JP2006226695A

JP2006226695A - 加硫ゴムの摩耗試験方法

Info

Publication number: JP2006226695A
Application number: JP2005037263A
Authority: JP
Inventors: Tetsukazu Otoyama; 哲一音山; Koji Ishida; 浩二石田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】導電性の低い充填剤を含有するゴム試験片に対しても、高い精度で摩耗減量の測定を行うことが可能な加硫ゴムの摩耗試験方法を提供する。
【解決手段】円盤状の加硫ゴムからなる試験片４と円盤状の研磨ホイール１とをそれぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、前記試験片４を前記研磨ホイール１の外周面に押し付けると共に、前記試験片４と前記研磨ホイール１との押し付け面付近に前記試験片表面の粘着を防ぐための付着防止剤８を一定量落下させる加硫ゴムの摩耗試験方法において、前記付着防止剤８に帯電防止剤を含ませる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加硫ゴムの摩耗試験方法、特に自動車タイヤ用加硫ゴムの摩耗試験において、試験片と研磨ホイールとの粘着を防ぐために使用する付着防止剤自身の試験片への付着を防止した摩耗試験方法に関するものである。

従来、精度及び信頼性の高い加硫ゴムの摩耗試験装置として、ランボーン摩耗試験機が知られている。該ランボーン摩耗試験機は、ＪＩＳＫ６２６４に規定されており、円盤状の加硫ゴムからなる試験片を試験片取付部に取り付けて試験片を回転させながら、異なる回転数で独立して回転している円盤状の研磨ホイールの外周面に一定の荷重で所定時間押し付け、所定のスリップ率で回転させて、試験片の外周部を摩耗させるようになっている。この際、一般に、試験片表面と研磨ホイール外周面との粘着を防ぐために、試験片と研磨ホイールとの押し付け面付近に一定量の付着防止剤を落下させながら試験を行っている。また、上記ランボーン摩耗試験機を用い、実車での摩耗形態により類似させるために、路面の材料として＃80〜320のセーフティウォークを使用し、上記付着防止剤として比表面積が1m²/g以上の砂を使用することが提唱されている（特許文献１参照）。

一方、近年、タイヤのトレッドゴムとして、従来の導電性の高いカーボンブラックを含有するゴムに代えて、燃費の向上及び湿潤路面での制動性を向上させるために、導電性の低いシリカを含有するゴムが使用されるようになってきた。しかしながら、導電性の低いシリカを含有するゴムからなる試験片を回転させながら、回転する研磨ホイールに押し付けて試験片を摩耗させると、研磨ホイールと擦れ合う際に生じた静電気が試験片に帯電するため、試験片の摩耗粉が試験片に付着し、高い精度で試験片の摩耗減量を測定することができないという問題があった。これに対して、特開２００４−１０１４８４号公報（特許文献２）では、摩耗試験機に、静電気の除去装置を設置することを提唱しており、摩耗試験機に静電気除去装置を設置することで、試験片の摩耗粉が試験片に付着することを防止して、高い精度で試験片の摩耗減量を測定することができるとしている。

特開平８−２３３７１６号公報特開２００４−１０１４８４号公報

しかしながら、本発明者らが検討したところ、導電性の低いシリカ含有ゴムからなる試験片を回転させつつ、回転する研磨ホイールに押し付けて試験片を摩耗させると、研磨ホイールと擦れ合う際に生じた静電気が試験片に帯電し、試験片と研磨ホイールとの押し付け面付近に落下させた上述の付着防止剤自身が試験片の摩耗面に付着してしまい、摩擦面のすべり等が生じて、高い精度で試験片の摩耗減量を測定できないことが分った。なお、特開２００４−１０１４８４号公報は、静電気によるゴム摩耗粉の試験片への付着の防止を課題としており、付着防止剤自身の試験片への付着については言及していない。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、導電性の低い充填剤を含有するゴム試験片に対しても、高い精度で摩耗減量の測定を行うことが可能な加硫ゴムの摩耗試験方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、加硫ゴムの摩耗試験時に、試験片と研磨ホイールとの押し付け面付近に落下させる付着防止剤に帯電防止剤を含有させることで、静電気による付着防止剤自身の試験片への付着を防止して、高い精度で試験片の摩耗減量を測定できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法は、円盤状の加硫ゴムからなる試験片と円盤状の研磨ホイールとをそれぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、前記試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けると共に、前記試験片と前記研磨ホイールとの押し付け面付近に前記試験片表面の粘着を防ぐための付着防止剤を一定量落下させる加硫ゴムの摩耗試験方法において、前記付着防止剤に帯電防止剤を含ませることを特徴とする。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法の好適例においては、前記付着防止剤及び帯電防止剤の合計に対する付着防止剤の割合｛即ち、付着防止剤／（付着防止剤＋帯電防止剤）×100｝が20〜80質量％である。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法において、前記付着防止剤は、比表面積が1m²/g以上の砂であることが好ましい。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法において、前記研磨ホイールは、円盤の外周面にセーフティウォークを貼り付けてなることが好ましい。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法の他の好適例においては、前記試験片がシリカを含有するゴム組成物である。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法の他の好適例においては、前記試験片の電気抵抗値が10³〜10¹²Ω・cmである。

本発明によれば、加硫ゴムの摩耗試験時に試験片と研磨ホイールとの押し付け面付近に落下させる付着防止剤に帯電防止剤を含有させることで、静電気による付着防止剤自身の試験片への付着を防止して、高い精度で試験片の摩耗減量を測定することができる。

以下に、図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法に好適に使用できる摩耗試験装置の要部を示す側面図である。図示例の摩耗試験装置において、研磨ホイール１は、鉄又はアルミニウム合金等からなる厚さ30mmの円盤２の外周面に、厚さ約1mm、幅約25mmのテープ状のセーフティウォーク３を貼り付けてなり、駆動装置（図示せず）により回転するようになっている。なお、本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法においては、研磨ホイール１がセーフティウォーク３を有していなくてもよいが、図示例のように、研磨ホイール１がセーフティウォーク３を備える態様が好ましく、この場合、研磨ホイール１の表面が摩耗しても、セーフティウォーク３の交換だけで試験を継続することができる。ここで、セーフティウォーク３とは、例えば、アメリカ３Ｍ社の製品にかかわる商品名に代表されるように、布の表面に微細な砂状の鉱石の砥粒を薄く糊付けし、更に該砥粒が容易に剥離しないようにレジン処理されたテープ状のものであり、その裏側面には接着剤が塗布されている。なお、セーフティウォーク表面の粒度は、特に限定されるものではないが、80〜300メッシュの範囲が好ましく、この場合、実車の摩耗形態をより忠実に再現することが可能となる。

また、加硫ゴムからなる試験片４は、例えば、外径49mm、厚さ5mmの寸法を有し、試験片取付部５に着脱自在に固定され、該試験片取付部５は、別の駆動装置（図示せず）により回転するようになっている。ここで、試験片取付部５は、空圧シリンダー６によりピストンロッド７を介して研磨ホイール１の回転軸線に向けて接近離隔されるようになっており、試験片取付部５が研磨ホイール１に接近した際は、試験片４の外周面が任意の所定圧で研磨ホイール１の外周面に押し付けられるようになっている。なお、研磨ホイール１の回転軸線と試験片４を取り付けている試験片取付部５の回転軸線とは平行になっている。

更に、摩耗試験中は、付着防止剤８を収容する容器９から管１０を通して付着防止剤８を任意の供給量で、研磨ホイール１と試験片４との押し付け面付近に落下させ、研磨ホイール１と試験片４との付着を防止する。ここで、本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法においては、使用する付着防止剤８に帯電防止剤を含ませることで、試験片４の帯電を防止して、付着防止剤８の試験片４への付着を防止する。

一般に、静電気障害を防止する方策としては、（１）電荷の発生を抑制すること、（２）電荷の漏洩を促進すること、（３）発生した電荷を中和して除去すること、（４）静電気の影響を軽減することが考えられるが、上記（１）の方策は、加硫ゴムの摩耗試験では、原理的に不可能であり、上記（３）の方策は、その場限りである。これに対して、上記（２）の方策として、導電化を行うことが最も有効的な手段であり、例えば、数μm〜数百μmで、電気抵抗が10^-2〜10⁵Ωのウィスカ（ひげ状結晶）や単結晶針状化合物を用いて導電化を行うことが好ましい。

本発明においては、付着防止剤８に帯電防止剤を含ませることで、摩耗試験時に試験片４が帯電しても、帯電防止剤により電荷が中和され、静電気による試験片４に対する付着防止剤８自身の付着を抑制し、高い精度で摩耗減量を測定することを可能とする。

ここで、本発明で用いる帯電防止剤は、電荷の発生量と漏洩量との差である帯電を減少させる作用を有する物質であり、代表的な帯電防止剤としては、界面活性剤が挙げられ、該界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン系界面活性剤；アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルホスフェート等のアニオン系界面活性剤；第４級アンモニウムクロライド、第４級アンモニウムサルフェート、第４級アンモニウムナイトレート等のカチオン系界面活性剤；アルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性イオン系界面活性剤等が挙げられる。また、上記帯電防止剤としては、上記界面活性剤の他にも、導電性樹脂、導電性カーボン、カーボンファイバー、酸化スズ粉、アンチモン含有酸化スズ粉、導電性塗料、導電性箔、メッキ、親水性ポリマー等が挙げられ、更に、本発明では、コーンスターチ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム等も帯電防止剤として使用することができる。上記帯電防止剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。

一方、上記付着防止剤８としては、砂が挙げられ、中でも、比表面積が1m²/g以上の砂が特に好ましい。付着防止剤８として、比表面積が1m²/g以上の砂を用いることで、実車の摩耗形態をより忠実に再現することが可能となる。

上記付着防止剤及び帯電防止剤の合計に対する付着防止剤の割合は、20〜80質量％の範囲が好ましく、30〜70質量％の範囲が更に好ましい。付着防止剤及び帯電防止剤の合計に対する付着防止剤の割合が20〜80質量％の範囲であれば、上記摩耗試験機を用いて実車の摩耗形態をより忠実に再現することが可能となる。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法においては、上記試験片４がシリカを含有するゴム組成物からなることが好ましい。シリカを含有するゴム組成物は、一般に、カーボンブラックを含有するゴム組成物よりも導電性が低いため、付着防止剤自体が試験片４に付着し易く、本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法は、かかる導電性の低いシリカ含有ゴム組成物からなる試験片に対して、特に効果的である。また、上記試験片４は、電気抵抗値が10³〜10¹²Ω・cmであることが好ましい。この場合も、試験片４に付着防止剤８が付着し易く、本発明の摩耗試験方法が特に効果的である。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

図１に示すランボーン摩耗試験機を用い、試験片４の摩耗減量を測定した。なお、使用した試験片の形状は、直径49mm、厚さ10mmの円盤状であり、その配合は、表１に示す通りである。また、使用した研磨ホイール１は、厚さ30mmの円盤２の外周面に、120メッシュのセーフティウォーク３を貼り付けてなる。更に、試験片４の外周面の周速は80m/minであり、一方、研磨ホイール１の外周面の周速は50m/minであり、試験片４と研磨ホイール１とのスリップ率は30％である。また更に、試験片４の研磨ホイール１の外周面に対する荷重は4.5kgfとした。

上記試験片Ａ〜Ｃに対して、表２に示す付着防止剤単独又は付着防止剤と帯電防止剤との混合物を落下量0.1mg/minで落下させ、ランボーン摩耗試験の再現性を評価した。なお、試験は、各試験片についてそれぞれ５回実施し、下記式：
摩耗量の変動係数＝摩耗量の標準偏差／摩耗量の平均値×100（％）
で定義される摩耗量の変動係数を算出した。結果を表２に示す。

表２から明らかなように、付着防止剤に帯電防止剤を含ませることで、試験片の帯電を防止して、摩耗量の変動係数を低減することができ、特に、導電性の低い試験片、即ち、充填剤としてシリカを含有するゴム試験片の摩耗量の変動係数を大幅に低減できることが分る。

本発明の加硫ゴムの摩耗試験方法に好適な摩耗試験装置の要部の側面図である。

符号の説明

１研磨ホイール
２円盤
３セーフティウォーク
４試験片
５試験片取付部
６空圧シリンダー
７ピストンロッド
８付着防止剤
９容器
１０管

Claims

円盤状の加硫ゴムからなる試験片と円盤状の研磨ホイールとをそれぞれ独立して定められた回転数で回転させながら、前記試験片を前記研磨ホイールの外周面に押し付けると共に、前記試験片と前記研磨ホイールとの押し付け面付近に前記試験片表面の粘着を防ぐための付着防止剤を一定量落下させる加硫ゴムの摩耗試験方法において、
前記付着防止剤に帯電防止剤を含ませることを特徴とする加硫ゴムの摩耗試験方法。
前記付着防止剤及び帯電防止剤の合計に対する付着防止剤の割合が20〜80質量％であることを特徴とする請求項１に記載の加硫ゴムの摩耗試験方法。
前記付着防止剤は、比表面積が1m²/g以上の砂であることを特徴とする請求項１に記載の加硫ゴムの摩耗試験方法。
前記研磨ホイールは、円盤の外周面にセーフティウォークを貼り付けてなることを特徴とする請求項１に記載の加硫ゴムの摩耗試験方法。
前記試験片がシリカを含有するゴム組成物であることを特徴とする請求項１に記載の加硫ゴムの摩耗試験方法。
前記試験片の電気抵抗値が10³〜10¹²Ω・cmであることを特徴とする請求項１又は５に記載の加硫ゴムの摩耗試験方法。