JP6540907B2 - トーショナルダンパー用ゴム組成物及びトーショナルダンパー - Google Patents
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Description
(2)使用温度による固有振動数の変化が少ないことが要求されるため、ゴム材料のばね定数の温度依存性(E’(振動特性)の温度依存性)が良好であることが必要とされる。
(3)クランクシャフト振動を低減するため、ゴム材料のtanδ(減衰特性)が幅広い温度領域で大きいことが必要とされる。
(4)トーショナルダンパーの高温側の使用領域は、100℃を超えるため、耐熱性及び高温耐久性が良好であることも要求される。
(A)−30℃〜120℃におけるtanδの最小値が0.140以上、
(B)−30℃におけるtanδが60℃対比で3.5倍以下、及び
(C)−30℃におけるE’が60℃対比で21倍以下、
である、トーショナルダンパー用ゴム組成物。
[2]
(a)EPM、EPDM、およびEBDMからなる群から選択された、少なくとも1種のポリマーと、
(b)少なくとも1種の液状ポリオレフィンオリゴマーと、
(c)少なくとも1種の黒鉛と、
(d)過酸化物系架橋剤と
を含有するトーショナルダンパー用ゴム組成物であって、
前記(a)のポリマーであるEPMおよびEPDMのエチレン・プロピレン合計量と前記(a)のポリマーであるEBDMのエチレン・ブテン合計量との総和に対する、プロピレンおよびブテンの含量が、35〜55wt%であり、
前記(a)のポリマー100重量部に対して、
前記(b)の液状ポリオレフィンオリゴマーの数平均分子量Mnが3,000〜4,000の範囲にある液状ポリオレフィンオリゴマー5〜50重量部と、
前記(c)の黒鉛3〜50重量部と、
前記(d)の過酸化物系架橋剤0.8〜3.5重量部と
を含有する、上記[1]記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
[3]
前記(b)の液状ポリオレフィンオリゴマーが、エチレン・αオレフィンオリゴマーである、上記[2]記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
[4]
前記エチレン・αオレフィンオリゴマーが、数平均分子量Mn3,000〜3,700、100℃動粘度2,000mm2/s、粘度指数300、硫黄分0.1質量%未満のエチレン・αオレフィンオリゴマーである、上記[3]記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
[5]
前記黒鉛が、鱗片状黒鉛である、上記[2]〜[4]の何れかに記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
[6]
上記[1]〜[5]の何れかに記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物を含む、トーショナルダンパー。
本実施の形態に用いられる(a)のポリマーとしては上記(A)〜(C)を満たすものであれば特に限定されないが、EPM(エチレン/プロピレン共重合体)ポリマー、EPDM(エチレン/プロピレン/非共役ジエン3元共重合体)ポリマー、およびEBDM(エチレン/ブテン/非共役ジエン3元共重合体)ポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。すなわち(a)のポリマーは、EPMポリマー、EPDMポリマー、およびEBDMポリマーの何れか1種を単独で用いてもよいし、それらを混合して用いてもよい。典型的には、(a)のポリマーは固体状である。
・(a)のポリマーとしてEPM、EPDM、およびEBDMを使用する場合
(C3、C4)含量=(EPM中のプロピレン量+EPDM中のプロピレン量+EBDM中のブテン量)/(EPM中のエチレン・プロピレン合計量+EPDM中のエチレン・プロピレン合計量+EBDM中のエチレン・ブテン合計量)×100
・(a)のポリマーとしてEPMおよびEPDMを使用する場合
(C3、C4)含量=(EPM中のプロピレン量+EPDM中のプロピレン量)/(EPM中のエチレン・プロピレン合計量+EPDM中のエチレン・プロピレン合計量)×100
・(a)のポリマーとしてEPMおよびEBDMを使用する場合
(C3、C4)含量=(EPM中のプロピレン量+EBDM中のブテン量)/(EPM中のエチレン・プロピレン合計量+EBDM中のエチレン・ブテン合計量)×100
・(a)のポリマーとしてEPDMおよびEBDMを使用する場合
(C3、C4)含量=(EPDM中のプロピレン量+EBDM中のブテン量)/(EPDM中のエチレン・プロピレン合計量+EBDM中のエチレン・ブテン合計量)×100
上述の(a)のポリマーを用いることにより、耐熱性、耐寒性、耐久性、ばね定数の温度依存性(E’温度依存性)、反発応力のバランス化を実現できる。
本実施の形態においては、トーショナルダンパー用ゴム組成物は、少なくとも1種の液状ポリオレフィンオリゴマーを含有することが好ましい。
本実施の形態において、液状ポリオレフィンオリゴマーとしては、エチレン・αオレフィンオリゴマーであることがより好ましい。
本実施の形態においては、トーショナルダンパー用ゴム組成物は、少なくとも1種の黒鉛を含有することが好ましい。
黒鉛としては、膨張黒鉛、膨張化黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛などが挙げられる。
本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物に配合される(d)の過酸化物系架橋剤は、(a)のポリマー100重量部当り、0.8〜3.5重量部、好ましくは1.0〜3.5重量部、より好ましくは1.0〜3.0重量部の割合で添加するのがよい。
本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物には、上記黒鉛以外に、カーボンブラック、可塑剤などを配合できる。
本実施の形態において、トーショナルダンパー用ゴム組成物中に使用できるカーボンブラックは格別限定されないが、例えば、昭和キャボット社製「ショウブラック」などの市販品を用いることができる。
可塑剤としては、例えばプロセスオイル、潤滑油、パラフィン系オイルなどの石油系軟化剤、ひまし油、あまに油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバセートなどのエステル系可塑剤、炭化水素系オリゴマーなどを用いることができる。
本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物には、上記以外の添加剤として、老化防止剤(例えばポリメライズド−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、2−メルカプトベンゾイミダゾール)、助剤(例えば酸化亜鉛、ステアリン酸)、ハイドロタルサイト等の受酸剤等を使用してもよい。
本実施の形態において、トーショナルダンパー用ゴム組成物を製造するには、はじめに、未架橋のゴム組成物の調製を行う。例えばインターミックス、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機またはオープンロールなどを用いて、所定の原料を混練することによってゴム組成物の調製ができる。
その後、必要に応じて、約120〜200℃で約1〜24時間オーブン加硫などによって、二次加硫又は二次架橋を行うこともできる。上記の架橋によって作製したトーショナルダンパー用ゴム組成物を用いて、本実施の形態のトーショナルダンパーが得られる。
本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物は、上記の構成であることから、(A)−30℃〜120℃におけるtanδの最小値が0.140以上、(B)−30℃におけるtanδが60℃対比で3.5倍以下、及び(C)−30℃におけるE’が60℃対比で21倍以下、の物性を備える。
また、上記と同様にトーショナルダンパー用ゴム組成物の動的粘弾性の測定を行うことにより、損失弾性率(E”)の粘弾性スペクトルを得ることができる。このようにして得られたE’およびE”から、E”/E’を算出することにより、減衰特性(tanδ)を求めることができる。減衰特性(tanδ)は損失正接とも呼ばれる。
振動特性(E’)、(−30℃におけるE’)/(60℃におけるE’)の比、減衰特性(tanδ)、および(−30℃におけるtanδ)/(60℃におけるtanδ)の比等は、トーショナルダンパー用ゴム組成物の組成、原料の種類、架橋密度などを調節することによって制御することができる。例えば、(a)ポリマーの化学構造、数平均分子量、含量、(b)液状ポリオレフィンオリゴマーの化学構造、数平均分子量、含量、(d)架橋剤の種類、含量、架橋密度などを調節することによって、上記の特性を制御することができる。
図1は、本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物を含むトーショナルダンパーを表す図であり、図1(a)は斜視図、図1(b)は断面図を表す。図1に示すように、トーショナルダンパー4は、自動車エンジンのクランクシャフトに取り付けられるハブ3と、ハブ3の外周面上に本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物2と、トーショナルダンパー用ゴム組成物2の外周面上に連結された振動リング1を有する。振動リング1の外周面には、タイミングベルトを巻架するためのプーリ溝(不図示)が設けられ、このプーリ溝に巻架したタイミングベルトを介して補機類へ回転トルクを伝達する構造となっている。本実施の形態のトーショナルダンパー用ゴム組成物は上記(A)〜(C)の特性を有するため、固有振動数の温度依存性を良好とし、かつクランクシャフト全体の振動を低減することができる。
(a)ポリマー:EPDM−1(JSR社製「JSR EP33」)
100重量部
液状ポリオレフィンオリゴマー(数平均分子量Mn:3,000〜3,700)(三井化学社製「ルーカントHC2000」) 20重量部
黒鉛(中越黒鉛工業社製「CPB−3S」) 10重量部
HAFカーボンブラック(昭和キャボット社製「ショウブラックN330−L」) 80重量部
過酸化物系架橋剤(ジクミルパーオキサイド(DCP)) 1重量部
実施例1において、過酸化物系架橋剤(DCP)の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例1において、過酸化物系架橋剤(DCP)の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例1において、過酸化物系架橋剤(DCP)の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例1において、過酸化物系架橋剤(DCP)の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、液状ポリオレフィンオリゴマーの配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、液状ポリオレフィンオリゴマーの配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、液状ポリオレフィンオリゴマーの配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、黒鉛の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、黒鉛の配合量を表1のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、EPDM−1に代えてEBDM−1(三井化学社製「EBT K−9330M」)を用いた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例1において、過酸化物系架橋剤(DCP)の配合量を表2のように代えた以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例6において、黒鉛を配合しなかった以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、液状ポリオレフィンオリゴマーを配合しなかった以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例5において、液状ポリオレフィンオリゴマーを配合しなかった以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例2において、ポリマーをEPDM−2(JSR社製「EP51」)に代え、また、(C3、C4)含量を28.9wt%にした以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例5において、黒鉛を用いない以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
実施例5において、カーボンブラックをISAF−LSカーボンブラック(東海カーボン社製「シースト600」)に代え、且つ黒鉛を用いない以外は、同様にしてトーショナルダンパー用ゴム組成物の試料を成形した。
得られた試験片について、各物性を下記の方法で測定し、その測定結果を表1、2に示した。
(1)引張条件下、−30℃〜120℃において、100Hzにおける貯蔵弾性率E′を、UBM社製粘弾性スペクトロメータ「DVE−V4」を用いて測定した。
粘弾性測定は、ISO 4664−1に対応するJIS K6394に準拠して行った。
試験片の形状および寸法:短冊状、幅6mm、厚さ2mm
(掴み具間隔20mm、平均歪10%、歪振幅±0.1%)
60℃対比で−30℃におけるE’変化が21倍以下のものを○とし、そうで無いものを×として評価した。
60℃対比で120℃におけるE’変化が0.5倍以上のものを○とし、そうで無いものを×として評価した。
引張条件下、−30℃〜120℃において、100Hzにおけるtanδを、UBM社製粘弾性スペクトロメータ「DVE−V4」を用いて測定した。
その値が何れの温度においても0.140以上のものは良好と評価した。より具体的には、−30℃〜120℃におけるtanδが0.140以上のものを○とし、そうで無いものを×として評価した。なお、tanδは好ましくは0.150以上、さらに好ましくは0.160以上である。
引張条件下、−30℃〜120℃において、100Hzにおけるtanδを、UBM社製粘弾性スペクトロメータ「DVE−V4」を用いて測定した。
60℃対比で−30℃におけるtanδが3.5倍以下のものを○とし、そうで無いものを×と評価した。
JIS K6251:2010に準拠した標準試験片(ダンベル状試験片6号形)を調製し、この試験片を掴む治具の周辺雰囲気温度が120℃に保たれた恒温槽を備えた引張試験機を用い、伸張条件0〜50%として伸張した。
上記条件にて定伸張疲労試験を、上島製作所社製の伸張疲労試験機「FT−3103」を用いて測定した。サンプル数は、N=6とし、50000回の伸張疲労を繰り返した。
0〜3本破断しているものを○とし、4本以上破断しているものを×として評価した。
混練性については、下記の2項目(1)、(2)を評価し、2項目とも満足するものを○とし、いずれか1項目でも満たさないものを×として評価した。
(1)混練時間が30分以内であること。
(2)生地排出後の混練機の汚染が無いこと。
ロール加工性については、下記の項目(1)、(2)を評価し、2項目とも満足するものを○とし、いずれか1項目でも満たさないものを×として評価した。
(1)ゴム生地がロールから離れることなく密着しており、バンクがスムーズに回転し、良好なロール加工性を有すること。
(2)分散性向上のための切り返し作業やシート出しなどの分出し作業時に生地粘着による中断がなく、良好な加工性を有すること。
成形性については、下記の項目(1)〜(3)を評価し、3項目とも満足するものを○とし、いずれか1項目でも満たさないものを×と評価した。
(1)加硫条件にて生地焼け、生地流動不良、発泡等の発生がなく安定した加硫成形性を有すること。
(2)加硫シート表面にブリード等の発生がなく、表面粘着性が小さいこと。
(3)加硫成形時に型粘着や過度な型汚染の発生等がなく、良好な加硫成形系を有すること。
表2より、次のことがわかる。
比較例1は、過酸化物系架橋剤(DCP)が少ないので、成形性が低下し、成形加工が困難である。
比較例2は、液状ポリオレフィンオリゴマー(ルーカントHC2000)の高配合により減衰性は得られるが、黒鉛(CPB−3S)を配合していないので、混練性、ロール加工性が悪い。
比較例3及び比較例4は、液状ポリオレフィンオリゴマー(ルーカントHC2000)を配合していないので、減衰特性が低い。さらに、比較例4は、過酸化物系架橋剤(DCP)を高配合しているので、伸びが小さく、耐久性が低下していることがわかる。
比較例5は、ポリマーをEP51((C3、C4)含量を28.9wt%)に代えたことにより、60℃対比で低温時(−30℃)ならびに高温時(120℃)におけるE’変化率が大きく温度依存性が悪い。
比較例6は、黒鉛(CPB−3S)を配合していないので、tanδの温度依存性、混練性、ロール加工性が悪い。
比較例7は、カーボンブラック(ISAF−LS)を使用し、液状ポリオレフィンオリゴマー(ルーカントHC2000)の配合量増加によって所望の減衰特性は得られたが、カーボンブラック(ISAF−LS)の影響で、混練時の分散性が悪化するので、耐久性が悪化してしまった。また、黒鉛を配合していないため、混練性やロール加工性も悪化している。
以上のような比較例に対し、表1の実施例1〜11に示されたように、本発明のトーショナルダンパー用ゴム組成物は、高減衰化を達成し、トーショナルダンパーに要求される物性バランスに優れると共に、製品耐久性及び生地加工性に優れることがわかる。
2 トーショナルダンパー用ゴム組成物
3 ハブ
4 トーショナルダンパー
Claims (5)
- (a)EPM、EPDM、およびEBDMからなる群から選択された、少なくとも1種のポリマーと、
(b)少なくとも1種の液状ポリオレフィンオリゴマーと、
(c)少なくとも1種の黒鉛と、
(d)過酸化物系架橋剤と
(e)HAFカーボンブラックと
を含有するトーショナルダンパー用ゴム組成物であって、
前記(a)のポリマーであるEPMおよびEPDMのエチレン・プロピレン合計量と前記(a)のポリマーであるEBDMのエチレン・ブテン合計量との総和に対する、プロピレンおよびブテンの含量が、35〜55wt%であり、
前記(a)のポリマー100重量部に対して、
前記(b)の液状ポリオレフィンオリゴマーの数平均分子量Mnが3,000〜4,000の範囲にある液状ポリオレフィンオリゴマー5〜50重量部と、
前記(c)の黒鉛3〜50重量部と、
前記(d)の過酸化物系架橋剤0.8〜3.5重量部と
前記(e)のHAFカーボンブラック10〜120重量部と
を含有し、
(A)−30℃〜120℃におけるtanδの最小値が0.140以上、
(B)−30℃におけるtanδが60℃対比で3.5倍以下、及び
(C)−30℃におけるE’が60℃対比で21倍以下、
である、トーショナルダンパー用ゴム組成物。 - 前記(b)の液状ポリオレフィンオリゴマーが、エチレン・αオレフィンオリゴマーである、請求項1記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
- 前記エチレン・αオレフィンオリゴマーが、数平均分子量Mn3,000〜3,700、100℃動粘度2,000mm2/s、粘度指数300、硫黄分0.1質量%未満のエチレン・αオレフィンオリゴマーである、請求項2記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
- 前記黒鉛が、鱗片状黒鉛である、請求項1〜3の何れかに記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物。
- 請求項1〜4の何れかに記載のトーショナルダンパー用ゴム組成物を含む、トーショナルダンパー。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017084566 | 2017-04-21 | ||
JP2017084566 | 2017-04-21 | ||
PCT/JP2018/016327 WO2018194162A1 (ja) | 2017-04-21 | 2018-04-20 | トーショナルダンパー用ゴム組成物及びトーショナルダンパー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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