JP2016089070A - 防振材料 - Google Patents

Abstract

【課題】低硬度で良好な防振性を有し、酸化防止剤の添加量が少なくてもタック性を抑制可能なスチレン系エラストマー組成物の提供。【解決手段】スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物１００重量部に対して、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを２０〜３０重量部、ポリエチレンワックスを３重量部、ステアリン酸ソルビタンを１．５重量部、酸化防止剤を２重量部、それぞれ含有し、前記基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合が８９重量％である。【選択図】なし

Description

本発明はスチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物をベースとした防振材料に関する。

従来、スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物をベースとしたエラストマー材料が知られている。また、この種のエラストマー材料では、酸化防止剤を添加することによってオイルブリードを抑制する試みもなされている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１４４００４号公報

この種のエラストマー材料は、基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合を多くすることで、硬度が低下し、良好な防振材料として利用することができる。ところが、特許文献１によれば、基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合を８０％以上として良好な防振材料として利用可能とするためには、酸化防止剤を、基礎組成物１００重量部に対して３重量部以上添加する必要がある。

しかし、酸化防止剤が適量以上添加されていると高温に加熱したときに材料の自己粘着性（いわゆるタック性）が再現してしまうので、酸化防止剤の添加量を一層抑制できることが望ましい。また、アスカーＦＰ硬度が８０以下程度の低硬度（良好な防振材料として利用可能）であって、かつ、常温におけるタック性が小さいエラストマー材料も、未だ開発されていない。なお、エラストマー材料を表面処理することによってタック性を抑制する技術も公知であるが、そのような表面処理を行うと防振材料の製造コストが上昇してしまう。

そこで、本発明は、スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物をベースとした防振材料において、酸化防止剤の添加量が基礎組成物１００重量部に対して２．５以下としても常温におけるタック性を抑制可能とする技術の提供を目的している。

前記目的を達するためになされた本発明の防振材料は、スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物１００重量部に対して、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを１９〜３１重量部、パラフィン系ワックスを２．５〜３．５重量部、ソルビタン脂肪酸エステルを１．４〜１．６重量部、酸化防止剤を１．９〜２．１重量部、それぞれ含有し、前記基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合が８０〜９０重量％であることを特徴とする。

このように構成された防振材料は、スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合が８０〜９０重量％であるので、硬度が低く、良好な防振性を有する。また、本願出願人は、このような基礎組成物に種々の添加剤を加えてタック性の変化を観察した。その結果、前記基礎組成物１００重量部に対して、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを１９〜３１（より好ましくは１９．４〜３０．９）重量部含有させ、更に、パラフィン系ワックスを２．５〜３．５（より好ましくは２．９１〜３．０９）重量部、ソルビタン脂肪酸エステルを１．４〜１．６（より好ましくは１．４６〜１．５５）重量部、酸化防止剤を１．９〜２．１（より好ましくは１．９４〜２．０６）重量部、それぞれ含有させることが望ましいことを発見した。

高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムは、それが材料の表面に析出することによってタック性を抑制する。このため、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムの含有量が前記範囲よりも小さいと、タック性を十分に抑制できない場合がある。また、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムの含有量が前記範囲よりも大きいと、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された多量の水酸化マグネシウムが材料の表面に析出することによって、材料表面がゴワゴワした硬度の高い状態となる場合があり、防振材料として好ましくない。

パラフィン系ワックスは、離型性（すなわち成形性）をよくする作用があり、その含有量が前記範囲よりも小さいと、材料の成形性が悪くなる場合がある。また、パラフィン系ワックスの含有量が前記範囲よりも大きいと、材料の硬度が高くなり、防振性が低下する場合がある。

ソルビタン脂肪酸エステルは、界面活性剤の一種で、その含有量が前記範囲よりも小さいと、タック性が不均一になって表面の感触が位置によって異なる場合がある。また、ソルビタン脂肪酸エステルの含有量が前記範囲よりも大きいと、表面のサラサラした感触が低下する場合がある。

酸化防止剤は、前述のように、含有量が前記範囲よりも大きいと、高温に加熱したときにタック性が再現する場合がある。また、酸化防止剤の含有量が前記範囲よりも小さいと、オイルブリードが発生する場合がある。

本発明の防振材料は、前述のように配合されたことにより、良好にタック性が抑制され、かつ、アスカーＦＰ硬度が８０以下で良好な防振性を有する。また、成形性も優れており、製造が容易で、その製造コストも良好に低減することができる。

なお前記パラフィン系ワックスが、ポリエチレンワックスであると、前記離型性を一層よくすることができる。前記ソルビタン脂肪酸エステルが、ステアリン酸ソルビタンであると、タック性を一層良好に均一化することができる。前記酸化防止剤が、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であると、オイルブリードを一層良好に抑制することができる。

実施形態と比較例とのボールタック試験結果を表すグラフである。

［実験例］
次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。スチレン系エラストマーに表１に示す添加物（表１では更に軟化剤，添加剤，難燃剤に細分して記載。）を配合し、その材料をラボプラストミル（型番：１５０Ｃ、株式会社東洋精機製作所製）にて混練した。混練時の温度条件は、スチレン系エラストマー及び添加物の溶融温度以上の温度に相当する１７０℃に設定し、混練時間は５分とした。混練を終えたコンポジットは、粗粉加工し、プレス機にて１７０℃、予熱５分、加圧３分、圧力５ｋＮ／ｃｍ^２ のプレス条件でシート状に成形した。

なお、表１において、比較例として既存品と同様に配合したものを試料０とした。また、少なくとも試料９は、各請求項共通の実施形態である。また、表１において、各試料の配合を表す数値はいずれも重量部である。この実験において使用したスチレン系エラストマー及び添加物の商品名を、表２に示す。

次に、前記のようにして成形された防振材料の物性を比較した結果を、表３に示す。なお、表３において、硬度は、アスカーＦＰ硬度計によって測定し、７０未満を◎、７０以上８０未満を○、８０以上８５未満を△、８５以上を×とした。成形性は、材料混錬時の感触に基づいて評価し、タック性がほとんどなく表面がサラサラであれば成形が容易（○）とし、若干タック性があって少しべたつく場合は成形が一応可能（△）とし、タック性が強くべたべたであれば成形が難しい（×）とした。

前記のように成形された各試料の防振材料は、成形直後は表面のタック性があるが、徐々に添加剤が表面に析出することによってタック性が低下（以下、タックレス化という）する。非粘着性は、そのタックレス化直後の感触に基づいて評価し、粘着性（タック性）がないものを○、粘着性があるものを×とした。

タックレス化後２４ｈ経過時のタックレス均一性は、タックレス化後、常温で２４時間保管した後の感触に基づいて評価し、全体がサラサラ、すなわち表面全体に亘ってタック性のないものを○、タック性が不均一に存在するものを×とした。

タックレス化後５００ｈ経過時の硬度変化は、タックレス化後、常温で５００時間保管した後のアスカーＦＰ硬度の変化に基づいて評価し、硬度変化が＋１未満のものを○、硬度変化が＋１以上３未満のものを△、硬度変化が＋３以上のものを×とした。

タックレス化後２４ｈ経過時の感触は、タックレス化後、常温で２４時間保管した後の感触に基づいて評価し、サラサラであるものを○、ツルツルであるものを△、ゴワゴワであるものを×とした。なお、ここで、サラサラであるとは、シート表面に添加剤が適度に析出し、指先がシートの表面を滑らかに滑る状態を示す。ツルツルであるとは、シート表面に添加剤がほとんど析出しておらず、若干のタック性が存在し、あるいは若干のオイルブリードが発生する可能性のある状態を示す。ゴワゴワであるとは、シート表面に添加剤が過剰に析出し、表面の硬度が上昇した状態を示す。

タックレス化後５００ｈ経過時の感触は、常温で５００時間保管した後の感触に基づいて評価し、サラサラであるものを○、ツルツルあるいは少しざらつくものを△、ゴワゴワであるものを×とした。ここで、少しざらつくとは、ゴワゴワまでは行かないもののシート表面に添加剤が過剰に析出している状態を示す。

［考察］
以上の実験の結果から、次のようなことが言える。スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物におけるスチレン系エラストマーの割合が２５重量％以上であると、硬度がアスカーＦＰ硬度で８５未満とならず、防振材料として不適である。そこで、そのような試料０〜４の総合判定は×とした。スチレン系エラストマーの割合が１８重量％以下である試料５〜１３では、硬度は既存品の試料０と同程度以下となった。従って、これらの試料の防振性は試料０と同等以上であると推察される。特に、スチレン系エラストマーの割合を１１重量％とした試料９〜１３は、アスカーＦＰ硬度が６４〜６６と、極めて低硬度で、極めて良好な防振性を有するものと推察される。

高級脂肪酸系表面処理剤（具体的には、例えばステアリン酸カルシウム）によって表面処理された水酸化マグネシウムは、それが材料の表面に析出することによってシート表面のタック性を抑制する。ステアリン酸カルシウムも、同様にタック性を抑制するが、試料１〜３を比較すると、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムの方がシート表面に過剰に析出する傾向が少なく、タック性を抑制する添加剤としてはより適切であることが分かる。すなわち、ステアリン酸カルシウムを２０重量部含有した試料２に比べて高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを２０重量部を含有した試料１の方がゴワゴワした感触が少ない。また、ステアリン酸カルシウム５重量部と高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウム２０重量部とを含有した試料３は、試料２よりもゴワゴワした感触が少ないが、試料１に比べてサラサラした感触が低下した。

なお、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを使用せず、ステアリン酸カルシウムのみを使用した試料２では、シート表面が白化するほどの析出が起こった。また、表３には記載されていないが、ステアリン酸カルシウムを使用した場合に比べて、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを使用した場合の方が速くタックレス化した。

なお、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを使用した場合でも、その含有量が基礎組成物１００重量部に対して３１重量部を超えると、試料１３のように、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された多量の水酸化マグネシウムが析出することによって、シート表面がゴワゴワした硬度の高い状態となる場合がある。。また、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムの含有量が基礎組成物１００重量部に対して１９重量部未満であると、試料１１のように、シート表面のタック性が不均一であったり、タック性が若干残ってツルツルした感触である場合がある。そこで、試料１１，１３の総合判定は×とした。このように、高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムの含有量は、基礎組成物１００重量部に対して２０〜３０重量部程度とするのが望ましい。

ポリエチレンワックス（ＰＥワックス）は、離型性（すなわち成形性）をよくする作用があり、それを含有させなかった試料７は成形性が△であった。これに対し、ポリエチレンワックスの含有量が１０重量部である点を除いて試料７と同様に配合された試料５では、成形性は○であった。また、ポリエチレンワックスの含有量が基礎組成物１００重量部に対して１０重量部である試料６は、当該含有量が３重量部であって他の配合は同じである試料８に比べて硬度が上昇している。このため、試料６は試料８よりも防振性が低い。なお、試料６，８のいずれでも感触はサラサラの状態（○）が維持された。また、ポリエチレンワックスの含有量が１０重量部である試料１に比べて、当該含有量が１５重量部である試料４の方が、サラサラした感触が低下した。よって、ポリエチレンワックスの含有量は、基礎組成物１００重量部に対して３重量部程度とするのが望ましい。

ステアリン酸ソルビタンは、界面活性剤の一種で、タック性を抑制する。その含有量が基礎組成物１００重量部に対して１重量部である試料１０では、タック性が不均一になって表面の感触が位置によって異なった（タックレス均一性が×）。そこで、試料１０の総合判定は×とした。また、ステアリン酸ソルビタンの含有量が３重量部である試料５では、当該含有量が１．５重量部である試料６に比べて表面のサラサラした感触が低下した。よって、ステアリン酸ソルビタンの含有量は、基礎組成物１００重量部に対して１．５重量部程度とするのが望ましい。

試料９，１２は、表１に記載のように配合されたことにより、良好かつ均一にタック性が抑制されて感触もサラサラで、しかも、アスカーＦＰ硬度も６５で極めて良好な防振性を有する。また、成形性も△とある程度満足のいく評価であり、製造が容易で、その製造コストも良好に低減することができた。そこで、試料９，１２の総合判定は◎とした。また、硬度が若干高くなるものの、成形性，タック性，感触に係る評価において○が５個以上の試料５，６，８の総合判定を○とし、○が３個の試料７の総合判定を△とした。

次に、試料０，１，８，９に対して、より詳細な物性を測定した。結果を表４に示す。

表４に示すように、タイプＡデュロメータを使用して、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定される試験方法に従って測定した硬度は、試料０，１，８，９がそれぞれ０，４，０，０であった。すなわち、試料８，９は、既存品の試料０と同程度かそれよりも低い硬度を有することが分かった。また、一辺が５ｍｍの正方形で厚さが３ｍｍの試験片を４個使用して荷重を支持し、損失係数を測定する実験も行った。荷重は４００ｇ，２００ｇ，１００ｇの３種類に変化させて測定を行った。その結果、試料８，９では、いずれの場合も試料０よりも高い損失係数が測定された。このように、試料８，９は、優れた防振材料として使用することができることが分かった。また、試料８，９は、材料自体のタック性が低減されているので、表面処理によりタック性を低減させたものに比べて、製造コストが低く、かつ、表面が摩耗しても低タック性が維持される。

また、図１は、試料０と試料９に対してボールタック試験を行った結果を表している。図１に示すように、ボールサイズが６／３２インチ，１２／３２インチ，１６／３２インチのいずれの場合も、試料０ではボールが１００ｍｍ以内に停止したが、試料９ではボールが３１０ｍｍ以上転がった。従って、試料９は極めてタック性が低いことが分かる。

［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、前記実施形態ではスチレン系エラストマーとしてスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）を使用しているが（表２参照。）、スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、又は、スチレンイソブチレンスチレン共重合体（ＳＩＢＳ）を使用しても同様の実験結果が得られるものと推察される。

また、前記実施形態では、 パラフィン系ワックスとしてポリエチレンワックスを使用したが、例えばフィッシャートロプシュワックス、脂肪酸エステル系ワックス等、他のパラフィン系ワックスが使用されてもよい。前記実施形態ではソルビタン脂肪酸エステルとしてステアリン酸ソルビタンが使用されたが、例えばオレイン酸ソルビタン、ラウリン酸ソルビタン等、他のソルビタン脂肪酸エステルが使用されてもよい。前記実施形態では、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系酸化防止剤が使用されたが、例えばホスファイト系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤等、他の酸化防止剤が使用されてもよい。また、前記実施形態では、ステアリン酸塩としてステアリン酸カルシウムが使用されたが、例えばステアリン酸ナトリウム等、他のステアリン酸塩が使用されてもよい。更に、表１に記載の配合は±３％ぐらいは変えてもよく、その場合も同様の実験結果が得られるものと推察される。

Claims (5)

1. スチレン系エラストマーに鉱物油系軟化剤を加えてなる基礎組成物１００重量部に対して、
   高級脂肪酸系表面処理剤によって表面処理された水酸化マグネシウムを１９〜３１重量部、
   パラフィン系ワックスを２．５〜３．５重量部、
   ソルビタン脂肪酸エステルを１．４〜１．６重量部、
   酸化防止剤を１．９〜２．１重量部、
   それぞれ含有し、
   前記基礎組成物における鉱物油系軟化剤の割合が８０〜９０重量％であることを特徴とする防振材料。
2. 前記高級脂肪酸系表面処理剤は、ステアリン酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の防振材料。
3. 前記パラフィン系ワックスが、ポリエチレンワックスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の防振材料。
4. 前記ソルビタン脂肪酸エステルが、ステアリン酸ソルビタンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防振材料。
5. 前記酸化防止剤が、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の防振材料。

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