JPH08269239A - 防振ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムに
フタル酸ジブチル吸油量（ｍｌ／１００ｇ）／窒素吸着
比表面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上であるカーボンブラ
ックを混練してなる防振ゴム組成物、及びそのゴム組成
物を用いた防振ゴム。 【効果】 本発明の防振ゴム組成物では補強材として特
定のカーボンブラックを用いており、これにより得られ
る防振ゴムは、静ばね定数を35.0kgf/mmとしたときでも
動倍率が 1.7未満の防振ゴムを得ることが可能となり、
重量物を搭載・支持する場合の歪みが小さく、かつ防振
性に優れているため、エンジンマウントをはじめとする
自動車用防振部材に幅広く用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防振ゴム組成物、特に
自動車用防振ゴムとして有用性の高い防振ゴム組成物、
及びそのゴム組成物を用いてなる防振ゴムに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】一般に、自動車には、振動や
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に防振ゴムが用
いられている。振動や騒音の低減という目的に限れば、
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。しかし、一方、柔らかすぎると搭載物の重
量で撓んでその支持位置が変化し、支持物を含む構成体
全体の性能、ひいては、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的性能に悪い影響を及ぼ
すことになる。すなわち、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背反の特性が要求され
る。ここで、振動・騒音は周波数の比較的高い動的な要
素であるのに対し、操縦安定性は動きの少ない静的な要
素である。したがって、防振性能は振動を伝達する振動
状態のばね定数（動ばね定数）が小さいほどよく、一方
支持性能（強度）は支持剛性を示す静ばね定数が大きい
もの程よい。よって、動ばね定数と静ばね定数との比、
すなわち動倍率（動ばね定数／静ばね定数）の値の小さ
いゴムほど防振ゴムとしてすぐれているといえる。

【０００３】従来、防振ゴムとしては、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン
ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソブテ
ン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）等のジエン系ゴムまたは
これらのうち２種ないし３種以上からなるジエン系ブレ
ンドゴムが広く用いられている。こうしたゴムは動ばね
定数が比較的小さく振動や騒音の遮断性能には優れてい
るが、ＮＲ単体で硬度４０°ＨＳ程度である。このた
め、一般には、上記のゴムをベース（マトリックス）と
し、これに補強材のカーボンブラックを配合することに
より支持性能を用途に応じた水準まで高めることが行な
われている。

【０００４】しかし、カーボンブラックの配合量を増す
と、外部から振動を受けた際、カーボンブラック粒子相
互間あるいはカーボンブラックとゴム分子間の相互作用
によるエネルギー損失が大きくなるため、静ばね定数以
上に動ばね定数が増加してしまう。この結果、十分な支
持性能を確保しようとしてゴムの硬さを増すと振動・騒
音が増すという問題があった。大粒径のカーボンブラッ
クを用いることで動倍率の増大をできる限り抑える努力
もなされているが、十分な補強効果が得られず小粒径の
カーボンより多量に充填せねばならず低動倍率効果が小
さくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、防振ゴムにおいて動倍率を増大させることなく所望
の硬さを実現して自動車用防振部材への幅広い使用を可
能とすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく検討し、カーボンブラックとしてフタル酸ジ
ブチル吸油量（ｍｌ／１００ｇ）／窒素吸着比表面積
（ｍ² ／ｇ）の値が特定の範囲にあるカーボンブラック
を用いることにより、ＮＲその他のジエン系ゴムの動倍
率が大きく改善されることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００７】すなわち、本発明は １） 天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムにフタ
ル酸ジブチル吸油量（ｍｌ／１００ｇ）／窒素吸着比表
面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上であるカーボンブラック
を混練してなる防振ゴム組成物、 ２） ゴム成分１００重量部に対してカーボンブラック
２０〜１００重量部配合してなる前記１に記載の防振ゴ
ム組成物、及び ３） 前記１または２に記載の組成物を用いてなる防振
ゴムを提供する。以下、本発明の防振ゴム組成物および
防振ゴムについて詳しく説明する。

【０００８】

【ゴムポリマー】本発明ではゴムポリマーマトリックス
（ベース）として、ＮＲあるいはジエン系合成ゴムまた
はこれらのうちの２種もしくは３種以上からなるブレン
ドゴムを使用する。ＮＲは各種品質・等級のものを用い
ることができる。ジエン系合成ゴムは、防振ゴムとして
従来用いられているもののいずれも使用可能であり、ブ
タジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（Ｓ
ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソブテン−イソ
プレンゴム（ＩＩＲ）、ブタジエン−アクリロニトリル
ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらも各種品質・等
級のものを用いることができ、また、ＳＢＲの場合は、
溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）および乳液重合ＳＢＲ
（Ｅ−ＳＢＲ）のいずれも用いることができる。ＮＲを
含めこれらのジエン系ゴムではカーボンブラックが良好
に分散するため、本発明の効果が特に顕著に発現する。

【０００９】

【カーボンブラック】従来、ゴム配合物に配合するカー
ボンブラックとしては、吸油量で評価される粒子の２次
凝集の大きいもの（いわゆる、ハイストラクチャー構造
のもの）ほど優れた分散性を示し、有効であることが知
られているが、本発明で好適に用いられるカーボンブラ
ックは、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量（ｍｌ／１
００ｇ単位）／窒素吸着比表面積（ｍ² ／ｇ単位）の値
が３以上のものである。ここで、ＤＢＰ吸油量は単位重
量の粉体に吸着されるＤＢＰの容積を表わす値であり、
ＤＢＰは一次粒子の表面を覆うばかりでなく、ば粒子の
２次凝集構造中の空隙に吸着されるため、比表面積と凝
集構造との両方に関係する指標である。また、窒素吸着
比表面積は窒素吸着量よりは計算される窒素吸着面積を
粒子重量で割ったものであり、比表面積を表わす。ＤＢ
Ｐ吸油量も窒素吸着比表面積も一般にカーボンブラック
の粒径が小さい程大きな値となるが、窒素吸着比表面積
が実際の比表面積にほぼ対応するのに対し、ＤＢＰ吸油
量は近似的には比表面積と粒子の凝集構造因子との積に
対応するため、両者の比を採ることにより粒子の凝集構
造を評価することができる。なお、一般に微小粒子の比
表面積の指標としてはヨウ素吸着量も用いられるが、カ
ーボンブラックでは表面に酸素が吸着されやすく、これ
がヨウ素の吸着を阻害するため、ヨウ素吸着量は正確な
指標となし得ない。

【００１０】ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ単位）／窒
素吸着比表面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上のハイストラ
クチャーカーボンブラックを用いると同程度の硬度のゴ
ム組成物を得るのに必要なカーボンの配合量は少なくて
済む。したがってポリマーとカーボン間の接触表面積が
少なくなりエネルギーロスが減少する。また、ハイスト
ラクチャーカーボンではカーボン粒子が多く繋がってい
る分だけカーボン同士の摩擦も減少する。ＤＢＰ吸油量
（ｍｌ／１００ｇ単位）／窒素吸着比表面積（ｍ² ／
ｇ）の値が３未満ではこの効果が十分ではない。なお、
上記の比が３以上で、かつ窒素吸着比表面積が３０ｍ²
／ｇ以下のハイストラクチャーカーボンの場合には、静
ばね定数に対する動倍率の増加率を低く抑えることがで
き、望ましい動倍率の範囲内で静ばね定数を高くするこ
とができる。一方、上記の比が３以上で、かつ窒素吸着
比表面積が３０ｍ² ／ｇ、特に４０ｍ² ／ｇ以上のハイ
ストラクチャーカーボンの場合には、少ない充填量で高
い静ばね定数を実現することができる。

【００１１】ＤＢＰ吸油量はJIS K6221(ASTM D-2414)に
したがって測定される。具体的には、ローターを備えた
アブソープトメーターに所定量の乾燥試料を装入し、ロ
ーターを規定速度（125rpm）で回転させながら、自動ビ
ュレットより一定速度（４ml／分）でＤＢＰ（ジブチル
フタレート）を滴下し、滴下されたＤＢＰとカーボンブ
ラックの混合に伴なう混合トルクが規定値（アブソープ
トメータートルク用リミットスイッチにより規定され
る。）に達するまでに滴下されたＤＢＰ量より、試料１
００ｇ当たりの吸油量を計算する。窒素吸着比表面積は
ASTM D3037(ISO 6810-1985）にしたがって測定される。
原理的には、試料を測定管内に装入し、脱ガスした後、
所定温度での窒素吸着操作を行ない、温度、窒素圧から
所定の換算表を用いて試料１ｇ当たりの窒素吸着比表面
積を計算する。カーボンブラックの配合量は、防振ゴム
の用途によるので一概に規定できないが、一般的にはゴ
ム１００重量部に対し、カーボンブラック２０〜１００
重量部、好ましくは３０〜８０重量部である。

【００１２】

【その他の添加剤】また、本発明の防振ゴム組成物に
は、加工助剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化
剤、充填剤等を添加して用いてもよい。加硫剤は、一般
に使用されるいずれの加硫剤も使用できる。かかる化合
物の例としては、イオウ、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。この
中ではイオウが好ましく、ゴム成分１００重量部に対し
0.5〜５重量部程度用いることができる。

【００１３】加硫促進剤は、ゴムポリマーのラジカル切
断を抑制し架橋効果を向上させるための添加剤でありゴ
ム成分１００重量部に対し 0.5〜５重量部程度用いるこ
とができる。加硫促進剤の例としては、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、Ｎ−オ
キシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−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、２−（２，４−ジニトロフ
ェニル）メルカプトベンゾチアゾール、２−（２，６−
ジエチル−４−モルホリノチオ）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、ジオルトトリルグアニジン、ト
リフェニルグアニジン、オルトトリルビグアニド、ジフ
ェニルグアニジンフタレート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、ブチルアルデヒド
−アニリン縮合物、ヘキサメチレンテトラミン、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
またはアルデヒド−アンモニア系化合物；２−メルカプ
トイミダゾリン等のイミダゾリン系化合物；チアカルバ
ミド、ジエチルチオ尿素、ジブチルチオ尿素、トリメチ
ルチオ尿素、ジオルトトリルチオ尿素等のチオ尿素化合
物；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチ
ルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスル
フィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ペンタメ
チレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系化合
物；ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオ
カルバミン酸亜鉛、ジブチルチオカルバミン酸亜鉛、エ
チルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、ブチルフェニル
ジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸
ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸セレン、ジエ
チルジチオカルバミン酸テルル等のジチオカルバミン酸
塩系化合物；ジブチルキサントゲン酸亜鉛等のキサンテ
ート系化合物等の化合物が挙げられる。

【００１４】軟化剤は上記のゴム成分１００重量部に対
して１００重量部程度まで用いられる。軟化剤の例とし
ては、プロセルオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラ
フィン、石油アスファルト、ワセリン等の石油系軟化
剤；ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油
系軟化剤；トール油；サブ；蜜ロウ、カルナバロウ、ラ
ノリン等のワックス類；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、特にプロセスオ
イルが好ましく使用される。カーボンブラック以外の充
填剤の例としては、炭酸カルシウム、タルク、シリカ等
が挙げられる。以上の添加剤のほか、可塑剤、安定剤、
加工助剤、着色剤等の慣用の配合剤を用いてもよい。

【００１５】

【防振ゴム】本発明の防振ゴム組成物は、上記のゴム成
分及びカーボンブラックその他の添加剤を用いて常法に
より製造することができる。得られた防振ゴム組成物
は、天然ゴム（ＮＲ）もしくは各種のジエン系合成ゴム
またはこれらのブレンドゴムに補強材のカーボンブラッ
クを配合した組成物であり、上記のような加硫剤の配合
により、加熱して硬化させ防振ゴムとして用いることが
できる。このようにして得られた本発明の防振ゴムは、
振動・騒音防止特性に優れるとともに必要な剛性を有し
ており、エンジンマウントを始めとして、ボディマウン
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、センタベアリングサポート、トーショナ
ルダンパー、ステアリングラバーカップリング、テンシ
ョンロッドブッシュ、ロアーリングブッシュ、アームブ
ッシュ、バンプストラッパー、ＦＦエンジンロールスト
ッパー、マフラーハンガー等の各種の自動車用防振ゴム
の構成部材として使用できる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明は下記の記載により限定
されるものではない。なお、各実施例および比較例にお
いて、原料及び添加剤としては、以下のものを使用し
た。

【００１７】（１）ゴム成分 天然ゴム。 （２）カーボンブラック 市販のまたは試作された下記のカーボンブラックＡ〜Ｇ
（この順で実施例１〜７に対応）及びＨ〜Ｍ（この順で
比較例１〜６に対応）を用いた。各カーボンブラックの
窒素吸着比表面積（ｍ² ／ｇ）（Ｎ₂ ＳＡ）とＤＢＰ吸
油量（ｍ² ／ｇ）（ＤＢＰ）及びその比（ＤＢＰ／
Ｎ₂ ）は表１及び２に示す通りである。なお、カーボン
ブラックの物性値は、ＤＢＰ吸収油量については前述の
JIS K6221 の測定試験法にしたがい、窒素吸着比表面積
はASTM D3037にしたがい測定した値である。 (i) 供試品Ａ：非市販試作品、(ii) 供試品Ｂ：非市販
試作品、(iii)供試品Ｃ：東海カーボン株式会社製「シ
ーストＧ−ＦＹ」、(iv) 供試品Ｄ：昭和キャボット株
式会社製「ＩＰ２００」、(v) 供試品Ｅ：非市販試作
品、(vi) 供試品Ｆ：旭カーボン株式会社製「旭Ｆ−２
００」、(vii)供試品Ｇ：旭カーボン株式会社製「旭＃
１５」、(viii) 供試品Ｈ：東海カーボン株式会社製
「シーストＳＯ」、(ix) 供試品Ｉ：東海カーボン株式
会社製「シースト１１６」、(x) 供試品Ｊ：東海カー
ボン株式会社製「シーストＳ」、(xi) 供試品Ｋ：非市
販試作品、(xii)供試品Ｌ：非市販試作品、(xiii) 供試
品Ｍ：昭和キャボット株式会社製「ショウブラックＮ３
３０」。

【００１８】（３）加硫剤 硫黄。 （４）加硫促進剤 (i) ＣＺ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリ
ルスルフェンアミド（三新化学「サンセラーＣＺ」）、
(ii) 亜鉛華（ＺｎＯ）。 （５）軟化剤 (i) 鉱物油：ナフテン系プロセスオイル、(ii) ステア
リン酸、(iii)ワックス：マイクロクリスタリンワック
ス。 （６）老化防止剤 アミン系老化防止剤。

【００１９】実施例１〜７及び比較例１〜６ 上記の天然ゴム１００重量部に対し、３０重量部または
５０重量部のカーボンブラック、５重量部の亜鉛華、１
重量部のステアリン酸、 2.5重量部の老化防止剤、２重
量部のワックスおよび２０重量部の鉱物油を混合して１
１０〜１３０℃の温度で３〜５分間混練し、次いで、こ
れにイオウ２重量部および加硫促進剤１．２重量部を添
加して６０〜８０℃で３〜５分間混練して配合ゴム組成
物を調製した。得られた配合ゴム組成物を後述のように
成形、架橋して試験片とし、これを用いて以下の方法
で、常態物性（引張り強度、破断伸び、硬度）及び動倍
率を測定した。結果を表１〜２に併せて示す。また、組
成物によりカーボンブラック充填量に対する静ばね定数
の増加量が異なることを示すため、充填量を３０phr か
ら５０phr に増やした場合の静ばね定数の増加量（ΔＫ
ｓ）、動ばね定数の増加量（ΔＫd100）および後者の前
者に対する増加率（ΔＫd100／ΔＫｓ）を併せて示し
た。さらに、一般に防振ゴムは製品ごとに要求される支
持性能（静ばね定数）が決まっており、所定の静ばね定
数での比較が必要なため、Ｋｓ＝３５kgf/mmでの動ばね
定数および動倍率を比例計算による内挿または外挿によ
り求め、表の最下欄に記載した。

【００２０】１）常態物性 配合ゴム組成物を成形し１５０℃で２０分間加熱して架
橋しダンベル型試験片（JIS K6301 ）を得た。この試験
片を用いてJIS K6301 に記載の方法に従い測定温度２５
℃、引張速度５００ｍｍ／分の条件で引っ張り試験を行
ない、引張り強さ（ＴＢ） (kgf/cm² ）及び破断伸び
（ＥＢ）（％）を測定した。また、硬さ（ＨＳ）につい
ても同じくJIS K6301 に記載の方法に従いスプリング硬
さをJISA 硬度計により測定した。

【００２１】２）動倍率 配合ゴム組成物を１５０℃で３０分間加熱することによ
り架橋した直径５０ｍｍ、高さ２５ｍｍの円柱体形状の
試験片を作製し、その上面および下面に直径６０ｍｍ厚
さ６ｍｍの円形金具をそれぞれ取り付け、静ばね定数
（Ｋｓ）、動ばね定数（Ｋｄ100 ）を測定し、動倍率
（Ｋｄ100 ／Ｋｓ）を求めた。静ばね定数は、上記の円
柱体形状の試験片を円柱の軸方向に軸方向に７ｍｍ圧縮
し、２回目の往きの荷重撓み曲線から1.5 ｍｍと3.5 ｍ
ｍの撓み時の荷重を読み取り計算した。動ばね定数は、
試験片を軸方向に2.5 ｍｍ圧縮し、この2.5 ｍｍ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の定変位調和振動を加え、試験片上方に取り
付けたロードセルにて動的荷重を測定し、JIS K 6394に
準拠して計算した。動倍率はこれらの値の比である。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表１に示すように、ＤＢＰ吸油量（ml/100
g)／窒素吸着比表面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上である
ハイストラクチャーカーボンを用いた本発明のゴム組成
物では静ばね定数に対する動倍率の増加率が概ね３未満
であり、静ばね定数が高くなっても動倍率を低く抑える
ことが可能である。なお、実施例６では前記増加率が３
を超えているが、この例では充填量３０phr で他種カー
ボンにおける充填量５０phr に匹敵する高い静ばね定数
が実現されている。また、いずれの実施例でも、静ばね
定数＝３５kgf/mmでの動倍率は1.7 未満であり、防振材
として有効に用いられることが確認された。一方、表２
に示すように、ＤＢＰ吸油量（ml/100g)／窒素吸着比表
面積（ｍ²／ｇ）の値が３未満であるカーボンブラック
を用いた従来品相当のゴム組成物では静ばね定数に対す
る動倍率の増加率が概ね３以上であり、静ばね定数を高
くしようとすると動倍率も大きく上昇してしまうことが
わかる。また、いずれの比較例でも、静ばね定数＝３５
kgf/mmで動倍率は1.7 を超えている。

【００２５】

【発明の効果】本発明の防振ゴム組成物では補強材とし
てフタル酸ジブチル吸油量（ｍｌ／１００ｇ）／窒素吸
着比表面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上のカーボンブラッ
クを用いており、これにより得られる防振ゴムは、静ば
ね定数を35.0kgf/mmとしたときの動倍率が 1.7未満の防
振ゴムを得ることが可能となった。本発明による防振ゴ
ムは、防振性に優れているため、エンジンマウントを始
めとして、ボディマウント、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、センタベアリン
グサポート、トーショナルダンパー、ステアリングラバ
ーカップリング、テンションロッドブッシュ、ロアーリ
ングブッシュ、アームブッシュ、バンプストラッパー、
ＦＦエンジンロールストッパー、マフラーハンガー等の
各種の自動車用防振ゴムの構成部材として好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴ
   ムにフタル酸ジブチル吸油量（ｍｌ／１００ｇ）／窒素
   吸着比表面積（ｍ² ／ｇ）の値が３以上であるカーボン
   ブラックを混練してなる防振ゴム組成物。
2. 【請求項２】 ゴム成分１００重量部に対してカーボン
   ブラック２０〜１００重量部配合してなる請求項１に記
   載の防振ゴム組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の組成物を用い
   てなる防振ゴム。