JP3639937B2 - 防振ゴム組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防振ゴム組成物に関する。特には、自動車のエンジンマウント等、自動車用防振ゴムのための天然ゴムを主体とした組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両の振動を吸収し騒音を防止するため、エンジンマウント等のマウント材、ブッシュ材、ダンパー材などには防振ゴムが用いられる。
【０００３】
自動車用防振ゴムを組成する高分子材料としては、天然ゴム系高分子材料が一般に用いられている。防振性能と繰り返し変形に対する抵抗性とにおいて適したものであるためである。天然ゴム系高分子材料としては、天然ゴム（ＮＲ）単独、または、天然ゴムを５０重量％以上含むゴムブレンドに対して適当な充填材、油剤等が配合され成形される。ゴムブレンドとしては、例えば天然ゴムとブタジエンゴムとを８０／２０の重量比で配合したもの等が用いられている。
【０００４】
天然ゴム系の防振ゴムにおいて、防振性能を改良する目的で、T. Ohyama, A. Ueda, H. Watanabe, Rubber Division, ACS, Detroit, Michigan, October 17-20, 1989においては、溶液重合形スチレン・ブタジエンゴム（以降Ｓ−ＳＢＲと呼ぶ）についてその末端を４,４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン（以降ＥＡＢと呼ぶ）により変成したもの４０重量部と天然ゴム（ＮＲ）６０重量部とのゴムブレンドを用いることが開示されている。このようにして、耐疲労性に優れ防振性能が改良された防振ゴム組成物を得ている。
【０００５】
しかし、防振性能、特に振動吸収能（制振性能）において、近年厳しさを増す自動車メーカーの性能要求を十分に満足させることは出来なかった。性能要求は、自動車ユーザーの要求が高度化し一層振動と騒音の少ない自動車が求められるようになって来たことに対応したものである。
【０００６】
一方、特公平３−５９９３０、特公平５−１５１８９及び特公平５−３５１７９においては、スチレン・ブタジエンゴムの重合条件、共重合組成、分子量分布等を調整することにより防振特性の改良を図っている。しかし、これらによっても、厳しくなった性能要求を十分に満足させることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
満足すべき防振性能を得るためには、ゴムの動倍率（［動的バネ定数］／［静的バネ定数］）の値が十分小さいものであって、かつ、減衰係数が十分に大きいものでなければならない。動倍率が小さいほど高周波領域における防振特性が良好であり、減衰係数が大きいほど低周波領域における防振特性が良好であるからである。また、同時に、ある程度の靱性（変形破壊に対する抵抗性）を備えなければならない。
【０００８】
これら互いに相反する特性を十分に兼ね備えた防振ゴムは、上記従来の防振ゴム組成物によっては得られていない。
【０００９】
本発明は、十分に低い動倍率と十分に高い減衰係数とを兼ね備え、かつ必要な靱性を備えることにより、自動車用としてのより厳しい性能要求を満足させることの出来る防振ゴム組成物を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の防振ゴム組成物においては、天然ゴム７０〜９５重量％、溶液重合形スチレン・ブタジエンゴム５〜３０重量％からなる固形ゴム１００重量部に対して、水添率が８０％以上の液状ポリイソプレンを１〜１０重量部添加することを特徴とする。
【００１１】
上記構成により低動倍率かつ高減衰係数であって、必要な靱性を備えた防振ゴム用組成物が得られる。
【００１２】
請求項２の防振ゴム組成物においては、請求項１記載の防振ゴム組成物において、前記スチレン・ブタジエンゴムは、末端が４,４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンにより変成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の防振ゴム組成物においては、請求項１記載の防振ゴム組成物において、前記スチレン・ブタジエンゴムは、末端がスズ化合物により変成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる固形ゴム成分は、天然ゴム７０〜９５重量％と、Ｓ−ＳＢＲ５〜３０重量％とを含む。Ｓ−ＳＢＲは、好ましくは、ＥＡＢまたはスズ化合物により末端が変成されたものである。末端変成に用いるスズ化合物としては、四塩化スズ、三塩化ブチルスズを挙げることができる。このような変成により、Ｓ−ＳＢＲのゴム高分子鎖間に、加工時に解離可能で再形成可能なカップリング部が形成される。そのため、このような変成Ｓ−ＳＢＲは、加工時における混練り及び成形が容易であるとともに靱性、すなわち変形破壊に要するエネルギーが大きい。靱性は、引っ張り試験の際の歪み−応力曲線における、破断までの応力の歪みによる積分値（抗張積）で表される。
【００１５】
天然ゴムとＳ−ＳＢＲとのブレンドにおいて、このような変成Ｓ−ＳＢＲを用いると防振性能の改善が見られるが、これは変成Ｓ−ＳＢＲの分子量分布がバイノーダル（２山形）であるためと考えられる。
【００１６】
固形ゴム成分におけるＳ−ＳＢＲの含有量が５重量％未満であると、高減衰係数が得られないため好ましくなく、逆に３０重量％を越えるとゴムの靱性が低下するとともに動倍率が上昇してしまう。
【００１７】
上記のような固形ゴム成分１００重量部に対して、水添率が８０％以上の液状ポリイソプレンを１〜１０重量部添加する。液状ポリイソプレンは、比較的分子量が低いか、シス−トランスの配列がランダムなものである。
【００１８】
液状ポリイソプレンの水添率が８０％未満であると、ゴムの加硫成形の際、又は老化の進行により固形ゴム成分との架橋が進行するため、液状ポリイソプレンの添加による効果が損なわれる。
【００１９】
このような液状ポリイソプレンを添加することで、添加量により、減衰係数を約１０〜２０％増加させることができ、かつ、動倍率定数を最大１０％程度低減させることができる。
【００２０】
液状ポリイソプレンの添加量が１重量部程度であると、抗張積の低下は僅かであるが、添加量の増大に伴い低下量が大きくなり、１０重量部程度の添加量では、１０％弱の抗張積の低下が見られる。
【００２１】
防振性能の向上と抗張力とのバランスから１〜１０重量部の添加量が一般には好ましいが、用途によって適宜添加量を選択することができる。
【００２２】
このような基本組成に加えて、カーボンブラック、油剤、加硫剤等の、防振ゴム用各種配合剤が用途、要求性能により適宜配合される。
【００２３】
【実施例】
（実施例１〜６）
ケース温度を５０℃に設定した内容積１．７リットルのＢ型バンバリーミキサーに、下記に示す配合で、天然ゴム、変成Ｓ−ＳＢＲ及び液状ポリイソプレン、亜鉛華、ステアリン酸を投入し混練した。３０秒後、さらにアロマオイル及びカーボンブラックを投入して混練を継続し、開始より３分経過した時点で、硫黄および加硫促進剤を投入し、開始後３分３０秒の時点で、ダンプアウトした。ダンプアウト時の配合物の温度は約１２０〜１４０℃であった。
【００２４】
評価に使用した配合物組成
固形ゴム成分 １００重量部
（天然ゴム ７０〜９５ 〃）
（変成Ｓ−ＳＢＲ ３０〜 ５ 〃）
液状ポリイソプレン １〜１０ 〃
ＨＡＦ級カーボンブラック ５０ 〃
アロマオイル １０ 〃
ＺｎＯ ５ 〃
ステアリン酸 １ 〃
硫黄 １ 〃
促進剤 ＣＺ １.５ 〃
促進剤 ＴＴ ０.５ 〃
得られた配合物から１６０℃×２０分間の加硫により、直径８ｍｍ×高さ４ｍｍの円柱形試験片を作成し粘弾性測定装置（（株）東洋精機製作所製レオログラフソリッド）にて、２５℃、１００Ｈｚにおける圧縮時の動的バネ定数、及び１０Ｈｚにおける減衰係数を求めた。同試験片について（株）東洋精機製作所製ストログラフＲを用いて圧縮方向の静的バネ定数を測定し、これから動倍率（動的バネ定数／静的バネ定数）を算出した。これらの測定は、ＪＩＳ Ｋ ６３８５に準拠して行った。
【００２５】
さらに、上記配合物から１６０℃×２０分間の加硫により厚さ２ｍｍのシートを得て引っ張り物性用試験片（１号ダンベル）を打ち抜き、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準拠して引っ張り試験を行った。この結果から抗張積を求めた。
【００２６】
表１に、各実施例について、固形及び液状ゴム成分の具体的な配合とともに得られた物性値を示す。物性値は、従来例の物性値を１００とした相対比で表した。例えば減衰係数指数１１３とは、従来例の減衰係数を１．１３倍した値、すなわち１３％増加した値であることを示す。ここで従来例は、液状ゴム成分が無添加であって固形ゴム成分が天然ゴムのみからなる他は実施例１〜６と同様の組成としたものであり、物性測定値は下記のとおりである。
【００２７】
従来例の物性値
静的バネ定数 １５．０Ｎ／ｍｍ
動的バネ定数 １５．２Ｎ／ｍｍ
動倍率 １．０１
減衰係数 ０．７６Ｎ・Ｓ／ｍｍ
抗張積 １５．５ＫＰａ・％
【表１】

実施例１〜３は、固形ゴム成分におけるＥＡＢ変成Ｓ−ＳＢＲの含有量を２０重量％とし、固形ゴム成分１００重量部に対する液状ポリイソプレンの添加量をそれぞれ１重量部、５重量部及び１０重量部としたものである。添加量が１重量部と少量であっても、減衰係数が９％増加し動倍率が３％低減するという改善が見られ、このとき、抗張積の低下はほとんど見られない（実施例１）。液状ポリイソプレンの添加量が５、１０重量部と増加するに従い、減衰係数はさらに増加するとともに動倍率がさらに低下した（実施例２、３）。しかし、同時に抗張積の低下も見られたため、液状ポリイソプレンの添加量は１０重量部程度以下が好ましいことが知られた。
【００２８】
実施例４〜５は、液状ポリイソプレンの添加量を実施例２の場合と同様の５重量部に固定し、固形ゴム成分におけるＥＡＢ変成Ｓ−ＳＢＲの含有量を実施例１〜３の場合の２０重量部からそれぞれ５重量部及び３０重量部と変化させたものである。変成Ｓ−ＳＢＲの含有量が５重量％であっても実施例２とほぼ同様の物性値が得られたが、減衰係数の低減はやや少ない（実施例４）。一方、ＥＢＡ変成Ｓ−ＳＢＲの固形ゴム中の含有量を３０重量％とした場合には、減衰係数の増加はさらに顕著であったものの、動倍率はむしろ劣った値となった。この結果からＥＢＡ変成Ｓ−ＳＢＲの固形ゴム中の含有量は３０重量％以下程度が好ましいことが知られる。
【００２９】
実施例６は、ＥＡＢ変成Ｓ−ＳＢＲに代えてスズ変成Ｓ−ＳＢＲを用いた他は実施例２と同様としたものである。実施例２の結果との対比から、いずれの変成Ｓ−ＳＢＲを用いても物性値に差が見られないことが知られる。
【００３０】
（比較例１〜３）
各比較例における固形及び液状ゴム成分の配合と得られた物性値について表２に示す。
【００３１】
【表２】

比較例１は、実施例１〜３と同様の固形ゴム成分１００重量部に対する液状ポリイソプレンの添加量を２０重量部としたものである。減衰係数の増加と動倍率の低減において優れているが、抗張積の低下が顕著であった。
【００３２】
比較例２は、液状ポリイソプレンの添加量を実施例２及び実施例４〜６と同様とし、ＥＢＡ変成Ｓ−ＳＢＲの固形ゴム中の含有率を５０重量％としたものである。減衰係数は、実施例１〜６のいずれのものより大きかったが、動倍率がかなり増大した他、抗張積の低下もやや顕著であった。
【００３３】
比較例３は、実施例２における天然ゴムをイソプレンゴムに置き換えたものである。この場合、動倍率は十分に低減されたものの、減衰係数が低下した。
【００３４】
【発明の効果】
自動車用防振ゴム組成物において、末端がカップリング部を形成するように変成された溶液重合形Ｓ−ＳＢＲと液状ポリイソプレンとを天然ゴムに加えることにより、自動車用としての、より厳しくなった性能要求を満足させる上で、十分に低い動倍率、十分に高い減衰係数及び必要な靱性を備えたものを提供する。

Claims (3)

1. 天然ゴム７０〜９５重量％、溶液重合形スチレン・ブタジエンゴム５〜３０重量％からなる固形ゴム１００重量部に対して、
   水添率が８０％以上の液状ポリイソプレンを１〜１０重量部添加する
   ことを特徴とする防振ゴム組成物。
2. 請求項１記載の防振ゴム組成物において、
   前記スチレン・ブタジエンゴムは、末端が４,４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンにより変成されたものである
   ことを特徴とする防振ゴム組成物。
3. 請求項１記載の防振ゴム組成物において、
   前記スチレン・ブタジエンゴムは、末端がスズ化合物により変成されたものである
   ことを特徴とする防振ゴム組成物。