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1. WO2001072891 - ISOLANT EN CAOUTCHOUC POUR VIBRATIONS

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[ JA ]
糸田 »

防振ゴム

技術分野

本発明は、自動車、内装材、建材、家電機器などの振動の発生源からの振動 伝達を絶縁または緩和する高減衰性を有する防振ゴムに関する。

背景技術

従来、加工性、機械的強度、材料コストの面から優れるブチルゴムや N B R などのゴム材料が防振材料として多く用いられていた。

ところが、このゴム材料は、一般の高分子の中では最も減衰性(振動ェネル ギ一の伝達絶縁性能、あるいは伝達緩和性能)に優れてはいるものの、ゴム材 料単独で防振材料として使用するには減衰性が低く、例えば建造物や機器類の 防振構造には、ゴム材料と鋼板とを積層した積層体、あるいはこれに塑性変形 して振動エネルギーを吸収する鉛コアやオイルダンパーを組み合わせたものと

V、う複合形態で使用されていた。

従来の防振材料としてのゴム材料は、上記の如く単独では使用できず、複合 化を余儀なくされていたので、必然的にその防振構造も複雑なものとなってし まうことから、防振材料自身、ゴム材料自身の高減衰性が求められていた。 このような要望から鋭意研究がなされた結果、特開平 2— 3 0 8 8 3 5号公 報ゃ特開平 2— 3 4 6 4 3号公報において高減衰性ゴム組成物が提案されるに 至っている。

これらのゴム組成物は、ゴム材料にカーボンブラックを配合したものであ る。ところが、この高減衰性ゴム組成物にあっては、高減衰性を確保するた め、例えばゴム材料 1 0 0重量部に対して、 4 0〜5 0重量部といった多量の カーボンブラックを配合するので、引張強度ゃ耐クリープ性が大きく低下して しまうという新たな問題が生じていた。

発明の開示

以下、本発明の防振ゴムについて詳しく説明する。本発明の防振ゴムは、ゴ ム材料の母材がアクリロニトリル—ブタジエンゴム(NBR) で、これに双極 子モーメント量を増加させる 2— {2' —ハイド口キシー 3' —(3" , 4 " 、 5 " , 6" —テトラハイドロフタリミデメチル)一 5' —メチルフエ二 ル〕—ベンゾトリアゾール(2HPMMB) を活性成分を配合したものであ る。

まずここで、双極子モーメント量と減衰性との関係について説明する。図 1 には振動エネルギーが伝達される前の母材 1 1内部における双極子 1 2の配置 状態を示した。この双極子 1 2の配置状態は安定な状態にあると言える。とこ ろが、振動エネルギーが伝達されることで、母材 1 1内部に存在する双極子 1 2には変位が生じ、図 2に示すように、母材内部における各双極子 1 2は不安 定な状態に置かれることになり、各双極子 1 2は、図 1に示すような状態に戻 ろうとする。このとき、エネルギーの消費が生じることになる。こうした、母 材 1 1内部における双極子 1 2の変位、双極子 1 2の復元作用によるエネルギ —消費を通じて、振動エネルギーの伝達絶縁性能または伝達緩和性能、すなわ ち減衰性といった効果が生じるものと考えられる。

このような振動減衰のメカニズムから、図 1及び図 2に示すような母材 1 1 内部における双極子モーメントの量が大きくなればなる程、その母材 1 1の持 つ減衰性も高くなると考えられる。このことから、本発明では NBRを母材 1 1を構成する成分としており、 NBRは分子内部における双極子モーメント量 がもともと大きいため、より高い減衰性を確保できる。

その他、分子内部における双極子モ一メント量がもともと大きなものとして は、極性高分子を挙げることができる。この極性高分子として、具体的にはポ リ塩化ビュル、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム(ACR) 、スチレン—ブ タジェンゴム(S BR) 、及びクロロプレンゴム(CR) などを挙げることが でき、これらの少なくとも一種以上を NB Rにプレンドすることもできる。 尚、これらの極性高分子は、機械的強度及び加工性にも優れている。

また本発明の防振ゴムは、自動車、内装材、建材、家電機器などの広い分野 で適用されるので、その振動発生源からの振動伝達を絶縁または緩和する箇所 における使用時の温度(以下使用温度域という。具体的には一 20°C〜40 °C) において、振動エネルギーの減衰性が最も発揮するものであり、防振材料 として好適なものである。

本発明の防振ゴムは、使用温度領域において振動エネルギ一の減衰性が最も 発揮されるようにするため、使用温度域にガラス転移点を有する NBRを母材 として用いる。また、本発明の防振ゴムは、アクリロニトリル一ブタジエン共 重合体にジ一 2—ェチルへキシルフタレート(D〇P) 、ジブチルフタレート (DBP) 、ジイソノニルフタレート(D I NP) などの可塑剤を添加して、 一 20°C〜40°Cの使用温度領域にガラス転移点(T g) を有するようにする ことができる。

本発明における 2 HPMMBは、母材における双極子モ一メン卜の量を飛躍 的に増加させる活性成分であり、当該活性成分を配合することで、母材たる N BRにおける双極子モーメント量を飛躍的に増加させることができる。

例えば所定の温度条件、振動エネルギーの大きさとしたときの、本発明の防 振ゴムの母材 1 1である NBRに生じる双極子モーメントの量が、これに活性 成分を配合することで、図 3に示すように、同じ条件の下で 3倍とか、 10倍 とかいった量に増加することになるのである。これに伴って、振動エネルギー が伝達されたときの双極子の復元作用によるエネルギー消費量も飛躍的に増大 することになり、予測を遙かに越えた減衰性が生じることになると考えられ る。

上述の 2 HPMMBの配合量としては、 NBR 100重量部に対して 10〜 300重量部の割合が好ましい。例えば 2 HPMMBの配合量が 10重量部を 下回る場合、双極子モーメント量を増大させるという活性成分を配合したこと による十分な効果が得られず、 2HPMMBの配合量が 300重量部を上回る 場合には、十分に相溶しなかったりすることがある。

また、上記母材中には活性成分の他に、減衰性をさらに向上させる目的で、 マイ力鱗片、ガラス片、グラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシ ゥム、バライト、沈降硫酸バリウム等のフイラ一を充填することもできる。 本発明の防振ゴムは、上記母材を構成する成分及び活性成分、並びに必要に 応じてフィラーを配合することで得られるが、その形態は、シート状、ブロッ ク状、粒状、あるいは繊維状など、用途や使用形態に応じて様々な形態を採る ことができる。またこの防振ゴムは、形状や大きさを変えることで共振周波数 を変更することができるので、用途や使用形態に応じて形状や大きさを適宜決 定すると良い。

図面の簡単な説明

図 1は、母材における双極子を示した模式図である。

図 2は、振動エネルギーが伝達されたときの母材における双極子の状態を示 した模式図である。

図 3は、活性成分が配合されたときの母材における双極子の状態を示した模 式図である。

図 4は、実施例と比較例の絶対ばね定数を示すグラフである。

図 5は、実施例と比較例の貯蔵ばね定数を示すグラフである。

図 6は、実施例と比較例の損失ばね定数を示すグラフである。

図 7は、実施例と比較例の損失係数を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施例と比較例を挙げて説明する。表 1は実施例と比較例の 配合組成を示す。


実施例と比較例について、表 2及び図 4〜図 7に示すように、 J I Sに準拠 して物性評価試験を行った。その結果、実施例は比較例に比し、絶対ばね定 数、貯蔵ばね定数及び損失ばね定数が顕著に大きく、このことより実施例はた わみが小さく剛性に優れ、加振力に対して優れた防振効果を発揮することが分 かった。また、反発弾性は実施例が比較例より顕著に小さく、これにより実施 例は高減衰性を有し、母材たる N B R中の双極子の復元作用によりエネルギー を消費し、振動エネルギーの伝達絶縁性能あるいは伝達緩和性能を発揮するこ とが分かった。

また、本発明の防振ゴムの絶対ばね定数は 2〜 5 ( N /m m) であることが 好ましい。また、本発明の防振ゴムの貯蔵ばね定数は 2〜5 (N /m m) であ ることが好ましい。また、本発明の防振ゴムの損失ばね定数は 2〜5 (N /m m) であることが好ましい。また、本発明の防振ゴムの損失係数は 0 . 5〜5 ( t a η δ ) であることが好ましい。

(以下余白)

表 2 _ (物性評価試験)

— - -- ~~ 試料名 実施例 比較例 測定方法と条件 評価項目 ~~ - " ■

硬さ( A H 6 ) 5 0 5 7 J I S K 6 3 8 6

6 3 5 4 5 0

伸び(% ) 6 5 0 6 4 7 4 3 0 4 3 8 J I S K 6 3 8 6

6 5 5 4 3 5

反発弾性(% ) 1 3 8 J I S K 6 3 8 5 ί& ^ + 粉 ( T / 3 . 9 2 0 . 9 8 J I S 6 3 8 6 貯蔵ばね定数( N / m m ) 2 . 7 8 0 . 8 4 U 丄 U U rl Z 動 損失ばね定数( N Z in m ) 2 . 7 7 0 . 5 1

的 0 . 5 0 . 2 J 1 Q o J o D 特 損失係数( t a n <5 ) Z ί"1 Z 性 2 . 6 0 . 3 J I S K 6 3 8 6 試 2 3 °C 1 0 0 H z 験 0 . 3 0 . 1 J I S K 6 3 8 6

2 3 °C 1 5 H z 減衰度( f )

1 . 3 0 . 2 J Ό o O

2 3 °C 1 0 0 H z 老 硬さ変化量( A H + 1 0 + 3

化 - 1 1 . 8 - 1 3 . 3

式 伸び変化量(% ) - 1 6 . 9 - 1 4 . 7 - 1 6 . 3 - 1 1 . 8 J I S K 6 3 8 6 験 — 1 5 . 3 - 5 . 7 7 0 °C x 7 0 H r

1 5 7

圧縮永久歪み(% ) 1 6 1 6 7 7