JP2007238649A - 防振ゴム組成物及び防振ゴム - Google Patents

Abstract

【課題】広い周波数領域、振幅領域において、低動倍率と減衰性能をバランスして有するとともに、耐熱性、耐へたり性を向上した耐久性に優れる防振ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対し、下記一般式（１）で表される有機シラン化合物を０．５〜５重量部含有することを特徴とする防振ゴム組成物。
Ｒ^１ _ｍ（Ｒ^２Ｏ）_ｎＳｉ ・・・（１）
（式中、ｍ、ｎは整数で、ｍ＋ｎ＝４である。Ｒ^１は炭素数５〜２０のアルキル基、Ｒ^２は炭素数１〜３のアルキル基である。）
【選択図】なし

Description

本発明は、防振ゴム組成物に関し、特に自動車用エンジンマウントなどの防振部材として用いることができる防振ゴム組成物及びこれを用いた防振ゴムに関するものである。

一般に、自動車や各種車両にはエンジンや車体の振動を吸収し、乗り心地の向上や騒音を防止するためのエンジンマウント等の防振ゴムが用いられている。

防振ゴムの防振性能を高めるには、防振部材である防振ゴム組成物の動倍率（動バネ定数（Ｋｄ）／静バネ定数（Ｋｓ））の値が十分小さく、かつ高減衰性を示すことが有効である。すなわち、高周波領域においてはエンジンの振動を伝達する振動状態での動バネ定数が小さく、かつエンジンや車体の支持性能を示す静的剛性すなわち静バネ定数が大きいほど防振性能に優れ、低周波領域においては高減衰を示すものが有利とされるが、一般に前記動倍率と減衰性は背反の関係にあり両特性のバランスをとるのが従来の防振ゴム組成物では困難であった。

また、近年、自動車の高性能化に伴い、エンジンマウント等で使用される防振ゴムは、その雰囲気温度などの使用条件が過酷となり、防振部材であるゴム材料の耐熱性、耐へたり性に対しても改善が求められている。

従来より動倍率が低く強度の高い天然ゴムの単独、或いは天然ゴムを主体としてブタジエンゴムやスチレンブタジエンゴム等のジエン系合成ゴムをブレンドしたものをゴム成分とし、カーボンブラックなどの補強性充填剤を多量配合し静バネ定数を高くしたものが使用されているが、加工性や耐久性に問題がある。これらを改良するものとして、例えば、カルボン酸亜鉛塩、ヒドラジド化合物やその誘導体、あるいはシリカとシラン化合物を配合することが提案されている（特許文献１〜３）。
特開２００５−２３９８１４号公報 特開２００４−３５２８２０号公報 特開平１０−８１７８７号公報

しかしながら、近年の自動車の高性能化や高出力化に伴い、乗り心地の向上や車室内の静粛化、耐熱性、耐へたり性への要求はさらに高まり、上記の従来技術ではかかる要求に対して十分な対応が困難な状況であり、より一層の防振特性、耐久性の向上が防振ゴム組成物に求められている。

本発明の目的は、広い周波数領域、振幅領域において、低動倍率と減衰性能をバランスして有するとともに、耐熱性、耐へたり性を向上した防振ゴム組成物、及びそれを用いた防振ゴムを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、防振ゴム組成物に特定の有機シラン化合物を配合することで、減衰性を損なうことなく低動倍率を達成することが可能となることを見出し本発明に到達したものである。

すなわち、本発明にかかる防振ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、下記一般式（１）で表される有機シラン化合物を０．５〜５重量部含有することを特徴とする。

Ｒ^１ _ｍ（Ｒ^２Ｏ）_ｎＳｉ ・・・（１）
（式中、ｍ、ｎは整数で、ｍ＋ｎ＝４である。Ｒ^１は炭素数５〜２０のアルキル基、Ｒ^２は炭素数１〜３のアルキル基である。）
本発明の防振ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラックを２０〜６０重量部含有することが好ましい。

本発明の防振ゴム組成物によれば、有機シラン化合物の配合により減衰性を損なうことなく低動倍率を達成することができ、これにより適正な静バネ定数を維持しつつ耐熱性、耐へたり性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の防振ゴム組成物は、ゴム成分として天然ゴム（ＮＲ）及びジエン系合成ゴムが使用される。

ジエン系合成ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。これらのジエン系ゴムは、単独又は２種以上のブレンド配合でもよい。

この内でも、防振特性、耐久性の観点から、ＮＲ単独、あるいはＮＲとＢＲ、ＳＢＲとのブレンドが好ましく、耐熱性が要求される用途では耐熱特性に優れるＥＰＤＭを含むことが好ましい。

本発明の防振ゴム組成物には、下記一般式（１）で表される特定の有機シラン化合物が用いられる。

Ｒ^１ _ｍ（Ｒ^２Ｏ）_ｎＳｉ ・・・（１）
（式中、ｍ、ｎは整数で、ｍ＋ｎ＝４である。Ｒ^１は炭素数５〜２０のアルキル基、Ｒ^２は炭素数１〜３のアルキル基である。）

Ｒ^１は炭素数が５〜２０のアルキル基であり、飽和もしくは不飽和のアルキル基で、直鎖状でも分岐状であってもよい。

このようなアルキル基としては、例えば、ペンチル、イソペンチル、２級ペンチル、ネオペンチル、ターシャリペンチル、ヘキシル、２級ヘキシル、ヘプチル、２級ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、２級オクチル、ノニル、２級ノニル、デシル、２級デシル、ウンデシル、２級ウンデシル、ドデシル、２級ドデシル、トリデシル、イソトリデシル、２級トリデシル、テトラデシル、２級テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、２級ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、ステアリル、イコシル、ドコシル、テトラコシル、トリアコンチル、２−ブチルオクチル、２−ブチルデシル、２−ヘキシルオクチル、２−ヘキシルデシル、２−オクチルデシル、２−ヘキシルドデシル、２−オクチルドデシル、２−デシルテトラデシル、２−ドデシルヘキサデシル、２−ヘキサデシルオクタデシル、２−テトラデシルオクタデシル基等が挙げられる。

炭素数が５未満ではＲ^１とゴム成分との反応性が不十分となり、動バネ定数低減の併用効果が発現されず、また、炭素数が２０を超えるとゴム物性への影響、特にゴム硬度の低下により耐へたり性が悪化する。

一般式（１）中のＲ^２は、炭素数１〜３のアルキル基であり、すなわちメチル、エチル、プロピル基である。このＲ^２は酸素原子と結合してアルコキシル基を形成し、すなわちＲ^２Ｏはメトキシ、エトキシ、プロポキシ基のいずれかであるが、メトキシあるいはエトキシ基であることが好ましい。

また、一般式（１）のｍ，ｎは整数で、ｍ＋ｎ＝４である。

すなわち、一般式（１）で表される本発明にかかる有機シラン化合物としては、ｎ＝３の場合、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルメトキシシラン、ヘキサデシルエトキシシラン等が挙げられる。

ｎ＝２の場合の有機シラン化合物としては、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジプロポキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジオクチルジメトキシシラン、ジオクチルジエトキシシラン等が挙げられる。

ｎ＝１の場合の有機シラン化合物としては、トリプロピルメトキシシラン、トリプロピルエトキシシラン、トリプロピルプロポキシシラン、トリブチルメトキシシラン、トリブチルエトキシシラン、トリブチルプロポキシシラン等が挙げられる。

これらの有機シラン化合物は、アルキル基部分がゴム成分に作用して動バネ定数を下げ、かつアルコキシシラン部分がカーボンブラックと相互作用を持ち、ゴム成分とカーボンブラックとの親和性を向上するとともにカーボンブラックの分散性を向上させるものと考えられ、カーボンブラックを減量しても静バネ定数を適度に維持しながら防振性能を向上することができる。

有機シラン化合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜５重量部である。配合量が、０．５重量部未満では、本発明の効果が十分得られず、５重量部を超えるとゴム組成物が軟化し、防振特性や耐へたり性を悪化させる原因となる。

本発明で用いられるカーボンブラックは、その種類は特に限定されることはなく、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜１４０ｍ^２／ｇで、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が６０〜１４０ｍｌ／１００ｇである汎用カーボンブラックが使用でき、具体的にはＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ級のカーボンブラックが挙げられる。

上記カーボンブラックは、特にＮ_２ＳＡが９０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは６０ｍ^２／ｇ以下の比較的粒子径の大きいカーボンブラックが、ゴムへの分散性を良好にして動バネ定数を低下させ動倍率を下げることができるので好ましい。

本発明において、カーボンブラックの配合量はジエン系ゴム成分１００重量部に対し、２０〜６０重量部が適当である。カーボンブラックが２０重量部未満では、補強性が得られず強度、弾性率などのゴム物性が確保できず、６０重量部を超えると静バネ定数が上昇するとともに、耐熱性や耐へたり性が悪化傾向を見られるからである。

本発明の防振ゴム組成物には、前記した有機シラン化合物とカーボンブラックと、通常の防振ゴム組成物に配合される公知の各種配合剤、すなわち、シリカやその他の補強性充填剤、加硫剤、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、老化防止剤、加工助剤等を本発明の目的、効果を損なわない範囲で適宜配合することができる。

本発明の防振ゴム組成物は、通常の方法、例えばバンバリーミキサーやニーダを用いて混練して作製し、常法に従い成形、加硫されエンジンマウント、トーショナルダンパー、ストラットマウント、液封入式ストラットマウントなどの各種自動車用防振ゴム、鉄道車両、その他の各種用途の防振ゴムを製造することができ、その防振ゴムは優れた防振性能と耐久性能を合わせ持つものであり、防振ゴムへの高度化、多様化された要求性能、高機能化に対応するものとなる。

以下、本発明にかかる防振ゴム組成物を実施例を挙げて詳細に説明する。

［防振ゴム組成物の調製］
表１に実施例、比較例の防振ゴム組成物を示す。用いた配合成分は下記の通りである。

［成分］
・ゴム成分：天然ゴム ＲＳＳ＃３
・カーボンブラック：東海カーボン（株）ＧＰＦ（シーストＶ）
・オイル：ジャパンエナジー（株）、プロセスＸ−１４０
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）、亜鉛華１号
・老化防止剤６Ｃ：大内新興化学工業（株）、ノクラック６Ｃ
・有機シラン化合物：一般式（１）で表されるシラン化合物。Ｒ^１はデシル基、Ｒ^２はメチル基、ｍ＝１、ｎ＝３である。

・硫黄：細井化学工業（株）、ゴム用粉末硫黄１５０メッシュ
・加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）、ノクセラーＣＺ

容量２０リットルのバンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合処方に従い、防振ゴム組成物を調製し、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

［評価］
得られた各防振ゴム組成物について、動倍率、減衰性、耐へたり性として熱老化後の圧縮永久ひずみを評価した。各評価方法は次の通りである。

［動倍率］
１６０℃×２０分の加硫条件で加硫成形し、直径５０ｍｍ、高さ２５ｍｍの円柱サンプルを作製した。

・静バネ定数（Ｋｓ）
圧縮試験機を用いて、上記サンプルに１０ｍｍ／ｍｉｎのクロスヘッドスピードで軸方向に２０％の圧縮を２回繰返し、２回目の荷重−たわみ線図を描き、その応力と変位から静バネ定数（Ｎ／ｍｍ）を算出した。

・動バネ定数（Ｋｄ）
振動試験機を用い、上記サンプルに初期歪１０％、周波数１００Ｈｚ、振幅±０．０５ｍｍの条件で振動試験を行い、ＪＩＳ Ｋ６３９４に記載の計算方法により動バネ定数（Ｎ／ｍｍ）を求めた。

・動倍率
上記の方法で測定された静バネ定数に対する動バネ定数の比（Ｋｄ／Ｋｓ）として求めた。値が小さいほど良好である。

［減衰性］
上記動バネ定数の測定と同様に、周波数を１５Ｈｚとして損失バネ定数と変形速度から減衰性を算出した。値が大きいほど良好である。

［圧縮永久ひずみ］
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて、１００℃５００時間熱老化後の圧縮永久ひずみ（％）を測定し、耐へたり性とした。値が小さいほど良好である。

表１に示されるように、本発明にかかる有機シラン化合物を所定両の範囲で配合した実施例の防振ゴム組成物は、減衰性を維持しながら動倍率の低減効果が大きく現れ、耐熱性、耐へたり性が改善される。一方、有機シラン化合物を８重量部配合した比較例２では、防振動倍率の上昇が見られ防振特性が悪化し、耐へたり性も改善されない。

本発明の防振ゴム組成物は特に自動車用の各種防振ゴムの防振部材に好適に用いることができ、車内振動や騒音を低減し走行時の乗り心地、静粛性を向上するものとなる。また、自動車用以外にも鉄道車両や建築構造物の防振ゴム、免震ゴム、橋梁や道路の支承などにも適用することができる。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対し、下記一般式（１）で表される有機シラン化合物を０．５〜５重量部含有する
   ことを特徴とする防振ゴム組成物。
   Ｒ^１ _ｍ（Ｒ^２Ｏ）_ｎＳｉ ・・・（１）
   （式中、ｍ、ｎは整数で、ｍ＋ｎ＝４である。Ｒ^１は炭素数５〜２０のアルキル基、Ｒ^２は炭素数１〜３のアルキル基である。）
2. 前記ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラックを２０〜６０重量部含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の防振ゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載の防振ゴム組成物を用いてなる
   ことを特徴とする防振ゴム。