JP2003313363A

JP2003313363A - 防振ゴム組成物

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Publication number: JP2003313363A
Application number: JP2002118597A
Authority: JP
Inventors: Kouchiyu Miyaji; 浩忠宮路; Norio Minouchi; 則夫箕内
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP4053811B2

Abstract

(57)【要約】【課題】天然ゴムとブタジエンゴムとのブレンドか
らなる防振ゴム組成物において、充分に高い耐疲労性
（機械的耐久性）及び強度と、充分に低い動倍率とを同
時に達成することができるものを提供する。【解決手段】防振ゴム組成物が下記（１）〜（３）の特
徴を備える。（１）ゴム成分の５５重量％以上が天然ゴムであって、
ゴム成分の５重量％以上がブタジエンゴムであり、
（２）ブタジエンゴムは、シス−１，４結合の含量が９
５％以上であって、重量平均分子量が２０万以上であ
り、（３）カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ
_２ＳＡ）が２０〜３５ｍ^２/ｇであって、フタル酸ジブ
チル吸油量（ＤＢＰ吸油量ｍｌ/ｇ）の数値を該窒素吸
着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）の数値で割った値（ＤＢＰ吸油
量／Ｎ_２ＳＡ）が５以上であり、（４）加硫硬化後のゴ
ムの硬さ（Ｈｓ）が４０〜６０である。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、防振ゴム組成物に
関する。特には、自動車用エンジンマウント等の自動車
用防振部材に用いられるゴム組成物に関する。【０００２】【従来の技術】自動車や車両の振動を吸収し騒音を防止
するため、エンジンマウント等のマウント材、ブッシュ
材、ダンパー材などには防振ゴムが用いられる。【０００３】自動車用防振ゴムを組成する高分子材料と
しては、天然ゴム(NR)、または天然ゴムとブタジエンゴ
ム(BR)等の他のジエン系ゴムとのブレンドが広く用いら
れている。天然ゴムとブレンドするゴムとして、スチレ
ン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、及
びブチルゴム(IIR)も用いられている。【０００４】このような天然ゴム系の防振ゴムは、天然
ゴムの有する高分子性及び可撓性等により、良好な防振
性能と、繰り返し変形に対する抵抗性とを実現するのに
適している。すなわち、天然ゴムやそのブレンドは、周
波数の比較的高い領域において撓み易く、振動減衰及び
騒音の吸収に適しており、疲労に対して抵抗する靱性を
備えている。【０００５】しかしながら、自動車用防振ゴムには、自
動車の操縦安定性を確保するために充分な支持剛性を備
えることが要求される。そのため、防振ゴム組成物に
は、カーボンブラックその他の補強用充填剤が添加され
て、ゴム硬さ及び支持剛性が付与される。【０００６】防振ゴム組成物は、このように、動的変形
時における撓み易さと、支持剛性との相矛盾する性能が
要求される。この両者の要求に対する性能のバランスに
ついて最も簡便な表現するものとして、静的バネ定数に
対する動的バネ定数の比率、すなわち動倍率が用いられ
る。動倍率は、１に近い値であることが望ましく、近年
の性能要求からは１．４以下、好ましくは１．３以下に
することが求められる。【０００７】動倍率を低くするためには、カーボンブラ
ックの粒径を大きくするのが好ましいことが知られてお
り、防振ゴムには、例えば、ＡＳＴＭコードＮ５００
（ＦＥＦ級；粒子径４０〜４８ｎｍ）またはＡＳＴＭコ
ードＮ６００（ＧＰＦ級；粒子径４９〜６０ｎｍ）のゴ
ム用ファーネスタイプが一般に用いられている。【０００８】しかし、比較的粒径の大きいカーボンブラ
ックを用いた場合、補強性が低下するために機械的特性
が低下し、特には機械的疲労に対する耐久性が低下する
という問題があった。【０００９】そのため、動倍率を低く保ちつつ補強性の
低下を抑える目的で、ストラクチャーの発達したカーボ
ンブラックを用いることが提案されている（特開平１１
−３０２５５７，特開２００１−４９１４３）。【００１０】【発明が解決しようとする課題】しかし、たとえハイス
トラクチャータイプを選択したとしても大粒径のカーボ
ンブラックを用いることによる耐久性の低下を充分に抑
えることができなかった。すなわち、大粒径かつハイス
トラクチャーのカーボンブラックを用いた場合も、機械
的疲労に対する耐久性は、粒径の小さいカーボンブラッ
クを用いた場合に比べて、かなり小さくなっていた。【００１１】本件発明者らは、上記問題点に鑑み鋭意検
討した結果、カーボンブラックについて特定の条件を満
たすものを用いるとともに、特定のブタジエンを天然ゴ
ムに配合した場合に、低動倍率、補強性、及び機械的耐
久性の要求を同時に満たすことができることを見出し
た。【００１２】すなわち、本発明は、天然ゴムを主体とす
る防振ゴム組成物において、低動倍率と、充分な補強性
及び機械的耐久性とを同時に実現することのできるゴム
組成物を提供するものである。【００１３】【課題を解決するための手段】本発明の防振ゴム組成物
は、天然ゴムとブタジエンゴムとのブレンドからなるゴ
ム成分１００重量部に対してカーボンブラックを２０重
量部以上配合してなり、下記（１）〜（３）の特徴を備
える。【００１４】（１）ゴム成分の５５重量％以上が天然ゴ
ムであって、ゴム成分の５重量％以上がブタジエンゴム
であり、（２）ブタジエンゴムは、シス−１，４結合の
含量が９５％以上であって、重量平均分子量が２０万以
上であり、（３）カーボンブラックは、窒素吸着比表面
積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜４０ｍ^２／ｇであって、該窒素
吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）の数値をフタル酸ジブチル吸
油量（ＤＢＰ吸油量ｍｌ／ｇ）の数値で割った値（Ｎ_２
ＳＡ／ＤＢＰ吸油量）が５以上であり、（４）加硫硬化
後のゴムの硬さ（Ｈｓ）が４０〜６０である。【００１５】上記構成により、自動車用防振ゴムとして
の充分な耐熱老化性と、充分な耐疲労性とを同時に達成
することのできる組成物を提供するものである。【００１６】【発明の実施の形態】本発明の防振ゴム組成物に用いる
ゴム成分（ゴム弾性を示すポリマー成分）は、天然ゴム
とブタジエンゴムとのブレンドであって、天然ゴムが５
５重量％以上、好ましくは６０重量％以上含まれるもの
である。また、ブタジエンゴムを５重量％以上含むもの
である。【００１７】すなわち、天然ゴムが連続相のマトリクス
をなすとともに、ブタジエンゴム相の物性への寄与が明
瞭に現れるゴムブレンドである。【００１８】本発明に用いるブタジエンゴムは、シス−
１，４結合の含量が９５％以上、好ましくは９７％以上
であり、特には、ネオジム（Ｎｄ）系触媒等の希土類元
素触媒を用いて合成される。【００１９】本発明に用いるブタジエンゴムは、また、
重量平均分子量が２０万以上、好ましくは２５万以上、
より好ましくは３０万以上である。ここで、重量平均分
子量は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として用
いてＧＰＣ測定を行った場合のポリスチレン換算分子量
である。【００２０】ブタジエンゴムとして、シス−１，４結合
含量が９５％以上であって、かつ重量平均分子量が２０
万以上のものを用いる場合にのみ、低い動倍率と、繰り
返し変形に対する充分な耐久性と、充分な機械的強度と
を得ることができる。【００２１】重量平均分子量が２０万未満のものを用い
る場合、特には動倍率が上昇してしまう。自動車用防振
ゴムに必要な支持剛性及び防振性を備えるためには、JI
S K6385に規定する動倍率（Ｋｄ１００／Ｋｓ）を測定
した場合に１．４未満とする必要があるが、重量平均分
子量が２０万未満であると、動倍率が約１．４またはそ
れ以上となってしまう。ここで、Ｋｄ１００は、１００
Ｈｚにおける圧縮時の動的バネ定数である。【００２２】ブタジエンゴムとして、シス−１，４結合
含量が９７％以上であって、特にネオジム系触媒を用い
る場合に、繰り返し変形に対する優れた耐久性を得るこ
とができる。この場合に、ゴム高分子の分岐度、分子量
分布、及び、トランス結合の分子内分布等の組み合わせ
が、防振ゴムの動バネ定数の低減、及び、減衰性能の増
大に適したものとなるのである。なお、ネオジム（Ｎ
ｄ）系触媒とは、ネオジム単独、またはネオジムと他の
金属等からなる複合触媒である。【００２３】本発明に用いるゴム成分には、天然ゴム及
びブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムその他のゴム
を少量、例えば１０重量％以下の比率で含むことができ
る。【００２４】本発明の防振ゴム組成物には、補強用充填
剤としてカーボンブラックが添加され、防振ゴムに必要
な支持剛性が添加される。このためのカーボンブラック
の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して少なくとも
２０重量部であり、通常は３０重量部以上である。カー
ボンブラックの添加量は、ゴムのＪＩＳＡ硬さ（Ｈ
ｓ）が４０〜６０となるよう適宜に調整される。【００２５】本発明の防振ゴム組成物に用いるカーボン
ブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ _２ＳＡ）が２０〜３
５ｍ^２／ｇ好ましくは２５〜３０ｍ^２／ｇであって、フ
タル酸ジブチル吸油量（ＤＢＰ吸油量ｍｌ/ｇ）の数値
を該窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）の数値で割った値
（ＤＢＰ吸油量／Ｎ_２ＳＡ）が５以上のものである。【００２６】すなわち、粒径（１次粒子径）が適度に大
きく、かつ、ストラクチャーが高度に発達したカーボン
ブラックが用いられる。【００２７】窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３５ｍ^２
／ｇまたは３０ｍ^２／ｇを超えると動倍率が大きくなっ
てしまう。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）がこれらの値
を超えると、動倍率が約１．４またはそれ以上となって
しまう。【００２８】一方、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２
０ｍ^２／ｇ未満であると、ゴム製品の強度低下を招いて
しまう。また、ＤＢＰ吸油量／Ｎ_２ＳＡが５未満である
と、補強効果に比べて動倍率の上昇が大きく、防振ゴム
の全体性能を低下させてしまう。【００２９】本発明の防振ゴム組成物には、各種の老化
防止剤、加硫促進剤、可塑剤、軟化剤などを、要求性能
により適量混合する。【００３０】上記防振ゴム組成物は、常法にしたがい成
形・加硫されてエンジンマウント、トーショナルダンパ
ー、ストラットマウントなどの各種自動車用、及びその
他の車両用防振ゴム製品が製造される。場合によって
は、船舶用、または橋梁用その他の建築物用防振ゴム、
免震ゴムなどにも用いることができる。【００３１】以下に、本発明の実施例及び比較例につい
て説明する。【００３２】（試験方法）＜ブタジエンゴム試料＞オクタン酸ネオジム触媒、及び
シクロヘキサン溶媒を用い、常法にて３種のブタジエン
ゴム試料を合成した。そして、ＦＴ−ＩＲによるシス1,
4結合含量の測定、及び、ＧＰＣによる分子量測定を行
った。【００３３】【表１】ブタジエンゴム試料のシス含量及び分子量＜混練＞バンバリミキサーを用いて一般的方法にしたが
って混練を行った。天然ゴム（ＲＳＳ＃３）と各種ブタ
ジエンゴム（上記表１に記載）とのブレンドからなるゴ
ム成分１００重量部に対して、下記の配合剤をこの順で
逐次添加した。【００３４】・所定のカーボンブラック（CB-１〜CB-
6；表２に記載のもの）：表３〜４中に記載の添加量、
すなわち、加硫ゴムのＪＩＳＡ硬さ（Ｈｓ）が５０と
なるように実験的に決定した添加量・ワックス（ミクロクリスタリンワックス）：１.０重
量部・酸化亜鉛（ＺｎＯ）：５重量部・ステアリン酸：１重量部、老化防止剤６Ｃ（大内新興化学（株）6C； N-フェニル-
N'-ジメチルブチル-p-フェニレンジアミン）：２.０重
量部、・老化防止剤ＲＤ（住友化学アンチゲンRD；ポリ(2,
2,4-トリメチル-1,2-ジ-ヒドロキノリン)）：２.０重量
部・イオウ：１.５重量部・加硫促進剤ＣＺ（三新化学（株）サンセラーＣＺ； N
-シクロヘキシル-２-ベンゾチアゾリルスルフェンアミ
ド）：２.０重量部ここで用いたカーボンブラック（ＣＢ）の分析値は表２
のとおりである。【００３５】【表２】カーボンブラック（ＣＢ）の分析値表２において、CB-１，CB-２及びCB-５は、従来から一
般的なゴム用ファーネスタイプのものである。CB-３及
びCB-４は本発明に用いた特殊品であり、CB-６は、超大
粒径タイプのものである。【００３６】＜動倍率の測定＞１６０℃２０分の加硫成
形により、直径８ｍｍＸ高さ４ｍｍの円柱形試験片を作
成し、粘弾性測定装置（(株)東洋精機製作所製レオログ
ラフソリッド）を用いて１００Ｈｚにおける圧縮時の動
的バネ定数（Ｋｄ１００）を測定した。また、(株)東洋
精機製作所製ストログラフＲを用いて静的バネ定数（Ｋ
ｓ）を測定し、動倍率（Ｋｄ１００／Ｋｓ）を算出し
た。これらの測定は、JIS K 6385に準拠して行った。【００３７】＜耐久性（耐疲労性）の測定＞１６０℃２
０分の加硫成形により、典型的な形状のストラットマウ
ント（特開２００１−２４０７０２に示すもの）を常法
により作成した。そして、市販の振動試験機を用い、常
温にて、＋８５００〜−６９００Ｎの荷重を２Ｈｚで印
加し、ストラットマウントに破断が発生するまでの振動
回数を測定した。【００３８】＜引っ張り強度の測定＞上記配合物から１
６０℃×２０分間の加硫により厚さ２ｍｍのシートを得
て引っ張り物性用試験片（３号ダンベル）を打ち抜き、
JIS K 6301に準拠して引っ張り試験を行った。【００３９】＜評価結果＞実施例及び比較例についての
上記測定により得られた結果について表３〜５にまとめ
て示す。なお、これらの表において、耐久性について
は、２１３万回以上を◎、２０３万回〜２１１万回を
○、２００万回以下を×とした。また、動倍率について
は、１.３５未満を◎、１.３５以上１.４０未満を○、
１.４０以上を×とした。引っ張り強度については、２
２MPa以上を◎、２０MPaを○、２０MPa未満を×とし
た。これらの×は要求性能未達を意味する。【００４０】【表３】実施例及び比較例（１）−NR/BR比及びBR種の
影響実施例１〜４から知られるように、重量平均分子量３０
万の高分子量タイプのブタジエンゴムを用いた場合、NR
/BR比（天然ゴム／ブタジエンゴム重量比）が90/10〜60
/40の範囲で、良好な結果が得られた。これらを比較す
ると、ブタジエンゴム含量が高い場合に耐久性が、より
高く、ブタジエンゴム含量が低い場合に動倍率が、より
低かった。引っ張り強度についても、ブタジエンゴム含
量が低い場合に、より良好な結果となった。これらのバ
ランスから、NR/BR比が80/20〜70/30のものが最も好ま
しいと考えられた。【００４１】一方、比較例１から知られるように、天然
ゴム１００％の場合、低動倍率及び引っ張り強度の点で
優れていたものの、耐久性が充分でない。また、比較例
２から知られるように、NR/BR比が40/60のもの、すなわ
ちブタジエンゴムが連続相のマトリクスをなすと考えら
れるブレンドゴムでは、耐久性及び引っ張り強度が要求
値よりも劣る。【００４２】【表４】実施例及び比較例（２）−BR種の影響表４における実施例３、実施例５及び比較例３の比較か
ら知られるように、同一NR/BR比であっても、ブタジエ
ンゴムの分子量が性能に大きく影響することが知られ
た。分子量が２５万のブタジエンゴムを用いる実施例５
では、分子量３３万のブタジエンゴムを用いる実施例３
の場合に比べて、耐久性及び動倍率において劣る結果と
なった。さらには、分子量が１８万のブタジエンゴムを
用いる比較例３では、耐久性、動倍率及び引っ張り強度
のいずれも要求値を満たさなかった。【００４３】【表５】実施例及び比較例（３）−CB種の影響表５の結果から知られるように、用いた５種のカーボン
ブラックのうち、CB-1及びCB-2を用いた実施例２及び実
施例６でのみ、全ての要求値を満足させる良好な結果が
得られた。これに対して、粒径が比較的小さくＤＢＰ吸
油量／Ｎ_２ＳＡの値が低いカーボンブラック（CB-3〜CB
-4）を用いた比較例４〜５では、耐久性及び引っ張り強
度は良好であったものの動倍率が高くなってしまった。
また、粒径が大きく、やはりＤＢＰ吸油量／Ｎ_２ＳＡの
値が低いカーボンブラック（CB-5〜CB-6）を用いた比較
例６〜７では、逆に、動倍率は良好であるものの、耐久
性及び引っ張り強度が要求値に満たなかった。【００４４】【発明の効果】天然ゴムとブタジエンゴムとのブレンド
からなる防振ゴム組成物において、充分に高い耐疲労性
及び強度と、充分に低い動倍率とを同時に達成すること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 9:00）Ｆターム(参考） 3J048 AA01 AD05 BA01 BD04 DA01 EA01 3J059 AB11 BA41 GA09 4J002 AC011 AC052 DA036 GN00

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】天然ゴムとブタジエンゴムとのブレンドか
らなるゴム成分１００重量部に対してカーボンブラック
を２０重量部以上配合してなり、下記（１）〜（３）の
特徴を備えた防振ゴム組成物。（１）ゴム成分の５５重量％以上が天然ゴムであって、
ゴム成分の５重量％以上がブタジエンゴムであり、（２）ブタジエンゴムは、シス−１，４結合の含量が９
５％以上であって、重量平均分子量が２０万以上であ
り、（３）カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２Ｓ
Ａ）が２０〜３５ｍ^２/ｇであって、フタル酸ジブチル
吸油量（ＤＢＰ吸油量ｍｌ/ｇ）の数値を該窒素吸着比
表面積（Ｎ_２ＳＡ）の数値で割った値（ＤＢＰ吸油量／
Ｎ_２ＳＡ）が５以上であり、（４）加硫硬化後のゴムの硬さ（Ｈｓ）が４０〜６０で
ある。