JP2007131807A - 防振ゴム用ゴム組成物及び防振ゴム - Google Patents

防振ゴム用ゴム組成物及び防振ゴム Download PDF

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貞之 中野
Akio Mase
昭雄 間瀬
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憲仁 木村
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Abstract

【課題】エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを主成分とし、高温での耐久性に優れた防振ゴム用ゴム組成物及び防振ゴムを提供する。
【解決手段】少なくとも下記の成分(A)〜(D)を含有し、かつ補強性充填剤を含有しない防振ゴム組成物。
(A):エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム
(B):天然ゴム
(C):有機過酸化物
(D):N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン
成分(A)と(B)の重量比は、95/5〜30/70であることが好ましい。α−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセンなどがあげられ、なかでもプロピレン及び1−ブテンが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム組成物に関するものである。更に詳しくは、本発明は、耐熱性、高温での耐久性に優れたエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム組成物に関するものである。本発明のゴム組成物は、例えば、エンジンマウント、マフラーハンガー、ストラットマウント等の自動車用および産業機器用の防振ゴムとして最適に使用され得る。
一般に、自動車やオートバイ等の交通手段、さらには産業機械、OA機器、家庭電気機器等においては、騒音や振動を防止するために多種多様の防振ゴムが使用されている。特に、自動車分野においては、近年、エンジンの高性能化、排ガス規制対策、騒音規制対策に伴い、耐熱性ならびに高温での耐久性に優れ、かつ騒音や振動を防止できる防振ゴムに対する要求が強まっている。
かかる防振ゴムが具備すべき特性としては、(1)耐熱老化性に優れること (2)長期間の繰り返し外力に対する耐久性に優れること (3)騒音や振動の伝達を防止するため、動倍率(動的弾性率/静的弾性率)が低いこと などがあげられる。
ここで高温での耐久性とは、高温雰囲気で一定荷重に耐えうることであり、高温での破断伸びが大きいことが要求される。
また、動倍率とは、高周波数域の振動入力時における弾性率(動的弾性率)の変化度であり、動的弾性率と静的弾性率との比によって表されるものである。振動絶縁の目的からは、該動倍率が低いことが要求される。
その他、引張強度や圧縮永久歪などの静的なゴム特性においても、通常のゴムに比べて劣らないことも、もちろん重要である。
従来の防振ゴムとしては、主として、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)などの高不飽和ゴムが使用されている。それは、NRやSBRなどの高不飽和ゴムは、低不飽和ゴムに比べて耐久性や動倍率に優れるという長所を有することによるのであるが、一方、これらの不飽和ゴムは、例えば、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムのような低不飽和ゴムに比べて、耐熱老化性に劣ることが知られており、そのため、高不飽和ゴムの使用は比較的低温での使用に限られる傾向にあった(たとえば、特許文献1参照)。逆に、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムなどの低不飽和ゴムは、優れた耐熱老化性は示すが、長期間の繰り返し外力に対する耐久性に劣るという欠点を有する。エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムにおいて、この耐久性を改良するためには、(1)より高分子量のエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを用いる (2)ゴム中のエチレン含有量を高くする (3)ゴム組成物に使用されるカーボンブラックのストラクチャーを高くして補強性を上げる などが一般によく知られている。
ここで、分子量の指標として、一般にムーニー粘度(ここではML1+4 125℃の測定値で示す)が用いられるが、耐久性を必要とする用途ではムーニー粘度が100以上の高分子量のエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムが使用されてきたことは公知である。しかし、高不飽和ゴムに比べると耐久性の点ではまだ不十分であった。
そこで更に、高分子量で高エチレン含量のエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムが用いられる場合、この具体例としてはゴム成分中のエチレン/α−オレフィンの重量比が85/15以上のものがあげられる。しかし、このようなエチレン含有量の高いエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを配合すると、耐久性は改良されるものの、ゴム組成物の耐寒性が非常に悪化するために動倍率の温度依存性が著しく大きくなり、常温での防振性能が冬季あるいは寒冷地において発揮されないという問題が発生した。
また、配合面からは使用するカーボンブラックのストラクチャーを高くすることよって、耐久性が改良されることはよく知られているが、この際にはゴム組成物の動的弾性率が静的弾性率の上昇以上に高くなるために動倍率が高くなるという欠点があった。
特開平3−227343号公報(第2頁)
かかる状況の下、本発明が解決しようとする課題は、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを主成分とし、耐熱老化性と高温での耐久性に優れた防振ゴム用ゴム組成物を提供する点に存する。
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意検討の結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明のうち第一の発明は少なくとも下記の成分(A)〜(D)を含有し、かつ補強性充填剤を含有しない防振ゴム組成物に係るものである。
(A):エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム
(B):天然ゴム
(C):有機過酸化物
(D):N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン
また、本発明のうち第二の発明は、成分(A)と(B)の重量比が95/5〜30/70である上記の防振ゴム組成物に係るものである。
そして、本発明のうち第三の発明は、上記の防振ゴム用ゴム組成物を加硫して得られる防振ゴムに係るものである。
本発明により、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムを主成分とし、高温での耐久性に優れた防振ゴム用ゴム組成物及び防振ゴムを提供することができる。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム中のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセンなどがあげられ、なかでもプロピレン及び1−ブテンが好ましい。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム中のエチレン/α−オレフィンの重量比は80/20〜40/60が好ましく、更に好ましくは65/35〜45/55である。エチレン比率が過大であると、ゴム組成物の耐寒性が非常に悪化するために動倍率の温度依存性が著しく大きくなり、常温での防振性能が冬季あるいは寒冷地において発揮されず、不適当なものとなる場合がある。一方、エチレン比率が過小であると耐久性が劣り、不適当なものとなる場合がある。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム中のムーニー粘度(ML1+4 125℃)は50以上が好ましく、更に好ましくは80以上である。ムーニー粘度が50未満では耐久性が非常に劣り、不適当なものとなる場合がある。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム中の非共役ジエンにおけるジエンとは、ジエンの他にトリエン以上のポリエンを含む用語であり、たとえば、1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエンなどのような鎖状非共役ジエン;シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテトラインデン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペニル−2−ノルボルネンのような環状非共役ジエン;2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン、1,3,7−オクタトリエン、1,4,9−デカトリエンのようなトリエンがあげられ、その一種を単独で使用してもよく、又は二種以上を併用してもよい。なお、5−エチリデン−2−ノルボルネン及び/又はジシクロペンタジエンが好ましい。更に、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−(2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(3−ブテニル)−2−ノルボルネン、5−(4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−(5−ヘキセニル)−2−ノルボルネン、5−(5−ヘプテニル)−2−ノルボルネン、5−(7−オクテニル)−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、6,10−ジメチル−1,5,9−ウンデカトリエン、5,9−ジメチル−1,4,8−デカトリエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、13−エチル−9−メチル−1,9,12−ペンタデカトリエン、5,9,13−トリメチル−1,4,8,12−テトラデカジエン、8,14,16−トリメチル−1,7,14−ヘキサデカトリエン、4−エチリデン−12−メチル−1,11−ペンタデカジエンを例示することができる。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムの製造方法は特に限定されず、公知の方法で製造することができる。該共重合体ゴムを製造するための重合触媒として、チタン系触媒、バナジウム系触媒およびメタロセン系触媒を例示することができる。
エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム中の非共役ジエンの含有量は、ヨウ素価で5〜36が好ましく、更に好ましくは8〜30である。ヨウ素価が過小であると、十分な架橋密度が得られないために耐久性が劣り、不適当なものとなる場合がある。逆に、ヨウ素価が過大であると動倍率が高くなり、不適当なものとなる場合がある。
本発明に使用されるエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム成分としては、単独で、又は2種類以上をブレンドして上記のエチレン/α−オレフィン比、ムーニー粘度、非共役ジエン含有量になるものが用いられる。また、本発明のエチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴムとして、伸展油を含有する油展ゴムを用いてもよい。
本発明に用いられる天然ゴムとして、ムーニー粘度(ML1+4 100℃)は20〜180が好ましく、更に好ましくは30〜170である。ムーニー粘度が20未満では引張強度が非常に劣り、不適当となる場合がある。一方、ムーニー粘度が180を越えると混練加工性が非常に劣り、不適当となる場合がある。
本発明に用いられる成分(C)有機過酸化物は、例えば、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(第三ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−(第三ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、ジ第三ブチルペルオキシド、ジ第三ブチルペルオキシド−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、第三ブチルヒドロペルオキシドなどがあげられる。特に、ジクミルペルオキシド、ジ第三ブチルペルオキシド、ジ第三ブチルペルオキシド−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどをあげることができる。通常、これら有機過酸化物は、成分(A)〜(B)100重量部に対して0.1〜15重量部が好ましく、更に好ましくは0.5〜8重量部である。
本発明に用いられる成分(D)は、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジンである。通常、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジンは、成分(A)〜(B)100重量部に対して0.01〜15重量部が好ましく、更に好ましくは0.05〜8重量部である。
本発明に用いられる成分(A)〜(B)は合計100重量部である。
成分(A)と(B)の重量比は95/5〜30/70が好ましく、更に好ましくは75/25〜55/45である。成分(A)と(B)の重量比が95/5未満では引張強度が非常に劣り、不適当となる場合がある。一方、成分(A)と(B)の重量比が30/70を超えると耐熱性が非常に劣り、不適当となる場合がある。
本発明においては、補強性充填剤を含有しないことが必要である。このことにより、優れた動倍率を保持するという効果を得ることができる。
補強性充填剤とは、便覧ゴム・プラスチック配合薬品(発行所 (株)ラバーダイジェスト社)に記載のとおり、ゴムに配合して加硫物の硬度、引張強度、モジュラス、反ぱつ弾性、引裂強度などの物性を向上させる配合剤を指す。具体的には、EPC、MPC、CCなどのチャンネルカーボンブラック、SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF、ECFなどのファーネスカーボンブラック、FT、MTなどのサーマルカーボンブラック、アセチレンカーボンブラック、乾式法シリカ、湿式法シリカ、合成ケイ酸塩系シリカ、コロイダルシリカ、塩基性炭酸マグネシウム、活性化炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、マイカ、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ハイスチレン樹脂、環化ゴム、クマロン・インデン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、ビニルトルエン共重合樹脂、リグニン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどがあげられる。
本発明のゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムは、エンジンマウント又はマフラーハンガー等の防振ゴムとして最適に用いられる。
本発明のゴム組成物には、必要に応じて可塑剤、加硫促進剤、加硫剤、加硫助剤、ポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂等の各種配合剤が適宜添加配合される。この可塑剤としては、通常ゴムに使用される可塑剤が使用されるが、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリン、コールタールピッチ、ヒマシ油、アマニ油、サブ、密ロウ、リシノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、アタクチックポリプロピレンなどをあげることができる。中でも、特にプロセスオイルが好ましく用いられる。通常、これらの可塑剤は、成分(A)〜(B)100重量部に対して1〜150重量部、好ましくは2〜100重量部用いられる。かかる範囲で可塑剤を用いることにより、目的とする柔らかさのゴム組成物を得ることができる。
本発明で使用される加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド、N,N’−ジメチル−N,N’−ジフェニルチウラムジスルフィド、N,N’−ジオクタデシル−N,N’−ジイソプロピルチウラムジスルフィド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾール−スルフエンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾール−スルフエンアミド、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフエンアミド、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(2,4−ジニトロフエニル)メルカプトベンゾチアゾール、2−(2,6−ジエチル−4−モルホリノチオ)ベンゾチアゾール、ジベンゾチアジル−ジスルフイド、ジフエニルグアニジン、トリフエニルグアニジン、ジオルソトリルグアニジン、オルソトリル−バイ−グアナイド、ジフエニルグアニジン−フタレート、アセトアルデヒド−アニリン反応物、ブチルアルデヒド−アニリン縮合物、ヘキサメチレンテトラミン、アセトアルデヒドアンモニア、2−メルカプトイミダゾリン、チオカルバニリド、ジエチルチオユリア、ジブチルチオユリア、トリメチルチオユリア、ジオルソトリルチオユリア、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルチオカルバミン酸亜鉛、ジ−n−ブチルジチオカルバミン酸亜鉛、エチルフエニルジチオカルバミン酸亜鉛、ブチルフエニルジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸セレン、ジエチルジチオカルバミン酸テルル、ジブチルキサントゲン酸亜鉛、エチレンチオウレアなどをあげることができる。通常、これら加硫促進剤は、成分(A)〜(B)100重量部に対して0.05〜20重量部、好ましくは0.1〜8重量部の割合で使用される。
本発明に用いられる加硫剤としては、(C)成分の有機過酸化物の他、イオウをあげることができる。通常、イオウは、成分(A)〜(B)100重量部に対して0.05〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部の割合で使用される。加硫剤に有機過酸化物を使用する場合、必要に応じて、助剤を使用することができる。助剤としては、トリアリルイソシアヌレート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、i−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、メタアクリロキシエチルホスフェート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、N−メチロールメタクリルアミド、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、メタクリル酸アルミニウム、メタクリル亜鉛、メタクリル酸カルシウム、メタクリル酸マグネシウム、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレートがあげられる。通常、これら助剤は、成分(A)〜(B)100重量部に対して0.05〜15重量部、好ましくは0.1〜8重量部である。
本発明で使用される加硫助剤としては、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物をあげることができるが、酸化亜鉛の使用が好ましい。通常、これらの加硫助剤は成分(A)〜(B)100重量部に対して1〜20重量部使用される。
また、ゴム加硫物のゴム成分として、本発明の成分(A)〜(B)と共に他の種類のゴムを混合使用してもさしつかえない。
本発明のゴム組成物を得るには、例えば、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム、天然ゴムの他、必要に応じて加硫助剤、加工助剤、ステアリン酸、老化防止剤などをバンバリーやニーダーなどの通常の密閉式混練機を用いて混合し、一旦排出後、有機過酸化物の他、有機過酸化物助剤、加硫促進剤などをロールやニーダーなどの混練機を用いて混合する。
本発明のゴム組成物を用いて加硫ゴム組成物を得るには、例えば、加硫可能なゴム組成物を、通常、120℃以上、好ましくは140℃〜220℃の温度で約1〜60分間で加硫すればよい。なお、加硫は熱プレス、射出成形機、圧縮成形機など、いずれも適用できる。
本発明のゴム組成物により得られる加硫ゴム組成物は、通常の方法によりエンジンマウント、マフラーハンガー、ストラットマウント等の防振ゴムして加工することができ、これらの製品はすでに説明したとおりの特徴を有する、極めて優れたものである。
次に、実施例をあげ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
表1の「添加した化合物」欄に記載の(A)と(B)成分100重量部に対し、(D)成分、酸化亜鉛2種5重量部、ステアリン酸1重量部を添加し、スタート温度80℃に調整した1700mlのバンバリーミキサーを用い、ローター回転数60rpmで5分間混練した。その後、8インチのオープンロールを用いて、(C)成分を添加・混練し、ゴム組成物を得た。次に、該ゴム組成物を170℃×20分間でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。加硫ゴム組成物の評価は高温での引張試験と耐熱老化性の評価を行った。高温での引張試験はJIS K 6251に準拠した。レーザー式オートグラフAG−500E(SHIMADZU社製)を用い、ダンベル状3号型試験片を雰囲気温度120℃にて、引張速度500mm/minの条件で破断伸びを測定した。評価結果を表1に示した。耐熱老化性はJIS K 6257に準拠して、ノーマルオーブン法により評価した。JIS K 6251に記載のダンベル状3号型試験片を120℃、750時間熱処理後、QUICK READER P−57(上島製作所社製)を用い、雰囲気23℃、引張速度500mm/minにて測定した。評価結果を表1に示した。
比較例1
ゴム組成物を得る工程において、実施例に加え、8インチのオープンロールでイオウ0.3重量部を添加した。それ以外の加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物の評価は実施例と同様の操作を行った。評価結果を表1に示した。






Figure 2007131807
※1 添加した化合物
・A:エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム
EPDM(エチレン−プロピレン−5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体ゴム、エチレン/プロピレンの重量比52/48、ムーニー粘度ML1+4 125℃ 100、5−エチリデン−2−ノルボルネン含量ヨウ素価 10)
・B:天然ゴム
・C:有機過酸化物
ジクミルペルオキシド
・D:N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン
本発明の要件を満足する実施例1は高温破断伸び、耐熱老化性共に良好である。一方、(D)成分を含まない比較例1においては、耐熱老化性が不十分である。

Claims (3)

  1. 少なくもと下記の成分(A)〜(D)を含有し、かつ補強性充填剤を含有しない防振ゴム用ゴム組成物。
    (A):エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム
    (B):天然ゴム
    (C):有機過酸化物
    (D):N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン
  2. 成分(A)と(B)の重量比が95/5〜30/70である請求項1又は2記載の防振ゴム用ゴム組成物。
  3. 請求項1又は2記載のいずれかのゴム組成物を加硫して得られる防振ゴム。
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