JP2013170268A

JP2013170268A - 防振ゴム組成物および防振ゴム部材

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Publication number: JP2013170268A
Application number: JP2012037315A
Authority: JP
Inventors: Akio Mase; 昭雄間瀬; Osamu Wakizaka; 治脇坂
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP5674690B2

Abstract

【課題】強度の向上と低動倍率化との両方が実現された防振ゴム部材、およびそれを製造可能な防振ゴム組成物を提供する。
【解決手段】防振ゴム組成物は、シリカ含有改質天然ゴム材料および架橋剤を含む。シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスにアルコキシシランを有するビニルモノマーを添加して、天然ゴム粒子に該ビニルモノマーをグラフト共重合させると共に、該アルコキシシランの加水分解および縮合によりシリカを生成させた後、得られたラテックスを乾燥させて製造される。当該防振ゴム組成物を架橋して、防振ゴム部材とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用エンジンマウント等に用いられる防振ゴム部材、およびその材料の防振ゴム組成物に関する。

自動車等の車両においては、振動や騒音の発生源となる部位に防振ゴム部材を配置して、振動の伝達および騒音の拡散を低減している。この種の防振ゴム部材には、エンジン等の重量物を支持する強度や、振動を吸収し抑制する防振性能が要求される。防振性能を示す特性の一つとして、動倍率がある。動倍率は、動的ばね定数と静的ばね定数との比（動的ばね定数（Ｋｄ）／静的ばね定数（Ｋｓ））であり、動倍率が小さいほど、防振性能が高い。

防振ゴム部材の材料としては、引張強さが大きく、振動による発熱が少ない等の理由から、主として天然ゴムが用いられる。そして、天然ゴムの強度や耐久性を向上させるため、補強材として、カーボンブラック、シリカ等が配合される。しかし、補強材を配合すると、防振ゴム部材の動倍率が大きくなってしまう。また、シリカは、カーボンブラックと比較して、天然由来の材料であるため多量に存在し、製品が黒く着色されない等の利点を有する。しかし、シリカの表面は、親水性のシラノール基で覆われている。一方、天然ゴムは疎水性を有する。したがって、天然ゴムにシリカを混練した場合、両者の親和性が低く、天然ゴムとシリカとの界面で剥離が生じやすい。これにより、充分な補強性が得られないという問題があった。

天然ゴムとシリカとの親和性を向上させるため、シランカップリング剤により処理したシリカ粒子を、天然ゴムに配合する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。また、特許文献３には、ジエンゴムラテックスをシランカップリング剤により改質処理した後に、アルコキシシラン化合物を添加して、ゾルゲル法によりシリカ粒子を生成、分散させる方法が開示されている。

特開２０１１−１７４０３４号公報特開２００８−７７７０号公報特開平９−１７６３８５号公報

シリカの表面をシランカップリング剤で処理することにより、天然ゴムに対する親和性は向上する。しかしながら、特許文献１、２に記載されているように、加硫前のゴム組成物と、表面処理されたシリカと、はバンバリーミキサー等により混練される。シリカは、残存するシラノール基の水素結合により凝集しやすい。このため、従来の混練法では、ゴム材料中にシリカを均一に分散させることが難しく、補強性の向上には限界がある。また、表面処理されたシリカとゴム組成物との反応を進行させるためには、１２０℃以上の温度で混練する必要がある。しかし、高温下で長時間混練すると、ゴム成分が劣化するおそれがある。また、混練中に熱が発生するため、反応の制御も難しい。

一方、特許文献３に記載された方法においては、液（改質ジエンゴムラテックス）中にてシリカ粒子を生成し分散させる。具体的には、まず、ジエンゴムラテックスとシランカップリング剤とを反応させて、ゴム粒子にシランカップリング剤をグラフト結合させる。次に、シランカップリング剤で改質されたジエンゴムラテックスに、アルコキシシラン化合物を添加して、ラテックス中にシリカ粒子を生成し分散させる。このように、特許文献３に記載された方法においては、生成したシリカ粒子とゴム粒子との親和性を改善するために、予めゴム粒子にシランカップリング剤を結合させている。

特許文献３に記載された方法においては、（１）ゾルゲル反応によるシリカ粒子の生成、（２）生成したシリカ粒子とゴム粒子にグラフト結合されたシランカップリング剤との反応、という二段階の反応が必要である。このため、生成したシリカ粒子を均一に分散させた状態で、シランカップリング剤と反応させることは難しい。よって、上記混練法と同様に、シリカ粒子の分散性は充分ではない。また、生成したシリカ粒子の全てを、ゴム粒子と確実に結合させることも難しい。未反応のアルコキシシラン化合物が、ゴム粒子の周りに残存するおそれもある。したがって、特許文献３に記載された方法により得られたゴム材料においても、補強性は充分とはいえない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、シリカを均一に分散させた状態で天然ゴム粒子と確実に結合させることにより、強度の向上と低動倍率化との両方が実現された防振ゴム部材、およびそれを製造可能な防振ゴム組成物を提供することを課題とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の防振ゴム組成物は、シリカ含有改質天然ゴム材料および架橋剤を含み、該シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスにアルコキシシランを有するビニルモノマーを添加して、天然ゴム粒子に該ビニルモノマーをグラフト共重合させると共に、該アルコキシシランの加水分解および縮合によりシリカを生成させた後、得られたラテックスを乾燥させて製造されることを特徴とする。

本発明の防振ゴム組成物においては、原料のゴム材料として、シリカ含有改質天然ゴム材料を用いる。シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスに、アルコキシシランを有するビニルモノマーを反応させて、製造される。ここで、天然ゴムラテックスとしては、天然ゴムの他、蛋白質を除去した脱蛋白質化天然ゴムのラテックスを使用することができる。本明細書において、アルコキシシランとは、ケイ素原子に１〜３個のアルコキシ基（−ＯＲ、Ｒ：アルキル基）が結合した構造を意味する。また、ビニルモノマーとは、ビニル構造を有するモノマーを意味する。ビニル構造は、ビニル基（−ＣＨ＝ＣＨ_２）の他、ビニル基の水素原子がメチル基（−ＣＨ_３）等の置換基で置換された態様（−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２）を含む。

アルコキシシランを有するビニルモノマーは、ビニル構造により天然ゴム粒子にグラフト結合される。同時に、グラフト結合されたビニルモノマーのアルコキシシランが加水分解および縮合することにより、シリカが生成される。このように、シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスに、アルコキシシランを有するビニルモノマーを反応させるという一段階の反応により、製造される。つまり、天然ゴムラテックスを、予めシランカップリング剤により処理しておく必要はない。

シリカ含有改質天然ゴム材料において、生成されたシリカは、グラフト結合されたビニルモノマーの一部として、確実に天然ゴム粒子に結合される。このため、シリカが天然ゴム粒子から剥離しにくく、補強効果が高い。したがって、シリカ含有改質天然ゴム材料を用いた本発明の防振ゴム組成物によると、強度の大きな架橋物（防振ゴム部材）を製造することができる。また、シリカと天然ゴム粒子とが強固に結合されるため、振動によるシリカと天然ゴム粒子との摩擦が小さくなる。このため、製造される防振ゴム部材において、エネルギーロスが小さくなり、動倍率が小さくなる。

また、シリカ含有改質天然ゴム材料によると、天然ゴムにシリカを混練したり、シランカップリング処理した天然ゴムにシリカを反応させて結合させる場合と比較して、シリカが凝集しにくい。このため、天然ゴム粒子の周りに、シリカを均一に分散させることができる。すなわち、シリカ含有改質天然ゴム材料においては、シリカの凝集塊が少ないため、破断起点が少ない。また、シリカの分散性が向上すると、シリカの表面積が大きくなる。これにより、補強性が向上する。したがって、シリカ含有改質天然ゴム材料を用いた本発明の防振ゴム組成物によると、強度の大きな防振ゴム部材を製造することができる。また、シリカの分散性が高いため、振動によるシリカ同士の摩擦が小さくなる。このため、製造される防振ゴム部材において、エネルギーロスが小さくなり、動倍率が小さくなる。

（２）本発明の防振ゴム部材は、上記（１）の構成の本発明の防振ゴム組成物を架橋させてなる。

上記（１）において説明したように、本発明の防振ゴム部材は、大きな強度を有する。また、本発明の防振ゴム部材によると、同程度の静的ばね定数を有する従来の防振ゴム部材よりも、エネルギーロスおよび動倍率を低下させることができる。

シリカ含有改質天然ゴム材料のＴＥＭ写真を示す（倍率：１０，０００倍）。同材料の拡大ＴＥＭ写真を示す（倍率：３０，０００倍）。シリカ粉末の配合量に対する１００％モジュラスの値を示すグラフである。シリカ粉末の配合量に対する引張強さの値を示すグラフである。静的ばね定数に対する動倍率の値を示すグラフである。静的ばね定数に対するｔａｎδの値を示すグラフである。

以下、本発明の防振ゴム組成物および防振ゴム部材について、それぞれ詳細に説明する。

＜防振ゴム組成物＞
本発明の防振ゴム組成物は、シリカ含有改質天然ゴム材料および架橋剤を含む。シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスにアルコキシシランを有するビニルモノマーを添加して、天然ゴム粒子に該ビニルモノマーをグラフト共重合させると共に、該アルコキシシランの加水分解および縮合によりシリカを生成させた後、乾燥させて製造される。天然ゴムラテックスとしては、天然ゴムの他、蛋白質を除去した脱蛋白質化天然ゴムのラテックスを使用することができる。脱蛋白質化天然ゴムを使用すると、グラフト共重合における反応率を向上させることができる。

天然ゴムとしては、例えば、フィールドラテックス、フィールドラテックスにアンモニアを加えて処理されたラテックス（ハイアンモニアラテックス）等を使用すればよい。また、天然ゴムの脱蛋白質化は、種々の公知の方法を採用することができる。例えば、（ｉ）天然ゴムラテックスに、蛋白質分解酵素またはバクテリアを添加して蛋白質を分解させる方法（特開平６−５６９０２号公報参照）、（ｉｉ）天然ゴムラテックスを、石鹸等の界面活性剤により繰り返し洗浄する方法、（ｉｉｉ）天然ゴムラテックスに、次の一般式（１）で表される尿素系化合物およびＮａＣｌＯからなる群から選択された蛋白質変性剤を添加して、ラテックス中の蛋白質を変性処理した後に除去する方法（特開２００４−９９６９６号公報参照）等が挙げられる。
ＲＮＨＣＯＮＨ_２・・・（１）
[（式（１）中、ＲはＨ、炭素数１〜５のアルキル基である。]
天然ゴムラテックスのゴム分（乾燥ゴム質量、以下同じ）濃度は、特に限定されない。ゴム分濃度が低すぎると、得られるゴム材料が少なくなり経済的ではない。反対に、ゴム分濃度が高すぎると、ラテックス中のゴム成分が不安定になる。このため、ゴム粒子同士の凝集が起きやすく、グラフト共重合反応を均一に進行させにくくなる。例えば、ゴム分濃度を、１０質量％以上６０質量％以下とすることが望ましい。

アルコキシシランを有するビニルモノマー（以下適宜、単に「ビニルモノマー」と称す）としては、主鎖の一端にアルコキシシランを、他端にビニル構造を有するものが望ましい。この場合、アルコキシシランとビニル構造とは直接結合していてもよく、アルコキシシランとビニル構造との間に、炭素鎖（酸素原子を含んでいてもよい）、芳香族環等が介在していてもよい。具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

ビニルモノマーの添加量は、天然ゴムラテックス中のゴム分１００質量部に対して、５質量部以上６０質量部以下とすることが望ましい。ビニルモノマーの添加量が５質量部未満の場合には、所望の補強効果が得られない。１０質量部以上とするとより好適である。反対に、ビニルモノマーの添加量が６０質量部を超えると、本来天然ゴムが有する粘弾性が阻害されるおそれがある。３０質量部以下とするとより好適である。

天然ゴムラテックスにビニルモノマーをグラフト共重合させる際には、重合開始剤を用いる。重合開始剤は、ビニルモノマーを添加する前に、天然ゴムラテックスに添加しておくとよい。重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム（ＫＰＳ）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、過酸化水素、クメンハイドロパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド（ＴＢＨＰＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、等の過酸化物が挙げられる。重合温度を低くするという観点からは、レドックス系の重合開始剤を使用するとよい。レドックス系の重合開始剤として、過酸化物と組み合わされる還元剤には、例えば、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、メルカプタン類、酸性亜硫酸ナトリウム、還元性金属イオン、アスコルビン酸等が挙げられる。レドックス系の重合性開始剤として好適な組み合わせ例としては、ＴＢＨＰＯとＴＥＰＡ、過酸化水素とＦｅ^２＋塩、ＫＰＳと酸性亜硫酸ナトリウム等がある。重合開始剤の添加量は、天然ゴムラテックス中のゴム分１００質量部に対して０．１質量部以上５質量部以下とするとよい。

天然ゴムラテックスのｐＨは、特に限定されない。例えば、ｐＨ８〜１０程度が好適である。天然ゴムラテックスには、予め乳化剤を加えておいてもよい。乳化剤としては、公知の種々のアニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤のいずれも使用することができる。アニオン界面活性剤としては、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンエーテル系、多価アルコール脂肪酸エステル系等が挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、アルキルアミン塩型、イミダゾリニウム塩型等が挙げられる。例えば、ドデシル硫酸ナトリウム等のアニオン界面活性剤が好適である。

天然ゴムラテックスとビニルモノマーとの反応は、室温下で０．５〜１２時間程度、攪拌して行えばよい。これにより、天然ゴム粒子にビニルモノマーがグラフト共重合されると共に、アルコキシシランの加水分解および縮合によりシリカが生成する。生成したシリカは、天然ゴム粒子の周りに分散した状態で、グラフト結合されたビニルモノマーの一部として天然ゴム粒子に結合される。

得られたラテックスを乾燥して固形化することにより、シリカ含有改質天然ゴム材料が製造される。例えば、ラテックスを基材表面に塗布したり、基材をラテックスに浸漬するなどして形成された塗膜を、加熱して乾燥すればよい。製造されたシリカ含有改質天然ゴム材料において、天然ゴム粒子にグラフト共重合したビニルモノマー（グラフト鎖）は、マトリックスを形成する。グラフト鎖からなるマトリックスは、生成したシリカを含み、天然ゴム粒子の周りを囲んでいる。すなわち、シリカ含有改質天然ゴム材料は、シリカを含むグラフト鎖からなるマトリックスに、天然ゴム粒子が分散されたナノマトリックス構造を有する。

シリカの表面積を大きくして、補強効果を高めるという観点から、マトリックス中のシリカの粒子径は、１５０ｎｍ以下であることが望ましい。１００ｎｍ以下であるとより好適である。一方、アルコキシシランの加水分解および縮合反応の制御が可能な範囲として、という観点から、シリカの粒子径は、１０ｎｍ以上であることが望ましい。１５ｎｍ以上であるとより好適である。シリカの粒子径としては、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した画像において、シリカの最長部分の長さを採用すればよい。

本発明の防振ゴム組成物は、上記シリカ含有改質天然ゴム材料の他に、架橋剤を含む。架橋剤としては、通常、天然ゴムの架橋に用いられる硫黄（粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄等）、または有機過酸化物を用いればよい。架橋剤として硫黄を用いた場合、硫黄の配合量は、シリカ含有改質天然ゴム材料の１００質量部に対して、０．３質量部以上７質量部以下であるとよい。より好適には、１質量部以上５質量部以下である。硫黄の配合量が少なすぎると、充分に架橋させることができないため、動倍率が上昇するおそれがある。反対に硫黄の配合量が多すぎると、耐熱性が低下する。

本発明の防振ゴム組成物は、さらに、加硫促進剤、酸化亜鉛、加工助剤、老化防止剤、軟化剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、本発明の防振ゴム組成物は、補強材としてのカーボンブラック、シリカ粉末等を含んでいてもよい。しかし、補強材を配合しなくても、本発明の防振ゴム組成物から製造される防振ゴム部材の強度は、大きい。また、補強材を配合すると、防振ゴム部材の動倍率が大きくなるおそれがある。したがって、本発明の防振ゴム組成物には、補強材を積極的に配合する必要はない。つまり、本発明の防振ゴム組成物の好適な態様として、カーボンブラックおよびシリカ粉末を含まない態様が挙げられる。なお、補強目的ではなく、着色等の目的で、カーボンブラックを少量配合することは勿論構わない。本発明の防振ゴム組成物を、シリカ粉末を含まずに調製する場合、取扱いが難しいシリカ粉末の添加工程を、省略することができる。

本発明の防振ゴム組成物は、シリカ含有改質天然ゴム材料に、架橋剤および必要に応じて添加剤を配合して、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を用いて混練りすることにより、調製すればよい。

＜防振ゴム部材＞
本発明の防振ゴム部材は、上記本発明の防振ゴム組成物を架橋させてなる。すなわち、本発明の防振ゴム部材は、調製した防振ゴム組成物を、例えば１５０〜１７０℃の温度下で５〜３０分間保持して架橋させると共に、所定の形状に成形して、製造される。本発明の防振ゴム部材は、自動車等の車両に配置されるエンジンマウント、ミッションマウント、ボディマウント、キャブマウント、メンバーマウント、デフマウント、コンロッド、トルクロッド、ストラットバークッション、センターベアリングサポート、トーショナルダンパー、ステアリングラバーカップリング、テンションロッドブッシュ、バウンドストッパー、ＦＦエンジンロールストッパー、マフラーハンガー、スタビライザーリングロッド、ラジエーターサポート、コントロールアームブッシュ、サスペンションアームブッシュ等に好適である。

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

＜脱蛋白質化天然ゴムラテックスの製造＞
天然ゴムラテックスとして、ゴールデンホープ社（マレーシア国）製のハイアンモニアラテックス（ゴム分濃度６０．２質量％、アンモニア分濃度０．７質量％）を使用した。まず、ハイアンモニアラテックスを、ゴム分濃度が３０質量％となるように希釈した。次に、希釈したラテックス１２００ｇに、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ：アニオン系界面活性剤）１．２ｇを添加して、ラテックスを安定させた。続いて、同ラテックスに、尿素１２ｇを添加して、室温で１０分間、回転速度２００ｒｐｍで攪拌することにより、蛋白質分解処理を行った。その後、蛋白質分解処理が完了したラテックスを、回転速度８０００ｒｐｍで４５分間、遠心分離した。そして、分離された上層のクリーム分を、ＳＤＳ水溶液に再分散して、回転速度３００ｒｐｍで３０分間撹拌した。このような遠心分離および再分散を、三回繰り返して、脱蛋白質化天然ゴムラテックスを製造した。なお、再分散に用いたＳＤＳ水溶液の濃度は、一回目１質量％、二回目０．５質量％、三回目０．１質量％とした。

＜シリカ含有改質天然ゴム材料の製造＞
まず、ゴム分濃度が２０質量％に調製された脱蛋白質化天然ゴムラテックス２００ｇを、ステンレス製容器に入れ、３０℃で回転速度２００ｒｐｍで撹拌しながら、窒素置換を１時間行うことにより、ラテックス中の溶存酸素を除去した。次に、当該ラテックスに、室温下で、重合開始剤のＴＢＨＰＯ０．２３８ｇおよびＴＥＰＡ０．５００ｇを添加した。さらに、ビニルトリエトキシシラン（ＢＴＥＳ）８ｇを滴下して、２時間攪拌することにより、グラフト共重合を行った。得られたラテックスをシャーレに移し、５０℃で乾燥して、シート状のシリカ含有改質天然ゴム材料を製造した。

＜ＴＥＭ観察＞
製造したシリカ含有改質天然ゴム材料を、ＴＥＭ（ＨｉｔａｃｈｉＨ−８００、加速電圧２００ｋＶ）を用いて観察した。超薄切片は、ウルトラミクロトーム（ＳｏｒｖａｌｌＭＴ−６０００）を用いて、−９０℃で作製した。図１に、シリカ含有改質天然ゴム材料のＴＥＭ写真を示す（倍率：１０，０００倍）。図２に、同材料の拡大ＴＥＭ写真を示す（倍率：３０，０００倍）。

図１に示すように、天然ゴム粒子（白色部分）の周囲には、シリカ粒子（黒色部分）を含むマトリックス層が観察された。すなわち、シリカ含有改質天然ゴム材料は、シリカを含むグラフト鎖からなるマトリックスに、天然ゴム粒子が分散されたナノマトリックス構造を有することが、確認された。また、図２に拡大して示すように、シリカとして、粒子径が約１５０ｎｍの大粒子と、粒子径が約２０ｎｍの小粒子が確認された。

＜実施例１の防振ゴム組成物の調製＞
まず、シリカ含有改質天然ゴム材料１００質量部と、酸化亜鉛２種（堺化学工業（株）製）５質量部と、加工助剤のステアリン酸（花王（株）製「ルナック（登録商標）Ｓ３０」）１質量部と、カーボンブラック（東海カーボン（株）製「シーストＳ」）２質量部と、を１２０℃に設定したラボプラストミルにて混練りした。次に、得られた混練物と、加硫促進剤（三新化学工業（株）製「サンセラー（登録商標）ＣＺ−Ｇ」）１質量部と、硫黄（鶴見化学工業（株）製「サルファックスＴ−１０」）２．５質量部と、をロールを用いて混練して、防振ゴム組成物を調製した。調製された防振ゴム組成物を、実施例１の防振ゴム組成物とした。

＜比較例の防振ゴム組成物の調製＞
［比較例１］
シリカ含有改質天然ゴム材料に代えて、シリカ含有改質天然ゴム材料の原料である脱蛋白質化天然ゴムを用いた点、および、補強材としてシリカ粉末（東ソー・シリカ（株）製「Ｎｉｐｓｉｌ（登録商標）ＶＮ３」）２０質量部とシランカップリング剤（エボニックデグサジャパン（株）製「Ｓｉ７５」）１質量部とを配合した点、以外は、実施例１の防振ゴム組成物と同様にして、比較例１の防振ゴム組成物を調製した。

［比較例２〜４］
シリカ含有改質天然ゴム材料に代えて、天然ゴム（ＲＳＳ＃３）を用いた点、および、補強材としてシリカ粉末（同上）１０〜３０質量部とシランカップリング剤（同上）１または２質量部とを配合した点、以外は、実施例１の防振ゴム組成物と同様にして、比較例２〜４の防振ゴム組成物を調製した。実施例１および比較例１〜４の防振ゴム組成物の原料を、表１にまとめて示す。

＜架橋物の製造およびその評価＞
実施例１および比較例１〜４の防振ゴム組成物を、１６０℃×３０分の条件で加硫して、架橋物を製造した。そして、以下の評価項目ごとに、当該架橋物を用いたテストピースを作製し、架橋物の特性を評価した。

［引張特性］
防振ゴム組成物を上記条件でプレス成形して、厚さ２ｍｍのゴムシート（架橋物）を作製した。当該ゴムシートを打ち抜いて、ＪＩＳＫ６２５１（２０１０）に規定されるダンベル状５号形のテストピースを作製した。作製したテストピースを用い、同ＪＩＳに規定される引張試験方法に従って、１００％伸び引張応力（１００％モジュラス）および引張強さ（ＴＳ）を測定した。測定結果を、図３、図４に示す。図３は、シリカ粉末の配合量に対する１００％モジュラスの値を示す。図４は、シリカ粉末の配合量に対する引張強さの値を示す。

実施例１の防振ゴム組成物から作製された架橋物（以下「実施例１の架橋物」と称す）は、補強材としてのシリカ粉末を含んでいない。しかし、図３に示すように、実施例１の架橋物の１００％モジュラスは、シリカ粉末を含む比較例１〜４の防振ゴム組成物から作製された架橋物（以下「比較例の架橋物」と称す）の１００％モジュラスよりも、大きくなった。また、図４に示すように、実施例１の架橋物の引張強さは、比較例の架橋物の引張強さよりも、大きくなった。以上より、本発明の防振ゴム組成物によると、従来のように補強材を配合しなくても、強度の大きな架橋物を製造できることが確認された。すなわち、本発明の防振ゴム部材は、大きな強度を有することが確認された。

［動特性］
（１）動倍率
防振ゴム組成物から、円柱状のゴム片(直径５０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）を作製した。当該ゴム片の二つの底面に、円板状金具（直径６０ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を一つずつ配置して、上記条件でプレス加工することにより、ゴム片を加硫すると共に両底面に金具を接着した。このようにして、一対の金具間に、円柱状の架橋物が挟持されたテストピースを作製した。作製したテストピースを用い、ＪＩＳＫ６３８５（２００１）に規定される試験方法に従って、架橋物の静的ばね定数および動的ばね定数を算出した。すなわち、軸方向から荷重を加えて、テストピースを７ｍｍ圧縮した後、除荷して復元した。その後、再度荷重を加えて、テストピースを７ｍｍ圧縮した。その際、荷重を加える過程の荷重−撓み曲線を作成し、当該荷重−撓み曲線から、撓みが１．５ｍｍ、３．５ｍｍの時の荷重値を読み取って、静的ばね定数（Ｋｓ）を算出した。また、テストピースを軸方向に２．５ｍｍ圧縮した状態で、この圧縮位置を中心とする振幅０．０５ｍｍの定変位調和圧縮振動を、周波数１００Ｈｚにて与えた。そして、上記ＪＩＳに規定される非共振方法（ＪＩＳＫ６３９４を引用）により、１００Ｈｚ時の動的ばね定数（Ｋｄ_１００）を算出した。動的ばね定数を静的ばね定数で除することにより（Ｋｄ_１００／Ｋｓ）、動倍率を算出した。

（２）損失係数（ｔａｎδ）
上記（１）において作製したテストピースを、軸方向に２．５ｍｍ圧縮した状態で、この圧縮位置を中心とする振幅±０．５ｍｍの定変位調和圧縮振動を、周波数１５Ｈｚにて与えた。そして、同ＪＩＳＫ６３８５（２００１）に規定される非共振方法（ＪＩＳＫ６３９４を引用）により、架橋物の１５Ｈｚ時の損失係数（ｔａｎδ）を算出した。

（３）結果
図５に、静的ばね定数に対する動倍率の値を示す。図５に示すように、実施例１および比較例の架橋物のうち、実施例１の架橋物の動倍率が、最も小さくなった。すなわち、実施例１の架橋物の動倍率は、静的ばね定数が実施例１の架橋物よりも小さい比較例１、２の架橋物の動倍率よりも、小さくなった。

図６に、静的ばね定数に対するｔａｎδの値を示す。図６に示すように、実施例１および比較例の架橋物のうち、実施例１の架橋物のｔａｎδが、最も小さくなった。すなわち、実施例１の架橋物のｔａｎδは、静的ばね定数が実施例１の架橋物よりも小さい比較例１、２の架橋物のｔａｎδよりも、小さくなった。

実施例１の架橋物においては、シリカと天然ゴム粒子とが強固に結合されている。また、天然ゴム粒子の周りに、シリカが均一に分散されている。このため、振動によるシリカと天然ゴム粒子との摩擦や、シリカ同士の摩擦が小さくなり、低エネルギーロス性が向上し、動倍率が小さくなったと考えられる。以上より、本発明の防振ゴム組成物によると、エネルギーロスおよび動倍率が小さい架橋物を製造できることが確認された。また、本発明の防振ゴム部材によると、低エネルギーロス性および低動倍率化を実現できることが確認された。

Claims

シリカ含有改質天然ゴム材料および架橋剤を含み、
該シリカ含有改質天然ゴム材料は、天然ゴムラテックスにアルコキシシランを有するビニルモノマーを添加して、天然ゴム粒子に該ビニルモノマーをグラフト共重合させると共に、該アルコキシシランの加水分解および縮合によりシリカを生成させた後、得られたラテックスを乾燥させて製造されることを特徴とする防振ゴム組成物。
前記アルコキシシランを有するビニルモノマーは、主鎖の一端にアルコキシシランを、他端にビニル構造を有する請求項１に記載の防振ゴム組成物。
前記アルコキシシランを有するビニルモノマーの添加量は、前記天然ゴムラテックスのゴム分１００質量部に対して５質量部以上６０質量部以下である請求項１または請求項２に記載の防振ゴム組成物。
前記シリカ含有改質天然ゴム材料は、前記シリカを含むグラフト鎖からなるマトリックスに前記天然ゴム粒子が分散されてなり、該シリカの粒子径は１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
シリカ粉末を含まない請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の防振ゴム組成物を架橋させてなる防振ゴム部材。