(57)【要約】【課題】タイヤの耐久性評価に利用することで、特定の部材のみが破壊される損傷と、隣接部材の剥離による損傷とを区別することができる異種ゴム積層体の耐久性評価方法を提供する。  【解決手段】２種以上の加硫ゴムが積層された異種ゴム積層体にひずみを繰返し入力し、その際の物性値の変化から耐久性を評価する異種ゴム積層体の耐久性評価方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種以上の加硫ゴムが積層された異種ゴム積層体にひずみを繰返し入力し、その際の物性値の変化から耐久性を評価する異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項２】
前記２種以上の加硫ゴムは、ポリマー種、フィラー種、配合薬品種及び加硫条件からなる群より選択される少なくとも１種が互いに異なる請求項１記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項３】
前記異種ゴム積層体は、２つの支持体で挟持されている請求項１又は２記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項４】
前記ひずみの入力ひずみ量及び入力周波数は、転動時にタイヤが受けるひずみ量及び周波数と同等である請求項１〜３のいずれかに記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項５】
前記ひずみの入力ひずみ量は、１０〜５０％である請求項１〜４のいずれかに記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項６】
前記ひずみの入力周波数は、５〜２０Ｈｚである請求項１〜５のいずれかに記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【請求項７】
前記物性値は、貯蔵弾性率、複素弾性率及び損失正接からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の異種ゴム積層体の耐久性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの耐久性評価に有用な異種ゴム積層体の耐久性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの耐久性を評価する方法として、実際のタイヤを大型の金属製のドラム等に押し当てて転動させる台上試験がある（例えば、特許文献１参照）。トレッドやサイドウォールなどタイヤ表面の部材は、台上試験後のタイヤを外観観察することで耐久性を評価することができる。しかし、ベーストレッドやプライ（ケース）、クリンチなどのタイヤ内部の部材の場合、台上試験後のタイヤを解体して損傷具合を確認する必要があり、損傷箇所が解体断面に現れなければ評価が困難になるという点で改善の余地があった。
【０００３】
タイヤの耐久性を評価する他の方法として、Ｘ線ＣＴなどの非破壊検査で損傷状態を確認する方法もある。しかし、Ｘ線ＣＴによる評価では、タイヤをそのまま検査装置へ入れることになり、大規模な装置が必要になるという点で改善の余地があった。
【０００４】
また、タイヤは、破壊特性などが異なる複数の部材で構成されており、タイヤの損傷は、特定の部材のみが破壊される損傷だけでなく、隣接部材の剥離による損傷もあるが、これらの違いを評価する有効な方法はなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決し、タイヤの耐久性評価に利用することで、特定の部材のみが破壊される損傷と、隣接部材の剥離による損傷とを区別することができる異種ゴム積層体の耐久性評価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】
【０００７】
本発明は、２種以上の加硫ゴムが積層された異種ゴム積層体にひずみを繰返し入力し、その際の物性値の変化から耐久性を評価する異種ゴム積層体の耐久性評価方法に関する。
【０００８】
上記２種以上の加硫ゴムは、ポリマー種、フィラー種、配合薬品種及び加硫条件からなる群より選択される少なくとも１種が互いに異なることが好ましい。
【０００９】
上記異種ゴム積層体は、２つの支持体で挟持されていることが好ましい。
【００１０】
上記ひずみの入力ひずみ量及び入力周波数は、転動時にタイヤが受けるひずみ量及び周波数と同等であることが好ましい。
【００１１】
上記ひずみの入力ひずみ量は、１０〜５０％であることが好ましい。
【００１２】
上記ひずみの入力周波数は、５〜２０Ｈｚであることが好ましい。
【００１３】
上記物性値は、貯蔵弾性率、複素弾性率及び損失正接からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２種以上の加硫ゴムが積層された異種ゴム積層体にひずみを繰返し入力し、その際の物性値の変化から耐久性を評価する異種ゴム積層体の耐久性評価方法であるので、該評価方法をタイヤ部材に適用することで、特定の部材のみが破壊される損傷と、隣接部材の剥離による損傷とを区別することができる。これにより、タイヤの耐久性を正確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】疲労試験で使用したサンプルを示す模式図である。
【図２】疲労試験の結果を示すグラフである。
【図３】疲労試験後のサンプルの状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の異種ゴム積層体の耐久性評価方法では、２種以上の加硫ゴムが積層された異種ゴム積層体にひずみを繰返し入力し、その際の物性値の変化から耐久性を評価する。
【００１７】
使用する加硫ゴムの種類に特に制限はなく、ポリマー種、フィラー種、配合薬品種及び加硫条件からなる群より選択される少なくとも１種が互いに異なっていればよい。
【００１８】
ポリマー種、フィラー種、配合薬品種としては特に限定されないが、例えば、ポリマー種としては、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）などのジエン系ゴムが挙げられる。フィラー種としては、カーボンブラック、シリカなどが挙げられる。配合薬品種としては、ステアリン酸、加工助剤、老化防止剤、オイル、ワックス、硫黄、加硫促進剤などが挙げられる。また、加硫条件についても特に限定されないが、通常、加硫温度は１４０〜２００℃、加硫時間は５〜３５分程度である。
【００１９】
評価で使用する加硫ゴムの組み合わせとしては、例えば、キャップトレッドとベーストレッド、クリンチエーペックスとプライ（ケース）トッピングなど、タイヤで隣接する部材の組み合わせが挙げられる。
【００２０】
異種ゴム積層体は、２つの支持体に挟持されていることが好ましい。支持体としては、金属板など、ひずみを入力した際に変形しないものを使用できる。金属板の材質としては、例えば、鉄、鋼、鉛、アルミニウム、銅などが挙げられる。
【００２１】
加硫ゴムと支持体との接着方法には特に制限はなく、未加硫ゴムと支持体とを加硫接着する方法、接着剤を用いて加硫ゴムを支持体に接着させる方法などがある。接着剤は耐熱性が乏しいため、高温下で試験を行う場合は加硫接着が好ましい。
【００２２】
異種ゴム積層体の形状は、円柱状であってもよいが、歪みの入力時に支持体と加硫ゴムとの接着面の剥離を防止するため、くびれ部を有する形状であることが好ましい。くびれ部の径は、異種ゴム積層体の最大径に対して、好ましくは３０〜７０％、より好ましくは４０〜６０％である。３０％未満であると、加硫ゴムが繰り返し変形に耐えられず、機械疲労を充分に与えることが困難となるおそれがある。７０％を超えると、くびれ部を形成した効果が現れにくく、円柱状の場合とほぼ同様の試験結果となる。
【００２３】
タイヤにおける隣接部材間の耐久性を正確に評価するためには、異種ゴム積層体に入力するひずみの入力周波数及び入力ひずみ量を、転動時（実車走行時）にタイヤが受けるひずみ量及び周波数と同等とすることが好ましい。入力周波数は、タイヤの周長と転動速度の除算で求めることができる。例えば、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の場合、タイヤの周長は約２ｍであり、転動速度を時速８０ｋｍ／ｈとすると、秒速は約２０ｍ／ｓとなる。この時、タイヤが受ける周波数は、秒速をタイヤ周長で除することで、約１０Ｈｚと求まる。また、タイヤの断面を出し、一定間隔で標識を付けたものに対し、乗用車の実車相当の加重を与えると、クリンチエーペックスとプライ（ケース）トッピングの部材間では、標識間の変位より、約３０％のひずみを受けている。従って、上記タイヤサイズにおけるクリンチエーペックスとプライ（ケース）トッピングの部材間の耐久性を評価する場合、入力ひずみ量をせん断モードで１０〜５０％、入力周波数を５〜２０Ｈｚとすることで、転動時にタイヤが受けるひずみ量及び周波数と同等となる。
【００２４】
耐久性の評価に使用する物性値は、貯蔵弾性率、複素弾性率及び損失正接からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。異種ゴム積層体が破壊されると、貯蔵弾性率及び複素弾性率が低下し、損失正接が増加する。従って、これらの物性値の少なくとも１つを観察することで、異種ゴム積層体の耐久性を評価することができる。
【００２５】
また、異種ゴム積層体における破壊伸展の場所や経路から、積層された加硫ゴム間の界面強度についても評価することができる。
【実施例】
【００２６】
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。
【００２７】
以下、実施例で用いた各種薬品について説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ２０
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＪＳＲ１５０２（結合スチレン量：２３．５質量％）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０（Ｎ２ＳＡ：７９ｍ２／ｇ）
オイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
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）
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
ステアリン酸：日油（株）製の椿
硫黄：鶴見化学工業（株）製の５％オイル処理粉末硫黄（オイル分５質量％含む可溶性硫黄）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
【００２８】
（異種ゴム積層体の調製）
表１の工程（１）に記載の薬品を、充填率が５８％になるように（株）神戸製鋼製の１．７Ｌバンバリーに充填し、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで混練した。
次に、オープンロールを用いて、工程（１）で得られた混練物と工程（２）に記載の薬品とを混練し、未加硫ゴム組成物を得た。
次に、工程（２）で得られた未加硫のゴム組成物Ａ及びゴム組成物Ｂをそれぞれ等量サンプリングし、金属板（ＳＳ４００の鋼板にブラスト処理を行ったもの）と貼り合わせ、直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、くびれ部の径５ｍｍとなる金型を使用して１６０℃で２０分間加硫することにより、図１に示す形状のサンプルを得た。図１に示すように、このサンプルは、異種ゴム積層体が２つの金属板に挟持された構造である。異種ゴム積層体は、加硫後のゴム組成物Ａ及びゴム組成物Ｂで構成され、中心にくびれ部を有する。ゴム組成物Ａ及びゴム組成物Ｂの金属板と接する側は円柱状であり、そこからくびれ部に向かって径が漸減している。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
（疲労試験）
疲労試験は、（株）ヨシミズ製の大型疲労試験機を用いて、下記の条件で行った。疲労試験の結果を図２に、疲労試験後のサンプルの状態を図３に示す。
ひずみの入力：せん断モード
入力ひずみ量：３０％
試験温度：４０℃
入力周波数：１０Ｈｚ
【００３１】
サンプルにせん断モードのひずみを約３２時間繰り返し入力すると、貯蔵弾性率（Ｇ’）、複素弾性率（Ｇ＊）が大きく低下し、損失正接（ｔａｎδ）が上昇する。これは、異種ゴム積層体に破壊が生じたためである。試験後のサンプルの破壊面を観察すると、破壊の伸展は、ゴム組成物Ａとゴム組成物Ｂとの界面ではなく、ゴム組成物Ａで生じていた。この結果から、このサンプルでは、ゴム組成物Ａの破壊強度より、ゴム組成物Ａとゴム組成物Ｂとの界面強度の方が強いことが確認できた。
【００３２】
なお、本実施例ではせん断モードの結果のみを示したが、ねじりモードでも同様の結果が得られる。
【符号の説明】
【００３３】
１：異種ゴム積層体
１Ａ：ゴム組成物Ａ
１Ｂ：ゴム組成物Ｂ
２：金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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