ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー
【課題】 スティックスリップ現象や、隙間への異物の侵入による問題を解消できるブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に提供する。
【解決手段】 スタビライザーバーと、スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、ゴムブッシュを介してスタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、スタビライザーバーとゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびビスフェノール系エポキシ樹脂を含む熱硬化性エポキシ接着剤層が形成されているブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【解決手段】 スタビライザーバーと、スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、ゴムブッシュを介してスタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、スタビライザーバーとゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびビスフェノール系エポキシ樹脂を含む熱硬化性エポキシ接着剤層が形成されているブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等車両用サスペンション装置の一部であるスタビライザーバーと、それを車体に取り付けるためのゴムブッシュおよびブラケットとを一体化したブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
スタビライザーバーは主に車体のロール（車体前後方向を軸とした回転運動）を抑制する部材である。ゴムブッシュはこのスタビライザーバーと車体の間に取り付けられ、路面状況などによってスタビライザーバーに入力された振動の車体への伝播を減衰させると共に、スタビライザーバーの挙動に柔軟に追従し、車体を支えるものである。
【０００３】
スタビライザーバーに取り付けられたゴムブッシュは、車輪（車体）の上下動に応じてスタビライザーバーの回転方向に力がかかる。同時に、ゴムブッシュは、車体を支えるためおよび振動のために垂直方向の力を受ける。
【０００４】
従来のゴムブッシュ付スタビライザーバーは、スタビライザーバーとゴムブッシュ、およびゴムブッシュとブラケットを接着しない非接着タイプが主流であった。そのため、非接着部分に水が浸入したときや気温が−３０℃といった非常に低温の場合にスティックスリップを生じて異音を発生させる問題がある。
【０００５】
図６に、非接着タイプのゴムブッシュ付スタビライザーバーでスティックスリップが生じたときの、スタビライザーバーの変位（スタビライザーバーがねじれるなどの入力）に対する発生トルク（出力）を示す。図６に示すように、スタビライザーバーの変位とトルクとの間に位相のずれが生じるため、ハンドリング性に影響が生じ、操舵安定性が阻害される。
【０００６】
また、スタビライザーバーとゴムブッシュ、およびゴムブッシュとブラケットを接着により一体化していないため、スタビライザーバーに大きな力が加わった際に互いの間に隙間が生じる。こうした隙間に硬質な異物が侵入した場合、スタビライザーバーやブラケットが傷つき、異音が発生することがあった。さらに、砂や石のような硬質な異物が侵入したままだと、磨耗や折損などの異常が発生することがあった。
【０００７】
これらの問題点に対し、従来から接着により様々な対策がとられているが、いずれも効果が不十分であるか、高コストであるなどの問題を有している。
【０００８】
（１）加硫接着工法（特許文献１、２）
特許文献１は、スタビライザーバーおよびブラケットを金型内に設置し、ゴムブッシュの加硫成型と同時に接着を行う技術を開示している。しかし、金型内に金属製のスタビライザーバーおよびブラケットを設置するため、金型には強度および精度が要求されるうえに、金型の耐久性も低下する。また、通常、スタビライザーバーは長さが１ｍ程度あるため、金型などを含む設備が大型化し、多大なコストがかかるという問題がある。さらに、加硫接着後にスタビライザーバーなどに塗装を施すため、ゴムブッシュとスタビライザーバーとの間などに塗装不良を生じやすく、信頼性の低下を招く。しかも、通常、スタビライザーバーの塗装に用いられる粉体塗装、カチオン塗装は、乾燥（硬化）に高温、長時間の処理を必要とするため、加硫接着されたゴムブッシュの熱劣化を生じる可能性も問題になる。
【０００９】
一方、特許文献２は、ブラケットに対してゴムブッシュの加硫成型時に加硫接着を施した後、塩化ゴム系接着剤を用いて、ブラケットを加硫接着したゴムブッシュを塗装済みスタビライザーバーに接着することにより、設備の大型化などの問題を回避している。しかし、本発明者らが開示された情報に基づいて試作した結果、塩化ゴム系接着剤によりゴムブッシュをスタビライザーバーに接着するために加熱処理が必要であり、ゴムブッシュが熱劣化して強度が４０〜５０％低下することが確認できている。また、この方法ではスタビライザーバーに対し上下２つのゴムブッシュ付ブラケットを必要とするため、コスト的に有利であるとはいいがたい。
【００１０】
（２）後接着工法１（特許文献３）
特許文献３は、（１）の方法によるコスト上昇を抑える方策として、加硫済みのゴムに対し加硫接着を行う方法を開示している。この方法では、加硫済みゴムを用い、（１）に挙げた設備の大型化によるコスト増などのデメリットを解消している。しかし、開示された内容に基づき同一条件（１０％圧縮、１６０℃、６０分加熱）で試作を行ったところ、熱劣化によるゴムブッシュの大幅な強度低下が確認され、ゴムブッシュの長期信頼性の点で問題があった。また、特許文献３では、ブッシュとブラケットを接着・固着していないため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題を解決できない。
【００１１】
（３）後接着工法２（特許文献４〜６）
特許文献４は、熱硬化性接着剤を用いる方法を開示している。この方法は、塗装工程における高温塗装処理（１３０〜２００℃、２０分）を利用して接着剤を硬化させている。しかし、この方法でも、加硫済みのゴムブッシュを高温に長時間さらすことによる熱劣化を避けられない。また、この方法もスタビライザーバーとブッシュとを接着しているだけであり、ブッシュとブラケットとを接着していないため、この部分への異物の侵入による異音の発生や磨耗、破損を防げない。さらに、未塗装のスタビライザーバーにゴムブッシュを接着してから塗装を行うため、スタビライザーバーとゴムブッシュとの境界において、未塗装部が残るなどの塗装不良が発生し、塗装不良部からの腐食が進行し、長期間使用の際、スタビライザーバーが折損するなどの問題があった。
【００１２】
一方、特許文献５や特許文献６は、電着塗装や粉体塗装を施したスタビライザーバーに熱硬化性接着剤を塗布し、ゴムブッシュを接着する方法を開示している。しかし、これら文献に記載された内容に基づき試作を行った結果、これらの方法では接着剤とスタビライザーバーまたは接着剤とゴムブッシュとの接着力が劣るため、ゴム破断には至らないことがわかっている。また、これらの方法では、ブッシュとブラケットを挟圧して固定しているだけで接着がなされていないため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題が残る。
【００１３】
（４）後接着工法３（特許文献７）
特許文献７は、塗装済みスタビライザーバーに対し、塩素化処理を行ったゴムブッシュを、熱硬化性接着剤で接着する方法を開示している。この方法は、塩素化処理を行うことでゴムブッシュの接着力を向上させていると考えられる。しかし、開示されている情報を基に試作した結果、塩素化処理によりゴム表面が粗化され、アンカー効果によりいくらかの接着力の向上は確認されたが、接着剤だけでは加硫接着の接着強度には大きく劣り、ゴム破断には至らないことが確認できている。また、この方法でもブッシュとブラケットをクランプにより固定しているだけであるため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題には対応できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３７１６７５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３８１８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１９８５０号公報
【特許文献４】特開２００１−２７０３１５号公報
【特許文献５】特開２００６−８０８２号公報
【特許文献６】特開２００６−２７３１１号公報
【特許文献７】特開平１１−１０８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、スティックスリップ現象による異音の発生や、隙間への異物の侵入による異音の発生および磨耗による破損などの問題を解消すると共に、優れた操舵安定性を有するブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、スタビライザーバーと、前記スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、前記ゴムブッシュの外周に設けられ、前記ゴムブッシュを介して前記スタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、前記スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記スタビライザーバーと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とするブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバーが提供される。
【００１７】
本発明の他の実施形態においては、さらに、前記ブラケットは内表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは外表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ブラケットと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂による接着剤層が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、スタビライザーバーとゴムブッシュを強固に接着固定したことにより、スティックスリップ現象による異音の発生や、隙間への異物の侵入による異音の発生および磨耗による破損などの問題を解消すると共に、加硫接着によるゴムブッシュ接着式のスタビライザーバーと同等の優れた操舵安定性を有するブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーの斜視図。
【図２】実施例において作製したテストピースの斜視図および断面図。
【図３】アミン系硬化エポキシ塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図４】アミン含有カチオン塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図５】アミン系硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図６】スタビライザーバーの変位とトルクとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーについて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー１の斜視図を示す。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー１は、スタビライザーバー２と、スタビライザーバー２の外周に装着された２つのゴムブッシュ３と、ゴムブッシュ３の外周に設けられ、ゴムブッシュ３を介してスタビライザーバー２を車体の底部に取付けるためのブラケット４とを具備している。
【００２２】
スタビライザーバー２は表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料（図１には図示せず）および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層（図１には図示せず）を有する。ブラケット４も同様に、表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料（図１には図示せず）および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層（図１には図示せず）を有することが好ましい。ゴムブッシュ３は少なくとも内表面（スタビライザーバー２側）にもハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有する。ゴムブッシュ３は外表面（ブラケット４側）にもハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有することが好ましい。
【００２３】
スタビライザーバー２とゴムブッシュ３との間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層（図１には図示せず）が形成されている。ブラケット４とゴムブッシュ３との間にもそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層（図１には図示せず）が形成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明において、スタビライザーバーやブラケットの塗装には、自動車用塗装に一般的に用いられるアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン電着塗料が用いられる。
【００２５】
アミン系硬化エポキシ塗料としては、特開平７−２２４２３４号公報に記載されているように、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。硬化剤としては、固体アミン、または有機酸ヒドラジドが挙げられる。固体アミンとしては、例えば１，１２−ドデカンアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，４−トリレンジアミンが挙げられ、有機酸ヒドラジドとしては、例えばコハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、セバシン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジドが挙げられる。
【００２６】
アミン含有カチオン電着塗料としては、特開２００２−１２１４９１号公報に記載されているように、例えばポリエポキシ樹脂とカチオン化剤との反応生成物、ポリカルボン酸とポリアミンとの重縮合物を酸でプロトン化したもの、ポリイソシアネート化合物およびポリオールとモノまたはポリアミンとの重付加物を酸でプロトン化したものが挙げられる。カチオン化剤としては、例えば第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、ポリアミンのアミン化合物が挙げられる。
【００２７】
本発明において、表面処理層を形成するために使用される表面処理剤としては、トリクロロイソシアヌル酸などのハロゲン化イソシアヌル酸、ジブロモメチルヒダントイン、Ｎ−クロロパラトルエンスルホン酸アミドなどのハロゲンドナーを溶媒に溶解したものが挙げられる。特に、トリクロロイソシアヌル酸は入手性、取扱い性がよく、接着性の改善効果が大きいため好適である。トリクロロイソシアヌル酸の溶剤としては、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸メチルなどを用いることができる。例えば後述する実施例では表面処理剤として５％トリクロロイソシアヌル酸酢酸エチル溶液を用いているが、これに限定されない。
【００２８】
本発明において、接着剤層を形成する接着剤には、例えば２液混合型の接着剤としてビスフェノールＦ系エポキシ樹脂およびこれを硬化させる各種硬化剤が用いられる。硬化剤としてはアミン系硬化剤または有機ヒドラジド系硬化剤を用いた場合においてのみ、表面処理層と強固な接着力を得ることができる。エポキシ樹脂とそれぞれの硬化剤の混合比は、エポキシ樹脂中のエポキシ基の反応点の数量と硬化剤の反応点の数量が等しければ最適であるが、これに限定されない。
【００２９】
また本発明において、ゴム表面の粗化処理を行う場合、ＪＩＳ Ｒ６０１０における粒度Ｐ１５０を有する研磨紙を用いた。粗化処理には粒度Ｐ８０〜Ｐ１２００の範囲を用いることができ、特にＰ１２０〜Ｐ３６０が好適である。物理的にゴム表面を粗化できるものであればよく、粗化処理を行う手段としては特に研磨紙によるものに限定されるものではない。
【００３０】
以下の実施例においては、図２に示すテストピースを作製して評価した。図２（ａ）はテストピースの斜視図、図２（ｂ）はテストピースの断面図である。
【００３１】
スタビライザーバーの代用として第１の鋼材１０を用意し、その表面をアミン系硬化エポキシ塗料１１で塗装した。ブラケットの代用として第２の鋼材２０を用意し、その表面をアミン含有カチオン電着塗料２１で塗装した。ゴムブッシュの代用として直径２０ｍｍ、厚み５ｍｍのディスク状の加硫済みの天然ゴム３０を用意した。第１の鋼材１０上のアミン系硬化エポキシ塗料１１の表面、第２の鋼材２０上のアミン含有カチオン電着塗料２１の表面、および天然ゴム３０の上下両表面を、各々５％トリクロロイソシアヌル酸の酢酸エチル溶液で処理して、表面処理層１２、２２、３１を形成した。第１の鋼材１０と天然ゴム３０との間をそれぞれの表面処理層１２、３１を介してエポキシ接着剤で接着して接着剤層４０を形成した。同様に、第２の鋼材２０と天然ゴム３０との間をそれぞれの表面処理層２２、３１を介してエポキシ接着剤で接着して接着剤層４０を形成した。
【００３２】
また、比較例として図２（ｂ）に示すいずれかの構成要素を含まないテストピースを作製して評価した。
【００３３】
それぞれの実施例および比較例の構成を後述する表１，２に示す。
【００３４】
各テストピースについて、ディスク状の天然ゴムの平面に対して垂直方向にテストピースが破壊するまで引っ張り試験を行い、その破壊の際の強度および破壊部位を調べた。
【００３５】
テストピースでの評価結果が良好な材料の組み合わせについては、ブッシュ形状の天然ゴムをスタビライザーバーおよびブラケットに接着したサンプルを作製し、スタビライザーバーのねじり方向にサンプルが破壊するまでねじ切り試験を行い、その際の強度および破壊部位も調べた。
【００３６】
またテストピースでの評価結果が良好な材料の組み合わせについては、耐水性を評価するため、ブッシュ形状にて８０℃温水中に１２０時間浸漬し、その後大気中に取り出した後、前記同様サンプルが破壊するまでねじ切り試験を行った。その際の強度および破壊部位についても調べている。
【００３７】
次に、実施例および比較例を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
第１の鋼材を用意し、その表面をアミン系硬化エポキシ塗料で塗装した。第２の鋼材を用意し、その表面をアミン含有カチオン電着塗料で塗装した。また、ショア硬度Ｈｓ６０のディスク状天然ゴムを用意した。これらの部材の表面を、５％トリクロロイソシアヌル酸の酢酸エチル溶液で表面処理して表面処理層を形成した。次に、これらをビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるエピクロンＥＸＡ８３５（ＤＩＣ社製の商品名）１００部および硬化剤としてフジキュアーＦＸＲ１０００（冨士化成工業社製の商品名）２０部を含む熱硬化性エポキシ接着剤により接着して接着剤層を形成した。こうして図２に示すテストピースを作製した。
【００３９】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴムが破断した。その強度は６８ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断した。その強度は１５２Ｎ・ｍであった。
【００４０】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ほとんどの接着領域においてゴム破断し、一部接着剤の破断が生じた。この接着剤の破断は劣化によるものであった。なおそのときの接着強度は１２９Ｎ・ｍであった。
【００４１】
（実施例２）
ディスク状の天然ゴムとしてショア硬度Ｈｓ８５のものを用いた。その他の条件は、実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００４２】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は８４ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１７２Ｎ・ｍであった。
【００４３】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、一部ゴム内部での破断が生じ、それ以外の部分では、実施例１より広範囲にわたり接着剤の破断が認められた。この接着剤の破断は劣化によるものであり、そのときの接着強度は１３６Ｎ・ｍであった。
【００４４】
（実施例３）
ディスク状の天然ゴムとしてショア硬度Ｈｓ５５のものを用いた。その他の条件は、実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００４５】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は５４ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１４６Ｎ・ｍであった。
【００４６】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ほとんどの接着領域においてゴムが破断し、ごく一部領域では接着剤の破断を生じた。これは接着剤の劣化によるものであり、そのときの接着強度は１１９Ｎ・ｍであった。
【００４７】
（実施例４）
エポキシ接着剤の硬化剤を有機ヒドラジド系であるアミキュアーＰＮ２３（味の素社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤３０部とした。
【００４８】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６２ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５５Ｎ・ｍであった。
【００４９】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、実施例と１同様にほとんどの接着領域においてゴム破断を生じ、一部で接着剤の劣化が認められ、接着剤の破断が生じた。なおそのときの接着強度は１２７Ｎ・ｍであった。
【００５０】
（実施例５）
エポキシ樹脂および硬化剤を、市販のエポキシ系接着剤であるＦｏｓｕｒ３２０／３２２（ＬＯＲＤ社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。硬化剤はアミン系のものである。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤１００部である。
【００５１】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６９ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５３Ｎ・ｍであった。
【００５２】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、実施例と１同様にほとんどの接着領域においてゴム破断し、一部接着剤の劣化による破断が生じた。なおそのときの接着強度は１２５Ｎ・ｍであった。
【００５３】
（実施例６）
天然ゴムを表面処理する前に、接着部をＪＩＳ Ｒ６０１０における粒度Ｐ１５０を有する研磨紙を用いて、表面を粗化した後、表面処理を行った。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５４】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６９ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５４Ｎ・ｍであった。
【００５５】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、接着強度の低下は確認されず、完全にゴム内部で破断が生じた。なおそのときの接着強度は１５２Ｎ・ｍであった。
【００５６】
（比較例１）
第１の鋼材および第２の鋼材の塗装（アミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料）を行わず、鋼材表面に表面処理を施し、その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５７】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、鋼材表面から接着剤が剥離した。
【００５８】
（比較例２）
第１の鋼材の表面をアミン系硬化エポキシ塗料で塗装したが表面処理を施さなかった。第２の鋼材の表面をアミン含有カチオン電着塗料で塗装したが表面処理を施さなかった。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５９】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、鋼材表面、詳細には鋼材表面と接着剤との界面にて剥離した。
【００６０】
（比較例３）
ディスク状天然ゴムに表面処理を施さなかった。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００６１】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、ゴム表面、詳細にはゴム表面と接着剤との界面にて剥離した。
【００６２】
（比較例４）
エポキシ接着剤の硬化剤を酸無水物系硬化剤であるエピクロンＢ５７０（日立化成社製）に代え、硬化促進剤としてジメチルベンジルアミンを用いた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤８０部、硬化促進剤０．８部とした。
【００６３】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、その強度は２４ＭＰａであった。破断面には鋼材表面とゴム表面が不連続にまだらに観察され、鋼材と接着剤層との界面およびゴムと接着剤層との界面の両方で断続的な剥離が生じた。
【００６４】
（比較例５）
エポキシ接着剤の硬化剤をポリメルカプタン系硬化剤であるＥＨ３１７（アデカ社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比はエポキシ樹脂１００部、硬化剤６０部とした。
【００６５】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、鋼材と接着剤層との界面およびゴムと接着剤の界面のいずれでも剥離を生じ、その強度は１７ＭＰａであった。
【００６６】
（比較例６）
未塗装の鋼材に対し、未加硫の天然ゴムを用いて、加硫接着を行って、テストピースを作製した。６
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６５ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断し、強度は１４９Ｎ・ｍであった。
【００６７】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断が生じ、また接着力の低下も認められなかった。なおそのときの接着強度は１４６Ｎ・ｍであった。
【００６８】
なお、接着工程後、ブラケットおよびゴムブッシュと一体になったスタビライザーバーに対しエポキシ粉体塗装を行った。その結果、ゴムブッシュとスタビライザーバーとの間およびブラケットとゴムブッシュとの間にわずかながら隙間を生じ、塗装されていない部分が残っており、明らかに耐久性不良の原因となる可能性が大であった。
【００６９】
下記表１は上記実施例１〜６の条件、結果の一覧を示し、下記表２は比較例１〜７の条件、結果の一覧を示す。
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
なお、テストピースでの破断強度６０ＭＰａ前後およびねじ切り試験強度１５０Ｎ・ｍ前後での破壊は、いずれもゴム自体の破壊であり、接着強度がゴムの強度を上回っていることを示す。これらの結果から、高い接着強度を発現するためにはアミン系硬化エポキシ塗料やアミン含有カチオン電着塗料を塗装した鋼材に対し表面処理を行い、表面処理を施した天然ゴムブッシュをアミン系硬化剤または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤で接着した場合に十分に高い強度を発揮することが明らかである。
【００７２】
以下、上記の組み合わせで十分な接着力が得られる理由について説明する。
【００７３】
表面処理剤としてのハロゲンドナー例えばハロゲン化イソシアヌル酸は、天然ゴムのように主鎖に二重結合を有する材料に対し、溶媒と共にしみこみ、主鎖の二重結合の周りへ近づく。天然ゴムの表面付近の水分の影響により、ハロゲン化イソシアヌル酸は加水分解されてハロゲンを放出する。ハロゲンは近くにある加硫ゴム主鎖の二重結合を攻撃し、付加反応が進む。その付加反応の過程で、下記に示すように遊離したイソシアヌル酸が環構造を保ったまま塩素と共に加硫ゴムの主鎖に付加する。
【化１】
【００７４】
加硫ゴム表面へのイソシアヌル酸および塩素の付加や、塗料、接着剤へのイソシアヌル酸の反応が起こった場合、その前後で赤外吸収スペクトルに差が現れることが知られている（特表２００６−５１９８９４号公報、特開２００９−１３１６３１号公報）。
【００７５】
また、表面処理剤としてのハロゲンドナー例えばハロゲン化イソシアヌル酸は、アミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料の表面付近の水分の影響により加水分解されハロゲンを放出する。このハロゲン、特に塩素は、塗料中に含まれるＲ−ＮＨ２の水素と化合し、またその他の部分が結合することにより下記に示すような反応を生じていると考えられる。
【化２】
【００７６】
上記のような反応の結果は、ＦＴ−ＩＲ測定により確認できる。図３はアミン系硬化エポキシ塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。図４はアミン含有カチオン塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。これらのチャートから、反応後には１０５０ｃｍ−１付近にピークが生じることがわかる。
【００７７】
ハロゲンドナー系表面処理剤と反応するためには、アミン系硬化エポキシ塗料やアミン含有カチオン電着塗料のようにＲ−ＮＨ２構造を有していることが好ましい。このことは比較例６の結果からも明らかである。
【００７８】
ハロゲンドナー系表面処理剤は、接着剤の主剤であるビスフェノールＦ系エポキシ樹脂やビスフェノールＡ系エポキシ樹脂といったＲ−ＮＨ２構造を有していない材料と反応を生じることはない。しかし、接着剤の硬化剤にアミン系硬化剤や有機ヒドラジド系硬化剤を用いた場合、硬化剤がＲ−ＮＨ２構造を有するため、硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸との間で下記のような反応を生じることが考えられる。
【化３】
【００７９】
上記のような反応の結果は、やはりＦＴ−ＩＲ測定により確認できる。図５はアミン系硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。このチャートでも、反応後には１０５０ｃｍ−１付近にピークが生じることがわかる。
【００８０】
これに対し、酸無水物系硬化剤やポリメルカプタン系硬化剤はＲ−ＮＨ２構造を持たないため、トリクロロイソシアヌル酸と反応しない。
【００８１】
これらをまとめると、鋼材側では塗料とトリクロロイソシアヌル酸が反応し、さらに接着剤中の硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸が反応する。また、ゴムブッシュ側では天然ゴムとトリクロロイソシアヌル酸が反応し、同様に接着剤中の硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸が反応する。このように接着される対象同士が化学反応するため、加硫接着に匹敵する強固な接着を行うことが可能である。
【００８２】
また、天然ゴムブッシュは、加硫成型後にその表面を粗化してもよい。粗化により生じた表面の微細な凹凸に対して接着剤がアンカー効果を発揮するためさらに接着力を向上できる。そのため耐水性試験により、多少接着剤が劣化を生じても完全にゴム破断させるだけの十分な接着強度を発揮できる。
【００８３】
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、自動車用の塗装として一般的なアミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料および加硫済み天然ゴムブッシュを用い、安価に入手可能なトリクロロイソシアヌル酸などハロゲンドナーにより表面処理を施すことで、安価で接着性がよく、かつ低温・短時間の硬化処理で接着可能なエポキシ接着剤を用いてブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に製造することが可能になる。本発明では、各部材が相互に化学反応して強固に接着することから、加硫接着と同等の接着力を発現できるうえ、加硫接着よりも安価に製造することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１…ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー、２…スタビライザーバー、３…ゴムブッシュ、４…ブラケット、１０…第１の鋼材、１１…アミン系硬化エポキシ塗料、１２…表面処理層、２０…第２の鋼材、２１…アミン含有カチオン電着塗料、２２…表面処理層、３０…天然ゴム、３１…表面処理層、４０…接着剤層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等車両用サスペンション装置の一部であるスタビライザーバーと、それを車体に取り付けるためのゴムブッシュおよびブラケットとを一体化したブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
スタビライザーバーは主に車体のロール（車体前後方向を軸とした回転運動）を抑制する部材である。ゴムブッシュはこのスタビライザーバーと車体の間に取り付けられ、路面状況などによってスタビライザーバーに入力された振動の車体への伝播を減衰させると共に、スタビライザーバーの挙動に柔軟に追従し、車体を支えるものである。
【０００３】
スタビライザーバーに取り付けられたゴムブッシュは、車輪（車体）の上下動に応じてスタビライザーバーの回転方向に力がかかる。同時に、ゴムブッシュは、車体を支えるためおよび振動のために垂直方向の力を受ける。
【０００４】
従来のゴムブッシュ付スタビライザーバーは、スタビライザーバーとゴムブッシュ、およびゴムブッシュとブラケットを接着しない非接着タイプが主流であった。そのため、非接着部分に水が浸入したときや気温が−３０℃といった非常に低温の場合にスティックスリップを生じて異音を発生させる問題がある。
【０００５】
図６に、非接着タイプのゴムブッシュ付スタビライザーバーでスティックスリップが生じたときの、スタビライザーバーの変位（スタビライザーバーがねじれるなどの入力）に対する発生トルク（出力）を示す。図６に示すように、スタビライザーバーの変位とトルクとの間に位相のずれが生じるため、ハンドリング性に影響が生じ、操舵安定性が阻害される。
【０００６】
また、スタビライザーバーとゴムブッシュ、およびゴムブッシュとブラケットを接着により一体化していないため、スタビライザーバーに大きな力が加わった際に互いの間に隙間が生じる。こうした隙間に硬質な異物が侵入した場合、スタビライザーバーやブラケットが傷つき、異音が発生することがあった。さらに、砂や石のような硬質な異物が侵入したままだと、磨耗や折損などの異常が発生することがあった。
【０００７】
これらの問題点に対し、従来から接着により様々な対策がとられているが、いずれも効果が不十分であるか、高コストであるなどの問題を有している。
【０００８】
（１）加硫接着工法（特許文献１、２）
特許文献１は、スタビライザーバーおよびブラケットを金型内に設置し、ゴムブッシュの加硫成型と同時に接着を行う技術を開示している。しかし、金型内に金属製のスタビライザーバーおよびブラケットを設置するため、金型には強度および精度が要求されるうえに、金型の耐久性も低下する。また、通常、スタビライザーバーは長さが１ｍ程度あるため、金型などを含む設備が大型化し、多大なコストがかかるという問題がある。さらに、加硫接着後にスタビライザーバーなどに塗装を施すため、ゴムブッシュとスタビライザーバーとの間などに塗装不良を生じやすく、信頼性の低下を招く。しかも、通常、スタビライザーバーの塗装に用いられる粉体塗装、カチオン塗装は、乾燥（硬化）に高温、長時間の処理を必要とするため、加硫接着されたゴムブッシュの熱劣化を生じる可能性も問題になる。
【０００９】
一方、特許文献２は、ブラケットに対してゴムブッシュの加硫成型時に加硫接着を施した後、塩化ゴム系接着剤を用いて、ブラケットを加硫接着したゴムブッシュを塗装済みスタビライザーバーに接着することにより、設備の大型化などの問題を回避している。しかし、本発明者らが開示された情報に基づいて試作した結果、塩化ゴム系接着剤によりゴムブッシュをスタビライザーバーに接着するために加熱処理が必要であり、ゴムブッシュが熱劣化して強度が４０〜５０％低下することが確認できている。また、この方法ではスタビライザーバーに対し上下２つのゴムブッシュ付ブラケットを必要とするため、コスト的に有利であるとはいいがたい。
【００１０】
（２）後接着工法１（特許文献３）
特許文献３は、（１）の方法によるコスト上昇を抑える方策として、加硫済みのゴムに対し加硫接着を行う方法を開示している。この方法では、加硫済みゴムを用い、（１）に挙げた設備の大型化によるコスト増などのデメリットを解消している。しかし、開示された内容に基づき同一条件（１０％圧縮、１６０℃、６０分加熱）で試作を行ったところ、熱劣化によるゴムブッシュの大幅な強度低下が確認され、ゴムブッシュの長期信頼性の点で問題があった。また、特許文献３では、ブッシュとブラケットを接着・固着していないため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題を解決できない。
【００１１】
（３）後接着工法２（特許文献４〜６）
特許文献４は、熱硬化性接着剤を用いる方法を開示している。この方法は、塗装工程における高温塗装処理（１３０〜２００℃、２０分）を利用して接着剤を硬化させている。しかし、この方法でも、加硫済みのゴムブッシュを高温に長時間さらすことによる熱劣化を避けられない。また、この方法もスタビライザーバーとブッシュとを接着しているだけであり、ブッシュとブラケットとを接着していないため、この部分への異物の侵入による異音の発生や磨耗、破損を防げない。さらに、未塗装のスタビライザーバーにゴムブッシュを接着してから塗装を行うため、スタビライザーバーとゴムブッシュとの境界において、未塗装部が残るなどの塗装不良が発生し、塗装不良部からの腐食が進行し、長期間使用の際、スタビライザーバーが折損するなどの問題があった。
【００１２】
一方、特許文献５や特許文献６は、電着塗装や粉体塗装を施したスタビライザーバーに熱硬化性接着剤を塗布し、ゴムブッシュを接着する方法を開示している。しかし、これら文献に記載された内容に基づき試作を行った結果、これらの方法では接着剤とスタビライザーバーまたは接着剤とゴムブッシュとの接着力が劣るため、ゴム破断には至らないことがわかっている。また、これらの方法では、ブッシュとブラケットを挟圧して固定しているだけで接着がなされていないため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題が残る。
【００１３】
（４）後接着工法３（特許文献７）
特許文献７は、塗装済みスタビライザーバーに対し、塩素化処理を行ったゴムブッシュを、熱硬化性接着剤で接着する方法を開示している。この方法は、塩素化処理を行うことでゴムブッシュの接着力を向上させていると考えられる。しかし、開示されている情報を基に試作した結果、塩素化処理によりゴム表面が粗化され、アンカー効果によりいくらかの接着力の向上は確認されたが、接着剤だけでは加硫接着の接着強度には大きく劣り、ゴム破断には至らないことが確認できている。また、この方法でもブッシュとブラケットをクランプにより固定しているだけであるため、この部分で発生する異音や異物の侵入による磨耗、折損の問題には対応できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３７１６７５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３８１８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１９８５０号公報
【特許文献４】特開２００１−２７０３１５号公報
【特許文献５】特開２００６−８０８２号公報
【特許文献６】特開２００６−２７３１１号公報
【特許文献７】特開平１１−１０８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、スティックスリップ現象による異音の発生や、隙間への異物の侵入による異音の発生および磨耗による破損などの問題を解消すると共に、優れた操舵安定性を有するブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、スタビライザーバーと、前記スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、前記ゴムブッシュの外周に設けられ、前記ゴムブッシュを介して前記スタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、前記スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記スタビライザーバーと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とするブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバーが提供される。
【００１７】
本発明の他の実施形態においては、さらに、前記ブラケットは内表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは外表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ブラケットと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂による接着剤層が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、スタビライザーバーとゴムブッシュを強固に接着固定したことにより、スティックスリップ現象による異音の発生や、隙間への異物の侵入による異音の発生および磨耗による破損などの問題を解消すると共に、加硫接着によるゴムブッシュ接着式のスタビライザーバーと同等の優れた操舵安定性を有するブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーの斜視図。
【図２】実施例において作製したテストピースの斜視図および断面図。
【図３】アミン系硬化エポキシ塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図４】アミン含有カチオン塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図５】アミン系硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャート。
【図６】スタビライザーバーの変位とトルクとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーについて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー１の斜視図を示す。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー１は、スタビライザーバー２と、スタビライザーバー２の外周に装着された２つのゴムブッシュ３と、ゴムブッシュ３の外周に設けられ、ゴムブッシュ３を介してスタビライザーバー２を車体の底部に取付けるためのブラケット４とを具備している。
【００２２】
スタビライザーバー２は表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料（図１には図示せず）および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層（図１には図示せず）を有する。ブラケット４も同様に、表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料（図１には図示せず）および塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層（図１には図示せず）を有することが好ましい。ゴムブッシュ３は少なくとも内表面（スタビライザーバー２側）にもハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有する。ゴムブッシュ３は外表面（ブラケット４側）にもハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有することが好ましい。
【００２３】
スタビライザーバー２とゴムブッシュ３との間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層（図１には図示せず）が形成されている。ブラケット４とゴムブッシュ３との間にもそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層（図１には図示せず）が形成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明において、スタビライザーバーやブラケットの塗装には、自動車用塗装に一般的に用いられるアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン電着塗料が用いられる。
【００２５】
アミン系硬化エポキシ塗料としては、特開平７−２２４２３４号公報に記載されているように、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。硬化剤としては、固体アミン、または有機酸ヒドラジドが挙げられる。固体アミンとしては、例えば１，１２−ドデカンアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，４−トリレンジアミンが挙げられ、有機酸ヒドラジドとしては、例えばコハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、セバシン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジドが挙げられる。
【００２６】
アミン含有カチオン電着塗料としては、特開２００２−１２１４９１号公報に記載されているように、例えばポリエポキシ樹脂とカチオン化剤との反応生成物、ポリカルボン酸とポリアミンとの重縮合物を酸でプロトン化したもの、ポリイソシアネート化合物およびポリオールとモノまたはポリアミンとの重付加物を酸でプロトン化したものが挙げられる。カチオン化剤としては、例えば第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、ポリアミンのアミン化合物が挙げられる。
【００２７】
本発明において、表面処理層を形成するために使用される表面処理剤としては、トリクロロイソシアヌル酸などのハロゲン化イソシアヌル酸、ジブロモメチルヒダントイン、Ｎ−クロロパラトルエンスルホン酸アミドなどのハロゲンドナーを溶媒に溶解したものが挙げられる。特に、トリクロロイソシアヌル酸は入手性、取扱い性がよく、接着性の改善効果が大きいため好適である。トリクロロイソシアヌル酸の溶剤としては、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸メチルなどを用いることができる。例えば後述する実施例では表面処理剤として５％トリクロロイソシアヌル酸酢酸エチル溶液を用いているが、これに限定されない。
【００２８】
本発明において、接着剤層を形成する接着剤には、例えば２液混合型の接着剤としてビスフェノールＦ系エポキシ樹脂およびこれを硬化させる各種硬化剤が用いられる。硬化剤としてはアミン系硬化剤または有機ヒドラジド系硬化剤を用いた場合においてのみ、表面処理層と強固な接着力を得ることができる。エポキシ樹脂とそれぞれの硬化剤の混合比は、エポキシ樹脂中のエポキシ基の反応点の数量と硬化剤の反応点の数量が等しければ最適であるが、これに限定されない。
【００２９】
また本発明において、ゴム表面の粗化処理を行う場合、ＪＩＳ Ｒ６０１０における粒度Ｐ１５０を有する研磨紙を用いた。粗化処理には粒度Ｐ８０〜Ｐ１２００の範囲を用いることができ、特にＰ１２０〜Ｐ３６０が好適である。物理的にゴム表面を粗化できるものであればよく、粗化処理を行う手段としては特に研磨紙によるものに限定されるものではない。
【００３０】
以下の実施例においては、図２に示すテストピースを作製して評価した。図２（ａ）はテストピースの斜視図、図２（ｂ）はテストピースの断面図である。
【００３１】
スタビライザーバーの代用として第１の鋼材１０を用意し、その表面をアミン系硬化エポキシ塗料１１で塗装した。ブラケットの代用として第２の鋼材２０を用意し、その表面をアミン含有カチオン電着塗料２１で塗装した。ゴムブッシュの代用として直径２０ｍｍ、厚み５ｍｍのディスク状の加硫済みの天然ゴム３０を用意した。第１の鋼材１０上のアミン系硬化エポキシ塗料１１の表面、第２の鋼材２０上のアミン含有カチオン電着塗料２１の表面、および天然ゴム３０の上下両表面を、各々５％トリクロロイソシアヌル酸の酢酸エチル溶液で処理して、表面処理層１２、２２、３１を形成した。第１の鋼材１０と天然ゴム３０との間をそれぞれの表面処理層１２、３１を介してエポキシ接着剤で接着して接着剤層４０を形成した。同様に、第２の鋼材２０と天然ゴム３０との間をそれぞれの表面処理層２２、３１を介してエポキシ接着剤で接着して接着剤層４０を形成した。
【００３２】
また、比較例として図２（ｂ）に示すいずれかの構成要素を含まないテストピースを作製して評価した。
【００３３】
それぞれの実施例および比較例の構成を後述する表１，２に示す。
【００３４】
各テストピースについて、ディスク状の天然ゴムの平面に対して垂直方向にテストピースが破壊するまで引っ張り試験を行い、その破壊の際の強度および破壊部位を調べた。
【００３５】
テストピースでの評価結果が良好な材料の組み合わせについては、ブッシュ形状の天然ゴムをスタビライザーバーおよびブラケットに接着したサンプルを作製し、スタビライザーバーのねじり方向にサンプルが破壊するまでねじ切り試験を行い、その際の強度および破壊部位も調べた。
【００３６】
またテストピースでの評価結果が良好な材料の組み合わせについては、耐水性を評価するため、ブッシュ形状にて８０℃温水中に１２０時間浸漬し、その後大気中に取り出した後、前記同様サンプルが破壊するまでねじ切り試験を行った。その際の強度および破壊部位についても調べている。
【００３７】
次に、実施例および比較例を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
第１の鋼材を用意し、その表面をアミン系硬化エポキシ塗料で塗装した。第２の鋼材を用意し、その表面をアミン含有カチオン電着塗料で塗装した。また、ショア硬度Ｈｓ６０のディスク状天然ゴムを用意した。これらの部材の表面を、５％トリクロロイソシアヌル酸の酢酸エチル溶液で表面処理して表面処理層を形成した。次に、これらをビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるエピクロンＥＸＡ８３５（ＤＩＣ社製の商品名）１００部および硬化剤としてフジキュアーＦＸＲ１０００（冨士化成工業社製の商品名）２０部を含む熱硬化性エポキシ接着剤により接着して接着剤層を形成した。こうして図２に示すテストピースを作製した。
【００３９】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴムが破断した。その強度は６８ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断した。その強度は１５２Ｎ・ｍであった。
【００４０】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ほとんどの接着領域においてゴム破断し、一部接着剤の破断が生じた。この接着剤の破断は劣化によるものであった。なおそのときの接着強度は１２９Ｎ・ｍであった。
【００４１】
（実施例２）
ディスク状の天然ゴムとしてショア硬度Ｈｓ８５のものを用いた。その他の条件は、実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００４２】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は８４ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１７２Ｎ・ｍであった。
【００４３】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、一部ゴム内部での破断が生じ、それ以外の部分では、実施例１より広範囲にわたり接着剤の破断が認められた。この接着剤の破断は劣化によるものであり、そのときの接着強度は１３６Ｎ・ｍであった。
【００４４】
（実施例３）
ディスク状の天然ゴムとしてショア硬度Ｈｓ５５のものを用いた。その他の条件は、実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００４５】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は５４ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１４６Ｎ・ｍであった。
【００４６】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ほとんどの接着領域においてゴムが破断し、ごく一部領域では接着剤の破断を生じた。これは接着剤の劣化によるものであり、そのときの接着強度は１１９Ｎ・ｍであった。
【００４７】
（実施例４）
エポキシ接着剤の硬化剤を有機ヒドラジド系であるアミキュアーＰＮ２３（味の素社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤３０部とした。
【００４８】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６２ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５５Ｎ・ｍであった。
【００４９】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、実施例と１同様にほとんどの接着領域においてゴム破断を生じ、一部で接着剤の劣化が認められ、接着剤の破断が生じた。なおそのときの接着強度は１２７Ｎ・ｍであった。
【００５０】
（実施例５）
エポキシ樹脂および硬化剤を、市販のエポキシ系接着剤であるＦｏｓｕｒ３２０／３２２（ＬＯＲＤ社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。硬化剤はアミン系のものである。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤１００部である。
【００５１】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６９ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５３Ｎ・ｍであった。
【００５２】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、実施例と１同様にほとんどの接着領域においてゴム破断し、一部接着剤の劣化による破断が生じた。なおそのときの接着強度は１２５Ｎ・ｍであった。
【００５３】
（実施例６）
天然ゴムを表面処理する前に、接着部をＪＩＳ Ｒ６０１０における粒度Ｐ１５０を有する研磨紙を用いて、表面を粗化した後、表面処理を行った。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５４】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６９ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は１５４Ｎ・ｍであった。
【００５５】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、接着強度の低下は確認されず、完全にゴム内部で破断が生じた。なおそのときの接着強度は１５２Ｎ・ｍであった。
【００５６】
（比較例１）
第１の鋼材および第２の鋼材の塗装（アミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料）を行わず、鋼材表面に表面処理を施し、その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５７】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、鋼材表面から接着剤が剥離した。
【００５８】
（比較例２）
第１の鋼材の表面をアミン系硬化エポキシ塗料で塗装したが表面処理を施さなかった。第２の鋼材の表面をアミン含有カチオン電着塗料で塗装したが表面処理を施さなかった。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００５９】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、鋼材表面、詳細には鋼材表面と接着剤との界面にて剥離した。
【００６０】
（比較例３）
ディスク状天然ゴムに表面処理を施さなかった。その他の条件は実施例１と同一にしてテストピースを作製した。
【００６１】
テストピースは接着力をほとんど発現することなく、ゴム表面、詳細にはゴム表面と接着剤との界面にて剥離した。
【００６２】
（比較例４）
エポキシ接着剤の硬化剤を酸無水物系硬化剤であるエピクロンＢ５７０（日立化成社製）に代え、硬化促進剤としてジメチルベンジルアミンを用いた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比は、エポキシ樹脂１００部、硬化剤８０部、硬化促進剤０．８部とした。
【００６３】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、その強度は２４ＭＰａであった。破断面には鋼材表面とゴム表面が不連続にまだらに観察され、鋼材と接着剤層との界面およびゴムと接着剤層との界面の両方で断続的な剥離が生じた。
【００６４】
（比較例５）
エポキシ接着剤の硬化剤をポリメルカプタン系硬化剤であるＥＨ３１７（アデカ社製）に代えた以外は実施例１と同一の条件でテストピースを作製した。混合比はエポキシ樹脂１００部、硬化剤６０部とした。
【００６５】
テストピースの引っ張り試験を行った結果、鋼材と接着剤層との界面およびゴムと接着剤の界面のいずれでも剥離を生じ、その強度は１７ＭＰａであった。
【００６６】
（比較例６）
未塗装の鋼材に対し、未加硫の天然ゴムを用いて、加硫接着を行って、テストピースを作製した。６
テストピースの引っ張り試験を行った結果、ゴム破断し、強度は６５ＭＰａであった。ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを試作してねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断し、強度は１４９Ｎ・ｍであった。
【００６７】
また温水浸漬後のねじ切り試験を行った結果、ゴム内部で破断が生じ、また接着力の低下も認められなかった。なおそのときの接着強度は１４６Ｎ・ｍであった。
【００６８】
なお、接着工程後、ブラケットおよびゴムブッシュと一体になったスタビライザーバーに対しエポキシ粉体塗装を行った。その結果、ゴムブッシュとスタビライザーバーとの間およびブラケットとゴムブッシュとの間にわずかながら隙間を生じ、塗装されていない部分が残っており、明らかに耐久性不良の原因となる可能性が大であった。
【００６９】
下記表１は上記実施例１〜６の条件、結果の一覧を示し、下記表２は比較例１〜７の条件、結果の一覧を示す。
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
なお、テストピースでの破断強度６０ＭＰａ前後およびねじ切り試験強度１５０Ｎ・ｍ前後での破壊は、いずれもゴム自体の破壊であり、接着強度がゴムの強度を上回っていることを示す。これらの結果から、高い接着強度を発現するためにはアミン系硬化エポキシ塗料やアミン含有カチオン電着塗料を塗装した鋼材に対し表面処理を行い、表面処理を施した天然ゴムブッシュをアミン系硬化剤または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤で接着した場合に十分に高い強度を発揮することが明らかである。
【００７２】
以下、上記の組み合わせで十分な接着力が得られる理由について説明する。
【００７３】
表面処理剤としてのハロゲンドナー例えばハロゲン化イソシアヌル酸は、天然ゴムのように主鎖に二重結合を有する材料に対し、溶媒と共にしみこみ、主鎖の二重結合の周りへ近づく。天然ゴムの表面付近の水分の影響により、ハロゲン化イソシアヌル酸は加水分解されてハロゲンを放出する。ハロゲンは近くにある加硫ゴム主鎖の二重結合を攻撃し、付加反応が進む。その付加反応の過程で、下記に示すように遊離したイソシアヌル酸が環構造を保ったまま塩素と共に加硫ゴムの主鎖に付加する。
【化１】
【００７４】
加硫ゴム表面へのイソシアヌル酸および塩素の付加や、塗料、接着剤へのイソシアヌル酸の反応が起こった場合、その前後で赤外吸収スペクトルに差が現れることが知られている（特表２００６−５１９８９４号公報、特開２００９−１３１６３１号公報）。
【００７５】
また、表面処理剤としてのハロゲンドナー例えばハロゲン化イソシアヌル酸は、アミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料の表面付近の水分の影響により加水分解されハロゲンを放出する。このハロゲン、特に塩素は、塗料中に含まれるＲ−ＮＨ２の水素と化合し、またその他の部分が結合することにより下記に示すような反応を生じていると考えられる。
【化２】
【００７６】
上記のような反応の結果は、ＦＴ−ＩＲ測定により確認できる。図３はアミン系硬化エポキシ塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。図４はアミン含有カチオン塗料とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。これらのチャートから、反応後には１０５０ｃｍ−１付近にピークが生じることがわかる。
【００７７】
ハロゲンドナー系表面処理剤と反応するためには、アミン系硬化エポキシ塗料やアミン含有カチオン電着塗料のようにＲ−ＮＨ２構造を有していることが好ましい。このことは比較例６の結果からも明らかである。
【００７８】
ハロゲンドナー系表面処理剤は、接着剤の主剤であるビスフェノールＦ系エポキシ樹脂やビスフェノールＡ系エポキシ樹脂といったＲ−ＮＨ２構造を有していない材料と反応を生じることはない。しかし、接着剤の硬化剤にアミン系硬化剤や有機ヒドラジド系硬化剤を用いた場合、硬化剤がＲ−ＮＨ２構造を有するため、硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸との間で下記のような反応を生じることが考えられる。
【化３】
【００７９】
上記のような反応の結果は、やはりＦＴ−ＩＲ測定により確認できる。図５はアミン系硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸の反応前後のＦＴ−ＩＲチャートである。このチャートでも、反応後には１０５０ｃｍ−１付近にピークが生じることがわかる。
【００８０】
これに対し、酸無水物系硬化剤やポリメルカプタン系硬化剤はＲ−ＮＨ２構造を持たないため、トリクロロイソシアヌル酸と反応しない。
【００８１】
これらをまとめると、鋼材側では塗料とトリクロロイソシアヌル酸が反応し、さらに接着剤中の硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸が反応する。また、ゴムブッシュ側では天然ゴムとトリクロロイソシアヌル酸が反応し、同様に接着剤中の硬化剤とトリクロロイソシアヌル酸が反応する。このように接着される対象同士が化学反応するため、加硫接着に匹敵する強固な接着を行うことが可能である。
【００８２】
また、天然ゴムブッシュは、加硫成型後にその表面を粗化してもよい。粗化により生じた表面の微細な凹凸に対して接着剤がアンカー効果を発揮するためさらに接着力を向上できる。そのため耐水性試験により、多少接着剤が劣化を生じても完全にゴム破断させるだけの十分な接着強度を発揮できる。
【００８３】
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、自動車用の塗装として一般的なアミン系硬化エポキシ塗料およびアミン含有カチオン電着塗料および加硫済み天然ゴムブッシュを用い、安価に入手可能なトリクロロイソシアヌル酸などハロゲンドナーにより表面処理を施すことで、安価で接着性がよく、かつ低温・短時間の硬化処理で接着可能なエポキシ接着剤を用いてブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバーを安価に製造することが可能になる。本発明では、各部材が相互に化学反応して強固に接着することから、加硫接着と同等の接着力を発現できるうえ、加硫接着よりも安価に製造することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１…ブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー、２…スタビライザーバー、３…ゴムブッシュ、４…ブラケット、１０…第１の鋼材、１１…アミン系硬化エポキシ塗料、１２…表面処理層、２０…第２の鋼材、２１…アミン含有カチオン電着塗料、２２…表面処理層、３０…天然ゴム、３１…表面処理層、４０…接着剤層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタビライザーバーと、前記スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、前記ゴムブッシュの外周に設けられ、前記ゴムブッシュを介して前記スタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、
前記スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記スタビライザーバーと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とするブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【請求項２】
前記ブラケットは内表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは外表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ブラケットと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【請求項３】
前記ハロゲンドナー系表面処理剤はトリクロロイソシアヌル酸を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー。
【請求項４】
前記接着剤層が形成されている前記ゴムブッシュの表面が粗面化されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー。
【請求項１】
スタビライザーバーと、前記スタビライザーバーの外周に装着されたゴムブッシュと、前記ゴムブッシュの外周に設けられ、前記ゴムブッシュを介して前記スタビライザーバーを車体の底部に取付けるためのブラケットとを具備し、
前記スタビライザーバーはアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは内表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記スタビライザーバーと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とするブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【請求項２】
前記ブラケットは内表面にアミン系硬化エポキシ塗料またはアミン含有カチオン塗料および前記塗料上にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ゴムブッシュは外表面にハロゲンドナー系表面処理剤を含む表面処理層を有し、前記ブラケットと前記ゴムブッシュとの間にそれぞれの表面処理層を介して、アミン系または有機ヒドラジド系硬化剤およびエポキシ樹脂を含む接着剤層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ・ブラケット一体型スタビライザーバー。
【請求項３】
前記ハロゲンドナー系表面処理剤はトリクロロイソシアヌル酸を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー。
【請求項４】
前記接着剤層が形成されている前記ゴムブッシュの表面が粗面化されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブッシュ・ブラケット一体スタビライザーバー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２１４１４（Ｐ２０１２−１２１４１４Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２７５９（Ｐ２０１０−２７２７５９）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
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