JP4271178B2 - マウントラバー - Google Patents

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本発明は、エラストマー組成物で形成されたマウントラバーに関する。
車両に取り付けられる被支持体は、被支持体の振動を車両に伝えにくくするため、もしくは車両の振動を被支持体に伝えにくくするために、一般にゴムを主成分とする架橋ゴム組成物によって成形されたマウントラバーを介して取り付けられている。例えば、車両用のブレーキ液圧制御装置は、モータの微小振動が車両に伝わって共振し比較的大きな振動になることがあるため、振動を吸収するマウントラバーを介して車両に取り付けられている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の架橋ゴム組成物で形成されたマウントラバーは、リサイクルすることができなかった。ゴム組成物のリサイクルは、環境保護を推進する産業界、特に自動車産業界におけるリサイクル率向上のために切望されていた。
特開2000−177558号公報
そこで、本発明の目的は、リサイクル可能なエラストマー組成物からなるマウントラバーを提供することにある。
本発明にかかるマウントラバーは、車両と、該車両に取り付けられる被支持体と、の間で振動を吸収するマウントラバーであって、
可塑性エラストマーと、該熱可塑性エラストマーに分散されたカーボンナノファイバーと、を含むエラストマー組成物で形成され
前記エラストマー組成物は、30℃の動的弾性率に対する120℃の動的弾性率の割合である動的弾性率の保持率が10%以上であることを特徴とする。
本発明にかかるマウントラバーによれば、熱可塑性エラストマーで形成されているため、使用後に再度せん断力をかけて混練し、再利用することができる。しかも、熱可塑性エラストマーは、カーボンナノファイバーによって補強されることで柔軟性と強さを備え、マウントラバーとして使用可能である。特に、カーボンナノファイバーが分散したエラストマー組成物は、流動温度が150℃以上であり、高温においても流動しないため、架橋したゴム組成物と同じようにマウントラバーとして使用できる。また、本発明にかかるマウントラバーによれば、圧縮永久歪及び引張永久歪が小さいため、マウントラバーは所定の振動吸収性能を維持することができる。さらに、本発明にかかるマウントラバーによれば、エラストマー組成物は低温から高温までの物性変化が少ないため、温度変化の大きい被支持体であってもマウントラバーの振動吸収性能を安定させることができる。また、本発明にかかるマウントラバーによれば、30℃における損失正接(tanδ)が0.2以上と大きいので、高いダンピング(減衰)効果を得ることができる。このようにマウントラバーの損失正接(tanδ)を大きくすることによって、共振領域における共振ピークを小さくすることができる。
本発明にかかるマウントラバーにおいて、前記エラストマー塑性物は、前記熱可塑性エラストマー100重量部に対して、前記カーボンナノファイバーを5〜80重量部含み、
前記カーボンナノファイバーは、平均直径が0.7〜15nmかつ平均長さが0.5〜100μmとすることができる。
また、本発明にかかるマウントラバーにおいて、前記エラストマー組成物は、30℃及び120℃における動的弾性率がいずれも8MPa以上であることができる。
本発明にかかるマウントラバーによれば、非常に細いカーボンナノファイバーを大量に用いて補強することによって、高温における物性低下が小さく、温度変化に対して安定した振動吸収性能を維持することができる。カーボンナノファイバーが0.7nmより細いものは入手が困難であり、15nmを越えるものは材料特性(補強効果)を得ることができない。
また、熱可塑性エラストマーの不飽和結合または基が、カーボンナノファイバーの活性な部分、特にカーボンナノファイバーの末端のラジカルと結合することにより、カーボンナノファイバーの凝集力を弱め、その分散性を高めることができる。その結果、本発明にかかるマウントラバーは、基材である熱可塑性エラストマーにカーボンナノファイバーが均一に分散されたものとなる。
本発明にかかるマウントラバーにおいて、前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系熱可塑性エラストマーとすることができる。
本発明にかかるマウントラバーにおいて、前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系熱可塑性エラストマーとすることができる。
本発明にかかるマウントラバーにおいて、被支持体は、ブレーキ液圧制御装置のハウジングであり、
前記車両は、該車両の一部に固定されたマウント軸を有し、
前記ハウジングと前記マウント軸とを連結することができる。
本発明にかかるマウントラバーによれば、ブレーキ液圧制御装置のハウジングと車両との間における振動吸収性能を、高温における物性低下が小さいので、広い温度範囲において安定して維持することができる。また、本発明にかかるマウントラバーがエラストマー組成物で形成されているため、車両におけるリサイクル率を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1〜図3は、本発明の一実施の形態に係る自動車用のブレーキ液圧制御装置1を説明する図である。図1は自動車用のブレーキ液圧制御装置1の側面図、図2は図1の2矢視図、図3は図2に示すマウントラバーの拡大断面図である。図1及び図2は、ブラケット及びハウジングを一部切り欠いてマウント手段の断面を示す。
(ブレーキ液圧制御装置)
ブレーキ液圧制御装置1は、車両例えば自動車の運転者がブレーキペダルを踏むことによってブレーキをかけた時に、各車輪のブレーキに作用するブレーキ液圧を制御するものである。特に、ブレーキ液圧制御装置1は、前記ブレーキ中にロック状態に入りそうになった車輪へのブレーキ液圧を減圧させ、車輪をロックさせることなく制御することができる。
ブレーキ液圧制御装置1は、例えばアルミニウム合金などによりブロック状に形成されたハウジング10を備える。ハウジング10の第1の面11には、合成樹脂製のカバー20が複数例えば4本のボルト21により固定されている。また、ハウジング10の第1の面11に対向する第2の面12には、電動モータを収容するモータケース30が複数例えば3本のボルト31により固定されている。
ハウジング10は、その内部に、図示せぬ複数の液圧路と、該液圧路を開閉する図示せぬ複数の電磁弁と、を有している。各電磁弁は、ハウジング10の第1の面11から突出するソレノイド部と、ハウジング10の内部であって、液圧路に接続される弁部と、を有している。電磁弁は、ソレノイド部をソレノイド部の周囲に配置したコイルによって消磁・励磁することで、弁部によって液圧路を開閉する。
図示せぬ電動モータは、その出力軸をハウジング10の第2の面12からハウジング10の内部まで延在させ、出力軸の回転によって図示せぬプランジャにポンプ動作を与える。ブレーキ液は、このプランジャのポンプ動作によって液圧路に吐出される。
これら電磁弁および電動モータの制御は、電子制御ユニットによって行われる。電子制御ユニットは、合成樹脂製のカバー20内に固定された図示せぬ基板上に複数の電子部品からなる電気回路として設けられ、各電磁弁および電動モータ等と電気的に接続されている。
合成樹脂製のカバー20には、ハウジング10から側方には突出して雄型であるカバー側コネクタ24が設けられる。コネクタ24は、コネクタ端子によって合成樹脂製のカバー20内の基板と電気的に接続され、基板側へ電力を供給している。
(マウントラバー)
本実施の形態にかかるマウントラバー50は、車両に取り付けられる被支持体であるブレーキ液圧制御装置1のハウジング10に複数例えば3箇所形成された有底の取付け穴52に嵌合されている。マウントラバー50は、図1〜3に示すように、例えば円筒状の外形を有し、取付け穴52の内径とほぼ同じ外径を有し、またマウントラバー50の一部は、ハウジング10の外表面から突出している。マウントラバー50は、ハウジング10とマウント軸42とを連結し、ブレーキ液圧制御装置1と、車両と、の間で振動を吸収する。マウントラバー50は、熱可塑性エラストマーと、該熱可塑性エラストマーに分散されたカーボンナノファイバーと、を含むエラストマー組成物で形成され、前記エラストマー組成物は、30℃の動的弾性率に対する120℃の動的弾性率の割合である動的弾性率の保持率が10%以上である
図1及び図2に示すように、車体フレーム70には、ハウジング10の下面に対向する支持板部60aと、該支持板部60aの両端に垂直に連設されてハウジング10の両側面に対向する一対の支持板部60b,60bと、を備える略U字状のブラケット60が固定される。
一方、ハウジング10の上部両側には取付け突部14,14が一体に突設されており、両取付け突部14,14が、ブラケット60における支持板部60b,60bの上部にマウント手段40,40を介して取付けられる。
図3に示すように、マウント手段40は、支持板部60bからほぼ垂直に延びる軸線を有して支持板部60bに固定されるマウント軸42が円筒状のマウントラバー50を介してハウジング10の取付け突部14に連結される。
マウント軸42は、マウントラバー50に嵌合される横断面円形の嵌合軸部42aと、該嵌合軸部42aの外端から半径方向外方に張出す円形のフランジ部42bと、たとえば正方形状に形成されてフランジ部42bの外端中央部に連設される回転規制部42cと、該回転規制部42cの外端に前記嵌合軸部42aと同軸に連なるねじ軸部42dとを一体に備えるものであり、ハウジング10の取付け突部14には、嵌合軸部42aを嵌合せしめた前記マウントラバー50を嵌合する有底の取付け穴52が設けられる。
一方、支持板部60bの上部には、上方に開口したスリット62が設けられており、マウント軸42の回転規制部42cがスリット62に上方から差し込まれる。そして、ねじ軸部42dにはナット48が螺合され、このナット48とフランジ部42bとの間に支持板部60bが挟まれることにより、マウント軸42が支持板部60bに固定的に支持されることになる。
また、ハウジング10の下部は、ブラケット60における支持板部60aにマウント手段40を介して取付けられる。このマウント手段40は、ハウジング10の下部に嵌合されるマウントラバー50を、支持板部60aから上方へ突出しかつ固定されたマウント軸42に差し込むことで、支持板部60aに固定される。
支持板部60a、bすなわち車両本体に固定されたマウント軸42は、円筒状のマウントラバー50の軸受穴54に、フランジ部42bがマウントラバー50に当接するまで挿入されている。したがって、マウント軸部42のフランジ部42bは、その内側がハウジング10から突出したマウントラバー50の一部に当接し、外側が支持板部60a,bに当接し、ナット48との間で支持板部60a,bを挟んで固定される。したがって、ブレーキ液圧制御装置1の電動モータの振動は、マウントラバー50によって吸収され、車両へ伝わりにくくなり、共振が少なくなる。
(熱可塑性エラストマー)
まず、本実施の形態にかかる熱可塑性エラストマーは、分子量が好ましくは5000ないし500万、さらに好ましくは2万ないし300万である。熱可塑性エラストマーの分子量がこの範囲であると、熱可塑性エラストマー分子が互いに絡み合い、相互につながっているので、熱可塑性エラストマーは、凝集したカーボンナノファイバーの相互に侵入しやすく、したがってカーボンナノファイバー同士を分離する効果が大きい。熱可塑性エラストマーの分子量が5000より小さいと、熱可塑性エラストマー分子が相互に充分に絡み合うことができず、後の工程で剪断力をかけてもカーボンナノファイバーを分散させる効果が小さくなる。また、熱可塑性エラストマーの分子量が500万より大きいと、熱可塑性エラストマーが固くなりすぎて加工が困難となる。
熱可塑性エラストマーは、主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、カーボンナノファイバーの末端のラジカルに対して親和性を有する不飽和結合または基を有するか、もしくは、このようなラジカルまたは基を生成しやすい性質を有する。かかる不飽和結合または基としては、二重結合、三重結合及び官能基から選択される少なくともひとつであることができる。このような官能基としては、カルボニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトリル基、ケトン基、アミド基、エポキシ基、エステル基、ビニル基、ハロゲン基、ウレタン基、ビューレット基、アロファネート基および尿素基などがある。
カーボンナノファイバーは、通常、側面は炭素原子の6員環で構成され、先端は5員環が導入されて閉じた構造となっているが、構造的に無理があるため、実際上は欠陥を生じやすく、その部分にラジカルや官能基を生成しやすくなっている。本実施の形態では、熱可塑性エラストマーの主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、カーボンナノファイバーのラジカルと親和性(反応性または極性)が高い不飽和結合や基を有することにより、熱可塑性エラストマーとカーボンナノファイバーとを結合することができる。このことにより、カーボンナノファイバーの凝集力にうち勝ってその分散を容易にすることができる。そして、熱可塑性エラストマーと、カーボンナノファイバーと、を混練する際に、熱可塑性エラストマーの分子鎖が切断されて生成したフリーラジカルは、カーボンナノファイバーの欠陥を攻撃し、カーボンナノファイバーの表面にラジカルを生成すると推測できる。
熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系(TPO)、ポリ塩化ビニル系(TPVC)、ポリエステル系(TPEE)、ポリウレタン系(TPU)、ポリアミド系(TPEA)、スチレン系(SBS)など、およびこれらの混合物を用いることができる。特に、マウントラバーには、非極性の熱可塑性エラストマーが好ましく、オレフィン系(TPO)熱可塑性エラストマーと、スチレン系(SBS)熱可塑性エラストマーが好ましい。なお、非極性の熱可塑性エラストマーであっても、一部に極性の高い基を有していればカーボンナノファイバーを分散させ易く、また混練の際に分子鎖が切断されることでカーボンナノファイバーを分散させることができる。ただし、熱可塑性エラストマーは、JISAで測定した硬度が90以下であることが好ましい。流動温度が200℃以上の耐熱性の高い熱可塑性エラストマーは、一般にJISAで測定した硬度が90を超えるため、マウントラバーとして用いることが困難である。
オレフィン系(TPO)熱可塑性エラストマーは、例えば、ハードセグメントがオレフィン系樹脂(例えばプロピレン系樹脂)で、ソフトセグメントがオレフィン系ゴム(例えばEPDM,IIR)で構成される混合物などが挙げられる。
スチレン系熱可塑性エラストマーは、ポリスチレンをハードセグメントとし、ポリブタジエン、ポリブチレン、ポリイソプレンなどのゴム質重合体をソフトセグメントとするブロックポリマーである。スチレン系熱可塑性エラストマーの分子構造は、直鎖状であって、例えば、A−B−A、B−A−B−A、A−B−A−B−A等の構造を有するスチレン系化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体がある(「A」はスチレン系化合物、「B」は共役ジエン化合物とする)。スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−第3級ブチルスチレン、ジビニルベンゼン、p−メチルスチレン、1,1−ジフェニルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等のうちから1種または2種以上が選択でき、中でもスチレンが好ましい。共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、ピペリレン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、フェニル−1,3−ブタジエン等の内から1種または2種以上を選択することができ、中でもブタジエンが好ましい。
(カーボンナノファイバー)
本実施の形態にかかるカーボンナノファイバーは、平均直径が0.7〜15nmかつ平均長さが0.5〜100μmである。マウントラバーにおいて、カーボンナノファイバーの配合量は、熱可塑性エラストマー100重量部に対して、5〜80重量部であることが好ましい。エラストマー組成物におけるカーボンナノファイバーの配合量が5重量部よりも少ないとカーボンナノファイバーの補強効果が小さく、80重量部を超えると硬度や弾性率が高くなり好ましくない。このように非常に細いカーボンナノファイバーで補強することによって、高温における物性低下を小さくすることができる。なお、カーボンナノファイバーが0.7nmより細いものは入手が困難であり、15nmを越えるものは材料特性(補強効果)を得ることができないので好ましくない。
カーボンナノファイバーとしては、例えば、いわゆるカーボンナノチューブなどが例示できる。カーボンナノチューブは、炭素六角網面のグラフェンシートが円筒状に閉じた単層構造あるいはこれらの円筒構造が入れ子状に配置された多層構造を有する。すなわち、カーボンナノチューブは、単層構造のみから構成されていても多層構造のみから構成されていても良く、単層構造と多層構造が混在していてもかまわない。また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有する炭素材料も使用することができる。なお、カーボンナノチューブという名称の他にグラファイトフィブリルナノチューブといった名称で称されることもある。
単層カーボンナノチューブもしくは多層カーボンナノチューブは、アーク放電法、レーザーアブレーション法、気相成長法などによって望ましいサイズに製造される。
アーク放電法は、大気圧よりもやや低い圧力のアルゴンや水素雰囲気下で、炭素棒でできた電極材料の間にアーク放電を行うことで、陰極に堆積した多層カーボンナノチューブを得る方法である。また、単層カーボンナノチューブは、前記炭素棒中にニッケル/コバルトなどの触媒を混ぜてアーク放電を行い、処理容器の内側面に付着するすすから得られる。
レーザーアブレーション法は、希ガス(例えばアルゴン)中で、ターゲットであるニッケル/コバルトなどの触媒を混ぜた炭素表面に、YAGレーザーの強いパルスレーザー光を照射することによって炭素表面を溶融・蒸発させて、単層カーボンナノチューブを得る方法である。
気相成長法は、ベンゼンやトルエン等の炭化水素を気相で熱分解し、カーボンナノチューブを合成するもので、より具体的には、流動触媒法やゼオライト担持触媒法などが例示できる。
カーボンナノファイバーは、熱可塑性エラストマーと混練される前に、あらかじめ表面処理、例えば、イオン注入処理、スパッタエッチング処理、プラズマ処理などを行うことによって、熱可塑性エラストマーとの接着性やぬれ性を改善することができる。
本実施の形態にかかるエラストマー組成物は、カーボンナノファイバー以外の配合剤として、カーボンブラックを加えてもよい。その場合、カーボンブラックは、種々の原材料を用いた種々のグレードのカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックは、その基本構成粒子(いわゆる一次粒子)が融着して連結したアグリゲート(いわゆる二次凝集体)が発達した比較的高いストラクチャーを有するものが好ましい。
本実施の形態にかかるカーボンブラックは、基本構成粒子の平均粒径が10〜100nmであって、DBP吸収量が80ml/100g以上であり、さらに好ましくは、平均粒径が10〜40nmであって、DBP吸収量が100〜500ml/100gである。カーボンブラックの平均粒径が10nm未満だと加工(混練)が困難であり、平均粒径が100nmより太いと補強効果が劣る。カーボンブラックは、アグリゲートが発達したストラクチャーの高低によって補強効果が影響を受けるため、DBP吸収量が80ml/100g以上とすると補強効果が大きい。
このようなカーボンブラックとしては、例えばケッチェンブラック、SAF、SAF-HS、ISAF、ISAF-HS、HAF、HAF-HS、FEF、FEF−HS、SRF−HSなどのカーボンブラックを用いることができる。
本実施の形態にかかるエラストマー組成物は、カーボンナノファイバー以外の配合剤として、繊維を加える場合、繊維は、しなやかで屈曲性に優れ、平均直径が1〜100μmかつアスペクト比が50〜500が好ましい。繊維の平均直径が1μm未満だと加工(混練)が困難であり、平均直径が100μmより太いと補強効果が劣る。
繊維としては、屈曲性に優れたしなやかな繊維が好ましく、天然繊維、金属繊維、合成繊維またはこれらの繊維の混合物を用いることができる。
天然繊維としては、綿、麻などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維を適宜選択して用いることができる。金属繊維としては、ステンレス繊維、銅繊維などを適宜選択して用いることができる。合成繊維としては、脂肪族ポリアミド系の繊維を用いることができる。なお、ポリエステル系繊維、芳香族ポリアミド系繊維、セラミックス繊維などは剛直であり、屈曲性がないので適当ではない。また、繊維は、カーボンブラックと一緒に加えてもよい。
(エラストマー組成物の製造方法)
本実施の形態にかかるエラストマー組成物の製造方法としては、熱可塑性エラストマーとカーボンナノファイバーとを、オープンロール、単軸あるいは2軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダーなど公知の混合機に供給し、混練する方法が挙げられる。カーボンブラック及び繊維などのカーボンナノファイバー以外の充填材は、カーボンナノファイバーを供給する前に混合器に供給することが好ましい。
エラストマー組成物の製造方法として、例えば、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロール法を用いる場合には、例えば1.5mmの間隔で配置された回転する2本のロールに熱可塑性エラストマーを投入する。次に、この熱可塑性エラストマーに充填材例えばカーボンブラックや繊維などを加え、さらにカーボンナノファイバーを加えて、ロールを回転させ、熱可塑性エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合物を得る。この混合物を0.1ないし0.5mmの間隔に設定されたオープンロールに投入し、例えば10回程度薄通しを行なってエラストマー組成物を得る。このような薄通しによって熱可塑性エラストマーに高い剪断力が作用し、凝集していたカーボンナノファイバーが熱可塑性エラストマー分子に1本づつ引き抜かれるように相互に分離し、熱可塑性エラストマーに分散される。特に、カーボンブラックなどの粒子状の充填材をカーボンナノファイバーに先立って混合させた場合には、カーボンブラックの周りに乱流が発生し、カーボンナノファイバーを容易に分散させることができる。
また、この混練工程では、できるだけ高い剪断力を得るために、熱可塑性エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合は、好ましくは0ないし50℃、より好ましくは5ないし30℃の比較的低い温度で行われる。
この混練工程では、剪断力によって剪断された熱可塑性エラストマーにフリーラジカルが生成され、そのフリーラジカルがカーボンナノファイバーの表面を攻撃することで、カーボンナノファイバーの表面は活性化される。このとき、分子長が適度に長く、分子運動性の高い熱可塑性エラストマーがカーボンナノファイバーの相互に侵入し、かつ、熱可塑性エラストマーの特定の部分が化学的相互作用によってカーボンナノファイバーの活性の高い部分と結合する。この状態で、混合物に強い剪断力が作用すると、熱可塑性エラストマーの移動に伴ってカーボンナノファイバーも移動し、凝集していたカーボンナノファイバーが分離されて、熱可塑性エラストマー中に分散されることになる。そして、一旦分散したカーボンナノファイバーは、熱可塑性エラストマーとの化学的相互作用によって再凝集することが防止され、良好な分散安定性を有することができる。要するに、この混練工程では、凝集したカーボンナノファイバーを分離でき、かつ熱可塑性エラストマー分子を切断してラジカルを生成する剪断力を熱可塑性エラストマーに与えることができればよい。
(エラストマー組成物の特性)
本実施の形態にかかるエラストマー組成物は、10Hz、30℃及び120℃における動的弾性率がいずれも8MPa以上である。また、このエラストマー組成物は、30℃から120℃への温度上昇に伴う動的弾性率の保持率が10%以上である。マウントラバーとしては、高温においても高い動的弾性率を安定して維持することが好ましく、特に、本実施の形態にかかる液圧マスタシリンダのリザーバタンクにおけるマウントラバーとして用いた場合、動的弾性率が8MPa以上であることが好ましい。また、本実施の形態にかかる液圧マスタシリンダのリザーバタンクにおけるマウントラバーとして用いた場合、30℃から120℃への温度上昇に伴う動的弾性率の保持率が10%以上であると、高温においても望ましい変形量を有する。
エラストマー組成物は、30℃における損失正接(tanδ)が0.2以上であることが好ましく、1.0未満であることが好ましい。損失正接(tanδ)は、本実施の形態にかかるエラストマー組成物で動的粘弾性試験(測定温度:30℃)を行い、動的剪断弾性率(E’、単位はdyn/cm2)と動的損失弾性率(E’’、単位はdyn/cm2)とを求め、損失正接(tanδ=E’’/E’)を計算して得ることができる。エラストマー組成物の損失正接(tanδ)が0.2以上であることで、高いダンピング(減衰)効果を有するマウントラバーを得ることができる。また、エラストマー組成物の損失正接(tanδ)が1.0以上ではへたりが大きくなるので好ましくない。
エラストマー組成物は、基材である熱可塑性エラストマーにカーボンナノファイバーが均一に分散されている。このことは、熱可塑性エラストマーがカーボンナノファイバーによって拘束されている状態であるともいえる。この状態では、カーボンナノファイバーによって拘束を受けた熱可塑性エラストマー分子の運動性は、カーボンナノファイバーの拘束を受けない場合に比べて小さくなる。
エラストマー組成物は、動的粘弾性の温度依存性測定における流動温度が、原料熱可塑性エラストマー単体の流動温度より20℃以上高温であることが好ましく、エラストマー組成物の流動温度は150℃以上が好ましく、より好ましくは200℃以上である。エラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーにカーボンナノファイバーが良好に分散されている。このことは、上述したように、熱可塑性エラストマーがカーボンナノファイバーによって拘束されている状態であるともいえる。この状態では、熱可塑性エラストマーは、カーボンナノファイバーを含まない場合に比べて、その分子運動が小さくなり、その結果、流動性が低下する。このような流動温度特性を有することにより、エラストマー組成物は、動的粘弾性の温度依存性が小さくなり、その結果、優れた耐熱性を有する。
(マウントラバーの特性)
混練されたエラストマー組成物は、マウントラバーの形状例えば円筒形のキャビティを有した金型を用いて押出成形もしくは射出成形される。一般にゴム組成物を架橋成形してマウントラバーを得るが、本実施の形態にかかるマウントラバーは、熱可塑性エラストマーを用いているため架橋工程を経ることなく成形されれ、再利用(リサイクル)可能である。
したがって、本実施の形態にかかるマウントラバーは、上述したエラストマー組成物の特性をそのまま有しており、低温から高温にかけて広い温度範囲で物性変化が少ない。このようなマウントラバーは、広い温度範囲で振動吸収性能が安定する。また、マウントラバーは、圧縮永久歪及び引張永久歪も小さいのでヘタリが小さく抑えられ、効率のよい振動吸収を長期間維持できる。また、このようなマウントラバーをブレーキ液圧制御装置の振動吸収用に用いると、電動モータの振動を効果的に減衰し、車両への共振を防止することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
例えば、本実施の形態においては、車両用のブレーキ液圧制御装置を支持するマウントラバーであったが、その他のマウントラバーであってもよい。特に室温(30℃)などの低温領域から例えば150℃の高温領域で使用されるマウントラバーにおいて有用である。
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜5、比較例1〜4)
(a)エラストマー組成物の作製
1)6インチオープンロール(ロール温度10〜20℃)に、熱可塑性エラストマーを投入して、ロールに巻き付かせた。
2)熱可塑性エラストマー100重量部(phr)に対して表1に示す量(重量部(phr))のカーボンナノファイバー(表1では「CNT13」と記載する)を熱可塑性エラストマーに投入した。このとき、ロール間隙を1.5mmとした。
3)カーボンナノファイバーを投入し終わったら、熱可塑性エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合物をロールから取り出した。
4)ロール間隙を1.5mmから0.3mmと狭くして、混合物を投入して薄通しをした。このとき、2本のロールの表面速度比を1.1とした。薄通しは繰り返し10回行った。
5)ロールを所定の間隙(1.1mm)にセットして、薄通しした混合物を投入し、分出しした。
このようにして、実施例1〜5および比較例1〜4のエラストマー組成物を得た。表1において、原料熱可塑性エラストマーは、「TPO」がオレフィン系熱可塑性エラストマー(AESジャパン社製の商品名:サントプレーン)であり、「SBC」がスチレン系熱可塑性エラストマー(旭化成社製の商品名:アサプレン)であり、「水添SBC」が水素添加スチレン系熱可塑性エラストマー(旭化成社製の商品名:タフテック)であり、「エポキシ化SBC」がエポキシ化スチレン系熱可塑性エラストマー(ダイセル化学工業社製の商品名:エポフレンド)である。また、表1において、「CNT13」は平均直径が約13nmのマルチウォールカーボンナノチューブである。なお、比較例1〜4のエラストマー組成物は、原料熱可塑性エラストマー単体である。
(b)マウントラバーの作製
前記(a)で得られたエラストマー組成物を射出成形し、実施例1〜5および比較例1〜4のマウントラバーを得た。
(c)電子顕微鏡による観察
実施例1〜5の各エラストマー組成物について、電子顕微鏡(SEM)を用いて、カーボンナノファイバー及びカーボンブラックの分散の状態を観察した。全てのサンプルでカーボンナノファイバー及びカーボンブラックが熱可塑性エラストマー中に均一に分散している様子が観察された。
(d)静的物性の測定
各エラストマー組成物について、ゴム硬度(JISA)、引張強度(TB)および切断伸び(EB)を測定した。ゴム硬度(JISA)については、JIS K 6253によって測定した。TB及びEBについては、JIS K 6521−1993によって測定した。これらの結果を表1に示す。
(e)動的物性の測定
各エラストマー組成物について、30℃及び120℃におけるE’(動的粘弾性率)をJIS K 6521−1993によって測定した。さらに、E’保持率(%)として30℃のE’に対する120℃のE’の割合(E’保持率(%)=E’(120℃)/E’(30℃)・100)を計算した。また、30℃におけるE’’(動的損失弾性率)を求め、30℃における損失正接(tanδ=E’’/E’)の最小値を計算して得た。これらの結果を表1に示す。
(f)流動温度の測定
各エラストマー組成物について、動的粘弾性測定(JIS K 6394)によって流動温度を測定した。具体的には、流動温度は、幅5mm、長さ40mm、厚み1mmのサンプルに正弦振動(±0.1%以下)を与え、これによって発生する応力と位相差δを測定して求めた。このとき、温度は、−70℃から2℃/分の昇温速度で200℃まで変化させた。その結果を表1に示す。なお、表1において、200℃までサンプルの流動現象がみられない場合を「200℃以上」と記載した。
(g)リサイクル性の評価
各マウントラバーのサンプルを、オープンロールで混練し、射出成形してマウントラバーを作成する工程を5回繰り返して製品(マウントラバー)が作成可能であるかどうかを評価した。その結果を表1に示す。なお、表1において、「○」は製品が作成可能であったことを示す。
(h)表面粘着性の評価
マウントラバーの表面粘着性によって成形性を評価した。その結果を表1に評価を示す。表面の粘着性が低く成形が容易である場合には「○」を記入した。
(i)圧縮永久歪(耐ヘタリ性)及び高温定荷重疲労の測定
各エラストマー組成物について、圧縮永久歪(JIS K6262)を測定した。圧縮永久歪は、150℃、70時間、25%圧縮の条件で行なった。圧縮永久歪は、マウントラバーのいわゆる耐ヘタリ性についての評価である。高温定荷重疲労は、120℃、2MPaの荷重を繰り返し与え、破断した回数を求めた。これらの結果を表1に示す。試験の繰り返し回数が10000回を超えたところで試験を中止し、表1には「○」を記入した。
(j)デマッチャ試験
各エラストマー組成物について、デマッチャ試験(屈曲伸張性試験)を行い、破断サイクル数によって耐屈曲性を評価した。デマッチャ試験は、試験機を300回転/分、変形量50%で屈曲させた。各エラストマー組成物の試験片は、高さ2×幅5×長さ23mmであった。その結果を表1に示す。試験のサイクル数が10000回を超えたところで試験を中止し、表1には「○」を記入した。
Figure 0004271178
表1から、本発明の実施例1〜5によれば、以下のことが確認された。すなわち、実施例1〜5のエラストマー組成物は、高い柔軟性を示し、動的弾性率も高く十分な強さを示した。特に、常温から高温における動的弾性率の保持率及び流動温度は高く、熱可塑性エラストマーでありながら高温における物性低下が小さいことがわかった。また、実施例1〜5のエラストマー組成物は、圧縮永久歪が20%以下であり、耐ヘタリ性の評価がよかった。実施例1〜5のエラストマー組成物は、デマッチャ試験における破断サイクル数が比較例1〜4のエラストマー組成物よりも多かったので、よい評価が得られた。また、比較例1〜4のエラストマー組成物においては、圧縮永久歪が30%を大きく超えていた。実施例1〜5のエラストマー組成物は30℃における損失正接(tanδ)が0.2以上であったが、比較例1〜4のエラストマー組成物は30℃における損失正接(tanδ)が0.2未満であった。
表1に示すように、エラストマー組成物における流動温度は、200℃以上であり、優れた耐熱性を有するため、熱可塑性エラストマーであってもマウントラバーとして利用できることがわかる。特に、熱可塑性エラストマーをマウントラバーとして利用できるため、リサイクル性が良好であった。
本発明の一実施の形態に係るブレーキ液圧制御装置を模式的に示す側面図である。 図1の2矢視図である。 図2に示すマウントラバーを模式的に示す断面図である。
符号の説明
1 ブレーキ液圧制御装置
10 ハウジング
11 第1の面
12 第2の面
14 取付け凸部
20 カバー
21 ボルト
24 コネクタ
30 モーターケース
31 ボルト
40 マウント手段
42 マウント軸
42a 嵌合軸部
42b フランジ部
42c 回転規制部
42d ねじ軸部
48 ナット
50 マウントラバー
52 取付け穴
54 軸受穴
60 ブラケット
60a,60b 支持板部
70 車体フレーム

Claims (8)

  1. 車両と、該車両に取り付けられる被支持体と、の間で振動を吸収するマウントラバーであって、
    可塑性エラストマーと、該熱可塑性エラストマーに分散されたカーボンナノファイバーと、を含むエラストマー組成物で形成され
    前記エラストマー組成物は、30℃の動的弾性率に対する120℃の動的弾性率の割合である動的弾性率の保持率が10%以上である、マウントラバー。
  2. 請求項1において、
    前記エラストマー組成物は、前記熱可塑性エラストマー100重量部に対して、前記カーボンナノファイバーを5〜80重量部含み、
    前記カーボンナノファイバーは、平均直径が0.7〜15nmかつ平均長さが0.5〜100μmである、マウントラバー。
  3. 請求項1または2において、
    前記エラストマー組成物は、30℃及び120℃における動的弾性率がいずれも8MPa以上である、マウントラバー。
  4. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系熱可塑性エラストマーである、マウントラバー。
  5. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系熱可塑性エラストマーである、マウントラバー。
  6. 請求項1ないしのいずれかにおいて、
    前記エラストマー組成物は、30℃における損失正接(tanδ)が0.2以上である、マウントラバー。
  7. 請求項1ないしのいずれかにおいて、
    前記エラストマー組成物の流動温度は、150℃以上である、マウントラバー。
  8. 請求項1ないしのいずれかにおいて、
    被支持体は、ブレーキ液圧制御装置のハウジングであり、
    前記車両は、該車両の一部に固定されたマウント軸を有し、
    前記ハウジングと前記マウント軸とを連結する、マウントラバー。
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