JP3523613B2

JP3523613B2 - 高減衰ゴム組成物

Info

Publication number: JP3523613B2
Application number: JP2001190525A
Authority: JP
Inventors: 好晴清原; 隆彦吉田; 慎前澤; 真一佐藤
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003003014A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高減衰ゴム組成物
に関し、詳しくは、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、その他の防振、
制振などの各種振動エネルギーを吸収するための高減衰
ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】地震に対する免震や、その他の防振、制
振などの各種の振動エネルギーを吸収する装置や機械が
注目されている。図１に示す免震ゴム装置１は、ゴム層
２と鋼板等の硬質板３とを積層して構成されたものであ
る。この積層体の上部には上部取り付け板４が固定さ
れ、積層体の下部には下部取り付け板５が固定されてい
る。ここで、ゴム層２を形成する高減衰ゴム組成物は、
機械的特性に優れた天然ゴムを主成分とすることによっ
て振動エネルギーの減衰性を得ている。

【０００３】例えば、特開平７−１２６４３７号公報、
特許掲載公報２９４９６７１号では、天然ゴムと合成イ
ソプレンゴムをゴム成分として含む高減衰ゴム組成物が
開示されている。

【０００４】しかし、高減衰ゴム組成物は、減衰性だけ
ではなく、耐寒性、耐破壊特性、性能の長期安定性、加
工性等の特性が要求され、上記ゴム組成物においては、
例えばゴム組成物の減衰率を高くすると耐寒性が低下す
る（温度依存性が大きくなってしまう）という問題があ
った。

【０００５】天然ゴムに粒子径の細かいカーボンブラッ
クを多量に配合したり、シリカを多量配合することによ
り、高い減衰性を得ようとするものもある。例えば、特
許掲載公報第２７６２４０７号には、天然ゴムを主成分
とするゴムと、熱可塑性炭化水素樹脂と、所定の特性を
有するカーボンブラックを含有する高減衰ゴム組成物が
開示されている。しかし、ここに開示の高減衰ゴム組成
物は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積７０〜１１
０ｍ²／ｇでは、減衰性がまだ不足しており、熱可塑性
炭化水素樹脂を多量に配合することにより減衰性を補っ
ているが、この場合耐寒性が低下する。

【０００６】さらに、上記特許掲載公報第２９４９６７
１号には、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを５
０重量部以上含有するゴム１００重量部に、石油樹脂を
１５〜６０重量部、微粒子カーボンブラックとシリカを
６０〜９５重量部含有し、微粒子カーボンブラックとシ
リカの重量部比率が９５／５〜７５／２５の範囲である
高減衰ゴム組成物が開示されており、カーボンブラック
の一部にシリカを置き換えて使用することにより、減衰
性を低下させずに低い弾性率が得られるとしている。し
かし、このゴム組成物においては、カーボンブラックの
配合量が増してしまい、温度依存性に劣ることとなる。
また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積６０〜１５
０ｍ²／ｇでは、減衰性及び破断伸びが不足する。

【０００７】また、特許掲載公報２９０２４６８には、
天然ゴムを主成分とするゴム成分に対してシリカを配合
した高減衰ゴム組成物が開示されているが、このゴム組
成物は、表面処理を施していないシリカの多量配合より
減衰性を向上させるということで、加工性に劣るという
欠点がある。そして、表面処理を施しているシリカと比
較して、シリカの分散性が悪くなる。結果として補強性
は殆ど期待できなくなり、任意の剛性への調整、特に高
剛性タイプのゴム組成物を得るのは難しくなる。

【０００８】特開平９−１２４８４３号公報およびＷＯ
９８／３２７９４号公報には、天然ゴムを主成分とする
ゴム成分にカーボンブラックを多量に配合した高減衰ゴ
ム組成物が開示されているが、カーボンブラックの多量
配合では、前述の通り高剛性化及び高減衰性化は達成で
きるが、温度依存性は悪くなる。

【０００９】さらに、特開平４−２１２８４４号公報に
は、カーボンブラックを比較的多量に配合し、且つ芳香
族系石油樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジンをゴムに
配合することで、高い減衰性と弾性率の温度依存性、剪
断変形伸びに優れた免震積層体用組成物を実現しようと
している。

【００１０】しかし、カーボンブラックを多量に配合す
ると高い減衰が得られるが、一般的にゴムの伸びが低下
するという欠点がある。また、一般的に樹脂の添加は、
ゴム組成物の温度依存性を悪化する。さらに、樹脂を多
量に配合する場合には、高い減衰性が得られるが、粘着
のため加工性が悪化するという欠点がでてくる。

【００１１】これらのことから、従来では、ゴムの伸び
が大きく、また温度依存性を良くしようとすると、高い
減衰が得られないという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたものであり、その目的とする
ところは、温度依存性、機械的特性を低下させることな
く、小変形時及び大変形時（例えば、２００％変形時）
の減衰性が高い高減衰ゴム組成物を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の高減衰ゴム組成
物は、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを含有す
るゴムに対して、カーボンブラック、シリカ、およびロ
ジン変性フェノールおよび／またはロジンエステルを含
有する高減衰ゴム組成物であって、前記カーボンブラッ
クの窒素吸着比表面積が２００〜３００ｍ ^２／ｇ、かつ
該カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が６０〜１５０ｍｌ
／１００ｇであり、前記シリカの窒素吸着比表面積が１
５０〜５００ｍ ^２／ｇ、かつ該シリカのＤＢＰ吸油量が
１６０〜３５０ｍｌ／１００ｇであり、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１４】

【００１５】一つの実施態様においては、前記ロジン変
性フェノールおよび／またはロジンエステルの含有量
が、前記ゴム１００重量部に対して５〜６０重量部であ
る。

【００１６】一つの実施態様においては、前記カーボン
ブラックの含有量が、前記ゴム１００重量部に対して２
０〜８０重量部である。

【００１７】一つの実施態様においては、前記シリカの
含有量が、前記ゴム１００重量部に対して３０〜８０重
量部である。

【００１８】

【００１９】

【００２０】本発明の作用は以下の通りである。

【００２１】機械的特性に優れた天然ゴムを主成分とす
るゴムに、ロジン変性フェノールおよび／またはロジン
エステルを配合することにより、高い減衰と温度依存性
を改良することができる。ロジン誘導体には、種々のも
のが市販されているが、これらのうち、特にロジン変性
フェノールとロジンエステルを使用した高減衰ゴム組成
物は、他の特性を損なうことなく高い減衰と温度依存性
を改良できることがわかった。

【００２２】さらに、本発明では、微少粒子のカーボン
ブラックを配合することにより、さらに高い減衰と大き
な伸びを得ることができることになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（ゴム）本発明の高減衰ゴム組成
物で使用されるゴム基材（未加硫ゴム）は、天然ゴムお
よび／またはイソプレンゴムを主成分とする。

【００２４】天然ゴム以外に配合し得る他のゴムとして
は、ブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレン・ブタジエ
ン共重合ゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴ
ム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコ
ンゴム、シリコン変性ゴム、エチレンプロピレン共重合
ゴム等の未加硫ゴム及び常温付近で十分に低い弾性率を
有する熱可塑性エラストマー、液状ゴム等があげられ
る。（カーボンブラックおよびシリカ）本発明の高減衰ゴム
組成物は、比表面積およびＤＢＰ吸油量が特定範囲のシ
リカと、カーボンブラックを含有する。

【００２５】本発明に用いるシリカは、湿式シリカおよ
び乾式シリカ等の合成シリカを用いることができる。シ
リカはいわゆるホワイトカーボン（微粉シリカ）と呼ば
れるものが好ましく使用でき、具体的には微粉の無水ケ
イ酸、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニ
ウム等のいずれでもよく、特に限定されない。

【００２６】使用するシリカの比表面積は１５０〜５０
０ｍ²／ｇであり、かつシリカのＤＢＰ吸油量が１６０
〜３５０ｍｌ／１００ｇのものが、ゴム組成物の減衰性
が高くなり、また伸びが大きくなる。

【００２７】好ましいシリカの比表面積は１８０〜４０
０ｍ²／ｇであり、特に好ましいシリカの比表面積は１
８０〜３５０ｍ²／ｇである。シリカのＤＢＰ吸油量は
２００〜３５０ｍｌ／１００ｇのものが好ましい。

【００２８】シリカの比表面積が５００ｍ²／ｇ以上で
あると、高減衰ゴムの破断伸びが低下する。シリカは、
一次粒子径１〜３０ｎｍのものが好ましい。

【００２９】シリカは、ゴム１００重量部に対して３０
〜８０重量部を含有するのが好ましい。シリカの配合量
が少なすぎると、減衰性が低下し、多すぎると加工性が
低下する。シリカの比表面積はＢＥＴ法（ＤＩＮ６６１
３１）に示される方法で、窒素ガスを使用して測定でき
る。シリカの補強性、および加工性を向上させるため各
種の表面処理剤、改質剤等を添加することもできる。具
体的には、シランカップリング剤やエチレングリコール
類であるが、これらは物性を損なわない範囲で任意の量
を添加できる。

【００３０】また、本発明では、一種または複数種のカ
ーボンブラックを使用してもよいが、主に使用するカー
ボンブラックの特性は以下の通りである。

【００３１】カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、
１３０〜３００ｍ²／ｇであり、特に２００〜３００ｍ²
／ｇが好ましい。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油
量は、６０〜１５０ｍｌ／１００ｇであり、特に６０〜
１２０ｍｌ／１００ｇが好ましい。

【００３２】上記範囲の窒素吸着比表面積を有するカー
ボンブラックを用いることにより、高減衰ゴムの減衰性
が高くなり、破断伸びが大きくなる。上記カーボンブラ
ックの窒素吸着比表面積が１６０ｍ²／ｇ未満である
と、大変形時の減衰性及び伸びが低下する。

【００３３】カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は小さい
方が、ゴム材料の減衰性と破断伸びの点で有利である
が、６０ｍｌ／１００ｇ未満であると、ゴム組成物へ
の分散性が悪くなる。１５０ｍｌ／１００ｇを超える
と、剛性が高くなるため、ゴム材料の減衰性と破断伸び
が不十分となる。

【００３４】上記したような、超微粒子カーボンブラッ
クを使用することにより、少量の配合で大変形時の減衰
性を高くすることができる。また、破断伸びを大きくで
きる。

【００３５】具体的には、BLACK PEARLS 880（キャボッ
ト・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製）、カ
ーボンブラック＃8500（東海カーボン社製）として市販
されているものがある。

【００３６】カーボンブラックの窒素比表面積はＡＳＴ
ＭＤ３０３７−８９に示される方法で、即ち、窒素ガス
が吸着される量により粒子径を判別する方法で測定する
ことができる。

【００３７】カーボンブラックは、ゴム１００重量部に
対して２０〜８０重量部含有するのが好ましい。カーボ
ンブラックの配合は、本発明のゴム組成物が減衰性を発
現する上において好ましい。カーボンブラックの配合量
が少なすぎると、高減衰ゴムの減衰性に劣り、カーボン
ブラックの配合量が過剰になると、ゴム組成物の製造の
際に加工性が低下し製造上好ましくなく、高減衰ゴムの
破断伸びも低下する。上記したカーボンブラックの物性
は、ゴム材料（高減衰ゴム）の減衰性に大きな影響を与
える。また、本発明では上記範囲のカーボンブラックを
使用することで、良い物性のゴム組成物が得られるが、
コストを下げるため上記範囲外のカーボンブラックを一
部使用してもよい。

【００３８】本発明のゴム組成物は、上記カーボンブラ
ックとシリカを合計で、ゴム１００重量部に対して、５
０〜１６０重量部配合するのが好ましく、さらに好まし
くは５０〜１２０重量部である。５０重量部未満ではゴ
ム組成物の減衰性が不足し、１６０重量部を超えると、
加工性および得られる高減衰ゴムの破断伸びが低下する
ので好ましくない。

【００３９】また、カーボンブラックを含有する場合、
カーボンブラックとシリカとの重量部比率は、カーボン
ブラック２０〜５０重量部に対してシリカ３０〜７０重
量部が好ましい。（ロジン誘導体）ロジンは、松の生木から得られるガム
ロジン、松の切り株から得られるウッドロジン、クラフ
トパルプのチップを処理して得られるトール油ロジン等
がある。ロジンは、アゼエチン酸を主成分にしてピマル
酸等を副成分に含む複合物として存在する。そのロジン
を各種処理して、ロジン誘導体が得られる。

【００４０】ロジン誘導体としては、フェノール樹脂で
変性するロジン変性フェノール、ポリオールで変性する
ロジンエステル、水素添加する水添ロジン、不均化触媒
による不均化ロジン、それをさらにエステル化する不均
化ロジンエステル、マレイン酸で処理するロジン変性マ
レイン酸樹脂、重合する重合ロジン、それをさらにエス
テル化する重合ロジンエステル等がある。

【００４１】これらのロジン誘導体の中で、ロジン変性
フェノールをゴム組成物に添加した場合にゴムの伸びが
大きく、温度依存性に優れ、さらに高い減衰を得ること
ができ、又、ロジンエステル類の中で、ロジンエステル
をゴム組成物に添加した場合にゴムの伸びが大きく、高
い減衰を得ることができる。

【００４２】具体的には、ロジン変性フェノール（タマ
ノル９０１，荒川化学工業（株））、ロジンエステル
（エステルガムＡＡＬ、荒川化学工業（株））等があげ
られる。

【００４３】これらはゴム組成物に対して、５〜６０重
量部配合され、好ましくは１０〜３０重量部である。配
合量が５重量部未満であると、高減衰性に対して効果が
小さく、６０重量部を超えると加工性が低下する。これ
らは単独でもよいが、混合して用いてもよい。（添加剤等、カーボンブラック、シリカ以外の充填剤、
滑剤）本発明のゴム組成物にロジンエステル、ロジン変
性フェノール以外の樹脂を適宜配合することができる。

【００４４】樹脂としては、フェノール樹脂、ロジン変
性樹脂、ＤＣＤＰ樹脂、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹
脂、脂環族系石油樹脂、Ｃ５系とＣ９系を共重合させた
物が含まれる。これらは単独で又は複数のものが使用で
きる。

【００４５】樹脂は、ゴム総量１００重量部に対して、
１〜５０重量部配合することができ、さらに好ましくは
１〜３０重量部である。

【００４６】本発明の高減衰ゴム組成物（加硫ゴム組成
物）を製造するに際して、未加硫ゴムに上記成分の他
に、硫黄などの加硫剤、亜鉛華、ステアリン酸などの加
硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、老化防止剤、軟化剤
（プロセスオイル等）、可塑剤、粘着付与剤、樹脂、無
機系充填剤、滑剤、その他の添加物を必要に応じて未加
硫ゴムに加えることができる。

【００４７】これらの配合剤が配合された高減衰ゴム組
成物（未加硫ゴム組成物）は、適宜成形され、それ自体
公知の方法、装置を用いることにより、１１０℃〜１７
０℃で加硫されて、高減衰ゴム（加硫ゴム）が得られ
る。

【００４８】

【実施例】以下の実施例と比較例で得られた加硫ゴムに
ついては、以下に示される物性の評価を行った。また使
用した材料を以下に示す。Ａ．物性の評価方法（１）２００％変形時のＧ（ＭＰａ）鷺宮製作所のダイナミックサーボを用い、図２に示す試
験片４を使用し、「設計者のための免震用積層ゴムハン
ドブック」（社団法人日本ゴム協会免震用積層ゴム委
員会編）に記載の方法により測定し、評価した。試験条
件は、周波数０．３Ｈz、変形量がゴム厚みに対して２
００％、せん断試験を行ったときの２０℃における剛性
を求めた。（２）２００％変形時の減衰率（％）２００％変形時のＧと同じ試験方法、試験条件により、
減衰率を求めた。（３）温度依存比（−１０℃／２０℃）２００％変形時のＧと同じ試験方法により、周波数０．
３Ｈz、変形量がゴム厚みに対して１００％、剪断を行
ったときの−１０℃及び２０℃における弾性率の比を求
め、剛性の温度依存比（−１０℃／２０℃）を算出し
た。（４）破断伸び（ＥＢ）（％）ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した。数値の大き
い方が破断伸びが大きい。

【００４９】なお、図中、符号６は試験片、７は試験片
６の高減衰ゴム組成物からなる高減衰ゴムを示す。（実施例１〜７および比較例１〜１３）表１および表２
に示すように、天然ゴム、ブチルゴム、カーボンブラッ
ク、シリカ（ホワイトカーボン）、各種ロジン誘導体を
表１および表２に示す量で配合し、さらに亜鉛華５重量
部、ステアリン酸２重量部、硫黄１重量部、老化防止剤
６重量部、オイル１５重量部、加硫促進剤（ＣＢＳ）
２．５重量部を配合し、混練して未加硫のゴム組成物を
調製した。

【００５０】このゴム組成物を１５０℃で３０分間プレ
スし加硫して加硫ゴムを得た。

【００５１】用いたシリカおよびカーボンブラックにつ
いては、その物性値は以下の通りであった。シリカ：比表面積：１９５ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１
９０ｍｌ／１００ｇ、湿式シリカカーボンブラック：窒素吸着比表面積：２２０ｍ²／
ｇ、ＤＢＰ吸油量：１０５ｍｌ／１００ｇまた、使用したロジン誘導体は以下の通りである。重合ロジンエステル：ペンセルＤ−１２５（荒川化学工
業（株）製）水添ロジン：ハイペール（荒川化学工業（株）製）不均化ロジン：ロジンＲ（荒川化学工業（株）製）ロジン変性マレイン酸樹脂：マルキードNo.１（荒川化
学工業（株）製）不均化ロジンエステル：スーパーエステルＡ−１２５
（荒川化学工業（株）製）ロジンエステル：エステルガムＡＡＬ（荒川化学工業
（株）製）ロジン変性フェノール：タマノル９０１（荒川化学工業
（株）製）Ｃ９系石油樹脂：日石ネオポリマー１２０（日本石油化
学（株）製）上記の実施例及び比較例の結果を表１および表２に合わ
せて示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】これらの結果から以下のことがわかる。

【００５４】２００％変形時のｈｅｑが高く、温度依存
比が低く、シート伸びが大きいロジン誘導体が、高減衰
ゴム組成物として好ましい。ロジン誘導体の中で、一番
よい材料は、ロジン変性フェノールであり、次にロジン
エステルである。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、機械的特性に優れた天
然ゴムを主成分とするゴムに、ロジン変性フェノールお
よび／またはロジンエステルを配合したので、高い減衰
と低い温度依存性を共に達成することができ、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、その他の防振、制振などの各種振動エネルギ
ーを吸収するための高減衰ゴム組成物として好適に使用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高減衰ゴムを使用した免震支承体の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例で使用した試験片の説明図であ
る。

【符号の説明】

１免震ゴム装置２ゴム層３硬質板４上部取り付け板５下部取り付け板、６試験片７高減衰ゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤真一奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式会社奈良工場内 (56)参考文献特開平１−103637（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−99144（ＪＰ，Ａ) 特開平５−262918（ＪＰ，Ａ) 特開平10−176083（ＪＰ，Ａ) 特許2949671（ＪＰ，Ｂ２) 後藤邦夫，増補プラスチックおよびゴム用添加剤実用便覧，日本，（株）化学工業社，1992年６月10日，552−537 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02 C08K 3/04 C08K 3/36 F16F 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴムおよび／またはイソプレンゴム
を含有するゴムに対して、カーボンブラック、シリカ、
およびロジン変性フェノールおよび／またはロジンエス
テルを含有する高減衰ゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が２００〜３
００ｍ ^２／ｇ、かつ該カーボンブラックのＤＢＰ吸油量
が６０〜１５０ｍｌ／１００ｇであり、前記シリカの窒素吸着比表面積が１５０〜５００ｍ ^２／
ｇ、かつ該シリカのＤＢＰ吸油量が１６０〜３５０ｍｌ
／１００ｇである、高減衰ゴム組成物。
【請求項２】前記ロジン変性フェノールおよび／また
はロジンエステルの含有量が、前記ゴム１００重量部に
対して５〜６０重量部である請求項１に記載の高減衰ゴ
ム組成物。
【請求項３】前記カーボンブラックの含有量が、前記
ゴム１００重量部に対して２０〜８０重量部である請求
項１又は２に記載の高減衰ゴム組成物。
【請求項４】前記シリカの含有量が、前記ゴム１００
重量部に対して３０〜８０重量部である請求項１〜３の
いずれかに記載の高減衰ゴム組成物。