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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement, welches eine hervorragende Haltbarkeit zeigen
kann, und auf ein Verfahren zur Herstellung von diesem, und spezieller auf
ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement, das zur Verringerung des Gewichts von Kraftfahrzeugen beiträgt, wenn
das schwingungsdämpfende
Kautschukelement in den Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, sowie auf
ein Verfahren, das zur Herstellung eines solchen schwingungsdämpfenden
Kautschukelements geeignet ist.
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Diskussion
des verwandten Stands der Technik
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Es
ist gut bekannt, dass ein schwingungsdämpfendes Kautschukelement,
welches in einem schwingungs- oder schockübertragenden System zwischen
zwei Elementen angeordnet ist, um so schwingungsdämpfende
oder abfedernde Eigenschaften zu zeigen, auf verschiedenen Gebieten
weitreichend verwendet worden ist. Z.B. wird das schwingungsdämpfende
Kautschukelement bei Kraftfahrzeugen für Motorhalterungen (bzw. -gestelle
bzw. -fassungen), Körperhalterungen,
Halterungen für
das Führerhaus,
Elementhalterungen, Halterungen für Verstrebungen, Halterungen
für Strebebalken,
Hülsen
für Radaufhängungen,
usw., eingesetzt.
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Für Kraftfahrzeuge,
bei denen solch ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement eingesetzt ist, ist es im Allgemeinen erforderlich,
dass sie ein verringertes Gewicht aufweisen, um die Wirtschaftlichkeit
des Brennstoffs zu verbessern und eine hohe Leistung zu erzielen.
Für das
in Kraftfahrzeugen eingesetzte schwingungsdämpfende Kautschukelement ist
es dementsprechend erforderlich, dass es ein verringertes Gewicht hat.
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Als
eine Methode zur Gewichtsverringerung des schwingungsdämpfenden
Kautschukelements, welches in dem schwingungs- oder schockübertragenden
System zwischen zwei Elementen angeordnet ist, sind zwei Trage-
oder Halterungselemente zum Tragen des schwingungsdämpfenden
Kautschukelements, die an die jeweiligen zwei Elemente in dem Schwingungssystem
angebracht sind, anstelle eines herkömmlich eingesetzten metallischen
Materials aus einem Aluminiummaterial oder einem Harzmaterial geformt.
Als eine weitere Methode ist das schwingungsdämpfende Kautschukelement so
ausgestaltet, dass es eine verkleinerte Größe aufweist. Bei dem schwingungsdämpfenden
Kautschukelement, welches kompakt ausgestaltet ist, um sein Gewicht
zu verringern, ist das Volumen (die Menge) des Kautschuks unabdingbarer
Weise kleiner als jene(s) bei einem herkömmlichen schwingungsdämpfenden
Kautschukelement. Dementsprechend muss das Material, welches für das schwingungsdämpfende
Kautschukelement eingesetzt wird, dessen Größe verkleinert ist, ein beträchtlich
großes
Ausmaß an
Haltbarkeit zeigen, um einer Schwingungslast zu widerstehen, welches
so groß ist,
wie jene, die auf das herkömmliche
schwingungsdämpfende
Kautschukelement ausgeübt wurde.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen
technischen Hintergrund gemacht. Es ist eine erste Aufgabe dieser
Erfindung, ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement bereitzustellen, welches eine hervorragende Haltbarkeit
zeigen kann, ohne dass es einer Verschlechterung seiner Federsteifigkeit
unterliegt.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen,
welches zur Herstellung solch eines schwingungsdämpfenden Kautschukelements
geeignet ist.
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Die
vorstehend angegebene erste Aufgabe kann gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung gelöst
werden, welcher ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement mit hervorragender Haltbarkeit bereitstellt, wobei
eine Verbesserung ein schwingungsdämpfendes Kautschukelement umfasst,
welches erhalten wird, indem eine Zusammensetzung vulkanisiert wird,
in welcher ein unvulkanisiertes Naturkautschukmaterial und ein unvulkanisiertes
Acrylkautschukmaterial gleichmäßig in einem
Gewichtsverhältnis
von 90/10–60/40
vermengt sind; und feine Teilchen aus einem vulkanisierten Acrylkautschuk
mit einer Größe von 0,1 μm–100 μm, die durch
Vulkanisation des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials erhalten
werden, sind in einer Matrixphase aus einem vulkanisierten Naturkautschuk
dispergiert, die durch Vulkanisation des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials
erhalten wird.
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Ein
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgestaltetes schwingungsdämpfendes Kautschukelement
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine geeignete Menge der feinen
Teilchen aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk, die durch Vulkanisation
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials erhalten werden, in
einer Matrixphase aus dem vulkanisierten Naturkautschuk dispergiert
ist, die durch Vulkanisation des Naturkautschukmaterials erhalten
wird. In dem so erzeugten schwingungsdämpfenden Kautschukelement ermöglicht der
Acrylkautschuk, der in der Form der feinen Teilchen in der Matrixphase
aus dem Naturkautschuk dispergiert ist, eine gleichmäßige Verteilung
der auf das schwingungsdämpfende
Element ausgeübten
Last. Dementsprechend zeigt das vorliegende schwingungsdämpfende
Kautschukelement eine signifikant verbesserte Haltbarkeit, ohne
dass es eine Verschlechterung seiner Federsteifigkeit (Verhältnis der
dynamischen zur statischen Federkonstante) erleidet.
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Das
schwingungsdämpfende
Kautschukelement der vorliegenden Erfindung wird erhalten, indem
die Zusammensetzung vulkanisiert wird, in welcher das unvulkanisierte
Naturkautschukmaterial und das unvulkanisierte Acrylkautschukmaterial
in einem Gewichtsverhältnis
von 90/10–60/40
vermengt sind. In dem geformten schwingungsdämpfenden Kautschukelement sind
die feinen Teilchen aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk, die eine
Größe von 0,1 μm–100 μm aufweisen
und durch Vulkanisation des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials
erhalten werden, in der Matrixphase aus dem vulkanisierten Naturkautschuk
dispergiert, die durch Vulkanisation des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials
erhalten wird. Gemäß dieser
Struktur zeigt das schwingungsdämpfende
Kautschukelement in effektiver Weise eine verbesserte Haltbarkeit,
während
die für
das schwingungsdämpfende
Kautschukelement erforderlichen physikalischen Eigenschaften gewährleistet werden.
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Die
vorstehend angegebene zweite Aufgabe kann gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung gelöst
werden, welcher ein Verfahren zur Herstellung eines schwingungsdämpfenden
Kautschukelements bereitstellt, wobei das Verfahren die Schritte
umfasst: Zubereiten einer unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung
durch gleichmäßiges Vermengen
eines unvulkanisierten Naturkautschukmaterials und eines unvulkanisierten
Acrylkautschukmaterials in einem Gewichtsverhältnis von 90/10–60/40 miteinander
und Zugeben eines Vulkanisationsmittels zum Vulkanisieren des unvulkanisierten
Naturkautschukmaterials und eines Vulkanisationsmittels zum Vulkanisieren
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials, Formen der so erhaltenen
Mischung zu einer erwünschten
Gestalt und Vulkanisieren der geformten Mischung, um das schwingungsdämpfende
Kautschukelement zu erhalten, in welchem feine Teilchen aus einem
vulkanisierten Acrylkautschuk, die eine Größe von 0,1μm–100μm aufweisen und durch Vulkanisation
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials erhalten werden, in
einer Matrixphase aus einem vulkanisierten Naturkautschuk dispergiert
sind, die durch Vulkanisation des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials
erhalten wird.
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Das
vorliegende Verfahren der Herstellung eines schwingungsdämpfenden
Kautschukelements ermöglicht
es, dass der vulkanisierte Acrylkautschuk, der durch Vulkanisation
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials erhalten wird, in der
Form der feinen Teilchen gleichmäßig in der
Matrixphase aus dem vulkanisierten Naturkautschukmaterial dispergiert
ist, die durch Vulkanisation des unvulkanisierten Naturkautschuks erhalten
wird. Dementsprechend kann das schwingungsdämpfende Kautschukelement mit
einem hohen Grad der Haltbarkeit in vorteilhafter Weise gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Das
wie vorstehend ausgestaltete schwingungsdämpfende Kautschukelement gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch eine innige Vermischung eines vulkanisierten
Naturkautschuks und eines vulkanisierten Acrylkautschuks gebildet,
die durch Vulkanisation eines Naturkautschukmaterials und eines
Acrylkautschukmaterials erhalten wird, welche in der Technik bekannt
sind. Das vorliegende schwingungsdämpfende Kautschukelement ist
dadurch gekennzeichnet, dass die feinen Teilchen aus dem vulkanisierten
Acrylkautschuk mit einer Größe von 0,1 μm–100 μm in der
Matrixphase aus dem vulkanisierten Naturkautschuk dispergiert sind.
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Das
unvulkanisierte Naturkautschukmaterial und das unvulkanisierte Acrylkautschukmaterial,
die zur Erzeugung des vorliegenden schwingungsdämpfenden Kautschukelements
verwendet werden, sind beides Polymere, die gegenseitig inkompatibel
sind. In dem schwingungsdämpfenden
Kautschukelement, das durch Vulkanisation der zwei unvulkanisierten
Kautschukmaterialien erhalten wird, die in einem festgelegten Verhältnis miteinander
vermischt sind, sind der vulkanisierte Naturkautschuk und der vulkanisierte
Acrylkautschuk gegenseitig nicht kompatibel. Bei dem vorliegenden
schwingungsdämpfenden
Kautschukelement ist der vulkanisierte Acrylkautschuk in der Matrixphase
aus dem vulkanisierten Naturkautschuk in der Form feiner Teilchen mit
einer Größe von 0,1 μm–100 μm dispergiert.
Die in der Matrixphase aus dem vulkanisierten Naturkautschuk dispergierten
feinen Teilchen aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk sind dafür effektiv,
die auf das schwingungsdämpfende
Element ausgeübte
Last zu verteilen und zu verringern, um dadurch in bemerkenswerter Weise
die Haltbarkeit des schwingungsdämpfenden
Elements zu verbessern. Es ist bevorzugt, dass die feinen Teilchen
aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk eine Größe von nicht größer als
10 μm aufweisen,
um die Haltbarkeit des schwingungsdämpfenden Elements weiter zu
verbessern. Eine Größe der feinen
Teilchen aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk, welche die Obergrenze
von 100 μm übersteigt,
beeinflusst die physikalischen Eigenschaften wie etwa die Bruchdehnung
des schwingungsdämpfenden
Elements in nachteiliger Weise. Die Teilchengröße des vulkanisierten Acrylkautschuks
kann durch verschiedene bekannte Verfahren gemessen werden. Z.B.
werden die Teilchen aus dem vulkanisierten Acrylkautschuk durch
ein Abtast-Elektronenmikroskop (SEM) oder ein Abtast-Sondenmikroskop (SPM)
betrachtet, um die Größe der Teilchen
zu messen.
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Um
zu ermöglichen,
dass das schwingungsdämpfende
Kautschukelement, welches als Endprodukt erzeugt wird, die erwünschten
Betriebseigenschaften oder physikalischen Eigenschaften zeigt, ist
das Gewichtsverhältnis
des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials zu jenem des unvulkanisierten
Acrylkautschukmaterials innerhalb des Bereichs zwischen 90/10 und
60/40 ausgewählt.
Wenn die Menge des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials übermäßig kleiner
als jene des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials ist, erfährt das
hergestellte schwingungsdämpfende
Kautschukelement nicht die Wirkung, die durch Zugabe des unvulkanisierten
Acrylkautschukmaterials zu erzielen ist. Wenn andererseits die Menge
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials übermäßig größer als jene des unvulkanisierten
Naturkautschukmaterials ist, können
sich die physikalischen Eigenschaften wie etwa die permanente Stauchung
des schwingungsdämpfenden Kautschukelements
verschlechtern. Wenn die Menge des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials
extrem größer als
jene des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials ist, kann in dem
hergestellten schwingungsdämpfenden
Kautschukelement eher der vulkanisierte Acrylkautschuk als der vulkanisierte
Naturkautschuk in unerwünschter
Weise die Matrixphase ausbilden. In diesem Fall mag das schwingungsdämpfende
Kautschukelement nicht die vorstehend beschriebene erwünschte Struktur
und die für
das schwingungsdämpfende
Kautschukelement erforderlichen erwünschten Eigenschaften aufweisen.
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In
der vorliegenden Erfindung müssen
das Naturkautschukmaterial und das Acrylkautschukmaterial miteinander
im unvulkanisierten Zustand vermengt werden. Wenn anstelle des unvulkanisierten
Acrylkautschuks ein vulkanisierter Acrylkautschuk mit dem unvulkanisierten
Naturkautschuk vermengt wird, wird vermutet, dass das durch Vulkanisation
der so erhaltenen Mischung herzustellende schwingungsdämpfende
Kautschukelement aufgrund eines beträchtlich geringen Ausmaßes der
Wechselwirkung an einer Grenzfläche
zwischen dem Naturkautschuk und dem Acrylkautschuk keine für das schwingungsdämpfende
Kautschukelement erforderlichen zufriedenstellenden physikalischen
Eigenschaften wie etwa Bruchdehnung aufweist. Anders gesagt wird
das hergestellte schwingungsdämpfende
Kautschukelement nicht durch eine innige Vermischung des vulkanisierten
Naturkautschuks und des vulkanisierten Acrylkautschuks ausgebildet.
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Das
Naturkautschukmaterial und das Acrylkautschukmaterial, die zur Herstellung
des vorliegenden schwingungsdämpfenden
Kautschukelements eingesetzt werden, sind in geeigneter Weise aus
jenen ausgewählt,
die in der Technik bekannt sind. Z.B. kann das Acrylkautschukmaterial
wie erforderlich in Abhängigkeit von
den für
das schwingungsdämpfende
Element erforderlichen erwünschten
Eigenschaften aus allen bekannten synthetischen Kautschukmaterialien
ausgewählt
werden, deren Hauptkomponente Alkylacrylat ist. Insbesondere ist
es bevorzugt, Acrylkautschukmaterialien einzusetzen, die mit einem
Vulkanisationsmittel auf Polyaminbasis vulkanisiert werden können, was
beschrieben werden wird. Z.B. ist es bevorzugt, ein Copolymer (ACM)
von Alkylacrylat und 2-Chlorethylvinylether, ein Copolymer (ANM)
von Alkylacrylat und Acrylnitril und ein Copolymer (VAMAC-G) von
Methylacrylat und Ethylen einzusetzen.
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Bei
der Herstellung des vorliegenden schwingungsdämpfenden Kautschukelements
mit der beabsichtigten Struktur unter Verwendung des unvulkanisierten
Naturkautschukmaterials und des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials,
die vorstehend beschrieben wurden, werden geeignete Mengen bekannter
Vulkanisationsmittel, die zur Vulkanisation der jeweiligen Kautschukmaterialien
geeignet sind, zu der Mischung der unvulkanisierten Kautschukmaterialien
vor ihrer Vulkanisation zugegeben. Als Vulkanisationsmittel zum
Vulkanisieren des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials wird
im Allgemeinen ein Vulkanisationsmittel auf Schwefelbasis wie etwa
Schwefel eingesetzt, so dass das unvulkanisierte Naturkautschukmaterial
durch ein bekanntes Vulkanisationssystem auf Schwefelbasis vulkanisiert
wird. Das Vulkanisationsmittel zum Vulkanisieren des unvulkanisierten
Acrylkautschukmaterials ist in geeigneter Weise aus allen bekannten
Vulkanisationsmitteln in Abhängigkeit
von den zu verwendenden Arten des Acrylkautschukmaterials ausgewählt. Z.B.
wird ein Vulkanisationsmittel auf Polyaminbasis wie etwa Hexamethylendiamincarbamat
oder Triethylentetraamin eingesetzt.
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In
der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein ausgewählter Vulkanisationsbeschleuniger und/oder
-hilfsmittel in Kombination mit den jeweiligen Vulkanisationsmitteln
zum Vulkanisieren der zwei unvulkanisierten Kautschukmaterialien
eingesetzt werden. Der (Das) bzw. die zweckmäßigen Vulkanisationsbeschleuniger
und/oder -hilfsmittel ist/sind in Abhängigkeit von dem speziellen
unvulkanisierten Kautschukmaterial (das unvulkanisierte Naturkautschukmaterial
oder das unvulkanisierte Acrylkautschukmaterial) und des speziellen
Vulkanisationsmittels ausgewählt.
Der wenigstens eine ausgewählte
Vulkanisationsbeschleuniger und/oder -hilfsmittel wird in einer
geeigneten Menge mit dem speziellen unvulkanisierten Kautschukmaterial und
dem speziellen Vulkanisationsmittel vermengt und verknetet, so dass
das unvulkanisierte Kautschukmaterial mit einem verbesserten Ergebnis
vulkanisiert wird.
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Typische
Beispiele für
den Vulkanisationsbeschleuniger schließen ein: Sulfenamide wie etwa N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid
(BBS), N-Cyclohexyl-2- benzothiazolylsulfenamid
(CBS) und N-Oxydiethylen-2-benzothiazolylsulfenamid
(OBS); Dithiocarbamate wie etwa Zinkdimethyldithiocarbamat (ZnMDC) und
Zinkdiethyldithiocarbamat (ZnEDC); und Thiurame wie etwa Tetramethylthiuramdisulfid
(TMTD), Tetraethylthiuramdisulfid (TETD) und Tetrabutylthiuramdisulfid
(TBTD). Als Vulkanisationsbeschleunigungshilfsmittel werden z.B.
Zinkoxid oder Stearinsäure
eingesetzt.
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Verschiedene
andere bekannte geeignete Zusatzstoffe können wie erforderlich zu den
unvulkanisierten Kautschukmaterialien zugegeben sein. Diese Zusatzstoffe
können
einschließen:
Verstärkungsmittel
wie etwa Ruß,
Anti-Alterungsmittel wie etwa Wachs und Weichmacher wie etwa Öl. Es ist
anzumerken, dass diese Zusatzstoffe nicht verhindern sollen, dass
das hergestellte schwingungsdämpfende
Kautschukelement die erwünschten
physikalischen Eigenschaften und Betriebscharakteristika zeigt,
und die Mengen der Zusatzstoffe sollten so bestimmt werden, dass
sie jene physikalischen Eigenschaften und Betriebscharakteristika
des schwingungsdämpfenden
Kautschukelements nicht beeinträchtigen.
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Bei
der Herstellung des vorliegenden schwingungsdämpfenden Kautschukelements
können
verschiedene, in der Technik bekannte Verfahren eingesetzt werden.
In der vorliegenden Erfindung werden das unvulkanisierte Naturkautschukmaterial
und das unvulkanisierte Acrylkautschukmaterial in einem geeigneten
Gewichtsverhältnis
vermengt, d.h. das Gewichtsverhältnis
des Naturkautschukmaterials zu dem Acrylkautschukmaterial ist gleich
90/10 bis 60/40, und die Mischung wird in einen geeigneten bekannten
Kneter oder Mischer wie etwa einen Banbury-Mischer oder einen walzenartigen
Mischer eingebracht, so dass die Mischung gleichmäßig verknetet
wird. Zu dieser Mischung werden die Vulkanisationsmittel zum Vulkanisieren
der jeweiligen unvulkanisierten Kautschukmaterialien und die in
geeigneter Weise ausgewählten
Zusatzstoffe zugegeben und verknetet, um so eine unvulkanisierte
Kautschukzusammensetzung bereitzustellen, in welcher das unvulkanisierte
Acrylkautschukmaterial gleichmäßig in der
Form feiner Teilchen mit einer festgelegten Größe in dem unvulkanisierten
Naturkautschukmaterial dispergiert ist. Anschließend wird die so erhaltene
unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung durch ein geeignetes Formungsverfahren
unter Einsatz z.B. einer Modellform zum Gießen bzw. Formen bei einer in
geeigneter Weise festgelegten Temperatur, bei welcher das unvulkanisierte
Naturkautschukmaterial und das unvulkanisierte Acrylkautschukmaterial
gleichzeitig vulkanisiert werden, zu einer erwünschten Gestalt geformt. So
wird das beabsichtigte schwingungsdämpfende Kautschukelement hergestellt.
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Die
Reihenfolge des Einbringens des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials,
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials, der Vulkanisationsmittel
für die
jeweiligen unvulkanisierten Kautschukmaterialien und der Zusatzstoffe
in den Kneter ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt. Z.B.
können
alle Komponenten gleichzeitig in den Kneter oder Mischer eingebracht
werden. Alternativ werden alle Komponenten mit Ausnahme der Vulkanisationsmittel
in den Kneter oder Mischer für
ein vorausgehendes Verkneten eingebracht werden, und die Vulkanisationsmittel
können
in einem nachfolgenden Schritt eines abschließenden Verknetens eingebracht
werden. Und zwar werden die Komponenten so miteinander vermengt,
dass das unvulkanisierte Naturkautschukmaterial und das unvulkanisierte
Acrylkautschukmaterial gleichzeitig vulkanisiert werden, nachdem
die Vulkanisationsmittel zugegeben worden sind.
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Der
Knetvorgang wird bei einer geeigneten Temperatur für eine geeignete
Zeitdauer vorgenommen. Um den erwünschten Dispersionszustand
der feinen Teilchen aus dem Acrylkautschukmaterial zu erzielen, wird
in der vorliegenden Erfindung die Knetzeit im Hinblick auf die speziellen
Arten und Mengen des Naturkautschukmaterials und des Acrylkautschukmaterials
und der Betriebscharakteristik des Kneters bestimmt.
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Beim
Formen und Vulkanisieren der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung
wird die Vulkanisationsbedingung wie etwa die Temperatur, der Druck
und die Zeitdauer in Abhängigkeit
von den speziellen Arten des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials,
des unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials und der Vulkanisationsmittel
in geeigneter Weise bestimmt, um eine effektive Vulkanisation dieser
unvulkanisierten Kautschukmaterialien zu erzielen. Der Form- und
Vulkanisationsvorgang kann gemäß jeder
bekannten Weise wie etwa einem Pressform- und Vulkanisationsverfahren,
bei dem das Formen und die Vulkanisation gleichzeitig vorgenommen
werden, durchgeführt
werden. Das herzustellende schwingungsdämpfende Kautschukelement kann
mit einer metallischen Struktur aus einem Eisen- oder Aluminiummaterial
versehen sein, welches während
oder nach dem Form- und Vulkanisationsvorgang an das Kautschukelement
gebunden werden kann. Diesbezüglich
ist es so zu verstehen, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung
nicht nur für
ein schwingungsdämpfendes
Kautschukelement ohne solch eine metallische Struktur einsetzbar
ist, sondern zudem für ein
schwingungsdämpfendes
Kautschukelement mit solch einer daran gebundenen metallischen Struktur.
Es ist zudem so zu verstehen, dass der Aufbau und die Größe des durch
Vulkanisation des unvulkanisierten Naturkautschukmaterials und des
unvulkanisierten Acrylkautschukmaterials herzustellenden schwingungsdämpfenden
Kautschukelements nicht speziell beschränkt sind, sondern dass sie
in Abhängigkeit
von den erwünschten
Eigenschaften und der Anwendung des schwingungsdämpfenden Kautschukelements
in geeigneter Weise bestimmt werden können.
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Das
wie vorstehend beschrieben hergestellte schwingungsdämpfende
Kautschukelement ist zwischen zwei Elementen in einem schwingungs-
oder schockübertragenden
System eines Kraftfahrzeugs angeordnet, so dass es als eine Motorhalterung,
eine Körperhalterung,
eine Halterung für
die Führerkabine,
eine Elementhalterung, eine Halterung für eine Verstrebung, eine Halterung
für einen
Strebebalken, ein Lager für eine
Radaufhängung,
usw. fungiert. Da das vorliegende schwingungsdämpfende Kautschukelement aufgrund der
signifikant verbesserten Haltbarkeit in kompakter Weise ausgestaltet
werden kann, weist das Kraftfahrzeug, in dem das vorliegende schwingungsdämpfende
Kautschukelement installiert ist, ein in vorteilhafter Weise verringertes
Gewicht auf.
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BEISPIELE
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Um
die vorliegende Erfindung weitergehend zu verdeutlichen, werden
einige Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist
so zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten dieser
Beispiele beschränkt
ist, sondern dass sie mit verschiedenen Veränderungen, Modifizierungen
und Verbesserungen verschieden von jenen der folgenden Beispiele
und den Einzelheiten der vorhergehenden Beschreibungen ausgeführt werden
kann, welche dem Fachmann einfallen können, ohne von der Idee der
in den angefügten
Ansprüchen
definierten Erfindung abzuweichen.
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Im Übrigen wurden
ein unvulkanisiertes Naturkautschukmaterial (NR) und ein unvulkanisiertes
Acrylkautschukmaterial (VAMAC-G, erhältlich von Mitsui Dupont Polychemical
Kabushiki Kaisha, Japan) in einen „Banbury-Mischer" genannten Kneter
in den in der nachstehenden TABELLE 1 angegebenen jeweiligen Anteilen
eingebracht und wurden gleichmäßig miteinander
verknetet oder vermengt, um so verschiedene unvulkanisierte Kautschukmischungen
bereitzustellen.
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Zu
100 Gewichtsteilen einer jeden der unvulkanisierten Kautschukmischungen,
die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, wurden Zinkoxid
und Stearinsäure
als Vulkanisationsbeschleunigungshilfsstoff, HAF-Ruß („ASTM-N330") und ein aromatisches
Verfahrensöl
als Weichmacher zugegeben. Nachdem alle Komponenten in dem Banbury-Mischer verknetet
worden waren, wurden Schwefel als ein Vulkanisationsmittel A, Hexamethylendiamincarbamat
als ein Vulkanisationsmittel B und N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid als
Vulkanisationsbeschleuniger in den in der TABELLE 1 angegebenen
jeweiligen Mengen zugegeben. Jede der so erhaltenen Mischungen wurde
mit einem walzenartigen Mischer gleichmäßig verknetet, so dass verschiedene
unvulkanisierte Kautschukzusammensetzungen erhalten wurden. Die
erhaltenen unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen wurden einem
Pressform- und Vulkanisationsverfahren zur gleichzeitigen Vulkanisation
des Naturkautschukmaterials und des Acrylkautschukmaterials unterzogen,
wodurch verschiedene vulkanisierte Kautschukelemente als Teststücke der
Proben 1–3
gemäß der vorliegenden
Erfindung und der Vergleichsproben 1 und 2 erhalten wurden, um einen
Haltbarkeitstest und einen Test bezüglich der permanenten Stauchung
durchzuführen.
Die Vulkanisation wurde für
die in dem Haltbarkeitstest zu verwendenden Teststücke für 20 Minuten
bei einer Temperatur von 160 °C
und für
die bei dem Test bezüglich
der permanenten Stauchung zu verwendenden Teststücke für 30 Minuten bei einer Temperatur
von 160 °C
vorgenommen. Für jedes
der Teststücke
gemäß den Proben
1–3 der
vorliegenden Erfindung wurden die Größen der Teilchen aus dem Acrylkautschuk,
die in dem NR dispergiert waren, gemessen, um die durchschnittliche
Teilchengröße des Acrylkautschuks
zu erhalten. Es wurde bestätigt,
dass die erhaltene Teilchengröße des Acrylkautschuks
in jedem Teststück
etwa 0,5 μm–3 μm betrug.
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Die
für den
Haltbarkeitstest zu verwendenden Teststücke sind hantelförmige Teststücke (Typ
Nr. 5), die gemäß JIS-K-6251-1993, „Tensile
Test Method of Vulcanized Rubber",
hergestellt werden. Die Teststücke, die
für den
Test bezüglich
der permanenten Stauchung zu verwenden sind, sind große Stücke gemäß JIS-K-6262-1997, „Permanent
Compressive Strain Test Method of Vulcanized Rubber and Thermoplastic
Rubber".
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Die
Teststücke
gemäß der Proben
1–3 der
vorliegenden Erfindung und der Vergleichsproben 1–2, die wie
vorstehend beschrieben hergestellt wurden, wurden auf die folgenden
Weisen dem Haltbarkeitstest und dem Test bezüglich der permanenten Stauchung
unterzogen.
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- Haltbarkeitstest -
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Ein
jedes der Teststücke
für den
Haltbarkeitstest wurde durch ein geeignetes Zugprüfgerät wiederholt einer
Zuglast ausgesetzt, um so zu bewirken, dass das Teststück 300 Mal
pro Minute in der axialen Richtung eine Zugspannung von 0 %–100 % erfuhr,
bis das Teststück
brach oder ein Bruch auftrat. Es wurde die Anzahl an Zugspannungen
erhalten, bis das Teststück
brach. Die erhaltenen Anzahlen sind in der TABELLE 2 als ein Wert
angegeben, der die Haltbarkeit (Hantelermüdung) der Teststücke angibt.
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- Test bezüglich permanenter
Stauchung -
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Ein
jedes der Teststücke
für den
Test bezüglich
permanenter Stauchung wurde bei einem festgelegten Stauchungsverhältnis bei
100 °C für 22 Stunden
mit einer geeigneten Stauchvorrichtung durch ein Verfahren gemäß JIS-K-6262-1997, „5. Permanent
Compressive Strain Test",
gestaucht gehalten. Dann wurde die Stauchungslast von jedem Teststück entfernt,
und das Teststück
wurde für
eine festgelegte Abkühlzeit
bei Raumtemperatur gehalten. Dann wurde die Dicke eines Mittelabschnitts
eines jeden Teststücks
gemessen, um den Prozentsatz der permanenten Stauchung zu erhalten.
Der erhaltene Prozentsatzwert der permanenten Stauchung der Teststücke ist
in TABELLE 2 angegeben.
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Wie
aus dem in TABELLE 2 angegebenen Testergebnis ersichtlich ist, weist
das Teststück
gemäß Vergleichsprobe
2, in welcher der Acrylkautschuk in einer Menge eingeschlossen ist,
die nicht in den vorgeschriebenen Bereich der vorliegenden Erfindung
fällt,
ein größeres Haltbarkeitsniveau
als das Teststück
der Vergleichsprobe 1 auf, die keinen Acrylkautschuk einschließt, sondern
eine Verschlechterung der für
das schwingungsdämpfende
Kautschukelement erforderlichen physikalischen Eigenschaften erleidet,
anders gesagt einen hohen Prozentsatz der permanenten Stauchung
erfährt.
Im Gegensatz dazu weist jedes der Teststücke gemäß den Proben 1–3 der vorliegenden
Erfindung eine erhöhte
Haltbarkeit auf und zeigt einen ausreichend niedrigen Prozentsatz
der permanenten Stauchung.
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Es
ist aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, dass das schwingungsdämpfende
Kautschukelement gemäß der vorliegenden
Erfindung eine verbesserte Haltbarkeit zeigt, während die für das schwingungsdämpfende
Kautschukelement erforderlichen physikalischen Eigenschaften gewährleistet
werden. Dementsprechend kann das vorliegende schwingungsdämpfende
Kautschukelement kompakt ausgebildet werden, so dass es zu einer
Gewichtsverringerung der Kraftfahrzeuge beiträgt, in denen das schwingungsdämpfende
Kautschukelement installiert ist. Das Verfahren der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
es, dass das hergestellte schwingungsdämpfende Kautschukelement eine
hervorragende Haltbarkeit zeigt.
