JPH06129458A - 防振ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動倍率の上昇が抑制されて、剛性を有し、し
かも耐疲労性に優れた防振ゴムを形成しうる防振ゴム組
成物を提供する。 【構成】 ゴム弾性材料とゴム弾性材料中に分散埋設さ
れている最大寸法が１μm 〜１０００μm の微小固体と
を具備することを特徴とする防振ゴム組成物。微小固体
の最大寸法が１μm 以上になると動倍率の上昇が抑制さ
れる。しかし微小固体の最大寸法が大きくなると徐々に
耐疲労性が低下する。実用上最大寸法が１０００μm 程
度まで使用できる。好ましくは１００μm さらにより好
ましくは５０μm 以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ストラットマウン
ト、サスペンションブッシュ、エンジンマウント、液体
封入マウント等の自動車に用いられる防振ゴムのゴム組
成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の振動の低減、騒音の低
減を目的として、ストラットマウント、サスペンション
ブッシュ、エンジンマウント等の防振ゴムが用いられて
いる。一般的に述べると、振動低減、騒音低減のために
は防振ゴムを構成するゴム組成物は低剛性の柔らかいも
のが望ましい。

【０００３】一方、自動車の走る、停まる、曲がるとい
う操縦安定性に関する基本性能から述べると、防振ゴム
を構成するゴム組成物は、エンジン等を支える支持位置
がずれないように高剛性の硬いものが望ましい。即ち、
防振ゴムには振動騒音の低減と操縦安定性の確保という
二律相反の特性が要求される。一方、防振ゴムに作用す
る動きから見ると、振動騒音は周波数の比較的高い動的
な動きであるのに対して、操縦安定性は動きの少ない静
的なものである。かかる見地から見ると、振動騒音の低
減は動的ばね性質（以下「動ばね定数」と言う）で決定
され、操縦安定性は静的ばね性質（以下「静ばね定数」
と言う）で決定されることになる。即ち、振動騒音の低
減には、動ばね定数を小さくすればよく、操縦安定性は
静ばね定数を大きくすればよいことになる。

【０００４】この静ばね定数と動ばね定数の関係を、一
般的に動ばね定数と静ばね定数の比をとる動倍率として
定義している。従って、防振ゴム用のゴム組成物は動倍
率が小さいものが良いということとなる。一般的に述べ
ると、ゴム組成物の動ばね定数は静ばね定数より高い。
多くの場合ゴム組成物はカーボンブラックをゴムのなか
に充填して補強し、かつカーボンブラックの充填配合量
を調整して、ゴムの硬さとかゴムの弾性率を調整してい
る。このカーボンブラックの配合量を増せば増すほどゴ
ム組成物の動倍率が大きくなることが知られている。

【０００５】すなわちカーボンブラック配合量を増せば
増すほど、静ばね定数も上がるが、動ばね定数はもっと
上がってしまう。即ち、ゴムの硬さを増して操縦安定性
を確保すればする程、振動騒音が悪化する結果となる。
動倍率の低いゴムを得る方法としてゴムの架橋密度をあ
げて動倍率を抑制する方法が知られている。しかしゴム
の架橋密度を上げるとゴムの引裂き力等が低下して、実
用に耐えないという問題がある。

【０００６】また、特開平４−３４２２８号公報には、
動倍率の低い防振ゴム組成物として、天然ゴム若しくは
合成ゴム又はその混合物からなる原料ゴムに対し、繊維
長さＬが１０mm以下、繊維長さＬと繊維径Ｄとの比Ｌ／
Ｄが４０以上かつ初期弾性率が４０g/d 以上である短繊
維が混合されたゴム組成物として、長さ３mm、径１４
μ、長さ３mm、径２７μのメタ系アラミド繊維およびナ
イロン６６繊維を天然ゴムとブタジェンゴムとのブレン
ドゴムに配合したものが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】動倍率の低いゴム組成
物を得るために、ゴムに繊維状固体を配合することが、
前記公開公報からも知られる。本発明者は、ゴムに繊維
状固体を配合したゴムは、低い動倍率をもつが耐疲労性
が悪いことを確認した。本発明は、かかる事情に鑑みな
されたもので、動倍率の上昇が抑制されて、剛性を有
し、しかも耐疲労性に優れた防振ゴムを形成しうる防振
ゴム組成物の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、鋭意研究した結果、本発明者は、ゴム組成物の動倍
率および耐疲労性は、ゴムに配合される微小固体の最大
寸法に最も影響されることを発見、確認し、本発明を完
成したものである。すなわち、本発明の防振ゴム組成物
は、ゴム弾性材料と該ゴム弾性材料中に分散埋設された
最大寸法１μｍ〜１０００μｍの微小固体とを具備する
ことを特徴とする。ここで最大寸法とは、微小固体の一
部から他の部分までの最も長い直線距離を言う。例え
ば、微小固体が繊維状では、繊維の長さがその最大寸法
となり、ラグビーボール状では長軸の長さが最大寸法と
なる。また、当然に微小固体は群として使用されるもの
であり、その最大寸法は、微小固体群の平均最大寸法を
意味する。

【０００９】本発明の防振ゴム組成物を構成するゴム弾
性材料としては、天然ゴム、合成ゴムあるいは天然ゴム
と合成ゴムとのブレンドゴムが使用される。合成ゴムと
しては、スチレンーブタジエンゴム、ブタジエンゴム、
イソプレンゴム、クロロプレンゴム、イソブチレンーイ
ソプレンゴム、塩素化ーイソブチレンーイソプレンゴ
ム、アクリロニトリルーブタジエンゴム、水素化ーアク
リロニトリルーブタジエンゴム、エチレンープロピレン
ージエンゴム、エチレンープロピレンゴム、アクリルゴ
ム、シリコーンゴム等を挙げることができる。ゴム弾性
材料は上記合成ゴム一種類でもまた、二種類以上のもの
を混合して使用することができる。

【００１０】本発明の防振ゴム組成物を構成する微小固
体としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミ
ド樹脂等の熱硬化性樹脂あるいはポリオレフィン樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、
酸化物、窒化物等の無機物を挙げることができる。この
微小固体の最大寸法は、１μｍ〜１０００μｍである。
微小固体の最大寸法が１μｍに満たない場合には動倍率
が高く、防振ゴム組成物としての防振特性が不十分とな
る。逆に、微小固体の最大寸法が１０００μｍを越える
場合には、耐疲労性が極度に低下する。防振ゴム組成物
の耐疲労性は微小固体の最大寸法が小さい程良い傾向に
有る。このため防振ゴム組成物の耐疲労性をより強く考
えると、微小固体の最大寸法は１μｍ〜１００μｍより
好ましくは１μｍ〜５０μｍが良い。なお、微小固体
は、この防振ゴム組成物を加硫成形して防振ゴムとして
使用されている時に、かかる最大寸法を持つものであ
る。従って、ゴム組成物の配合、混合時とか、防振ゴム
としての使用時に、壊れて１μｍ未満に微細化したり、
凝結して１０００μｍを越えるように粗大化するもの
は、本発明に言う微小固体として使用できない。

【００１１】具体的に、微小固体としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂
あるいはポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエ
ステル樹脂等の熱可塑性樹脂、酸化物、窒化物等の無機
物を挙げることができる。ポリオレフィン樹脂として
は、耐熱性の高いポリプロピレンを挙げることができ
る。ポリアミド樹脂としてはナイロン６、ナイロン６６
を挙げることができる。なお、熱可塑性樹脂は加硫温度
より高い融点をもつ必要がある。酸化物としては、マイ
カ等の板状鉱物、ガラス、酸化珪素、酸化アルミニウム
等のセラミックスを挙げることができる。

【００１２】微小固体の配合量は、ゴム弾性材料１００
重量部（以下「部」と略す）に対して１〜５０部、より
好ましくは２〜３０部の範囲に設定するのが良い。すな
わち、配合量が１部未満では静ばね定数の上昇効果が不
充分であり、５０部を超えると加工性（ロ−ル作業性）
が悪化する傾向がみられるからである。また、この発明
の防振ゴム組成物には、上記ゴム弾性材料および微小固
体以外に、必要に応じてカ−ボンブラック等の補強充填
剤，加硫剤，加硫促進剤、加工助剤，老化防止剤，プロ
セスオイル、軟化剤等他の添加剤が適宜に配合される。

【００１３】そして、本発明のゴム組成物は、上記ゴム
弾性材料および微小固体および適宜配合される上記他の
配合剤を通常どおりバンバリーミキサー等をもちいて、
混練し、未加硫生地の成形、インジェクション加硫機等
による加硫工程により目的とする防振ゴムを得ることが
できる。

【００１４】

【発明の作用効果】本発明の防振ゴム組成物は、ゴム弾
性材料中に最大寸法１μｍ〜１０００μｍの微小固体が
分散、埋設されている。この微小固体により、本発明の
防振ゴム組成物はその剛性すなわち静ばね定数が高めら
れる。しかし静ばね定数の向上に伴う動ばね定数の上昇
が抑制され、動倍率が低くなる。すなわち、本発明の防
振ゴム組成物は高い静バネ定数すなわち操縦安定性を確
保しながら、かつ低い動ばね定数すなわち優れた振動騒
音特性を有することとなる。

【００１５】このように、本発明防振ゴム組成物は、ス
トラットマウント、サスペンションブッシュ、エンジン
マウント、液体封入マウント等の自動車用防振ゴムの成
形材料として最適である。つぎに、実施例について比較
例と併せて説明する。

【００１６】

【実施例１〜１５、比較例１〜３】下記の表１、表２お
よび表３に示す各成分を同表に示す割合で秤量、配合
し、１．７リッター容量のバンバリーミキサーで加硫
剤、加硫促進剤以外を混練りし、加硫剤、加硫促進剤を
８インチオープンロールにて混合することによって防振
ゴム組成物を得た。なお、実施例１、２、４〜９および
１１〜１６さらに比較例１では充填補強材として配合さ
れるカーボンブラックと微小固体の総量を、天然ゴム１
００部に対していずれも４０部とした。実施例３および
１０は、カーボンブラックを他の実施例と同じく３０部
に固定し、微小固体の配合部数のみを２０部とした。ま
た、比較例２および３は、実施例１〜１６とほぼ同一の
静的バネ定数をもつようにカーボンブラックの配合部数
を調節し、他のものと異なり、カーボンブラックの配合
部数を１２部、２５部とした。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】このようにして得られた防振ゴム組成物を
用いて、１５０℃、２０分の加硫条件により厚さ２ｍｍ
の加硫ゴムシートを作製し、ゴムの常態物性（引張強
度、破断伸び、硬度）を測定した。また、上記の防振ゴ
ム組成物を用いて１５０℃、３０分のトランスファー加
硫により防振ゴムを作製し、動特性（静ばね定数、動ば
ね定数、動倍率）および耐疲労性を測定した。さらに防
振ゴム組成物のロール作業性をゴムのロールへの巻付性
を観察することにより評価した。測定結果は下記の表
４、表５および表６に示した。

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】上記ロ−ル作業性は、ゴムのロ−ルへの巻
き付け性を観察することにより評価した。そして、ロ−
ルへの巻き付けが良好なものは○、不良なものを×とし
た。上記常態物性は、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じて測
定した。上記静ばね定数および動ばね定数は下記の方法
にしたがって測定した。 （静ばね定数）図１に示すように、直径５０ｍｍ、高さ
２５ｍｍの厚い円板状の防振ゴム１の上面および下面に
直径６０ｍｍ、厚さ６ｍｍの薄い円板状の金具２を取り
付け、防振ゴム１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ばね定数を算出した。 （動ばね定数）静ばね定数を測定したものをそのまま使
用し、図１に示すように、防振ゴム１を円柱軸方向に
２．５ｍｍ圧縮し、この２．５ｍｍ圧縮の位置を中心
に、下方から１００Ｈｚの周波数により、振幅０．０５
ｍｍの定変位調和圧縮振動を与え、上方のロードセル
（図示せず）にて動的荷重を検出して、ＪＩＳＫ６３９
４に準じて動ばね定数を算出測定した。

【００２５】動倍率は、動ばね定数／静ばね定数の値と
して求めた。せん断疲労は、図２に示すように、直径２
５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状ゴムを使用した。なお、
この円柱状ゴムの上下端面に直径３５ｍｍの対向面をも
つ金具を円柱状ゴムの加硫成形と同時に加硫接合した。
せん断量は図２に示すように０から１５ｍｍの範囲で、
３００回／分で繰り返しせん断疲労を与えた。そして１
０，０００回毎に円柱状ゴム表面の傷の発生の有無を調
べ、傷発生までの回数を求めた。

【００２６】さらに、上記測定結果から、微小固体の平
均最大寸法と動倍率との関係を図３に示し、微小固体の
平均最大寸法と耐疲労性との関係を図４に示した。図
３、図４において横軸はいずれも微小固体の平均最大寸
法をとり、縦軸はそれぞれ動倍率および耐疲労性を示す
せん断疲労傷発生回数をとった。図３から判るように、
実施例１〜１５および比較例２、３の微小固体の平均最
大寸法が１μm 以上では、そのゴム組成物の動倍率が
１．４３〜１．６４と低い。これに対して、比較例１
の、微小固体に代えて、カーボンブラック（最大寸法を
５０ｎｍ）を１０重量部増加して４０重量部としたゴム
組成物は、平均最大寸法が１μm よりはるかに小さいた
め、その動倍率は１．９８と高い。なお、比較例１では
増加したカーボンブラックを微小固体とみなし、その平
均粒径を平均最大寸法とした。

【００２７】このように微小固体の平均最大寸法がゴム
組成物の動倍率に大きく影響することおよび微小固体の
平均最大寸法が１μm 以上で効果が高いことが判る。図
４から、微小固体の耐疲労性は、微小固体の平均最大寸
法が１０μm を越えると平均最大寸法の増加と共に少し
ずつ低下するのが判る。試験した条件では、微小固体の
平均最大寸法が５０μm 程度までほぼ通常のカーボンブ
ラック配合のゴム組成物と同程度の耐疲労性をもつと思
われる。多くの防振ゴムでは、実際上微小固体の平均最
大寸法が１００μm 程度までは使用できると思われる。
また、耐疲労性が特に要求されない場合には、微小固体
の平均最大寸法が５００μm あるいは１０００μm 程度
のものまで使用できると思われる。

【００２８】これらの結果より、実施例１〜１５のゴム
組成物は防振ゴムとして好ましいことが判る。

【００２９】

【実施例１６、比較例４】下記の表７に示す各成分を同
表に示す割合で秤量、配合し、実施例１〜１５と同じ方
法で防振ゴム組成物を得た。本実施例では弾性ゴム材料
として、天然ゴムに代えて合成ゴムのブレンドを使用し
ている点に組成物構成上の特色がある。また、比較例４
では実施例１６の微小球状炭化物に代えて同重量部のカ
ーボンブラックを配合した。

【００３０】得られた実施例１６、比較例４のゴム組成
物を用い、実施例１〜１５と同じ方法で防振ゴムの動特
性を測定し、表７に示した。表７より明らかなように、
実施例１６の、本発明を特色付ける、微小固体が配合さ
れている防振ゴムの動倍率は３．４８であった。これに
対して、微小固体に代えて同重量部のカーボンブラック
を配合した比較例４の防振ゴムの動倍率は４．３０と高
い。

【００３１】実施例１６および比較例４より、弾性ゴム
材料が変わっても、微小固体の配合が動倍率の抑制に効
果があることが確認できた。

【００３２】

【表７】

【００３３】

【実施例１７、比較例５】下記の表８に示す各成分を同
表に示す割合で秤量、配合し、実施例１〜１５と同じ方
法で防振ゴム組成物を得た。本実施例では弾性ゴム材料
として、天然ゴムに代えて合成ゴムを使用している点に
組成物構成上の特色がある。また、比較例５では実施例
１７の微小球状炭化物に代えて同重量部のカーボンブラ
ックを配合した。

【００３４】得られた実施例１７、比較例５のゴム組成
物を用い、実施例１〜１５と同じ方法で防振ゴムの動特
性を測定し、表８に示した。表８より明らかなように、
実施例１７の、本発明を特色付ける、微小固体が配合さ
れている防振ゴムの動倍率は３．２９であった。これに
対して、微小固体に代えて同重量部のカーボンブラック
を配合した比較例４の防振ゴムの動倍率は４．２１と高
い。

【００３５】実施例１７および比較例５より、弾性ゴム
材料が変わっても、微小固体の配合が動倍率の抑制に効
果があることが確認できた。

【００３６】

【表８】

【図面の簡単な説明】

【図１】静ばね定数および動ばね定数の測定試料を示す
説明図である。

【図２】せん断疲労の測定試料及び測定方法を示す説明
図である。

【図３】実施例１〜１５および比較例１〜３のゴム組成
物の微小固体の平均最大寸法と動倍率との関係を示す図
である。

【図４】実施例１〜１５および比較例１〜３のゴム組成
物の微小固体の平均最大寸法とせん断疲労傷発生回数と
の関係を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ゴム弾性材料と該ゴム弾性材料中に分散埋
   設された最大寸法１μｍ〜１０００μｍの微小固体とを
   具備することを特徴とする防振ゴム組成物。
2. 【請求項２】ゴム弾性材料は天然ゴムおよび合成ゴムの
   少なくともひとつのゴムから構成されている請求項１の
   防振ゴム組成物。
3. 【請求項３】微小固体の最大寸法は１μｍ〜１００μｍ
   である請求項１の防振ゴム組成物。
4. 【請求項４】微小固体の最大寸法は１μｍ〜５０μｍで
   ある請求項１の防振ゴム組成物。