JP2010032427A - Fatigue testing method of rubber - Google Patents

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Yoshihisa Inoue
芳久 井上
Tomohiro Awane
朝浩 阿波根
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fatigue testing method of rubber which enables the estimation of the fatigue life of rubber in a short time. <P>SOLUTION: Strain is repeatedly applied to a rubber test piece in an arbitrary extension, a breaking extension ratio λb and tensile stress M100 are measured with respect to the rubber test piece to which strain is applied an arbitrary number of times, the difference Y between imaginary tensile stress M100* calculated from the breaking extension ratio λb and the actually measured tensile stress M100 is calculated to make a change with the elapse of time in the tensile stress difference Y serve as an index of fatigue resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゴムの疲労寿命を予測するための疲労試験方法に関し、更に詳しくは、ゴムの疲労寿命を短時間で予測することを可能にしたゴムの疲労試験方法に関する。   The present invention relates to a fatigue test method for predicting the fatigue life of rubber, and more particularly to a rubber fatigue test method that enables prediction of the fatigue life of rubber in a short time.

ゴムの疲労寿命を予測するための疲労試験方法として、ゴム試験片に歪みを繰り返し与え、該ゴム試験片が破断するまでの繰り返し回数や時間により評価する方法がある(例えば、特許文献1〜3参照)。   As a fatigue test method for predicting the fatigue life of rubber, there is a method in which strain is repeatedly applied to a rubber test piece and evaluation is performed based on the number of repetitions and time until the rubber test piece breaks (for example, Patent Documents 1 to 3). reference).

このようなゴムの疲労試験方法は、例えば、繰り返し変形に起因してタイヤトレッド面の主溝やラグ溝に発生するグルーブクラックと呼ばれる亀裂の発生時期の予測や、亀裂の発生を抑制するためのゴム組成物の開発に際して広く利用されている。しかしながら、この種のゴムの疲労試験方法では、ゴム試験片が破断するまでに長時間を要するため、試験効率が悪いという問題がある。
特開平8−193933号公報 特開平8−304250号公報 特開平3−245035号公報
Such a rubber fatigue test method is used, for example, to predict the occurrence of cracks called groove cracks that occur in the main grooves and lug grooves on the tire tread surface due to repeated deformation, and to suppress the occurrence of cracks. Widely used in the development of rubber compositions. However, this type of rubber fatigue test method has a problem that the test efficiency is poor because it takes a long time for the rubber test piece to break.
JP-A-8-193933 JP-A-8-304250 Japanese Patent Laid-Open No. 3-245035

本発明の目的は、ゴムの疲労寿命を短時間で予測することを可能にしたゴムの疲労試験方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rubber fatigue test method capable of predicting the fatigue life of rubber in a short time.

上記目的を達成するための本発明のゴムの疲労試験方法は、ゴム試験片に対して任意の伸長率にて歪みを繰り返し与え、任意の回数の歪みが与えられたゴム試験片について破断伸長比λb及び引張応力M100 を測定し、前記破断伸長比λbから算出される仮想の引張応力M100*と実際に測定された引張応力M100 との差Yを求め、その引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とすることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the rubber fatigue test method of the present invention is such that the rubber test piece is repeatedly subjected to strain at an arbitrary elongation rate, and the elongation at break ratio of the rubber test piece given an arbitrary number of strains. λb and tensile stress M100 are measured, and the difference Y between the virtual tensile stress M100 * calculated from the breaking elongation ratio λb and the actually measured tensile stress M100 is obtained. It is characterized by being used as an index of fatigue resistance.

本発明者は、先に出願した特願2008−9463号において、ゴム試験片に対して任意の伸長率にて歪みを繰り返し与え、任意の回数の歪みが与えられたゴム試験片について引張応力を測定し、その引張応力の経時変化をゴムの耐疲労性の指標とすることを提案した。このような疲労試験方法によれば、ゴム試験片が破断するまで疲労試験を継続する場合に比べてゴムの疲労寿命を短時間で予測することが可能である。ところが、引張応力の経時変化をゴムの耐疲労性の指標とした場合、ゴム試験片に与える歪みを大きくすると必ずしも正確な予測結果が得られないことが判明した。   In the Japanese Patent Application No. 2008-9463 filed earlier, the present inventor repeatedly applied strain to a rubber test piece at an arbitrary elongation rate, and applied the tensile stress to the rubber test piece to which an arbitrary number of strains were applied. It was proposed that the change in tensile stress over time was used as an index of fatigue resistance of rubber. According to such a fatigue test method, it is possible to predict the fatigue life of rubber in a shorter time than when the fatigue test is continued until the rubber test piece breaks. However, when the change in tensile stress over time is used as an index of rubber fatigue resistance, it has been found that if the strain applied to the rubber specimen is increased, an accurate prediction result cannot always be obtained.

そこで、本発明では、破断伸長比λbから算出される仮想の引張応力M100*と実際に測定された引張応力M100 との差Yを求め、その引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とすることにより、ゴム試験片に与える歪みを大きくした場合であっても、ゴムの疲労寿命を短時間で予測することを可能にしたのである。   Therefore, in the present invention, the difference Y between the virtual tensile stress M100 * calculated from the breaking elongation ratio λb and the actually measured tensile stress M100 is obtained, and the change over time in the tensile stress difference Y is determined as the fatigue resistance of rubber. This makes it possible to predict the fatigue life of rubber in a short time even when the strain applied to the rubber specimen is increased.

本発明において、仮想の引張応力M100*は下式(1)から算出することができる。
logλb=−0.75logM100*+C ・・・(1)
但し、Cは任意の定数である。
In the present invention, the virtual tensile stress M100 * can be calculated from the following equation (1).
log λb = −0.75 log M100 * + C (1)
However, C is an arbitrary constant.

更に本発明において、ゴム試験片への歪み付与開始からの経過時間Tとゴム試験片への異なる歪み付与回数において得られる引張応力差Yの複数の値とから最小二乗法により求められる下式(2)における傾きAを劣化速度としてゴムの耐疲労性の指標とすることができる。
Y=A×T1/2 +B ・・・(2)
但し、A,Bは任意の定数である。
Further, in the present invention, the following equation (2) obtained by the least square method from the elapsed time T from the start of applying strain to the rubber test piece and a plurality of values of the tensile stress difference Y obtained at different times of applying strain to the rubber test piece The slope A in 2) can be used as an index of the fatigue resistance of rubber by using the deterioration rate.
Y = A × T 1/2 + B (2)
However, A and B are arbitrary constants.

歪みの伸長率は30%〜90%とすることが好ましい。このような伸長率であれば、引張応力差Yの経時変化に基づいてゴムの疲労寿命を精度良く予測することができる。また、ゴム試験片としてはダンベル状形、短冊形又は円柱形のものを使用すると良い。   The strain elongation rate is preferably 30% to 90%. With such an elongation rate, the fatigue life of the rubber can be accurately predicted based on the change with time of the tensile stress difference Y. Moreover, it is good to use a dumbbell shape, a strip shape, or a cylindrical thing as a rubber test piece.

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は本発明のゴムの疲労試験方法を実施するための装置の一例を示すものである。図1において、1はゴム試験片であり、2は上チャックであり、3は下チャックである。ゴム試験片1は、上チャック2及び下チャック3に把持された後、長手方向に一定の伸長率にて歪みが繰り返し与えられるようになっている。ゴム試験片1は、その形状が特に限定されるものではないが、ダンベル状形、短冊形又は円柱形のものを使用することができる。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the rubber fatigue test method of the present invention. In FIG. 1, 1 is a rubber test piece, 2 is an upper chuck, and 3 is a lower chuck. After the rubber test piece 1 is gripped by the upper chuck 2 and the lower chuck 3, strain is repeatedly applied in the longitudinal direction at a constant elongation rate. Although the shape of the rubber test piece 1 is not particularly limited, a dumbbell shape, a strip shape, or a column shape can be used.

上述のような装置を用いて、ゴム試験片1に対して任意の伸長率にて歪みを繰り返し与え、任意の回数の歪みが与えられたゴム試験片について、それを長手方向に伸長したときの破断伸長比λb及び引張応力M100 を測定する。より具体的には、同一のゴム組成物からなる複数本のゴム試験片1を用意し、これらゴム試験片1に対して同一条件で歪みを与えるようにし、歪み付与回数が異なる複数の時点でそれぞれ少なくとも1つのゴム試験片1を取り外し、各ゴム試験片1の物性値を測定する。同一の歪み付与回数において複数本のゴム試験片1について測定を行うようにすれば、その試験精度を高めることができる。なお、破断伸長比λbとはJIS K6251に規定される切断時伸び(%)を100で除した値を意味し、引張応力M100 とはJIS K6251に規定される100%伸長時の引張応力を意味する。   Using the apparatus as described above, strain was repeatedly applied to the rubber test piece 1 at an arbitrary elongation rate, and a rubber test piece given an arbitrary number of strains was stretched in the longitudinal direction. The breaking elongation ratio λb and the tensile stress M100 are measured. More specifically, a plurality of rubber test pieces 1 made of the same rubber composition are prepared, strain is applied to the rubber test pieces 1 under the same conditions, and at a plurality of time points where the number of strains applied is different. At least one rubber test piece 1 is removed, and the physical property value of each rubber test piece 1 is measured. If the measurement is performed on a plurality of rubber test pieces 1 at the same number of times of strain application, the test accuracy can be increased. The breaking elongation ratio λb means a value obtained by dividing the elongation at break (%) specified in JIS K6251 by 100, and the tensile stress M100 means the tensile stress at 100% extension specified in JIS K6251. To do.

ゴムの劣化の要因は、大別して、酸化架橋と主鎖切断とがある。破断伸長比λbは、酸化架橋の増加に伴って減少するが、主鎖切断が増加しても変化しないと仮定される。これは、破断伸長比λbが架橋点間分子量により決まるからである。一方、実際に測定される引張応力M100 は、酸化架橋の増加に伴って増大し、主鎖切断の増加に伴って減少する。よって、破断伸長比λbから架橋密度の代用として仮想の引張応力M100*を算出し、更に仮想の引張応力M100*から実際の引張応力M100 を引いて引張応力差Yを求めたとき、この引張応力差Yは主鎖切断の量を表すパラメータとなる。   The main causes of rubber degradation are oxidative crosslinking and main chain breakage. The elongation at break λb decreases with increasing oxidative cross-linking, but is assumed not to change as main chain scission increases. This is because the breaking elongation ratio λb is determined by the molecular weight between the crosslinking points. On the other hand, the actually measured tensile stress M100 increases with an increase in oxidative crosslinking and decreases with an increase in main chain breakage. Therefore, when the virtual tensile stress M100 * is calculated from the breaking elongation ratio λb as a substitute for the crosslinking density and the actual tensile stress M100 is subtracted from the virtual tensile stress M100 *, the tensile stress difference Y is obtained. The difference Y is a parameter representing the amount of main chain cleavage.

本発明者の知見によれば、主鎖切断はゴム試験片に与える歪みの大きさに拘らず常に起こる現象であるので、この主鎖切断の量を表す引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とすることにより、ゴム試験片に与える歪みを大きくした場合であっても、ゴムの疲労寿命を精度良く予測することができる。しかも、このような疲労試験方法によれば、ゴム試験片が破断するまで疲労試験を継続する場合に比べてゴムの疲労寿命を短時間で予測することが可能である。   According to the knowledge of the present inventor, main chain breakage is a phenomenon that always occurs regardless of the amount of strain applied to the rubber test piece. By using as an index of fatigue resistance, the fatigue life of rubber can be accurately predicted even when the strain applied to the rubber specimen is increased. Moreover, according to such a fatigue test method, it is possible to predict the fatigue life of rubber in a shorter time than when the fatigue test is continued until the rubber test piece breaks.

ゴム試験片に与える歪みの伸長率は30%〜90%、より好ましくは、40%〜80%の範囲に設定すると良い。歪みの伸長率が30%未満であると主鎖切断の変化が短時間で現れないため疲労寿命の予測に長時間を要し、逆に90%を超えると測定値にバラツキが生じて疲労寿命の予測を的確に行うことが困難になる。また、歪みを与える速度は0.8Hz〜8.5Hzとすることが望ましい。   The strain elongation applied to the rubber test piece is preferably set in the range of 30% to 90%, more preferably 40% to 80%. If the strain elongation is less than 30%, the change in the main chain will not appear in a short time, so it takes a long time to predict the fatigue life. Conversely, if it exceeds 90%, the measured value will vary and the fatigue life will be It becomes difficult to accurately predict the above. Further, it is desirable that the speed for applying the distortion is 0.8 Hz to 8.5 Hz.

仮想の引張応力M100*は下式(1)から算出することができる。
logλb=−0.75logM100*+C ・・・(1)
但し、Cは任意の定数である。
The virtual tensile stress M100 * can be calculated from the following equation (1).
log λb = −0.75 log M100 * + C (1)
However, C is an arbitrary constant.

この式(1)はゴムを酸化劣化させたときの破断伸長比λbと引張応力M100*との一般的な関係を示すものである。つまり、酸化により架橋が進むと、−0.75の直線に沿って引張応力M100*が増加し、破断伸長比λbが減少するのである(阿波根朝浩、「引張特性によるカーボン配合ゴムの酸化劣化による架橋と主鎖切断の解析」、日本ゴム協会誌、第62巻、第2号(1989)、P107〜114参照)。   This equation (1) shows a general relationship between the elongation at break λb and the tensile stress M100 * when the rubber is oxidized and deteriorated. In other words, as the crosslinking progresses due to oxidation, the tensile stress M100 * increases along the straight line of −0.75 and the breaking elongation ratio λb decreases (Awane Asahiro, “Oxidative degradation of carbon compounded rubber due to tensile properties” Analysis of cross-linking and main-chain breakage by "Nippon Rubber Association Journal, Vol. 62, No. 2 (1989), P107-114".

図2はゴムの破断伸長比λbと引張応力M100 との関係を示すグラフである。図2において、縦軸はlogλbを示し、横軸はlogM100 (MPa)を示す。図2には式(1)が表示されているが、その定数Cは初期状態のゴム試験片の破断伸長比λbと引張応力M100 を点P0にプロットし、その点P0を通って傾き−0.75となる直線を描くことで求められる。ここで、任意の回数の歪みが与えられたゴム試験片から測定された破断伸長比λb及び引張応力M100 を点P1にプロットすると、この点P1は式(1)の直線の下側に位置することになる。一方、式(1)に破断伸長比λbの測定値を代入すると、点P2の横軸座標値として仮想の引張応力M100*が得られる。このようにして得られた仮想の引張応力M100*から実際の引張応力M100 を引いた値が引張応力差Y(M100*−M100 )である。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rubber elongation at break λb and the tensile stress M100. In FIG. 2, the vertical axis represents log λb, and the horizontal axis represents log M100 (MPa). In FIG. 2, equation (1) is displayed. The constant C plots the breaking elongation ratio λb and tensile stress M100 of the rubber test piece in the initial state at a point P0, and the slope −0 through the point P0. .75 is obtained by drawing a straight line. Here, when the breaking elongation ratio λb and the tensile stress M100 measured from a rubber specimen subjected to an arbitrary number of strains are plotted at a point P1, this point P1 is located below the straight line of the equation (1). It will be. On the other hand, when the measured value of the breaking elongation ratio λb is substituted into Equation (1), a virtual tensile stress M100 * is obtained as the horizontal coordinate value of the point P2. The value obtained by subtracting the actual tensile stress M100 from the virtual tensile stress M100 * obtained in this way is the tensile stress difference Y (M100 * -M100).

引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とするにあたって、ゴム試験片への歪み付与開始からの経過時間Tとゴム試験片への異なる歪み付与回数において得られる引張応力差Yの複数の値とから最小二乗法により求められる下式(2)における傾きAを劣化速度とする。
Y=A×T1/2 +B ・・・(2)
但し、A,Bは任意の定数である。
When the time-dependent change of the tensile stress difference Y is used as an index of the fatigue resistance of the rubber, the elapsed time T from the start of applying strain to the rubber test piece and the tensile stress difference Y obtained at different times of applying strain to the rubber test piece The slope A in the following equation (2) obtained from the plurality of values by the least square method is defined as the deterioration rate.
Y = A × T 1/2 + B (2)
However, A and B are arbitrary constants.

図3は引張応力差Yと経過時間Tとの関係を示すグラフである。図3において、縦軸は引張応力差Y(MPa)を示し、横軸はT1/2 (min1/2 )を示す。図3に示すように、引張応力差Y(M100*−M100 )は経過時間Tの増加に伴って増大している。これは、疲労試験が進むに連れて主鎖切断が増加することを意味する。ここで、定数A,Bは最小二乗法により与えられる任意の定数であるが、その傾きAが大きいほど主鎖切断の増加速度が速く、言い換えれば、ゴムの劣化速度が速いことを意味する。従って、傾きAを劣化速度とし、この劣化速度に基づいてゴムの耐疲労性を判断することができる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the tensile stress difference Y and the elapsed time T. In FIG. 3, the vertical axis represents the tensile stress difference Y (MPa), and the horizontal axis represents T 1/2 (min 1/2 ). As shown in FIG. 3, the tensile stress difference Y (M100 * −M100) increases as the elapsed time T increases. This means that main chain scission increases as the fatigue test progresses. Here, the constants A and B are arbitrary constants given by the method of least squares. However, the larger the slope A, the faster the main chain scission increase rate, in other words, the faster the rubber degradation rate. Therefore, the inclination A is set as the deterioration rate, and the fatigue resistance of the rubber can be determined based on the deterioration rate.

上述したように本発明に係るゴムの疲労試験方法は、ゴム試験片が破断するまで疲労試験を継続する場合に比べてゴムの疲労寿命を短時間で予測することが可能であり、タイヤをはじめとする各種ゴム製品の寿命予測や、劣化を抑制したゴム組成物の開発に際して広く利用することができる。   As described above, the rubber fatigue test method according to the present invention can predict the fatigue life of rubber in a short time compared to the case where the fatigue test is continued until the rubber test piece breaks. It can be widely used for predicting the life of various rubber products and developing rubber compositions that suppress deterioration.

タイヤサイズが275/70R22.5であり、トレッド面にトラクションパターンを形成した重荷重用タイヤにおいて、キャップトレッドゴムとして表1に示す配合からなる3種類のゴム組成物X,Y,Zをそれぞれ用いた3種類のタイヤを製造した。但し、各タイヤにおいてキャップトレッドゴムを除く仕様を共通にした。   In a heavy duty tire having a tire size of 275 / 70R22.5 and a traction pattern formed on the tread surface, three types of rubber compositions X, Y, and Z having the composition shown in Table 1 were used as cap tread rubbers, respectively. Three types of tires were manufactured. However, the specifications excluding the cap tread rubber were common to each tire.

これら3種類のタイヤを総重量25トンの車両に装着し、一般道路を10万km走行した後、グルーブクラックの発生状況(数及び大きさ)を評価し、その結果をゴム組成物Xをキャップトレッドゴムに用いたタイヤを100とする指数により表1に示した。この指数値が小さいほどグルーブクラックの発生が少ないことを意味する。   After mounting these three types of tires on a vehicle with a total weight of 25 tons and traveling 100,000 km on a general road, the situation (number and size) of the occurrence of groove cracks was evaluated, and the result was capped with rubber composition X The tire used for the tread rubber is shown in Table 1 with an index of 100. A smaller index value means less occurrence of groove cracks.

Figure 2010032427
*1:STR20
*2:日本ゼオン社製 Nipol BR1220
*3:キャボットジャパン社製 ショウブラックN234
*4:正同化学工業社製 酸化亜鉛3種
*5:日油社製 ビーズステアリン酸
*6:住友化学社製 アンチゲン6C
*7:FLEXSYS社製 SANTOCURE TBBS
*8:鶴見化学工業社製 金華印油入微粉硫黄
Figure 2010032427
* 1: STR20
* 2: Nipol BR1220 manufactured by Nippon Zeon
* 3: Show Black N234 manufactured by Cabot Japan
* 4: 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd. * 5: Bead stearic acid manufactured by NOF Corporation * 6: Antigen 6C manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
* 7: SANTOCURE TBBS manufactured by FLEXSYS
* 8: Fine powder sulfur with Jinhua seal oil manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.

表1に示すように、ゴム組成物Xをキャップトレッドゴムに用いたタイヤではグルーブクラックが比較的多く発生しており、ゴム組成物Yをキャップトレッドゴムに用いたタイヤではグルーブクラックの発生が比較的少なく、ゴム組成物Zをキャップトレッドゴムに用いたタイヤではグルーブクラックの発生が見られなかった。この結果から、天然ゴムに対してブタジエンゴムを配合し、その配合割合を多くすることによってゴムの劣化が抑制されることを確認した。   As shown in Table 1, in the tire using the rubber composition X as the cap tread rubber, a relatively large number of groove cracks occurred, and in the tire using the rubber composition Y as the cap tread rubber, the occurrence of the groove crack was compared. In the tire using the rubber composition Z as the cap tread rubber, no occurrence of groove cracks was observed. From this result, it was confirmed that deterioration of the rubber was suppressed by blending butadiene rubber with natural rubber and increasing the blending ratio.

次に、上述した実車試験で用いた3種類のゴム組成物X,Y,Zを使用して3種類のダンベル状3号形のゴム試験片を作製した。そして、これらゴム試験片を用いて、比較例1〜6及び実施例1〜2の疲労試験方法によりゴム組成物X,Y,Zの物性を評価し、その結果を表2に示した。   Next, using the three types of rubber compositions X, Y, and Z used in the above-described actual vehicle test, three types of dumbbell-shaped No. 3 type rubber test pieces were prepared. And using these rubber test pieces, the physical properties of the rubber compositions X, Y and Z were evaluated by the fatigue test methods of Comparative Examples 1 to 6 and Examples 1 and 2, and the results are shown in Table 2.

比較例1:
各ゴム試験片について、初期の破断伸びをJIS K6251に準拠して測定した。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど破断伸びが大きいことを意味する。
Comparative Example 1:
About each rubber test piece, the initial breaking elongation was measured based on JISK6251. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a greater elongation at break.

比較例2: 各ゴム試験片について、老化後(100℃×48h)の破断伸びをJIS K6251に準拠して測定した。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど破断伸びが大きいことを意味する。   Comparative example 2: About each rubber test piece, the breaking elongation after aging (100 degreeC x 48 h) was measured based on JISK6251. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a greater elongation at break.

比較例3: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して60%の歪みを繰り返し与え、そのゴム試験片が破断するまで疲労試験を継続した。評価結果として、破断時の歪み付与回数(破断回数)及び試験時間を示した。   Comparative Example 3: A 60% strain was repeatedly given to each rubber test piece in accordance with JIS K6270, and the fatigue test was continued until the rubber test piece broke. As the evaluation results, the number of strains applied at break (number of breaks) and the test time are shown.

比較例4: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して100%の歪みを繰り返し与え、そのゴム試験片が破断するまで疲労試験を継続した。評価結果として、破断時の歪み付与回数(破断回数)及び試験時間を示した。   Comparative Example 4: 100% strain was repeatedly applied to each rubber test piece in accordance with JIS K6270, and the fatigue test was continued until the rubber test piece broke. As the evaluation results, the number of strains applied at break (number of breaks) and the test time are shown.

比較例5: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して60%の歪みを繰り返し与え、歪み付与回数(疲労回数)が40万回、60万回、120万回のとき、ゴム試験片の引張応力M100 をそれぞれ測定し、その引張応力M100 を歪み付与開始からの経過時間Tの1/2乗に対してプロットし、最小二乗法により得られる式の傾きを劣化速度とした。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど劣化速度が速いことを意味する。   Comparative Example 5: 60% strain was repeatedly given to each rubber test piece in accordance with JIS K6270, and when the number of applied strains (fatigue number) was 400,000 times, 600,000 times, 1.2 million times, rubber test pieces The tensile stress M100 of each was measured, and the tensile stress M100 was plotted against the ½ power of the elapsed time T from the start of strain application, and the slope of the equation obtained by the least square method was taken as the deterioration rate. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a faster deterioration rate.

比較例6: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して80%の歪みを繰り返し与え、歪み付与回数(疲労回数)が5万回、10万回のとき、ゴム試験片の引張応力M100 をそれぞれ測定し、その引張応力M100 を歪み付与開始からの経過時間Tの1/2乗に対してプロットし、最小二乗法により得られる式の傾きを劣化速度とした。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど劣化速度が速いことを意味する。   Comparative Example 6: When each rubber test piece was repeatedly given 80% strain in accordance with JIS K6270 and the number of strains applied (fatigue number) was 50,000 times and 100,000 times, the tensile stress M100 of the rubber test piece The tensile stress M100 was plotted against the 1/2 power of the elapsed time T from the start of strain application, and the slope of the equation obtained by the least square method was taken as the deterioration rate. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a faster deterioration rate.

実施例1: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して60%の歪みを繰り返し与え、歪み付与回数(疲労回数)が40万回、60万回、120万回のとき、ゴム試験片の破断伸長比λb及び引張応力M100 をそれぞれ測定し、式(1)に基づいて破断伸長比λbから算出される仮想の引張応力M100*と実際に測定された引張応力M100 との差Yを求め、その引張応力差Yを歪み付与開始からの経過時間Tの1/2乗に対してプロットし、最小二乗法により得られる式(2)の傾きAを劣化速度とした。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど劣化速度が速いことを意味する。   Example 1: 60% strain was repeatedly given to each rubber test piece in accordance with JIS K6270, and when the number of applied strains (fatigue number) was 400,000 times, 600,000 times, 1.2 million times, rubber test pieces Measure the elongation at break λb and the tensile stress M100, and obtain the difference Y between the hypothetical tensile stress M100 * calculated from the elongation at break λb based on the formula (1) and the actually measured tensile stress M100. The tensile stress difference Y was plotted against the half power of the elapsed time T from the start of strain application, and the slope A of the equation (2) obtained by the least square method was defined as the deterioration rate. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a faster deterioration rate.

実施例2: 各ゴム試験片に対してJIS K6270に準拠して80%の歪みを繰り返し与え、歪み付与回数(疲労回数)が5万回、10万回のとき、ゴム試験片の破断伸長比λb及び引張応力M100 をそれぞれ測定し、式(1)に基づいて破断伸長比λbから算出される仮想の引張応力M100*と実際に測定された引張応力M100 との差Yを求め、その引張応力差Yを歪み付与開始からの経過時間Tの1/2乗に対してプロットし、最小二乗法により得られる式(2)の傾きAを劣化速度とした。評価結果は、ゴム組成物Xの測定値を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど劣化速度が速いことを意味する。   Example 2: When each rubber test piece was repeatedly subjected to 80% strain in accordance with JIS K6270 and the number of applied strains (fatigue number) was 50,000 times and 100,000 times, the elongation at break of the rubber test piece was λb and tensile stress M100 are measured, respectively, and a difference Y between the virtual tensile stress M100 * calculated from the elongation at break λb based on the formula (1) and the actually measured tensile stress M100 is obtained. The difference Y was plotted against the ½ power of the elapsed time T from the start of strain application, and the slope A of the equation (2) obtained by the least square method was taken as the deterioration rate. The evaluation results are indicated by an index with the measured value of the rubber composition X being 100. A larger index value means a faster deterioration rate.

Figure 2010032427
Figure 2010032427

表2から判るように、比較例1,2はそれぞれ初期又は老化後の破断伸びをゴムの耐疲労性の指標とするものであるが、これら破断伸びに基づく評価結果は実車試験による評価結果と一致するものではなかった。   As can be seen from Table 2, each of Comparative Examples 1 and 2 uses the initial or post-aging elongation at break as an index of the fatigue resistance of rubber, and the evaluation results based on these elongation at break are the results of an actual vehicle test. It was not a match.

比較例3は破断時の歪み付与回数をゴムの耐疲労性の指標とするものであり、その評価結果は実車試験による評価結果と概ね一致しているが、試験終了までに120時間要するものであった。また、比較例4は比較例3よりも歪みを大きくすることで破断までの試験時間を短縮したものであるが、この場合、破断時の歪み付与回数に基づく評価結果が実車試験による評価結果に対して不一致となっていた。   Comparative Example 3 uses the number of strains applied at the time of fracture as an index of the fatigue resistance of rubber, and the evaluation result is almost the same as the evaluation result by the actual vehicle test, but it takes 120 hours to complete the test. there were. Moreover, although the comparative example 4 shortens the test time to a fracture | rupture by making distortion larger than the comparative example 3, in this case, the evaluation result based on the distortion | straining frequency | count at the time of a fracture | rupture becomes an evaluation result by a real vehicle test. There was a disagreement.

比較例5は引張応力の経時変化をゴムの耐疲労性の指標とするものであり、その評価結果は実車試験による評価結果と概ね一致していた。但し、比較例5よりも歪みを大きくすることで破断までの試験時間を短縮した場合(比較例6)、引張応力の経時変化に基づく評価結果が実車試験による評価結果に対して不一致となっていた。従って、引張応力の経時変化をゴムの耐疲労性の指標とする疲労試験方法は、ゴム試験片に与える歪みを大きくした場合に有効ではない。   In Comparative Example 5, the change in tensile stress with time was used as an index of the fatigue resistance of rubber, and the evaluation result was generally in agreement with the evaluation result by the actual vehicle test. However, when the test time to break is shortened by making the strain larger than that of Comparative Example 5 (Comparative Example 6), the evaluation result based on the temporal change of the tensile stress does not agree with the evaluation result of the actual vehicle test. It was. Therefore, the fatigue test method using the change in tensile stress over time as an index of the fatigue resistance of rubber is not effective when the strain applied to the rubber test piece is increased.

実施例1は仮想の引張応力M100*と実際の引張応力M100 とから求めた引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とするものであり、その評価結果は実車試験による評価結果と概ね一致していた。また、実施例1よりも歪みを大きくすることで破断までの試験時間を短縮した場合(実施例2)においても、引張応力差Yの経時変化に基づく評価結果が実車試験による評価結果と概ね一致していた。   In Example 1, the temporal change of the tensile stress difference Y obtained from the virtual tensile stress M100 * and the actual tensile stress M100 is used as an index of the fatigue resistance of rubber, and the evaluation result is an evaluation result by an actual vehicle test. And generally agreed. In addition, even when the test time until breakage is shortened by making the strain larger than that in Example 1 (Example 2), the evaluation result based on the temporal change of the tensile stress difference Y is almost the same as the evaluation result by the actual vehicle test. I did it.

本発明のゴムの疲労試験方法を実施するための装置の一例を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows an example of the apparatus for enforcing the fatigue test method of the rubber | gum of this invention. ゴムの破断伸長比λbと引張応力M100 との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the breaking elongation ratio (lambda) b of rubber | gum, and the tensile stress M100. 引張応力差Yと経過時間Tとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a tensile stress difference Y and an elapsed time T.

符号の説明Explanation of symbols

1 ゴム試験片
2 上チャック
3 下チャック
1 Rubber test piece 2 Upper chuck 3 Lower chuck

Claims (5)

ゴム試験片に対して任意の伸長率にて歪みを繰り返し与え、任意の回数の歪みが与えられたゴム試験片について破断伸長比λb及び引張応力M100 を測定し、前記破断伸長比λbから算出される仮想の引張応力M100*と実際に測定された引張応力M100 との差Yを求め、その引張応力差Yの経時変化をゴムの耐疲労性の指標とすることを特徴とするゴムの疲労試験方法。   The rubber test piece was repeatedly subjected to strain at an arbitrary elongation rate, and the rubber test piece subjected to arbitrary number of strains was measured for the breaking elongation ratio λb and the tensile stress M100, and calculated from the breaking elongation ratio λb. Fatigue test of rubber characterized in that the difference Y between the virtual tensile stress M100 * and the actually measured tensile stress M100 is obtained, and the change in the tensile stress Y over time is used as an index of the fatigue resistance of rubber. Method. 前記仮想の引張応力M100*を下式(1)から算出することを特徴とする請求項1に記載のゴムの疲労試験方法。
logλb=−0.75logM100*+C ・・・(1)
但し、Cは任意の定数である。
2. The rubber fatigue test method according to claim 1, wherein the virtual tensile stress M100 * is calculated from the following equation (1).
log λb = −0.75 log M100 * + C (1)
However, C is an arbitrary constant.
前記ゴム試験片への歪み付与開始からの経過時間Tと前記ゴム試験片への異なる歪み付与回数において得られる引張応力差Yの複数の値とから最小二乗法により求められる下式(2)における傾きAを劣化速度としてゴムの耐疲労性の指標とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のゴムの疲労試験方法。
Y=A×T1/2 +B ・・・(2)
但し、A,Bは任意の定数である。
In the following formula (2) obtained by the least square method from an elapsed time T from the start of applying strain to the rubber test piece and a plurality of values of tensile stress difference Y obtained at different times of applying strain to the rubber test piece. The rubber fatigue test method according to claim 1 or 2, wherein the slope A is used as a deterioration rate as an index of the fatigue resistance of the rubber.
Y = A × T 1/2 + B (2)
However, A and B are arbitrary constants.
前記歪みの伸長率を30%〜90%としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のゴムの疲労試験方法。   The method for fatigue testing of rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein an elongation rate of the strain is set to 30% to 90%. 前記ゴム試験片がダンベル状形、短冊形又は円柱形であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のゴムの疲労試験方法。   The rubber test piece according to claim 1, wherein the rubber test piece has a dumbbell shape, a strip shape, or a column shape.
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