JPH10182888A - 衝撃吸収ゲル材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の粘着性を低下させて高い減衰性能を維
持し、かつ各方向に高い弾性率を付与して補強した衝撃
吸収ゲル材を提供する。 【解決手段】 少なくとも１種のゴムにスチレン含有量
３０％以下のスチレン・ビニルイソプレン・スチレン共
重合体、軟化剤、短繊維、そしてパーオキサイドからな
る架橋剤を添加し、得られた配合物を架橋した衝撃吸収
ゲル材である。上記軟化剤としてスチレン・ビニルイソ
プレン・スチレン共重合体用の軟化剤を使用し、また少
なくとも１種のゴムと上記スチレン・ビニルイソプレン
・スチレン共重合体の合計１００重量部に対してスチレ
ン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体を３０〜７０
重量％、そしてポリアミド、レーヨン、綿から選ばれた
１種もしくは２種以上の短繊維もしくは混合紡績、混合
紡糸から選ばれた短繊維を５〜２０重量部使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は衝撃吸収ゲル材に係
り、詳しくは少なくとも１種のゴムを添加することによ
り表面の粘着性を低下させて高い減衰性能を維持し、か
つ短繊維を添加して多軸方向の補強を高めた衝撃吸収ゲ
ル材に関する。

【０００２】

【従来の技術】衝撃吸収材は、防振・制振材料として古
くからゴム、アスファルトなどが良く知られている。こ
れらは数多く使用されてきたが、その衝撃吸収性能、即
ち減衰性能の尺度であるｔａｎδ値は０．１〜０．３で
あって必ずしも大きいといえないため、近年減衰性能の
大きい材料開発が活発に行われている。その中でポリノ
ルボルネン樹脂に多量のオイルを含有させたものが知ら
れている。これはオイルを含有させることによってポリ
ノルボルネンを可塑化し、ガラス転移点を室温付近に近
づけ、またｔａｎδ値を１〜２に設定して減衰性能を飛
躍的に向上させている。一方、シリコーンを主成分とす
るシリコーンゲルは、温度および周波数特性が安定して
いるため有望視されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリノルボル
ネン樹脂に多量のオイルを含有させた衝撃吸収材は、室
温付近にｔａｎδのピ−ク温度を持つために室温付近で
の減衰性能が大きいが、そのピークの幅が狭いため、減
衰性能の温度および周波数に対する減衰性能に依存性が
大きいとともに高価であるという欠点があった。シリコ
ーンゲルもｔａｎδ値が０．２〜０．８であって減衰性
能がポリノルボルネンに比べて小さいばかりか、弾性率
が小さすぎたり、また高価である等の問題があった。

【０００４】そして、従来のスチレン−ビニルイソプレ
ン−スチレン共重合体を用いた衝撃吸収材では、低硬度
化または高減衰を示す温度領域を変化させるために高分
子量のオイルを含有させているが、表面が粘着性を帯
び、更にこの中に含まれた多量のオイルが時間の経過と
ともに表面に移行して粘着性を増幅していた。これによ
り、ゴミが衝撃吸収材の表面に付着しやすくなるばかり
か、いったん付着すると離れにくくなることがあり、ま
たこれを用いて装置を組み立てる作業が困難になること
があって、粘着性をもたない衝撃吸収ゲル材が求められ
ている。更には、耐油性、耐候性、耐熱性などの諸特性
が不充分であるという問題があり、これらの特性を満足
し、かつ高減衰性を示す衝撃吸収ゲル材が要求されてい
る。また、従来の衝撃吸収ゲル材では、局部的に大きな
衝撃力を受けた場合、ゲル材が容易に変形することがあ
った。本発明は、このような問題点を改善するものであ
り、表面の粘着性を低下させて高い減衰性能を維持し、
かつ各方向に高い弾性率を付与して補強した衝撃吸収ゲ
ル材を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
種のゴムにスチレン含有量３０％以下のスチレン・ビニ
ルイソプレン・スチレン共重合体、軟化剤、短繊維、そ
してパーオキサイドからなる架橋剤を添加し、得られた
配合物を架橋したものであり、上記軟化剤としてスチレ
ン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体用の軟化剤を
使用し、また少なくとも１種のゴムと上記スチレン・ビ
ニルイソプレン・スチレン共重合体の合計１００重量部
に対してスチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重合
体を３０〜７０重量％、そしてポリアミド、レーヨン、
綿から選ばれた１種もしくは２種以上の短繊維もしくは
混合紡績、混合紡糸した繊維から選ばれた短繊維を５〜
２０重量部使用した衝撃吸収ゲル材にある。

【０００６】また、本発明は、衝撃吸収ゲル材の長さ方
向にあって短繊維が最も配向した方向（Ｘ軸方向）、該
Ｘ軸方向と直角方向にある幅方向（Ｙ軸方向）としたと
き、該衝撃吸収ゲル材のＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれ
の動的貯蔵弾性率Ｅ’_X ，Ｅ’_Y の比であるＥ’_Y ／
Ｅ’_X は、０．３〜０．５の範囲にある場合も含む。ま
た、本発明は、軟化剤としてゴム用の軟化剤とスチレン
・ビニルイソプレン・スチレン共重合体の軟化剤を併用
した場合や、少なくとも１種のゴムがニトリルゴムであ
る場合も含む。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の衝撃吸収ゲル材は、軟化
剤を含有して粘着性のあるスチレン含有量３０％以下の
スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体が少な
くとも一種のゴムに包囲された状態で分散しているた
め、非粘着性になり、しかもスチレン・ビニルイソプレ
ン・スチレン共重合体が軟化剤を取り込んでｔａｎδの
ピーク温度を低温側に移動させ、ｔａｎδｍａｘ（１〜
１００Ｈｚ）≧０．４をもった優れた減衰性能を有す
る。更には、短繊維はＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの
動的貯蔵弾性率Ｅ’_X ，Ｅ’_Y の比であるＥ’_Y ／Ｅ’
_X が０．３〜０．５の範囲にあり、各方向にランダムに
近い配向しているため、各方向に高い弾性率を維持して
補強効果を有している。

【０００８】本発明の衝撃吸収ゲル材では、少なくとも
一種のゴムが使用される。このゴムは、軟化剤を含有し
て粘着性のあるスチレン・ビニルイソプレン・スチレン
共重合体を包囲して非粘着性にする。具体的には、ニト
リルゴム、水素化ニトリルゴム、エチレン・プロピレン
・ジエン系ゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン
化ポリエチレン、アクリルゴム、エチレン−プロピレン
−ジエン系ゴム、天然ゴム等がある。

【０００９】ニトリルゴムで包囲すると、耐油性が向上
し、更にはスチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重
合体がニトリルゴムに包囲され、海（ニトリルゴム）と
島（スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体）
の状態になって表面の粘着性を低下させて高い減衰性能
を維持する。

【００１０】水素化ニトリルゴムで包囲すると、耐油性
に加えて耐熱性、耐候性が向上する衝撃吸収ゲル材にな
る。更に、エチレン・プロピレン・ジエン系ゴム、クロ
ロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンなどで
包囲すると、耐老化性、耐候性、耐オゾン性が、またア
クリルゴムで包囲すると、耐熱性、耐油性が向上した非
粘着性衝撃吸収ゲル材となる。

【００１１】また、本発明で使用するスチレン・ビニル
イソプレン・スチレン共重合体は、ポリスチレンとビニ
ル−ポリイソプレンが結合したトリブロック共重合体か
らなり、スチレンの含有量が３０％以下になっている。
この共重合体は約３５°Ｃ付近にｔａｎδのピーク温度
を持っており、この温度付近において高い減衰性能を有
しているが、高減衰温度領域がせまいために減衰性能の
温度および周波数依存性が大きい。もしスチレンの含有
量が３０％を越えると、共重合体の剛性が増して低硬度
のゲル材を得ることが困難になる。

【００１２】上記スチレン・ビニルイソプレン・スチレ
ン共重合体として、ビニルイソプレン相が水素添加され
ているものも使用することができる。この場合の水素添
加率は８０％以上になる。

【００１３】スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共
重合体の添加量は、少なくとも１種の一種のゴムと上記
スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体の合計
１００重量部に対して３０〜７０重量部であり、３０重
量部未満の場合には１〜１００Ｈｚの周波数内で測定し
たｔａｎδの最大値が０．４未満となり、減衰性能が低
い。一方、７０重量部を越えると、配合物におけるスチ
レン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体の相対量が
増すため、剛性が増して低硬度のゲル材を得ることが困
難になる。

【００１４】また、本発明で使用する短繊維は、長さが
４ｍｍ以上のナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６
等のポリアミド繊維、、レーヨン、綿などから選ばれた
一種もしくは二種以上、あるいは混合紡績、混合紡糸し
た繊維から選ばれたものであり、ＲＦＬ液で接着処理し
たものが使用される。上記短繊維は弾性率が小さく、切
断伸度が大きいため、ゴムとの混練り時に屈曲や切断が
起こりやすい。このため、配向しにくくなり得られた短
繊維複合材料は、異方性が小さく、シートの押出方向、
即ち長さ方向にあって短繊維が最も配向した方向（Ｘ軸
方向）、Ｘ軸方向と直角方向にある幅方向（Ｙ軸方向）
としたとき、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの動的貯蔵
弾性率Ｅ’_X ，Ｅ’_Y の比であるＥ’_Y ／Ｅ’_X は、
０．３〜０．５の範囲にある。これにより、得られた衝
撃吸収ゲル材は、少なくともＸ軸方向とＹ軸方向に補強
され、ゲル材が局部的に大きな衝撃力を受けても、引き
裂かれることがない。尚、短繊維の長さが４ｍｍ未満に
なると、配向しにくくなって異方性が小さくなるが、耐
引裂性が低下する。また、この中でもポリアミド繊維
は、他の繊維に比べて接着性にも優れて、補強効果が大
きい。反対に、ポリエステルやビニロンなどの繊維は剛
性が大きく、混練時に屈曲や切断が起こらないため、短
繊維が列理方向に配向して異方性材料になる。

【００１５】上記混合紡績、混合紡糸した繊維から選ば
れた短繊維としては、ポリエステルと綿、ポリエステル
とレーヨン、ポリエステルとＰＶＣ、ＰＶＣとポリアミ
ド繊維、ジアセテートとトリアセテートとを組み合わせ
たものが使用される。

【００１６】上記短繊維の添加量は、少なくとも１種の
ゴムと上記スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重
合体の合計１００重量部に対して５〜２０重量部であ
る。５重量部未満の場合には、補強効果が小さくなり、
また２０重量部を超えると、硬度が高くなり、動的貯蔵
弾性率Ｅ’_X ，Ｅ’_Y の比であるＥ’_Y ／Ｅ’_X も０．
５を超えて異方性材料になってくる。

【００１７】本発明の軟化剤として、スチレン・ビニル
イソプレン・スチレン共重合体用の軟化剤が使用され
る。この軟化剤はスチレン・ビニルイソプレン・スチレ
ン共重合体に取り込まれて減衰性能を向上させ、しかも
スチレン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体のｔａ
ｎδのピーク温度を低温側に移動させる。上記軟化剤と
しては、液状ポリブテン、ポリイソプレンなどの液状ゴ
ム、あるいはＳＰ値がスチレン・ビニルイソプレン・ス
チレン共重合体のＳＰ値（８．２）に近い、パラフィン
油（ＳＰ値＝７．９）、ナフテン油（ＳＰ値＝８．
２）、アロマ油（ＳＰ値＝８．７）等がある。この軟化
剤の添加量は、特に制限されない。

【００１８】ゴム用の軟化剤としては、選定したゴムの
ＳＰ値に近いＳＰ値をもったオイル、可塑剤などが選定
される。例えば、ニトリルゴムの場合、このＳＰ値が
９．８付近にあるため、エーテルエステル系可塑剤（Ｓ
Ｐ値＝８．９〜９．２）、ＤＯＰ（ＳＰ値＝９．０）、
ＤＢＰ（ＳＰ値＝９．４１）などゴムのＳＰ値に近い値
をもつものが選定される。この軟化剤の添加量も、特に
制限はない。

【００１９】また、本発明においては、上記添加剤以外
に架橋剤としてパーオキサイドを添加し、化学架橋構造
を有するゲル材にして、高温度での使用を可能にするこ
とができる。パーオキサイドとしては、例えばジ−ｔ−
ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイ
ド、ジクミルパーオキサイド、２．５−ジメチル−２．
５−ジ（ｔ−ブチルパーオキサイド）−ヘキサン、２．
５−ジメチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−
ヘキサン−３，１，３−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ
−イソプロピル）ベンゼン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパ
ーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、
１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、
４，４−ジ−ｔ−オキシパレリック酸−ｎブチル、２，
２−ジ−ｔ−ブチルパーオキシブタンが挙げられる。他
の架橋剤としては、アジイド型架橋剤、フェノール型架
橋剤、アルデヒド−アミン反応生成物、硫黄、マレイン
酸イミド類が挙げられる。

【００２０】本発明の衝撃吸収性ゲル材は、ソリッドに
限らず発泡倍率１．２〜４の発泡体であってもよい。こ
の場合、発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アン
モニウムなどの無機化合物、ジニトロソ・ペンタメチレ
ン・テトラミンなどのニトロソ化合物、アゾジカルボン
アミド、アゾ・イソブチロ・ジニトリルなどのアゾ化合
物、その他尿素系の発泡助剤を使用することもできる。
この発泡剤の添加量は、スチレン・ビニルイソプレン・
スチレン共重合体１００重量部に対して３〜１０重量部
である。

【００２１】更に、本発明では、充填材、光安定剤、熱
酸化防止剤から選ばれた添加剤を混入して、ゲル材の特
性を改善することができる。上記充填材としては、炭酸
カルシウム、表面改質された炭酸カルシウム、シリカ、
クレー、タルク等や、ポリアクリロニトリル、塩化ビニ
リデン等の熱膨張マイクロカプセルや上記カプセルを発
泡させ、炭酸カルシウム、タルク等の粉体をまぶした中
空微小球フィラーを使用することができる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例１〜３、比較例１〜３ ニーダを用いて配合物を作製した。まず表１に示すスチ
レン・ビニルイソプレン・スチレン共重合体、一種のゴ
ム（ＮＢＲ）、充填剤、軟化剤、短繊維等を投入してゴ
ム温度が１２０°Ｃになるまで充分混合し、最後にパー
オキサイドと架橋助剤を添加して配合物を得た。こうし
て得られた配合物をロール温度９０〜１２０°Ｃに保持
した２本ロールにて約２ｍｍの厚みに圧延してシートを
得た。これを１８０°Ｃにて１５分間所定の形状に架橋
し２ｍｍ厚のシートを得た。

【００２３】上記架橋し成形したシートからシート押出
方向のＸ軸方向とそれと直角方向のＹ軸方向にそれぞれ
幅１０ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚さ２ｍｍの短冊状の試料
を作製した。この試料を用いて減衰性能をレオログラフ
ソリッド（東洋精機社製）を用いて、±０．０５％以下
の正弦的動的歪みを上記試料に与えて、１〜１００Ｈｚ
の周波数特性を測定し、損失係数ｔａｎδの最大値をｔ
ａｎδｍａｘとした。硬度はＪＩＳ−Ａ型硬度計を用い
て測定した。粘着性は幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの試料
を２枚圧着し、９０°剥離力をばね計りで測定した。
尚、剥離力が５０ｇ／ｃｍ未満の場合には、粘着性は合
格（○）であり、５０ｇ／ｃｍを越える場合には、不合
格（×）とした。

【００２４】

【表１】

【００２５】この結果によると、ニトリルゴムを添加す
れば、粘着性が全くなくなり、かつ耐油性が向上し、し
かも充分な減衰特性を得ることができる。また、短繊維
を添加することによって、動的貯蔵弾性率の比である
Ｅ’_Y ／Ｅ’_X が０．３７〜０．４６の範囲にあり、短
繊維がランダムに近いの配向になっていることが判る。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明では、スチレン含有
量３０％以下のスチレン・ビニルイソプレン・スチレン
共重合体が少なくとも一種のゴムに包囲された状態で分
散したことで表面の粘着性が低下し、かつスチレン・ビ
ニルイソプレン・スチレン共重合体が軟化剤を取り込
み、これが優れた減衰性能を発揮し、またポリアミド、
レーヨン、綿から選ばれた１種もしくは２種以上の短繊
維、もしくは混合紡績、混合紡糸した繊維から選ばれた
短繊維を各方向にランダムに近い配向しているため、各
方向に高い弾性率を維持して耐引裂性を有する効果があ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 俊裕 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内 (72)発明者 野口 徹 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１種のゴムにスチレン含有量
   ３０％以下のスチレン・ビニルイソプレン・スチレン共
   重合体、軟化剤、短繊維、そしてパーオキサイドからな
   る架橋剤を添加し、得られた配合物を架橋したものであ
   り、上記軟化剤としてスチレン・ビニルイソプレン・ス
   チレン共重合体用の軟化剤を使用し、また少なくとも１
   種のゴムと上記スチレン・ビニルイソプレン・スチレン
   共重合体の合計１００重量部に対してスチレン・ビニル
   イソプレン・スチレン共重合体を３０〜７０重量％、そ
   してポリアミド、レーヨン、綿から選ばれた１種もしく
   は２種以上の短繊維もしくは混合紡績、混合紡糸した繊
   維から選ばれた短繊維を５〜２０重量部使用することを
   特徴とする衝撃吸収ゲル材。
2. 【請求項２】 衝撃吸収ゲル材の長さ方向にあって短繊
   維が最も配向した方向（Ｘ軸方向）、Ｘ軸方向と直角方
   向にある幅方向（Ｙ軸方向）としたとき、該衝撃吸収ゲ
   ル材のＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの動的貯蔵弾性率
   Ｅ’_X ，Ｅ’_Y の比であるＥ’_Y ／Ｅ’_X は、０．３〜
   ０．５の範囲にある請求項１記載の衝撃吸収ゲル材。
3. 【請求項３】 軟化剤としてゴム用の軟化剤とスチレン
   ・ビニルイソプレン・スチレン共重合体の軟化剤を併用
   してなる請求項１または２記載の衝撃吸収ゲル材。
4. 【請求項４】 少なくとも１種のゴムがニトリルゴムで
   ある請求項１、２、または３記載の衝撃吸収ゲル材。