JPH0632945A

JPH0632945A - 高減衰ゴム組成物

Info

Publication number: JPH0632945A
Application number: JP19194492A
Authority: JP
Inventors: Fumio Sekido; 文雄関堂; Seiji Hara; 誠治原; Naoya Ichikawa; 直哉市川
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JP3233458B2; EP0580370A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は高減衰性を発現し、弾性率の温度依
存性が少なく、破壊特性に優れ未加硫時の加工性にも優
れた、ゴム配合物を提供する。【構成】本発明は主鎖にＣ−Ｃ結合を有する基材ゴム
１００重量部に対して表面処理した無水あるいは含水シ
リカを含有するゴム組成物であって、該シリカの比表面
積(Ｘｍ²／ｇ)とシラノール濃度(Ｙ個／ｎｍ²)が３０≦Ｘ≦４００、０.０７≦Ｙ≦１.３かつＹ≦−２.０７ｌｎ(Ｘ)＋１.４０Ｘ^0.276＋５.２９の範
囲内であることを特徴とする高減衰性で弾性率の温度依
存性の少なく、かつ破壊特性に優れたゴム組成物を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高減衰性を発揮し、弾性
率の温度依存性の少なく、かつ破壊特性に優れたゴム組
成物である。防振、制振、免振、除振などの広範囲にわ
たって、振動エネルギーの伝達緩和、吸収装置に使用す
るのに好適であり、特に例えば−３０℃といった極めて
過酷な温度における使用が要求される場合に有効であ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業の高度化に伴って自動車をは
じめ産業機械、家庭用電気機器、ＯＡ機器、車両、高層
ビル、橋梁の主塔等など幅広い分野で騒音や振動の低減
技術が必要となってきており、ますます重要性が高まっ
てきている。これらの防振、制振、免振、除振等の技術
における振動エネルギーの伝達緩和、吸収装置には、一
般に高減衰特性を有したゴム配合物が使用されている。

【０００３】通常、これらのゴム配合物には、カーボン
ブラックを多量配合するとともに、軟化剤や可塑剤、樹
脂が多量に配合されたり、ハイスチレンＳＢＲのような
ガラス転移点の高いポリマーをブレンドする方法がとら
れている。しかし、カーボンブラックの多量配合は混練
時および成形時の加工性の低下をもたらす。また、軟化
剤や可塑剤の配合は減衰性の低下をまねく。さらに、樹
脂を多量配合したり、ガラス転移点の高いポリマーを使
用する場合、弾性率の温度依存性が大きく、実使用にお
いては安定した性能を示さないゴム配合物となってしま
う。

【０００４】また、従来、高減衰で弾性率の温度依存性
の小さいゴム組成物としてシリコーンゴムを用いること
がある。しかし、このゴム組成物は破壊特性(低引張り
強さ、低剪断強度、低剪断伸び)の点で欠点があった。

【０００５】以上のような状況から弾性率の温度依存性
の少なく、破壊特性に優れた、高減衰で広温度範囲にお
いて使用可能な耐寒性の優れたゴム配合物の出現は、振
動エネルギーの伝達緩和、吸収装置の需要増加に伴い、
早急に求められている重要でかつ難解な課題である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高減衰性を
発現し弾性率の温度依存性が少なく、破壊特性に優れ未
加硫時の加工性にも優れた、ゴム配合物を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一般にホワイトカーボン
と呼ばれるシリカは、表面がシラノール基により高極
性、親水性になっており、ゴムとのぬれや分散が悪い。
また、加硫促進剤がシリカ表面に吸着されるので加硫を
遅らせ、また混練中にゴムとの間でゲルを生成したりし
て、加工性を悪くするなどの問題があり、実配合に供す
るのが困難であった。このため、シラン化合物により、
シリカ表面のシラノール基に疎水性、極性の官能基を導
入したシリカを用いることにより上記に述べたような問
題点が解消され、実配合に供されるようになった。これ
はシラン化合物とシリカとの縮合反応でシリカ表面のシ
ラノール基が減少し、それにより加硫遅れやゲル化が少
なくなり、シリカ粒子の凝集も減少して分散性が向上
し、これらのことにより、混練り、成形時の加工性、加
硫特性が改良され弾性率の温度依存性も少ないゴム組成
物が得られるようになった。

【０００８】しかし、逆にシラノール基の減少は減衰特
性の低下を招く。このため適度な範囲の比表面積とシラ
ノール濃度が必要である。

【０００９】研究の結果、各種シラン化合物により表面
処理した図１の範囲内の比表面積、シラノール濃度の無
水あるいは含水シリカを基材ゴム１００重量部に対して
３０〜１６０重量部、好ましくは４０〜１２０重量部配
合したゴム配合物が減衰特性と弾性率の温度依存性もよ
く、金属との接着、破壊特性にも優れ、未加硫時の加工
性も優れたゴム配合物を得ることが可能となり、その結
果、振動エネルギーの吸収、緩和に係わるゴム材料とし
て免振、防振、制振等に適用できることが判った。尚、
本明細書中において、温度依存性が良いとは、動的剪断
貯蔵弾性率の比（３０℃／３０℃）か２．７以下である
ことを意味し、減衰性が良いとはtanδ（３０℃）が０.
０５以上であることを意味する。

【００１０】本発明における基材ゴムとしては、天然ゴ
ムと合成ゴムが挙げられ、合成ゴムとしては、ポリイソ
プレンゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレ
ンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリロ
ニトリルブタジエンゴムおよびその混合物が使用でき
る。とりわけ、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイ
ソプレンゴムが好ましい。

【００１１】本発明に用いる無水あるいは含水シリカは
前述のように、表面がシラン化合物により表面処理され
たものであって、その比表面積(Ｘｍ²／ｇ)とシラノー
ル濃度(Ｙ個／ｎｍ²)との関係が以下の条件を満足する
ものである。３０≦Ｘ≦４０００.０７≦Ｙ≦１.３Ｙ≦−２.０７ｌｎ(Ｘ)＋１.４０Ｘ^0.276＋５.２９

【００１２】表面処理に用いられるシラン化合物はメチ
ルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メ
チルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ト
リメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、
イソブチルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリメトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリ
エトキシシラン、ジフェニルトリメトキシシラン、ジフ
ェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラ
ン、トリフェニルエトキシシラン、ヘキシルトリメトキ
シシラン、オクタデシルメチルジメトキシシラン、オク
タデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキ
シシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラ
ン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘプタ
デカフルオロデシルメチルジメトキシシラン、ヘプタデ
カフルオロデシルトリメトキシシラン、シクロヘキシル
メチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、オ
クタメチルシクロテトラシラザン、ノナメチルトリシラ
ザン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラ
ン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、
ジメチルブチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルク
ロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリク
ロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、トリフェニル
クロロシラン、トリ−ｎ−プロピルクロロシラン、メチ
ルジフェニルクロロシラン、メチルフェニルジクロロシ
ラン、ｎ−ブチルジメチルクロロシラン、ｔｅｒｔ−ブ
チルジメチルクロロシラン、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニ
ルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、
クロロメチルトリメチルシラン、３−クロロプロピルメ
チルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジエ
トキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラ
ン、３−クロロプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シ
ラン、ジフェニールシランジオール、トリクロロエチル
シラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシラ
ン、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、ヘプ
タデカフルオロデシルメチルジクロロシラン、オクタデ
シルジメチルクロロシラン、オクタデシルメチルジクロ
ロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、トリ−ｎ−
ブチルクロロシラン、トリデカフルオロオクチルトリク
ロロシラン、トリエチルクロロシラン等が挙げられる。
シリカの表面処理方法は、シリカに、上記シラン化合物
を添加し、１００〜２００℃に加熱、撹拌し、シリカと
シラン化合物を縮合反応させて行われる。

【００１３】比表面積(Ｘ)は吸着気体として窒素ガスを
用いる気相吸着法(例えば、柴田化学器械工業(株)製の
迅速表面積測定装置ＳＡ−１０００)で測定される。シ
ラノール濃度は電位差自動滴定装置(ＡＴ−３１０、京
都電子工業(株)製)を用いて測定する。

【００１４】上記比表面積およびシラノール濃度を満足
するシリカは市販されており、日本アエロジル(株)製ア
エロジルＲ８１２Ｓ、Ｒ８０５、Ｒ８１２、Ｒ９７２、
ＲＸ２００、ＲＸ５０およびＯＸ５０が挙げられる。比
表面積(Ｘ)が上記範囲外であると、ゴム中での、分散が
悪くなる。シラノール濃度(Ｙ)は上記範囲外であると、
ゴムとの混練中のゲル化が大きくナり、又加硫がいちじ
るしく遅れる。表面処理されたシリカの配合量は基材ゴ
ム１００重量部に対し、３０〜１６０重量部、好ましく
は４０〜１２０重量部である。３０重量部より少ないと
減衰付与効果が少くなり、１６０重量部を越えるとゴム
中への混練が難しくなる。

【００１５】本発明のゴム配合物には、加硫剤(例えば
硫黄)、加硫促進剤、加硫助剤（例えば、ステアリン
酸、酸化亜鉛等）、老化防止剤、カーボンブラック、充
填剤、軟化剤、粘着付与剤等を必要に応じて、添加す
る。加硫剤は基材ゴム１００重量部に対し０.３〜５重
量部配合してもよい。また加硫促進剤は基材ゴム１００
重量部に対し、０.３〜４重量部配合してもよい。更
に、加硫助剤は基材ゴム１００重量部に対して１〜６重
量部配合することができる。これら全体の配合量は基材
ゴム１００重量部に対して５〜１００重量部である。

【００１６】本発明のゴム配合物は上記成分を十分混練
した後、〜 ℃の温度で所定時間加硫成形する。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例につき、以下の如く説明す
る。表−１に示すシリカを用いて実施例を表２〜４に示
し、比較例として表−５に示すゴム配合物を混練しその
配合物を１５０℃で所定時間プレス加硫して得られる加
硫ゴムの諸物性を測定した。

【００１８】本発明のゴム組成物の各組成物の各物性と
その測定法は下記の通りである。物性；引張強さ(kgf/cm²)、伸び(％)、剪断変形伸び
(％)、剪断強度(kg/cm²)、動的剪断貯蔵弾性率(Ｇ＊)、
およびｔａｎδ。測定法；引張強さ(kgf/cm²)、伸び(％)はＪＩＳＫ６
３０１に準じて行う。

【００１９】剪断変形伸び％、剪断強度(kg/cm²)は図２
のような試料でテストする。ゴム組成物の加硫挙動は日
合商事株式会社、ＪＳＲ、キュラストメータIIIＤ型に
よって測定した。

【００２０】動的粘弾性物性は株式会社東京衡機製造
所、ＰＳＡ−０１５ハイドロパルス疲労試験機にて測定
した。

【００２１】その測定条件は周波数０.５Ｈｚ、剪断歪
み±５０％、温度３０℃と−３０℃である。

【００２２】また、表−６には比較例として高減衰シリ
コーンゴムを示している。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】

【表６】

【００２９】本発明の請求範囲内のシリカを用いた実施
例１〜１１と比較例１、２をくらべると、比較例１，２
に用いたシリカはいずれも比表面積とシラノール濃度が
図１の斜線シラノール濃度図１に示す範囲外のものであ
る。これらシリカを用いた比較例１、２は未架橋時のト
ルクが著しく高く混練、カレンダーリング、押出成型等
の加工性が悪く、かつ加硫が非常に遅れ、実用配合とし
ては不適当である。

【００３０】一方、実施例１〜１１は未架橋時のトルク
も低く、減衰の指標となるＴanδも０.１０〜０.３２と
高い。また、弾性率の温度依存性も−３０℃と３０℃と
の弾性率の比も１.５０〜２.１８と低い値を示しており
良好である。比表面積が３０m²／g以下のシリカとして
は３m²／gのものがあるが、これほど比表面積が小さく
なると減衰付与効果がない。また、シラノール基濃度
０.０７／nm²以下のものは作ることは不可能である。

【００３１】従来から、高減衰で弾性率の温度依存性の
良好なゴムとしてシリコーンゴムがあるがこれは低破壊
強度(低引張り強度、低剪断強度、低剪断変形伸び)であ
る欠点を有していた。

【００３２】比較例３、４と実施例とを較べると、実施
例は破断特性の指標となる引張り強度、剪断強度、剪断
変形伸びにおいて、実施例は比較例より優っていること
がわかる。

【００３３】、上述のことより請求範囲内の比表面積と
シラノール濃度が図１の斜線に示す範囲内の無水あるい
は含水シリカを使用したゴム組成物は従来の、シリカを
使用したゴム組成物の欠点もなく、従来の高減衰ゴム組
成物に較べて、破断特性が良く、高減衰で、かつ弾性率
の温度依存性の小さい良好なゴム組成物であることが判
る。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明の高減衰ゴム組
成物は高減衰特性、弾性率の温度依存性も小さく、かつ
破断特性に優れていることから、各種免震、防振、制振
装置のゴム材料として有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要件(ＸおよびＹ)の領域を表わした
図。

【図２】剪断変形伸び(％)と剪断強度(kg／cm²)を測
定するための試料の模式図。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】研究の結果、各種シラン化合物により表面
処理した図１の範囲内の比表面積、シラノール濃度の無
水あるいは含水シリカを基材ゴム１００重量部に対して
３０〜１６０重量部、好ましくは４０〜１２０重量部配
合したゴム配合物が減衰特性と弾性率の温度依存性もよ
く、金属との接着、破壊特性にも優れ、未加硫時の加工
性も優れたゴム配合物を得ることが可能となり、その結
果、振動エネルギーの吸収、緩和に係わるゴム材料とし
て免振、防振、制振等に適用できることが判った。尚、
本明細書中において、温度依存性が良いとは、動的剪断
貯蔵弾性率の比（−３０℃／３０℃）か２．７以下であ
ることを意味し、減衰性が良いとはtanδ（３０℃）が
０.０５以上であることを意味する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】上記比表面積およびシラノール濃度を満足
するシリカは市販されており、日本アエロジル(株)製ア
エロジルＲ８１２Ｓ、Ｒ８０５、Ｒ８１２、Ｒ９７２、
ＲＸ２００、ＲＸ５０およびＯＸ５０が挙げられる。比
表面積(Ｘ)が上記範囲外であると、ゴム中での、分散が
悪くなる。シラノール濃度(Ｙ)は上記範囲外であると、
ゴムとの混練中のゲル化が大きくなり、又加硫がいちじ
るしく遅れる。表面処理されたシリカの配合量は基材ゴ
ム１００重量部に対し、３０〜１６０重量部、好ましく
は４０〜１２０重量部である。３０重量部より少ないと
減衰付与効果が少くなり、１６０重量部を越えるとゴム
中への混練が難しくなる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】本発明のゴム配合物は上記成分を十分混練
した後、１４０〜１８０℃の温度で所定時間加硫成形す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【表２】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】

【表３】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】

【表４】

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】

【表５】

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【表６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主鎖にＣ−Ｃ結合を有する基材ゴム１０
０重量部に対して表面処理した無水あるいは含水シリカ
を含有するゴム組成物であって、該シリカの比表面積
(Ｘｍ²／ｇ)とシラノール濃度(Ｙ個／ｎｍ²)が３０≦Ｘ≦４００、０.０７≦Ｙ≦１.３かつＹ≦−２.０７ｌｎ(Ｘ)＋１.４０Ｘ^0.276＋５.２９の範
囲内であることを特徴とする高減衰性で弾性率の温度依
存性の少なく、かつ破壊特性に優れたゴム組成物。