JPH11349737A - ゴム材料の防振特性発現方法、防振ゴム組成物及び防振ゴム部材 - Google Patents

ゴム材料の防振特性発現方法、防振ゴム組成物及び防振ゴム部材

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JPH11349737A
JPH11349737A JP15692898A JP15692898A JPH11349737A JP H11349737 A JPH11349737 A JP H11349737A JP 15692898 A JP15692898 A JP 15692898A JP 15692898 A JP15692898 A JP 15692898A JP H11349737 A JPH11349737 A JP H11349737A
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Koji Shinohara
幸司 篠原
Akihiro Shibahara
彰広 柴原
Tsugiko Yoshikawa
亜子 吉川
Masahiro Ogawa
正宏 小川
Masao Owaki
雅夫 大脇
Shigeki Otsuka
繁樹 大塚
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Toyota Motor Corp
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Sumitomo Riko Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低動倍率で高減衰の防振ゴムを提供すること。 【構成】低動倍率のゴムマトリクス中に、相対的に高減
衰を示すゴム材料の粒子を海島構造の状態で分散させ
て、低動倍率−高減衰側にシフトした防振特性の防振ゴ
ム組成物及び防振ゴム部材とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はゴム材料の防振特性
発現方法、防振ゴム組成物及び防振ゴム部材に関し、更
に詳しくは、広い周波数領域あるいは振幅範囲の振動に
対して有効な防振特性の実現を図ったゴム材料の防振特
性発現方法と、この方法を利用した防振ゴム組成物及び
防振ゴム部材に関する。
【0002】
【従来の技術】多様な用途に利用される防振部材や防振
装置の中には、例えば自動車用のエンジンマウントやサ
スペンション系のマウント等のように、エンジンの回転
数,タイヤの回転数,路面の状況等に応じて比較的低周
波領域(例えば10〜20Hz程度)から比較的高周波
領域(例えば100Hz以上)に至る広い周波数領域あ
るいは広い振幅範囲の振動の発生に対して有効な防振特
性を発揮することが望まれるものがある。
【0003】一般的にこのような防振部材や防振装置に
おいては、低周波領域の振動に対しては高い減衰特性
(いわゆる損失係数。「tanδ」とも呼ばれる。)を
示し、高周波領域の振動に対しては低い動倍率(動的バ
ネ定数/静的バネ定数)を示すことが有利であると考え
られる。そして、かかる要求に対応するために液体封入
式の防振ゴム装置が既に実用化され、一定の効果を得て
いる。しかし、上記の液体封入式防振ゴム装置では、部
品点数が多く構造が複雑となる点、また高価格になる点
で不満が残る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そのため、高い減衰特
性と低い動倍率とを兼ね備えたゴム材料を実現し、これ
を利用して、上記の要求に対応可能でしかも安価かつ構
造的にも簡易な自動車用マウント部材その他の防振部材
を提供することが望まれるが、次の理由から、このよう
なゴム材料は未だ実現されていない。
【0005】即ち、自動車用防振ゴムに汎用されている
天然ゴム(NR)の例で説明すると、NRは元々低い動
倍率を示す点で好ましいが、減衰特性を示すtanδ値
は余り高くない。これに対して、例えばカーボンブラッ
クを添加すると高減衰化することが知られているが、そ
の際に動倍率も非常に高くなってしまうと言う不具合が
ある。更に、カーボンブラックの添加以外にもNRの減
衰を高くする既知の手段はあるし、それらの手段をNR
以外の防振用ゴム材料に施すこともできるが、いずれの
場合においても、動倍率を低く設定すると減衰も低く、
減衰を高くすると動倍率も高くなる、と言うトレード・
オフの関係には変わりがない。
【0006】そこで本発明は、ゴム材料に低動倍率−高
減衰と言う新しい防振特性を発現させる方法を見出すこ
と、及び、この方法を利用して広い周波数領域あるいは
広い振幅範囲の振動の発生に対して有効な防振ゴム組成
物及び防振ゴム部材を提供することを、解決すべき課題
とする。
【0007】本願発明者は、この課題の解決手段を試行
錯誤する中で、ゴム材料に特定の海島構造を導入するこ
とが有効ではないか、と考えた。そしてこのような手法
の効果を実験的に確認して本発明を完成した。
【0008】
【課題を解決するための手段】(第1発明の構成)上記
課題を解決するための本願第1発明(請求項1に記載の
発明)の構成は、一定の動倍率とtanδを示すゴム材
料に対して、そのマトリクス中にこれより高い減衰を示
す加硫ゴム粉砕粒子を分散させた海島構造とすることに
より、前記動倍率−tanδ値を低動倍率−高減衰側へ
シフトさせる、ゴム材料の防振特性発現方法である。
【0009】(第2発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第2発明(請求項2に記載の発明)の構成は、
相対的に低い動倍率を示すゴム材料(A)のマトリクス
中に、相対的に高い減衰を示す加硫ゴム材料(B)の粉
砕粒子が分散している、防振ゴム組成物である。
【0010】(第3発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第3発明(請求項3に記載の発明)の構成は、
前記第2発明におけるゴム材料(A)が天然ゴム(N
R)、あるいはこれとブタジエンゴム(BR)又はスチ
レン−ブタジエンゴム(SBR)とのブレンド材料であ
り、前記第2発明における加硫ゴム材料(B)がtan
δ(損失係数)0.4以上である、防振ゴム組成物であ
る。
【0011】(第4発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第4発明(請求項4に記載の発明)の構成は、
前記第2発明又は第3発明における加硫ゴム材料(B)
の粉砕粒子の平均粒子径が200μm以下であり、その
添加量が40PHR以上である、防振ゴム組成物であ
る。
【0012】(第5発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第5発明(請求項5に記載の発明)の構成は、
前記第2発明〜第4発明のいずれかに係る防振ゴム組成
物を用いた、防振ゴム部材である。
【0013】
【発明の作用・効果】(第1発明の作用・効果)第1発
明において、一定の動倍率とtanδを示すゴム材料中
に、これより高い減衰を示す加硫ゴム材料粒子を分散さ
せた海島構造とすると、前記動倍率とtanδが低動倍
率−高減衰側へシフトする。その結果、当該ゴム材料に
低動倍率−高減衰と言う新しい防振特性を発現させるこ
とができる。
【0014】マトリクスを構成するゴム材料自体の動倍
率やtanδが元々高い値であれ、低い値であれ、要す
るにそれよりも相対的に高い減衰を示す加硫ゴム材料粒
子を分散させた海島構造とすれば、その動倍率とtan
δがより低動倍率−高減衰側へシフトする。しかしなが
ら、マトリクスのゴム材料が防振ゴムに汎用されている
NRや、これとBR,SBRとのブレンド材料と言った
元々低動倍率のものである場合の方が、又、マトリクス
中に分散させる加硫ゴム粒子についても、IIR系ゴ
ム,ノルボーネンゴム(ノーソレックスゴム)と言った
元々高減衰を示すものである場合の方が、その効果が大
きい。
【0015】なお、マトリクスに分散させる粒子が、例
えば強化材であるカーボンブラックや、その他の無機質
充填材あるいは実質的にゴム弾性を示さない固体充填材
である場合には、その動倍率とtanδが高動倍率−高
減衰側へシフトし、上記第1発明の効果が得られない。
【0016】従って、ゴム材料の動倍率とtanδがよ
り低動倍率−高減衰側へシフトしたか否かは、第1発明
を実施した場合と、ゴム材料のマトリクスに無機質充填
材や固体充填材を分散させた場合との相対評価によって
判定可能である。
【0017】(第2発明〜第5発明の作用・効果)第2
発明によって、第1発明の効果を具体化した防振ゴム組
成物を得ることができる。。
【0018】第3発明において、マトリクスのゴム材料
(A)が低動倍率でかつ防振ゴムとして汎用されるN
R、あるいはこれとBR又はSBRとのブレンド材料で
あり、かつ、粒子状に分散される加硫ゴム材料(B)が
tanδ0.4以上であるため、動倍率とtanδを低
動倍率−高減衰側へシフトさせる効果が特に大きい。
【0019】第4発明において、加硫ゴム材料(B)の
粉砕粒子の平均粒子径が200μm以下であり、その添
加量が40PHR以上であるため、動倍率とtanδを
低動倍率−高減衰側へシフトさせる効果が特に大きい。
【0020】第5発明において、第2発明〜第4発明の
いずれかに係る防振ゴム組成物を用いて防振ゴム部材を
構成するので、その用途を問わずに各種の優れた防振ゴ
ム部材を提供でき、とりわけ、比較的低周波領域から比
較的高周波領域に至る広い周波数領域あるいは広い振幅
範囲の振動の発生に対して有効な防振ゴム部材を提供す
ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、第1発明〜第5発明の実施
の形態を説明する。なお、以下において、単に「本発
明」と言う場合は、第1発明〜第5発明を一括して指し
ている。
【0022】〔動倍率、tanδ〕動倍率は、振動伝達
を示す動的バネ定数を支持剛性を示す静的バネ定数で除
した値(動的バネ定数/静的バネ定数)として与えら
れ、一方、tanδは、歪みと90°位相がズレた動的
弾性率である損失弾性率を歪みと同位相の動的弾性率で
ある貯蔵弾性率で除した値(損失弾性率/動的弾性率)
として与えられる。tanδ値の大きなものは高減衰で
ある。
【0023】前記したように、従来のゴム材料におい
て、動倍率とtanδとは通常かなり高い相関性を持っ
ている。即ち、ゴム材料にカーボンブラック等を添加
し、あるいはその添加量を増量して行った時、これが高
減衰化ファクターとして働いてゴム材料の減衰係数を大
きくするが、同時に動倍率もかなり高くなる。従って、
例えばゴム材料に高減衰化ファクターを添加していない
状態、あるいは補強材として一定の必要量のカーボンブ
ラックを添加した状態におけるtanδ−動倍率値をグ
ラフ上の零点とし、次の(a),(b)のグラフをプロ
ットして両者を対比することにより、本発明の効果であ
る「低動倍率−高減衰側へのシフト」を判定することが
できる。実質的にシフト効果が認められる限り、その程
度の如何に関わらず、第1発明の効果が発現したと認め
ることができる。 (a)本発明に係る加硫ゴム材料(B)粉砕粒子の添加
量を次第に増量して行った場合のtanδ−動倍率値の
変化。 (b)既知の高減衰化ファクターとしてのカーボンブラ
ックその他の添加剤の添加量を増量して行った場合のt
anδ−動倍率値の変化。
【0024】〔ゴム材料(A)〕第1発明,第2発明に
おいてマトリクスを構成するゴム材料(A)は、その種
類を限定されず、又、任意のtanδ値,動倍率値を示
すものを使用することができる。なぜなら、少なくとも
それより相対的に高い減衰を示すゴム材料(B)の粒子
を分散させることにより、tanδ−動倍率値を相対的
に低動倍率−高減衰側へシフトさせる効果が得られるか
らである。
【0025】但しゴム材料(A)は、第3発明のように
NR、あるいはこれとBR又はSBRとのブレンド材料
である場合の方が、tanδ−動倍率値を低動倍率−高
減衰側へシフトさせる効果が大きい。NRを含まないB
R,SBRやそのブレンド材料も、可能な場合には使用
することができる。上記各種のブレンド材料におけるN
Rや他のブレンド成分の配合比率は、必要に応じて任意
に設定することができる。
【0026】〔加硫ゴム材料(B)〕本発明に用いる加
硫ゴム材料(B)は、少なくともゴム材料(A)よりも
相対的に高い減衰を示すものであれば足りる。
【0027】但し、ゴム材料(B)は、第4発明のよう
に、その種類や高分子構造、分子量、加硫密度等に関わ
らず、tanδ0.4以上である場合の方が、tanδ
−動倍率値を低動倍率−高減衰側へシフトさせる効果が
大きい。
【0028】粒子状に分散される加硫ゴム材料(B)の
粒子径については、本来は特段の限定がないが、平均粒
子径が過大であることにより本発明の効果を低減させる
場合がある。一般的には、平均粒子径が200μm以下
であるものを使用すると、効果がより大きい。一方、加
硫ゴム材料(B)粒子の配合量は、20PHR以上が好
ましいが、40PHR以上がとりわけ好ましい。
【0029】〔製造プロセス及びその他の添加剤〕本発
明のゴム組成物/ゴム部材の製造プロセスについては、
ゴム材料(B)を添加する点を除けば通常のゴムの製造
プロセスと同様であって、常法あるいは公知の適当な製
造プロセスを任意に採用することができる。ゴム材料
(B)の添加については、通常は、加硫ゴムの粉砕品で
あるゴム材料(B)を未加硫のゴム材料(A)に添加し
た後に加硫するが、このプロセス以外の可能な方法を採
用することもできる。
【0030】ゴム材料(A)には、ゴム材料(B)以外
の公知の各種添加剤/添加材が配合されても構わない。
これらの添加剤/添加材の中には高減衰化−高動倍率化
ファクターとして作用するものもあるが、更にゴム材料
(B)を添加することによって本発明の効果は確保され
る。
【0031】上記添加剤/添加材の例示として、次の加
硫剤,加硫促進剤,軟化剤,カーボンブラック,カーボ
ンブラック以外の各種目的の充填剤等を挙げることがで
きる。それらの添加量は必要に応じて任意に設定すれば
良い。
【0032】加硫剤としては、常用される硫黄の他、モ
ルホリンジスルフィド,テトラメチルチウラムジスルフ
ィド等が挙げられる。
【0033】加硫促進剤としては、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等のスルフェ
ンアミド系化合物、2−メルカプトベンゾチアゾール,
ジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール系化合
物、ジフェニルグアニジン,トリフェニルグアニジン等
のグアニジン系化合物、アセトアルデヒド−アニリン反
応物,アセトアルデヒド−アンモニア反応物等のアルデ
ヒド−アミン又はアルデヒド−アンモニア反応物、2−
メルカプトイミダゾリン等のイミダゾリン系化合物、ジ
エチルチオ尿素等のチオ尿素化合物、その他、チウラム
系化合物、ジチオカルバミン酸塩系化合物、キサンテー
ト系化合物等が挙げられる。
【0034】軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑
油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、
ワセリン、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油、ト
ール油、蜜ロウ、ラノリン、リノール酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げられる。
【0035】カーボンブラック以外の充填剤としては、
炭酸カルシウム、タルク、シリカ等の他、各種の可塑
剤、安定剤、着色剤等が挙げられる。
【0036】〔防振ゴム部材〕第5発明の防振ゴム部材
には、車両用,非車両用の各種防振ゴム部材が含まれ
る。これらの内、広い周波数領域あるいは広い振幅範囲
の振動の発生に対処する必要のある用途の防振ゴム部材
が、特に大きな効果を期待できる。
【0037】例えば、自動車用防振ゴム部材は、エンジ
ンの回転数,タイヤの回転数,路面の状況等に応じて、
例えば10〜20Hz程度から100Hz以上に至る広
い周波数領域あるいは広い振幅範囲の振動の発生に対処
できることが望まれるため、本発明の効果が大きい。
【0038】その具体例として、エンジンマウント、キ
ャブマウント、メンバーマウント、ストラットバークッ
ション、サスペンションブッシュ等の各種ブッシュ、F
Fエンジンロールストッパー等の各種部材に利用でき
る。とりわけ、例えばエンジンマウントのように、発振
源となる装置を支持する防振ゴム部材が最適である。
【0039】
【実施例】以下に本発明の実施例を、その比較例も含め
て説明する。
【0040】〔第1実施例〕NR100PHR、酸化亜
鉛5PHR、ステアリン酸1PHR、FEFカーボン
( Fast Extruding Furnace Carbon)50PHR、ナフ
テンオイル20PHR、加硫促進剤(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)1PH
R、硫黄2PHRを基準配合とし、この配合のみからな
る比較試料No.C1、基準配合に比較して上記FEFカー
ボンが70PHRに増量された配合からなる比較試料N
o.C2、基準配合に対して東海ゴム工業(株)製の加硫高
減衰ブチルゴム粉CL−IIRをそれぞれ20,40,
60及び80PHR添加した配合からなる実施例試料N
o.1〜4を準備した。
【0041】上記の加硫高減衰ブチルゴム粉CL−II
Rは、JIS硬度(HS)60、15Hz時のtanδ
=0.42、100Hz時のKd(動的バネ定数)/K
s(静的バネ定数)=4.8のものであり、平均粒子径
約150μmに冷凍粉砕された16メッシュパス品(そ
のエアージェットシーブ法による粒度分布の分析結果を
末尾の表1に示す。)である。
【0042】上記の各未加硫組成物は、それぞれ容量
1.7リッターのバンバリーミキサーで練り、その後1
60°Cで30分間加熱して加硫することにより、比較
試料No.C1,No.C2,実施例試料No.1〜4に係るゴム成
形物を得た。そしてこれらのゴム成形物を用いて、図1
に示すように、直径50mm、高さ25mmの円柱状ゴ
ム1を作製し、その上面及び下面に直径60mm、厚さ
6mmの円盤金具2,2をそれぞれ取付けて、動特性試
験用のテストピースを構成した。
【0043】比較試料No.C1,No.C2,実施例試料No.1
〜4に係る上記テストピースのそれぞれについて、ま
ず、軸方向に5.5mm圧縮させ、2回目の往きの荷重
撓み曲線から1.25mmと3.75mmの撓み時の荷
重を読み取って、静的バネ定数Ksを算出した。引き続
き、テストピースを軸方向に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±0.05mmの定変位調和圧縮振
動を加え、JIS K 6385の非共振方法(a)に
準拠して、100Hz時の動的バネ定数Kdを算出し
た。
【0044】こうして得られた静的バネ定数Ksと動的
バネ定数Kdとから比較試料No.C1,No.C2,実施例試料
No.1〜4に係るゴム成形物の動倍率(Kd/Ks)を
求めた。又、上記と同様の手法で15Hzの周波数によ
り振幅±0.5mmの定変位調和圧縮振動を加え、JI
S K 6385の非共振方法(a)に準拠して、15
Hz時のtanδも求めた。
【0045】これらの結果を、動特性の評価値として、
末尾の表2に示す。なお、比較試料No.C1,No.C2,実施
例試料No.1〜4に係るゴム成形物の常態物性である1
00%モジュラス(M100),破断強度(TB),破
断伸び強度(EB)及びJIS硬度(HS)についても
測定し、表2に併せて示した。
【0046】〔第2実施例〕第2実施例と同一の基準配
合に対して東海ゴム工業(株)製の高減衰ノーソレック
ス加硫ゴム粉をそれぞれ20,40,60及び80PH
R添加した配合からなる実施例試料No.5〜8を準備し
た。
【0047】上記の高減衰ノーソレックス加硫ゴムは、
JIS硬度(HS)60、15Hz時のtanδ=0.
715、100Hz時のKd(動的バネ定数)/Ks
(静的バネ定数)=5.65のものであり、平均粒子径
約170μmに冷凍粉砕された16メッシュパス品(そ
のエアージェットシーブ法による粒度分布の分析結果を
末尾の表3に示す。)である。比較試料として第1実施
例と同一の比較試料No.C2を用いた。
【0048】そして第1実施例と同様に、各未加硫組成
物を加硫ゴム成形物とし、動特性試験用テストピースを
構成し、第1実施例と同様の試験によって動特性の評価
値と常態物性値を得た。これらの結果を末尾の表4に示
す。
【0049】〔第1実施例及び第2実施例の評価〕第1
実施例,第2実施例及び比較試料について表2,表4に
示す測定結果を、横軸を15Hz時のtanδ値、縦軸
を100Hz時のKd/Ks値とするグラフにプロット
した処、図2のようになった。図2において、◆は比較
試料No.C1,No.C2をプロットしたもの、●は第1実施例
の実施例試料No.1〜4をプロットしたもの、■は第2
実施例の実施例試料No.5〜8をプロットしたものであ
る。
【0050】この図2より、第1実施例の実施例試料N
o.1〜4に係るプロット列、第2実施例の実施例試料N
o.5〜8に係るプロット列は、いずれも比較試料No.C1
とNo.C2との間を結んだ標準のtanδ−動倍率相関線
xよりも明らかに低動倍率−高減衰側へシフトしてお
り、実施例試料に係る防振ゴム組成物あるいは防振ゴム
部材が比較試料に係る天然ゴムあるいはカーボンブラッ
ク添加天然ゴムに対して低動倍率でありながら高減衰と
言う特性を発現していることが分かる。
【0051】なお、あえて第1実施例と第2実施例とを
比較すると、第2実施例の方がより少量の加硫ゴム粉の
添加量で大きな効果を得られる、と言う評価が可能であ
る。このような差異は、両実施例において添加された粒
子状高減衰加硫ゴムのtanδの相違に基づくものと思
われる。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
【表3】
【0055】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る動特性試験用テストピースの縦断
面図である。
【図2】実施例に係る各試料のtanδ−動倍率値をプ
ロットしたグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 亜子 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 小川 正宏 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大脇 雅夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大塚 繁樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の動倍率とtanδを示すゴム材料
    に対して、そのマトリクス中にこれより高い減衰を示す
    加硫ゴム粉砕粒子を分散させた海島構造とすることによ
    り、前記動倍率−tanδ値を低動倍率−高減衰側へシ
    フトさせることを特徴とするゴム材料の防振特性発現方
    法。
  2. 【請求項2】 相対的に低い動倍率を示すゴム材料
    (A)のマトリクス中に、相対的に高い減衰を示す加硫
    ゴム材料(B)の粉砕粒子が分散していることを特徴と
    する防振ゴム組成物。
  3. 【請求項3】 前記ゴム材料(A)が天然ゴム、あるい
    はこれとブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴム
    とのブレンド材料であり、前記加硫ゴム材料(B)がt
    anδ(損失係数)0.4以上であることを特徴とする
    請求項2に記載の防振ゴム組成物。
  4. 【請求項4】 前記加硫ゴム材料(B)の粉砕粒子の平
    均粒子径が200μm以下であり、その添加量が40P
    HR以上であることを特徴とする請求項2又は請求項3
    のいずれかに記載の防振ゴム組成物。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4のいずれかに記載の防振ゴ
    ム組成物を用いたことを特徴とする防振ゴム部材。
JP15692898A 1998-06-05 1998-06-05 防振ゴム組成物の製造方法、防振ゴム組成物及び防振ゴム部材 Expired - Fee Related JP3693499B2 (ja)

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