JP2014163783A - Fatigue testing method of viscoelastic material - Google Patents

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JP2014163783A JP2013034662A JP2013034662A JP2014163783A JP 2014163783 A JP2014163783 A JP 2014163783A JP 2013034662 A JP2013034662 A JP 2013034662A JP 2013034662 A JP2013034662 A JP 2013034662A JP 2014163783 A JP2014163783 A JP 2014163783A
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viscoelastic material
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Yukinobu Kawamura
幸伸 河村
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new fatigue testing method which reproduces shearing fatigue received by a viscoelastic material under compressive deformation due to vehicle weight.SOLUTION: Test pieces 11A, 11B which are a viscoelastic material used for a tire are deformed by applying a compressive load, and simultaneously keep being periodically deformed in a direction perpendicular to a compression direction. The time for the test pieces to be destroyed is set as an index. The viscoelastic material is vulcanized rubber used for an inner liner. A pressure of 200-500 kPa is applied in the compressive deformation. Shearing strain amplitude is 5-20% and a shearing strain period is 20 Hz or less at room temperature, in the periodic deformation.

Description

本発明は、粘弾性材の疲労試験法に関する。 The present invention relates to a fatigue test method for viscoelastic materials.

従来から、粘弾性材の疲労試験法としては、デマッチャ試験機を用いた試験が主流である。この試験法では、試験片に溝を入れ、その溝に対し曲げ変形を繰り返し与えるが、主変形モードは、溝底に与えられる引張変形(伸長変形)である。実際に、粘弾性材の疲労破壊は、溝底で発生した亀裂が溝方向に対して伝播することで最終的に破断が生じる。 Conventionally, as a fatigue test method for viscoelastic materials, a test using a dematcher tester has been the mainstream. In this test method, a groove is put in a test piece, and bending deformation is repeatedly applied to the groove. The main deformation mode is tensile deformation (elongation deformation) applied to the groove bottom. Actually, the fatigue failure of the viscoelastic material is finally caused by a crack generated at the groove bottom propagating in the groove direction.

一方、タイヤに使用される粘弾性材(ゴム)について着目してみると、タイヤに使用されるゴムのうち、引張変形を受ける部材は極限られた部材のみであり、多くの部材においては、圧縮変形とせん断変形を受ける。このため、引張変形が主変形であるデマッチャ試験では、実際にタイヤに用いた際の耐疲労特性を正確に表せないこともある。 On the other hand, focusing on viscoelastic materials (rubbers) used for tires, the members that undergo tensile deformation are the only members that are subject to tensile deformation among the rubbers used for tires. Subject to deformation and shear deformation. For this reason, in the dematcher test in which the tensile deformation is the main deformation, the fatigue resistance characteristics when actually used in the tire may not be accurately expressed.

これに対して、ドイツゴム研究所のR.Klaukeらは、回転変形を用いることで試験片に単純せん断変形を印加する疲労試験法を構築した。彼らの試験方法は、軸方向に垂直方向に与えたせん断変形下にある試験片に対してねじりによる単純せん断変形を与える試験方法であり、従来の引張変形よりは格段に現実のタイヤで起きている変形に近い変形モードで測定できるメリットがある。しかし、この方法では、実際のタイヤにおいて受けるはずの車重による圧縮変形が考慮されておらず、実際のタイヤの変形を完全に再現しているとはいえない。 On the other hand, R.D. Klauke et al. Established a fatigue test method in which simple shear deformation is applied to a test piece by using rotational deformation. Their test method is to give a simple shear deformation by torsion to a test piece under a shear deformation applied in the direction perpendicular to the axial direction, which occurs in an actual tire much more than a conventional tensile deformation. There is an advantage that it can be measured in the deformation mode close to the deformation. However, this method does not take into account the compressive deformation due to the vehicle weight that should be received in an actual tire, and it cannot be said that the actual deformation of the tire is completely reproduced.

タイヤの各部材のなかでも、特にインナーライナーは、タイヤエッジ部において車重による高圧縮力下に置かれるため、インナーライナーに用いる粘弾性材(ゴム)は、圧縮変形の影響を加味した疲労試験方法を構築して評価する必要がある。 Among the tire components, the inner liner is placed under a high compression force due to the vehicle weight at the tire edge, so the viscoelastic material (rubber) used for the inner liner is a fatigue test that takes into account the effects of compressive deformation. A method needs to be built and evaluated.

R. Klauke, T. Alshuth, J. Ihlemann、Lifetime prediction of rubber materials under simple shear load with rotating axes、Kautsch Gummi Kunstst 63(7/8) 286−290 (2010)R. Klauke, T .; Alshuth, J. et al. Ihlemann, Lifetime prediction of rubber materials under simple samples shear load with rotating axes, Kautsch Gummi Kunstst 63 (7/8) 286-290

本発明は、前記課題を解決し、車重による圧縮変形下にある粘弾性材が受けるせん断疲労を再現する新しい疲労試験法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a new fatigue test method that reproduces the shear fatigue experienced by a viscoelastic material under compression deformation due to vehicle weight.

本発明は、試験片に対して、圧縮変形を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とする、タイヤに用いられる粘弾性材の疲労試験法に関する。 The present invention is a viscoelasticity used for a tire, which applies cyclic deformation to a test piece while continuously applying cyclic deformation in a direction perpendicular to the compression direction and uses the time until the test piece is broken as an index. The present invention relates to a fatigue test method for materials.

上記粘弾性材が、インナーライナーに用いられる加硫ゴムであることが好ましい。 It is preferable that the viscoelastic material is a vulcanized rubber used for an inner liner.

上記圧縮変形において、200〜500kPaの圧力を印加することが好ましい。 In the compression deformation, it is preferable to apply a pressure of 200 to 500 kPa.

上記周期変形において、せん断ひずみ振幅が5〜20%、せん断ひずみ周期が室温において20Hz以下であることが好ましい。 In the periodic deformation, the shear strain amplitude is preferably 5 to 20% and the shear strain cycle is preferably 20 Hz or less at room temperature.

本発明によれば、試験片に対して、圧縮変形を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とする、タイヤに用いられる粘弾性材の疲労試験法であるので、車重による圧縮変形下にある粘弾性材が受けるせん断疲労を再現する新しい疲労試験法を提供できる。そのため、該試験法により、粘弾性材を評価することにより、車重による圧縮変形下におけるせん断疲労に対する該粘弾性材の特性を評価でき、該粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を予測することができる。 According to the present invention, while applying compressive deformation to a test piece, it continues to give periodic deformation in a direction perpendicular to the compression direction, and is used for a tire using the time until the test piece is broken as an index. Since this is a fatigue test method for viscoelastic materials, it is possible to provide a new fatigue test method that reproduces the shear fatigue experienced by viscoelastic materials under compression deformation due to vehicle weight. Therefore, by evaluating the viscoelastic material by the test method, it is possible to evaluate the properties of the viscoelastic material against shear fatigue under compressive deformation due to vehicle weight, and fatigue resistance characteristics when the viscoelastic material is used for a tire. Can be predicted.

振幅について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an amplitude. 試験用サンプルの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the sample for a test. 試験用サンプルに加えられる圧縮変形および周期変形の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the compression deformation | transformation and periodic deformation | transformation added to the test sample.

本発明のタイヤに用いられる粘弾性材の疲労試験法は、試験片に対して、圧縮変形を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とする。 The fatigue test method of the viscoelastic material used in the tire of the present invention is to apply cyclic deformation to the test piece while applying compressive deformation until the test piece is broken. Time is used as an index.

本発明では、実際にタイヤが受ける変形を素変形要素に分解し、対応する変形要素を試験片に与えているため、より実際のタイヤの変形に忠実な疲労試験法を提供できる。具体的には、車重による圧縮については、圧縮変形として、試験片に圧力(圧縮荷重)を印加し、路面から受ける繰り返し変形については、周期変形として、周期的なせん断ひずみを圧縮方向に対して垂直方向に試験片に印加する。これにより、該試験法を用いて粘弾性材を評価することにより、より実際のタイヤの疲労に近い変形形態における粘弾性材の耐疲労特性を評価でき、該粘弾性材をタイヤに使用した際のタイヤの寿命に対してより精密な予測ができる。例えば、デマッチャ試験機を用いた試験では有意な差が見られないサンプル(粘弾性材)群を、本発明の試験法で試験すると、各サンプルの結果に有意な差が見られ、これらのサンプル(粘弾性材)をタイヤに使用した際のタイヤの寿命に対してより精密な予測ができる。 In the present invention, since the deformation actually received by the tire is disassembled into elementary deformation elements and the corresponding deformation elements are given to the test piece, a fatigue test method that is more faithful to actual tire deformation can be provided. Specifically, for compression by vehicle weight, pressure (compression load) is applied to the test piece as compression deformation, and for cyclic deformation received from the road surface, periodic shear strain is applied to the compression direction as periodic deformation. Apply to the test piece in the vertical direction. Thus, by evaluating the viscoelastic material using the test method, it is possible to evaluate the fatigue resistance characteristics of the viscoelastic material in a deformation mode closer to the actual tire fatigue, and when the viscoelastic material is used for a tire. It is possible to make a more precise prediction of the tire life. For example, when a group of samples (viscoelastic material) that does not show a significant difference in a test using a dematcher testing machine is tested by the test method of the present invention, a significant difference is observed in the results of each sample. A more accurate prediction can be made with respect to the life of the tire when the (viscoelastic material) is used for the tire.

圧縮変形において、印加される圧力(圧縮荷重)は、特に限定されないが、車重に相当する圧力であることが好ましく、具体的には200〜500kPaが好ましい。これは、軽自動車の車重が200kPaに相当し、大型トラックの車重が500kPaに相当するため、印加される圧力を上記範囲内とすることにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。なお、上記圧力は、タイヤの使用を予定している車両の重さに応じて設定すればよい。ここで、印加される圧力が500kPaであるとは、試験片に、500kPaの圧縮荷重が加えられることを意味する。 In the compression deformation, the applied pressure (compressive load) is not particularly limited, but is preferably a pressure corresponding to the vehicle weight, specifically 200 to 500 kPa. This is because when the weight of a light vehicle is equivalent to 200 kPa and the weight of a heavy truck is equivalent to 500 kPa, the applied pressure is within the above range, and the measured viscoelastic material is used for a tire. It is possible to predict the fatigue resistance of the steel. In addition, what is necessary is just to set the said pressure according to the weight of the vehicle which plans use of a tire. Here, that the applied pressure is 500 kPa means that a compressive load of 500 kPa is applied to the test piece.

周期変形において、せん断ひずみ振幅(周期変形の振幅)は、特に限定されないが、実際にタイヤが路面から受ける周期的なひずみの振幅に対応していることが好ましく、具体的には、5〜20%が好ましい。振幅を上記範囲内とすることにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。なお、本発明において、せん断ひずみ振幅とは、サンプル厚みに対するせん断方向のひずみ量の割合(せん断方向のひずみ量/サンプル厚み×100(%))を意味する(図1参照)。 In the cyclic deformation, the shear strain amplitude (the amplitude of the cyclic deformation) is not particularly limited, but it preferably corresponds to the amplitude of the periodic strain that the tire actually receives from the road surface. % Is preferred. By setting the amplitude within the above range, it is possible to suitably predict fatigue resistance characteristics when the measured viscoelastic material is used for a tire. In the present invention, the shear strain amplitude means the ratio of the strain amount in the shear direction to the sample thickness (strain amount in the shear direction / sample thickness × 100 (%)) (see FIG. 1).

せん断ひずみ周期(周期変形の周期)は、特に限定されないが、室温で測定する場合、室温におけるタイヤの転動周期の最大値である20Hz以下(時速200km/hに相当)に設定することが好ましい。該周期の下限は特に限定されないが、室温で測定する場合、好ましくは0.5Hz以上、より好ましくは1Hz以上である。周期を上記範囲内とすることにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。なお、上記周期の設定範囲は、いわゆる時間−温度換算則を用いて任意の温度における設定範囲へ変換できる。 The shear strain period (period of periodic deformation) is not particularly limited, but when measured at room temperature, it is preferably set to 20 Hz or less (corresponding to 200 km / h), which is the maximum value of the tire rolling period at room temperature. . Although the minimum of this period is not specifically limited, When measuring at room temperature, Preferably it is 0.5 Hz or more, More preferably, it is 1 Hz or more. By setting the cycle within the above range, it is possible to suitably predict the fatigue resistance when the measured viscoelastic material is used for a tire. The set range of the cycle can be converted to a set range at an arbitrary temperature using a so-called time-temperature conversion rule.

測定温度(測定中に試験片が置かれる恒温槽の温度)は、ゴムの熱劣化や脆化の影響を低減できるという理由から、好ましくは10〜130℃、より好ましくは10〜110℃である。 The measurement temperature (the temperature of the thermostatic chamber in which the test piece is placed during the measurement) is preferably 10 to 130 ° C., more preferably 10 to 110 ° C., because the influence of the thermal deterioration and embrittlement of the rubber can be reduced. .

試験片の形状は、直径3〜25mm、厚み1〜10mmの円盤形状が好ましい。 The shape of the test piece is preferably a disk shape having a diameter of 3 to 25 mm and a thickness of 1 to 10 mm.

粘弾性材としては特に限定されず、加硫ゴム(組成物)、熱硬化性プラスチック、熱可塑性プラスチックなど、一般的な材料を使用できる。なかでも、一般的にタイヤに用いられることが多い加硫ゴムを好適に使用できる。加硫ゴムのなかでも、タイヤエッジ部において車重による高圧縮力下に置かれるため、本発明の疲労試験法により、タイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できることから、タイヤのインナーライナーに用いられる加硫ゴムが好ましい。 The viscoelastic material is not particularly limited, and general materials such as vulcanized rubber (composition), thermosetting plastic, and thermoplastic plastic can be used. Among these, vulcanized rubber that is often used for tires can be preferably used. Among vulcanized rubbers, the tire edge portion is placed under a high compressive force due to the vehicle weight, so the fatigue test method of the present invention can be used to predict fatigue resistance characteristics when used in tires. Vulcanized rubber used for the liner is preferred.

インナーライナーに用いられる加硫ゴムとしては、ブチル系ゴム、天然ゴム(NR)及びカーボンブラックを含むものが好ましい。これにより、測定した粘弾性材(加硫ゴム)をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。 The vulcanized rubber used for the inner liner is preferably one containing butyl rubber, natural rubber (NR) and carbon black. Thereby, the fatigue resistance characteristic at the time of using the measured viscoelastic material (vulcanized rubber) for a tire can be estimated suitably.

ブチル系ゴムとしては、例えば、ブチルゴム(IIR)や、塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)、フッ素化ブチルゴム(F−IIR)などのハロゲン化ブチルゴムが挙げられる。 Examples of the butyl rubber include halogenated butyl rubbers such as butyl rubber (IIR), chlorinated butyl rubber (Cl-IIR), brominated butyl rubber (Br-IIR), and fluorinated butyl rubber (F-IIR).

ゴム成分100質量%中のブチル系ゴムの含有量は、好ましくは70〜90質量%である。ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは10〜30質量%である。また、ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、好ましくは10〜150質量部、より好ましくは50〜90質量部である。 The content of butyl rubber in 100% by mass of the rubber component is preferably 70 to 90% by mass. The content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 10 to 30% by mass. The content of carbon black with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 10 to 150 parts by mass, more preferably 50 to 90 parts by mass.

本発明の疲労試験法を実施可能な測定装置としては、試験片に対して、圧縮変形(圧縮荷重)を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続けることが可能な装置であれば特に限定されず、例えば、特開2006−177734号公報に記載の粘弾性測定装置、ヨシミズ社製の大型疲労試験機、ヨシミズ社製の大変形粘弾性試験装置等を使用できる。 The measuring apparatus capable of performing the fatigue test method of the present invention is an apparatus capable of continuously applying cyclic deformation in a direction perpendicular to the compression direction while applying compressive deformation (compression load) to the test piece. If it is, it will not specifically limit, For example, the viscoelasticity measuring apparatus as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-177734, the large-sized fatigue testing machine by Yoshimizu, the large deformation viscoelasticity testing apparatus by Yoshimizu, etc. can be used.

次に、図面を用いて、本発明の疲労試験法に供する試験用サンプルの一例について説明する。
図2は、試験用サンプルの一例を示す模式図である。試験用サンプル1は、粘弾性材からなる一対の試験片11A、11Bと、試験片11A、11Bを両側端面に配置する中間支持体12と、試験片11A、11Bを挟んで中間支持体12の両側に配置され、中間支持体12と直線上に配列する一対の両側支持体(一側支持体13および他側支持体14)とからなる。
Next, an example of a test sample used for the fatigue test method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a test sample. The test sample 1 is composed of a pair of test pieces 11A and 11B made of a viscoelastic material, an intermediate support body 12 in which the test pieces 11A and 11B are arranged on both end faces, and the intermediate support body 12 with the test pieces 11A and 11B interposed therebetween. It consists of a pair of both-sides support body (one side support body 13 and the other side support body 14) which are arrange | positioned at both sides and are arranged on a straight line and the straight line.

中間支持体12、一側支持体13および他側支持体14は、円柱状の金属材からなり、同一径である。 The intermediate support body 12, the one-side support body 13, and the other-side support body 14 are made of a cylindrical metal material and have the same diameter.

試験片11A、11Bは、中間支持体12、一側支持体13および他側支持体14と同一径の円盤状にカットされている。試験片11A、11Bは、中間支持体12の両側端面に貼着され、一側支持体13および他側支持体14との間で両側から挟持されている。 The test pieces 11 </ b> A and 11 </ b> B are cut into a disk shape having the same diameter as the intermediate support 12, the one-side support 13, and the other-side support 14. The test pieces 11A and 11B are attached to both end faces of the intermediate support 12 and are sandwiched between the one side support 13 and the other side support 14 from both sides.

このように、図2に示す試験用サンプルでは、一対の試験片11A、11Bが、それぞれ、中間支持体12と一側支持体13、中間支持体12と他側支持体14の間で挟持されている。 As described above, in the test sample shown in FIG. 2, the pair of test pieces 11A and 11B are sandwiched between the intermediate support 12 and the one side support 13, and the intermediate support 12 and the other side support 14, respectively. ing.

本例では、中間支持体12、一側支持体13、他側支持体14、試験片11A、11Bの直径及び断面形状を同一としている。これにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。 In this example, the intermediate support body 12, the one-side support body 13, the other-side support body 14, and the test pieces 11A and 11B have the same diameter and cross-sectional shape. Thereby, the fatigue resistance characteristic at the time of using the measured viscoelastic material for a tire can be estimated suitably.

本例では、中間支持体12、一側支持体13、他側支持体14および試験片11A、11Bの直径は3〜25mmとし、試験片11A、11Bの厚み(高さ)は1〜10mm、中間支持体12、一側支持体13、他側支持体14の高さ(厚み)は3〜50mmとしている。これにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。 In this example, the diameter of the intermediate support body 12, the one side support body 13, the other side support body 14 and the test pieces 11A and 11B is 3 to 25 mm, and the thickness (height) of the test pieces 11A and 11B is 1 to 10 mm. The height (thickness) of the intermediate support body 12, the one side support body 13, and the other side support body 14 is 3 to 50 mm. Thereby, the fatigue resistance characteristic at the time of using the measured viscoelastic material for a tire can be estimated suitably.

図2に示す試験用サンプルを上述の装置にセットし、本発明の疲労試験法を行うことが可能である。具体的には、図3に示すように、一側支持体13、他側支持体14をそれぞれ、円柱軸方向(図3のX方向)中間支持体12側へ押しこむことにより、試験片11A、11Bへ両側から圧縮変形が印加される。さらに、中間支持体12を、円柱軸方向と垂直方向(図3のZ方向)に、周期的に往復動(振動)させることにより、試験片11A、11Bへ周期的なせん断変形が加えられる。
上述のように、圧縮変形が車重による変形に、周期的なせん断変形(周期変形)が路面から受ける変形にそれぞれ対応している。
It is possible to perform the fatigue test method of the present invention by setting the test sample shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the test piece 11 </ b> A is obtained by pressing the one side support 13 and the other side support 14 toward the intermediate support 12 side in the cylinder axis direction (X direction in FIG. 3). , 11B, compression deformation is applied from both sides. Furthermore, periodic shear deformation is applied to the test pieces 11A and 11B by periodically reciprocating (vibrating) the intermediate support 12 in the direction perpendicular to the cylinder axis direction (Z direction in FIG. 3).
As described above, compression deformation corresponds to deformation due to vehicle weight, and periodic shear deformation (periodic deformation) corresponds to deformation received from the road surface.

圧縮変形、せん断変形を試験片11A、11Bへ与え続けて、試験片11A、11Bが破壊するまでの時間を測定することにより、試験片11A、11Bと同一の組成の粘弾性材をタイヤに使用した際のタイヤの耐疲労特性を予測できる。なお、本発明において、破壊するまでの時間とは、完全に試験片が破壊されるまでの時間に限定されず、試験片に亀裂等が生じるまでの時間も含む概念である。 The viscoelastic material having the same composition as the test pieces 11A and 11B is used for the tire by continuously applying compression deformation and shear deformation to the test pieces 11A and 11B and measuring the time until the test pieces 11A and 11B break. It is possible to predict the fatigue resistance of the tire when it is worn. In the present invention, the time until destruction is not limited to the time until the test piece is completely destroyed, but is a concept including the time until the test piece is cracked.

なお、図2に示す試験用サンプルにおいて、試験片の支持体(中間支持体12、一側支持体13、及び他側支持体14)への固定は、円柱軸方向(図3のX方向)に加えられる圧縮荷重により行うことができるが、金属−粘弾性材(ゴム)間の剥離を防ぐために、金属−粘弾性材間を接着する化学物質を用いることが好ましい。これにより、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際の耐疲労特性を好適に予測できる。該化学物質としては、接着剤として通常使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、エポキシ系の接着剤、ウレタン系の接着剤、加硫接着剤等を用いることができる。 In the test sample shown in FIG. 2, the test piece is fixed to the support (intermediate support 12, one-side support 13, and other-side support 14) in the cylinder axis direction (X direction in FIG. 3). However, in order to prevent peeling between the metal and the viscoelastic material (rubber), it is preferable to use a chemical substance that bonds the metal and the viscoelastic material. Thereby, the fatigue resistance characteristic at the time of using the measured viscoelastic material for a tire can be estimated suitably. The chemical substance is not particularly limited as long as it is usually used as an adhesive. For example, an epoxy adhesive, a urethane adhesive, a vulcanized adhesive, and the like can be used.

図2に示す試験用サンプルでは、中間支持体及び両側支持体が円柱形状である場合について説明したが、本発明においては、中間支持体及び両側支持体が角柱形状であってもよい。この場合、試験片を、支持体と同一の断面形状とすることが好ましい。 In the test sample shown in FIG. 2, the case where the intermediate support body and the both side support bodies are cylindrical has been described. However, in the present invention, the intermediate support body and the both side support bodies may have a prismatic shape. In this case, it is preferable that the test piece has the same cross-sectional shape as the support.

試験用サンプルとして、粘弾性材からなる一対の試験片と、試験片を両側端面に配置する中間支持体と、試験片を挟んで中間支持体の両側に配置され、中間支持体と直線上に配列する一対の両側支持体とからなる試験用サンプルを用いて、圧力(圧縮荷重)を試験片に両側から印加し、周期的なせん断ひずみを圧縮方向とは垂直方向に試験片に印加することにより、より実際のタイヤの疲労に近い変形形態における粘弾性材(特に、インナーライナーに用いられる加硫ゴム)の耐疲労特性を評価でき、測定した粘弾性材をタイヤに使用した際のタイヤの寿命に対してより精密な予測ができる。 As a test sample, a pair of test pieces made of a viscoelastic material, an intermediate support on which the test pieces are arranged on both end faces, and arranged on both sides of the intermediate support with the test piece in between, on a straight line with the intermediate support Applying pressure (compression load) to the test piece from both sides using a test sample consisting of a pair of side supports arranged in a row, and applying periodic shear strain to the test piece in a direction perpendicular to the compression direction. Can evaluate the fatigue resistance characteristics of viscoelastic materials (particularly vulcanized rubber used for inner liners) in a deformation mode closer to the fatigue of actual tires. More accurate predictions for lifespan.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム:TSR#20
クロロブチル:JSR(株)製の塩素化ブチルゴムHT1066
再生ブチル:村岡ゴム工業(株)製のブチルチューブ再生ゴム
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックN660
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のJOMOプロセスX140
老化防止剤RD:川口化学工業(株)製のアンテージ RD
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described together.
Natural rubber: TSR # 20
Chlorobutyl: Chlorinated butyl rubber HT1066 manufactured by JSR Corporation
Recycled butyl: Muraoka Rubber Industrial Co., Ltd. Butyl Tube Recycled Rubber Carbon Black: Mitsubishi Chemical Co., Ltd. Dia Black N660
Aroma oil: JOMO process X140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Anti-aging agent RD: ANTAGE RD manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.
Stearic acid: Zinc stearate manufactured by NOF Corporation: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd .: Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd. ) Noxeller DM made

(加硫ゴム組成物、試験用タイヤの調製)
表1に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を排出温度140℃の条件下で4分間混練りし、混練り物を得た。得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で2分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を150℃で30分間加硫することにより、加硫ゴム組成物(加硫ゴムシート)を得た。
次に、得られた未加硫ゴム組成物をタイヤ成型機上でインナーライナー形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせて未加硫タイヤを作製した。未加硫タイヤを180℃で10分間加硫することにより試験用タイヤを製造した。
(Preparation of vulcanized rubber composition and test tire)
According to the formulation shown in Table 1, using a Banbury mixer, materials other than sulfur and the vulcanization accelerator were kneaded for 4 minutes at a discharge temperature of 140 ° C. to obtain a kneaded product. Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and kneaded for 2 minutes at 80 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a vulcanized rubber composition (vulcanized rubber sheet).
Next, the obtained unvulcanized rubber composition was molded into an inner liner shape on a tire molding machine, and bonded to another tire member to produce an unvulcanized tire. A test tire was manufactured by vulcanizing an unvulcanized tire at 180 ° C. for 10 minutes.

Figure 2014163783
Figure 2014163783

配合A、Bの各加硫ゴム組成物、各試験用タイヤについて下記の評価を行った。結果を表2に示す。 The following evaluation was performed about each vulcanized rubber composition of the mixing | blending A and B, and each tire for a test. The results are shown in Table 2.

(実施例)
(本発明の方法による加硫ゴム組成物の評価)
<試料片の準備>
得られた加硫ゴム組成物(加硫ゴムシート)から、直径10mm、厚み2mmの円盤状に切り出した一対の試験片を、同径、高さ10mmの真鍮性の円柱に接着剤(Henkel社製、ロックタイト407)を用いて、図2と同様に貼り付けたものを試験用サンプルとした。
<試験条件>
得られた試験用サンプルを用いて、温度23℃、相対湿度55%の条件下で、株式会社ヨシミズ製の大変形粘弾性試験装置を用いて、試験片に対して、圧縮変形(圧縮荷重)を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とする評価を行った。なお、圧縮荷重、せん断ひずみ振幅(周期変形の振幅)、せん断ひずみ周期(周期変形の周期)は、表2に示す条件で行った。
なお、実施例1〜4の圧縮荷重は、それぞれ、普通乗用車、軽自動車、大型トラックの車重相当の荷重である。
(Example)
(Evaluation of vulcanized rubber composition by the method of the present invention)
<Preparation of sample piece>
A pair of test pieces cut out from the obtained vulcanized rubber composition (vulcanized rubber sheet) into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm was applied to a brass column having the same diameter and a height of 10 mm with an adhesive (Henkel). A sample for test was prepared by using Loctite 407) manufactured in the same manner as in FIG.
<Test conditions>
Using the obtained test sample, compression deformation (compression load) is applied to the test piece using a large deformation viscoelasticity test apparatus manufactured by Yoshimizu under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%. Evaluation was performed using the time until the test piece was broken as an index while applying cyclic deformation in a direction perpendicular to the compression direction. The compressive load, shear strain amplitude (amplitude of cyclic deformation), and shear strain cycle (period of cyclic deformation) were performed under the conditions shown in Table 2.
In addition, the compressive load of Examples 1-4 is a load equivalent to the vehicle weight of a normal passenger car, a light vehicle, and a large truck, respectively.

(比較例)
(デマチャ屈曲亀裂試験による加硫ゴム組成物の評価)
得られた加硫ゴム組成物(配合A、配合B)について、JIS K6260「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲亀裂試験方法」に準じて、温度23℃、相対湿度55%の条件下で、加硫ゴム試験片サンプルに関して、亀裂成長が1mmになるまでの回数を測定した。試験結果は、配合Aが23万回、配合Bが22万回であり、配合AとBの間に有意な差は見られなかった。
(Comparative example)
(Evaluation of vulcanized rubber composition by demach bending crack test)
The obtained vulcanized rubber composition (compound A, blend B) was subjected to the conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55% according to JIS K6260 “Method for Demach Bending and Cracking of Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber”. For the vulcanized rubber specimen sample, the number of times until the crack growth reached 1 mm was measured. The test results were as follows: Formulation A was 230,000 times and Formulation B was 220,000 times, and no significant difference was found between Formulations A and B.

(実車評価)
得られた試験用タイヤを普通乗用車に、配合Aの試験用タイヤと配合Bの試験用タイヤとがたすきになるように装着して、6000km走行させ、走行後のタイヤ内面(インナーライナー)におけるクラックの発生の有無を確認した。その結果、配合Aの試験用タイヤではクラックは確認できなかったが、配合Bの試験用タイヤでは複数のクラックが確認できた。
(Actual vehicle evaluation)
The obtained test tire is mounted on a normal passenger car so that the test tire of Formulation A and the test tire of Formulation B are freed, run 6000 km, and cracks on the tire inner surface (inner liner) after running The presence or absence of occurrence was confirmed. As a result, cracks could not be confirmed in the test tire of Formulation A, but multiple cracks could be confirmed in the test tire of Formulation B.

((配合Aの結果/配合Bの結果)−1)
各例の結果について、(配合A(新品)の結果/配合B(再生品)の結果)−1の値を算出した。算出結果((配合Aの結果/配合Bの結果)−1)が大きいほど、配合A、Bの結果の差が大きく、新品と再生品の耐疲労特性(耐疲労破壊性)の差を明確に評価できることを示す。(配合Aの結果/配合Bの結果)−1)の値が0.5以上の場合に、有意な差があると判断した。
((Result of Formulation A / Result of Formulation B) -1)
About the result of each example, the value of (Result of Formulation A (New) / Result of Formulation B (Recycled Product))-1 was calculated. The larger the calculation result ((Result of Formulation A / Result of Formulation B) -1), the greater the difference between the results of Formulations A and B, and the clearer the difference in fatigue resistance (fatigue fracture resistance) between the new product and the recycled product It shows that it can be evaluated. When the value of (Result of Formulation A / Result of Formulation B) -1) was 0.5 or more, it was determined that there was a significant difference.

Figure 2014163783
Figure 2014163783

試験片に対して、圧縮変形を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とした疲労試験法により評価した実施例では、配合A、Bの結果に有意な差が見られ、実車評価の結果とも相関性が見られた。一方、デマチャ屈曲亀裂試験により評価した比較例では、配合A、Bの結果に有意な差が見られなかった。 In the examples evaluated by the fatigue test method using the time until the test piece was destroyed as an index, the test piece was subjected to cyclic deformation in the direction perpendicular to the compression direction while applying compressive deformation. A significant difference was found in the results of A and B, and a correlation was found with the results of actual vehicle evaluation. On the other hand, in the comparative example evaluated by the demach bending crack test, no significant difference was found in the results of the blends A and B.

1 試験用サンプル
11A、11B 試験片
12 中間支持体
13 一側支持体
14 他側支持体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test sample 11A, 11B Test piece 12 Intermediate support body 13 One side support body 14 Other side support body

Claims (4)

試験片に対して、圧縮変形を印加しながら、圧縮方向とは垂直方向に周期変形を与え続け、試験片が破壊されるまでの時間を指標とする、タイヤに用いられる粘弾性材の疲労試験法。 Fatigue test of viscoelastic materials used in tires, with the period of time until the test piece breaks as an index while applying compressive deformation to the test piece and continuously applying cyclic deformation in the direction perpendicular to the compression direction Law. 前記粘弾性材が、インナーライナーに用いられる加硫ゴムである請求項1記載の粘弾性材の疲労試験法。 The viscoelastic material fatigue test method according to claim 1, wherein the viscoelastic material is a vulcanized rubber used for an inner liner. 前記圧縮変形において、200〜500kPaの圧力を印加する請求項1又は2記載の粘弾性材の疲労試験法。 The fatigue test method for a viscoelastic material according to claim 1 or 2, wherein a pressure of 200 to 500 kPa is applied in the compression deformation. 前記周期変形において、せん断ひずみ振幅が5〜20%、せん断ひずみ周期が室温において20Hz以下である請求項1〜3のいずれかに記載の粘弾性材の疲労試験法。 The fatigue test method for a viscoelastic material according to any one of claims 1 to 3, wherein in the periodic deformation, the shear strain amplitude is 5 to 20% and the shear strain cycle is 20 Hz or less at room temperature.
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