JP2001228101A - ゴム混和物の非破壊検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴムと添加剤を含むゴム混和物において、元
の状態を変形させずに、内部の気泡状態と添加剤の分散
状態を検査する非破壊検査方法を提供する。 【解決手段】 ゴムと添加剤を含むゴム混和物のＸ線透
過画像により、ゴム混和物内部の気泡状態とゴムと異な
るＸ線透過率を持つ添加剤の分散状態とを検査する非破
壊検査方法、また、ゴムと添加剤を含むゴム混和物のＸ
線ＣＴによる断層画像により、ゴム混和物内部の気泡状
態とゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤の分散状態と
を３次元的に検査する非破壊検査方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムと添加剤を含
むゴム混和物において、内部の気泡状態と添加剤の分散
状態を検査するゴム混和物の非破壊検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴム混和物の特性は、ゴムと添加剤の組
成比だけでなく、添加剤の分散状態や製造工程中に発生
する気泡の状態により影響される。このような分散状態
などを検査するには、ゴム混和物を切断し、切断面の光
学顕微鏡観察、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察、ＳＥＭ
−ＥＤＸによる元素マツピング、電子線ブロ―ブマイク
ロアナリシス（ＥＰＭＡ）による元素マツピング、透過
電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察などの方法がある。ま
た、ゴム混和物を水槽中に沈め、超音波探傷機による非
破壊検査により、内部の気泡を観察する方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、超音波以外の
方法は、ゴム混和物を切断破壊する際に力が加わつて、
内部の気泡などが簡単に変形しやすい。これをさけるた
め、ゴム混和物を凍結したのち、切断する方法もある
が、液体窒素などへの浸漬によりゴム混和物をガラス移
転点以下に冷却する必要があり、この場合、冷媒の取り
扱いに注意を要し、また熱収縮による変形やそれに伴う
クラツクの発生などがみられ、さらにオイル成分の搾り
出しなどにより、元と異なる状態になることもある。

【０００４】また、超音波による方法は、このような問
題がなく、非破壊検査として望ましいものであるが、ゴ
ム混和物を水没させる必要があるため、水圧による変形
や、水溶性成分の流出につながり、やはり元と異なつた
状態を観察する結果となり、その解釈には注意が必要で
ある。しかも、解像度の上でも、製造工程時に巻き込ま
れる細かな気泡の分布状態を確認することは難しい。

【０００５】このように、従来の方法では、ゴム混和物
の空気中での添加剤の分散状態や、気泡の状態を正確に
検査することは容易ではなく、とくに内部に存在する細
かな気泡の分布状態を検査することは、検査時に外部か
ら加える圧力により元の状態が変わつてしまうことか
ら、極めて難しかつた。

【０００６】本発明は、このような事情に照らし、ゴム
と添加剤を含むゴム混和物に関し、元の状態をなんらを
変形させることなく、内部の気泡状態と添加剤の分散状
態を検査する非破壊検査方法を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的に対して、鋭意検討した結果、ゴムと添加剤を含むゴ
ム混和物にＸ線を照射して撮影することにより、その透
過画像からゴム混和物中の気泡状態とゴムと異なるＸ線
透過率を持つ添加剤の分散状態をバルクとして確認で
き、これに基づきさらにＸ線ＣＴによる断層撮影を行う
ことにより、その断層画像からゴム混和物内部の気泡や
上記添加剤の３次元的な位置も確認でき、これによりゴ
ム混和物の元の状態をなんら変形させることのない非破
壊検査として、ゴム混和物内部の気泡状態と上記添加剤
の分散状態とをほぼ正確に検査できるものであることを
知り、本発明を完成するに至つた。

【０００８】すなわち、本発明は、ゴムと添加剤を含む
ゴム混和物のＸ線透過画像により、ゴム混和物内部の気
泡状態と、ゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤の分散
状態とを検査することを特徴とするゴム混和物の非破壊
検査方法に係るものである。また、本発明は、ゴムと添
加剤を含むゴム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像によ
り、ゴム混和物内部の気泡状態と、ゴムと異なるＸ線透
過率を持つ添加剤の分散状態とを３次元的に検査するこ
とを特徴とするゴム混和物の非破壊検査方法に係るもの
である。さらに、本発明は、上記の非破壊検査方法にお
いて、上記のゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤が、
金属、金属酸化物または金属塩である上記構成のゴム混
和物の非破壊検査方法に係るものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明におけるゴム混和物は、天
然ゴムや、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、
ポリイソブチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、
イソプレンゴムなどの合成ゴムを主剤成分とし、これに
増量剤、充填剤、加硫剤（架橋剤）、着色剤（顔料）、
安定剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、難燃剤、表面性改
良剤、補強剤、粘着付与剤などの用途目的に応じた各種
の添加剤を混和してなるものである。加硫剤（架橋剤）
を混和したものでは、加硫（架橋）処理を施した後のも
のであつてもよいし、施す前のものであつてもよい。ま
た、このようなゴム混和物は、通常は、シ―ト、テ―プ
などの形状を含む所定の形状に成形された定型物である
が、場合により、上記形状に成形する前の非定型物であ
つてもよい。

【００１０】本発明においては、このようゴム混和物を
検査対象として、まず、これにＸ線を照射して撮影する
ことにより、Ｘ線透過画像を得る。図１は、後記の実施
例１における充填剤として炭酸カルシウム粉を均一に含
ませたゴム混和物について、そのＸ線透過画像（倍率：
５０倍）を示したもので、白色部分がＸ線を通しやすい
気泡の分布状態を示す部分であり、また黒色部分がＸ線
を通しにくい上記充填剤（炭酸カルシウム粉）の分散状
態を示す部分である。

【００１１】このＸ線透過画像は、Ｘ線照射方向の厚み
の積算値として撮影されるもので、したがつて、この画
像からは、上記照射方向の厚み全体として、つまりバル
クとして、ゴム混和物内部に気泡が存在するかどうか、
また上記充填剤（炭酸カルシウム粉）が存在するかどう
かの情報を得ることができる。しかしながら、これらの
気泡および上記充填剤の存在を示す部分において、それ
ぞれが単一のものであるのか複数のものであるのかの判
定は行えず、ゴム混和物内部の気泡および上記充填剤の
３次元的な位置の同定を行うことはできない。

【００１２】本発明においては、この同定を可能とする
ため、つぎに、Ｘ線ＣＴによる断層撮影を行うことによ
り、断層画像を得る。図２は、上記の実施例１における
充填剤として炭酸カルシウム粉を均一に含ませたゴム混
和物について、その断層画像（倍率：５０倍）を示した
ものである。また、図３は、この断層画像を３次元的に
積層再構成して任意の断面を観察したもの、つまり、Ｘ
線ＣＴ装置のＸ線照射方向と鉛直方向（Ｚ軸方向）の解
像度間隔でゴム混和物をＺ軸方向に移動させ、そのデ―
タを積層再構成させて立体的な画像を作成し、任意断面
をコンピユ―タ上で再現させたものである。これらの画
像において、白色部分がＸ線を通しにくい上記充填剤
（炭酸カルシウム粉）の分散状態を示す部分であり、ま
た黒色部分がＸ線を通しやすい気泡の分布状態を示す部
分である。

【００１３】このようにＸ線ＣＴによる断層撮影を行う
と、ゴム混和物内部における気泡と上記充填剤の存在す
る位置を３次元的に確定でき、これによりゴム混和物の
元の状態をなんら変形させることのない非破壊検査とし
て、ゴム混和物内部の気泡状態と上記添加剤の分散状態
とをほぼ正確に検査することができる。これに対し、図
１０は、上記実施例１の充填剤として炭酸カルシウム粉
を均一に含ませたゴム混和物について、液体窒素で凍結
させた状態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡写真
を示したものであるが、この場合、内部の気泡状態およ
び上記充填剤の分散状態の情報を得ることができても、
表面にクラツクが発生しているように、元と異なつた状
態を観察した結果であり、正確なものとはいえない。

【００１４】本発明において、Ｘ線を通しにくい添加剤
には、上記した充填剤としての炭酸カルシウム粉のほか
に、ゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤がすべて含ま
れ、これら添加剤の分散状態についても、上記同様に正
確に検査することができる。このような添加剤として
は、ゴムに配合される前記種々の添加剤のうち、各種の
金属や、亜鉛華、チタン白、三酸化アンチモン、タル
ク、ステアリン酸亜鉛などの金属酸化物や金属塩などよ
り構成されるものが挙げられる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を記載して、より具
体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重
量部を意味するものとする。

【００１６】実施例１ 天然ゴム：ＳＭＲ（スタンダ―ドマレ―シアラバ―）１
００部に、充填剤としての炭酸カルシウム粉（平均粒子
径１０μｍ）２０部を加え、ラボプラストミルにより、
１２０℃で均一に混和し、これを円柱状に成形して、定
型のゴム混和物を得た。このゴム混和物について、Ｘ線
を照射して撮影したＸ線透過画像、Ｘ線ＣＴによる断層
撮影を行つた断層画像、この断層画像から３次元的に積
層再構成して任意の断面を観察した立体画像は、図１〜
図３に示すとおりであり、これらの図から、ゴム混和物
内部の気泡状態と充填剤（炭酸カルシウム粉）の分散状
態を、既述のとおり、検査することができた。

【００１７】実施例２ 天然ゴム（実施例１と同じもの）１００部に、粘着付与
剤（日本ゼオン社製の「クイントンＳ１００」）９５部
を加え、実施例１と同様にして、均一に混和し、これを
円柱状に成形して、定型のゴム混和物を得た。このゴム
混和物について、Ｘ線ＣＴによる断層撮影を行つた結
果、図４に示されるとおりであつた。この断層画像か
ら、ゴム混和物内部に存在する気泡状態（黒色部分）を
検査できた。コントラスト値は３５３．５７であつた。

【００１８】実施例３ 天然ゴムと粘着付与剤のほかに、ステアリン酸亜鉛２部
をさらに混和した以外は、実施例２と同様にして、ゴム
混和物を得た。このゴム混和物について、Ｘ線ＣＴによ
る断層撮影を行つた結果は、図５に示されるとおりであ
つた。この断層画像から、ゴム混和物内部に存在する気
泡状態（黒色部分）とステアリン酸亜鉛の分散状態（白
色部分）を検査できた。気泡とゴム部分との間のコント
ラスト値は４７２．０９と大きくないていた。

【００１９】実施例４ 天然ゴムと粘着付与剤のほかに、亜鉛華５部をさらに混
和した以外は、実施例２と同様にして、ゴム混和物を得
た。このゴム混和物について、Ｘ線ＣＴによる断層撮影
を行つた結果は、図６に示されるとおりであつた。この
断層画像から、ゴム混和物内部に存在する気泡状態（黒
色部分）と亜鉛華の分散状態（白色部分）を検査でき
た。気泡とゴム部分のコントラストが大きく、撮影倍率
を上げることで、１０μｍ程度の亜鉛華（凝集物）の分
散状態を確認できた。

【００２０】実施例５ 天然ゴムと粘着付与剤のほかに、タルク２０部をさらに
混和した以外は、実施例２と同様にして、ゴム混和物を
得た。このゴム混和物について、Ｘ線ＣＴによる断層撮
影を行つた結果は、図７に示されるとおりであつた。こ
の断層画像から、ゴム混和物内部に存在する気泡状態
（黒色部分）と約５０μｍ程度のタルク（凝集物）の分
散状態（白色部分）を検査できた。

【００２１】実施例６ 天然ゴムと粘着付与剤のほかに、チタン白２０部をさら
に混和した以外は、実施例２と同様にして、ゴム混和物
を得た。このゴム混和物について、Ｘ線ＣＴによる断層
撮影を行つた結果は、図８に示されるとおりであつた。
この断層画像から、ゴム混和物内部に存在する気泡状態
（黒色部分）と３０〜１５０μｍのチタン白（凝集物）
の分散状態（白色部分）を検査できた。

【００２２】実施例７ 天然ゴムと粘着付与剤のほかに、三酸化アンチモン１０
部をさらに混和した以外は、実施例２と同様にして、ゴ
ム混和物を得た。このゴム混和物について、Ｘ線ＣＴに
よる断層撮影を行つた結果は、図９に示されるとおりで
あつた。この断層画像から、ゴム混和物内部に存在する
気泡状態（黒色部分）と、１０〜２０μｍの三酸化アン
チモン（凝集物）の分散状態（白色部分）を検査でき
た。

【００２３】比較例１ 実施例１のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１０に示されるとおりであり、気泡の分布状
態および炭酸カルシウム粉（凝集物）の分散状態を確認
できたが、表面にクラツクが認められ、元の状態と異な
つていた。

【００２４】比較例２ 実施例２のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１１に示されるとおりであり、気泡の分布状
態と粘着付与剤を確認できたが、破断面が乱れていた。
また、これとは別に、実施例２のゴム混和物について、
常温状態でカミソリにより破断し、その断面を低真空電
子顕微鏡観察した結果は、図１２に示されるとおりであ
り、切断による変形が原因と考えられる断面の乱れが確
認された。

【００２５】比較例３ 実施例３のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１３に示されるとおりであり、ステアリン酸
亜鉛（数μｍの凝集物）の分散状態と粘着付与剤を確認
できた。

【００２６】比較例４ 実施例４のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１４に示されるとおりであり、気泡の分布状
態および亜鉛華（数μｍの凝集物）の分散状態を観察で
きたが、破断面の乱れが認められ、元の状態と異なつて
いた。

【００２７】比較例５ 実施例５のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１５に示されるとおりであり、高倍率で確認
した部分で熱による変形があり、またチヤ―ジアツプが
発生した。

【００２８】比較例６ 実施例６のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１６に示されるとおりであり、チタン白（３
０〜１５０μｍの凝集物）の分散状態を確認できた。

【００２９】比較例７ 実施例７のゴム混和物について、液体窒素で凍結した状
態で破断し、その断面の低真空電子顕微鏡観察を行つた
結果は、図１７に示されるとおりであり、三酸化アンチ
モン（１０〜２０μｍの凝集物）の分散状態を確認でき
たが、チヤ―ジアツプにより良好な観察画像は得られな
かつた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ゴムと添加
剤を含むゴム混和物にＸ線を照射して撮影することで、
その透過画像からゴム混和物中の気泡状態とゴムと異な
るＸ線透過率を持つ添加剤の分散状態をバルクとして確
認でき、これに基づいてさらにＸ線ＣＴによる断層撮影
を行うことで、その断層画像からゴム混和物内部の気泡
や上記添加剤の三次元的な位置も容易に確認でき、これ
によりゴム混和物の元の状態をなんら変形させることの
ない非破壊検査として、ゴム混和物内部の気泡状態と上
記添加剤の分散状態とをほぼ正確に検査することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のゴムと炭酸カルシウム粉を含むゴム
混和物のＸ線透過画像（倍率：５０倍）を示す特性図で
ある。

【図２】実施例１のゴムと炭酸カルシウム粉を含むゴム
混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：５０倍）を示
す特性図である。

【図３】上記の断層画像を３次元的に積層再構成して任
意の断面を観察した立体画像（倍率：５０倍）を示す特
性図である。

【図４】実施例２のゴムと粘着付与剤を含むゴム混和物
のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：５０倍）を示す特性
図である。

【図５】実施例３のゴムと粘着付与剤とステアリン酸亜
鉛を含むゴム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：
５０倍）を示す特性図である。

【図６】実施例４のゴムと粘着付与剤と亜鉛華を含むゴ
ム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：５０倍）を
示す特性図である。

【図７】実施例５のゴムと粘着付与剤とタルクを含むゴ
ム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：５０倍）を
示す特性図である。

【図８】実施例６のゴムと粘着付与剤とチタン白を含む
ゴム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：５０倍）
を示す特性図である。

【図９】実施例７のゴムと粘着付与剤と三酸化アンチモ
ンを含むゴム混和物のＸ線ＣＴによる断層画像（倍率：
５０倍）を示す特性図である。

【図１０】実施例１のゴムと炭酸カルシウム粉とを含む
ゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断した断面の
低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図で
ある。

【図１１】実施例２のゴムと粘着付与剤を含むゴム混和
物を液体窒素で凍結した状態で破断した断面の低真空電
子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図である。

【図１２】実施例２のゴムと粘着付与剤を含むゴム混和
物を常温状態でカミソリにより破断した断面の低真空電
子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図である。

【図１３】実施例３のゴムと粘着付与剤とステアリン酸
亜鉛を含むゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断
した断面の低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示
す特性図である。

【図１４】実施例４のゴムと粘着付与剤と亜鉛華を含む
ゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断した断面の
低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図で
ある。

【図１５】実施例５のゴムと粘着付与剤とタルクを含む
ゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断した断面の
低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図で
ある。

【図１６】実施例６のゴムと粘着付与剤とチタン白を含
むゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断した断面
の低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示す特性図
である。

【図１７】実施例７のゴムと粘着付与剤と三酸化アンチ
モンを含むゴム混和物を液体窒素で凍結した状態で破断
した断面の低真空電子顕微鏡写真（倍率：５７倍）を示
す特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムと添加剤を含むゴム混和物のＸ線透
   過画像により、ゴム混和物内部の気泡状態と、ゴムと異
   なるＸ線透過率を持つ添加剤の分散状態とを検査するこ
   とを特徴とするゴム混和物の非破壊検査方法。
2. 【請求項２】 ゴムと添加剤を含むゴム混和物のＸ線Ｃ
   Ｔによる断層画像により、ゴム混和物内部の気泡状態
   と、ゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤の分散状態と
   を検査することを特徴とするゴム混和物の非破壊検査方
   法。
3. 【請求項３】 ゴムと異なるＸ線透過率を持つ添加剤
   は、金属、金属酸化物または金属塩である請求項１また
   は２に記載のゴム混和物の非破壊検査方法。