JP2971501B2 - ゴムと金属との複合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱性に優れ、動的弾性率の温度依存性が
小さい防振ゴムに好適なゴムと金属との複合体に関し、
特にビスカスラバーダンパー等に好適に利用される複合
体にかかるものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 自動車の振動対策に用いられる防振ゴムのなかで、エ
ンジンのクランク軸の捩り振動を低減する目的で、一般
にトーショナルダンパーが用いられている。

このトーショナルダンパーは、シリンダー内での燃料
爆発に起因するクランク軸の捩り振動を吸収するのに使
用されるため、かかるダンパーに使用されるゴム体は常
に高周波の歪を受けている。このため、ゴムが自己発熱
し、かなりの高温になり、場合によっては150℃以上に
もなる。従って、かかるゴム及びこのゴムと金属との接
合部分には厳しい耐熱性が要求される。

また、このトーショナルダンパー用ゴムは、バネ機能
及び減衰機能の両方を兼ね備えねばならない。ところ
が、この両者の関係は、減衰能を大きくするとバネ機能
（動的弾性率）の温度依存性が大きくなってしまい、従
って温度が大きく変化するとダンパーとしての固有振動
数が変化し、ダンパー取付けの意味がなくなってしまう
という問題がある。

この減衰機能とバネ機能を分離することで、上記二律
背反問題の解決を図り、高減衰でかつ固有振動数の温度
依存性が小さいという高性能を達成したものがビスカス
ラバーダンパーである。

このビスカスラバーダンパーはクランク軸等の回転軸
に対して直角に円盤状の金属プレートを備え、このプレ
ートの先端周縁の両側にゴム弾性体を加硫接着させ、こ
のゴム弾性体の外側に金属プレートを跨いで金属製慣性
体を同様に接着させたものであって、このプレート、ゴ
ム及び慣性体によって空域を形成し、ここにシリコンオ
イルを封入したものである。

このビスカスラバーダンパーは前記したように狭い隙
間に高粘性のシリコンオイルが封入されていて、慣性体
は金属プレートに対し剪断方向に振動することになるの
でシリコンオイルの粘性抵抗により大きな減衰が得られ
ることになる。

ビスカスラバーダンパーでは、高粘性シリコンオイル
により大きな減衰が得られるので、使用されるゴムとし
ては必ずしも減衰の大きなものである必要はなく、従っ
て耐熱性に優れると共に動的弾性率の温度依存性が少な
いことが要求されることになる。

更に、このゴムは150℃以上にもなる高温雰囲気中で
シリコンオイルと接して使用されるので、ゴムに配合さ
れている薬品がシリコンオイルの性状を変化させ、その
結果ビスカスラバーダンパーの性能の低下をもたらして
いるという問題点のあることが本発明者等の研究により
明らかとなった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
耐熱性を有すると共に動的弾性率の温度依存性の小さい
ゴムを開発し、更にかかるゴムと金属との接着層が同様
に耐熱性を有する複合体を提供することを目的としたも
のである。更にシリコンオイルに対して影響力の小さい
ゴムと金属の複合体を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明はかかる目的を達成するために次の構成をと
る。即ち、耐熱性を有するゴムと金属との複合体であっ
て、ゴム分が天然ゴムまたは天然ゴムとジエン系合成ゴ
ムであって該ゴム100重量部に対して粒径が70mμ以上の
カーボンブラックを30〜100重量部、加硫剤としてイオ
ウ及びN,N′−ｍ−フェニレンビスマレイミド、加硫助
剤としてステアリン酸を0.5重量部配合したゴム組成物
を用い、このゴムと金属との接着剤としてクロロスルホ
ン化ポリエチレンを主体とした接着剤を使用し、当該ゴ
ムと金属とを加硫接着したことを特徴とする耐熱性を有
し、シリコンオイルに対する影響を小さくしたゴムと金
属との複合体である。

（作用） ここで、ジエン系ゴムとしては、ポリブタジエンゴ
ム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体等が挙げられる。

本発明におけるゴムの補強剤はその粒径が70mμ以
上、好ましくは70〜600mμ、特に好ましくは90〜200mμ
のカーボンブラックがゴム100重量部に対し30〜100PHR
が用いられる。このカーボンブラックの粒径が70mμ以
下であると、動的弾性率の温度依存性が大きくなるとい
う問題点がある。

また、その配合量もゴムに対して30〜100PHRであり、
この30PHR以下になるとダンパー用として必要な弾性率
が得られない。一方100PHR以上では練り作業性が困難に
なるという欠点がある。

また、加硫剤としてイオウ及びN,N′−ｍ−ビスマレ
イミドが用いられるのが特徴的で、加硫促進剤は一般に
用いられているものでよい。

N,N′−ｍ−フェニレンビスマレイミドの化学構造は
以下に示すものである。

（Ｒはフェニレン基である） ここで用いられるイオウの量は0.2〜2PHRであり、一
方、N,N′−ｍ−ビスマレイミドの量は0.5〜5PHRが使用
できる。

イオウはN,N′−ｍ−ビスマレイミドの活性剤として
作用するので、若干量の添加は必須である。しかし、こ
のイオウの量が2PHRを越えるとゴムとして耐熱性が悪く
なる。一方、N,N′−ｍ−ビスマレイミドの配合量につ
いては0.5PHR以下であると耐熱性向上の効果が認められ
ず、5PHRを越えると、極端に加硫が遅くなり、またゴム
中への分散が難しい等の欠点がある。

一方、金属との接着剤としてはクロロスルホン化ポリ
エチレンを主成分とした接着剤を特に選択するものであ
って、クロロスルホン化ポリエチレンに硬化剤、充填
剤、顔料等が配合され、これらを有機溶剤に溶解分散せ
しめたものである。

本発明はこのようにゴム配合及び接着剤を特定化した
ことによって耐熱性及び動的弾性率の温度依存性を小さ
くするゴムと金属の複合性を提供できることになった。

更に、本発明者等の研究によればビスカスラバーダン
パーの場合、シリコンオイルとゴムはかなり広い面積で
接触しているため、かつゴムの自己発熱、場合によって
は150℃以上にもなる熱によってゴム中に配合された薬
品の一部がシリコンオイル側に抽出されてしまうことが
あることが分かった。これら薬品のうち軟化剤（オイ
ル）はシリコンオイルを物理的に希釈してしまい、この
ためシリコンオイルの粘度を低下させることにもなる。
また、ステアリン酸は化学的にシリコンオイルの主鎖を
切断することがあって、このためシリコンオイルの粘度
を低下させてしまうこともある。

このようにシリコンオイルの粘度が低下することによ
り、具体的にはダンパーとしての固有振動数が下がり、
所期の振動抑制効果がなくなってしまうことになる。

従って、本発明においては、ゴム成分100重量部に対
して軟化剤を1PHR以下、ステアリン酸を0.5PHR以下配合
することが好ましく、このことによりシリコンオイルに
対する影響の小さい複合体を提供でき、このことはま
た、かかるゴム組成はビスカスラバーダンパー用のゴム
として好適である。

ここで、軟化剤としては、従来のゴム配合に用いられ
ているものがそのまま使用され、例えばパラフィン系オ
イル、アロマ系オイル等が挙げられる。

また、更にゴム成分として、特に脱蛋白天然ゴム及び
／又は合成天然ゴムを用いた場合には、一層のシリコン
オイルに対する影響の小さい複合体を提供できる。

（実施例） 実施例１ 耐熱性を向上させる目的で本実験を行った。

ゴムの基本配合は第１表に示すとおりであり、使用し
た加硫剤及び加硫促進剤は第２表に示す。耐熱性及び接
着部の耐熱性の評価を同様に第２表に示した。

接着剤部の耐熱性の評価方法は次のようにして行っ
た。即ち、鉄板に帆布を裏打ちした1cm幅ゴムを接着さ
せ、これに錘2Kgをつるし、150℃×24時間保持してこの
接着部に剥離が有るか無いかで評価した（剥離が無けれ
ば○、剥離が有れば×）。

この結果からみて分かるように、加硫剤としてN,N′
−ｍ−ビスマレイミドを用いたものはゴム自体の耐熱性
が優れると共に、クロロスルホン化ポリエチレンを主体
とした接着剤を併用することによってこの接着剤部も非
常に耐熱性の優れたものとなることが分かった。

実施例２ 粒径の異なるカーボンブラックを用いて、動的弾性率
の温度依存性についての評価を行った。

ゴムの基本配合は第３表に示す通りであり、使用した
カーボンブラックは第４表に示した。

温度依存性については、レオメトリックス社製測定機
器「DYNAMIC SPECTROMETER（RDA700）を使用し、80Hz、
歪率0,1％の条件下で、80℃でのＧ′/20℃でのＧ′×10
0（Ｇ′：動的剪断弾性率）にて評価し、60以上を合格
点とした。

ロス特性の測定は岩本製作所製「VISCO ELASTIC SPEC
TROMETER（VES）」を使用し、100Hz、歪率0.5％で行っ
た。

使用したカーボンブラックと共に実験結果を第４表に
示すが、ダンパー用ゴムとしての重要な特性である動的
弾性率の温度依存性についてはFTカーボンブラック以上
の粒径を持つものが優れていることが判明した。

実施例３ 前記したように本発明者等の知見によれば、アロマオ
イル及びステアリン酸のシリコンオイルへの影響が大き
いことが分かったので、各々の量が何部以下であれば使
用可能なレベルになるかを試験した。

配合内容は第５表に示した通りである。

シリコンオイルの粘度保持率は、次の試験方法の粘度
測定によった。即ち、一片が120mm厚さ2mmの加硫ゴムシ
ートを100gのシリコンオイルに浸漬し、150℃×72時間
の条件下に熱老化させた。そして初期粘度に対する熱老
化後の粘度の割合をパーセントにて示した。

結果は第６表に示す通りである。

なお、シリコンオイルの粘度保持率が90％以上のもの
を合格点とした。

この結果からステアリン酸0.5PHR以下、アロマオイル
1PHR以下であれば満足できるシリコンオイル保持率が得
られることが判明した。

実施例４ 前例によりシリコンオイルの粘度保持率の良好な配合
系が得られたので、この配合系をベースにしてポリマー
の種類についての検討を行った。

本発明者等の研究の結果、シリコンオイルを化学的に
劣化させる物質は極性の高いものであることが分かった
ので、天然ゴムに含まれる蛋白質も関与しているのでは
ないかという考えに基づき、第７表の配合成分におい
て、ゴム成分として脱蛋白天然ゴム（マレーシアゴムビ
ューローより入手）及び合成天然ゴム（日本合成ゴム社
製IR2200）を適用し、夫々の場合についてシリコンオイ
ルの粘度低下を天然ゴムと比較して測定した。

測定結果を第８表に示す。

この結果を見ると、ゴム中に蛋白質の存在量が少ない
ゴムを使用することによって、シリコンオイルの粘度保
持率が更によくなることが明らかになった。

つまり脱蛋白天然ゴム、又は合成天然ゴムを使用する
ことで、通常の天然ゴムを使用した場合より、更に優れ
たビスカスラバーダンパー用複合体が得られることが分
かった。

（効果） 以上の通り、本発明によるゴム配合及び接着剤更には
その基体となる特定のゴムを用いて金属と一体にして製
作する主としてビスカスラバーダンパー用の複合体が提
供され、このほかに同様な使用目的の複合体にこれが広
く利用されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C08J 5/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱性を有するゴムと金属との複合体であ
   って、ゴム分が天然ゴムまたは天然ゴムとジエン系合成
   ゴムであって該ゴム100重量部に対して粒径が70mμ以上
   のカーボンブラックを30〜100重量部、加硫剤としてイ
   オウ及びN,N′−ｍ−フェニレンビスマレイミド、加硫
   助剤としてステアリン酸を0.5重量部配合したゴム組成
   物を用い、このゴムと金属との接着剤としてクロロスル
   ホン化ポリエチレンを主体とした接着剤を使用し、当該
   ゴムと金属とを加硫接着したことを特徴とする耐熱性を
   有し、シリコンオイルに対する影響を小さくしたゴムと
   金属との複合体。
2. 【請求項２】第１項記載のゴム組成物において、ゴム分
   が脱蛋白天然ゴムまたは合成天然ゴムを主成分としたこ
   とを特徴とするゴムと金属との複合体。