结构中的塞用组合物中任一种制造的。因此，使用上述塞用组合物得到具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。
[0031]此外，用于有利地解决上述问题的根据本发明的基础隔震结构包括通过交替地层压具有刚性的刚性板和具有弹性的弹性板形成并具有沿层压方向延伸的中空部的层压体，和压入所述层压体的中空部的塞，所述塞是上述基础隔震结构用塞。因此，使用上述基础隔震结构用塞得到可获得优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构。
[0032]一种用于有利地解决上述问题的根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，其包括:制备至少包含弹性体组分的弹性体组合物的弹性体组合物制备步骤；和通过将粉末和D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂加入并混炼至所述弹性体组合物中以获得塞用组合物的混炼步骤，在所述混炼步骤期间，将加入所述硬质树脂后的混炼温度设置为等于或低于所述硬质树脂的软化点的温度。除了所述弹性体组合物和所述粉末之外，如此配混硬质树脂，得到可制备具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞的塞用组合物。通过将混炼步骤中所述硬质树脂加入后的混炼温度设置为等于或低于所述硬质树脂的软化点，抑制所述塞用组合物形成块状，得到能够容易地成型获得期望性质的基础隔震结构用塞的塞用组合物。此外，通过在弹性体组合物制备步骤后进行混炼步骤，所述弹性体组合物可在比较高的温度(超过硬质树脂的软化点的温度)下制备，从而使得可以获得配混成分均匀分散在弹性体组合物中的塞用组合物同时抑制所述塞用组合物形成块状。
[0033]注意，如上所述，在本发明中，所述〃D硬度〃是指根据JIS K6253测定的D型硬度计硬度。此外，在本发明中，所述〃软化点〃是指根据Jis K7206测定的维卡软化温度。在本发明中，所述〃混炼温度〃是指在混炼过程中被混炼材料的温度。此外，在本发明中，当配混多种具有不同软化点的硬质树脂时，"硬质树脂的软化点"是指在所配混的硬质树脂中具有最低软化点的树脂的软化点。
[0034]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法中，在混炼步骤中，优选间歇地多次或连续地将所述粉末加入并混炼至所述弹性体组合物中。理由是，与将所述粉末一起全部加入并混炼至弹性体组合物中相比，间歇或连续地将所述粉末加入并混炼至弹性体组合物中，能够抑制混炼过程中混炼温度和扭矩的突然增大，从而实现所述粉末在弹性体组合物中的良好分散状态。
[0035]在根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法中，在混炼步骤中，优选将所述粉末间歇地多次加入并混炼至所述弹性体组合物中，和在将所述粉末加入并混炼至所述弹性体组合物中至少一次后，优选将所述硬质树脂加入至所述弹性体组合物和所述粉末的混合物中。理由是，通过在将粉末加入并混炼至弹性体组合物中至少一次后，将所述硬质树脂加入至所述弹性体组合物和所述粉末的混合物中，可抑制硬质树脂加入后混炼温度的升高。
[0036]用于有利地解决上述问题的根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法包括:在模具中，将使用上述基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法中任一种制造的塞用组合物加压成型的加压成型步骤。因此，将使用上述塞用组合物的制造方法制造的塞用组合物加压成型得到具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。
[0037]在根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法中，在加压成型步骤中，优选将所述塞用组合物在等于或低于硬质树脂的软化点的温度下加压成型。理由是，通过将所述塞用组合物在等于或低于所述软化点下加压成型得到具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。
[0038]发明的效果
[0039]根据本发明，可以提供可制备具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞的基础隔震结构中的塞用组合物。根据本发明，还可以提供具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞，以及这样的基础隔震结构，其在低应变区域内的阻尼性能至少等于使用铅塞的基础隔震结构的低应变区域内阻尼性能，并可降低对环境的负荷。
[0040]根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，可以制造这样的塞用组合物，所述组合物能够提供具有改进的在低应变区域内的阻尼性能并具有优异成型性的基础隔震结构用塞。此外，根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法，可以制造具有优异的在低应变区域内的阻尼性能的基础隔震结构用塞。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]将参考附图，在下面进一步描述本发明，其中:
[0042]图1是使用根据本发明的代表性基础隔震结构用塞的基础隔震结构的实例的截面图；
[0043]图2示出了当使用根据本发明的基础隔震结构用塞的代表性制造方法制造基础隔震结构用塞时的操作流程；
[0044]图3是示出在使用基础隔震结构用塞的基础隔震结构中沿水平方向的位移(δ )与沿水平方向的负载(Q)之间关系的图；和[0045]图4 (a)和4(b)是示出由于硬质树脂的不同平均粒径对基础隔震结构用塞的阻尼性能的影响的图。
【具体实施方式】
[0046]下面参考附图描述本发明的实施方式。根据本发明的基础隔震结构用作隔震器的支承体等。根据本发明的基础隔震结构用塞用于上述基础隔震结构，并且没有特别的限制，其可使用根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法来制造。此外，当制造上述基础隔震结构用塞时，使用根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物，并且没有特别的限制，其可使用根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法来制造。
[0047](基础隔震结构)
[0048]对于使用根据本发明的基础隔震结构用塞的根据本发明的基础隔震结构的实例，图1是沿所述基础隔震结构用塞的延伸方向的横截面。
[0049]横截面如图1中所示的基础隔震结构I包括通过交替地层压具有刚性的刚性板2和具有弹性的弹性板3形成的并在其中心部具有沿层压方向(垂直方向)延伸的圆筒状中空部的层压体4、压入所述层压体4的中空部的圆筒状的基础隔震结构用塞5、和固定至层压体4和基础隔震结构用塞5的两端(上端和下端)的凸缘板6。用覆盖构件7覆盖基础隔震结构I中的层压体4的外周面。
[0050]在基础隔震结构I中，构成层压体4的刚性板2和弹性板3例如通过经硫化的粘合或通过粘合剂彼此牢固地粘合。在通过经硫化的粘合形成层压体4的情况下，弹性板3的形成和刚性板2与弹性板3的经硫化粘合可通过将刚性板2和未硫化的橡胶组合物的层压体硫化同时进行，由此未硫化的橡胶组合物的硫化产物形成弹性板3。诸如钢板等的金属板、陶瓷板、诸如FRP等的增强塑料板等等，可用作刚性板2。硫化橡胶的板等可用作弹性板
3。层压体4不必用覆盖构件7覆盖。然而，从防止由于氧气、臭氧、紫外线等引起层压体4劣化的观点，优选用覆盖构件7覆盖层压体4的外周面。与弹性板3相同的材料，例如硫化橡胶等，可用作覆盖构件7。
[0051 ] 在基础隔震结构I中，当由于振动受到水平方向的剪切力时，层压体4与基础隔震结构用塞5剪切变形并有效地吸收振动能量，从而迅速地阻尼振动。在基础隔震结构I中，由于层压体4是通过交替层压刚性板2和弹性板3形成的，因此即使当沿层压方向(垂直方向)施加负载时，压缩也得到控制。
[0052]此外，由于基础隔震结构I包括使用以下详细描述的根据本发明的塞用组合物的基础隔震结构用塞5，所以获得优异的在低应变区域内的阻尼性能。
[0053](塞用组合物)
[0054]下面详细描述根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物。根据本发明的塞用组合物是弹性体组合物、粉末和硬质树脂的混合物，所述弹性体组合物至少包括弹性体组分，和所述硬质树脂具有比所述弹性体组合物高30以上的D硬度。
[0055]在包括弹性体组合物和粉末但不包括硬质树脂的常规的塞用组合物中，配混粉末改进使用所述塞用组合物成型的基础隔震结构用塞(以下也简称为〃塞")的阻尼性能。此外，在常规的塞用组合物中，弹性体组合物对应于海岛结构的海部分，而粉末对应于海岛结构的岛部分。然而，在根据本发明的塞用组合物中，通过用硬质树脂代替部分弹性体组合物，以对应于所述弹性体组合物与硬质树脂之间硬度差的量增大应力。因此，根据该塞用组合物，认为可以特别改进成型的塞在低应变区域内的阻尼性能(特别是，在负载-应变滞后曲线上的截距负载(intercept load) Qd和截距应力(intercept stress) τ d)。注意,还可以通过增加塞用组合物中配混的粉末(例如，铁粉)的量来改进阻尼性能。然而，当增加粉末的量时，加工性可能恶化，并且可能损坏位于塞周围的弹性板(例如，橡胶板)。因此，如上所述，在根据本发明的塞用组合物中，阻尼性能、特别是低应变区域内的阻尼性能，通过配混D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂而改进。
[0056]在使用包括弹性体组合物、粉末和硬质树脂的塞用组合物的基础隔震结构用塞中，当由于发生地震等使所述塞变形时，粉末颗粒之间的摩擦、硬质树脂颗粒之间的摩擦、粉末与硬质树脂之间的摩擦、和弹性体组分与粉末或硬质树脂之间的摩擦阻尼振动。因此，在该塞用组合物中，硬质树脂的平均粒径优选200 μ m以下，以增大硬质树脂颗粒之间的摩擦和硬质树脂与弹性体组分或粉末之间的摩擦，从而进一步提高使用所述塞用组合物的基础隔震结构用塞的阻尼性能。换句话说，在该塞用组合物中，优选使用具有上述平均粒径的硬质树脂，以增大硬质树脂颗粒间的接触面积和硬质树脂与弹性体组分或粉末的接触面积，从而增大硬质树脂颗粒之间的摩擦和硬质树脂与弹性体组分或粉末之间的摩擦。
[0057]<弹性体组合物>
[0058]用于上述塞用组合物的弹性体组合物至少包括弹性体组分，可进一步包括配混剂如补强填料等。
[0059]在室温下显示橡胶状弹性的弹性体组分，例如天然橡胶、合成橡胶或其它此类橡胶，以及热塑性弹性体，可用作所述弹性体组分。这些之中，橡胶如天然橡胶和合成橡胶优选用作所述弹性体组分。理由是，虽然橡胶如天然橡胶和合成橡胶是显示一些弹性的粘弹性体，但它们具有高塑性并可追随大的变形。此外，当振动后回到它们的原点时，此类橡胶能够再次聚集至相同的状态。此外，当所述弹性体组分是橡胶(即当所述弹性体组合物是橡胶组合物时)时，改进所述塞的阻尼性能，也改进耐久性。上述弹性体组分的具体实例包括天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丙烯酸类橡胶、聚氨酯、硅橡胶、氟化物橡胶、聚硫橡胶、海帕隆(Hypalon)、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、表氯醇橡胶、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯类弹性体、氨基甲酸酯类弹性体、聚烯烃类弹性体等。这些弹性体组分可单独使用，或可使用两种以上的共混物。
[0060]至少部分弹性体组分，优选其全部，优选是未交联的。换句话说，当所述弹性体组分是橡胶时，所述橡胶优选是未硫化的。如果所述弹性体组分是完全交联的，则在经历大的变形时，使用包括所述弹性体组分的塞用组合物成型的塞变形，但在变形过程中，所述塞内的粉末的位置不能改变。因此，+追随变形，交联的弹性体部分断裂或通过交联的弹性体部分的排斥力试图回到原始形状。如果所述交联的弹性体部分断裂，则即使塞的位置回到原点，所述塞也不能回到原始形状，因而导致阻尼性能逐渐下降。此外，如果交联的弹性体部分的排斥力起作用，则所述塞不能实现其原始的阻尼性能。另一方面，当所述弹性体组分是未交联的时，所述塞能够追随变形，当所述塞经历大的变形历史，然后再回到原点时，由于静水压(hydrostatic pressure)施加至整个塞,所以塞能够回到其原始形状。结果,在长时间内能够保持与初期性能相当的性能。注意，当交联点的数目非常小时，或者当只有塞的表面是交联的时，变形后，所述塞能够回到其原始形状。因此，在本发明中，术语"未交联的"是指交联反应尚未完全的状态，因而所述术语包括部分交联的状态。
[0061]上述弹性体组合物优选进一步包括补强填料。在本发明中，术语〃补强填料〃是指增强所述弹性体组分并强烈地具有自身聚集力和与弹性体组分的键合力的物质。通过将补强填料配混到弹性体组分中，弹性体组合物整体的粘度通过键合力而增大，从而改进塞的阻尼性能。
[0062]通常，基础隔震结构中的塞通过吸收由地震产生的能量(例如，转化成热等)而实现阻尼效果，因此随着塞的流动阻力增大，阻尼效果也增大。将补强填料配混至弹性体组分中时，弹性体组合物的流动阻力增大(S卩，使用所述弹性体组合物成型的塞的流动阻力增大)，因此可以提供具有足够阻尼性能、位移追随性等的塞。
[0063]在通过与弹性体组分的相互作用来改进弹性体组合物粘度的效果大这点上，作为补强填料，优选炭黑和二氧化硅，特别优选炭黑。所述炭黑的实例包括SAF、ISAF和HAF级炭黑等。这些之中，形成细颗粒并具有大的表面积的SAF和ISAF级炭黑等是优选的。二氧化硅的实例包括湿法二氧化硅、干法二氧化硅和胶体二氧化硅等。这些补强填料可单独使用，或可使用两种以上的组合。
[0064]配混的补强填料的量相对于100质量份弹性体组分优选在60质量份至150质量份的范围内。当弹性体组合物中的补强填料的量小于60质量份时，弹性体组合物的粘度和流动阻力小，塞的阻尼性能可能变得不够。另一方面，如果补强填料的量超过150质量份，则混炼变得困难，并且变得难以制备均匀的弹性体组合物。此外，塞的重复稳定性劣化。
[0065]弹性体组合物优选包括除了 D硬度比弹性体组合物高30以上的树脂(硬质树脂)以外的树脂，例如D硬度低于弹性体组合物的软质树脂。当弹性体组合物包括软质树脂时，即使当塞经历大的变形时，也能够改进阻尼性能。此外，在制备塞用组合物时，此类软质树脂可起到加工助剂的作用，有利于所述塞用组合物的混炼。
[0066]所述软质树脂优选具有增粘剂的作用。所述软质树脂的实例包括酚醛树脂、松香树脂、二环戊二烯(DCPD)树脂、二环戊二烯-异戊二烯共聚物、C5类石油树脂、C9类石油树月旨、脂环族石油树脂、通过将C5馏分与C9馏分共聚合获得的石油树脂、二甲苯树脂、萜烯树月旨、酮树脂及这些树脂的改性树脂。这些树脂可单独使用，或可使用两种以上的组合。
[0067]弹性体组合物中配混的软质树脂的量相对于100质量份弹性体组分优选在20质量份至100质量份的范围内。当软质树脂的量小于20质量份时，在大的变形时改进塞的阻尼性能的效果小，而当所述量超过100质量份时，弹性体组合物的加工性会劣化。
[0068]此外，除弹性体组分、补强填料和软质树脂之外，通常加入到弹性体组合物中的添加剂，例如防老剂、蜡、增塑剂、软化剂等，可配混到弹性体组合物中。通过将防老剂配混到弹性体组合物中，即使长时间过去后也可以保持塞的性质的变化小。为了抑制成型的塞的性质变化，将抗氧剂、抗臭氧剂、稳定剂、阻燃剂等与防老剂一起配混是特别有效的。
[0069]增塑剂的实例包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、四氢邻苯二甲酸、癸二酸、壬二酸、马来酸、富马酸、偏苯三酸、柠檬酸、衣康酸、油酸、蓖麻油酸、硬脂酸、磷酸和磺酸等的衍生物(例如酯)；乙二醇、甘油、环氧衍生物和聚合物型增塑剂。这些增塑剂可单独使用，或可使用两种以上的共混物。
[0070]软化剂(油)的实例包括矿物油类软化剂如芳香油、环烷油和石蜡油等；植物油类软化剂如蓖麻油、棉籽油、亚麻子油、菜子油、豆油、棕榈油、花生油、松香和松油等；以及低分子量油如硅油等。这些软化剂可单独使用，或可使用两种以上的共混物。
[0071]〈粉末〉
[0072]用于上述塞用组合物的粉末是主要负责所述塞的阻尼性能的材料。具体地说，振动能量通过粉末颗粒之间的摩擦、粉末与弹性体组分之间的摩擦和粉末与硬质树脂之间的摩擦来阻尼。本发明中的粉末是指除补强填料和硬质树脂以外的材料。例如，所述粉末包括金属粉末、碳化硅粉末等。如果所述塞用组合物不包括所述粉末，则所述塞的阻尼性能大大降低，使得不可能获得充分的阻尼性能。
[0073]粉末优选是金属粉末，并且金属粉末优选对环境负担小的。金属粉末的具体实例包括铁粉、不锈钢粉、错粉、鹤粉、青铜(CuSn)粉、招粉、金粉、银粉、锡粉、碳化鹤粉、钽粉、钛粉、铜粉、镍粉、铌粉、铁-镍合金粉、锌粉和钥粉等。这些金属粉末可单独使用，或可使用两种以上的组合。由于这些金属粉末可以是金属氧化物粉末，因此金属化合物粉末如金属氧化物粉末等也可以适合地用作所述粉末。这些粉末之中，铁粉是特别优选的。理由是，与其它金属粉末相比，铁粉便宜且断裂强度高。此外，主要由铁粉组成的基础隔震结构用塞能够获得长时间优异的阻尼性能，这是因为其既不太硬也不太脆。铁粉的实例包括还原铁粉、电解铁粉、雾化铁粉、纯铁粉和铸铁粉等。这些之中，还原铁粉是优选的。
[0074]在塞用组合物中，粉末的含量优选在50体积％至74体积％的范围内，更优选在60体积％至74体积％的范围内。(硬质树脂+弹性体组合物)/粉末的比例(体积比)优选在50/50至26/74的范围内，更优选在40/60至26/74的范围内。当塞用组合物中粉末的含量小于50体积％时，粉末颗粒之间的距离太宽，变形时粉末颗粒之间的摩擦和粉末与其它组分之间的流动阻力变得更小，因此塞的阻尼性能可能不足。另一方面，当塞用组合物中粉末的含量超过74体积％时，粉末颗粒之间的接触增加，塞的重复耐久性劣化。此外，当粉末的含量超过74体积％时，在形成塞时，变得难以从塞用组合物中充分除去空气，因此塞的体积变得显著大于理想体积(没有混入空气时的体积)，从而降低塞的阻尼性能。当塞用组合物中粉末的含量为60体积％至74体积％时，不仅能够维持良好的塞的阻尼性能，而且获得良好的位移追随性、重复稳定性和加工性。
[0075]粉末的粒径优选在0.1 μ m至2mm的范围内，更优选在I μ m至150 μ m的范围内。粒径小于0.1 μ m的粉末难以处理,而当粉末的粒径超过2_时，粉末颗粒之间的摩擦倾向于减小，从而降低塞的阻尼效果。注意，粒径I μ m以上的粉末易于处理，并且当粉末的粒径为150 μ m以下时，所述塞的阻尼性能足够高。
[0076]粉末优选是不定形形状。在这里，〃不定形〃不是仅指一种形状如球形，而是指各种形状如不规则形状和含突起的形状等的混合。例如通过粉碎大块材料获得的粉末形状是天然的不定形形状。与使用球形的粉末相比，通过使用不定形形状的粉末获得良好的阻尼效果。认为这是因为:当使用不定形形状的粉末时，在粉末颗粒之间、粉末与弹性体组分之间和粉末与硬质树脂之间的摩擦时出现捕获效果(catching effect),因此与使用球形等粉末相比，摩擦力增大，且获得良好的阻尼性能。
[0077]<硬质树脂>
[0078]上述塞用组合物包括D硬度比所述弹性体组合物高30以上的树脂(硬质树脂)。
[0079]通过如此配混D硬度比弹性体组合物高30以上的硬质树脂，塞用组合物硬化，并能够改进塞在低应变区域内的阻尼性能(特别是，在负载-应变滞后曲线上的截距负载Qd和截距应力τ d) ο
[0080]配混在塞用组合物中的硬质树脂的平均粒径优选是200 μ m以下。通过配混平均粒径为200 μ m以下的硬质树脂，硬质树脂颗粒之间的摩擦和硬质树脂与弹性体组分或粉末之间的摩擦增大，因此能够改进不仅在低应变区域内，而且在高应变区域内的阻尼性能。
[0081]从进一步改进塞在低应变区域内的阻尼性能的观点，硬质树脂的D硬度优选在60至90的范围内。如果硬质树脂的D硬度在60至90的范围内，则塞用组合物充分地硬化，使得塞在低应变区域内的阻尼性能得到很大改进。
[0082]此外，从进一步改进塞在低应变区域和高应变区域内的阻尼性能的观点，硬质树脂的平均粒径优选是150 μ m以下。从硬质树脂的处理性的观点，硬质树脂的平均粒径优选是80 μ m以上。
[0083]配混在塞用组合物中的硬质树脂优选是软化点为150°C以上的树脂。理由是，如果硬质树脂的软化点是150°C以上，则即使塞由于变形而发热，由于硬质树脂不容易软化，所以塞也能够获得足够的阻尼性能。换句话说，150°C以上的软化点能够降低塞的阻尼性能的温度依赖性。顺便提及，通过在塞用组合物中配混硬质树脂，弹性体组合物的含量降低，从而也改进了塞在低温区域内的阻尼性能的温度依赖性。
[0084]此外，配混在塞用组合物中的硬质树脂优选是不定形形状。理由是，通过使用不定形形状的硬质树脂，硬质树脂在硬质树脂颗粒之间、在硬质树脂与弹性体组分之间和在粉末与硬质树脂之间摩擦时充当润滑剂，因此甚至在低应变(低剪切应力)区域内，粉末颗粒之间也存在足够的摩擦。此外，在高应变(变形)区域内，作为塞变形的结果，不定形形状的硬质树脂进行塑性变形，从而有助于阻尼性能。换句话说，通过使用不定形形状的硬质树月旨，在低应变区域和高应变区域均获得良好的阻尼性能。
[0085]注意，〃不定形〃不是仅指一种形状如球形，而是指各种形状如不规则形状和含突起的形状等的混合。通过硬质树脂颗粒的粉碎等获得的树脂形状是天然不定形的。
[0086]上述硬质树脂的优选实例包括烃类塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS);工程塑料如聚酰胺(PA)、聚苯醚(PPE)、聚苯醚/聚苯乙烯(PPE/PS)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI);等等。
[0087]注意,这些硬质树脂的平均粒径可使用已知的方法如破碎(crushing)或分级来调节。
[0088]硬质树脂的含量优选在弹性体组合物、粉末和硬质树脂的含量的5体积％至10体积％的范围内。如果硬质树脂的含量是弹性体组合物、粉末和硬质树脂的含量的5体积％以上，则塞用组合物充分硬化，并且可大大改进塞在低应变区域内的阻尼性能(特别是，截距应力Td)。此外，如果硬质树脂的含量是弹性体组合物、粉末和硬质树脂的含量的10体积％以下，则可充分抑制塞在高应变区域内的阻尼性能的下降。如果硬质树脂的含量太大，则由于弹性体组合物在塞用组合物中的比例下降，导致对获得塞在高应变区域内的阻尼性能贡献很大的软质树脂的量减少，所以在高应变区域内的阻尼性能下降。因此，通过将硬质树脂的含量设置约为5体积％至10体积％的硬化能够使低应变区域内的应力(τ d)有效增大。[0089](塞用组合物的制造方法)
[0090]除使用弹性体组合物、粉末和上述的硬质树脂之外，根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物没有特别的限制，其例如可使用根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法来如下制造。
[0091]根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法包括:制备弹性体组合物的弹性体组合物制备步骤；和通过将粉末和硬质树脂加入并混炼至弹性体组合物中以获得塞用组合物的混炼步骤。将加入硬质树脂后的混炼温度设置为等于或低于硬质树脂的软化点的温度。在根据本发明的塞用组合物的制造方法的实例中，当使用根据本发明的塞用组合物的制造方法的实例制造基础隔震结构用塞时，按照如图2中所示的操作流程，如下制造上述塞用组合物。
[0092]<弹性体组合物制备步骤>
[0093]首先，在弹性体组合物制备步骤中，如图2所示，将根据需要选择的各种配混剂加入并混炼至上述弹性体组分中，以制备弹性体组合物。弹性体组分和配混剂的混炼可使用常规的混炼装置如捏合机、班伯里密炼机等来进行。
[0094]当制备包括弹性体组合物、粉末和硬质树脂的塞用组合物时，通过将弹性体组合物的原料(弹性体组分和配混剂)、硬质树脂和粉末同时装入混炼装置中进行混炼，这是可以想到的。然而，在根据本发明的塞用组合物的制造方法中，在弹性体组合物制备步骤中预先制备弹性体组合物后，通过将所制备的弹性体组合物、粉末和硬质树脂混炼来制备所述塞用组合物。理由是，当通过将弹性体组合物的原料、硬质树脂和粉末同时装入混炼装置中混炼时，由于弹性体组分、配混剂、粉末和硬质树脂没有均匀分散，所以不能获得具有均匀组成的塞用组合物。换句话说，在塞用组合物中，弹性体组分、配混剂、粉末和硬质树脂没有均匀分散，因而不能获得具有期望阻尼性能的塞。如以下详细描写的，为了抑制塞用组合物变成块状材料，需要将加入硬质树脂后的混炼温度设置为等于或低于硬质树脂的软化点的温度。因此，当同时混炼硬质树脂和弹性体组合物的原料时，不能充分升高混炼温度，从而防碍配混剂均匀地分散在弹性体组分中。
[0095]弹性体组合物制备步骤中的混炼温度优选设置为超过上述硬质树脂的软化点，且小于弹性体组分和配混剂由于热而显著劣化的温度。理由是，如果将混炼温度设置为高于硬质树脂的软化点，则在混炼弹性体组合物和硬质树脂之前，可在高温下进行弹性体组合物的混炼，从而获得配混剂均匀分散在弹性体组分中的弹性体组合物。此外，如果将混炼温度设置为小于弹性体组分和配混剂显著劣化的温度，则可制备具有期望性质的塞用组合物。
[0096]当将软质树脂配混到弹性体组分中并混炼时，优选将混炼温度设置为至少软质树脂的软化点。理由是，通过将混炼温度设置为至少软质树脂的软化点，软质树脂可均匀地分散在弹性体组分中。当配混多种具有不同软化点的软质树脂时，"软质树脂的软化点"是指具有最高软化点的软质树脂的软化点。
[0097]混炼温度可使用放置在混炼装置中的温度计，或通过从混炼装置移出后立即用温度计直接测量混炼材料(弹性体组合物)内部的温度来测量。也可使用已知的方法如改变混炼装置的工作条件(例如转动频率)来控制混炼温度。
[0098]<混炼步骤>[0099]接着，如图2所示，在混炼步骤中，将粉末(如铁粉)和硬质树脂加入并混炼至在弹性体组合物制备步骤中制备的弹性体组合物中，以制备粉末状的塞用组合物。弹性体组合物、粉末和硬质树脂的混炼可使用常规的混炼装置如捏合机、班伯里密炼机等来进行。硬质树脂可在例如使用已知的方法将硬质树脂的颗粒粉碎到100 μ m至300 μ m的粒径后配混。
[0100]在混炼步骤中，可根据需要加入并混炼除弹性体组合物、粉末和硬质树脂以外的组分。
[0101]在混炼步骤中，需要将加入硬质树脂后的混炼温度设置为等于或低于硬质树脂的软化点的温度。加入硬质树脂后的混炼温度优选小于硬质树脂的软化点，更优选低于硬质树脂的软化点20°C以上。理由是，如果将加入硬质树脂后的混炼温度设置为比硬质树脂的软化点高的温度，则由于诸如硬质树脂与弹性体组合物之间相容性差等因素，所得到的塞用组合物变成块状。换句话说，如果在高于硬质树脂软化点的温度下进行混炼，则在冷却所得到的塞用组合物时，软化的硬质树脂硬化成块，塞用组合物变成不适合加压成型的块状材料。顺便提及，当将这种块状的塞用组合物加压成型时，要么塞不能成型为期望的形状，要么在塞中最终包含大量孔隙，因而不能获得具有期望性质的塞。此外，在通过加压成型块状塞用组合物得到的塞中，硬质树脂与粉末之间的摩擦不会变大，不能充分地改进在低应变区域内的阻尼性能。
[0102]顺便提及，降低混炼温度可抑制弹性体组分的劣化，以及由于冷却需要过多时间导致的生产率下降。
[0103]在混炼步骤中，可将弹性体组合物、粉末和硬质树脂同时装入混炼装置并混炼。然而，从获得具有更均匀组成的塞用组合物的观点，优选间歇地多次加入或者持续至少一定长时间连续地加入粉末，并且更优选间歇地多次加入粉末。理由是，当同时将大量粉末装入混炼装置时，混炼过程中的扭矩和混炼温度突然升高，这使得难以控制混炼温度，并使得粉末难以均匀地分散在塞用组合物中。
[0104]当间歇地多次(例如η次)加入粉末时，每次加入量可设置为任意量，但如图2所示，优选每次加入等量的粉末(每次I/η)。理由是通过以等比例加入粉末，混炼温度等容易控制，并且粉末容易均匀分散。
[0105]当间歇地多次加入粉末时，优选在加入并混炼粉末至少一次后，将硬质树脂加入到弹性体组合物和粉末的混合物。理由是，虽然加入粉末后混炼温度容易升高，但如果在将粉末加入并混炼至弹性体组合物至少一次后加入硬质树脂，则可抑制硬质树脂加入后混炼温度的升高。注意，优选在粉末的第(η-1)次装入时或之前装入硬质树脂，更优选与粉末的第二次装入同时装入硬质树脂。理由是，随着装入后的混炼时间增加，硬质树脂更均匀地分散在塞用组合物中。
[0106]从使得抑制硬质树脂加入后混炼温度升高与硬质树脂在塞用组合物中的均匀分散相容的观点，优选从混炼步骤开始，在0.2Τ至0.5Τ的间隔内加入硬质树脂，其中T是混炼步骤中的总混炼时间。
[0107]可以以与弹性体组合物制备步骤中类似的方式，进行混炼步骤期间的混炼温度的测定和控制。作为混炼步骤中的混炼条件，优选在20rpm至40rpm范围内的转动频率和大约100°C的温度。为了抑制弹性体组分的粘度下降，优选低转动频率。此外，在混炼步骤中，在移去混炼的组合物之前，优选释放压力，和优选在没有压力的条件下混炼组合物。通过在没有压力的条件下混炼，组合物不会成块，这使得更容易从混炼装置取出组合物。
[0108](基础隔震结构用塞)
[0109]根据本发明的基础隔震结构用塞是使用上述塞用组合物制造的。在该基础隔震结构用塞中，不仅在低应变区域内的阻尼性能，而且在高应变区域内的阻尼性能，均是优异的。
[0110](基础隔震结构用塞的制造方法)
[0111]根据本发明的基础隔震结构用塞没有特别的限制，其可使用根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法来制造。
[0112]根据本发明的基础隔震结构用塞的制造方法包括:在模具中，将按照上述制造方法制造的塞用组合物加压成型。
[0113]〈加压成型步骤〉
[0114]在加压成型步骤中，将从混炼装置取出的粉末状的塞用组合物转移至成型装置(圆筒状模具)中，并且塞通过用推杆从一侧或两侧将所述塞用组合物压入(压力加工)模具中来成型。用于加压塞用组合物的压力机可以是该【技术领域】中经常使用的任何机器。成型压力没有特别限制，可以是0.7t/cm2以上。
[0115]在加压成型步骤中，将塞成型时的温度(成型温度)没有特别限制，但优选在室温至硬质树脂软化点的范围内，特别优选小于硬质树脂的软化点。具体地说，成型温度例如可以在室温至150°C的范围内。理由是，通过将成型温度设置高，可减少成型的塞中的孔隙(残留空气)的数量，从而进一步改进塞的阻尼性能。相反地，如果将成型温度设置高于硬质树脂的软化点，则在加压成型期间，硬质树脂会软化，这使得不可能成型具有期望阻尼性能的塞。
[0116]成型温度可通过例如将温度计放置在圆筒状模具或推杆中、沿圆筒状模具的内周面、或在推杆的顶端(即与成型的塞的表面接触的部分)来测定。成型温度也可以用已知的方法如通过加热圆筒状模具来控制。
[0117]已经参考附图描述了本发明的实施方式，但根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物、基础隔震结构用塞和基础隔震结构不局限于上述实例，和根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物、基础隔震结构用塞和基础隔震结构可适当地改造。
[0118]此外，根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法和基础隔震结构用塞的制造方法不局限于上述实例，根据本发明的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法和基础隔震结构用塞的制造方法可适当地改变。
[0119]实施例1
[0120]以下，通过[实施例1]进一步详细描述本发明，然而本发明决不受下述实施例的限制。
[0121 ](实施例1至5，常规例I)
[0122]首先，使用捏合机，制备具有表I中所示配混配方的弹性体组合物。
[0123]接着，使用捏合机，通过将弹性体组合物、作为粉末的铁粉(粒径=40 μ m，不定形还原铁粉)和聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚苯醚(PPO)以表I中所列出的体积比混炼来制备塞用组合物。[0124]最后，在100°C温度和1.3吨/cm2的压力下，将所得到的塞用组合物加压成型以制造基础隔震结构用圆筒状塞，塞的直径为45mm。
[0125]用下述方法评价所得到的圆筒状的基础隔震结构用塞的阻尼性能。表I列出结
果O
[0126]〈阻尼性能〉
[0127]使用在其中心具有圆筒状中空部且外径为225_的层压体，所述层压体是通过交替层压具有刚性的刚性板[铁板]和具有弹性的弹性板[硫化橡胶板(G' =0.4MPa)]而形成的，将基础隔震结构用塞压入层压体的中空部，以制造具有图1所示结构的基础隔震结构。压入层压体的中空部之前的基础隔震结构用塞的体积是所述中空部体积的1.01倍。
[0128]使用动态试验机，在沿垂直方向施加标准表面压力的同时，通过向所制造的基础隔震结构沿水平方向施加振动，引起特定位移的剪切变形。在通过施加振动的位移下，在层压体的总厚度是100%，振动频率是0.33Hz和垂直表面压力是IOMPa的条件下，应变是50%至250%。图3示出了在基础隔震结构中沿水平方向的位移(δ)与沿水平方向的负载(Q)之间的关系。在本试验中，计算在50%、100%、200%和250%的应变下的截距负载Qd(在零位移下的水平负载值)。使用在滞后曲线与纵轴的交点处的负载Qdl和Qd2，用下述方程式计算截距负载Qd。
[0129]Qd=(Qdl+Qd2)/2
[0130]此外，使用截距负载Qd和塞的横截面积S，用下述方程式计算截距应力τ d (在零位移下的水平应力值)。
[0131]τ d=Qd/S
[0132]τ d值越大，表明基础隔震结构用塞的阻尼性能越好。
【权利要求】
1.一种基础隔震结构中的塞用组合物，其包括: 至少包含弹性体组分的弹性体组合物； 粉末；和 D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂。
2.根据权利要求1所述的基础隔震结构中的塞用组合物，其中所述硬质树脂的D硬度为60至90。
3.根据权利要求1所述的基础隔震结构中的塞用组合物，其中所述硬质树脂的量为所述弹性体组合物、所述粉末和所述硬质树脂的总量的5体积％至10体积％。
4.根据权利要求1所述的基础隔震结构中的塞用组合物，其中所述硬质树脂的平均粒径为200 μ m以下。
5.根据权利要求1所述的基础隔震结构中的塞用组合物，其中所述硬质树脂的软化点为150°C以上。
6.根据权利要求1所述的基础隔震结构中的塞用组合物，其中所述硬质树脂是不定形形状的。
7.—种基础隔震结构用塞，其是使用根据权利要求1至6中任一项所述的基础隔震结构中的塞用组合物制造的。
8.—种基础隔震结构，其包括通过交替层压具有刚性的刚性板和具有弹性的弹性板形成并具有沿层压方向延伸的中空部的层压体，和压入所述层压体的中空部的塞， 所述塞是根据权利要求7所述的基础隔震结构用塞。
9.一种基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，其包括: 制备至少包含弹性体组分的弹性体组合物的弹性体组合物制备步骤；和 通过将粉末和D硬度比所述弹性体组合物高30以上的硬质树脂加入并混炼至所述弹性体组合物中以获得塞用组合物的混炼步骤； 在所述混炼步骤期间，将加入所述硬质树脂后的混炼温度设置为等于或低于所述硬质树脂的软化点的温度。
10.根据权利要求9所述的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，其中在所述混炼步骤中，间歇地多次或连续地将所述粉末加入并混炼至所述弹性体组合物中。
11.根据权利要求10所述的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法，其中 在所述混炼步骤中，间歇地多次将所述粉末加入并混炼至所述弹性体组合物中，和 在将所述粉末加入并混炼至所述弹性体组合物中至少一次后，将所述硬质树脂加入至所述弹性体组合物和所述粉末的混合物中。
12.—种基础隔震结构用塞的制造方法，其包括: 在模具中，将使用根据权利要求9至11中任一项所述的基础隔震结构中的塞用组合物的制造方法制造的塞用组合物加压成型的加压成型步骤。
13.根据权利要求12所述的基础隔震结构用塞的制造方法，其中 在所述加压成型步骤中，将所述塞用组合物在等于或低于所述硬质树脂的软化点的温度下加压成型。
【文档编号】B29C43/02GK103717939SQ201280036783
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年7月28日
【发明者】齐藤洋广, 小林裕二, 真下成彦, 木村圭 申请人:株式会社普利司通