JP2022190433A - 弾性材料の性能評価方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 弾性材料の性能を予測することが可能な方法を提供する。【解決手段】 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ための方法である。この方法は、弾性材料からなる試験片に歪みを与えて、試験片の内部に少なくとも１つの空隙を形成する工程Ｓ２と、空隙を形成した後の複数の時刻でそれぞれ、試験片にＸ線を照射して、試験片の投影像を取得する工程Ｓ３と、投影像から、性能の指標の一つとして、複数の時刻間での空隙の体積変化を特定する工程Ｓ４とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、弾性材料の性能評価方法に関する。
従来、弾性材料の性能（例えば、摩耗に関する性能）を評価する方法として、例えば、弾性材料を、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る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－３０８４４７号公報
しかしながら、上記の方法で評価した性能の結果と、弾性材料を用いた実際の製品の性能の結果とが一致しないという問題があった。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、弾性材料の性能を予測することが可能な方法を提供することを主たる目的としている。
本発明は、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ための方法であって、前記弾性材料からなる試験片に歪みを与えて、前記試験片の内部に少なくとも１つの空隙を形成する工程と、前記空隙を形成した後の複数の時刻でそれぞれ、前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する工程と、前記投影像から、前記性能の指標の一つとして、前記複数の時刻間での前記空隙の体積変化を特定する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方法において、前記複数の時刻は、前記試験片に与えられた歪みが予め定められた第１閾値に到達した第１時刻と、前記第１時刻から予め定められた時間が経過した後の第２時刻とを含んでもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記時間は、１００～１２００秒であってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記第１閾値は、０．２以上であってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記体積変化を特定する工程は、前記第１時刻での前記空隙の体積Ｖ0と、前記第２時刻での前記空隙の体積Ｖtとの比Ｖt／Ｖ0を、前記体積変化として特定してもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記体積変化に基づいて、前記性能を評価する工程が含まれてもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記評価する工程は、前記体積変化が、予め定められた第２閾値以下であるときに、前記性能が良好であると評価してもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記第２閾値は、１．０～３．０であってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記歪みは、伸張歪であってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体の減衰時間が１００ms以下であってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムであってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記ゴムは、タイヤ用ゴムであってもよい。
本発明に係る前記性能評価方法において、前記Ｘ線の輝度（photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw）は、１０10以上であってもよい。
本発明の弾性材料の性能評価方法は、上記の工程を採用することにより、弾性材料の性能を予測することが可能となる。
弾性材料の性能評価装置の斜視図である。 コンピュータのブロック図である。 弾性材料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。 （ａ）は、第１時刻で取得された試験片の断層画像、（ｂ）は、第２時刻で取得された試験片の断層画像である。 体積変化特定工程の処理手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。
本実施形態の弾性材料の性能評価方法（以下、単に「性能評価方法」ということがある。）では、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能が評価される。
［弾性材料］
弾性材料は、適宜採用することができる。本実施形態の弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムが挙げられる。また、ゴム（弾性材料）は、例えば、タイヤ用ゴムが挙げられる。本実施形態の方法で評価される性能の一例としては、摩耗に関する性能（耐摩耗性能）が挙げられる。
［弾性材料の性能評価装置］
本実施形態の性能評価方法には、弾性材料の性能評価装置（以下、単に「性能評価装置」ということがある。）１が用いられる。図１は、本実施形態の弾性材料の性能評価装置１の斜視図である。
性能評価装置１は、弾性材料の性能を評価するためのものである。本実施形態の性能評価装置１は、歪付与部２、撮像部３、体積変化特定部４、及び、評価部５を含んで構成されている。
［歪付与部］
本実施形態の歪付与部２は、弾性材料からなる試験片１０に歪を与えるためのものである。本実施形態の歪付与部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に歪を与える駆動部２３とを有している。
駆動部２３は、一方の治具２１を固定した状態で、治具２１、２２が互いに離れる方向に、他方の治具２２を移動させる。本実施形態の駆動部２３は、他方の治具２２を、円柱状の試験片１０の軸心方向に移動させている。これにより、試験片１０は、その軸方向に伸張されて、歪が与えられる。
試験片１０に付与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。このような歪付与部２により、試験片１０には、予め定められた歪又は荷重が付与される。本実施形態の駆動部２３は、試験片１０及び治具２１、２２を、試験片１０の軸心回りに回転可能に構成されている。
［撮像部］
本実施形態の撮像部３は、歪を受けた試験片１０にＸ線を照射して、試験片１０の投影像を取得するためのものである。本実施形態の撮像部３は、Ｘ線を照射するＸ線管３１と、Ｘ線を検出して電気信号に変換する検出器３２とを含んで構成されている。検出器３２は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体３２ａを有している。このような撮像部３は、試験片１０が軸回りに回転された状態で、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の投影像を取得することができる。
［体積変化特定部・評価部］
本実施形態の体積変化特定部４及び評価部５は、コンピュータ８によって構成されている。図２は、本実施形態のコンピュータ８のブロック図である。
本実施形態のコンピュータ８は、入力デバイスとしての入力部１１と、出力デバイスとしての出力部１２と、演算処理装置１３とを含んで構成されている。
入力部１１には、例えば、キーボード又はマウス等が用いられる。出力部１２には、例えば、ディスプレイ装置又はプリンタ等が用いられる。演算処理装置１３は、各種の演算を行う演算部（ＣＰＵ）１３Ａ、データやプログラム等が記憶される記憶部１３Ｂ、及び、作業用メモリ１３Ｃを含んで構成されている。
記憶部１３Ｂは、例えば、磁気ディスク、光ディスク又はＳＳＤ等からなる不揮発性の情報記憶装置である。記憶部１３Ｂには、データ部１６、及び、プログラム部１７が設けられている。
本実施形態のデータ部１６には、投影像入力部１６Ａ、及び、体積変化入力部１６Ｂが含まれる。これらに入力されるデータは、後述の性能評価方法の処理手順において説明される。
本実施形態のプログラム部１７は、コンピュータプログラムとして構成されている。本実施形態のプログラム部１７は、体積変化特定プログラム１７Ａ、及び、評価プログラム１７Ｂが含まれている。これらの体積変化特定プログラム１７Ａ、及び、評価プログラム１７Ｂが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、体積変化特定部４及び評価部５として機能させることができる。これらの機能は、後述の性能評価方法の処理手順において説明される。
［弾性材料の性能評価方法］
次に、本実施形態の性能評価方法の処理手順が説明される。図３は、本実施形態の弾性材料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。
［試験片を固定］
本実施形態の性能評価方法では、先ず、図１に示されるように、試験片１０が治具２１、２２に固定される（工程Ｓ１）。本実施形態の試験片１０には、一様な密度分布を有する上述の弾性材料が用いられている。試験片１０は、例えば、特許文献（特開２０１７－８３１８２号公報）と同様に、円柱状に形成されている。なお、試験片１０の詳細や、試験片１０を治具２１、２２に固定する手順は、特許文献（特開２０１７－８３１８２号公報）に記載のとおりである。
［空隙を形成］
次に、本実施形態の性能評価方法では、試験片１０に歪が与えられて、試験片１０の内部に少なくとも１つの空隙が形成される（工程Ｓ２）。本実施形態の工程Ｓ２では、歪付与部２の駆動部２３により、円柱状の試験片１０の軸心方向において、歪付与部２の治具２１、２２が互いに離れる方向に、治具２１、２２を相対移動させている。これにより、工程Ｓ２では、試験片１０を伸張させることができ、試験片１０に伸張歪を付与することができる。
本実施形態の工程Ｓ２では、試験片１０に歪が与えられることによって、試験片１０の内部に局所的な応力集中が発生し、弾性材料の内部構造（分子鎖の結合）が、部分的に破壊される。これにより、試験片１０の内部には、少なくとも１つの空隙１５（図４（ａ）、（ｂ）に示す）が形成される。ここで、「空隙」は、歪が与えられる前の弾性材料の平均密度を１．０としたときに、試験片１０に歪みが与えられたときの弾性材料の密度が０．０～０．１である部分として定義される。
本実施形態の工程Ｓ２では、試験片１０に伸張歪が付与されるため、例えば、その他の歪（例えば、圧縮歪や、せん断歪み）が付与される場合に比べて、弾性材料（試験片１０）の内部に、空隙１５を効率よく発生させることができる。
工程Ｓ２では、試験片１０に与えられた歪を、予め定められた第１閾値に到達させるのが望ましい。これにより、試験片１０に一定の歪（第１閾値）が与えられるため、定量的な性能評価が可能となる。第１閾値（歪）は、歪が与えられた後の試験片１０の変形長さ（歪が与えられる前からの伸張方向の変化分）を、歪が与えられる前の試験片１０の高さ（伸張方向の長さ）を除することで求められる比で表される。本実施形態の第１閾値は、０．２に設定される。
第１閾値は、弾性材料の剛性や、評価される性能等に応じて適宜設定されうる。第１閾値は、０．２以上が望ましい。第１閾値が０．２以上に設定されることにより、試験片１０（弾性材料）の内部に、弾性材料の性能の評価に必要な空隙１５（図４（ａ）、（ｂ）に示す）が形成されうる。一方、第１閾値が大きくなると、隣接する空隙１５、１５が連結して形成される新たな空隙（図示省略）が必要以上に大きくなり、弾性材料の性能の評価が困難となるおそれがある。このような観点より、第１閾値は、１．０以下が望ましい。
本実施形態では、工程Ｓ２において歪が第１閾値に到達した後、それ以降に実施される工程Ｓ３において、その歪（第１閾値）が維持される。
［試験片を撮像］
次に、本実施形態の性能評価方法では、図１に示されるように、試験片１０にＸ線を照射して、試験片１０の投影像が取得される（工程Ｓ３）。本実施形態の工程Ｓ３では、空隙１５を形成した後の複数の時刻でそれぞれ、試験片１０の投影像が取得される。投影像は、コンピュータートモグラフィー法によって取得される。
本実施形態の工程Ｓ３では、先ず、図１に示されるように、Ｘ線管３１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３２によって検出される。検出されたＸ線は、電気信号に変換される。電気信号は、コンピュータ８に出力される。この電気信号が、コンピュータ８によって処理されることにより、試験片１０の投影像が取得される。
本実施形態の工程Ｓ３では、試験片１０を軸心回りに回転させることにより、複数の投影像（回転シリーズ像）が取得される。このような複数の投影像（回転シリーズ像）は、後述の断層画像を構成する工程Ｓ４１において、コンピュータートモグラフィー法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うる。図４（ａ）、（ｂ）は、試験片１０の断層画像３３である。これらの断層画像３３は、図１に示した試験片１０の軸心方向に対して垂直に交差する任意の平面で、試験片１０を切断した断面が示されている。空隙１５は、黒色で示されている。
Ｘ線の輝度は、適宜設定されうる。なお、Ｘ線の輝度は、Ｘ線散乱データのＳ／Ｎ比に大きく関係している。Ｘ線の輝度が小さいと、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、好ましくは１０10以上であり、より好ましくは１０12以上である。
Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体３２ａの減衰時間は、適宜設定されうる。減衰時間は、特許文献（特開２０１７－８３１８２号公報）と同様に、先に撮影した投影像の残像が、後から撮影する投影像への影響を防ぐ観点から、好ましくは１００ms以下であり、より好ましくは５０ms以下であり、さらに好ましくは１０ms以下である。
本実施形態の工程Ｓ３では、空隙１５が形成された後（本例では、空隙１５を形成する工程Ｓ２後）の複数の時刻でそれぞれ、試験片１０の投影像が取得される。これにより、工程Ｓ３では、弾性材料の内部構造（分子鎖の結合）の破壊の進行に伴って、空隙１５の大きさ（体積）が時々刻々と変化する試験片１０の投影像が、各時刻で取得されうる。
複数の時刻は、適宜設定されうる。本実施形態の複数の時刻には、試験片１０に与えられた歪が第１閾値に到達した第１時刻が含まれる。これにより、工程Ｓ３では、一定の歪（第１閾値）が与えられた（性能の評価に必要な空隙１５が形成された）直後の試験片１０の投影像が取得されうる。
本実施形態の複数の時刻には、第１時刻から予め定められた時間が経過した後の第２時刻が含まれる。予め定められた時間（以下、「経過時間」ということがある。）は、第１時刻から、空隙１５の大きさ（体積）が変化した試験片１０の投影像が取得されれば、特に限定されないが、１００～１２００秒に設定されるのが望ましい。経過時間が１００秒以上に設定されることにより、第２時刻での空隙１５の体積を、第１時刻での空隙１５の体積から確実に変化（大きく）させることができる。一方、経過時間が１２００秒以下に設定されることにより、投影像の取得に要する時間が、必要以上に大きくなるのを防ぐことできる。このような観点より、経過時間は、好ましくは４００秒以上であり、また、好ましくは８００秒以下である。図４（ａ）は、第１時刻で取得された試験片１０の断層画像３３である。図４（ｂ）は、第２時刻で取得された試験片１０の断層画像３３である。
本実施形態では、投影像が取得される複数の時刻において、試験片１０に与えられた歪が、第１閾値に維持されている。これにより、一定の歪みに基づいて、空隙１５の体積が変化した試験片１０の投影像が、複数の時刻においてそれぞれ取得されうる。複数の時刻（例えば、第１時刻及び第２時刻）に取得された試験片１０の投影像は、コンピュータ８の投影像入力部１６Ａ（図２に示す）に入力される。
［体積変化を特定］
次に、本実施形態の性能評価方法では、試験片１０の投影像から、性能の指標の一つとして、複数の時刻間での空隙１５の体積変化が特定される（体積変化特定工程Ｓ４）。
本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４では、先ず、図２に示されるように、投影像入力部１６Ａに入力されている試験片１０の投影像（図示省略）、及び、体積変化特定プログラム１７Ａが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、体積変化特定プログラム１７Ａが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、複数の時刻間での空隙１５の体積変化を特定するための体積変化特定部４として機能させることができる。図５は、本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４の処理手順を示すフローチャートである。
［断層画像を構成］
本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４では、先ず、試験片１０の投影像を用いて、試験片１０の断層画像３３（一例として、図４（ａ）、（ｂ）に示す）が構成される（工程Ｓ４１）。上述したように、本実施形態の工程Ｓ４１では、試験片１０の投影像を用いて、試験片１０の軸心方向に対して垂直に交差する任意の平面で、試験片１０を切断した複数の断層画像３３が取得される。
本実施形態の断層画像３３は、図１に示した試験片１０の軸心方向の一端（図示省略）から他端１０ｂまでの間を、任意の間隔（例えば、５～３０μｍ）で取得される。断層画像３３の枚数は、適宜設定することができる。本実施形態の枚数は、１５０～３００枚である。
本実施形態の工程Ｓ４１では、複数の時刻（本例では、第１時刻及び第２時刻）で取得された各投影像について、複数の断層画像３３がそれぞれ構成される。図４（ａ）は、第１時刻で取得された投影像から構成された１枚の断層画像３３が代表して示されている。図４（ｂ）は、第２時刻で取得された投影像から構成された１枚の断層画像３３が代表して示されている。
［密度分布を測定］
次に、本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４では、複数の断層画像３３（一例として、図４（ａ）、（ｂ）に示す）から弾性材料の密度分布が測定される（工程Ｓ４２）。本実施形態の工程Ｓ４２では、先ず、各断層画像３３で表示されている試験片１０の領域において、各断層画像３３を構成する微小領域（本例では、画素）の輝度値がそれぞれ取得される。本実施形態の輝度値は、空隙１５を微小領域において最も低くなっている。また、輝度値が高くなるほど、弾性材料の密度が大きくなっている。このように、輝度値と密度との間には、比例関係が成立している。
次に、本実施形態の工程Ｓ４２では、歪が与えられる前の弾性材料（すなわち、空隙１５がない部分）の輝度値を１．０とし、かつ、弾性材料が存在しない輝度値（最も低い輝度値）を０．０として、各微小領域（本例では、画素）の輝度値の比率が求められる。このような輝度値の比率は、規格化された密度（すなわち、歪が与えられる前の弾性材料の密度に対する比率）として定義される。各断層画像３３の微小領域において、輝度値の比率が求められることにより、弾性材料の密度分布が測定されうる。
［空隙の体積を取得］
次に、本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４では、弾性材料の密度分布に基づいて、空隙１５の体積が取得される（工程Ｓ４３）。上述したように、空隙１５は、歪が与えられる前の弾性材料の密度を１．０としたときに、歪みが与えられたときの弾性材料の密度が０．０～０．１となる部分である。したがって、工程Ｓ４３では、各断層画像３３（一例として、図４（ａ）、（ｂ）に示す）の微小領域（画素）において、輝度値の比率（規格化された密度）が０．０～０．１の微小領域（画素）の領域が、空隙１５として検出される。空隙１５の検出には、市販の画像処理ソフトウェア（例えば、Adobe社製のPhotoshop（登録商標））等が用いられる。
本実施形態の工程Ｓ４３では、第１時刻の複数の断層画像３３について、各断層画像３３で検出された空隙１５の面積と、断層画像３３が取得された間隔（例えば、５～３０μｍ）との積が足し合わされることにより、第１時刻での空隙１５の体積Ｖ0が取得される。さらに、工程Ｓ４３では、第２時刻の複数の断層画像３３について、各断層画像３３で検出された空隙１５の面積と、断層画像３３が取得された間隔との積が足し合わされることにより、第２時刻での空隙１５の体積Ｖtが取得される。
［空隙変化を取得］
次に、本実施形態の体積変化特定工程Ｓ４では、複数の時刻間での空隙１５の体積変化が取得される（工程Ｓ４４）。本実施形態の工程Ｓ４４では、第１時刻での空隙１５の体積Ｖ0と、第２時刻での空隙１５の体積Ｖtとの比Ｖt／Ｖ0が、空隙１５の体積変化として特定される。
空隙１５の体積変化は、複数の時刻間（本例では、第１時刻と第２時刻との間）において、空隙１５の体積の増加分（成長分）を示している。発明者らの実験によれば、複数の時刻間での体積変化と、弾性材料の性能（本例では、摩耗に関する性能）との間に、一定の相関があることを知見した。すなわち、体積変化が小さい弾性材料は、内部構造（分子鎖の結合）の破壊が進行し難く、弾性材料の性能が良好となることを知見した。したがって、本実施形態の性能評価方法では、弾性材料の性能の指標の一つとして、空隙の体積変化が求められることにより、弾性材料の性能を予測することが可能となる。
本実施形態において、第１時刻及び第２時刻とは異なる時刻（例えば、第３時刻等）の空隙１５の体積が取得されている場合には、それらの時刻間（例えば、第２時刻と第３時刻間など）での体積変化が取得されてもよい。空隙１５の体積変化は、体積変化入力部１６Ｂ（図２に示す）に入力される。
［評価工程］
次に、図３に示されるように、本実施形態の性能評価方法では、空隙１５の体積変化に基づいて、弾性材料の性能が評価される（工程Ｓ５）。
本実施形態の工程Ｓ５では、先ず、図２に示されるように、体積変化入力部１６Ｂに入力されている空隙１５の体積変化、及び、評価プログラム１７Ｂが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、評価プログラム１７Ｂが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、弾性材料の性能を評価する評価部５として機能させることができる。
本実施形態の工程Ｓ５では、空隙１５の体積変化と、予め定められた第２閾値とが比較される。上述したように、体積変化が小さい弾性材料は、弾性材料の性能（本例では、摩耗に関する性能）が良好となる。このような観点より、本実施形態の工程Ｓ５では、空隙１５の体積変化が、第２閾値以下である場合に、弾性材料の性能が良好であると評価される。
第２閾値は、例えば、弾性材料に求められる諸性能（本例では、摩耗に関する性能）に応じて、適宜設定することができる。本実施形態の第２閾値は、１．０～３．０（本例では、２．０）に設定される。
工程Ｓ５において、空隙１５の体積変化が第２閾値（本例では、２．０）以下である場合（工程Ｓ５で「Ｙｅｓ」）、弾性材料の性能が良好であると評価される。この場合、弾性材料（ゴム）を用いた製品（例えば、タイヤ）が設計及び製造される（工程Ｓ６）。これにより、諸性能（本例では、摩耗に関する性能）に優れる製品が確実に製造されうる。
一方、工程Ｓ５において、空隙１５の体積変化が第２閾値（本例では、２．０）よりも大きい場合（工程Ｓ５で「Ｎｏ」）、弾性材料の性能が良好ではないと評価される。この場合、配合を変更した新たな弾性材料が作製され（工程Ｓ７）、工程Ｓ１～工程Ｓ５が再度実施される。これにより、諸性能（本例では、摩耗に関する性能）に優れる弾性材料を確実に作製することができる。
本実施形態では、摩耗に関する性能（耐摩耗性能）が評価されたが、このような態様に限定されない。例えば、空隙１５の体積変化に基づいて、弾性材料の耐引裂性能や、耐クラック性能が評価されてもよい。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
弾性材料Ａ乃至Ｃについて、本発明の方法で求められる空隙の体積変化に基づいて摩耗に関する性能（耐摩耗性能）が評価された。さらに、上記弾性材料Ａ乃至Ｃからなるトレッド部を有する空気入りタイヤがそれぞれ作成され、実車走行試験による耐摩耗性能が評価された。そして、本発明による耐摩耗性能の評価と、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（実施例）。
比較のために、上記弾性材料Ａ乃至Ｃについて、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（比較例）。
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（株）製の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（株）製の銀嶺Ｒ
１０．アロマオイル ：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ－２４
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（１）～（３）は、特許文献（特開２０１７－８３１８２号公報）の「実施例」に記載された方法と同様の手順で合成された。テスト方法は、次のとおりである。
＜空隙の体積変化＞
弾性材料Ａ乃至Ｃ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た。そして、図３に示した手順にしたがって、試験片に歪み（伸長歪）を与えて、その歪みが第１閾値（０．２）に到達した第１時刻と、第１時刻から予め定められた時間（５００秒）が経過した後の第２時刻とにおいて、に試験片の投影像が取得された。そして、図５に示した手順にしたがって、第１時刻での空隙の体積Ｖ0と、第２時刻での空隙の体積Ｖtとの比Ｖt／Ｖ0が、空隙の体積変化として取得された。空隙の体積変化（比Ｖt／Ｖ0の値）が小さいほど、耐摩耗性能に優れている。
＜ランボーン試験＞
弾性材料Ａ乃至Ｃ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Ｃ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それぞれ作成された。そして、各空気入りタイヤが国産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。
テスト結果が表１に示される。
Figure 2022190433000002
テストの結果、表１から明らかなように、実施例の方法は、比較例に比べて実車走行試験との相関が良好であり、弾性材料の諸性能を予測（評価）できた。さらに、実施例では、空隙の体積変化が第２閾値（１．５）以下の弾性材料Ｂ及びＣは、空隙の体積変化が第２閾値よりも大きい弾性材料Ａに比べて、実車走行試験での評価が大幅に優れており、弾性材料の諸性能を高い精度で予測できた。
Ｓ２ 空隙を形成する工程
Ｓ３ 試験片の投影像を取得する工程
Ｓ４ 空隙の体積変化を特定する工程

Claims (13)

  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ための方法であって、
    前記弾性材料からなる試験片に歪みを与えて、前記試験片の内部に少なくとも１つの空隙を形成する工程と、
    前記空隙を形成した後の複数の時刻でそれぞれ、前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する工程と、
    前記投影像から、前記性能の指標の一つとして、前記複数の時刻間での前記空隙の体積変化を特定する工程とを含む、
    性能評価方法。
  2. 前記複数の時刻は、前記試験片に与えられた歪みが予め定められた第１閾値に到達した第１時刻と、前記第１時刻から予め定められた時間が経過した後の第２時刻とを含む、請求項１に記載の性能評価方法。
  3. 前記時間は、１００～１２００秒である、請求項２に記載の性能評価方法。
  4. 前記第１閾値は、０．２以上である、請求項２または３に記載の性能評価方法。
  5. 前記体積変化を特定する工程は、前記第１時刻での前記空隙の体積Ｖ0と、前記第２時刻での前記空隙の体積Ｖtとの比Ｖt／Ｖ0を、前記体積変化として特定する、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の性能評価方法。
  6. 前記体積変化に基づいて、前記性能を評価する工程を含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の性能評価方法。
  7. 前記評価する工程は、前記体積変化が、予め定められた第２閾値以下であるときに、前記性能が良好であると評価する、請求項６に記載の性能評価方法。
  8. 前記第２閾値は、１．０～３．０である、請求項７に記載の性能評価方法。
  9. 前記歪みは、伸張歪である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の性能評価方法。
  10. 前記Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体の減衰時間が１００ms以下である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の性能評価方法。
  11. 前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の性能評価方法。
  12. 前記ゴムは、タイヤ用ゴムである、請求項１１に記載の性能評価方法。
  13. 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ないし１２のいずれか１項に記載の性能評価方法。
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