JP6006827B1 - 加硫防振ゴム - Google Patents

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Abstract

【課題】振動を低減する防振ゴムを提供する。【解決手段】本発明の防振ゴムは、洗濯機用の防振ゴムであって、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上である。【選択図】図３

Description

本発明は、防振ゴムに関し、より特定的には、洗濯機用の防振ゴムに関する。
洗濯機には、振動低減及び設置性の向上を目的として、底面の四隅に弾性体で構成された脚ゴムが設置されている。このような洗濯機として、例えば、特開２００６−２０４７１５号公報（特許文献１）、特開平１１−１６４９８６号公報（特許文献２）などのドラム式洗濯機が挙げられる。
図１に示すように、特許文献１に開示のドラム式洗濯機１は、底部に台板３を有する外枠４と、この外枠４の内部に収容され、かつ防振手段により下側を弾性支持される水槽６と、この水槽６の内部に収容され、かつ駆動手段により回転される回転槽８（ドラム）とを備えている。回転槽８は、洗い、濯ぎ、脱水、及び乾燥時に共用の槽として機能している。特許文献１のドラム式洗濯機において、台板３の四隅に弾性を有する脚ゴム３１が取り付けられている。
図２に示すように、特許文献２のドラム式洗濯機２は、回転槽８を内部に収容する水槽６が、ばね体１１により外枠４から吊り下げられた構造を採用し、脱水起動時の振動を低減するために防振ダンパー１２を設けている。特許文献２のドラム式洗濯機においても、外枠４の底部に固着された固定脚の下方に、脚ゴム３１が設けられている。
特開２００６−２０４７１５号公報 特開平１１−１６４９８６号公報
上記特許文献１に開示のドラム式洗濯機は、建屋の構造が木造である日本の家屋のように建屋剛性の低い設置場所を想定する場合や、振動、騒音を小さくすることが望まれる場合に、有効な構造である。上記特許文献２に開示のドラム式洗濯機は、上記特許文献１に対し、より標準的な構造であり、世界市場でも一般的な構造である。
上記特許文献１及び２のいずれの構造の場合においても、ドラム式洗濯機は、各工程（洗い、濯ぎ、脱水、及び乾燥）に合わせた動き及び回転数で動作するが、脱水工程時は、水を可能な限り搾り取るため、可能な限り大きな遠心力が必要になり、ドラムの回転数を上げる必要がある。このため、近年の洗濯機は、乾燥開始（回転数：０ｒｐｍ）〜最高回転数（例えば１８００ｒｐｍ）までが使用領域となり、その中間領域も起動及び停止時には、必ず通過することとなり、一時的に使用領域となる。その際、ドラムの回転数と洗濯機本体（外枠）との固有振動数が重なった領域で、洗濯機本体がドラムの回転数と共振現象を起こし、振動を増幅させる問題があった。
上記特許文献１では、振動及び騒音を抑制するために、四隅に取り付けられ脚ゴム間に弾性を有する補助脚をさらに取り付けている。上記特許文献２では、脱水時の振動が大きくなるのを防止するために、低硬度低反発ゴム部材と高硬度ゴム部材とを組み合わせた脚ゴムを採用している。しかしながら、上記特許文献１及び２に開示の技術では、振動の低減は、十分ではない。
本発明は、上記問題点に鑑み、振動を低減する防振ゴムを提供することを課題とする。
本発明者は、洗濯機用の防振ゴムであることから、その使用温度域が０℃以上４０℃以下であることに着目した。そして、この温度範囲において、振動エネルギーを吸収する指標である損失係数を高くすることによって、振動を低減できることを着想した。さらに、洗濯機の最高回転数に対して回転数の低い領域に固有振動数を有する洗濯機であれば、その回転数の低い領域での損失係数が高い防振ゴムを実現することにより、振動を低減できることに想到し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の防振ゴムは、洗濯機用の防振ゴムであって、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上である。
本発明の防振ゴムによれば、０℃以上４０℃以下の温度範囲内で損失係数が最大となるので、洗濯機用の防振ゴムの使用温度域で高い損失係数を維持できる。また、１０Ｈｚの周波数において、０℃以上４０℃以下の時の損失係数が０．５以上であるので、洗濯機の最高回転数に対して回転数の低い領域において、洗濯機の使用温度域で常に高い損失係数を維持できる。したがって、振動を低減することができる。
本発明の防振ゴムにおいて好ましくは、ポリマー成分を含有し、ポリマー成分は、ブチル系ゴムを主成分としている。これにより、０℃以上４０℃以下の温度範囲において高い損失係数を有する防振ゴムを実現できる。
本発明の防振ゴムにおいてより好ましくは、ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴムである。これにより、圧縮永久歪みを低減できる。
本発明の防振ゴムにおいて好ましくは、加硫剤としての金属酸化物をさらに含有している。これにより、圧縮永久歪みを低減できる。
本発明の防振ゴムにおいて好ましくは、粘着付与樹脂をさらに含有している。本発明の防振ゴムにおいてより好ましくは、粘着付与樹脂の融点が１２０℃以上である。これにより、０℃以上４０℃以下の温度範囲において高い損失係数を有する防振ゴムを実現できる。
本発明の防振ゴムにおいて好ましくは、加工助剤をさらに含有する。これにより、加工性を向上した防振ゴムを実現できる。
以上説明したように、本発明の防振ゴムは、振動を低減することができる。
特許文献１に開示の防振ゴムを備える洗濯機を概略的に示す破断側面図である。 特許文献２に開示の防振ゴムを備える洗濯機を概略的に示す断面図である。 サンプル１〜４の防振ゴムの損失係数を示すグラフである。 サンプル５〜１０の防振ゴムの損失係数を示すグラフである。 サンプル１〜９の防振ゴムを洗濯機に取り付けたときの振幅量を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
本発明の一実施の形態の防振ゴムは、洗濯機用の防振ゴムであり、具体的には、図１及び図２に示すように、洗濯機の脚ゴム３１に用いられるものであり、図１及び図２の脚ゴム３１と同様の位置に設けられる。本実施の形態の防振ゴムは、固有振動数が１０００ｒｐｍ未満に存在する洗濯機に好適に用いられる。つまり、本実施の形態の防振ゴムは、回転する回転槽を内部で保持する水槽と、この水槽を収容する外枠とを備え、外枠の固有振動数が１０００ｒｐｍ未満に存在する洗濯機に好適に用いられる。
本実施の形態の防振ゴムは、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、好ましくは１０℃以上３５℃以下であり、より好ましくは１５℃以上３０℃以下である。
また、防振ゴムにおいて、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上であり、好ましくは０．６以上である。防振性の観点から、損失係数は高いほど好ましい。
ここで、「損失係数（ｔａｎδ）」とは、防振材料の防振特性の評価指標の一つであり、例えばＪＩＳ Ｋ ６３９４（加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの動的性質試験方法／小型試験装置）に準拠して測定される値である。損失係数の値が大きいと、振動を低減する効果が高い。
防振ゴムの圧縮永久歪みは、３０％以下であることが好ましい。なお、「圧縮永久歪み」とは、ＪＩＳ Ｋ６２６２（加硫ゴム及び可塑性ゴムの常温・高温及び低温における圧縮永久歪みの求め方）に準拠して測定される値である。圧縮永久歪みの値が小さいと、長時間圧縮したときに復元する力が高い。
このような本実施の形態の防振ゴムは、ポリマー成分と、粘着性付与樹脂と、加工助剤と、加硫剤と、加硫促進剤と、充填剤とを含有するゴム組成物で形成されている。以下、ゴム組成物について説明する。
ポリマー成分は、ゴム材料であれば特に限定されないが、ブチル系ゴムを主成分とすることが好ましい。なお、「主成分」とは、ポリマー成分全体の５０質量％以上であることを意味する。
ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴム、レギュラーブチルゴムなどを含み、ハロゲン化ブチルゴムであることが好ましい。ハロゲン化ブチルゴムは、クロロブチルゴム、臭素化ブチルゴムなどを含み、クロロブチルゴムであることが好ましい。また、ポリマー成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよいが、好ましくは１種のハロゲン化ゴムを用いることが好ましい。つまり、ポリマー成分は、ハロゲン化ブチルゴムを主成分とし、残部が不可避的不純物からなることが好ましい。
粘性付与樹脂は、融点が９０℃以上１５０℃以下の範囲のものが用いられる。粘性付与樹脂は、例えば、ロジン樹脂、テルペン系樹脂、石油樹脂、石炭樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、クマロン樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。粘性付与樹脂は、ロジン樹脂、テルペン系樹脂、石油樹脂、石炭樹脂、フェノール樹脂およびキシレン樹脂からなる群から選ばれた一種以上の樹脂であることが好ましい。
粘着付与樹脂の融点は、１２０℃以上であることが好ましく、１２０℃以上１５０℃以下であることがより好ましい。
粘性付与樹脂の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して、３５質量部以上６０質量部以下であることが好ましく、４０質量部以上６０質量部以下であることがより好ましい。特に、融点が１２０℃以上１５０℃以下の粘性付与樹脂の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して３５質量部以上６０質量部以下であることが好ましく、４０質量部以上６０質量部以下であることがより好ましい。
加硫剤は、特に限定されず、例えば、硫黄、テトラアルキルチラウム−ジスルフィドなどの硫黄系加硫剤、金属酸化物、有機過酸化物、樹脂加硫剤などが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよいが、金属酸化物を含んでいることが好ましい。金属酸化物は、特に限定されず、例えば酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどが挙げられ、酸化亜鉛であることが好ましい。
加硫剤の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、３質量部以上１０質量部以下であることがより好ましい。
加硫促進剤は、特に限定されず、例えば、ジベンゾチアジルジスルフィドなどのチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどのスルフェンアミド類、テトラメチルチラウムジスルフィドなどのチラウム類、またはジメチルジチオカルバミン酸亜鉛などのジチオカルバミン酸塩などが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。加硫促進剤の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して、０．５質量部以上５質量部以下であることが好ましい。
ここで、加硫剤とは、ゴム材料と優先的に反応する配合剤を意味する。一方、加硫促進剤（加硫促進助剤）は、加硫剤による反応を促進し反応を早める、若しくは架橋密度を上げる配合剤を意味する。
加工助剤は、加工性を向上する材料であれば特に限定されず、例えば、ステアリン酸、アミン類などが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。加工助剤は、脂肪酸骨格を持つ化合物であることが好ましく、ステアリン酸であることがより好ましい。加工助剤の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して、０．３質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．３質量部以上５質量部以下であることがより好ましい。加工助剤の配合量が０．３質量部未満であると、混練時の加工性の効果が不十分である。一方、加工助剤の配合量が１０質量部を超えると、圧縮永久歪みが悪化するおそれがある。
充填剤は、特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、クレー、チタンホワイトなどが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、ゴム組成物には、上記に記載したものの他、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、補強剤などが適宜添加されてもよい。
続いて、本実施の形態の防振ゴムの製造方法について説明する。まず、オープンロール、密閉式混練り機(例えばインターミックス、ニーダー、バンバリーミキサー)などを用いて、ポリマー成分と、粘着付与樹脂と、加硫剤と、加硫促進剤と、充填剤とを混練りして、未加硫のゴム組成物を製造する。次に、例えば圧縮プレス成形、好ましくはトランスファー成形などにより、ゴム組成物を加硫する。これにより、本実施の形態の防振ゴムを製造することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
表１は、サンプル１〜１０の各成分の配合量及び評価結果を示す。表２は、表１における各成分を具体的に示している。
（サンプル１〜４）
下記の表１及び表２に示す配合となるように、ポリマー成分、粘着付与樹脂、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、及び加工助剤を混練り機で混練することによって、サンプル１〜４のゴム組成物をそれぞれ製造した。次に、サンプル１〜４のゴム組成物のそれぞれについて、１６０℃で３０分加熱することにより加硫して、サンプル１〜４の防振ゴムを製造した。サンプル１〜４の防振ゴムは、ポリマー成分としてのハロゲン化ブチルゴムと、粘着付与樹脂と、充填剤と、加工助剤と、加硫剤と、加硫促進剤とを含み、残部が不可避的不純物からなっていた。
（サンプル５〜７）
表１及び表２に示す配合となるように、ポリマー成分、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、加工助剤及び軟化剤を混練り機で混練することによって、サンプル５〜７のゴム組成物をそれぞれ製造した。次に、サンプル５〜７のゴム組成物のそれぞれについて、成形機で１６０℃で３０分加熱することにより加硫して、サンプル５〜７の防振ゴムを製造した。
（サンプル８〜１０）
表１及び表２に示す配合となるように、ポリマー成分、粘着付与樹脂、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、及び加工助剤を混練り機で混練することによって、サンプル８〜１０のゴム組成物をそれぞれ製造した。次に、サンプル８〜１０のゴム組成物のそれぞれについて、１６０℃で３０分加熱することにより加硫して、サンプル８〜１０の防振ゴムを製造した。
（損失係数）
サンプル１〜１０の防振ゴムについて、ＪＩＳＫ６３９４にしたがって、株式会社ユービーエム社製の動的粘弾性測定装置Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００を使用して損失係数を測定した。測定条件としては、試験片として長さ１５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み２ｍｍのものを使用し、試験間隔（上下のチャックの間隔）１０ｍｍ、初期歪み（平均歪み）１０％（１ｍｍ）、振幅±０．０２％（±２μｍ）、周波数１０Ｈｚで上下方向へ歪みをかけて行った。その結果を表１、図３及び図４に示す。
（評価方法）
サンプル１〜１０の防振ゴムについて、防振性、加工性、及び圧縮永久歪みを測定した。
防振性は、固有振動数が４５０ｒｐｍに存在する洗濯機の脚ゴムとして、サンプル１〜１０の防振ゴムを用い、２５℃での振動振幅（振幅量）を測定した。その結果を図５、表１及び表３に示す。なお、表１において、「防振性」とは、洗濯機の固有振動数での振幅量が２．２ｍｍ以下のものを「Ｘ」とし、洗濯機の固有振動数での振幅量が２．２ｍｍを超えたものを「Ｙ」としている。また、表３において、「比率」とは、サンプル５及び６の防振ゴムの洗濯機の固有振動数での振幅量を１．００としたときの振幅量の値を示し、「低減率」とは、サンプル５及び６の防振ゴムの洗濯機の固有振動数での振幅量を１００％としたときに低減された振幅量の割合（％）を示す。
加工性は、混練工程時に、混練機に未加硫ゴムが粘着するか否かで加工性を判断した。その結果を表１に示す。表１において、「Ｘ」は、未加硫ゴムの粘着がなく、作業性が良好なものであることを示す。
圧縮永久歪み（ｃ-ｓｅｔ）は、ＪＩＳ Ｋ６２６２にしたがって、温度１００℃、圧縮量２５％で２４時間保管して測定した。その結果を表１に示す。
Figure 0006006827
Figure 0006006827
Figure 0006006827
（評価結果）
図３及び表１に示すように、サンプル１〜４の防振ゴムは、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上であった。
一方、図４及び表１に示すように、サンプル５〜９の防振ゴムは、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が−５℃以下であった。また、サンプル５〜１０の防振ゴムは、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下において０．５未満となる温度範囲があった。
周波数１０Ｈｚにおいて、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において損失係数が０．５以上のサンプル１〜４の防振ゴムは、図５及び表３に示すように、サンプル５〜１０に比べて、洗濯機の固有振動数において振幅量を低減できるため、振動が小さいことがわかった。また、サンプル１〜４の防振ゴムは、図５及び表３に示すように振幅量が小さいため、騒音を低減できることもわかった。
なお、サンプル１０の防振ゴムは、図５には示されていないが、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、２０℃付近では高い値を有するが、０℃〜５℃の低温度域では高い値を維持できないので、防振性が劣ることを確認している。
以上より、実施例１によれば、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上である防振ゴムは、洗濯機に取り付けられたときに、振動を低減できることが確認できた。特に、本発明の防振ゴムは、固有振動数が１０００ｒｐｍ未満に存在する洗濯機に好適に用いられることが確認できた。
また、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上である防振ゴムは、ブチル系ゴムを主成分とするポリマー成分と、粘着付与樹脂と、金属酸化物加硫剤とを含有するゴム組成物を用いることにより実現できることを確認した。特に、粘着付与樹脂の融点は１２０℃以上であり、かつその配合量が、ポリマー成分１００質量部に対して３５質量部以上６０質量部以下であることが好ましいことを確認した。
［実施例２］
表４は、サンプル２、１１及び１２の各成分の配合量及び評価結果を示す。なお、表４におけるサンプル２は、表１におけるサンプル２と同様である。サンプル１１及び１２における各成分を表２に具体的に示している。
（サンプル１１及び１２）
表２及び表４に示す配合となるように、ポリマー成分、粘着付与樹脂、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、及び加工助剤を混練り機で混練することによって、サンプル１１のゴム組成物を製造した。また、表２及び表４に示す配合となるように、ポリマー成分、粘着付与樹脂、充填剤、加硫剤、及び加硫促進剤を混練り機で混練することによって、サンプル１２のゴム組成物を製造した。次に、サンプル１１及び１２のゴム組成物のそれぞれについて、１６０℃で３０分加熱することにより加硫して、サンプル１１及び１２の防振ゴムを製造した。なお、サンプル１１は、加硫剤として硫黄系加硫剤を用い、サンプル１２は加硫剤として樹脂加硫剤を用い、サンプル１１及び１２において酸化亜鉛は加硫促進剤とした。
（評価方法）
サンプル１１及び１２について、実施例１と同様に、防振性、加工性、及び圧縮永久歪みを測定した。その結果を表４に示す。表４の加工性において、「Ｙ」は、未加硫ゴムが粘着し、作業が困難なものであることを示す。
Figure 0006006827
（評価結果）
サンプル１１及び１２の防振ゴムは、周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上であった。
しかし、表４に示すように、加硫剤として金属酸化物を含有していたサンプル２は、加硫剤として硫黄系加硫剤を含有していたサンプル１１に比べて、圧縮永久歪みが低かった。このように、サンプル２は、高温時の圧縮永久歪みが良好であるので、長期信頼性に優れていることがわかった。
また、加硫剤として金属酸化物を含有し、かつ加工助剤としてステアリン酸を含有していたサンプル２は、加硫剤として樹脂加硫剤を含有し、加工助剤を含有しなかったサンプル１２に比べて、加工性が高かった。
表１を参照すると、サンプル１、３及び４も加硫剤として金属酸化物を含有し、加工助剤としてステアリン酸を含有していたので、表４に示すサンプル２と同様に、圧縮永久歪みが良好であり、加工性が高いことがわかった。
以上より、実施例２によれば、加硫剤として金属酸化物を用いることにより、防振性に優れるという効果に加えて、圧縮永久歪みを向上できることがわかった。また、加工助剤をさらに含有することにより、加工性をさらに向上できることがわかった。
今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１，２ ドラム式洗濯機、３ 台板、４ 外枠、６ 水槽、８ 回転槽、１１ ばね体、１２ 防振ダンパー、３１ 脚ゴム。

Claims (7)

  1. 洗濯機用の加硫防振ゴムであって、
    周波数１０Ｈｚでの動的粘弾性の温度分散測定において、損失係数が最大となる時の温度が０℃以上４０℃以下であり、
    周波数１０Ｈｚでの損失係数が、０℃以上４０℃以下の全温度範囲において０．５以上である、加硫防振ゴム。
  2. ポリマー成分を含有し、
    前記ポリマー成分は、ブチル系ゴムを主成分とする、請求項１に記載の加硫防振ゴム。
  3. 前記ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴムである、請求項２に記載の加硫防振ゴム。
  4. 加硫剤としての金属酸化物をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加硫防振ゴム。
  5. 粘着付与樹脂をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加硫防振ゴム。
  6. 前記粘着付与樹脂の融点が１２０℃以上である、請求項５に記載の加硫防振ゴム。
  7. 加工助剤をさらに含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加硫防振ゴム。
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