(57)【要約】【課題】高精度でバウンドラバー量を測定することができる、バウンドラバーの測定方法を提供する。【解決手段】  マトリックスゴム成分中に補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）におけるバウンドラバー量を測定する方法であって、補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）と、加硫ゴム（Ａ）の補強性充填剤と同じ体積分率で非補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ｂ）について、原子間力顕微鏡によりフォースカーブをそれぞれ測定し、上記補強性充填剤よりも弾性率が低く、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分をそれぞれ求め、加硫ゴム（Ａ）と加硫ゴム（Ｂ）の中間成分の差分を加硫ゴム（Ａ）のバウンドラバー量として算出するものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスゴム成分中に補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）におけるバウンドラバー量を測定する方法であって、
補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）と、加硫ゴム（Ａ）の補強性充填剤と同じ体積分率で非補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ｂ）について、原子間力顕微鏡によりフォースカーブをそれぞれ測定し、
前記補強性充填剤よりも弾性率が低く、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分をそれぞれ求め、
加硫ゴム（Ａ）と加硫ゴム（Ｂ）の中間成分の差分を加硫ゴム（Ａ）のバウンドラバー量として算出する、バウンドラバーの測定方法。
【請求項２】
分布曲線を用いて、マトリックスゴム成分と、補強性充填剤と、中間成分とにピーク分離する、請求項１に記載のバウンドラバーの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バウンドラバーの測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジエン系ゴムに補強性充填剤を配合した場合、ジエン系ゴムと補強性充填剤との境界に、バウンドラバーと呼ばれるゲル状の三次元網目構造が形成され、この構造がゴム組成物の耐摩耗性等の物性の向上に寄与すると言われており、バウンドラバー量の測定方法が種々検討されている。
【０００３】
従来、特許文献１に記載のパルスＮＭＲによるバウンドラバーの測定方法や非特許文献１に記載の溶媒抽出によるバウンドラバーの測定方法などが用いられてきたが、これらの測定方法の精度は高くなく、高い精度でバウンドラバー量を測定できる方法が求められていた。
【０００４】
このような課題に対して、特許文献２や非特許文献２では、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた測定方法が提案されている。
【０００５】
原子間力顕微鏡を用いた測定方法とは、シリコン等で作られた微細な探針で試料表面を走査し、試料表面の凹凸を三次元的に測定するものである。
【０００６】
補強性充填剤を含有するゴム組成物について、原子間力顕微鏡を用いて測定した場合、探針をゴム組成物の表面に押し付けながら、任意の箇所におけるフォースカーブを測定することにより、マトリックスゴムよりも弾性率が高く、補強性充填剤よりも弾性率が低い箇所をバウンドラバーとして検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４３２８４号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０５０５４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】阿部一敏、芦田道夫、渡辺禎三著「ＩＲ／ＢＲ系ブレンドのバウンドラバー  （２）溶液法によるカーボンブラックの混合」、日本ゴム協会誌  第４６巻第５号（１９７３）３９７〜４０３頁
【非特許文献２】ＲＵＢＢＥＲ  ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．２，ｐｐ．２７２−２８４（２０１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、表面がマトリックスゴム成分である箇所であっても、深さ方向に補強性充填剤がある場合、マトリックスゴムよりも弾性率が高く、バウンドラバーとして誤検出されることがあり、バウンドラバー量の測定精度に改善の余地があった。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、高精度でバウンドラバー量を測定することができる、バウンドラバーの測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るバウンドラバーの測定方法は、マトリックスゴム成分中に補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）におけるバウンドラバー量を測定する方法であって、補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）と、加硫ゴム（Ａ）の補強性充填剤と同じ体積分率で非補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ｂ）について、原子間力顕微鏡によりフォースカーブをそれぞれ測定し、上記補強性充填剤よりも弾性率が低く、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分をそれぞれ求め、加硫ゴム（Ａ）と加硫ゴム（Ｂ）の中間成分の差分を加硫ゴム（Ａ）のバウンドラバー量として算出するものとする。
【００１２】
上記測定方法は、分布曲線を用いて、マトリックスゴム成分と、補強性充填剤と、中間成分とにピーク分離するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の測定方法によれば、高精度でバウンドラバー量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】配合例１のゴム組成物について、原子間力顕微鏡を用いてフォースカーブを測定し、フォースカーブから求められる弾性率に基づいて作成した、ゴム成分、マトリックスゴム成分、及び中間成分の分布曲線。
【図２】配合例２のゴム組成物について、原子間力顕微鏡を用いてフォースカーブを測定し、フォースカーブから求められる弾性率に基づいて作成した、ゴム成分、マトリックスゴム成分、及び中間成分の分布曲線。
【図３】配合例３のゴム組成物について、原子間力顕微鏡を用いてフォースカーブを測定し、フォースカーブから求められる弾性率に基づいて作成した、ゴム成分、マトリックスゴム成分、及び中間成分の分布曲線。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一実施形態のバウンドラバーの測定方法について、図１〜３に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態のバウンドラバーの測定方法は、マトリックスゴム成分中に補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）におけるバウンドラバー量を測定する方法であって、補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ａ）と、加硫ゴム（Ａ）の補強性充填剤と同じ体積分率で非補強性充填剤を含有する加硫ゴム（Ｂ）について、原子間力顕微鏡によりフォースカーブをそれぞれ測定し、上記補強性充填剤よりも弾性率が低く、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分をそれぞれ求め、加硫ゴム（Ａ）と加硫ゴム（Ｂ）の中間成分の差分を加硫ゴム（Ａ）のバウンドラバー量として算出するものとする。この際、分布曲線を用いて、マトリックスゴム成分と、補強性充填剤と、中間成分とにピーク分離するものであってもよい。
【００１７】
ここで、本明細書においてマトリックスゴム成分とは、補強性充填剤とは相互作用せず、バウンドラバーと呼ばれるゲル状の三次元網目構造を形成しないゴム成分のことをいう。
【００１８】
本実施形態で用いるゴム成分は、特に限定されないが、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらジエン系ゴムは、いずれか１種単独で、又は２種以上ブレンドして用いることができる。
【００１９】
本実施形態で用いる補強性充填剤としては、カーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤を用いることができる。すなわち、無機充填剤は、シリカ単独でも、カーボンブラックとシリカの併用でもよい。シリカを配合する場合、スルフィドシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤をさらに配合してもよい。
【００２０】
本実施形態に係る補強性充填剤の配合量は、特に限定されないが、ゴム成分１００質量部に対して、５〜７０質量部であることが好ましく、１０〜５０質量部であることがより好ましい。シランカップリング剤を配合する場合、その配合量はシリカ１００質量部に対して２〜２０質量部であることが好ましい。
【００２１】
本実施形態で用いる非補強性充填剤は、特に限定されないが、例えば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ガラスビーズなどが挙げられる。
【００２２】
本実施形態に係る非補強性充填剤の配合量は、特に限定されず、配合する非補強性充填剤の種類に応じて、加硫ゴム（Ａ）の補強性充填剤と同じ体積分率となるように調整すればよい。
【００２３】
本実施形態の測定方法で測定可能なゴム組成物は、上記した各成分に加え、通常のゴム工業で使用されているプロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、可塑剤、ワックス、老化防止剤などの添加剤や、加硫剤、加硫促進剤などの加硫系配合剤を含有するものであってもよい。
【００２４】
加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄成分が挙げられる。加硫剤の配合量はゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であってもよく、加硫促進剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜７質量部であってもよい。
【００２５】
本実施形態の測定方法で測定可能なゴム組成物は、通常用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて作製することができ、通常のゴム工業で用いられる条件により加熱し加硫して、加硫ゴム（Ａ）又は加硫ゴム（Ｂ）とすればよい。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合（質量部）に従い、まず、ノンプロ練り工程で、加硫促進剤及び硫黄を除く成分を添加混合し（排出温度＝１５０℃）、プロ練り工程で、加硫促進剤及び硫黄を添加混合して（排出温度＝９０℃）、ゴム組成物を調製した。
【００２８】
表１中の各成分の詳細は以下の通りである。
【００２９】
・ゴム：旭化成（株）製「タフデン２０００」
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ニップシールＡＱ」
・カーボンブラック：東海カーボン(株)製「Ｎ３３９  シーストＫＨ」
・炭酸カルシウム：白石カルシウム（株）製「白艶華ＣＣ」
・シランカップリング剤：エボニックジャパン株式会社製「Ｓｉ７５」
・亜鉛華：三井金属(株)製「亜鉛華３号」
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ−２０」
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「粉末硫黄」
・加硫促進剤１：住友化学（株）製「ソクシノールＣＺ」
・加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤ」
【００３０】
得られた各ゴム組成物について、１６０℃で２０分間加熱して加硫し、得られた加硫ゴムを試料とした。
【００３１】
得られた試料の任意の個所において、原子間力顕微鏡を用いて３μｍ×３μｍ四方で１２８点×１２８点フォースカーブを測定し、それぞれのフォースカーブから弾性率を求め、分布曲線を作成した。
【００３２】
フィラーはゴム成分よりも弾性率が高いため、得られた分布曲線の高弾性率側からフィラーの配合比率に相当する成分量（本実施例においては１３ｖｏｌ％分）を差し引くことで、図１〜３において実線で示す、ゴム成分の分布曲線を得た。このゴム成分には、マトリックスゴム成分と、バウンドラバーと、深さ方向のフィラーに影響された成分とが含まれている。
【００３３】
マトリックスゴム成分の弾性率の分布曲線は正規分布曲線になると言われているため、ゴム成分の分布曲線のピークトップを基準に低弾性率側の分布曲線と線対称となるような正規分布曲線を描き（破線）、これをマトリックスゴム成分とした。
【００３４】
ゴム成分の分布曲線（実線）から、マトリックスゴム成分の分布曲線（破線）を差し引くことで、フィラーよりも弾性率が低く、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分の分布曲線が得られた（点線）。この中間成分には、バウンドラバーと、深さ方向のフィラーに影響された成分とが含まれている。
【００３５】
ここで、ジエン系ゴムに非補強性充填剤を配合した場合、バウンドラバーは形成されないため、配合例３における中間成分の分布曲線は、深さ方向のフィラーに影響された成分のみを示している。
【００３６】
そして、配合例１〜３はいずれもフィラーの体積分率が同じであるため、深さ方向のフィラーに影響される成分量は同じであると推定できる。
【００３７】
従って、配合例１，２の中間成分の分布曲線から、配合例３の中間成分の分布曲線を差し引くことにより、バウンドラバー量のみを算出することができる。
【００３８】
【表１】
2020064010.tif 000003
【００３９】
測定結果は、表１に示すとおりであり、補強性充填剤としてシリカを用いた配合例１において、マトリックスゴム成分よりも弾性率の高い中間成分から、バウンドラバー量を算出することができた。
【００４０】
また、補強性充填剤としてカーボンブラックを用いた配合例２についても同様に、バウンドラバー量を算出することができた。
【００４１】
本発明によれば、深さ方向のフィラーによる影響を排除することができるため、従来の原子間力顕微鏡を用いたバウンドラバーの測定方法よりも、高い精度でバウンドラバー量を算出することができる。
【００４２】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のバウンドラバーの測定方法は、各種用途で用いられるゴム組成物におけるバウンドラバー量の測定に用いることができる。
【図１】
2020064010.tif 000004
【図２】
2020064010.tif 000005
【図３】
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