(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(A)ビニルノルボルネン[VNB]をジエン成分とするEPDM30〜100重量%に対しエチリデンノルボルネン[ENB]をジエン成分とするEPDM70〜0重量%よりなるEPDM、(B)油展EPDM、(C)ムーニー粘度ML1+4(100℃)が10以下の低粘度EPDMおよび(D)EPDM成分(A)70重量部に対するジクミルパーオキサイド量Pが、EPDM成分中のVNBタイプEPDMの重量%Xに対し、P=-aX+1.6(ただし、a=0.013)で求められる重量部以上であってかつ5重量部以下の割合で用いられる有機過酸化物を含有してなるトーショナルダンパ用EPDM組成物。
【請求項２】
請求項１記載のEPDM組成物を金属板に架橋接着させたトーショナルダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーショナルダンパ用EPDM組成物に関する。さらに詳しくは、約120〜140℃という高温雰囲気でもすぐれた耐熱性を示すトーショナルダンパ用EPDM組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トーショナルダンパは、エンジン振動低減(クランクシャフトの捻り振動低減)を目的として、エンジン内から延びるクランクシャフト片端のエンジン最近傍に取り付けられており、クランクシャフトに固定されるハブ部と振動リング(マス部)との間に加硫ゴム層を介在させることにより、振動低減の機能を発揮する。このトーショナルダンパは、ダイナミックダンパとして機能していることから、ゴムへは定振幅(定伸長)の入力となる。また、高出力タイプのエンジン用トーショナルダンパには、耐久性(耐疲労性)に有利な破断伸びにすぐれたゴムが用いられている。
【０００３】
ダンパ部に使用されるゴム材料としては、天然ゴム、クロロプレンゴム、NBR等が用いられていたが、最近は耐熱性の点で有利なEPDM(エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム)が主流となってきている。特開2000-143905号公報には、油展EPDM、低粘度EPDMおよび特定割合のジクミルパーオキサイドまたはそれとイオウを含有するEPDM組成物が記載されており、これは耐熱性にすぐれかつ高温度(150℃)の減衰係数、強度、伸び等の低下を効果的に防止し、トーショナルダンパ成形用などに好適に用いられると述べられている。
【０００４】
しかしながら、自動車のエンジンルーム内(エンジン近傍)は、高出力化、騒音低減、コンパクト化、環境問題による直噴化などにより、熱的環境がさらに厳しくなってきており、雰囲気温度は上昇の傾向にある。前記特許公開公報記載のEPDM組成物は、初期的には問題がみられないものの、約130〜140℃の高温雰囲気では熱老化による物性低下や固有振動数の変化が大きくなり、機能確保が難かしい面もみられる。
【０００５】
耐熱性レベル向上の簡単な方法として、老化防止剤の増量が考えられるが、老化防止剤のみで耐熱性の向上を図った場合、老化防止剤の効果がみられなくなった時点で急激な物性変化を起すため、機能的に危険である。また、アクリルゴムやフッ素ゴム等を用いて耐熱性を向上させることもできるが、これらのゴムは二次加硫による物性の安定化が必要であるため、生産性やコストといった点から、金属部品が大きなウエイトを占め、また最低でも約150mm径を有するトーショナルダンパでの量産が難かしい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、二次架橋を必要としないトーショナルダンパ用成形材料として用いられるEPDM組成物であって、約120〜140℃の高温雰囲気中において、安定した物性を有する架橋層を形成し得るものを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、(A)ビニルノルボルネン[VNB]をジエン成分とするEPDM30〜100重量%に対しエチリデンノルボルネン[ENB]をジエン成分とするEPDM70〜0重量%よりなるEPDM、(B)油展EPDM、(C)ムーニー粘度ML1+4(100℃)が10以下の低粘度EPDMおよび(D)EPDM成分(A)70重量部に対するジクミルパーオキサイド量Pが、EPDM成分中のVNBタイプEPDMの重量%Xに対し、P=-aX+1.6(ただし、a=0.013)で求められる重量部以上であってかつ5重量部以下の割合で用いられる有機過酸化物を含有してなるトーショナルダンパ用EPDM組成物によって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ビニルノルボルネン、一般には5-ビニル-2-ノルボルネン[VNB]をジエン成分とするEPDMとしては、市販品、例えば三井化学製品PX-52等をそのまま用いることができる。このVNBタイプEPDMは、それ単独でも用いられるが、エチリデンノルボルネン、一般には5-エチリデン-2-ノルボルネン[ENB]をジエン成分とするEPDMとブレンドして用いることができる。これら両者をブレンドして用いる場合には、VNBタイプEPDM 100〜30重量%、好ましくは75〜40重量%に対しENBタイプEPDMが0〜70重量%、好ましくは25〜60重量%の割合で用いられる。VNBタイプEPDMのブレンド割合が30重量%以下では、所望の高温雰囲気における耐熱性の改善効果が得られない。なお、ENBタイプEPDMとしては、市販品、例えば三井化学製品EPT3045等をそのまま用いることができる。
【０００９】
これらのEPDMは、有機過酸化物、例えばジクミルパーオキサイド、1,3-ビス(第3ブチルパーオキシイソブチル)ベンゼン等によって架橋され、有機過酸化物架橋剤としては好ましくはジクミルパーオキサイドが用いられる。
【００１０】
EPDM成分の架橋剤として用いられる有機過酸化物量の下限値は、VNBタイプEPDMのブレンド割合が多い程、換言すればENBタイプEPDMのブレンド割合が少ない程少なくすることができ、そのEPDM成分70重量部当りの有機過酸化物の下限量Pは、有機過酸化物がジクミルパーオキサイドの場合、EPDM成分中のVNBタイプEPDMの重量%Xに対し、
P=-aX+1.6  (ただし、a=0.013)
で求められる重量部であり、このP重量部以上であってかつ5重量部以下の割合で有機過酸化物が用いられる。ジクミルパーオキサイド以外の有機過酸化物にあっては、同等の有効官能基数で用いられる。
【００１１】
ここで規定された重量部以下の有機過酸化物が用いられると、後記比較例１の結果に示されるように、破断強度が低下するばかりではなく、製品機能(固有振動数の変化)に影響するゴム硬度が従来タイプのものと同程度の耐熱性しか示さない。すなわち、トーショナルダンパの耐久性の確保には、初期および熱老化後のいずれにおいても必要な破断伸びが確保され、また製品機能である固有振動数の変化低減のためにゴム硬度変化の抑制が重要であるが、有機過酸化物量が少なく、破断強度が10MPa以下の場合、破断伸びは増加するが耐熱老化性が著しく低下し、ゴム硬度の変化が増大するようになる。一方、EPDM成分70重量部に対して5重量部よりも有機過酸化物量が多すぎると、破断強度・ゴム硬度変化には十分であるが、初期破断伸びが低下し、耐久機能を満足させなくなる。
【００１２】
前記EPDM成分に加えて、これの70重量部当り約40重量部以下、好ましくは約25重量部以下の油展EPDMおよび/または約30重量部以下、好ましくは約20重量部以下の低粘度EPDMを添加して用いることができる。
【００１３】
油展EPDMとしては、EPDMに対しての油展量が約60〜120重量%、好ましくは約65〜75重量%のEPDMが用いられる。この油展量がこの範囲内にないと、高温度での減衰係数の低下を防止することが困難となる。油展には、石油系炭化水素(パラフィン系、ナフテン系、アロマ系等)およびその水添物、各種石油樹脂等が用いられ、特に石油系炭化水素の水添物が用いられた場合には、高温時の伸びの確保が有効に達成される。実際には、このような油展量の市販品EPDMをそのまま用いることができる。
【００１４】
また、低粘度EPDMとしては、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が10以下、好ましくは8以下のものが用いられる。これ以上のムーニー粘度のものを用いると、高温時の伸びなどは確保されるものの、減衰係数の確保などが困難となる。実際には、このようなムーニー粘度を有する市販品EPDMをそのまま用いることができる。
【００１５】
以上の各成分を含有するEPDM組成物中には、補強剤としてのカーボンブラックまたは白色系充填剤に加えて、必要に応じて加硫助剤としての酸化亜鉛、軟化剤、老化防止剤等が配合されて用いられる。組成物の調製は、公知の混練手段であるロール、ニーダ等を用いて行われ、それの架橋成形は、約170〜200℃で約3〜15分間程度プレス成形することによって行われる。
【００１６】
このようなEPDM組成物は、接着タイプトーショナルダンパ用として、トーショナルダンパ用金属板上にこの組成物を適用し、上記架橋条件下で架橋成形することにより、トーショナルダンパを構成する。
【００１７】
【発明の効果】
一般に、トーショナルダンパは熱老化などにより破断伸びが350%以下となると耐久的に成立しなくなるが、本発明に係るトーショナルダンパ用EPDM組成物は、耐熱老化性の向上により伸びの低下が大幅に抑えられた結果、破断伸びによって支配される耐久性が向上し、製品適用温度範囲が増加する。具体的には、120℃ではENBタイプEPDMを用いた現行タイプと同等以上の物性を示し、熱負荷が増大された130〜140℃といった高温雰囲気中でも十分に耐久性を有するトーショナルダンパを与える。
【００１８】
また、製品機能である固有振動数はゴム硬度(65〜80)によって支配され、固有振動数の変化低減のためにはゴム硬度変化の抑制が重要であるが、本発明のトーショナルダンパ用EPDM組成物にあっては、その硬度変化を有効に抑制することができ、しかも破断強度が10MPa以上、初期破断伸びが400%以上、好ましくは450%以上の架橋物層を、トーショナルダンパ製造工程上好ましくないとされる二次架橋工程を省略しても得ることができる。
【００１９】
このような特性を有するこのEPDM組成物はまた、120〜140℃の高温度雰囲気中で使用される定伸長疲労性を有する防振ゴム材料としても用いられる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２１】
実施例１
ENBタイプEPDM(三井化学製品EPT3045)                          40重量部
VNBタイプEPDM(三井化学製品PX-52)                            30  〃
油展ENBタイプEPDM(三井化学製品EPT3042E; 油展量120%)         22  〃
低粘度ENBタイプEPDM(三井化学製品EPT4010)                    20  〃
SRFカーボンブラック(東海カーボン製品シーストG-S)            90  〃
湿式法ホワイトカーボン(日本シリカ製品ニップシールLP)        20  〃
極微細活性化CaCO3(白石工業製品ハクエンカCC)                 20  〃
亜鉛華                                                       5  〃
ステアリン酸                                               0.5  〃
老化防止剤(2-メルカプトメチルベンツイミダゾール)             2  〃
同(ポリメライズド2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン)      1  〃
有機過酸化物(ジクミルパーオキサイド)                       1.5  〃
以上の各成分をニーダを用いて混練し、混練物を180℃で6分間プレス架橋して、シート状のプレス架橋物を得た。なお、EPDM成分中のVNBタイプEPDMは42.85重量%となり、前記式で計算されたP値は1.043重量部となる。
【００２２】
実施例２
実施例１において、ENBタイプEPDM量が20重量部に、VNBタイプEPDM量が50重量部に、有機過酸化物量が1.2重量部にそれぞれ変更された。なお、EPDM成分中のVNBタイプEPDMは71.43重量%であり、前記式で計算されたP値は0.671重量部となる。
【００２３】
実施例３
実施例１において、ENBタイプEPDMが用いられず、VNBタイプEPDM量が70重量部に、有機過酸化物量が1.0重量部にそれぞれ変更された。なお、EPDM成分中のVNBタイプEPDMは100重量%であり、前記式で計算されたP値は0.300重量部となる。
【００２４】
比較例１
実施例１において、有機過酸化物量が1.0重量部に変更された。なお、P値は1.043重量部である。
【００２５】
比較例２
実施例１において、VNBタイプEPDMが用いられず、ENBタイプEPDM量が70重量部(EPDM成分中のVNBタイプEPDMは0重量%)に、有機過酸化物量が3.0重量部に変更され、さらにイオウ0.2重量部が用いられた。
【００２６】
以上の各実施例および比較例で得られた接着タイプトーショナルダンパ材料について、常態値(JIS K-6250準拠)および120℃、130℃、140℃での250時間老化試験後の常態値変化を測定した。得られた結果は、次の表に示される。
表
測定項目         実-1 実-2 実-3 比-1 比-2
常態値
硬さ            (JIS-A)         77      77      76      76      78
破断強度            (MPa)         12      11      10       8      11
破断伸び              (%)        460     450     480     800     440
120℃、250時間老化試験
硬さ変化       (ポイント)          2       2       1       4       4
伸び低下率            (%)         -7      -5     -10     -28      -9
130℃、250時間老化試験
硬さ変化       (ポイント)          4       4       3       7       7
伸び低下率            (%)         -8      -7      -8     -36     -15
140℃、250時間老化試験
硬さ変化       (ポイント)          7       6       6      11      13
伸び変化率            (%)        -14     -13     -14     -50     -29
【００２７】
以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1)EPDMを従来のENBタイプからVNBタイプに、全面的または部分的に変えると、耐熱老化性の向上がもたらされる(実施例１〜３)。
(2)EPDMをENBタイプからVNBタイプを変更した場合でも、規定された割合以下の有機過酸化物架橋剤が用いられると、破断強度が低下するばかりではなく、製品機能(固有振動数の変化)に影響するゴム硬度が従来タイプのものと同程度の耐熱性しか示さない(比較例１)。
(3)比較例２は、従来の一般的な接着タイプトーショナルダンパ用材料であり、低粘度EPDMや油展EPDMの採用、充填剤や加硫剤の最適化で、高硬度でも高破断伸びを成立させることで耐久性を確保している。120℃では十分な耐老化性を示すものの、130℃、250時間の段階で限界である。