JP2006194660A - ゴム発熱耐久性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブローアウト性能を短時間で簡単に判定することを可能にしたゴム発熱耐久性評価方法を提供する。
【解決手段】 フレクソメーターを用いてゴム試験片に対して繰り返し圧縮を加えながら該ゴム試験片に生じるクリープ（％）を経時的に測定し、該クリープの減少が増加に転じる際の平衡値を求め、該平衡値からのクリープの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間に基づいてゴム試験片のブローアウト性能を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ゴムの発熱耐久性を評価する方法に関し、更に詳しくは、ブローアウト性能を短時間で簡単に判定することを可能にしたゴム発熱耐久性評価方法に関する。

例えば、レーシングタイヤにおいては、過酷な走行条件によりトレッドゴムにブローアウトを生じることがある。ブローアウトとは、粘弾性体において動的疲労に起因して配合剤中の揮発性物質や粘弾性体の分解物質がガス状になり、その内部が多孔質状に変化し、遂には破裂する現象である。

そこで、ゴム発熱耐久性の指標としてブローアウト性能が評価されている。従来、ブローアウト性能を評価する場合、フレクソメーターを用いてゴム試験片に対して繰り返し圧縮を加え、ブローアウトが発生するまでの時間を測定している。具体的には、より正確なブローアウト発生時間を求めるために、ゴム試験片に対する試験時間を推定されるブローアウト発生時間付近に設定し、その試験時間を変えながら複数回の試験を実施し、その都度、ゴム試験片を切断してブローアウトによる気泡の発生を目視により判定するのである。しかしながら、このような目視による判定方法では、作業者の熟練を要するばかりでなく、試験を繰り返し行う必要があるため多大な手間が掛かるという問題がある。

一方、フレクソメーターを用いたゴム発熱耐久性評価方法において、損失正接（ｔａｎδ）の経時的な変化を追跡することでブローアウト発生時間を予測することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、本発明者が損失正接の変化を指標とするブローアウト発生時間の予測方法についてトレース実験を行ったところ、この方法では必ずしも正確なブローアウト性能を判定することができないことが判明した。特に、レーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムを評価対象とする場合、損失正接が明らかな変化を呈する以前にブローアウトが起こってしまうためブローアウト発生時間を判定することができなかった。
特開平８−２８５７５３号公報

本発明の目的は、ブローアウト性能を短時間で簡単に判定することを可能にしたゴム発熱耐久性評価方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのゴム発熱耐久性評価方法は、フレクソメーターを用いてゴム試験片に対して繰り返し圧縮を加えながら該ゴム試験片に生じるクリープ（％）を経時的に測定し、該クリープの減少が増加に転じる際の平衡値を求め、該平衡値からのクリープの増加量が所定の閾値に到達したときの経過時間に基づいて前記ゴム試験片のブローアウト性能を判定することを特徴とするものである。

本発明者は、フレクソメーターを用いたゴム発熱耐久性評価方法について鋭意研究を重ねた結果、ゴム試験片に生じるクリープの平衡値からの増加量が所定の閾値に到達したときの経過時間と従来の目視判定法で確認されるブローアウト発生時間との間に良好な相関性が存在することを見い出し、本発明に至ったのである。

即ち、フレクソメーターを用いたゴム発熱耐久性評価方法において、クリープの減少が増加に転じる際の平衡値を求め、該平衡値からのクリープの増加量が所定の閾値に到達したときの経過時間を指標とすることにより、ブローアウト性能を短時間で簡単に判定することが可能になる。

本発明において、クリープの増加量の閾値は０．５〜１．５％ポイントの範囲に設定することが好ましい。これにより、クリープの平衡値からの増加量が所定の閾値に到達したときの経過時間とブローアウト発生時間との間に高い相関性を持たせることができる。

本発明のゴム発熱耐久性評価方法は、種々のゴムについてブローアウト性能を判定することが可能であるが、特にレーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムを評価対象とする場合に好適である。つまり、レーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムのように損失正接が比較的大きい場合、損失正接の変化に基づいてブローアウト性能を判定することが困難であるが、本発明ではレーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムについてもブローアウト性能を短時間で簡単に判定するが可能である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明のゴム発熱耐久性評価方法を実施するためのフレクソメーターの一例を示すものである。図１において、１はゴム試験片、２は下部アンビル、３は上部アンビル、４は恒温槽、５は加振機、６は変位センサ、７は力センサ、８は針状温度センサ、９は位置制御装置、１０は温度制御装置、１１は制御・演算装置である。

ゴム試験片１は、恒温槽４内において下部アンビル２と上部アンビル３との間に挟まれた状態に設置される。恒温槽４は、温度制御装置１０により所定の温度に保持されるようになっている。加振機５は、下部アンビル２を介してゴム試験片１に対して繰り返し圧縮を加える。変位センサ６、加振機５がゴム試験片１に与える変位を測定する。力センサ７は、ゴム試験片１が受ける力を上部アンビル３を介して測定する。針状温度センサ８は、位置制御装置９の駆動により上下方向に移動し、アンビル２，３間にセットされたゴム試験片１に突き刺さるようになっている。加振機５及び位置制御装置９は、制御・演算装置１１により制御されている。、変位センサ６、力センサ７及び針状温度センサ８の出力は、制御・演算装置１１に入力され、所定の演算処理に利用される。

上述したフレクソメーターは単なる一例であって、本発明のゴム発熱耐久性評価方法を実施するためのフレクソメーターは、これに限定されるものではない。即ち、本発明のゴム発熱耐久性評価方法は、ＪＩＳ Ｋ ６２６５（２００１）「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性の求め方」において、定応力フレクソメータ試験に準拠するものであり、これに準拠するフレクソメーターを使用することが可能である。

上述のようなフレクソメーターを用いてゴム試験片に対して繰り返し圧縮を加えながら該ゴム試験片に生じるクリープ（％）を経時的に測定するにあたって、静荷重、動荷重、周波数及び温度は、以下の範囲から選択することができる。なお、クリープとは試験前のゴム試験片の高さ（ｍｍ）に対する試験中のゴム試験片の高さ方向の変形量（ｍｍ）の百分率である。
静荷重：１０〜２００Ｎ
動荷重：１０〜１２００Ｎ
周波数：１〜５０Ｈｚ
温度 ：室温〜１５０℃

図２は、フレクソメーター試験の経過時間とクリープとの関係を示すグラフである。図２の測定結果は、レーシングタイヤのトレッドゴムに用いられるゴムコンパウンドに関するものである。図２に示すように、クリープは試験開始と同時に急速に増加した後、徐々に減少し、再び増加に転じる。このような曲線において、クリープの減少が増加に転じる際の平衡値を求める。図２では平衡値が約２２％となっている。そして、この平衡値からのクリープの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間に基づいてゴム試験片のブローアウト性能を判定する。このとき、閾値Ｘは０．５〜１．５％ポイントの範囲に設定すると良い。図２ではクリープの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間が約４５０秒になっている。

図３は、フレクソメーター試験の経過時間とクリープとの関係を示す他のグラフである。図３の測定結果は、レーシングタイヤのトレッドゴムに用いられる同一種類のゴムコンパウンドに関するものであり、曲線Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ下記表１のように条件を種々異ならせた場合を示す。図３に示すように、クリープ曲線は、フレクソメーターの静荷重、動荷重、周波数及び温度の設定に応じて変化する。図３においては、Ｂタイプの曲線を採用した場合、ブローアウト性能の判定が容易になる。

図４は、従来の目視判定法により確認されたブローアウト発生時間とクリープの平衡値からの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間との関係を示すグラフである。図４において、菱形のドットは閾値Ｘが０．５％ポイントである場合を示し、四角形のドットは閾値Ｘが１．０％ポイントである場合を示し、三角形のドットは閾値Ｘが１．５％ポイントである場合を示す。また、直線は各閾値についての回帰直線である。図４に示すように、閾値Ｘを０．５％ポイント、１．０％ポイント、１．５％ポイントのいずれに設定した場合も、従来の目視判定法により確認されたブローアウト発生時間とクリープの平衡値からの増加量が閾値Ｘに到達したときの経過時間との間には良好な相関性があることが判る。

このようにフレクソメーター試験において、クリープの平衡値からの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間を求め、その経過時間をゴム試験片のブローアウト性能の指標にすることにより、ブローアウト性能を短時間で簡単に判定することができる。しかも、この評価方法は、レーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムのように損失正接が比較的大きい場合にも適用可能である。

上述したゴム発熱耐久性評価方法において、フレクソメーターの静荷重、動荷重、周波数及び温度は測定対象となるゴムの種類に応じて任意の値に設定することができる。また、ブローアウト性能の判定基準となる閾値Ｘも測定対象となるゴムの種類に応じて任意の値に設定することができる。但し、複数種類のゴム試験片のブローアウト性能を比較する場合、フレクソメーターの静荷重、動荷重、周波数及び温度、並びに、ブローアウト性能の判定基準となる閾値Ｘは、共通の値に設定することが必要である。

本発明のゴム発熱耐久性評価方法を実施するためのフレクソメーターの一例を示す断面図である。 フレクソメーター試験の経過時間とクリープとの関係を示すグラフである。 フレクソメーター試験の経過時間とクリープとの関係を示す他のグラフである。 従来の目視判定法により確認されたブローアウト発生時間とクリープの平衡値からの増加量が所定の閾値Ｘに到達したときの経過時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ゴム試験片
２ 下部アンビル
３ 上部アンビル
４ 恒温槽
５ 加振機
６ 変位センサ
７ 力センサ
８ 針状温度センサ
９ 位置制御装置
１０ 温度制御装置
１１ 制御・演算装置

Claims (3)

1. フレクソメーターを用いてゴム試験片に対して繰り返し圧縮を加えながら該ゴム試験片に生じるクリープ（％）を経時的に測定し、該クリープの減少が増加に転じる際の平衡値を求め、該平衡値からのクリープの増加量が所定の閾値に到達したときの経過時間に基づいて前記ゴム試験片のブローアウト性能を判定することを特徴とするゴム発熱耐久性評価方法。
2. 前記閾値を０．５〜１．５％ポイントの範囲に設定する請求項１に記載のゴム発熱耐久性評価方法。
3. レーシングタイヤのトレッドに用いられるゴムを評価対象とする請求項１又は請求項２に記載のゴム発熱耐久性評価方法。
   

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