JPWO2018235587A1 - 防振ゴム用ゴム組成物 - Google Patents

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Abstract

エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム(EPDM)100重量部に対して、(A)平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のカーボンブラックA 32〜60重量部、(B)平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのカーボンブラックB 10〜30重量部、(C)エチレン−α−オレフィン共重合体2〜10重量部および(D)シリカ 0〜16重量部を配合してなる防振ゴム用組成物。この防振ゴム用組成物は、低動倍率性(ゴムの変形速度上昇に伴う弾性率の増大が小さいこと)、耐久性(ゴムの繰り返し変形による破壊に対する耐力)、耐熱性などにすぐれた、センターベアリングサポート等の加硫成形材料として有効に用いられる。

Description

本発明は、防振ゴム用ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、自動車のプロペラシャフトを防振支持するセンターベアリングサポートの加硫成形材料などとして有効に用いられる防振ゴム用ゴム組成物に関する。
各種の防振ゴムには、支持する重量物の振動を吸収し、抑制する防振機能と重量物を支える高度の強度特性とが要求される。また近年、自動車の高出力化や高性能化に伴い、例えばプロペラシャフト(エンジンから後輪デファレンシャルへ機動力を伝達するシャフト)を防振支持するセンターベアリングサポート近傍の環境が高温化傾向にあり、これに用いられる材料のさらなる耐熱性向上の要求が高まりつつある。さらに、信頼性向上のための耐久性や自動車の静粛性のための防振性などの向上も必要課題となっている。
従来、センターベアリングサポート用成形材料としては、天然ゴム、天然ゴム/SBRブレンドゴム、クロロプレンゴム、SBR/EPDMブレンドゴム、塩素化ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム等が用いられてきたが(特許文献１〜３参照)、最近のセンターベアリングサポートの性能向上の要求に対して、耐熱性、耐久性等の面で、機能を満足させることが困難となりつつある。加えて、動倍率(静動比)のさらなる低減も要求されている。
特開２００１−２８６７号公報 特開２００１−４９１４３号公報 特開平３−２２７３４３号公報
本発明の目的は、低動倍率性(ゴムの変形速度上昇に伴う弾性率の増大が小さいこと)、耐久性(ゴムの繰り返し変形による破壊に対する耐力)、耐熱性などにすぐれ、センターベアリングサポート等の加硫成形材料として有効に用いられる防振ゴム用のゴム組成物を提供することにある。
かかる本発明の目的は、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム100重量部に対して、(A)平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のカーボンブラックA 32〜60重量部、(B)平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのカーボンブラックB 10〜30重量部、(C)エチレン−α−オレフィン共重合体2〜10重量部および(D)シリカ 0〜16重量部を配合してなる防振ゴム用ゴム組成物によって達成される。
本発明に係るゴム組成物は、EPDMに、(A)平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のカーボンブラックA、(B)平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのカーボンブラックBといった２種類のカーボンブラックを用い、さらにこれらと(C)エチレン−α−オレフィン共重合体とを配合して用いることによって、得られる防振用ゴムは一定硬度当りの動倍率(静動比)が低く、強度特性、耐疲労性および耐熱性にすぐれるといったすぐれた効果を奏する。
本発明の防振ゴム用ゴム組成物は、EPDM 100重量部に対して、(A)平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のカーボンブラックA 32〜60重量部、(B)平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのカーボンブラックB 10〜30重量部および(C)エチレン−α−オレフィン共重合体2〜10重量部を配合してなり、これらの配合比は、架橋後の防振用ゴムのゴム硬度(Hs)が60〜80となるように調整される。架橋後の防振用ゴムのゴム硬度がこれより小さいと、プロペラシャフトを支持するに足る弾性が得られないようになり、一方これより大きいと動倍率が大きくなり所望の防振効果が得られなくなる。
EPDMとしては、エチレンおよびプロピレンに各種の非共役ジエン成分を少量共重合させたもののいずれも用いることができ、非共役ジエンとしては、好ましくは5-エチリデン-2-ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,4-ヘキサジエン等を共重合させたものが用いられる。
(A)成分のカーボンブラックAとしては、平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のもの、好ましくは100〜160ml/100gのもの、例えばSRF-HS-HFカーボンブラックが、EPDM 100重量部に対して32〜60重量部、好ましくは35〜55重量部の割合で用いられる。かかるカーボンブラックAは、低動倍率化のカーボンとして用いており、これより少ない配合量で用いられると、目的の動倍率に対する効果が不十分となってしまい、一方これより多い配合量で用いられると、アグロメレート(カーボンブラックの二次凝集体)による破壊が著しく、耐久性が悪化するようになる。
(B)成分のカーボンブラックBとしては、平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのもの、例えばFEFカーボンブラックが、EPDM 100重量部に対して10〜30重量部、好ましくは15〜25重量部の割合で用いられる。かかるカーボンブラックBは、補強性付与とカーボンブラックAの分散性を改善するために用いられており、これより少ない配合量で用いられると、分散性の改善効果が不十分であり、耐久性が悪化するようになる。一方、これより多い配合量で用いられると、アグロメレート(カーボンブラックの二次凝集体)による破壊が著しく、やはり耐久性が悪化するようになる。

(C)成分のエチレン−α−オレフィン共重合体は、EPDM 100重量部に対して2〜10重量部、好ましくは3〜7重量部の割合で用いられる。α−オレフィンとしては、炭素数3〜10のものが用いられる。これは市販品、例えば三井化学製品TAFMER A4085などをそのまま用いることができる。エチレン−α−オレフィン共重合体がこれ以下の割合で用いられると、動倍率が劣ってしまうようになり、一方これ以上の割合で用いられると、オープンロールを用いての加工性が悪化するようになる。
以上の必須成分に加えて、低動倍率化といった観点より、さらに(D)シリカを用いることができる。シリカとしては、BET法比表面積(ASTM D-1993-03準拠)が150〜300m2/g、好ましくは180〜230m2/gのものが、EPDM 100重量部に対して16重量部以下、好ましくは2〜16重量部の割合で用いられる。
架橋剤としては、有機過酸化物(E)、例えば第3ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、第3ブチルクミルパーオキサイド、1,1-ジ(第3ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第3ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(第3ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、1,3-ジ(第3ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、第3ブチルパーオキシベンゾエート、第3ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、n-ブチル-4,4-ジ(第3ブチルパーオキシ)バレレート等が用いられる。
これらの有機過酸化物は、EPDM100重量部当り約1〜8重量部、好ましくは約2〜7重量部の割合で用いられる。これ以下の配合割合では、十分な架橋密度が得られず、耐熱性や耐圧縮永久歪特性が劣るようになり、一方これ以上の割合で用いられると、発泡により架橋成形品が得られなくなる。加硫剤として、イオウまたは含イオウ化合物(F)を併用することもでき、イオウまたは含イオウ化合物は有機過酸化物に対して約1/10以下、好ましくは約1/30〜1/20の重量比で用いられる。
組成物中には、以上の各成分以外に、ステアリン酸、パルミチン酸、パラフィンワックス、プロセスオイル、液状ポリブタジエン等の加工助剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の2価金属の酸化物または水酸化物、ハイドロタルサイト等の受酸剤、可塑剤、老化防止剤等、ゴム工業で一般的に用いられている配合剤が、物性を損ねない範囲で適宜添加されて用いられる。
以上の各成分は、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダ等を用いて混練され、混練物は圧縮成形機、注入成形機、射出成形機を用い、温度約140〜250℃、圧力約2〜50MPa、時間1〜30分間の条件下で、センターベアリングサポート等所定の防振ゴム製品に加硫成形される。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例１
EPDM(ランクセス社製品Keltan6750) 100重量部
カーボンブラックA(東海カーボン製品シーストG-SWA； 46 〃
平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、
DBP吸油量100ml/100g以上)
カーボンブラックB(同社製品シーストG-SO； 18 〃
平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、
DBP吸油量100〜160ml/100g)
エチレン−α−オレフィン共重合体 5 〃
(三井化学製品TAFMER A4085)
シリカ(東ソー・シリカ製品Nipsil LP) 10 〃
有機過酸化物(日本油製品パークミルD) 2 〃
イオウ 0.1 〃
以上の各成分をニーダおよびオープンロールで混練し、混練物について180℃、6分間のプレス架橋を行い、試験片を得た。
実施例２
実施例１において、カーボンブラックA量が39重量部に、カーボンブラックB量が15重量部にそれぞれ変更された。
実施例３
実施例１において、カーボンブラックA量が53重量部に、カーボンブラックB量が21重量部にそれぞれ変更された。
比較例１
実施例１において、カーボンブラックA量が25重量部に、カーボンブラックB量が29重量部にそれぞれ変更された。
比較例２
実施例１において、カーボンブラックA量が63重量部に、カーボンブラックB量が11重量部にそれぞれ変更された。
比較例３
実施例１において、カーボンブラックA量が50重量部に、カーボンブラックB量が5重量部にそれぞれ変更された。
比較例４
実施例１において、カーボンブラックA量が30重量部に、カーボンブラックB量が35重量部にそれぞれ変更された。
比較例５
実施例１において、エチレン−α−オレフィン共重合体の代わりに、エチレン−酢酸ビニル共重合体(バイエル社製品レバプレン500)が同量(5重量部)用いられた。
比較例６
実施例１において、エチレン−α−オレフィン共重合体の代わりに、芳香族変性テルペン樹脂(ヤスハラケミカル製品YSレジン TO105)が同量(5重量部)用いられた。
比較例７
実施例１において、エチレン−α−オレフィン共重合体が用いられなかった。
比較例８
実施例１において、下記組成のゴム組成物が用いられた。
SBR(日本ゼオン製品SBR1502) 50重量部
BR(同社製品BR1250H) 15 〃
EPDM(Keltan6750) 35 〃
カーボンブラックC(旭カーボン製品Asahi♯35G； 19 〃
平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量16〜28g/kg、
DBP吸油量44〜60ml/100g)
カーボンブラックB(シーストG-SO) 38 〃
有機過酸化物(化薬アクゾ製品パーカドックス14) 1.3 〃
イオウ 1.3 〃
加硫促進剤(大内新興化学工業製品ノクセラーTBZTD) 0.4 〃
比較例９
比較例８において、カーボンブラックC量が24重量部に、カーボンブラックB量が48重量部にそれぞれ変更された。
比較例１０
比較例８において、カーボンブラックC量が29重量部に、カーボンブラックB量が54重量部にそれぞれ変更された。
以上の各実施例および比較例で得られた試験片について、硬さ、動倍率、耐疲労性および耐熱性の測定および評価が行われた。
硬さ：ASTM D2240に対応するJIS K6253-3準拠
耐疲労性(伸長疲労寿命)：上島製作所製定伸長疲労試験機FT-3103を用
い、下記の条件にて測定を行い、切断まで
の平均寿命回数(MTTF、N=10)を求めた
試験片：6号ダンベル
歪み条件：20mmの標線間の歪み率0〜
120％
加振周波数：5Hz
雰囲気温度：100℃
動倍率：Kd 50Hz/Kst にて、変形速度が1％/秒時の材料の弾性率に対
する変形速度が50％/秒時の材料の弾性率の比を求め、EPDM
およびSBRを用いた比較例８〜１０のいずれかに対して、硬さ
が同等な実施例１〜３および比較例１〜７のゴム材の評価を
、対応比較例に対して動倍率の値が低いものを◎、1〜1.1倍
のものを○、1.1倍を超えるものを×として評価した
耐熱性：125℃、150時間後の硬さ変化を算出した
得られた結果は、動倍率の比較対象とされた対応比較例のNo.とともに、次の表に示される。
Figure 2018235587
以上のことから、次のことがいえる。
(1) 各実施例で得られたゴム材料は、動倍率がいずれも比較対応ゴム材料よりも低く、また耐疲労性は疲労寿命がいずれも10万回を超えるというように良好であり、さらに耐熱試験後の硬さ変化もほとんどなく、すべての特性においてすぐれた材料である。
(2) Hsが60〜80の範囲ではカーボンブラックA/カーボンブラックB重量比が2/1前後の配合量が理想であるのに対して、カーボンブラックAが下限量以下またはカーボンブラックBが上限量以上の場合(比較例１、４)、カーボンブラックAに対してカーボンブラックBの配合量が多くなってしまうため、動倍率が劣ってしまう。
(3) 逆に、カーボンブラックAが上限量以上またはカーボンブラックBが下限量以下の場合(比較例２、３)、カーボンブラックAに対してカーボンブラックBの配合量が少なくなってしまうため、耐疲労性が劣ってしまう。
(4) エチレン−α−オレフィン共重合体を別の樹脂におきかえた場合(比較例５、６)、動倍率が劣ることとなる。
(5) エチレン−α−オレフィン共重合体を配合しない場合(比較例７)には、動倍率が劣ることとなる。
(6) EPDMの一部をSBRにおきかえた場合(比較例８、９、１０)、動倍率が劣ることとなる。

Claims (7)

  1. エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム100重量部に対して、(A)平均粒子径60〜100nm、ヨウ素吸着量14〜23g/kg、DBP吸油量100ml/100g以上のカーボンブラックA 32〜60重量部、(B)平均粒子径40〜50nm、ヨウ素吸着量35〜49g/kg、DBP吸油量100〜160ml/100gのカーボンブラックB 10〜30重量部、(C)エチレン−α−オレフィン共重合体2〜10重量部および(D)シリカ 0〜16重量部を配合してなる防振ゴム用ゴム組成物。
  2. シリカを2〜16重量部を配合した請求項１記載の防振ゴム用ゴム組成物。
  3. 架橋剤として(E)有機過酸化物 1〜8重量部をさらに配合した請求項１記載の防振ゴム用ゴム組成物。
  4. 有機過酸化物と共に、それに対して重量比で1/10以下の(F)イオウが併用された請求項３記載の防振ゴム用ゴム組成物。
  5. 請求項３または４記載の防振ゴム用ゴム組成物を加硫成形して作製された防振ゴム。
  6. ゴム硬度が60〜80である請求項５記載の防振ゴム。
  7. センターベアリングサポートとして用いられる請求項５記載の防振ゴム。
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