JP2011162720A - 防振ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】防振ゴムの防振特性を維持しつつ耐熱性を改良する。
【解決手段】イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカBと、を含むことを特徴とする防振ゴム組成物。
【選択図】なし
【解決手段】イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカBと、を含むことを特徴とする防振ゴム組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、防振ゴム組成物に関する。
従来、自動車のエンジンマウント等に使用される防振ゴムには、エンジンの振動及び騒音を軽減する防振性能と、耐熱性及び耐疲労性等が要求される。また、防振性能の点からは、振動状態のばね定数(動ばね定数)が小さいほどよく、一方、支持剛性を示す静ばね定数が大きいもの程よく、また、動ばね定数と静ばね定数との比である動倍率(動ばね定数/静ばね定数)が小さい防振ゴムほど防振特性に優れるといえる。
このような防振ゴムの具体例としては、例えば、特許文献1には、ジエン系ゴムの1種以上を主たるゴム成分として含有し、BET比表面積が40〜170m2/gのシリカ微粒子を含有させたエンジンマウント用ゴム組成物が記載されている。
特許文献2には、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等のゴム成分に、シランカップリング剤で処理された天然シリカを配合し、天然シリカとして、微粒子球状構造のクオーツ粉末と六角薄板状粒子構造のカオリナイトとの混合物を用いた防振ゴム組成物の加硫体が記載されている。
特許文献3には、ゴム成分(A)と、疎水化処理シリカ(B)と、シランカップリング剤(C)とを含有し、疎水化処理シリカ(B)として、窒素吸着比表面積(BET法)30〜230m2/gの範囲の湿式シリカ100重量部に対して、動粘度が10−6〜1m2/sの範囲のシリコーンオイル0.1〜50重量部を配合し表面処理した防振ゴム組成物が記載されている。
特許文献2には、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等のゴム成分に、シランカップリング剤で処理された天然シリカを配合し、天然シリカとして、微粒子球状構造のクオーツ粉末と六角薄板状粒子構造のカオリナイトとの混合物を用いた防振ゴム組成物の加硫体が記載されている。
特許文献3には、ゴム成分(A)と、疎水化処理シリカ(B)と、シランカップリング剤(C)とを含有し、疎水化処理シリカ(B)として、窒素吸着比表面積(BET法)30〜230m2/gの範囲の湿式シリカ100重量部に対して、動粘度が10−6〜1m2/sの範囲のシリコーンオイル0.1〜50重量部を配合し表面処理した防振ゴム組成物が記載されている。
ところで、防振ゴムの製品寿命を延ばすには耐久性や耐熱性の向上が必要である。特に耐熱性は重要である。通常、防振ゴムの耐久性を向上させるためには、同一変位が加わったとき、より低応力であることが望ましい。しかし、加硫に際して加硫剤の使用量を減少させ加硫密度を低下させると動倍率が悪化する傾向がある。一方、補強剤の配合量を減少させると静バネ定数が小さくなり、例えば、自動車エンジン等を支持する際の変位が増大し、耐久性が低下する。特に、耐熱性が不十分な場合、耐久性と共に防振性能を維持できないという問題がある。
本発明の目的は、防振ゴムの防振特性を維持しつつ耐熱性を改良することにある。
本発明の目的は、防振ゴムの防振特性を維持しつつ耐熱性を改良することにある。
本発明によれば、以下の(1)〜(6)に係る防振ゴム組成物が提供される。
(1)イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカBと、を含むことを特徴とする防振ゴム組成物。
(2)シリカBのシラン系表面処理剤が、炭化水素基含有シランであることを特徴とする前記(1)に記載の防振ゴム組成物。
(3)シリカのシリカAとシリカBとの量比(シリカA/シリカB)が、(90/10)〜(40/60)である(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)ことを特徴とする前記(1)又は前記(2)に記載の防振ゴム組成物。
(4)シリカのシリカBが、シリカの表面をアルキルシランにより処理して得られる疎水性変性シリカであることを特徴とする前記(1)乃至前記(3)のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
(5)ゴム成分のイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの量比(イソプレン系ゴム/ブタジエン系ゴム)が、(90/10)〜(30/70)である(但し、イソプレン系ゴム+ブタジエン系ゴムの合計は100重量%である。)ことを特徴とする前記(1)乃至前記(4)のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
(1)イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカBと、を含むことを特徴とする防振ゴム組成物。
(2)シリカBのシラン系表面処理剤が、炭化水素基含有シランであることを特徴とする前記(1)に記載の防振ゴム組成物。
(3)シリカのシリカAとシリカBとの量比(シリカA/シリカB)が、(90/10)〜(40/60)である(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)ことを特徴とする前記(1)又は前記(2)に記載の防振ゴム組成物。
(4)シリカのシリカBが、シリカの表面をアルキルシランにより処理して得られる疎水性変性シリカであることを特徴とする前記(1)乃至前記(3)のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
(5)ゴム成分のイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの量比(イソプレン系ゴム/ブタジエン系ゴム)が、(90/10)〜(30/70)である(但し、イソプレン系ゴム+ブタジエン系ゴムの合計は100重量%である。)ことを特徴とする前記(1)乃至前記(4)のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
(6)イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの合計量100重量部と、カーボンブラック5重量部〜60重量部と、シリカ5重量部〜60重量部と、を含み、シリカは、シリカの全量に対し、ポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカAが40重量%〜90重量%であり、炭化水素基含有シランにより表面処理されたシリカBが10重量%〜60重量%(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)であることを特徴とする防振ゴム組成物。
本発明によれば、防振ゴムの防振特性を維持しつつ耐熱性が改良される。
以下、本発明を実施するための形態につい説明する(以下、実施の形態)。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。
<防振ゴム組成物>
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物は、イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤により表面処理されたシリカBと、を含むものである。以下、各成分について説明する。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物は、イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、補強剤成分のシリカは、ポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤により表面処理されたシリカBと、を含むものである。以下、各成分について説明する。
<ゴム成分>
(イソプレン系ゴム)
本実施の形態で使用するゴム成分に含まれるイソプレン系ゴムとしては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム(以下、IRと記すことがある。)が挙げられる。ポリイソプレンゴムとしては、例えば、シス−1,4結合が約96%以上である高シス−ポリイソプレンゴム、シス−1,4結合が94%程度の低シス−ポリイソプレンゴムが挙げられる。ポリイソプレンゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、50〜200、好ましくは60〜150である。また、これらのジエン系ゴムは、油展後のムーニー粘度が上記の範囲であれば、油展前のムーニー粘度に関係なく用いることができる。
尚、天然ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、10〜200、好ましくは30〜100である。
(イソプレン系ゴム)
本実施の形態で使用するゴム成分に含まれるイソプレン系ゴムとしては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム(以下、IRと記すことがある。)が挙げられる。ポリイソプレンゴムとしては、例えば、シス−1,4結合が約96%以上である高シス−ポリイソプレンゴム、シス−1,4結合が94%程度の低シス−ポリイソプレンゴムが挙げられる。ポリイソプレンゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、50〜200、好ましくは60〜150である。また、これらのジエン系ゴムは、油展後のムーニー粘度が上記の範囲であれば、油展前のムーニー粘度に関係なく用いることができる。
尚、天然ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、10〜200、好ましくは30〜100である。
(ブタジエン系ゴム)
本実施の形態で使用するゴム成分に含まれるブタジエン系ゴム(以下、BRと記すことがある。)としては、例えば、シス−1,4結合が約90%以上の高シス−ポリブタジエンゴム、1,2−結合が約10%以上の高ビニル−ポリブタジエンゴムが挙げられる。中でも、高ビニル−ポリブタジエンゴムは、カーボンブラックが選択的に分散し易いので好ましい。ポリブタジエンゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、10〜100、好ましくは30〜70である。
本実施の形態で使用するゴム成分に含まれるブタジエン系ゴム(以下、BRと記すことがある。)としては、例えば、シス−1,4結合が約90%以上の高シス−ポリブタジエンゴム、1,2−結合が約10%以上の高ビニル−ポリブタジエンゴムが挙げられる。中でも、高ビニル−ポリブタジエンゴムは、カーボンブラックが選択的に分散し易いので好ましい。ポリブタジエンゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、通常、10〜100、好ましくは30〜70である。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物に含まれるイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの量比(イソプレン系ゴム/ブタジエン系ゴム)は、(90/10)〜(30/70)、好ましくは、(80/20)〜(40/60)、より好ましくは(80/20)〜(50/50)である(但し、イソプレン系ゴム+ブタジエン系ゴムの合計は100重量%である。)。防振ゴム組成物に含まれるゴム成分Aが過度に多いと、動倍率が高くなる傾向がある。また、ゴム成分Aが過度に少ないと、耐久性が低下する傾向がある。
(他のゴム)
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じて他のゴムを混合することができる。このようなゴムとしては、例えば、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、溶液重合SBR、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(HNBR)、エチレン−α−オレフィン系共重合ゴム(EPR、EPDM)等が挙げられる。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じて他のゴムを混合することができる。このようなゴムとしては、例えば、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、溶液重合SBR、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(HNBR)、エチレン−α−オレフィン系共重合ゴム(EPR、EPDM)等が挙げられる。
<補強剤成分>
(カーボンブラック)
本実施の形態で使用する補強剤成分に含まれるカーボンブラックとしては、通常のゴム用補強剤として知られているものであれば特に限定されない。例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等が挙げられる。
カーボンブラックの使用量は特に限定されない。本実施の形態では、ゴム成分中に含まれるイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの合計量100重量部に対し、カーボンブラック5重量部〜60重量部、好ましくは7重量部〜50重量部、より好ましくは7重量部〜40重量部の範囲で使用する。
(カーボンブラック)
本実施の形態で使用する補強剤成分に含まれるカーボンブラックとしては、通常のゴム用補強剤として知られているものであれば特に限定されない。例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等が挙げられる。
カーボンブラックの使用量は特に限定されない。本実施の形態では、ゴム成分中に含まれるイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの合計量100重量部に対し、カーボンブラック5重量部〜60重量部、好ましくは7重量部〜50重量部、より好ましくは7重量部〜40重量部の範囲で使用する。
(シリカ)
本実施の形態で使用する補強剤成分に含まれるシリカは、通常のゴム用補強剤(ホワイトカーボン)として知られているシリカ粒子を、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面を表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面を表面処理されたシリカBと含むものである。
表面処理が施されるシリカ粒子としては特に限定されず、例えば、乾式法により得られる無水けい酸(乾式シリカ)、湿式法により得られる含水けい酸(湿式シリカ)、さらに合成けい酸塩が挙げられる。
本実施の形態で使用するシリカのBET比表面積は、20m2/g〜200m2/gであり、好ましくは50m2/g〜150m2/gである。
尚、シリカのBET比表面積は、JIS−K−6217−1997の「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」に基づき測定される。シリカのBET比表面積が過度に小さいと補強性が低下する傾向がある。また、シリカのBET比表面積が過度に大きいと動倍率が大きくなる傾向がある。
次に、シリカAとシリカBについて説明する。
本実施の形態で使用する補強剤成分に含まれるシリカは、通常のゴム用補強剤(ホワイトカーボン)として知られているシリカ粒子を、ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面を表面処理されたシリカAと、シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面を表面処理されたシリカBと含むものである。
表面処理が施されるシリカ粒子としては特に限定されず、例えば、乾式法により得られる無水けい酸(乾式シリカ)、湿式法により得られる含水けい酸(湿式シリカ)、さらに合成けい酸塩が挙げられる。
本実施の形態で使用するシリカのBET比表面積は、20m2/g〜200m2/gであり、好ましくは50m2/g〜150m2/gである。
尚、シリカのBET比表面積は、JIS−K−6217−1997の「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」に基づき測定される。シリカのBET比表面積が過度に小さいと補強性が低下する傾向がある。また、シリカのBET比表面積が過度に大きいと動倍率が大きくなる傾向がある。
次に、シリカAとシリカBについて説明する。
(シリカA)
本実施の形態で使用するシリカに含まれるシリカAは、シリカ粒子の表面を、ポリスルフィド系シランカップリング剤を用いて表面処理されたものである。シリカ粒子の表面の表面処理方法は特に限定されず、例えば、予め、シリカ粒子とシランカップリング剤とを接触させる方法;ゴム成分、カーボンブラック、他の配合剤と共にシリカ粒子とシランカップリング剤とを混錬する方法等が挙げられる。
シリカの表面処理に用いるポリスルフィド系シランカップリング剤としては、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、(メルカプトメチル)メチルジエトキシシラン、(メルカプトメチル)ジメチルエトキシシラン、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}テトラスルフィド、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}ジスルフィド及びγ−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィド等が挙げられる。これらのなかでもビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}テトラスルフィド、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}ジスルフィドが好ましい。このような硫黄原子を含有する分子構造のシランカップリング剤により表面処理されたシリカ粒子は、粒子の表面に疎水性が付与される。
本実施の形態で使用するシリカに含まれるシリカAは、シリカ粒子の表面を、ポリスルフィド系シランカップリング剤を用いて表面処理されたものである。シリカ粒子の表面の表面処理方法は特に限定されず、例えば、予め、シリカ粒子とシランカップリング剤とを接触させる方法;ゴム成分、カーボンブラック、他の配合剤と共にシリカ粒子とシランカップリング剤とを混錬する方法等が挙げられる。
シリカの表面処理に用いるポリスルフィド系シランカップリング剤としては、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、(メルカプトメチル)メチルジエトキシシラン、(メルカプトメチル)ジメチルエトキシシラン、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}テトラスルフィド、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}ジスルフィド及びγ−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィド等が挙げられる。これらのなかでもビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}テトラスルフィド、ビス{3−(トリエトキシシリル)プロピル}ジスルフィドが好ましい。このような硫黄原子を含有する分子構造のシランカップリング剤により表面処理されたシリカ粒子は、粒子の表面に疎水性が付与される。
このようなポリスルフィド系シランカップリング剤を用いて表面処理されたシリカ粒子(シリカA)は市販されている。例えば、ダイソー株式会社製のカブラス2A、カブラス2B、カブラス4、デグサ社製のSi75、Si69、GEシリコーン社製のA−1289、信越化学株式会社製のKBE−846等が挙げられる。これらは単独または混合して使用することもできる。
(シリカB)
本実施の形態で使用するシリカに含まれるシリカBは、シリカ粒子の表面を、シラン系表面処理剤を用いて表面処理されたものである。表面処理が施されるシリカとしては特に限定されない。本実施の形態では、乾式法により得られる無水けい酸(乾式シリカ)が好ましい。ここで、乾式シリカは、シリコンジメチルクロライドや四塩化ケイ素等の表面変性ケイ素化合物を、高温の気相加水分解の条件下で生成した二酸化ケイ素である。乾式シリカの粒子表面をシラン系表面処理剤により表面処理すると、シリカ粒子表面に疎水性が付与された疎水性変性シリカが得られる。
シラン系表面処理剤としては、有機シラン、アルキルシラン(炭化水素基含有シラン)、ジシラザン、アルキルクロロシラン等が挙げられる。これらの中でも、アルキルシラン(炭化水素基含有シラン)が好ましい。
本実施の形態で使用するシリカに含まれるシリカBは、シリカ粒子の表面を、シラン系表面処理剤を用いて表面処理されたものである。表面処理が施されるシリカとしては特に限定されない。本実施の形態では、乾式法により得られる無水けい酸(乾式シリカ)が好ましい。ここで、乾式シリカは、シリコンジメチルクロライドや四塩化ケイ素等の表面変性ケイ素化合物を、高温の気相加水分解の条件下で生成した二酸化ケイ素である。乾式シリカの粒子表面をシラン系表面処理剤により表面処理すると、シリカ粒子表面に疎水性が付与された疎水性変性シリカが得られる。
シラン系表面処理剤としては、有機シラン、アルキルシラン(炭化水素基含有シラン)、ジシラザン、アルキルクロロシラン等が挙げられる。これらの中でも、アルキルシラン(炭化水素基含有シラン)が好ましい。
具体的には、有機シラン、アルキルシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ポリトリエトキシシラン;トリアルコキシアリールシラン;イソオクチルトリメトキシ−シラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、ポリジメチルシロキサンを含むポリジアルキルシロキサン、置換および非置換のアリールシランを含むアリールシラン、メトキシおよびヒドロキシ置換アルキルシランを含むアルキルシラン等が挙げられる。
アルキルクロロシランとしては、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクチルメチルジクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン等が挙げられる。また他の化合物としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン等のビニルシランが挙げられる。
具体的な商品名としては、アエロジルDT4、アエロジルNA200Y、アエロジルNA50H、アエロジルNA50Y、アエロジルNAX50、アエロジルR104、アエロジルR106、アエロジルR202、アエロジルR202W90、アエロジルR504、アエロジルR711、アエロジルR700、アエロジルR7200、アエロジルR805、アエロジルR805VV90、アエロジルR812、アエロジルR812S、アエロジルR816、アエロジルR8200、アエロジルR972、アエロジルR972V、アエロジルR974、アエロジルRA200HS、アエロジルRX200、アエロジルRX300、アエロジルRX50、アエロジルRY200、アエロジルRY200S、アエロジルRY300、アエロジルRY50等のDegussa社製品等が例示される。
本実施の形態では、補強剤成分のシリカにおけるシリカAとシリカBとの量比(シリカA/シリカB)は、(90/10)〜(40/60)、好ましくは(80/20)〜(50/50)、の範囲である(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)。
補強剤成分のシリカにおけるシリカAの量が過度に多い(シリカBの量が過度に少ない)と、ポリスルフィド系シランカップリング剤により耐熱性が低下する傾向がある。また、シリカAの量が過度に少ない(シリカBの量が過度に多い)と、化学的にゴムと結合するシリカが減少し、動特性が悪化する傾向がある。
補強剤成分のシリカにおけるシリカAの量が過度に多い(シリカBの量が過度に少ない)と、ポリスルフィド系シランカップリング剤により耐熱性が低下する傾向がある。また、シリカAの量が過度に少ない(シリカBの量が過度に多い)と、化学的にゴムと結合するシリカが減少し、動特性が悪化する傾向がある。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物におけるシリカの使用量は特に限定されない。本実施の形態では、ゴム成分中に含まれるイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの合計量100重量部に対し、シリカ5重量部〜60重量部、好ましくは7重量部〜50重量部、より好ましくは7重量部〜40重量部の範囲で使用する。
(他の補強剤)
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じて他の補強剤を混合することができる。このような補強剤としては、例えば、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化鉛等の絶縁性金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉛等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸ナトリウム、珪酸アルミニウム等の珪酸塩;硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;鉄粉等の金属粉;炭素繊維等の導電性繊維等;珪藻土、アスベスト、リトポン(硫化亜鉛/硫酸バリウム)、グラファイト、フッ化カーボン、フッ化カルシウム、ワラスナイト、ガラス粉末等が挙げられる。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じて他の補強剤を混合することができる。このような補強剤としては、例えば、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化鉛等の絶縁性金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉛等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸ナトリウム、珪酸アルミニウム等の珪酸塩;硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;鉄粉等の金属粉;炭素繊維等の導電性繊維等;珪藻土、アスベスト、リトポン(硫化亜鉛/硫酸バリウム)、グラファイト、フッ化カーボン、フッ化カルシウム、ワラスナイト、ガラス粉末等が挙げられる。
(他の配合剤)
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じ、通常ゴム用配合剤として知られる他の配合剤を混合することができる。このような配合剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、オイル、老化防止剤、安定剤、着色剤等の種々の薬剤を必要に応じて適宜配合して使用することができる。
加硫剤としては、硫黄系加硫剤、有機過酸化物、ビスマレイミド化合物等が挙げられる。硫黄系加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄等の硫黄;4,4’−ジチオモルホリン、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、高分子多硫化物等有機硫黄化合物等が挙げられる。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、必要に応じ、通常ゴム用配合剤として知られる他の配合剤を混合することができる。このような配合剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、オイル、老化防止剤、安定剤、着色剤等の種々の薬剤を必要に応じて適宜配合して使用することができる。
加硫剤としては、硫黄系加硫剤、有機過酸化物、ビスマレイミド化合物等が挙げられる。硫黄系加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄等の硫黄;4,4’−ジチオモルホリン、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、高分子多硫化物等有機硫黄化合物等が挙げられる。
硫黄系加硫剤を用いる場合は、通常、加硫促進剤及び加硫促進助剤を併用する。加硫促進剤としては、例えば、チウラム系、スルフェンアミド系、チアゾール系、ジチオカルバミン酸塩系、チオウレア系等の含硫黄促進剤;アルデヒド・アンモニア系、アルデヒド・アミン系、グアニジン系等の含窒素促進剤等が挙げられる。
加硫促進剤の中でも、チウラム系促進剤が好ましい。チウラム系促進剤の具体例としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド(TT)(TMTD)、テトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)(TMTM)、テトラエチルチウラムジスルフィド(TET)(TETD)、テトラブチルチウラムジスルフィド(TBT)(TBTD)、ジペンタメチレンチウラムヘキサスルフィド(TRA)(DPTT)、テトラベンジルチウラムジスルフィド等が挙げられる。また、加硫促進助剤としては、亜鉛華、酸化マグネシウム等が挙げられる。加硫促進剤及び加硫促進助剤の使用量は特に限定されず、硫黄加硫剤の種類等に応じて適宜決められる。
有機過酸化物としては、ジアルキルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類等が挙げられる。ジアルキルパーオキサイドとしては、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等が挙げられる。ジアシルパーオキサイドとして、ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド等が挙げられる。パーオキシエステルとして、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等)等が挙げられる。
有機過酸化物を用いる場合は、通常、架橋助剤を併用する。架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド等が挙げられる。架橋助剤の使用量は特に限定されず、架橋剤の種類等に応じて適宜決められる。
ビスマレイミド化合物としては、N,N’−(m−フェニレン)ビスマレイミド、N,N’−(p−フェニレン)ビスマレイミド、N,N’−(o−フェニレン)ビスマレイミド、N,N’−(1,3−ナフチレン)ビスマレイミド、N,N’−(1,4−ナフチレン)ビスマレイミド、N,N’−(1,5−ナフチレン)ビスマレイミド、N,N’−(3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレン)ビスマレイミド、N,N’−(3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレン)ビスマレイミド等が挙げられる。
ビスマレイミド化合物を用いる場合は、必要に応じて、例えば、p−キノンジオキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシム、テトラクロロ−p−ベンゾキノン等のオキシム類;4,4’−ジチオジモルホリン、N−エチルモルホリン、モルホリン等のモルホリン化合物等を併用することができる。
加硫剤の配合量は、特に限定されないが、通常、ゴム成分Aとゴム成分Bとの合計100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部、好ましくは、0.3重量部〜7重量部、より好ましくは、0.5重量部〜5重量部である。
オイルとしては、例えば、芳香族系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル等のプロセスオイル等の伸展油;ジオクチルフタレート等の可塑剤;パラフィンワックス、カルナバワックス等のワックス等が挙げられる。
また、本実施の形態が適用される防振ゴム組成物には、高温雰囲気下で長時間使用される防振ゴムの耐熱性を向上させるために、老化防止剤を配合することが好ましい。老化防止剤としては、例えば、ポリ−(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノン)等のアミン−ケトン系;N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)−p−フェニレンジアミン等のアミン系;2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール系;2−メルカプトベンズイミダゾール等が挙げられる。
老化防止剤の配合量は、特に限定されないが、通常、成分(A)と成分(B)との合計100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部、好ましくは、0.3重量部〜7重量部、より好ましくは、0.5重量部〜5重量部である。
老化防止剤の配合量は、特に限定されないが、通常、成分(A)と成分(B)との合計100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部、好ましくは、0.3重量部〜7重量部、より好ましくは、0.5重量部〜5重量部である。
(防振ゴム組成物の製造方法)
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物の製造方法は特に限定されないが、通常、ロール、バンバリーミキサー等の混合機により、イソプレン系ゴム及びブタジエン系ゴムと、必要に応じて天然ゴム等の他のゴム、カーボンブラック及びシリカ、必要に応じて他の補強材、加硫剤等の他の配合剤とを混練・混合することによって製造する。
本実施の形態が適用される防振ゴム組成物の製造方法は特に限定されないが、通常、ロール、バンバリーミキサー等の混合機により、イソプレン系ゴム及びブタジエン系ゴムと、必要に応じて天然ゴム等の他のゴム、カーボンブラック及びシリカ、必要に応じて他の補強材、加硫剤等の他の配合剤とを混練・混合することによって製造する。
上述した加硫剤を配合した加硫性の防振ゴム組成物は、射出成形、押出成形等の従来公知の成形方法によって所定の形状に成形し、スチーム加硫等の方法により加硫する。防振ゴム組成物の加硫温度は、特に限定されないが、通常、100℃〜200℃、好ましくは、130℃〜190℃、より好ましくは、140℃〜180℃である。また、加硫時間は、加硫方法、温度、形状等により適宜変更され、特に限定されないが、通常、1分以上、5時間以下である。尚、必要に応じて、二次加硫を行ってもよい。加硫方法としては、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱等、通常、ゴムの加硫に用いられる方法から適宜選択することができる。
以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。尚、実施例及び比較例中の部及び%は、特にことわらない限り総て重量基準である。
(常態特性)
表1に示した配合のゴム組成物を、170℃で15分間加熱して加硫して加硫シートを成形し、これを3号ダンベル型(JIS K6251)に打ち抜いて調製した試験片について、JIS K6251/JIS K6253に従い、300%引張り応力(単位:MPa)、伸び(単位:%)を測定した。
表1に示した配合のゴム組成物を、170℃で15分間加熱して加硫して加硫シートを成形し、これを3号ダンベル型(JIS K6251)に打ち抜いて調製した試験片について、JIS K6251/JIS K6253に従い、300%引張り応力(単位:MPa)、伸び(単位:%)を測定した。
(動特性)
表1に示した配合のゴム組成物を、170℃で25分間加熱し、JIS K 6394(1976)に準拠し、直径50mm、高さ50mmの円柱体形状の試験片を作製した(N2型試験片)。この試験片について、静ばね定数(Ks(単位:N/mm))、動ばね定数(Kd(単位:N/mm 100Hz))を測定し、動倍率(Kd/Ks 100Hz)を求めた。
静ばね定数(Ks)は、JIS K 6385に準拠し、上記の円柱体形状の試験片を円柱の軸方向に3mm圧縮し、2回目の往きの荷重バネ線図から1mmと2mmの歪み時の荷重を読み取り算出した。
動ばね定数(Kd)は、上記の円柱体形状の試験片を円柱の軸方向に1.5mm圧縮し(初期圧縮歪3%)、この1.5mm圧縮の位置を中心に、下方から100Hzの周波数により振幅±0.05mmの定変位振動を加え(100Hz±0.1%動歪)、試験片上方に取り付けたロードセルにて動的荷重を測定し、JIS K6394に準拠して計算した。
動倍率(Kd/Ks)は、静ばね定数(Ks)と動ばね定数(Kd)との比である。動倍率(動ばね定数/静ばね定数)が小さいほど防振性能に優れる。
表1に示した配合のゴム組成物を、170℃で25分間加熱し、JIS K 6394(1976)に準拠し、直径50mm、高さ50mmの円柱体形状の試験片を作製した(N2型試験片)。この試験片について、静ばね定数(Ks(単位:N/mm))、動ばね定数(Kd(単位:N/mm 100Hz))を測定し、動倍率(Kd/Ks 100Hz)を求めた。
静ばね定数(Ks)は、JIS K 6385に準拠し、上記の円柱体形状の試験片を円柱の軸方向に3mm圧縮し、2回目の往きの荷重バネ線図から1mmと2mmの歪み時の荷重を読み取り算出した。
動ばね定数(Kd)は、上記の円柱体形状の試験片を円柱の軸方向に1.5mm圧縮し(初期圧縮歪3%)、この1.5mm圧縮の位置を中心に、下方から100Hzの周波数により振幅±0.05mmの定変位振動を加え(100Hz±0.1%動歪)、試験片上方に取り付けたロードセルにて動的荷重を測定し、JIS K6394に準拠して計算した。
動倍率(Kd/Ks)は、静ばね定数(Ks)と動ばね定数(Kd)との比である。動倍率(動ばね定数/静ばね定数)が小さいほど防振性能に優れる。
(耐熱老化性試験)
常態特性の場合と同様に、3号ダンベル型(JIS K6257)の試験片を調製した。この試験片の引張り試験は、恒温槽を備えた引張試験機を用いた。引張試験機の恒温槽は、試験片を掴む治具の周辺雰囲気温度が所定の温度に保たれている。恒温槽中に試験片を所定時間放置後、JIS K6257に従い、伸び、伸びの変化(単位:%)を測定した。測定条件は、100℃×1000時間である。
常態特性の場合と同様に、3号ダンベル型(JIS K6257)の試験片を調製した。この試験片の引張り試験は、恒温槽を備えた引張試験機を用いた。引張試験機の恒温槽は、試験片を掴む治具の周辺雰囲気温度が所定の温度に保たれている。恒温槽中に試験片を所定時間放置後、JIS K6257に従い、伸び、伸びの変化(単位:%)を測定した。測定条件は、100℃×1000時間である。
(実施例1〜3、比較例1〜2)
表1に示した配合のゴム組成物を用いて、常態物性、動特性、耐熱老化性を測定した。結果を表1に示す。
表1に示した配合のゴム組成物を用いて、常態物性、動特性、耐熱老化性を測定した。結果を表1に示す。
尚、表1中の各成分はそれぞれ以下の通りである。
RSS:天然ゴム
BR:ポリブタジエンゴム 日本ゼオン株式会社製 Nipol BR 1250H
カーボンブラック:東海カーボン株式会社製 シーストS
シリカA:ポリスルフィド系シランカップリング剤処理シリカ ダイソー株式会社製 SW134
シリカB:シラン系表面処理剤処理シリカ デグサ社製 Aerosil R805
酸化亜鉛:三号亜鉛華
ステアリン酸:工業用ステアリン酸
老防6C:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック6C
老防RD:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック 224
硫黄:コロイド硫黄
促進剤CZ:大内新興化学工業株式会社製 ノクセラーCZ
促進剤TT:大内新興化学工業株式会社製 ノクセラーTT
RSS:天然ゴム
BR:ポリブタジエンゴム 日本ゼオン株式会社製 Nipol BR 1250H
カーボンブラック:東海カーボン株式会社製 シーストS
シリカA:ポリスルフィド系シランカップリング剤処理シリカ ダイソー株式会社製 SW134
シリカB:シラン系表面処理剤処理シリカ デグサ社製 Aerosil R805
酸化亜鉛:三号亜鉛華
ステアリン酸:工業用ステアリン酸
老防6C:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック6C
老防RD:大内新興化学工業株式会社製 ノクラック 224
硫黄:コロイド硫黄
促進剤CZ:大内新興化学工業株式会社製 ノクセラーCZ
促進剤TT:大内新興化学工業株式会社製 ノクセラーTT
表1に示す結果から、本実施の形態が適用される防振ゴム組成物(実施例1〜3)は、防振ゴム用途として十分な300%引張り応力を示し、且つ動倍率(Kd/Ks)が増大することなく、耐熱性(熱老化後の伸びが十分、伸び変化率が小さい)に優れていることが分かる。
一方、シリカ成分としてポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカ(SW134)のみを配合したゴム組成物(比較例1)は、動倍率(Kd/Ks)は低いものの、300%応力が高く、さらに、熱老化後の伸び及び伸び変化率が小さいことから、耐熱性が低下することが分かる。また、シリカ成分としてシラン系表面処理剤により表面処理されたシリカ(ER)のみを配合したゴム組成物(比較例2)は、動倍率(Kd/Ks)が増大し、動特性が改良されないことが分かる。
一方、シリカ成分としてポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカ(SW134)のみを配合したゴム組成物(比較例1)は、動倍率(Kd/Ks)は低いものの、300%応力が高く、さらに、熱老化後の伸び及び伸び変化率が小さいことから、耐熱性が低下することが分かる。また、シリカ成分としてシラン系表面処理剤により表面処理されたシリカ(ER)のみを配合したゴム組成物(比較例2)は、動倍率(Kd/Ks)が増大し、動特性が改良されないことが分かる。
Claims (6)
- イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとを含むゴム成分と、
カーボンブラックとシリカとを含む補強剤成分と、が配合され、
前記補強剤成分の前記シリカは、
ポリスルフィド系シランカップリング剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカAと、
シラン系表面処理剤によりシリカ粒子の表面が表面処理されたシリカBと、
を含むことを特徴とする防振ゴム組成物。 - 前記シリカBの前記シラン系表面処理剤が、炭化水素基含有シランであることを特徴とする請求項1に記載の防振ゴム組成物。
- 前記シリカの前記シリカAと前記シリカBとの量比(シリカA/シリカB)が、(90/10)〜(40/60)である(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)ことを特徴とする請求項1又は2に記載の防振ゴム組成物。
- 前記シリカの前記シリカBが、シリカの表面をアルキルシランにより処理して得られる疎水性変性シリカであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の防振ゴム組成物。
- 前記ゴム成分のイソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの量比(イソプレン系ゴム/ブタジエン系ゴム)が、(90/10)〜(30/70)である(但し、イソプレン系ゴム+ブタジエン系ゴムの合計は100重量%である。)ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の防振ゴム組成物。
- イソプレン系ゴムとブタジエン系ゴムとの合計量100重量部と、
カーボンブラック5重量部〜60重量部と、
シリカ5重量部〜60重量部と、を含み、
前記シリカは、当該シリカの全量に対し、ポリスルフィド系シランカップリング剤により表面処理されたシリカAが40重量%〜90重量%であり、炭化水素基含有シランにより表面処理されたシリカBが10重量%〜60重量%(但し、シリカA+シリカBの合計は100重量%である。)である
ことを特徴とする防振ゴム組成物。
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- 2010-02-12 JP JP2010029267A patent/JP2011162720A/ja active Pending
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