JP3584687B2 - Damping structure and foamable rubber composition therefor - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、制振材及びそのための発泡性ゴム組成物に係り、特に車両用として好適に用いられる、軽量な制振材と、それを与える発泡性ゴム組成物に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、制振材は、各種の用途において、振動するパネルや構造体に対して適用されて、その振動の伝播を抑制乃至は遮断する材料として用いられてきており、例えば、自動車のボディパネル用制振材としては、アスファルトシートやＩＩＲゴムシート等が知られ、それらシート状の制振材が、近年において要請されるキャビン内の低騒音化を図るために、多量に用いられてきているが、その多量の使用によって、車両重量が増大することは避けられず、そのために、このような制振材にあっても、車両の軽量化の観点から、その優れた制振特性を確保しつつ、軽量化を図ることが要請されている。
【０００３】
また、かかる従来のシート状の制振材は、パネル等の振動面乃至は振動伝達面に貼り付けられて、振動の伝播を抑制乃至は遮断するものであるところから、パネル振動の如き膜振動に対しては効果があるものの、スポット溶接された自動車のボディ骨格やサブフレーム等の曲げ若しくは捩じり共振に対しては、殆ど効果のないものであった。特に、自動車の車内騒音の中でも、ボディの共振による騒音、取り分けロードノイズに関する騒音に対する対策に、充分に応え得るものではなかったのである。そのようなロードノイズは、路面状態とシャシーやボディ特性が複雑に絡むために、対策が取り難いのである。
【０００４】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景として為されたものであって、その主たる解決課題とするところは、軽量性に優れた、制振性能の高い制振材並びにそれを与え得る発泡性ゴム組成物を提供することにあり、また他の課題とするところは、自動車のボディの曲げや捩じり共振に対して、優れた制振性能を発揮し得る制振材と、それを与える発泡性ゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、結合アクリロニトリル量が３１％以上のＮＢＲの１００重量部に対して、５〜２５重量部の硫黄、５〜２００重量部のフェノールレジン及び５〜４０重量部の発泡剤を配合してなる発泡性ゴム組成物を加熱、発泡せしめて得られた、０．２５よりも大なるｔａｎδを有する発泡体からなることを特徴とする制振材を、その要旨とするものである。
【０００６】
すなわち、かかる本発明に従う制振材にあっては、ゴム材料として特定のＮＢＲを用い、それを比較的高割合の硫黄にて加硫せしめると共に、所定量のフェノールレジンを配合せしめることによって、常温付近での制振効果を高め、更に発泡剤を用いて発泡構造としたところに、大きな特徴を有するものであって、これにより、粘弾性特性が効果的に改善され、ｔａｎδが０．２５よりも大なる、優れた制振特性を有する制振材を与える発泡体が実現され得ると共に、そのような発泡体にて制振材が構成されているところから、制振材の有効な軽量化が実現され得ることとなったのである。
【０００７】
なお、このような本発明に従う制振材の好ましい態様の一つによれば、制振材を構成する発泡体を与えるＮＢＲとして、３６％以上の結合アクリロニトリル量を有するものが、有利に用いられ、また、他の好ましい態様によれば、前記フェノールレジンが、１００重量部を越える割合において配合せしめられることとなる。このように、結合アクリロニトリル量が大なるＮＢＲを用いたり、フェノールレジンの配合量を高めることにより、低周波振動、特に５００Ｈｚ以下の振動に対する制振性能を、有利に発揮せしめ得るのである。
【０００８】
また、本発明に従う制振材は、それを構成する発泡体がシート状を呈し、その一方の側の面において振動面乃至は振動伝達面に対して貼り付けられるようになっている、貼り付けタイプの制振材としても、用いられ得るものであって、このような用途においても、優れた制振性能と共に、その軽量化の利点を享受することが出来る。
【０００９】
特に、本発明にあっては、上述の如き制振材を、中空の構造体内に充填せしめることによって、軽量で且つ高性能な特徴に加えて、そのような中空構造体の曲げや捩じり共振に対して、大幅な制振性能を発揮せしめ得るものであって、そのような充填によって得られた制振構造体は、結合アクリロニトリル量が３１％以上のＮＢＲの１００重量部に対して、５〜２５重量部の硫黄、５〜２００重量部のフェノールレジン及び５〜４０重量部の発泡剤を配合してなる発泡性ゴム組成物を加熱、発泡せしめて得られた、０．２５よりも大なるｔａｎδを有する発泡体が、構造体を与える閉断面構造の中空部材の内部に充填せしめられていることを特徴とするものである。
【００１０】
このような制振構造体にあっては、その中空部材の閉断面構造の内部が、制振性能の高いゴム発泡体にて充填されていることにより、そのような中空部材の骨格の断面変形を効率的に熱エネルギーに変換することが出来、以て、かかる中空部材の曲げや捩じり共振に対して、大幅な制振性能を得ることが出来ることとなったのである。
【００１１】
そして、これにより、かかる発泡体は、前記中空部材としての車両の骨格部材への充填に有利に用いられ、自動車のボディ骨格やサブフレーム、ピラー等の内部に充填されて、その内部を流れる音の伝播を遮断すると共に、その曲げや捩じり共振に対して、優れた制振効果を発揮するのである。
【００１２】
また、本発明にあっては、上述の如き制振材乃至は制振構造体を構成する発泡体を得るために、構造体を与える閉断面構造の中空部材の内部に充填せしめられる制振材を与える発泡性ゴム組成物として、結合アクリロニトリル量が３１％以上のＮＢＲの１００重量部に対して、５〜２５重量部の硫黄、５〜２００重量部のフェノールレジン及び５〜４０重量部の発泡剤を配合してなる制振材用発泡性ゴム組成物を用いることを、その特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明にあっては、上記と同様な目的において、振動面乃至は振動伝達面に貼り付けられるシート状の制振材を与える発泡性ゴム組成物として、結合アクリロニトリル量が３１％以上のＮＢＲの１００重量部に対して、５〜２５重量部の硫黄、５〜２００重量部のフェノールレジン及び５〜４０重量部の発泡剤を配合してなる制振材用発泡性ゴム組成物を用いることをも、その特徴としているのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ところで、本発明に従う制振材やそれを与える発泡性ゴム組成物において用いられるＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエンゴム：ニトリルゴム）としては、公知のものの中から、結合アクリロニトリル量が３１％以上のものが選択されることとなる。この結合アクリロニトリル量が３１％以上のＮＢＲは、中高ニトリル、高ニトリル、極高ニトリルの範疇に属するものであって、このような高い結合アクリロニトリル量のＮＢＲを使用することにより、優れた制振特性が発揮され得るのである。
【００１５】
特に、かかる結合アクリロニトリル量が高いＮＢＲの中でも、本発明にあっては、３６％以上の結合アクリロニトリル量を有するＮＢＲが有利に用いられることとなる。このような３６％以上の結合アクリロニトリル量のＮＢＲの使用によって、低周波振動、特に５００Ｈｚ以下の振動に対する制振特性が、より一層有利に発揮せしめられ得るからである。
【００１６】
また、硫黄は、上記のＮＢＲを架橋するために用いられるものであるが、その使用量は、従来の通常の使用量範囲よりも高い、比較的高配合量において用いられ、これによって、ＮＢＲ架橋物の粘弾性特性を改善して、ｔａｎδを高め、制振特性を向上せしめるものである。この硫黄の配合量は、ＮＢＲの１００重量部に対して、５〜２５重量部、好ましくは１０〜１５重量部の範囲内とされる。硫黄の配合割合が５重量部よりも少なくなると、粘弾性特性（弾性率）が低くなり過ぎ、また２５重量部よりも多くなると、粘弾性特性が高くなり過ぎるようになり、結局、ｔａｎδが０．２５よりも大きな物性を実現することが困難となるのである。
【００１７】
さらに、フェノールレジンは、その添加によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）を高温側に移行せしめ、以て常温付近での制振効果を向上せしめるものであって、本発明では、ＮＢＲの１００重量部に対して５〜２００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部の割合において配合せしめられるものである。けだし、このフェノールレジンの配合量が少な過ぎても、また多過ぎても、粘弾性特性の有効な改善が図り得ず、従ってｔａｎδの向上が期待され得ないからである。
【００１８】
なお、このようなフェノールレジン（樹脂）としては、一般に、従来からゴム配合において有機系充填剤として知られているものの中から、目的に応じて適宜に選択して用いられることとなるが、特に有利には、変性フェノールレジン、例えばカシュ変性フェノール樹脂、テルペン・フェノール共重合体等が用いられることとなる。
【００１９】
また、そのようなフェノールレジンは、ＮＢＲの１００重量部に対して、１００重量部を越える割合において用いられることによって、低周波振動、特に５００Ｈｚ以下の振動に対して、優れた制振特性を発揮し得る制振材を与え得るものである。
【００２０】
そして、本発明に従う発泡性ゴム組成物を構成するために、上記のＮＢＲ、硫黄及びフェノールレジンと共に配合される発泡剤は、ゴム組成物が加硫のために加熱されたときに、分解して、二酸化炭素や窒素ガス等の気体を放出することにより、発泡体が形成されるように、添加されるものであって、従来から公知のものが適宜に採用され得るものであるが、そのような発泡剤の具体例としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等の無機系のものや、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル系、アゾジカルボン酸誘導体、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の有機系のもの、更にはマイクロカプセル型のもの等を挙げることが出来る。そして、この発泡剤は、ＮＢＲの１００重量部に対して、５〜４０重量部の配合割合で、添加せしめられる。けだし、かかる配合割合が５重量部よりも少ない場合には、充分な発泡作用が発揮され得ないからであり、また４０重量部よりも多い場合には、より一層の発泡作用が発揮されるという訳ではないからである。
【００２１】
なお、本発明における発泡性ゴム組成物には、前記したＮＢＲ、硫黄、フェノールレジン及び発泡剤の他にも、更に制振特性を付与する充填剤、例えば炭酸カルシウム、マイカ、フェライト等を適宜に加えても、何等差し支えなく、また、従来から知られている各種の配合剤、例えば加硫促進剤、加硫助剤、加工助剤、充填剤等も、必要に応じて添加され、それらの何れのものも、発泡や制振特性を著しく阻害しない程度において、従来と同様に配合されても、何等差し支えないことは言うまでもない。例えば、加硫助剤としては、酸化亜鉛等の金属酸化物が用いられ、一般に、ＮＢＲの１００重量部に対して３〜１５重量部程度の割合で配合せしめられる。また、加工助剤として、ステアリン酸等の脂肪酸が、ＮＢＲの１００重量部に対して０．５〜５重量部程度の割合で用いられる。更に、軟化剤としては、液状ゴム、パラフィン系、ナフテン系、アロマ系のプロセスオイルや、エステル系可塑剤等があり、ＮＢＲの１００重量部に対して０〜１００重量部程度の割合で用いられ、更にまた、充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、タルク、クレー等が、ＮＢＲの１００重量部に対して０〜１５０重量部程度の割合で用いられることとなる。また、フェノールレジンに対して、ヘキサミン等の硬化剤を組み合わせて用いることも有効であり、その場合においては、かかるレジンの理論等モル量の２０〜３０％程度の割合において、添加せしめることが望ましい。
【００２２】
ところで、本発明に従う制振材を与える発泡性ゴム組成物は、従来と同様な混合手法に従って、前述せる如き特定のＮＢＲに対して、所定量の硫黄及びフェノールレジン並びに発泡剤を配合せしめ、更に前記の如き各種の配合剤を必要に応じて配合せしめることによって、調製されることとなるのである。
【００２３】
そして、上記の如く調製された発泡性ゴム組成物を加熱して、加硫と共に、発泡せしめることにより、常温（２５℃）下におけるｔａｎδが、０．２５よりも大なる特性を有する発泡体からなる制振材を、容易に得ることが出来るのである。即ち、前記の発泡性ゴム組成物を加熱せしめると、それは容易に発泡、硬化（加硫）して、目的とする発泡体となるのである。そして、その際、得られる発泡体において、そのｔａｎδが、常温（２５℃）下において、０．２５よりも大となるように加熱条件が選定されて、発泡、硬化せしめられるのである。より具体的には、一般に、１６０〜２１０℃の温度条件で、１５〜３０分間程度加熱されることとなる。
【００２４】
従って、このような発泡体から構成される、本発明に従う制振材にあっては、かかる発泡体の大なるｔａｎδ（損失正接）の故に、高い制振効果が発揮されることとなるのであり、加えて、発泡体であるが故に、その著しい軽量化が達成され得たのであり、これによって優れた制振効果を有する軽量な制振材として、各種の用途に、中でも自動車用として好適に用いられ、車両の軽量化に著しく寄与し得るものである。
【００２５】
特に、かかる本発明に従う制振材は、自動車のサブフレームやサスペンションアーム、メインボディの骨格の如き構造体を与える閉断面構造の中空部材の内部に、一般に、隙間なく充填せしめられることによって、そのような構造体の曲げ若しくは捩じり共振に対して、優れた制振効果を発揮するものとなるのであり、また、そのような構造体を与える中空部材の内部を流れる音の伝播を遮断することが出来ることとなることは勿論、路面からボディへの振動伝達の低減を効果的に図り得る等の優れた特徴を発揮するものである。
【００２６】
そして、そのような本発明に従う制振材を、構造体に充填せしめる方法としては、具体的には、前述の如き発泡体を、そのまま、構造体内に装入乃至は配置せしめて充填する方式の他、未発泡の状態の発泡性ゴム組成物を用い、それをシート状等の所定の形状に加工した後、構造体内部の所定位置に固定せしめ、加熱、加硫・発泡操作を加えることにより、かかる発泡性ゴム組成物を発泡体と為して、構造体内に隙間なく充填せしめる方式等を、採用することが出来る。例えば、実際に自動車の骨格部材（構造体）に適用する場合には、先ず、シート状に加工された発泡性ゴム組成物を、中空部材の内部空隙に位置固定的に配置した後、溶接、脱脂・洗浄、電着等の通常の自動車製造の構造を経てから、塗装焼き付け等の工程において加熱されることにより、発泡硬化せしめることによって、かかる骨格部材の内部空隙を生成した発泡体（制振材）にて充填せしめる手法が採用され得るものであって、これにより、何等特別な加熱工程を設ける必要もないという利点を享受することが出来る。
【００２７】
なお、本発明に従う制振材は、上述の如く、構造体内への充填に好適に用いられるのみならず、従来と同様に、シート状等の形状の貼り付けタイプの制振材としても、有利に用いられ得るものであって、その場合においては、発泡体はシート状を呈するものとされ、その一方の側の面において、所定の振動面乃至は振動伝達面に対して、従来と同様に貼り付けられるようになっている。このような用途においては、シート状の発泡体からなる制振材が、最終的に振動面乃至は振動伝達面に貼り付けられてなる形態となっておれば、その貼り付け方法には、何等の制限もなく、例えば、発泡して得られた発泡体を貼り付ける場合の他、未発泡の発泡性ゴム組成物をシート状に加工して、それを振動面乃至は振動伝達面に貼り付けた後、加熱、発泡せしめる方式も採用することが出来る。また、そのようなシート状の発泡体からなる制振材には、従来と同様に、必要に応じて、アルミ箔、鉄板、不織布等の拘束層を設けることも出来る。
【００２８】
【実施例】
以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の代表的な実施例を示すこととするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００２９】
先ず、下記表１に示される如き組成を有する、各種の発泡性ゴム組成物を調製した。また、この表１に示される成分の他に、各組成物には、加硫助剤として酸化亜鉛：５重量部、加工助剤としてステアリン酸：１重量部、充填剤の１つとしてＦＥＦカーボン：５重量部、加硫促進剤の１つとしてテトラメチルチウラムジサルファイド：０．５重量部が、それぞれ、配合せしめられている。なお、充填剤の１つであるＦＴカーボンについては、その３０重量部が、本発明例１〜４及び比較例１〜２のゴム組成物に対して配合され、また加硫促進剤の１つである２−メルカプトベンゾチアゾールの１．５重量部が、本発明例１〜５及び比較例１〜２のゴム組成物に対して配合されると共に、その２．５重量部が、本発明例６〜７のゴム組成物に対して配合せしめられた。
【００３０】
【表１】
次いで、上記で得られた各種の発泡性ゴム組成物を用いて、それぞれ、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ１ｍｍの大きさの未加硫シートに加工し、更にその得られた未加硫シートを、加硫金型の２ｍｍの隙間内に充填した後、１８０℃×２０分の加硫条件下に、加熱せしめることにより、下記表２、３に示される如き比重、面密度及び厚みを有する、各種の試料（発泡体シート）を得た。
【００３２】
そして、この得られた各種の試料について、その粘弾性特性及び制振特性（片持ち梁法）を調べ、その結果を、下記表２、３に併せ示した。
【００３３】
なお、各試料の粘弾性特性は、「日本ゴム協会誌」第５１巻、第４号（１９７８）、第３７〜３９頁に記載の強制振動法に準拠して、周波数：１００Ｈｚ、振幅：±２０μｍの条件下において、貯蔵弾性率（Ｅ１ ：ｄｙｎ／ｃｍ２ ）及び損失弾性率（Ｅ２ ：ｄｙｎ／ｃｍ２ ）を求め、そしてそれら弾性率から、ｔａｎδ（＝Ｅ２ ／Ｅ１ ）を算出した。また、この粘弾性特性は、ＲＴ（室温：２５℃）及び各試料のＴｇ（ガラス転移点）の２種類の温度下において、評価された。更に、測定試料は、幅：５ｍｍ、厚さ：２ｍｍ、チャック間距離：３０ｍｍのサイズにおいて用いられた。
【００３４】
また、制振特性は、平成７年９月、制振材料研究会計測・評価技術分科会企画調査サブワーキンググループ頒布の「損失係数測定解説書」第１３〜２４頁に記載の、一端固定法（片持ち梁法）の半値幅法に準拠して、室温（２５℃）下における周波数依存性として、２５０Ｈｚ〜１５００Ｈｚでの損失係数：η（−）を求めた。なお、測定試料として、鋼板（ＳＰＣＣ）の幅：１０ｍｍ×長さ：２２０ｍｍ×厚さ：１．０ｍｍの大きさのものに、上記の発泡体試料の幅：１０ｍｍ×長さ：２００ｍｍのものを貼り付けて、用いた。
【００３５】
【表２】
【表３】
かかる表２、３に示された結果から明らかなように、本発明例１〜７において得られた発泡体は、何れも、０．２５を越える大きなｔａｎδを有するものであって、制振特性の評価においても、大なる損失係数を有するものであり、それ故に、それら本発明例の発泡体から構成される制振材は、何れも、軽量で、優れた制振特性を有するものであることが理解されるのである。これに対して、比較例の発泡性ゴム組成物から得られた発泡体は、ｔａｎδの小さなものであって、それ故に、制振特性も充分ではなく、制振材としての利用が不可であることは、明らかである。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に従う制振材は、大きなｔａｎδを有するが故に、優れた制振特性を発揮するものであると共に、発泡体から構成されているために、従来の制振材に比べて、著しい軽量化が達成されているのであって、例えば自動車への適用により、車両の軽量化の要請にも、充分に応え得るものとなったのである。
【００３９】
また、自動車のボディ骨格やサブフレーム等の骨格部材の中空部内に、本発明に従う制振材を構成する発泡体を充填せしめるようにすれば、そのような骨格部材にて与えられる構造体の曲げや捩じり共振に対する制振効果も、著しく高められ得るのであり、また、路面からボディへの振動伝達の低減が、効果的に為され得るのである。[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a vibration damping material and a foamable rubber composition therefor, and more particularly to a lightweight vibration damping material suitably used for vehicles and a foamable rubber composition providing the same.
[0002]
[Background Art]
BACKGROUND ART Conventionally, in various applications, a vibration damping material has been applied to a vibrating panel or structure, and has been used as a material for suppressing or blocking the propagation of the vibration. As the vibration damping materials for use, asphalt sheets, IIR rubber sheets, and the like are known, and these sheet-shaped vibration damping materials have been used in large quantities in order to reduce noise in a cabin, which is required in recent years. However, it is inevitable that the weight of the vehicle will increase due to the large amount of use. Therefore, even with such a vibration damping material, from the viewpoint of reducing the weight of the vehicle, its excellent vibration damping characteristics are secured. At the same time, it is required to reduce the weight.
[0003]
Further, such a conventional sheet-shaped vibration damping material is attached to a vibration surface or a vibration transmission surface of a panel or the like to suppress or block the propagation of vibration. However, it has little effect on bending or torsional resonance of the body frame or subframe of the spot-welded automobile. In particular, it has not been possible to sufficiently respond to measures against noise due to body resonance, especially noise related to road noise, among vehicle interior noises. Such road noise is difficult to take countermeasures because the road surface condition and the chassis and body characteristics are complicatedly involved.
[0004]
[Solution]
Here, the present invention has been made in view of such circumstances, and the main problem to be solved is that it is excellent in light weight, has high damping performance, and has foaming properties that can provide it. Another object of the present invention is to provide a rubber composition, and to provide a vibration damping material capable of exhibiting excellent vibration damping performance against bending and torsional resonance of an automobile body, and to provide the same. An object of the present invention is to provide a foamable rubber composition.
[0005]
[Solution]
In the present invention, in order to solve such a problem, 5 to 25 parts by weight of sulfur and 5 to 200 parts by weight of 100 parts by weight of NBR having a bound acrylonitrile amount of 31% or more are used. It is characterized by comprising a foam having a tan δ greater than 0.25, obtained by heating and foaming a foamable rubber composition comprising a phenolic resin and 5 to 40 parts by weight of a foaming agent. The main purpose is to use the damping material.
[0006]
That is, in the vibration damping material according to the present invention, a specific NBR is used as a rubber material, which is vulcanized with a relatively high ratio of sulfur, and a predetermined amount of a phenol resin is blended, so that the room temperature is maintained. The vibration damping effect in the vicinity is enhanced, and a foaming structure is further formed by using a foaming agent, which has a great feature, whereby the viscoelastic properties are effectively improved, and tan δ is more than 0.25. In addition, a foam that provides a vibration damping material having excellent vibration damping characteristics can be realized, and since the vibration damping material is composed of such a foam, an effective weight reduction of the vibration damping material can be realized. Could be realized.
[0007]
According to one preferred embodiment of such a vibration damping material according to the present invention, a material having a bound acrylonitrile amount of 36% or more is advantageously used as an NBR for providing a foam constituting the vibration damping material. According to another preferred embodiment, the phenolic resin is blended in a proportion exceeding 100 parts by weight. As described above, by using NBR having a large amount of bound acrylonitrile or increasing the blending amount of phenolic resin, the vibration damping performance against low-frequency vibration, particularly vibration at 500 Hz or less can be advantageously exhibited.
[0008]
Further, the vibration damping material according to the present invention is such that a foam constituting the vibration damping material has a sheet shape, and is attached to a vibration surface or a vibration transmission surface on one surface thereof. It can be used as a type of vibration damping material, and in such applications, it is possible to enjoy the advantages of light weight as well as excellent vibration damping performance.
[0009]
In particular, in the present invention, by filling the above-mentioned vibration damping material into a hollow structure, in addition to the features of light weight and high performance, bending and twisting of such a hollow structure are performed. It is capable of exhibiting a great vibration damping performance against resonance, and the vibration damping structure obtained by such filling is based on 100 parts by weight of NBR having a bound acrylonitrile amount of 31% or more. A foamable rubber composition comprising 5 to 25 parts by weight of sulfur, 5 to 200 parts by weight of a phenolic resin, and 5 to 40 parts by weight of a foaming agent is heated and foamed. A foam having a large tan δ is filled in a hollow member having a closed cross-sectional structure that provides a structure.
[0010]
In such a vibration damping structure, since the inside of the closed cross-section structure of the hollow member is filled with a rubber foam having high vibration damping performance, the skeleton of such a hollow member has a cross-sectional deformation. Can be efficiently converted to heat energy, and thus, a great vibration damping performance can be obtained with respect to the bending and torsional resonance of the hollow member.
[0011]
Thus, the foam is advantageously used for filling the skeleton member of the vehicle as the hollow member, and is filled in the body skeleton, the subframe, the pillar, and the like of the automobile, and the sound flowing through the interior is provided. This prevents the propagation of vibrations and exerts an excellent damping effect on bending and torsional resonance.
[0012]
Further, in the present invention, in order to obtain the above-mentioned vibration damping material or a foam constituting the vibration damping structure, the vibration damping material is filled inside a hollow member having a closed cross-sectional structure providing the structure. As a foamable rubber composition which gives a acrylonitrile content of 5% to 25 parts by weight of sulfur, 5 to 200 parts by weight of phenolic resin and 5 to 40 parts by weight of foaming with respect to 100 parts by weight of NBR having an amount of bound acrylonitrile of 31% or more. It is characterized by using a foamable rubber composition for a vibration damping material obtained by blending an agent.
[0013]
Furthermore, in the present invention, for the same purpose as described above, as a foamable rubber composition for providing a sheet-like vibration damping material to be attached to a vibration surface or a vibration transmission surface, the amount of bound acrylonitrile is 31% or more. A foamable rubber composition for vibration damping material is used in which 5 to 25 parts by weight of sulfur, 5 to 200 parts by weight of phenolic resin and 5 to 40 parts by weight of a foaming agent are blended with respect to 100 parts by weight of NBR. This is also its characteristic.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
By the way, as the NBR (acrylonitrile-butadiene rubber: nitrile rubber) used in the vibration damping material according to the present invention and the foamable rubber composition providing the same, those having a bound acrylonitrile amount of 31% or more are selected from known materials. Will be done. NBR having an amount of bound acrylonitrile of 31% or more belongs to the category of medium-high nitrile, high nitrile, and extremely high nitrile. By using NBR having such a high amount of bound acrylonitrile, excellent vibration damping characteristics are obtained. Can be exhibited.
[0015]
Particularly, among the NBRs having a high amount of bound acrylonitrile, in the present invention, NBR having a bound acrylonitrile amount of 36% or more is advantageously used. This is because the use of such an NBR having a combined acrylonitrile amount of 36% or more can more effectively exhibit vibration damping characteristics against low-frequency vibrations, particularly vibrations at 500 Hz or less.
[0016]
Sulfur is used to cross-link the above-mentioned NBR, but its use amount is relatively high, which is higher than the conventional normal use amount range, whereby the NBR cross-linking is achieved. This is to improve the viscoelastic properties of the product, increase tan δ, and improve the vibration damping properties. The amount of the sulfur is in the range of 5 to 25 parts by weight, preferably 10 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of NBR. If the sulfur content is less than 5 parts by weight, the viscoelastic properties (elastic modulus) will be too low, and if it is more than 25 parts by weight, the viscoelastic properties will be too high. It is difficult to realize physical properties larger than 0.25.
[0017]
Further, the addition of phenolic resin shifts the glass transition temperature (Tg) to a high temperature side by adding the phenolic resin, thereby improving the vibration damping effect near normal temperature. In the present invention, the phenolic resin is added to 100 parts by weight of NBR. It is blended in an amount of 5 to 200 parts by weight, preferably 40 to 150 parts by weight. However, if the amount of the phenolic resin is too small or too large, effective improvement of the viscoelastic properties cannot be achieved, and therefore improvement of tan δ cannot be expected.
[0018]
In addition, as such a phenolic resin (resin), generally, from those conventionally known as organic fillers in rubber compounding, it is appropriately selected and used according to the purpose. Advantageously, a modified phenol resin, for example, a cache modified phenol resin, a terpene-phenol copolymer, or the like will be used.
[0019]
Further, such a phenolic resin exhibits excellent vibration damping characteristics against low-frequency vibrations, particularly vibrations of 500 Hz or less, when used in a proportion exceeding 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of NBR. This can provide a damping material that can be used.
[0020]
And, in order to constitute the foamable rubber composition according to the present invention, the foaming agent blended with the above-mentioned NBR, sulfur and phenolic resin decomposes when the rubber composition is heated for vulcanization. By adding a gas such as carbon dioxide or nitrogen gas, a foam is formed so as to be added, and a conventionally known material can be appropriately adopted. Specific examples of the foaming agent include inorganic compounds such as sodium hydrogen carbonate, ammonium carbonate and ammonium hydrogen carbonate, and organic compounds such as diazoamino derivatives, azonitrile compounds, azodicarboxylic acid derivatives, and dinitrosopentamethylenetetramine. Further, microcapsule type and the like can be mentioned. The foaming agent is added in a blending ratio of 5 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of NBR. However, if the proportion is less than 5 parts by weight, a sufficient foaming action cannot be exerted. If the proportion is more than 40 parts by weight, a further foaming action is exerted. This is not the case.
[0021]
In addition, in addition to the NBR, sulfur, phenolic resin, and the foaming agent, the foamable rubber composition according to the present invention may appropriately contain a filler that further imparts vibration damping properties, such as calcium carbonate, mica, and ferrite. Even if added, it does not matter at all, also, various conventionally known compounding agents, such as vulcanization accelerators, vulcanization aids, processing aids, fillers, etc., are added as necessary, It goes without saying that any of them can be blended in the same manner as in the prior art as long as foaming and vibration damping properties are not significantly impaired. For example, a metal oxide such as zinc oxide is used as a vulcanization aid, and is generally blended at a ratio of about 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of NBR. In addition, as a processing aid, a fatty acid such as stearic acid is used in an amount of about 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of NBR. Further, as the softener, there are liquid rubber, paraffinic, naphthenic, aroma-based process oils, ester-based plasticizers, and the like, which are used at a ratio of about 0 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of NBR. Further, as the filler, carbon black, silica, talc, clay, or the like is used at a ratio of about 0 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of NBR. It is also effective to use a curing agent such as hexamine in combination with the phenolic resin. In this case, it is desirable to add the resin at a ratio of about 20 to 30% of the theoretical equimolar amount of the resin. .
[0022]
By the way, the foamable rubber composition for providing the vibration damping material according to the present invention is obtained by blending a predetermined amount of sulfur, a phenolic resin and a foaming agent with the specific NBR as described above, according to a mixing method similar to the related art. It is to be prepared by blending various compounding agents as described above as needed.
[0023]
Then, the foamable rubber composition prepared as described above is heated, vulcanized, and foamed, so that tan δ at room temperature (25 ° C.) has a characteristic that tan δ is greater than 0.25. A vibration damping material can be easily obtained. That is, when the foamable rubber composition is heated, it is easily foamed and cured (vulcanized) to obtain a desired foam. Then, at that time, in the obtained foam, the heating conditions are selected so that the tan δ is larger than 0.25 at room temperature (25 ° C.), and the foam is foamed and cured. More specifically, it is generally heated at a temperature of 160 to 210 ° C. for about 15 to 30 minutes.
[0024]
Therefore, in the vibration damping material according to the present invention composed of such a foam, a high damping effect is exhibited due to the large tan δ (loss tangent) of the foam. In addition, since it is a foam, its remarkable weight reduction can be achieved, and as a lightweight vibration damping material having an excellent vibration damping effect, it is suitable for various uses, especially for automobiles. It can be used to significantly reduce the weight of the vehicle.
[0025]
In particular, such a vibration damping material according to the present invention is generally filled with no gap into the inside of a hollow member having a closed cross-sectional structure that provides a structure such as a subframe, a suspension arm, and a skeleton of a main body of an automobile. It has excellent vibration damping effect against bending or torsional resonance of such a structure, and also blocks the propagation of sound flowing inside the hollow member providing such a structure. Of course, it is possible to exhibit excellent features such as effective reduction of vibration transmission from the road surface to the body.
[0026]
As a method for filling the structure with such a vibration damping material according to the present invention, specifically, a foamed material as described above is directly charged or placed in the structure and filled. In addition, by using a foamable rubber composition in an unfoamed state, processing it into a predetermined shape such as a sheet, fixing it in a predetermined position inside the structure, heating, vulcanizing and foaming operations It is possible to employ a method in which the foamable rubber composition is formed into a foam and is filled in the structure without gaps. For example, when actually applied to a frame member (structure) of an automobile, first, a foamable rubber composition processed into a sheet shape is fixedly positioned in an internal space of a hollow member, and then welded. After passing through the structure of ordinary automobile manufacturing such as degreasing / washing, electrodeposition, etc., it is heated in a process such as paint baking so as to be foamed and hardened, thereby forming an internal void of the skeleton member (vibration damping). ) Can be adopted, whereby the advantage that there is no need to provide any special heating step can be enjoyed.
[0027]
In addition, as described above, the vibration damping material according to the present invention is not only preferably used for filling into a structure, but also advantageous as a pasting type vibration damping material having a sheet shape or the like as in the related art. In such a case, the foam is assumed to be in the form of a sheet, and on one surface thereof, a predetermined vibration surface or a vibration transmission surface is provided in the same manner as in the related art. It can be pasted. In such an application, if the vibration damping material made of a sheet-like foam is finally attached to the vibration surface or the vibration transmission surface, any method may be used for the attachment. Without limitation, for example, in the case where a foam obtained by foaming is pasted, an unfoamed foamable rubber composition is processed into a sheet shape, and the foamed rubber composition is pasted on a vibration surface or a vibration transmission surface. After that, a method of heating and foaming can also be adopted. In addition, a constraining layer such as an aluminum foil, an iron plate, or a nonwoven fabric can be provided on the vibration damping material made of such a sheet-like foam, as necessary, as in the related art.
[0028]
【Example】
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, representative examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say, it is not. In addition, in addition to the following examples, the present invention, in addition to the above-described specific description, various changes, modifications, and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements and the like can be made.
[0029]
First, various foamable rubber compositions having compositions shown in Table 1 below were prepared. In addition to the components shown in Table 1, each composition had 5 parts by weight of zinc oxide as a vulcanization aid, 1 part by weight of stearic acid as a processing aid, and FEF carbon as one of the fillers. : 5 parts by weight, and 0.5 part by weight of tetramethylthiuram disulfide as one of the vulcanization accelerators. In addition, about FT carbon which is one of the fillers, 30 weight part is mix | blended with the rubber composition of this invention Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2, and one of the vulcanization accelerators 1.5 parts by weight of 2-mercaptobenzothiazole is blended with the rubber compositions of Inventive Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, and 2.5 parts by weight of 6 to 7 rubber compositions.
[0030]
[Table 1]
Next, using the various foamable rubber compositions obtained above, each was processed into an unvulcanized sheet having a size of 300 mm in length x 300 mm in width x 1 mm in thickness, and the obtained unvulcanized sheet was further obtained. Is filled in a 2 mm gap of a vulcanizing mold, and then heated under vulcanizing conditions of 180 ° C. × 20 minutes to have specific gravity, areal density and thickness as shown in Tables 2 and 3 below. And various samples (foam sheets) were obtained.
[0032]
The viscoelastic properties and the vibration damping properties (cantilever method) of the obtained various samples were examined, and the results are shown in Tables 2 and 3 below.
[0033]
The viscoelastic properties of each sample were determined according to the forced vibration method described in “Journal of the Rubber Society of Japan”, Vol. 51, No. 4, (1978), pp. 37-39, frequency: 100 Hz, amplitude: ± Under the condition of 20 μm, the storage elastic modulus (E 1 : dyn / cm 2 ) and the loss elastic modulus (E 2 : dyn / cm 2 ) were obtained, and tan δ (= E 2 / E 1 ) was obtained from the elastic moduli. Calculated. The viscoelastic properties were evaluated at two temperatures, RT (room temperature: 25 ° C.) and Tg (glass transition point) of each sample. Further, the measurement sample was used in a size of width: 5 mm, thickness: 2 mm, and distance between chucks: 30 mm.
[0034]
In addition, the damping characteristics were measured using the one-end fixed method described in “Loss Coefficient Measurement Manual” on pages 13 to 24, distributed in September 1995, distributed by the Sub-Working Group of the Measurement and Evaluation Technology Subcommittee of the Japan Society of Damping Materials. Based on the half width method of the (cantilever method), a loss coefficient at 250 Hz to 1500 Hz: η (-) was obtained as the frequency dependency at room temperature (25 ° C.). As a measurement sample, a steel plate (SPCC) having a width of 10 mm × length: 220 mm × thickness: 1.0 mm and a foam sample having a width of 10 mm × length: 200 mm were used. Pasted and used.
[0035]
[Table 2]
[Table 3]
As is clear from the results shown in Tables 2 and 3, all of the foams obtained in Examples 1 to 7 of the present invention have a large tan δ exceeding 0.25 and have a vibration damping property. Also in the evaluation of, the vibration damping material having a large loss coefficient, therefore, any of the vibration damping materials composed of the foam of the present invention is lightweight, and has excellent vibration damping characteristics It is understood. On the other hand, the foam obtained from the foamable rubber composition of the comparative example has a small tan δ, and therefore does not have sufficient damping properties and cannot be used as a damping material. That is clear.
[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the vibration damping material according to the present invention exhibits excellent vibration damping characteristics because of having a large tan δ, and is formed of a foam. The remarkable weight reduction is achieved as compared with the vibration damping material. For example, by applying the invention to an automobile, it is possible to sufficiently respond to a request for reducing the weight of the vehicle.
[0039]
In addition, if a hollow body of a skeleton member such as an automobile body skeleton or a subframe is filled with a foam constituting the vibration damping material according to the present invention, the bending of the structure provided by such a skeleton member may be performed. The vibration damping effect against the torsional resonance can be significantly increased, and the transmission of vibration from the road surface to the body can be effectively reduced.
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