(57)【要約】【課題】加硫ゴムのサンプルを接合した治具を移動させてサンプルを繰り返しせん断変形させても、サンプルが治具から剥離する不具合を防止できる加硫ゴムの動的粘弾性試験装置を提供する。【解決手段】加硫ゴムのサンプルＳの両端に配置される固定ピース３、可動ピース４のサンプルＳとの接合面３ａ、４ａに、サンプルＳをせん断変形させる方向Ｔと交差する方向に延在する複数の溝５を形成し、溝５の配置ピッチを０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、溝５の深さを０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定して、固定ピース３、可動ピース４にサンプルＳを接合して挟持した状態で、可動ピース４を制御部７により制御される可動機構６によって、サンプルＳをせん断変形させる方向Ｔに繰り返し移動させてサンプルＳの動的粘弾性を把握する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加硫ゴムのサンプルの両端に配置されて、前記サンプルを挟持した状態で接合される治具と、前記サンプルを前記治具により挟持した状態でそれぞれの前記治具のうち少なくとも一方を、前記サンプルをせん断変形させる方向に繰り返し移動させる可動機構と、前記可動機構の動作を制御する制御部とを備えた加硫ゴムの動的粘弾性試験装置であって、それぞれの前記治具の前記サンプルとの接合面に前記せん断変形させる方向と交差する方向に延在する複数の溝が形成されていて、前記溝の配置ピッチが０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、前記溝の深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【請求項２】
前記接合面の表面粗さＲａが２μｍ以上に設定されている請求項１に記載の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【請求項３】
前記溝が、前記せん断変形させる方向と直交する方向に延在する複数の直線溝である請求項１または２に記載の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【請求項４】
前記溝が、同心円状に形成された複数の環状溝である請求項１または２に記載の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【請求項５】
前記治具の材質がステンレス鋼または真鍮である請求項１〜４のいずれかに記載の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【請求項６】
前記接合面と前記サンプルとが、シアノアクリレート系、エポキシ系またはシリコー系接着剤によって接合されている請求項１〜５のいずれかに記載の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加硫ゴムの動的粘弾性試験装置に関し、さらに詳しくは、加硫ゴムのサンプルを接合した治具を移動させてサンプルを繰り返しせん断変形させても、サンプルが治具から剥離する不具合を防止できる加硫ゴムの動的粘弾性試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加硫ゴムの動的粘弾性を評価する方法として、加硫ゴムのサンプルを挟む２つの板を治具にして、一方の板に対して他方の板を移動させることにより、サンプルにせん断歪みを付与する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、それぞれの板のサンプルとの接合面を所定の粗さのサンドペーパーにより研磨した後に、接合面に塗布した接着剤を介して、それぞれの板とサンプルとを接合することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、このように接合面を研磨した場合でも、サンプルに繰り返しせん断変形させるように治具を移動させると、サンプルが板の接合面から剥離することがある。サンプルの剥離が生じると、あらためて別のサンプルを用意して試験を行う等の追加的な作業が発生する。それ故、サンプルを繰り返しせん断変形させても、サンプルが治具から剥離する不具合を防止するには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２１８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、加硫ゴムのサンプルを接合した治具を移動させてサンプルを繰り返しせん断変形させても、サンプルが治具から剥離する不具合を防止できる加硫ゴムの動的粘弾性試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置は、加硫ゴムのサンプルの両端に配置されて、前記サンプルを挟持した状態で接合される治具と、前記サンプルを前記治具により挟持した状態でそれぞれの前記治具のうち少なくとも一方を、前記サンプルをせん断変形させる方向に繰り返し移動させる可動機構と、前記可動機構の動作を制御する制御部とを備えた加硫ゴムの動的粘弾性試験装置であって、それぞれの前記治具の前記サンプルとの接合面に前記せん断変形させる方向と交差する方向に延在する複数の溝が形成されていて、前記溝の配置ピッチが０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、前記溝の深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加硫ゴムのサンプルを挟持した状態にするそれぞれの治具のサンプルとの接合面に、サンプルにせん断変形させる方向と交差する方向に延在する複数の溝が形成されている。そして、これら溝の配置ピッチおよび深さが適切な所定範囲に設定されている。そのため、それぞれの治具のうち少なくとも一方を、サンプルをせん断変形させる方向に繰り返し移動させても、サンプルとそれぞれの治具との剥離が発生し難くなる。これに伴い、動的粘弾性の測定が中断することが回避できるので試験効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置を正面視で例示する説明図である。
【図２】図１のサンプルをせん断変形させた状態を正面視で例示する説明図である。
【図３】図１の可動ピースおよび固定ピースの接合面を平面視で例示する説明図である。
【図４】図３の溝を横断面視で示す説明図である。
【図５】図３の接合面の変形例を平面視で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
図１、図２に例示する本発明の加硫ゴムの動的粘弾性試験装置１（以下、試験装置１という）は、加硫ゴムのサンプルＳの両端に配置されて、このサンプルＳを挟持する治具（固定ピース３および可動ピース４）と、可動ピース４を繰り返し所定方向（後述するＴ方向）に移動させる可動機構６と、可動機構６の動作を制御する制御部７とを備えている。固定ピース３および可動ピース４は、基本的に同じ材質の金属によって形成されている。その材質としては、様々な鉄鋼、アルミニウム合金等を用いることができるが、安定性等を考慮するとステンレス鋼または真鍮が好ましい。
【００１１】
サンプルＳは、固定ピース３および可動ピース４のそれぞれの接合面３ａ、４ａに接合されている。サンプルＳと接合面３ａ、４ａとは、塗布した接着剤によって接合することも、加硫接着によって接合することもできる。
【００１２】
塗布する接着剤には、それぞれの接合面３ａ、４ａとサンプルＳとを強固に接合できる仕様の接着剤を用いる。例えばシアノアクリレート系、エポキシ系またはシリコーン系接着剤を接合面３ａ、４ａとサンプルＳとの間に介在させて、接合面３ａ、４ａにサンプルＳが押圧された状態で所定時間放置する。これより、それぞれの接合面３ａ、４ａとサンプルＳとが接合される。
【００１３】
加硫接着する場合は、所定の前処置を施した接合面３ａ、４ａに、サンプルＳとなる未加硫ゴムを所定圧力で押圧しつつ、所定温度で加熱した状態で所定時間加硫する。これより、未加硫ゴムが加硫されてサンプルＳになるとともに、それぞれの接合面３ａ、４ａとサンプルＳとが接合される。
【００１４】
この実施形態では、２つの固定ピース３の間に１つの可動ピース４が配置されていて、それぞれの固定ピース３と可動ピース４との間にサンプルＳが挟持されている。固定ピース３は２つに限らず、１つにすることもできる。固定ピース３およびサンプルＳは円柱状、可動ピース４は太径の円柱部と細径の円柱部を連結した形状になっている。したがって、接合面３ａ、４ａは円形になっている。固定ピース３、可動ピース４およびサンプルＳは、多角形柱状などその他の形状を採用することもできる。接合面３ａ、４ａどうしは基本的に同じ形態（形状、面積、後述する溝５の仕様）になっている。
【００１５】
それぞれの固定ピース３は、固定ベース２に立設されている支柱２ａに支持されて固定されている。この実施形態では、１つの可動ピース４と、２つのゴムサンプルＳと、２つの固定ピース３とが一体化された棒状体が、２つの支柱２ａの間に掛け渡されている。
【００１６】
可動ピース４の太径の円柱部には、可動機構６を構成するアーム６ａが着脱可能に連結されている。可動機構６はアーム６ａと、アーム６ａを可動させるモータ等の駆動源６ｂとを有している。可動機構６は制御部７に制御されて、サンプルＳを固定ピース３および可動ピース４により挟持した状態で、可動ピース４を、サンプルＳをせん断変形させる方向Ｔ（以下、Ｔ方向という）に繰り返し移動させる。
【００１７】
サンプルＳをせん断変形させることができればよいので、サンプルＳを挟持した状態のそれぞれの治具（この実施形態では可動ピース４および固定ピース３）を移動させる構成にしてもよい。即ち、サンプルＳを挟持した状態のそれぞれの治具のうち少なくとも一方を、サンプルＳをせん断変形させる方向に繰り返し移動させる構成であればよい。
【００１８】
制御部７によって、サンプルＳに付与するせん断歪み、せん断歪みを繰り返し付与する周期が制御される。そのせん断歪みは例えば０．１％以上１５０％未満、或いは０．５％以上５０％未満の所望の値に設定され、その周期は例えば０．０１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満の所望の値に設定される。
【００１９】
図３に例示するように、接合面３ａ、４ａには、Ｔ方向と交差する方向に延在する複数の溝５が形成されている。この実施形態では、Ｔ方向と直交する方向に延在する複数の直線溝５が接合面３ａ、４ａに形成されている。それぞれの溝５の配置ピッチ（溝５の延在方向と直交する方向での溝５どうしの間隔）は０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、溝５の深さは０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定されている。接合面３ａ、４ａは平滑過ぎてもサンプルＳとの接合に悪影響が生じるので、その算術平均粗さＲａは例えば２μｍ以上にすることが好ましい。
【００２０】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に例示するように、溝５は様々な横断面形状にすることができる。図４（Ａ）は三角形状、図４（Ｂ）は四角形状、図４（Ｃ）は半円形状、図４（Ｄ）は溝底面が溝開口よりも広い形状（いわゆるアンダーカット形状）になっている。接合面３ａ、４ａを切削加工（機械加工）することで、溝５の横断面形状を容易に、三角形状、四角形状、半円形状にすることができる。溝５の横断面形状をアンダーカット形状にするには例えば、固定ピース３、可動ピース４を鋳造する。
【００２１】
試験装置１を用いてサンプルＳの動的粘弾性（いわゆるｔａｎδなどの特性）を測定する際には、まず、図１のようにサンプルＳを試験装置１にセットする。次いで、図２に例示するように可動部６を作動させて、サンプルＳを所定の試験条件（せん断歪みおよび周期）で繰り返しせん断変形させる。この過程でサンプルＳに生じる応力が検知され、その検知データは制御部７に入力される。制御部７には試験温度データも入力される。制御部７によって、試験条件と入力されたデータとに基づいてサンプルＳの動的粘弾性が算出される。
【００２２】
この測定は、試験温度を例えばマイナス６０°〜プラス１３０℃の範囲を網羅するように行われて、多数の試験温度条件下でのサンプルＳの動的粘弾性が算出される。一般的に試験温度が高くなる（例えば４０℃以上になる）と、接合面３ａ、４ａとサンプルＳとの間の接合力が低下してサンプルＳが接合面３ａ、４ａから剥離し易くなる。
【００２３】
本発明では、接合面３ａ、４ａにＴ方向と交差する方向に延在する複数の溝５が形成されている。そして、接合面３ａ、４ａに接着剤を介してサンプルＳが接合されている場合は、それぞれの溝５の内部に接着剤、または接着剤およびサンプルＳの一部が入り込んだ状態で、接合面３ａ、４ａとサンプルＳとが接合されている。接合面３ａ、４ａに加硫接着によってサンプルＳが接合されている場合は、それぞれの溝５の内部にサンプルＳの一部が入り込んだ状態で、接合面３ａ、４ａとサンプルＳとが接合されている。そして、それぞれの溝５の配置ピッチが０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、溝５の深さが０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下の適切な範囲に設定されている。
【００２４】
そのため、可動ピース４をＴ方向に繰り返し移動させてサンプルＳをせん断変形させても、Ｔ方向と交差する方向に延在する複数の溝５が、サンプルＳを接合面３ａ、４ａから剥離させようとする力に効果的に対抗する。これにより、試験温度が４０℃以上の条件下であっても、サンプルＳと接合面３ａ、４ａとの剥離が発生し難くなっている。サンプルＳの剥離が発生すると、正確な測定データ（動的粘弾性データ）を得ることができないので、測定を中断する必要がある。そして、あらためて別のサンプルＳを用意して試験を行う等の追加的な作業が発生する。本発明では、サンプルＳの剥離に起因して測定が中断することが回避できるので試験効率の向上に寄与する。また、正確な測定データを得るには有利になっている。
【００２５】
サンプルＳの剥離をより効果的に防止するには、溝５の延在方向がＴ方向と直交する方向に近いことが望ましい。そのため、この実施形態のように、接合面３ａ、４ａにＴ方向と直交する方向に延在する複数の直線溝５が形成されていると、サンプルＳの剥離を防止するには有利になる。また、上述した表面粗さＲａにすると、サンプルＳの剥離を防止するには益々有利になる。
【００２６】
Ｔ方向と交差する方向に延在する溝５としては、図５（Ａ）〜（Ｆ）に例示する様々な形態を採用できる。図５（Ａ）では、Ｔ方向に対して斜めに交差する方向に延在する複数の直線溝５が接合面３ａ、４ａに形成されている。図５（Ｂ）では、Ｔ方向に対して一方方向に傾斜して交差する方向に延在する複数の直線溝５と、他方方向に傾斜して交差する方向に延在する複数の直線溝５とが連結するように、接合面３ａ、４ａに形成されている。図５（Ｃ）では、Ｔ方向に対して一方方向に傾斜して交差する方向に延在する複数の直線溝５と、他方方向に傾斜して交差する方向に延在する複数の直線溝５とが格子状に交差して、接合面３ａ、４ａに形成されている。図５（Ｄ）では、Ｔ方向に対して直交する方向にジグザグに延在する複数の溝５が接合面３ａ、４ａに形成されている。図５（Ｅ）では、同心円状に形成された複数の環状溝５が接合面３ａ、４ａに形成されている。図５（Ｆ）では、図５（Ｅ）の複数の環状溝５に加えて、Ｘ字状に交差する２本の直線溝５が接合面３ａ、４ａに形成されている。
【００２７】
図５（Ｅ）に例示する複数の環状溝５を採用した場合は、固定ピース３、可動ピース４に対して、どのようにサンプルＳを接合しても、Ｔ方向と交差する方向に延在する溝５の総長さは同じになる。即ち、接合面３ａ、４ａが面中心にどのように回転した位置であっても、Ｔ方向と交差する方向に対する溝５の配置は変化しない。そのため、サンプルＳの接合作業やサンプルＳの試験装置１へのセッティング作業を厳密な精度で行わなくても、それぞれの溝５のＴ方向に交差する方向に延在する長さ程度は常に同じになる。このことは、測定データのばらつきを抑制するには有利になる。
【実施例】
【００２８】
図１〜図３に例示した試験装置と同様の装置を用いて、同一種類のサンプルに対して、固定ピースおよび可動ピースの接合面に形成された溝の形態のみを、表１に示すとおり１７通り（基準、比較例１〜８、実施例１〜８）に異ならせて動的粘弾性の測定を行った。表１の溝の延在方向の欄に記載されている十字溝とは、Ｔ方向に直交する溝とＴ方向に平行な溝とが十字に交差していることを意味している。また、縦溝とはＴ方向に平行な溝を意味し、横溝はＴ方向に直交する溝を意味している。それぞれの溝の横断面形状は共通にして、図４（Ａ）に例示した三角形状にした。固定ピースおよび可動ピースはステンレス鋼製で、それぞれの接合面の面積は５０ｍｍ2、表面粗さＲａは２μｍ以上であった。サンプルとそれぞれの接合面とは、シアノアクリレート系の接着剤を介して接合した。試験条件はマイナス６０℃〜プラス１３０℃を網羅する多数の温度条件下で、サンプルＳに付与するせん断歪みを３０％、その周波数を１０Ｈｚとして、測定中にサンプルが接合面から剥離した時の試験温度を確認した。その結果は表１に示すとおりである。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１の結果から、実施例１〜８は、接合面に溝が形成されていない基準に比して、試験温度がより高温になってもサンプルの剥離が発生しないことが分かる。また、比較例１と６の結果、比較例２と７の結果から、サンプルの剥離発生を抑制するためには、縦溝はあまり影響しないことが分かる。尚、図５に例示したそれぞれの形態の溝を採用して、溝の配置ピッチを０．０７ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下、溝の深さを０．０３ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下に設定した場合も、基準に比して、試験温度がより高温になってもサンプルの剥離が発生しないことが確認されている。
【符号の説明】
【００３１】
１  試験装置
２  固定ベース
２ａ  支柱
３  固定ピース
３ａ  接合面
４  可動ピース
４ａ  接合面
５  溝
６  可動機構
６ａ  アーム
６ｂ  駆動源
７  制御部
Ｓ  加硫ゴムのサンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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