JP2796044B2 - 免震用または制震用シリカ配合高減衰ゴム組成物 - Google Patents

免震用または制震用シリカ配合高減衰ゴム組成物

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JP2796044B2
JP2796044B2 JP5189944A JP18994493A JP2796044B2 JP 2796044 B2 JP2796044 B2 JP 2796044B2 JP 5189944 A JP5189944 A JP 5189944A JP 18994493 A JP18994493 A JP 18994493A JP 2796044 B2 JP2796044 B2 JP 2796044B2
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silica
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文雄 関堂
誠治 原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリカ分散性が改良さ
れ、加工性、及びゴム物性が良好で、高減衰性を発揮
し、かつ弾性率の温度依存性の少ないシリカ含有高減衰
ゴム組成物に関する。これらは、制震、免震などの広範
囲にわたって、振動エネルギーの伝達緩和、吸収装置に
使用するのに好適である。
【0002】
【従来の技術】産業の高度化に伴って、建築物、斜長
橋、橋梁、産業機械、家庭用電気機器、電車等の交通機
関、自動車用タイヤ等の幅広い分野で、振動エネルギー
の低減技術が必要となってきている。
【0003】これらの振動エネルギーの低減技術には、
一般に減衰特性を有したゴム組成物が使用されている。
通常、これらのゴム配合物には、カーボンブラックを多
量配合するとともに、軟化剤、可塑剤、樹脂の多量配合
を行たり、ハイスチレンゴムのようなガラス転移点の高
いポリマーを使用したりしている。
【0004】しかし、カーボンブラックの多量配合は、
混練性および成形加工性の低下という問題を生じる。ま
た、軟化剤、可塑剤の多量配合は減衰性を低下させる。
さらに、樹脂の多量配合やガラス転移点の高いポリマー
の使用は、弾性率の温度による変化が大きく、実環境下
では安定した性能を示さなくなる。
【0005】以上のような、状況から、高減衰性を広範
囲において発現可能で、弾性率の温度依存性の少ないゴ
ム配合物の出現は振動エネルギーの伝達緩和、吸収装置
の需要増加に伴い、早急に求められている重要な課題で
ある。
【0006】シリカはゴム組成物中に配合すると、優れ
た高減衰性および弾性率の温度依存性の少ないものが得
られることは知られていた。しかし、シリカは、表面が
シラノール基により高極性、親水性になっており、ゴム
とのぬれや分散が悪い。また、混練中にゴムとの間でゲ
ルを生成し、粘度が高くなり、混練性や押出し、カレン
ダー性等の加工性は非常に悪い。さらに加硫促進剤がシ
リカ表面に吸着されそのため加硫が遅れたり、阻害され
たりして、実配合に供するのが、困難であった。
【0007】上記の問題点を解決する手段として、シリ
カ表面のシラノール基と疎水性、無極性の官能基(例え
ば、アルキル基等)を有する、アルコキシシラン化合物
とを反応させることにより、脱アルコールが起こってシ
ラノール基が消失し、アルキル基がシロキサン基と結合
し、シリカ表面に導入される。このことにより、シリカ
配合の欠点であった、ゲルの多量生成、加硫の遅れ、阻
害、分散不良等の問題点が解消されることになる。
【0008】しかし、従来、このシリカの表面処理はシ
リカに処理したあと、ゴムに練りこまれていたため、工
程が2段階となり、コストが高くつき、また表面処理し
たシリカは嵩ばり、輸送時のコスト、表面処理シリカの
貯蔵には大きなタンクが必要となり、設備費用も高くつ
く、また、ハンドリング性も悪く、混練時にはシリカ自
体が微粒子のため飛散しやすく、作業環境を悪化させた
り、混練に長時間かかる欠点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、未加硫時の
加工性に優れ、高減衰性を発現し弾性率の温度依存性も
少ないシリカ配合ゴム組成物を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明ではゴム混練時に
シラン化合物を添加して、シリカとシラン化合物との反
応を混練中に生じさせることにより、シリカ配合の欠点
であった加硫の遅れ、加工性、機械的強度の低下という
問題点を解決し、かつ高減衰性を発現し、弾性率の温度
依存性の少ないゴム配合物が得られるようになった。即
ち、本発明は主鎖にC−C結合を有する基材ゴム100
重量部に対してシリカを40〜160重量部添加し、そ
のシリカに対して以下の式に示すシラン化合物を5〜5
0重量%配合し混練した免震用または制震用シリカ配合
高減衰ゴム組成物: Xm−Si−R2 n (1) 式中、XはR1O−または塩素原子(但し、R1は炭素数
1〜3のアルキル基)を示し、R2は炭素数1〜25のア
ルキル基、フッ化アルキル基、または炭素数6〜10の
アリール基を示し、m+n=4、1≦m≦3および1≦n≦
3の関係を満たすを提供する。
【0011】この事により、シリカとシラン化合物の反
応とゴム混練を同時に行うことが可能となり、コストも
低減されることとなった。
【0012】本発明における基材ゴムとしては、天然ゴ
ムと合成ゴムが挙げられる。合成ゴムとしては、ポリイ
ソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエ
ンゴム、ポリノルボルネンゴム、エチレンプロピレンゴ
ム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレン
ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒ
ドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴ
ム等が使用できまたその混合物も使用できる。とりわ
け、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴ
ム、スチレンブタジエンゴムが好ましい。
【0013】本発明に使用されるシリカは含水、無水シ
リカのいずれでもよいが、好ましくは、含水シリカがよ
い。シリカの比表面積は100m2/g〜400m2/gの範
囲がよく、好ましくは、150m2/g〜300m2/gの範
囲が好ましい。シリカの比表面積は吸着気体として、窒
素ガスを用いる気相吸着法(例えば、柴田化学器械工業
(株)の迅速表面積測定装置SA−1000)で測定され
る。比表面積が100m2/g以下では、減衰付与効果が
少なくなり、400m2/gを越えるものはない。
【0014】シリカの配合量は好ましくはゴム100重
量部に対して、40〜160重量部配合である。40重
量部以下では減衰付与効果が少なく、160重量部を越
えると、ゴムへの混練が難しくなる。
【0015】本発明では、基材ゴム中に上記シリカとと
もに式(1)で示されるシラン化合物を添加されたシリカ
に対して5〜50重量%、好ましくは5〜40重量%の
量で配合する。添加されたシリカに対して、シラン化合
物が5%以下の場合は、シリカに対する反応量も少な
く、混練性、加工性が悪く効果がない。シラン化合物が
50%以上の場合は過剰となり、添加する効果が薄れ
る。尚、シリカに対して5〜50重量%とは、シリカを
100gとすると、その100gの5〜50重量%、即
ち5〜50gのシラン化合物を用いるという意味であ
る。
【0016】上記式(1)で表わされるシラン化合物の具
体的な例としてはメチルトリメトキシシラン、メチルト
リエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチ
ルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリ
メチルメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラ
ン、n−デシルトリメトキシシラン、フエニルトリメト
キシシラン、フエニルトリエトキシシラン、ジフエニル
ジメトキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ヘキ
シルトリメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキ
シシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、メチルト
リクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリッフエ
ニルクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジ
クロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシ
ラン、トリエチルクロロシラン等が挙げられる。
【0017】本発明のゴム組成物には、加硫剤(例え
ば、硫黄)、加硫促進剤、加硫助剤(例えば、ステアリン
酸、酸化亜鉛等)、老化防止剤、カーボンブラック、(シ
リカ以外の)充填剤、軟化剤、可塑剤、粘着付与剤等を
必要に応じて添加することができる。これらの添加量は
特に限定的でなく、基材ゴム100重量部当たり4〜2
00重量部である。
【0018】本発明のゴム組成物は上記成分を充分、混
練したのち130℃〜180℃の所定の時間、温度で加
硫する。ゴム混練には、密閉式混練機、またはオープン
ロールを使用することができるが、密閉式混練機の方が
好ましい。ゴム混練に関して、使用するシラン化合物と
ゴム混練時の温度について、以下のようなことが重要で
ある。ゴム混練時の温度が、使用するシラン化合物の沸
点以下の温度行うことが好ましく、また、その温度が上
限として、180℃以下が好ましく、温度の下限として
は50℃以上が好ましい。又、シラン化合物はシリカと
同時か又はシリカの後に入れるのが好ましい。
【0019】本発明により、シリカとともに特定のシラ
ン化合物をゴム組成物中に配合することにより、ゴム組
成物は、減衰特性と弾性率の温度依存性もよく、機械的
強度にも優れ、未加硫時の加工性に優れたゴム配合物を
得ることが、可能となった。
【0020】なお、本明細書中において、温度依存性が
良いとは、動的剪断弾性率の比(−10℃/20℃)が
3.5以下であることを意味し、減衰性が良いとはTan
δ(20℃)が0.05以上であることを意味する。
【0021】
【実施例】本発明を実施例により更に詳細に説明する。
本発明はこれら実施例に限定されるものと解してはなら
ない。
【0022】実施例1〜12および比較例1〜4 表1に示すシリカ、表2に示すシラン化合物、表3に示
すゴム、ゴム薬品を用いて表4〜表6(実施例1〜12)
および表7(比較例1〜4)に示す配合量で混練し、その
配合物を150℃で所定時間プレス加硫して得られる加
硫ゴの諸物性を測定した。尚、実施例8では混練の全体
量を2.55kgとした時に温度138℃まで上昇した。
【0023】本発明のゴム組成物の各物性とその測定法
は下記のとおりである。 物性;引張強さ(kgf/cm2)、伸び(%)、動的剪断貯蔵弾
性率、Tanδ、未架橋時トルク値、 測定法;引張強さ(kgf/cm2)、伸び(%)はJIS K6
301に準じて行う。ゴム組成物の加硫挙動、未架橋時
トルク値はJSR、キュラストメータIIID型によって
測定した。動的粘弾性物性は株式会社東京衡機製造所、
PSA−015ハイドロパルス疲労試験機にて測定し
た。その測定条件は周波数0.5Hz、剪断歪み±50
%、温度20℃と−10℃である。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】
【表6】
【0030】
【表7】
【0031】本発明の範囲内のシリカ添加量とシラン化
合物添加率の実施例1〜13と比較例1〜4を較べる
と、比較例1、4は未架橋時のトルク値が高く、混練
り、カレンダー、押出成形等の加工性が悪く、かつ加硫
も遅れ、実用配合としては不適当である。一方、実施例
1〜13は未架橋時のトルク値も低く、混練加工性をは
じめ、押出成形、カレンダー性の加工性も良好であり、
加硫も早くなっている。次に減衰の指標となるTanδも
0.08〜0.47と高く、また弾性率の温度依存性も
−10℃と20℃との弾性率の比で1.2〜1.7と低
い値を示しており良好である。比表面積が100m2/g
以下のシリカ配合の比較例として、比較例2を示してお
り、Tanδが0.03と低く、減衰付与効果がない。ま
た、比較例3はシリカの添加量が15重量部と少ない場
合、Tanδは0.03と低く減衰付与効果がない。
【0032】上述のことより、請求範囲内のシリカ添加
量とシラン化合物添加率からなるゴム組成物は、従来の
シリカを使用したゴム組成物の欠点もなく、かつ、従来
の表面処理を施したシリカに較べ、輸送、設備コストも
安く、ハンドリング時の煩雑さ、混練り時の飛散等も少
なく、混練加工が可能である。そして、高減衰で、かつ
弾性率の温度依存性も小さく良好なゴム組成物であるこ
とが判る。
【0033】
【発明の効果】以上の通り述べたように、本発明のシリ
カ配合高減衰ゴム組成物は、混練り加工性も良く、高減
衰特性、弾性率の温度依存性も小さいことから、制震、
免震装置のゴム材料として有効である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 5:54) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 21/00 C08K 13/02 C08K 3/36 C08K 5/54 F16F 1/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主鎖にC−C結合を有する基材ゴム10
    0重量部に対してシリカを40〜160重量部添加し、
    そのシリカに対して以下の式に示すシラン化合物を5〜
    50重量%配合し混練した免震用または制震用シリカ配
    合高減衰ゴム組成物: Xm−Si−R2 n (1) 式中、XはR1O−または塩素原子(但し、R1は炭素数
    1〜3のアルキル基)を示し、R2は炭素数1〜25のア
    ルキル基、フッ化アルキル基、または炭素数6〜10の
    アリール基を示し、m+n=4、1≦m≦3および1≦n≦
    3の関係を満たす。
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