JP2762407B2 - 高減衰ゴム組成物 - Google Patents

高減衰ゴム組成物

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JP2762407B2 JP1316096A JP31609689A JP2762407B2 JP 2762407 B2 JP2762407 B2 JP 2762407B2 JP 1316096 A JP1316096 A JP 1316096A JP 31609689 A JP31609689 A JP 31609689A JP 2762407 B2 JP2762407 B2 JP 2762407B2
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【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高減衰ゴム組成物に係り、特に自動車、各
種機械等の振動に対する防振、制振、並びに地震に対す
る免震、除震など、振動エネルギーの伝達緩和や、その
吸収装置に使用するに好適な高減衰特性を有するゴム組
成物に関する。
〈従来の技術〉 近年、振動エネルギーの吸収装置、即ち、防振、除
震、免震装置などが急速に普及しつつある。このような
吸収装置の一形態として、第1図に示す積層形の免震ゴ
ム装置(免震積層体1)があげられるが、免震ゴム装置
のゴム層として好適な、大きな免震効果とダンピング効
果とを兼備するゴム材料が強く望まれている。尚、第1
図において、2はゴム層、3は鋼板等の硬質板である。
ところで、従来、ゴム材料に高減衰特性を持たせるた
めに、即ち、加硫後に高減衰特性を示すゴム組成物を得
るために、カーボンブラックを多量に配合する方法、ガ
ラス転移温度(以下、Tgという)が高いポリマーを使用
する方法、あるいは軟化剤や、特開昭63-22847号公報に
開示されているように或る特定の樹脂を多量に配合する
方法などが提案されている。
しかしながら、カーボンブラックを多量に配合する
と、加硫後に確かに高ヒステリシスロスにはなるが、他
の重要な特性である伸びが低下するという大きな欠点が
ある。
また、Tgの高いポリマーを使用すると、加硫後に、室
温以上の比較的高い温度領域では高いヒステリシスロス
特性を示すが、実用温度域である低温領域では、弾性率
が高くなり、かつ破断時の伸びが低下する欠点がある。
一方、軟化剤や或る特定の樹脂を多量に配合すると、
加硫後に、高ヒステリシスロスで、かつ破断時の伸びが
大きなものとなるが、破壊強度と耐セット性が著しく悪
化するという欠点を有する。
以上の如く、実用温度域において高ヒステリシスロス
特性を示し、破断時の伸びが大きく、かつ破断強度も良
好なゴム材料を与えるゴム組成物は、今以て提案されて
いないのが現状である。
尚、ゴム材料という用語は、ゴム組成物が加硫された
ものを指す用語として用いる。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、以上の状況に鑑みなされたものであって、
ヒステリシスロスが大きく、破断時の伸びが大きく、ま
た、実用温度域での弾性率の温度依存性が小さく、かつ
破壊強度も高いゴム材料を与える高減衰ゴム組成物を提
供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、天然ゴムを主成分とするゴムと、該ゴム10
0重量部に対し、C9系の芳香族不飽和炭化水素の(共)
重合体及び/又はC9系の芳香族不飽和炭化水素とC5系の
脂肪族不飽和炭化水素との共重合体である熱可塑性炭化
水素樹脂15〜60重量部と、窒素吸着比表面積が70〜110m
2/g、DBP吸油量が60〜90ml/100g、凝集体分布の最頻値
(Dst)が75〜105nm、その分布幅(ΔDst)が65〜85nm
であるカーボンブラック40〜80重量部を含有することを
特徴とする高減衰ゴム組成物を提供するものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明のゴム組成物のゴム成分は、天然ゴムを主成分
とする。従って、天然ゴムの他に、必要に応じ、BR、NB
R、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレン
ゴムなどを含有していても良い。なお、ゴム成分中の天
然ゴムの割合は、60重量%以上であることが望ましい。
本発明のゴム組成物に用いる熱可塑性炭化水素樹脂
は、C9系の芳香族不飽和炭化水素の(共)重合体及び/
又はC9系の芳香族不飽和炭化水素とC5系の脂肪族不飽和
炭化水素の共重合体である。
C9系の芳香族不飽和炭化水素としては、ナフサの熱分
解により得られるC9留分中に含まれるα−メチルスチレ
ン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビ
ニルトルエン等のビニル置換芳香族炭化水素等があげら
れる。
また、C9系の芳香族不飽和炭化水素と共重合されるC5
系の脂肪族不飽和炭化水素としては、ナフサの熱分解に
より得られるC5留分中に含まれるペンテン−(1)、ペ
ンテン−(2)、2−メチルブテン−(1)、3−メチ
ルブテン−(1)、2−メチルブテン−(2)等のオレ
フィン系炭化水素や、2−メチルブタジエン−(1,
3)、ペンタジエン−(1,2)、ペンタジエン−(1,
3)、3−メチルブタジエン−(1,2)等のジオレフィン
系炭化水素等があげられる。
これらは、適当な触媒の存在下で、フリーデル−クラ
フツ反応等により重合あるいは共重合可能である。そし
て、C9系の芳香族不飽和炭化水素の(共)重合体として
は、ハイレジンRS-9、ハイレジンRS-21(いずれも東邦
化学工業社製)等が、また、C9系の芳香族不飽和炭化水
素とC5系の脂肪族不飽和炭化水素との共重合体として
は、ハイレジン♯90、ハイレジンQPA(いずれも東邦化
学工業社製)等があげられる。
なお、ここで、C9系の芳香族不飽和炭化水素の(共)
重合体とは、一種のC9系の芳香族不飽和炭化水素の重合
体と、二種以上のC9系の芳香族不飽和炭化水素の共重合
体のいずれをもいう。
また、C9系の芳香族不飽和炭化水素とC5系の脂肪族不
飽和炭化水素との共重合体は、C9系の芳香族不飽和炭化
水素ユニットが60モル%以上であるものが好ましく、90
モル%以上であるものがさらに好ましい。C5系の脂肪族
不飽和炭化水素ユニットが多くなるに従い、該共重合体
の軟化点が低下する傾向にある。
さらに、本発明に用いる熱可塑性炭化水素樹脂は、ゴ
ム材料の物性に対し、その分子量及び二重結合の反応性
が影響を与えるので、軟化点(JIS K2207)が50〜150
℃、臭素価(JIS K2543)が15〜60Br・g/100gの範囲内
のものが好ましい。軟化点の低いものは、使い勝手も悪
い。
本発明のゴム組成物は、天然ゴムを主成分とするゴム
100重量部に対し、熱可塑性炭化水素樹脂を15〜60重量
部含有する。熱可塑性炭化水素樹脂が15重量部未満であ
ると、ゴム材料の損失正接(以下、tanδという)が低
下し、かつ破断伸びが不十分となる。一方、60重量部超
であると、ゴム材料の破断強度が低下し、同時に弾性率
の温度依存性が高くなり過ぎる。
本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、窒
素吸着比表面積が70〜110m2/g、DBP(ジブチルフタレー
ト)吸油量が60〜90ml/100g、凝集体分布の最頻値
(Dst)が75〜105nm、凝集体分布の分布幅(ΔDst)が6
5〜85nmのものである。
カーボンブラックの物性は、ゴム材料の減衰特性に大
きな影響を与えるので、本発明では、上記の条件を備え
たカーボンブラックを用いる。
窒素吸着比表面積(N2SA)が70m2/g未満であると、ゴ
ム材料が十分なヒステリシスロスを呈さない。一方、11
0m2/g超であると、ゴム組成物の分散性が悪化し、かつ
ゴム材料の破断伸びが低下する。
DBP吸油量は、小さい方が、ゴム材料のヒステリシス
ロスと破断伸びの点で有利であるが、余りに小さいと、
ゴム組成物への分散性が悪くなり、問題である。一方、
90ml/100g超であると、ゴム材料のヒステリシスロスと
破断伸びが不十分となる。したがって、60〜90ml/100g
の範囲内がよい。
凝集体分布の最頻値(Dst)が75nm未満であると、ゴ
ム材料のヒステリシスロスは高くなるが、ゴム組成物へ
の分散性が悪化し、一方、105nm超であると、高ヒステ
リシスロスが得られない。
凝集体分布の分布幅(ΔDst)が65nm未満であると、
ゴム材料の破断伸びが低下し、一方、85nm超であると、
ゴム材料のヒステリシスロスが低下し、好ましくない。
本発明のゴム組成物は、天然ゴムを主成分とするゴム
100重量部に対し、上記カーボンブラックを40〜80重量
部含有する。40重量部未満であると、ゴム材料のヒステ
リシスロスが低下し、一方、80重量部超であると、ゴム
材料の破断伸びが低下し、同時に弾性率が高くなり過ぎ
る。
本発明の高減衰ゴム組成物は、以上説明した成分を含
有するものであるが、他に、必要に応じて、例えば硫黄
等の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、
軟化剤、充填剤等を含有してもよい。
本発明のゴム組成物を加硫して得たゴム材料は、概
ね、破断伸び(JIS K6301)が700%以上、引張強さ(JI
S K6301)が150kgf/cm2以上、tanδ(at30℃)が0.2以
上、ヒステリシスロス(100%伸長変形時、at 25℃)が
30%以上、貯蔵弾性率の比[E′(−10℃)/E′(30
℃)]が3.5以下となる。
〈実施例〉 以下に、実施例により、本発明を具体的に説明する。
(実施例) 表1に処方を示すゴム組成物を調整し、それを148℃
で30分間、プレス加硫を行ない、加硫ゴム(ゴム材料)
を得た。それについて、下記の方法で諸物性を測定し、
結果は表1に示した。
尚、用いたカーボンブラックについては、その物性値
を表2に示し、各物性値の測定方法は後記した。
表1より、下記の事項が明らかとなった。
熱可塑性炭化水素樹脂について、 比較例1〜3および実施例1〜6は、熱可塑性炭化水
素樹脂を変量したものである。
該樹脂量が15重量部未満であると、破断伸びが著しく
小さく、かつtanδが小さい。これに対し、60重量部超
であると、破断伸びが大きく、かつロス特性に優れる
が、引張強さが小さく、かつ弾性率の温度依存性が大き
くなり過ぎる。
比較例6は、熱可塑性炭化水素樹脂を用いる替りに芳
香族油を用いた例である。
実施例1〜6と比較例6とを比較すると明らかなよう
に、従来用いられていた芳香族油を熱可塑性炭化水素樹
脂に代替すると、破断伸び、引張強さ、tanδ、ヒステ
リシスロスが大幅に改良される。
カーボンブラックについて、 比較例4、5および実施例2、7、8、9は、本発明
で用いるカーボンブラック(CB1)を変量したものであ
る。
該カーボンブラック量が40重量部未満であると、tan
δとヒステリシスロスが小さくなり、十分なロス特性が
得られない。一方、80重量部超加えると、ロス特性は改
善されるが、破断伸びが小さくなる。
比較例7は、本発明において規定された物性を有する
カーボンブラック(CB1)を用いる替りに、SRF級カーボ
ンブラックを用いた例である。
実施例2と比較例7とを比較すると明らかなように、
カーボンブラックとしてCB1を用いると、破断伸びは保
たれたままで、tanδとヒステリシスロスが大幅に改善
される。すなわち、従来使用されているSRF級カーボン
ブラックに比し、CB1が非常に優れていることが明白で
ある。
ゴムについて、 比較例8は、天然ゴムを主成分とするゴムを用いる替
りに、SBRを単独使用した例である。
実施例2と比較例8とを比較すると明らかなように、
SBRを用いると、弾性率の温度依存性が大きくなり過ぎ
る。
*1 Nipol SBR1502、日本ゼオン(株) *2 Nipol BR1220、日本ゼオン(株) *3 ハイレジンQPA、東邦化学工業(株) 軟化点 120℃、 臭素価 25Br・g/100g *4 ハイレジンRS-21、東邦化学工業(株) 軟化点 120℃、 臭素価 20Br・g/100g *5 N−(1,3−ジメチルブチル)−N′−フェニル− P−フェニレンジアミン *6 N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェ ンアミド (A)加硫ゴムの物性の測定方法 (a)破断伸び(%) JIS K 6301によって測定した。数値の大きい方が伸び
が大きい。
(b)引張強さ(kgf/cm2) JIS K 6301によって測定した。数値の大きい方が強度
が大きい。
(c)tanδ 岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、30
℃雰囲気下で、剪断歪2.5%、振動数5Hzの条件で測定し
た。
(d)ヒステリシスロス(%) 25℃雰囲気下で、200mm/分の速度で引張り、100%伸
長変形時の応力−歪曲線より求めた。
(e)弾性率E′の比 上記(c)と同様の方法で、ただし、雰囲気は−10℃
と30℃とし、各雰囲気における弾性率[E′(−10℃)
とE′(30℃)]を求め、その比を算出した。
(B)カーボンブラックの特性値の測定方法 (a)窒素吸着比表面積(N2 SA) ASTM-D3037-78 “Standard Methods of Testing Car
bon Black-Surface Area by Nitrogen Adsorption" Me
thod Cに従って測定した。
(b)DBP吸油量 JIS K 6221(1982)「ゴム用カーボンブラック試験方
法」6.1.2(1)A法によって測定した。
(c)凝集体分布の最頻値(Dst)と分布幅(ΔDst) ディスクセントリフュージ(英国 Joice Loebl社
製)を用い、次の方法によって測定した。
カーボンブラックを精秤し、20容量%エタノール水溶
液と界面活性剤とを加え、カーボンブラック濃度が5mg/
100mlになるように超音波で十分に分散させて試料溶液
を調製する。次に、ディスクセントリフュージの回転速
度を8000rpmに設定し、スピン液(蒸留水)10mlをこの
ディスクセントリフュージに加えた後に、0.5mlのバッ
ファー液(20容量%エタノール水溶液)を注入する。
ついで、これに試料溶液0.5〜1.0mlを注射器で加え、
遠心沈降を開始させ、光沈降法によりストークス径で換
算された凝集体分布曲線を作成する。そのヒストグラム
における最多頻度(ピーク)でのストークス径を最頻値
(Dst)とし、また、最多頻度の1/2のときの凝集体の分
布値を分布幅(半値幅)(ΔDst)とする。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の高減衰ゴム組成物は、
天然ゴムを主成分とするゴムに、特定の樹脂と特定のカ
ーボンブラックを特定量配合しているため、該ゴム組成
物加硫後のゴム材料は、ロス特性(tanδ、ヒステリシ
スロスが大きい)、破壊特性(破断時の伸びが大きく、
破壊強度が高い)、温度依存性(実用温度域での弾性率
の温度依存性が小さい)等に著しく優れる。
したがって、防振装置、除震装置、免震構造体用等、
振動エネルギーの吸収を目的とする分野に極めて好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、免震積層体の一例を示す断面図である。 符号の説明 1……免震積層体、2……ゴム層、3……硬質板

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】天然ゴムを主成分とするゴムと、該ゴム10
    0重量部に対し、C9系の芳香族不飽和炭化水素の(共)
    重合体及び/又はC9系の芳香族不飽和炭化水素とC5系の
    脂肪族不飽和炭化水素との共重合体である熱可塑性炭化
    水素樹脂15〜60重量部と、窒素吸着比表面積が70〜110m
    2/g、DBP吸油量が60〜90ml/100g、凝集体分布の最頻値
    (Dst)が75〜105nm、その分布幅(ΔDst)が65〜85nm
    であるカーボンブラック40〜80重量部を含有することを
    特徴とする高減衰ゴム組成物。
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