JP2017083182A - 性能評価方法及び性能評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実車走行時の性能と相関性の高い試験結果を得ることができる性能評価装置方法を提供する。【解決手段】性能評価装置方法は、試験片に歪を印加して試験片の内部に密度の偏りを発生させる工程Ｓ１、Ｓ２と、試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程Ｓ３、Ｓ４と、投影像から測定される密度分布に基づいて、弾性材料の性能を評価する評価工程Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７とを含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、弾性材料の耐摩耗性能等の各種性能を評価する性能評価方法及びそれに用いられる性能評価装置に関する。

従来、加硫ゴムの耐摩耗性能を評価する方法として、例えば、いわゆるランボーン摩耗試験機等の室内摩耗試験機によって摩耗させて評価する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来の方法では、予測した耐摩耗性能の結果と、評価対象のタイヤを実際に車両に装着して走行させた実車走行試験での耐摩耗性能の結果とが一致しない場合があり、精度上の問題があった。このため、ランボーン摩耗試験機に変わる新たな評価技術の確立が望まれている。

特開２００５−３０８４４７号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、実車走行時の性能と相関性の高い試験結果を得ることができる性能評価方法及び性能評価装置を提供することを主たる目的としている。

本発明の第１発明に係る性能評価装置方法は、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価する方法であって、前記弾性材料からなる試験片に歪を印加する工程と、前記試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程と、前記投影像から測定される前記弾性材料の密度分布に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記評価工程は、前記投影像を用いて前記試験片の断層画像を構成する工程と、前記断層画像から前記弾性材料の密度分布を測定する工程とを含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記評価工程は、前記試験片の内部に発生した低密度領域の体積に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する工程を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記評価工程は、前記低密度領域の体積の総和を計算する工程を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記低密度領域は、可逆性部分を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記可逆性部分の体積は、前記試験片の体積の０．１〜０．８倍であることが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記低密度領域は、不可逆性部分を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記不可逆性部分は、空隙を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記空隙の体積は、前記試験片の体積の０．１倍以下であることが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記評価工程は、前記密度の均一性に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する工程を含むことが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記試験片に歪を印加する工程において、前記試験片に印加する応力は、０．１〜２．０ＭPaであることが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記試験片に歪を印加する工程は、前記試験片の体積を増加させることが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を含むゴム材料であることが望ましい。

本発明に係る前記性能評価装置方法において、前記Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、１０¹⁰以上であることが望ましい。

本発明の第２発明に係る性能評価装置は、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価する装置であって、前記弾性材料からなる試験片に歪を印加する歪印加手段と、前記試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影手段と、前記投影像から測定される前記弾性材料の密度分布に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価手段とを含むことを特徴とする。

本発明に係る前記性能評価装置において、前記撮影手段は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体を有し、前記蛍光体の減衰時間は、１００ms以下であることが望ましい。

第１発明の性能評価装置方法は、弾性材料からなる試験片に歪を印加する工程を含む。歪の印加により、実車走行時のタイヤにおける路面の微小な凹凸に囲まれた弾性材料の振る舞いが、試験片の内部で再現される。この工程では、印加される応力によって、試験片の内部に密度の偏りが生ずる。この密度の偏りは、摩耗や亀裂等の起点となることが発明者によって見出された。

そして、第１発明は、試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程を含む。これにより、投影像から試験片内部の密度分布が測定可能となる。さらに、第１発明は、測定される密度分布に基づいて、弾性材料の性能を評価する評価工程を含む。これにより、応力によって試験片に生じた内部組織の変化をミクロ的に観察し、評価することができ、マクロ的な評価であるランボーン摩耗試験による評価とは別の観点から、各種の性能を正確に予測することが可能となる。

第２発明の性能評価装置は、弾性材料からなる試験片に歪を印加する歪印加手段を含む。歪印加手段によって実車走行時のタイヤにおける路面の微小な凹凸に囲まれた弾性材料の振る舞いが、試験片の内部で再現される。

そして、第２発明は、試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影手段を含む。撮影手段により、投影像から試験片内部の密度分布が測定可能となる。さらに、第２発明は、測定される密度分布に基づいて、弾性材料の性能を評価する評価手段を含む。評価手段により、応力によって試験片の内部に生じた組織の変化をミクロ的に観察することができ、マクロ的な評価であるランボーン摩耗試験による評価とは別の観点から、各種の性能を正確に予測することが可能となる。

本発明の性能評価装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。 本発明の性能評価方法の処理手順を示すフローチャートである。 図１の試験片及び治具を示す分解図である。 図１の試験片を示す斜視図である。 本発明によって撮影された投影像の一例を模式的に示す図である。 本発明によって再構築された断層画像の一例を模式的に示す図である。 試験片に印加する歪が大きい場合の断層画像の一例を模式的に示す図である。 試験片１０Ａについて撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。 試験片１０Ａとは異なる配合の弾性材料からなる試験片１０Ｂについて撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。 試験片１０Ｂとはさらに異なる配合の弾性材料からなる試験片１０Ｃについて撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。 試験片１０Ｃとはさらに異なる配合の弾性材料からなる試験片１０Ｄについて撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。

図１は、本実施形態の性能評価方法に用いられる性能評価装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の性能評価装置１は、弾性材料の耐摩耗性能及び耐チッピング性能、耐クラック性能等の各種性能を評価するための装置である。図１に示されるように、本実施形態の性能評価装置１は、歪印加手段２と、撮影手段５と、評価手段６とを具えている。

歪印加手段２は、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料からなる試験片１０に歪を印加して、試験片１０の内部に空隙を発生させる。

歪印加手段２は、試験片１０が固着される一対の治具２１、２２と、治具２１と治具２２とを相対的に移動させて試験片１０に歪を印加する駆動手段２３とを有している。駆動手段２３は、一方の治具２１を固定した状態で、他方の治具２２を試験片１０の軸方向に移動させる。これにより、試験片１０が、その軸方向に伸張され、試験片１０に歪が印加される。

試験片１０に印加される歪又は荷重は、ロードセル（図示せず）等により検出される。ロードセルの位置及び形式は、任意である。歪印加手段２によって試験片１０には、予め定められた歪又は荷重が印加される。駆動手段２３は、試験片１０及び治具２１、２２を試験片１０の軸回りに回転可能に構成されている。

撮影手段５は、試験片１０にＸ線を照射して、投影像を撮影する。撮影手段５は、Ｘ線を照射するＸ線管５１と、Ｘ線を検出して電気信号に変換する検出器５２とを有する。試験片１０及び治具２１、２２を試験片１０の軸回りに回転させながら、撮影手段５が複数の投影像を撮影することにより、全周にわたる試験片１０の投影像を得ることができる。

検出器５２は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体５２ａを有している。蛍光体５２ａの減衰時間は、１００ms以下が望ましい。蛍光体５２ａの減衰時間が、１００msを超える場合、試験片１０等を試験片１０の軸回りに回転させながら複数の投影像を連続して撮影する際に、先に撮影した投影像の残像が後から撮影する投影像に影響を及ぼすおそれがある。このような観点から、蛍光体５２ａのより望ましい減衰時間は５０msであり、より一層望ましい減衰時間は１０msである。

評価手段６は、投影像から測定される空隙に基づいて、弾性材料の性能を評価する。評価手段６には、例えば、コンピュータ６０が適用される。コンピュータ６０は、本体６１、キーボード６２、及びディスプレイ装置６３を含んでいる。この本体６１には、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリ及びハードディスクなどの記憶装置が設けられる。記憶装置には、本実施形態のシミュレーション方法を実行するための処理手順（プログラム）が予め記憶されている。

図２は、上記性能評価装置１を用いた性能評価装置方法の処理手順を示している。性能評価装置方法は、試験片１０に歪を印加して試験片１０の内部に密度の偏りを発生させる工程Ｓ１、Ｓ２と、試験片１０にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程Ｓ３、Ｓ４と、投影像から測定される密度分布に基づいて、弾性材料の性能を評価する評価工程Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７及びＳ８とを含む。

工程Ｓ１では、試験片１０が治具２１、２２に固定される。

図３は、試験片１０及び治具２１、２２を示している。図４は、試験片１０を示している。試験片１０には、一様な密度分布の弾性材料が用いられる。試験片１０を構成する弾性材料の一例としては、例えば、１種類以上の共役ジエン系化合物を含むゴム材料が挙げられる。また、試験片１０を構成する弾性材料の一例としては、例えば、タイヤ用のゴム材料が挙げられる。

本実施形態では、円柱状の試験片１０が適用されている。このような試験片１０は、対称性を有し、容易に再現性の高い測定結果を得ることができる。

試験片１０は、その軸方向の長さＨの５倍以上の直径Ｄを有しているのが望ましい。このような試験片１０によれば、試験片１０に歪が印加されたとき、試験片１０の側面の変形が制限される。その結果、試験片１０の体積が増加し、内部に非常に大きな応力が印加される。従って、試験片１０の内部に空隙が発生し易くなり、弾性材料の性能評価を迅速かつ容易に行えるようになる。

試験片１０は、治具２１及び２２に挟み込まれた状態で固着されている。試験片１０の上端面１０ａは、治具２１の下端面２１ａに固着され、試験片１０の下端面１０ｂは、治具２２の上端面２２ｂに固着されている。固着の方法は、試験環境等に応じて適宜選択されうる。例えば、接着剤による固着や、試験片１０を構成する弾性材料の加硫接着による固着が適用されうる。また、上端面１０ａ、下端面２１ａ、及び、下端面１０ｂ、上端面２２ｂに、それぞれ対応する係合部を設けて各係合部を係合させることにより、試験片１０と治具２１、２２とが固着されていてもよい。

工程Ｓ２では、図１に示されるように、駆動手段２３によって、治具２１と治具２２とが相対的に移動され、試験片１０に歪が印加される。本実施形態では、円柱状の試験片１０の軸方向すなわち治具２２が治具２１から離れる方向に移動され、試験片１０が伸張される。試験片１０の歪は、伸張に限られない。例えば、圧縮歪又はせん断歪みであってもよい。工程Ｓ２での歪の印加によって弾性材料に応力が印加される。応力が弾性材料に固有の臨界値を超えると、試験片１０に密度の偏りが生じ、内部に低密度領域が発生する。

工程Ｓ３では、Ｘ線管５１から試験片１０にＸ線が照射される。Ｘ線は、試験片１０を透過して、検出器５２によって検出される。検出器５２は、検出したＸ線を電気信号に変換し、コンピュータ６０に出力する。

工程Ｓ４では、検出器５２から出力された電気信号は、コンピュータ６０によって処理され、投影像が取得される。

図５は、上記工程Ｓ１乃至Ｓ４を経て、撮影された投影像を模式的に示している。投影像Ｐ１から試験片１０の内部に発生した低密度領域１５が確認されうる。低密度領域１５は、例えば、弾性材料の密度が予め定められた閾値以下の領域として定義されうる。弾性材料の密度は、投影像Ｐ１から計算されうる。

工程Ｓ５では、投影像Ｐ１がコンピュータ６０によって再構成され、試験片１０の三次元の断層画像が取得される。

図６は、試験片１０の断層画像を模式的に示している。試験片１０の断層画像を取得することにより、低密度領域１５の三次元形状が特定される。

工程Ｓ６では、断層画像から低密度領域１５の分布が計算される。例えば、工程Ｓ６では、試験片１０内で発生した低密度領域１５の体積の総和が計算される。

そして、Ｓ７では、低密度領域１５の体積の総和に基づいて、弾性材料の性能が評価される。例えば、低密度領域１５の体積の総和が大きい弾性材料では、耐摩耗性能等の各種の性能が低下すると予測できる。そして、各種性能の低下の程度は、低密度領域１５の体積を算出することにより数値化して客観的かつ精度よく評価することができる。これにより、弾性材料の性能を精度よく評価することが可能となる。

試験片１０に印加する歪が小さい場合、歪の解放によって低密度領域１５が消滅し、弾性材料の密度分布は元の一様な状態に回復する。図５及び６において表される低密度領域１５は、歪の解放に伴い、元の状態に回復する可逆部分１５Ｘである。可逆部分１５Ｘの分布を測定することにより、弾性材料の性能を精度よく評価することが可能となる。

図７は、試験片１０に印加する歪が大きい場合の試験片１０の断層画像を模式的に示している。発明者は、さらなる鋭意研究を重ねた結果、試験片１０に印加する歪が大きい場合、低密度領域１５として、不可逆部分１５Ｙが発生する場合があることを発見した。不可逆部分１５Ｙとは、歪によって、弾性材料の内部構造（分子鎖の結合）が部分的に破壊され、歪を解放した後であっても、元の状態に回復せずに残留する低密度領域１５である。

さらに、弾性材料の内部構造破壊が極度に進行すると、試験片１０の内部に空隙１５Ｚが生ずる。空隙１５Ｚとは、低密度領域１５のうち、密度が零又は零に極めて近い不可逆部分１５Ｙである。発明者は、このような不可逆部分１５Ｙ及び空隙１５Ｚは、弾性材料の耐摩耗性能及び耐チッピング性能、耐クラック性能等の各種性能に重大な影響を及ぼす一因となると考えた。そして、低密度領域１５のうち不可逆部分１５Ｙ及び空隙１５Ｚの分布を測定することにより、弾性材料の性能を精度よく評価することが可能となるとの知見を得た。

図８乃至１１は、異なる配合の弾性材料からなる４種の試験片１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄについて、撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。図８乃至１１において、（ａ）は、取得された断層画像を、軸方向に垂直な任意の平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、弾性材料の密度分布を示すグラフである。
（ａ）では、密度の大きい微小領域が黄色で、密度の小さい領域が青色で、密度の極めて小さい領域が黒色で表されている。（ｂ）では、歪を印加する前の弾性材料の密度の中央値を１として、規格化されたゴム密度が横軸に、ゴム密度が中央値のときの輝度カウント数を１として規格化された微小領域のカウントが縦軸に表されている。歪が零であるときの弾性材料の密度分布が破線で、歪が印加されたときの弾性材料の密度分布が実線でそれぞれ表されている。

図８及び９は、試験片１０Ａ、１０Ｂに対して同等の歪を印加して、撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。試験片１０Ａでは、内部に発生する可逆部分１５Ｘの体積は小さいが、その分布に偏りが認められる。このような可逆部分１５Ｘは、印加する歪の増加に伴い、不可逆部分１５Ｙに変異するものと考えられる。

一方、試験片１０Ｂでは、内部に発生する低密度領域１５の体積自体は大きいものの、密度分布は均一である。このような可逆部分１５Ｘは、印加する歪が増加しても不可逆部分１５Ｙに変異しづらいと考えられる。従って、試験片１０Ａの弾性材料よりも試験片１０Ｂの弾性材料の方が耐摩耗性能等の各種性能に優れた配合であると考えられる。

図１０及び１１は、試験片１０Ｃ、１０Ｄに対して同等の歪を印加して、撮影された投影像を画像処理により解析したデータである。試験片１０Ｃでは、図１０（ｂ）に示されるように、可逆部分１５Ｘから不可逆部分１５Ｙへの変異が顕著に認められる。そして、大きな空隙１５Ｚが多数確認される。

一方、試験片１０Ｄでは、図１１（ｂ）に示されるように、可逆部分１５Ｘから不可逆部分１５Ｙへの変異が抑制されている。そして、小さい空隙１５Ｚが確認されるものの少数である。従って、試験片１０Ｃの弾性材料よりも試験片１０Ｄの弾性材料の方が耐摩耗性能等の各種性能に優れた配合であると考えられる。

本発明によれば、応力によって試験片１０の内部に生じた密度分布の変化をミクロ的に観察することができ、マクロ的な評価であるランボーン摩耗試験による評価と比較して、性能を正確に予測することが可能となる。

密度分布に基づく性能の評価は、種々の形態が考えられる。例えば、低密度領域１５の個数によって性能を評価することも可能であり、低密度領域１５の体積の最大値によって性能を評価することも可能である。さらには、図８乃至１０に示される任意の断面から計算される低密度領域１５の個数、面積、又は面積の総和によって性能を評価することも可能である。

また、可逆部分１５Ｘ、不可逆部分１５Ｙ及び空隙１５Ｚに分けて低密度領域１５を測定してもよい。さらには、図８（ａ）及び９（ａ）に示されるように、密度の均一性に基づいて、弾性材料の性能を評価することも可能である。

工程Ｓ２で、試験片１０に印加する応力は、０．１〜２．０ＭPaが望ましい。上記範囲の応力を試験片１０に印加することにより、試験片１０の内部に低密度領域１５が発生し、弾性材料の性能を容易に評価することが可能となる。

より具体的には、可逆部分１５Ｘの密度分布に基づいて性能評価を行なう場合、工程Ｓ２では、可逆部分１５Ｘの体積が試験片１０の体積の０．１〜０．８倍となる応力を、試験片１０に印加することが望ましい。この場合、可逆部分１５Ｘの密度分布が顕著に現れ、弾性材料の性能を容易かつ精密に評価することが可能となる。

一方、空隙１５Ｚの分布に基づいて性能評価を行なう場合、工程Ｓ２では、空隙１５Ｚの体積が試験片１０の全体の体積の０．１倍以下となる応力を、試験片１０に印加することが望ましい。この場合、クラック等が発生する初期段階での弾性材料の性能を容易かつ精密に評価することが可能となる。

工程Ｓ３で、試験片１０に入射させるＸ線の輝度は、Ｘ線散乱データのＳ／Ｎ比に大きく関係する。Ｘ線の輝度が小さい場合、Ｘ線の統計誤差よりもシグナル強度が弱くなる傾向にあり、計測時間を長くしても十分にＳ／Ｎ比の良いデータを得ることが困難となるおそれがある。このような観点から、Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、１０¹⁰以上が望ましい。

以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

弾性材料Ａ乃至Ｆについて、本発明によって耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された。比較例として上記弾性材料Ａ乃至Ｆについて、本発明によってランボーン試験機を用いて耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された。

使用試薬は以下の通りである。
１．重合体（１）：（変性基１個）
２．重合体（２）：（変性基２個；重合体（１）のモノマー量違い）
３．重合体（３）：（変性基３個；重合体（１）のモノマー量違い）
４．ＳＢＲ ：日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ ＮＳ５２２
５．ＢＲ ：宇部興産(株)製のＢＲ１５０Ｂ
６．変性剤 ：アヅマックス社製３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン
７．老化防止剤 ：大内新興化学工業(株)製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ'−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
８．ステアリン酸：日本油脂(株)製のステアリン
９．酸化亜鉛 ：東邦亜鉛の銀嶺Ｒ
１０．アロマチックオイル：ダイアナプロセスＡＨ−２４（出光興産製）
１１．ワックス ：大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
１２．硫黄 ：鶴見化学(株)製の粉末硫黄
１３．加硫促進剤(１)：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＣＺ
１４．加硫促進剤(２)：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤ
１５．シリカ ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３
１６．シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ６９
１７．カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＬＨ（Ｎ３２６、Ｎ２ＳＡ：８４ｍ２／ｇ）

モノマー及び重合体は、以下の方法によって合成された。
＜モノマー（１）＞
十分に窒素置換した１００ml容器に、シクロヘキサン５０ml、ピロリジン４．１ml、ジビニルベンゼン８．９mlが加えられ、０℃にて１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液０．７mlが加えられ攪拌された。１時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止させ、抽出・精製を行うことでモノマー（１）が得られた。
＜重合体（１）＞
十分に窒素置換した１０００ml耐圧製容器に、シクロヘキサン６００ml、スチレン１２．６ml、ブタジエン７１．０ml、モノマー（１）０．０６ｇ、テトラメチルエチレンジアミン０．１１mlが加えられ、４０℃で１．６M ｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液０．２mlが加えられて撹拌された。３時間後、変性剤０．５mlが加えられて攪拌された。１時間後、イソプロパノール３mlが加えられて重合が停止された。反応溶液に２，６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール１ｇを添加後、メタノールで再沈殿処理が行なわれ、加熱乾燥により重合体（１）が得られた。
＜重合体（２）＞
モノマー（１）を０．１７ｇとし、上記重合体（１）と同様の方法で重合体（２）が得られた。
＜重合体（３）＞
モノマー（１）を０．２９ｇとし、上記重合体（１）と同様の方法で重合体（３）が得られた。

テスト方法は、以下の通りである。
＜密度分布評価＞
弾性材料Ａ乃至Ｆについて、直径２０mm、軸方向の長さが１mmの円柱状の試験片が準備され、図１に示される性能評価装置を用いて、図２に示される性能評価装置方法で、弾性材料の性能が評価された。工程Ｓ２では、試験片に０．５ＭPaの応力が印加された。工程Ｓ６及びＳ７では、可逆部分１５Ｘの分布に基づいて、耐摩耗性能が評価された。結果は、弾性材料Ａを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
＜ランボーン試験＞
弾性材料Ａ乃至Ｆについて、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量が測定され、その逆数が計算された。結果は、弾性材料Ａを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
＜実車走行試験＞
弾性材料Ａ乃至Ｆからなるトレッド部を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが作成され、国産ＦＦ車に装着され、走行距離８０００kmでのトレッド部の溝深さが測定され、トレッド部の摩耗量１mmあたりの走行距離が計算された。結果は、弾性材料Ａを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。

弾性材料Ｇ乃至Ｌについて、本発明によって耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された。比較例として上記弾性材料Ｇ乃至Ｌについて、本発明によってランボーン試験機を用いて耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された。

使用試薬は以下の通りである。
１．重合体（１）：（変性基１個）
２．重合体（２）：（変性基２個；重合体（１）のモノマー量違い）
３．重合体（３）：（変性基３個；重合体（１）のモノマー量違い）
４．ＳＢＲ ：ＳＴＹＲＯＮ製のＳＰＲＩＮＴＡＮ ＳＬＲ６４３０
５．ＢＲ ：宇部興産(株)製のＢＲ１５０Ｂ
６．変性剤 ：アヅマックス社製３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン
７．老化防止剤 ：大内新興化学工業(株)製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ'−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
８．ステアリン酸：日本油脂(株)製のステアリン
９．酸化亜鉛 ：東邦亜鉛の銀嶺Ｒ
１０．アロマチックオイル：ダイアナプロセスＡＨ−２４（出光興産製）
１１．ワックス ：大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
１２．硫黄 ：鶴見化学(株)製の粉末硫黄
１３．加硫促進剤(１)：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＣＺ
１４．加硫促進剤(２)：大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤ
１５．シリカ ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３
１６．シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ６９
１７．カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＬＨ（Ｎ３２６、Ｎ２ＳＡ：８４ｍ２／ｇ）

モノマー及び重合体は、弾性材料Ａ乃至Ｆと同様である。

テスト方法は、以下の通りである。
＜密度分布評価＞
弾性材料Ｇ乃至Ｌについて、直径２０mm、軸方向の長さが１mmの円柱状の試験片が準備され、図１に示される性能評価装置を用いて、図２に示される性能評価装置方法で、弾性材料の性能が評価された。工程Ｓ２では、試験片に１．５ＭPaの応力が印加された。工程Ｓ６及びＳ７では、空隙１５Ｚの分布に基づいて、耐摩耗性能が評価された。結果は、弾性材料Ｇを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
＜ランボーン試験＞
弾性材料Ｇ乃至Ｌについて、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量が測定され、その逆数が計算された。結果は、弾性材料Ｇを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
＜実車走行試験＞
弾性材料Ｇ乃至Ｌからなるトレッド部を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが作成され、国産ＦＦ車に装着され、走行距離８０００kmでのトレッド部の溝深さが測定され、トレッド部の摩耗量１mmあたりの走行距離が計算された。結果は、弾性材料Ｇを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。

表１、２から明らかなように、実施例の性能評価装置方法は、比較例に比べて実車走行試験との相関が良好であり、精度よく弾性材料の性能を予測できることが確認できた。

１ 性能評価装置
２ 歪印加手段
５ 撮影手段
６ 評価手段
１０ 試験片

Claims (17)

1. ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価する方法であって、
   前記弾性材料からなる試験片に歪を印加する工程と、
   前記試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程と、
   前記投影像から測定される前記弾性材料の密度分布に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価工程とを含むことを特徴とする性能評価方法。
2. 前記評価工程は、
   前記投影像を用いて前記試験片の断層画像を構成する工程と、
   前記断層画像から前記弾性材料の密度分布を測定する工程とを含む請求項１記載の性能評価方法。
3. 前記評価工程は、前記試験片の内部に発生した低密度領域の体積に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する工程を含む請求項１又は２に記載の性能評価方法。
4. 前記評価工程は、前記低密度領域の体積の総和を計算する工程を含む請求項３記載の性能評価方法。
5. 前記低密度領域は、可逆性部分を含む請求項３又は４に記載の性能評価方法。
6. 前記可逆性部分の体積は、前記試験片の体積の０．１〜０．８倍である請求項５記載の性能評価方法。
7. 前記低密度領域は、不可逆性部分を含む請求項３乃至６のいずれかに記載の性能評価方法。
8. 前記不可逆性部分は、空隙を含む請求項７記載の性能評価方法。
9. 前記空隙の体積は、前記試験片の体積の０．１倍以下である請求項８記載の性能評価方法。
10. 前記評価工程は、前記密度の均一性に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する工程を含む請求項１又は２に記載の性能評価方法。
11. 前記試験片に歪を印加する工程において、前記試験片に印加する応力は、０．１〜２．０ＭPaである請求項１乃至１０のいずれかに記載の性能評価方法。
12. 前記試験片に歪を印加する工程は、前記試験片の体積を増加させる請求項１乃至１１のいずれかに記載の性能評価方法。
13. 前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を含むゴム材料である請求項１乃至１２のいずれかに記載の性能評価方法。
14. 前記弾性材料は、タイヤ用のゴム材料である請求項１乃至１３のいずれかに記載の性能評価方法。
15. 前記Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、１０¹⁰以上である請求項１乃至１４のいずれかに記載の性能評価方法。
16. ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価する装置であって、
    前記弾性材料からなる試験片に歪を印加する歪印加手段と、
    前記試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影手段と、
    前記投影像から測定される前記弾性材料の密度分布に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価手段とを含むことを特徴とする性能評価装置。
17. 前記撮影手段は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体を有し、
    前記蛍光体の減衰時間は、１００ms以下である請求項１６記載の性能評価装置。