JP5465317B2 - 防振ゴム組成物およびそれを用いた防振ゴム - Google Patents
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Description
このような防振ゴムに使用される防振ゴム組成物としては、通常、ジエン系ゴムと、小粒径シリカと、シランカップリング剤とを含有するものが使用されていた(特許文献1)。しかしながら、小粒径シリカと、シランカップリング剤とをゴムに練り込むと、シリカの再凝集により、未加硫状態で粘度が上昇し、圧縮永久歪みおよび貯蔵安定性が劣る。
そのため、これを改良するため、近年、シランカップリング剤でシリカを表面処理した前処理シリカが使用されている。このような前処理シリカを用いたゴム組成物としては、例えば、ジエン系ゴムの1種以上を主たるゴム成分として含有するとともに、BET比表面積が40〜170m2/gのシリカ微粒子を、予めシランカップリング剤によって表面処理されたものを含有するエンジンマウント用ゴム組成物(特許文献2)や、少なくとも1種のジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部と、2〜15重量%のシランカップリング剤で前処理されたシリカ20〜120重量部と、前処理される前におけるシリカの2〜10重量%のアルコキシランとを含むゴム組成物(特許文献3)等が提案されている。
(A)ジエン系ゴム。
(B)BET比表面積が180〜230m2/gの範囲のシリカを、シランカップリング剤で表面処理してなる前処理シリカ。
(C)硫黄。
上記反応量および未反応量は、示差熱分析計(TG−DTA)により測定した値である。
ここで、本発明においては、上記特定の前処理シリカ(B成分)のシランカップリング剤の反応量が6.5重量%以上で、かつ、シランカップリング剤の未反応量が0.5〜2.5重量%(以下、単に「%」と略す場合もある)の範囲に設定されていることが最大の特徴である。
上記ジエン系ゴム(A成分)としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、耐久性の点で、天然ゴムが好ましい。
上記特定の前処理シリカ(B成分)は、BET比表面積が180〜230m2/gの範囲のシリカを、シランカップリング剤(表面処理剤)により表面処理してなるものである。
なお、上記反応量および未反応量は、示差熱分析計(TG−DTA)を用いて測定した値である。熱重量分析計(TG)は、試料の温度を変化させていった時に生じる重量変化を連続的に検出記録する装置で、示差熱分析計(DTA)は、試料と基準物質の温度差を温度の関数として測定する装置であり、TGとDTAとを組み合わせて使うことで、重量変化を測定することができる。
上記特定の前処理シリカ(B成分)の反応量は6.5%以上であり、好ましくは7.5%以上である。すなわち、反応量が低すぎると、耐久性が劣るからである。
上記特定の前処理シリカ(B成分)の未反応量は0.5〜2.5%の範囲に設定されており、好ましくは0.8〜1.5%の範囲である。すなわち、未反応量が低すぎると、耐久性が劣るからであり、逆に未反応量が高すぎると、圧縮永久歪み特性が悪化するからである。
なお、上記シランカップリング剤は、高耐熱性が要求される用途(例えば、エンジンマウント等)に用いる場合は、分子中に硫黄(S)原子の含有量が少ない(例えば、S原子が0個または1個)ものが用いられ、それほど高い耐熱性が要求されない用途(例えば、車両サスペンション部品等)に用いる場合は、分子中に硫黄(S)原子の含有量が多い(例えば、S原子が2個以上)ものでも使用することができる。
そして、シランカップリング剤により表面処理された前処理シリカ(B成分)の硫黄(S)原子の量は、例えば、透過電子顕微鏡(TEM)に電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせたTEM−EELSを用いて、上記シリカ表面を元素分析すること等により検出することができる。
上記硫黄(C成分)の配合量は、防振ゴム組成物の耐熱性の有無によって異なる。例えば、それほど高い耐熱性が要求されない用途(例えば、車両サスペンション部品等)に用いる場合は、上記硫黄(C成分)の配合量は、上記ジエン系ゴム100部に対して、1.5部以上配合することが好ましく、特に好ましくは1.5〜4.0部の範囲、最も好ましくは2.0〜3.0部の範囲である。
一方、高耐熱性が要求される用途(例えば、エンジンマウント等)に用いる場合は、上記硫黄(C成分)の配合量は、上記ジエン系ゴム100部に対して、1.5部未満であることが好ましく、特に好ましくは1.0部以下、最も好ましくは0.7部以下である。
上記加硫促進剤としては、例えば、チアゾール系,スルフェンアミド系,チウラム系,アルデヒドアンモニア系,アルデヒドアミン系,グアニジン系,チオウレア系等の加硫促進剤があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、加硫反応性に優れる点で、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。
上記加硫助剤としては、例えば、亜鉛華(ZnO)、ステアリン酸、酸化マグネシウム等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記老化防止剤としては、例えば、カルバメート系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、ジフェニルアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、ワックス類等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記プロセスオイルとしては、例えば、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記カーボンブラックとしては、例えば、SAF級,ISAF級,HAF級,MAF級,FEF級,GPF級,SRF級,FT級,MT級等の種々のグレードのカーボンブラックがあげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
上記加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属系、脂肪酸金属塩系、脂肪酸エステル系、等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。
防振ゴム組成物を、160℃×30分の条件でプレス加硫成形し、テストピースを作製する。つぎに、JIS K6262に従い、上記テストピースを25%圧縮させたまま、85℃×72時間後の圧縮永久歪み(%)を測定する。
圧縮永久歪みは、45%以下が好ましく、特に好ましくは40%以下である。
天然ゴム(RSS♯3)
〈前処理シリカA〜E(実施例用)、前処理シリカb,c(比較例用)〉
以下のようにして、各前処理シリカを調製した。すなわち、シリカ(東ソーシリカ社製、VN3、BET比表面積:180〜230m2/g)を、シランカップリング剤(エボニックデグサ社製、Si69)で表面処理して、シランカップリング剤の反応量および未反応量を制御した前処理シリカを調製した。
なお、上記シランカップリング剤の反応量および未反応量は、示差熱分析計(TG−DTA)(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いて、窒素雰囲気中にて、温度がRT(20℃)→600℃(20℃/min)、試料量が約5mgの条件で測定した。
エボニックデグサ社製、カプシール8113
東ソーシリカ社製、VN3(BET比表面積:180〜230m2/g)
エボニックデグサ社製、Si69
堺化学工業社製、酸化亜鉛2種
花王社製、ルーナックS30
大内新興化学社製、ノクラック6C
大内新興化学社製、サンノック
富士興産社製、フツコールFLEX♯1150
大内新興化学社製、ノクセラーCZ−G
硫黄(加硫剤)(鶴見化学工業社製、粉末硫黄)
下記の表1に示すように、ジエン系ゴム(A成分)である天然ゴム100部と、前処理シリカA35部と、酸化亜鉛5部と、ステアリン酸1部と、老化防止剤3部と、ワックス2部と、ナフテン系オイル5部とを配合し、これらをバンバリーミキサーを用いて、約50℃の温度から混練りを開始し、最高温度(150℃)で4分間混練を行った。つぎに、これに、加硫促進剤1部と、硫黄(加硫剤)2.5部とを配合し、オープンロールを用いて、約50℃で4分間混練することにより、ゴム組成物を調製した。
各成分の種類および配合割合を、下記の表1および表2に示すものに変更する以外は、実施例1と同様にしてゴム組成物を作製した。
各ゴム組成物を、160℃×30分の条件でプレス加硫成形し、テストピースを作製した。つぎに、JIS K6262に従い、上記テストピースを25%圧縮させたまま、85℃×72時間後の圧縮永久歪み(%)を測定した。
評価は、圧縮永久歪みが45以下のものを○、45を超えるものを×とした。
各ゴム組成物を用いて、150℃×20分間でプレス加硫し、120mm×120mm×厚み2mmのゴム試験片を作製した。そして、このゴム試験片を用いて、JIS−3号ダンベルに打ち抜き、0〜100%の伸張を破断するまで繰り返し、その耐久性を評価した。
耐久性評価は、下記の数式(1)で示す値(X)を超えるものを○、数式(1)で示す値(X)以下のものを×とした。
なお、数式(1)中の静的ばね定数(Ks)は、以下のようにして測定した。
各ゴム組成物を用い、円板状金具(直径60mm、厚み6mm)をゴム片( 直径50mm、高さ25mm)の上下面に170℃×30分の加硫条件でプレスして、加硫接着させたテストピースを作製した。つぎに、上記テストピースを円柱軸方向に7mm圧縮させ、2回目の往きの荷重たわみ曲線から1.5mmと3.5mmのたわみ時の荷重を読み取って、静的ばね定数(Ks)(N/mm)を算出した。
比較例2品は、反応量が小さすぎる前処理シリカbを使用しているため、耐久性が劣っていた。
比較例3品は、未反応量が高すぎる前処理シリカcを使用しているため、圧縮永久歪み特性が劣っていた。
比較例4品は、シランカップリング剤とシリカを単に併用しているだけで、シランカップリング剤で前処理していない通常のシリカを使用しているにすぎないため、圧縮永久歪み特性が劣っていた。
なお、上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。また、請求の範囲の均等範囲に属する変更は、全て本発明の範囲内である。
Claims (6)
- 下記の(A)〜(C)成分を含有し、上記(B)成分中のシランカップリング剤の反応量が6.5重量%以上で、かつ、シランカップリング剤の未反応量が0.5〜2.5重量%の範囲であり、上記反応量および未反応量は示差熱分析計(TG−DTA)により測定した値であり、シリカとシランカップリング剤の反応量とシランカップリング剤の未反応量との合計量に対する重量%を意味する、ことを特徴とする車両サスペンション部品に用いられる防振ゴム組成物。
(A)ジエン系ゴム。
(B)BET比表面積が180〜230m2/gの範囲のシリカを、シランカップリング剤で表面処理してなる前処理シリカ。
(C)硫黄。 - 上記(B)成分の前処理シリカの配合量が、上記(A)成分のジエン系ゴム100重量部に対して、20〜60重量部の範囲である請求項1記載の防振ゴム組成物。
- 上記シランカップリング剤の仕込み量が、表面処理前のシリカ100重量%に対して8〜18重量%の範囲である請求項1または2記載の防振ゴム組成物。
- 上記(B)成分の前処理シリカが、洗浄されていないものである請求項1〜3のいずれか一項に記載の防振ゴム組成物。
- 上記(C)成分の硫黄の配合量が、上記(A)成分のジエン系ゴム100重量部に対して、1.5重量部以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の防振ゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の防振ゴム組成物を用いたことを特徴とする防振ゴム。
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