JPH09124843A - 高減衰ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温から高温の広い温度域にわたって優れた
高減衰性を維持するとともに高耐久性の高減衰ゴム組成
物を得る。 【解決手段】 天然ゴム、ジエン系合成ゴムの単独また
は複数のゴムと、３０〜１２０重量部のカーボンブラッ
クとを含有する。このカーボンブラックは、以下の要件
を全て満たす。 （１）ＣＴＡＢ値が１００ｍ²／ｇ以上 （２）ＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ〜１７０ｍ
ｌ／１００ｇの範囲にあり、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が１
１０ｍｌ／１００ｇ以下であり、かつＤＢＰ吸油量−２
４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上 （３）Ｎ₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ値が１５ｍ²／ｇ以上

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のブ
ッシュ等の防振ゴムに用いられ、各種機械等の振動に対
する防振，制振等に対して有効な高減衰ゴム組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高減衰特性を有する防振ゴム
を得るために、ゴム材料として、（ａ）ＣＴＡＢ（セチ
ルメチルブロマイド吸着比表面積）値が７０以上の微粒
子カーボンブラックおよび軟化剤を多量に配合したゴム
組成物、あるいは、（ｂ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が高
いポリマーを使用したゴム組成物、が使用される。

【０００３】しかしながら、（ａ）では高減衰性は有し
ているものの防振ゴムにとって重要な要求特性である繰
り返しの歪みに対する耐久性及びゴム強度が悪化する。
また、（ｂ）では、実温領域である低温での弾性率が高
くなり、防振ゴムにとって重要な支持機能が悪化する
（静バネ定数の変化が大きい）という問題がある。

【０００４】これらの問題に対する解決策として、流体
封入式の防振ゴムが提案されている。しかしながら流体
封入式の防振ゴムは、機能面において優れたものが作製
可能であるが、構造が複雑になるために、製造コストが
高くなることに加えて、振動入力方向によっては、流体
による減衰効果が十分に得られないという問題がある。

【０００５】また、ゴム材料において、高減衰性を得る
ために低分子量ポリマー（例えば、低分子ＳＢＲ）を使
用すれば良いことが知られているが（特開平２−３０８
８３５号公報参照）、その反面、耐疲労性に悪影響を及
ぼすことも良く知られていることである。他方、室温か
ら高温までの減衰性を高めるために反応性フェノール樹
脂を配合したゴム組成物があるが、このような樹脂はゴ
ムロール粘着付与剤の機能を有しているため、１０〜２
５重量部と多量に配合するとロール粘着性が強くロール
加工性が悪化することうえ、ゴム組成物の耐疲労性が悪
化する（特開平５−１９４８０７号公報参照）。また、
ゴム組成物に芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂を入
れることで高減衰化し、破断伸び（Ｅ_B）を向上するこ
とが出来るが、ゴム強度及びゴム硬度が低下し、ロール
粘着性が強いためロール加工性が悪いという欠点がある
（特開平５−２２２２４８号公報参照）。さらに、ゴム
組成物に石油樹脂を配合して高減衰化し、高級脂肪酸エ
ステルで低温性を改良出来るが、その反面、疲労性を悪
化することも容易に推察される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術では、ゴム組成物の高減衰性、低温特性を改良するこ
とは出来るが、これら高減衰性および低温特性を維持し
つつ疲労特性（耐久性）及びゴム強度を大きく改善する
ことは出来なかった。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑みなされた
もので、低温から高温の広い温度域において優れた高減
衰性を発揮できるとともに、疲労特性およびゴム強度に
優れた高減衰ゴム組成物を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、原料ゴムと
して、天然ゴム、ジエン系合成ゴムを単独または複数使
用する。ジエン系合成ゴムとしては、スチレンブタジエ
ンゴム（ＳＢＲ），ブタジエンゴム（ＢＲ），イソプレ
ンゴム（ＩＲ）等が挙げられ、特に好ましくは、結合ス
チレン量が２０〜４０重量％であるＳＢＲを原料ゴム１
００重量部のうち２０〜６０重量部含有する。上記原料
ゴム以外の合成ゴムを使用した場合、高減衰性を有する
防振ゴム（１０Ｈｚ時のｔａｎδが０．３５以上の防振
ゴム）を得ることは可能であるが、防振ゴムにとって重
要な要求特性であるゴム強度及び繰り返しの歪みに対す
る耐久性が悪化して好ましくない。

【０００９】次に本発明の高減衰ゴム組成物の要をなす
カーボンブラックについて説明する。

【００１０】（１）ＣＴＡＢ（セチルメチルブロマイド
吸着比表面積）値が１００ｍ²／ｇ以上のハード領域の
カーボンブラックである必要がある。

【００１１】ＣＴＡＢ値が１００ｍ²／ｇよりも小さい
と減衰性向上効果が小さく、高減衰性の防振ゴムを得る
ためには、非常に多量のカーボンブラックとオイルを添
加する必要性が生じ、得られた防振ゴムのゴム強度、耐
久性の悪化に加え、混練時の加工性も非常に悪いものと
なってしまう。

【００１２】（２）ＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート
吸油量）が１００ｍｌ／１００ｇ〜１７０ｍｌ／１００
ｇの高ストラクチャー領域内にあるカーボンブラックで
ある。

【００１３】一般に、（１）に属するカーボンブラック
（ＣＴＡＢ値が１００ｍ²／ｇ以上）は、微粒子である
ため、ゴム中に均一に分散させるのが難しいことが知ら
れている。ＤＢＰ吸油量を１００ｍｌ／１００ｇ以上に
大きくすると、カーボンブラックをゴム中に混練する時
に大きなエネルギーが加わり、分散性の向上が得られ
る。一方、必要以上にＤＢＰ吸油量を高くする（１７０
よりも大きくする）と混練時に発熱が大きくなり過ぎて
カーボンゲルが発生し易く（カーボン焼け）、混練方法
が難しくなる。以上のことからＤＢＰ吸油量は１００ｍ
ｌ／１００ｇ〜１７０ｍｌ／１００ｇが好ましく、特に
好ましくは１２０ｍｌ／１００ｇ〜１６０ｍｌ／１００
ｇの範囲内である。

【００１４】さらに、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量（２４００
０ｐｓｉで４回圧縮した後のジブチルフタレート吸油
量）が１１０ｍｌ／１００ｇ以下である必要がある。

【００１５】一般に（１）に属するカーボンブラックで
は、ＤＢＰ吸油量が高くなるにつれ、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸
油量も高くなる。しかしながら２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が
高いカーボンブラックを使用した場合、そのゴム組成物
の加硫ゴムの硬さが必要以上に高いものとなり、防振ゴ
ムに必要な柔軟性が得られなくなる。加硫ゴムに柔軟性
を付与するために、ゴム組成物にオイルを添加する方法
は良く知られているが、この場合では、多量にオイルを
添加する必要があり、結果としてカーボンブラック分散
性の低下、ゴム強度の低下を生じて好ましくない。

【００１６】このようなことから、ＤＢＰ吸油量は、１
００ｍｌ／１００ｇ〜１７０ｍｌ／１００ｇの範囲内の
高ストラクチャー領域にあり、加えて２４Ｍ₄ＤＢＰ吸
油量は低いことが望ましい。すなわち、ＤＢＰ吸油量−
２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上必要で
あり、好ましくは４０ｍｌ／１００ｇ以上である。

【００１７】なお、ＤＢＰ吸油量−２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油
量はストラクチャーのこわれ易さを示す目安である。す
なわちＤＢＰ吸油量は初期のカーボンブラックのストラ
クチャーレベルを示し、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量は、混練
後のカーボンブラックのストラクチャーレベルの目安と
なっている。

【００１８】（３）Ｎ₂ＳＡ（窒素吸着比表面積）値
（ｍ²／ｇ）とＣＴＡＢ値の差（Ｎ₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ
値）が１５ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを使用す
る。

【００１９】Ｎ₂ＳＡ値もＣＴＡＢ値もカーボンブラッ
クの比表面積を表すものであるが、Ｎ₂ＳＡ値がカーボ
ンブラックの全比表面積を表すのに対し、ＣＴＡＢ値は
有効比表面積を表す。詳述すると、カーボンブラックは
粒子状のものであるが、カーボンブラック表面には細孔
と呼ばれるくぼみが存在する場合があり、Ｎ₂ＳＡ値が
細孔も含めた比表面積の測定であるのに対し、ＣＴＡＢ
値は細孔部分を含まない比表面積である。すなわち、Ｎ
₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ値が１５ｍ²／ｇ以上であることは、
カーボンブラック粒子中に細孔が多く含まれることを意
味している。

【００２０】細孔部はゴムの補強には関与しないと言わ
れ、また細孔部が増加すると耐摩擦性が低下すると言わ
れているために、一般にカーボンブラックとしては、細
孔ができるだけ発生しないように造られている。しかし
ながら、本発明者等が検討を重ねた結果、細孔が多いカ
ーボンブラックの使用は、減衰性の向上が得られ、防振
ゴムにとって重要な繰り返し歪みに対する耐久性は低下
しないことが判明した。すなわち、カーボンブラックの
Ｎ₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ値が１５ｍ²／ｇ以上必要である。

【００２１】本発明の高減衰ゴム組成物では、このよう
なカーボンブラックを、原料ゴム１００重量部に対し
て、３０〜１２０重量部配合する。カーボンブラックの
配合量が３０重量部より少ないと、このカーボンブラッ
クを使用しても高減衰化が難しく、１２０重量部より多
いと混練が難しくなるうえ、加硫ゴムのゴム強度等も低
下して良くない。特に好ましいカーボンブラックの配合
量は、７０〜８５重量部である。

【００２２】なお、本発明のゴム組成物には、通常のゴ
ム組成物で使用される配合剤、例えば通常のカーボンブ
ラックを含む補強剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老
化防止剤等を適宜配合することができるのは勿論のこと
である。

【００２３】本発明は、上記成分を通常の方法により、
ミキサー、ロール等の混練機で混合することにより得ら
れ、本発明のゴム組成物から加硫ゴム（防振ゴム）を製
造するには、例えば一般のゴムを加硫するときと同様
に、金型等を用いて意図する形状に成形、加硫を行えば
よい。

【００２４】なお、減衰性はｔａｎδで表され、ここで
いう高減衰性とは、１０Ｈｚ時のｔａｎδが０．３５よ
り大きいことを意味する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。なお、本発明は、後述する各実施例に限
定されるものではない。

【００２６】後述する実施例および比較例に使用される
カーボンブラックＡ〜Ｊを表１に示し、これらカーボン
ブラックＡ〜Ｊの特性値の測定方法を以下に示す。

【００２７】・Ｎ₂ＳＡ値はＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８
４ Ｂ法に準拠した。

【００２８】・ＣＴＡＢ値はＡＳＴＭ Ｄ３０６５−８
５に準拠した。

【００２９】・ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２２１
６．１．２項のＡ法に準拠した。

【００３０】・２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量はＡＳＴＭ Ｄ３
４９３−８４に準拠した。

【００３１】表１より明らかなように、カーボンブラッ
クＡ〜Ｄは、 （１）ＣＴＡＢ値が１００ｍ²／ｇ以上 （２）ＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ〜１７０ｍ
ｌ／１００ｇの範囲にあり、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が１
１０ｍｌ／１００ｇ以下であり、かつＤＢＰ吸油量−２
４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上 （３）Ｎ₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ値が１５ｍ²／ｇ以上 の要件を全て満たしており、一方、カーボンブラックＥ
〜Ｊは、上記（１）〜（３）の要件を全ては満たしてい
ないものである。

【００３２】これらカーボンブラックＡ〜Ｊおよび他の
原料を表２に示す割合で配合し、これらを通常の方法、
例えばロールを用いて混練することにより表３に示す各
実施例１〜４，比較例１〜６のゴム組成物を得た。これ
らゴム組成物を加硫して得られた加硫ゴムに対して、Ｊ
ＩＳ Ｋ６３０１に従い、硬さ（ＪＩＳ・Ａ）、伸び
（％）、引張強さ（ｋｇｆ／ｃｍ²）を測定した。

【００３３】また、各ゴム組成物より、図１に示す４０
ｍｍ×４０ｍｍ×３０ｍｍの直方体の角型防振ゴムテス
トピース１を加硫成形し、このゴムテストピース１の上
下に金具２を取り付けてなる試験片Ａを支持棒３を介し
て試験装置（図示せず）に取り付けて振動特性を測定し
た。表３において、Ｋｓ（ｋｇｆ／ｍｍ）は圧縮方向２
〜４ｍｍ間で測定した静バネ定数である。またＫｄ
₁₀（ｋｇｆ／ｍｍ）は１０Ｈｚ時に３ｍｍ圧縮±１ｍｍ
で測定した動バネ定数であり、その時の損失正接ｔａｎ
δ₁₀を算出した。Ｋｄ₁₀₀（ｋｇｆ／ｍｍ）は１００Ｈ
ｚ時に３ｍｍ圧縮±０．０５ｍｍで測定した。

【００３４】さらに各ゴム組成物の加硫ゴムを鋭利なナ
イフで切断し、その表面の４μｍ以上の凹凸が測定面積
に占める割合をカーボンブラックの含有量で補正して分
散率を算出した。尚、凹凸面積の測定は、顕微鏡と画像
解析装置を用い、円相当径が４μｍ以上の凹凸を測定し
た。分散率の算出式は以下の通りである。

【００３５】

【数１】

【００３６】上記各試験の測定結果を表３に示し、その
減衰性（ｔａｎδ₁₀）と引張強さ（ゴム強度）の関係を
図５に示す。図５において右上方向になるほど減衰性が
高く、高強度となる。表３より明らかなように、本発明
の要件を満たす実施例１〜４を用いた場合、比較例１〜
６のものに対して全て高減衰性を示し、また、減衰性と
引張強さの関係（図５）においても良好であることがわ
かる。

【００３７】防振ゴムの場合、実際には振動特性がほぼ
同一の場合のゴム強度、耐久性が問題になる。そこで実
施例５〜８，比較例７〜１２では、防振ゴムテストピー
スでの静バネ定数Ｋｓが４０±２ｋｇｆ／ｍｍ，また損
失正接ｔａｎδ₁₀が０．４０±０．０１とほぼ同一とな
るように、ゴム組成物のカーボンブラック及びオイルの
配合量を表５に示すように調整した。なお、その他の原
料の配合は表４に示す通りである。これらゴム組成物の
加硫ゴムに対して、上述した各試験および定荷重伸長疲
労試験を行った。なお、定荷重伸長疲労試験では、ＪＩ
Ｓ３号ダンベルを用い、４０℃雰囲気にて引張速度２０
００ｍｍ／ｍｉｎで初期歪み率１００％となる一定荷重
で、各ゴム組成物を加硫して得られた試験片が破断する
までの回数を測定した。

【００３８】上記各試験の測定結果を表５に示し、定荷
重伸長疲労試験の破断回数と引張強さの関係を図６に示
す。図６において右上方向にデータが位置する程、ゴム
疲労性（耐久性）に優れ、ゴム強度が強いことから、本
発明の目的である高減衰領域での高強度，高耐久性のゴ
ム組成物であるといえる。なお、表５に示すように、実
施例５〜８及び比較例７〜１２の防振ゴムテストピース
での振動特性は全てＫｓが４０±２ｋｇｆ／ｍｍ，また
ｔａｎδ₁₀が０．４０±０．０１になっている。

【００３９】本発明の要件を満たす実施例５〜８を用い
た場合、比較例７〜１２のものに対し、図６におけるゴ
ム疲労性とゴム強度の関係において右上方向に位置して
おり、高減衰領域（ｔａｎδ₁₀が０．４０±０．０１）
において、ゴム強度及び耐久性に優れていることがわか
る。

【００４０】さらに高減衰領域でのゴム強度、耐久性を
調査するために、実施例９〜１０，比較例１３〜１５で
は、Ｋｓが４０±２ｋｇｆ／ｍｍ、またｔａｎδ₁₀が
０．５０±０．０１とほぼ同一となるように、ゴム組成
物におけるカーボンブラックおよびオイルの配合量を表
６に示すように調整した。なお、他の原料は表４に示す
通りに配合した。これらゴム組成物を用いて上記各試験
を行い、その結果を表６に示す。また定荷重伸長疲労試
験での破断回数と引張強さの関係を図７に示す。図７で
は、図６の場合と同様に右上方向にデータが位置する
程、耐久性に優れ、ゴム強度が強いことを意味する。な
お、表６に示すように、実施例９〜１０および比較例１
３〜１５では、全てＫｓが４０±２ｋｇｆ／ｍｍ，ｔａ
ｎδ₁₀が０．５０±０．０１となっている。

【００４１】本発明の要件を満たす実施例９〜１０を用
いた場合、比較例１３〜１５のものに対し図７のゴム疲
労性（耐久性）とゴム強度の関係において右上方向に位
置しており、さらに高減衰領域（ｔａｎδ₁₀が０．５０
±０．０１）において、ゴム強度及び耐久性に優れてい
ることがわかる。

【００４２】さらに、表７に示す比較例１６では、本発
明の要件を満たすカーボンブラックＢを使用し、カーボ
ンブラックの配合量を１３０重量部、オイルの配合量を
７０重量部、他のものは表４に示す通りに配合し、混練
テストを行ったところ、ロール混練加工時にゴム材料の
粘着が激しく混練加工性不可と判断し、加硫ゴム特性等
の測定にまで至らなかった。

【００４３】次いで表８に示す割合で原料を配合して混
練し、実施例１１及び比較例１７，１８のゴム組成物を
得た。これらゴム組成物の加硫ゴムに対して上述した各
試験を行い、あわせて各ゴム組成物を用いて得られた防
振ゴム製品の製品試験を行った。

【００４４】防振ゴムの製品試験では、図２，図３に示
すような、各ゴム組成物を金型で加硫成形して得られた
コンプレッションロッドブッシュ１０が用いられる。図
３のＰ方向の特性として、表８のＫｓ（ｋｇｆ／ｍｍ）
は０±７５ｋｇｆ間で測定した静バネ定数である。また
ｋｄ₁₀（ｋｇｆ／ｍｍ）は１０Ｍｚ時に０±１ｍｍで測
定した動バネ定数であり、その時の損失正接ｔａｎδ₁₀
を算出した。ｋｄ₁₀₀（ｋｇｆ／ｍｍ）は１００Ｈｚ時
に０±０．０５ｍｍで測定した動バネ定数である。図２
のＱ方向の特性として、Ｋｓ（ｋｇｆ／ｍｍ）は０±１
５０ｋｇｆ間で測定した静バネ定数である。

【００４５】また製品耐久試験では、図４に示すよう
に、上記コンプレッションロッドブッシュ１０とトラン
スバースリングブッシュ１２とをトランスバースリング
１６に取り付け、ボールジョイント１４の車両前後方向
（Ｆ方向）に１Ｈｚで０±９５０ｋｇｆの荷重を５００
回与え、その後のＱ方向の静バネ定数Ｋｓを測定した。

【００４６】各試験の測定結果を表８に示す。実施例１
１のものは比較例１７のものに対し、防振ゴムテストピ
ース及びコンプレッションロッドブッシュ１０ともに高
減衰性であり、製品耐久試験後の特性変化も少なく、ゴ
ム強度も高い値であった。即ち、本実施例のゴム組成物
を用いた防振ゴムは、高減衰でかつゴム強度、製品耐久
性にも優れている。

【００４７】比較例１８は、実施例１１と製品振動特性
がほぼ同じになるように調整した例である。実施例１１
のものは、比較例１８のものに対し、振動特性はほぼ同
じであるが、ゴム強度、製品耐久性に優れていることが
わかった。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】

【表６】

【００５４】

【表７】

【００５５】

【表８】

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低温から
高温の広い温度域において優れた高減衰性を維持すると
ともに、疲労特性およびゴム強度を大幅に向上した高減
衰ゴム組成物を得ることができ、このゴム組成物を使用
した防振ゴムは、高減衰性でありながら製品耐久性に優
れ、また流体封入式の防振ゴムに対して大幅に製造費を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動特性の測定に用いられる角型防振ゴムテス
トピースの斜視図である。

【図２】ゴム組成物を加硫成形して得られるコンプレッ
ションロッドブッシュの正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】図２のコンプレッションロッドブッシュの製品
耐久試験を説明するための図である。

【図５】加硫ゴムの減衰性と引張強さの関係を示す図で
ある。

【図６】定荷重伸長疲労試験での破断回数と引張強さの
関係を示す図である。

【図７】定荷重伸長疲労試験での破断回数と引張強さの
関係を示す他の図である。

【符号の説明】

１…ゴムテストピース １０…コンプレッションロッドブッシュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ゴム、ジエン系合成ゴムの単独また
   は複数のゴムと、カーボンブラックとを含む高減衰ゴム
   組成物において、以下（１）〜（３）の要件を全て満足
   するカーボンブラックを３０〜１２０重量部含有するこ
   とを特徴とする高減衰ゴム組成物。 （１）ＣＴＡＢ値が１００ｍ²／ｇ以上である。 （２）ＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ〜１７０ｍ
   ｌ／１００ｇの範囲にあり、２４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が１
   １０ｍｌ／１００ｇ以下であり、かつＤＢＰ吸油量−２
   ４Ｍ₄ＤＢＰ吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上である。 （３）Ｎ₂ＳＡ値−ＣＴＡＢ値が１５ｍ²／ｇ以上であ
   る。