(57)【要約】【課題】８０％の圧縮率まで圧縮変形させることができ、正確な圧縮特性データを取得することができるゴムの圧縮試験方法を提供する。【解決手段】対向する一対の加圧板５，６の間にゴム試験片Ｓを配置し、一対の加圧板を軸方向に移動させて、ゴム試験片を圧縮する圧縮試験方法において、ゴム試験片の両端面と一対の加圧板との間に、ゴム試験片より摩擦係数の小さい伸長性を有するフィルム２２を挟持する。一対の加圧板に、動粘度５０万ｍｍ２/s以上の液状物２１を塗布し、液状物の上にフィルムを設置する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の加圧板の間にゴム試験片を配置し、前記一対の加圧板を軸方向に移動させて、前記ゴム試験片を圧縮する圧縮試験方法において、
前記ゴム試験片の両端面と前記一対の加圧板との間に、前記ゴム試験片より摩擦係数の小さい伸長性を有するフィルムを挟持することを特徴とする圧縮試験方法。
【請求項２】
前記一対の加圧板に、動粘度５０万ｍｍ２/s以上の液状物をそれぞれ塗布し、前記液状物の上に、前記フィルムをそれぞれ設置することを特徴とする請求項１に記載の圧縮試験方法。
【請求項３】
前記フィルムは、パラフィンフィルムからなり、前記液状物は、シリコンオイルからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮試験方法。
【請求項４】
前記フィルムは、圧縮前の前記ゴム試験片の直径より大きい円形形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧縮試験方法。
【請求項５】
前記フィルムは、２２４％以上の伸長性を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧縮試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムの圧縮試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ゴムホースに継手をかしめて接続した部位の接続強度やシール性を解析する場合、ゴムの引張、圧縮、捩じれ等の機械的特性が、物性データとして使用される。
【０００３】
ゴムの圧縮特性については、専用の圧縮試験機を用いた圧縮試験で取得できる。しかし、圧縮試験機がない場合は、汎用の引張試験機に、特許文献１、特許文献２で提案されているような圧縮試験用治具を取り付けて、圧縮試験を行うこともある。
【０００４】
そして、圧縮試験においては、圧縮荷重をかけるにつれて試験片が側方に逃げて膨らむ現象、所謂バルジングを起こすため、圧縮率としては、せいぜい５０％までが限界であった。しかし、ブレーキホースのような高圧流体を扱うゴムホースに、継手をかしめて接続した部位の解析では、５０％を超えて８０％までの圧縮率のデータがなければ、正確な解析は行えない。
【０００５】
そこで、引張試験機により、圧縮と等価な一様二軸引張試験が行われているが、試験装置が特殊で高価なため、一般的に使用できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３３０５１号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑み、８０％の圧縮率まで圧縮変形させることができ、正確な圧縮特性データを取得することができるゴムの圧縮試験方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、圧縮試験におけるゴム試験片のバルジング現象の原因を究明するために、ゴム試験片を挟持する加圧板に液状物を塗布しない場合と、加圧板に液状物を塗布し、その液状物の動粘度を変化させた場合とにおいて、バルジングの有無を確認するとともに、応力と圧縮率との関係を測定し、図９に示す結果を得た。
【０００９】
図９に示すように、液状物なしの場合Ｄは、圧縮率３０％あたりから応力が徐々に増加しはじめ、圧縮率６０％を超えたあたりから応力が急激に増加した。動粘度１万ｍｍ２/sの液状物を塗布した場合Ａは、圧縮率６０％あたりから応力が徐々に増加しはじめ、圧縮率７０％を超えたあたりから応力が急激に増加した。動粘度５０万ｍｍ２/sおよび１００万ｍｍ２/sの液状物を塗布した場合ＢおよびＣは、油膜切れがなく、圧縮率８０％まで測定を行うことができた。この結果に基づき、本発明者は、加圧板とゴム試験片との間の液状物の油膜切れをなくし、且つ、摩擦を低減することが、バルジングの発生を回避し、正確な圧縮特性を得られるという知見を得た。
【００１０】
本発明は、前知見に基づきなされたもので、対向する一対の加圧板の間にゴム試験片を配置し、前記一対の加圧板を軸方向に移動させて、前記ゴム試験片を圧縮する圧縮試験方法において、前記ゴム試験片の両端面と前記一対の加圧板との間に、前記ゴム試験片より摩擦係数の小さい伸長性を有するフィルムを挟持することを特徴としている。
【００１１】
これによれば、ゴム試験片と一対の加圧板との間に、伸長性を有するフィルムが存在するので、ゴム試験片の半径方向の変形に十分に追従する。また、ゴム試験片と一対の加圧板との間に存在するフィルムは、ゴム試験片よりも摩擦係数が小さいため、加圧板とフィルムとの間の摩擦力が小さくなり、ゴム試験片は、バルジングを起こすことなく、８０％の圧縮率まで変形させることができる。
【００１２】
前記一対の加圧板に、動粘度５０万ｍｍ２/s以上の液状物を塗布し、前記液状物の上に、前記フィルムを設置することが好ましい。
【００１３】
前記フィルムは、パラフィンフィルムからなり、前記液状物は、シリコンオイルからなることが好ましい。
【００１４】
前記フィルムは、圧縮前の前記ゴム試験片の直径より大きい円形形状を有することが好ましい。
【００１５】
前記フィルムは、２２４％以上の伸長性を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、８０％の圧縮率まで圧縮変形させることができ、正確な圧縮特性データを取得することができるので、ブレーキホースのような高圧流体を扱うゴムホースに、継手をかしめて接続した部位に対しても、正確な解析を行うことができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】圧縮試験治具を用いた引張試験機の正面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本発明の実施形態の圧縮試験方法の工程を示すフローチャート。
【図４】図３の圧縮試験方法の各工程における圧縮試験治具の拡大正面図。
【図５】図４に続く圧縮試験方法の各工程における圧縮試験治具の拡大正面図。
【図６】位置決め治具の斜視図。
【図７】本発明の実施形態の圧縮試験方法による圧縮されるゴム試験片の拡大断面図。
【図８】本発明の実施形態の圧縮試験方法による応力−圧縮率曲線を示す図。
【図９】従来の圧縮試験方法によるオイルがある場合とない場合との応力−圧縮率曲線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる圧縮試験方法の実施に使用する圧縮試験用治具１を装着した一軸引張試験装置２を示す。圧縮試験用治具１は、一軸引張試験装置２の固定部３と可動部４との間に装着される。圧縮試験用治具１は、対向する一対の第１加圧板５と第２加圧板６とを有している。
【００２０】
第１加圧板５は、矩形形状を有するが、下面に円形の加圧部７を有している。第１加圧板５は、４本の連結ロッド８を介して台板９に固定されている。台板９の下面には引張ロッド１０が取り付けられ、引張ロッド１０の下端はベース板１１を介して一軸引張試験装置２の固定部３に取り付けられている。
【００２１】
第２加圧板６は、円形形状を有し、Ｕ字形の引張部材１２の中央部１２ａに固定されている。引張部材１２は角棒からなり、その中央部１２ａは、第１加圧板５と台板９との間であって、前方の２本の連結ロッド８と、後方の２本の連結ロッド８との間に挿入されている。引張部材１２の両端部１２ｂ，１２ｃは連結バー１３によって連結されている。連結バー１３の上面の中央部は、ロックロッド１４を介して、一軸引張試験装置２の可動部４に設けられた支持部材１５に取り付けられている。支持部材１５に作用する引張荷重は、一軸引張試験装置２の可動部４に設けられたロードセル１６によって測定される。
【００２２】
図２に示すように、Ｕ字形の引張部材１２の中央部１２ａの第２加圧板６の外側にはガイド棒１７が立設されている。ガイド棒１７は、第１加圧板５をスライド可能に貫通して、上方に突出している。
【００２３】
図１に戻ると、第１加圧板５と第２加圧板６とには、標点１８ａ，１８ｂが取り付けられる。第２加圧板６には、ゴム試験片Ｓが設置される。一軸引張試験装置２の可動部４を上昇させることで、第２加圧板６が第１加圧板５に接近し、第２加圧板６に載置されたゴム試験片Ｓが、第１加圧板５と第２加圧板６とによって圧縮される。第１加圧板５と第２加圧板６との近傍には、標点１８ａ，１８ｂの動きを撮影するカメラ１９が設置されている。
【００２４】
ロードセル１６の荷重測定信号とカメラ１９の画像信号とは、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、ロードセル１６からの信号に基づいて求められる荷重と、カメラ１９からの撮影画像の画像解析によって求められる標点１８ａ，１８ｂ間の変位とにより、応力と圧縮率とを算出し、必要に応じて応力−圧縮率曲線を作成する。
【００２５】
次に、以上の構成を有する圧縮試験用治具１を装着した一軸引張試験装置２を使用する圧縮試験方法を、図３のフローチャートに沿って説明する。
【００２６】
一軸引張試験装置２に圧縮試験用治具１を装着した後、ステップＳ１１では、図４（ａ）に示すように、第１加圧板５と第２加圧板６との加圧面に、液状物としてシリコンオイル２１を塗布する。シリコンオイル２１の動粘度は、５０万ｍｍ２/s以上が好ましく、１００万ｍｍ２/s以上がより好ましい。シリコンオイル２１は、加圧面のほぼ全面に油膜切れを起こさない程度にムラなく塗布する。液状物としては、シリコンオイルのほか、グリース、液状ポリマー（例えばポリブテン）、液状ゴム（例えば液状ポリイソプレンゴム）等を使用できる。
【００２７】
ステップＳ１２では、第１加圧板５と第２加圧板６とに塗布したシリコンオイル２１の上に、パラフィンフィルム２２を設置する。パラフィンフィルム２２としては、パラフィルム（登録商標）が好ましい。パラフィンフィルム２２は、円形に切断し、図４（ｂ）に示すように、接着性のある面２２ａ（離型紙を剥がした面）を上にし、接着性のない面２２ｂをシリコンオイル２１の上に貼り付ける。パラフィンフィルム２２の径は、圧縮前のゴム試験片Ｓの直径よりも、大きくしておくことが好ましい。パラフィンフィルムは、パラフィルム（登録商標）のほか、パラフィンフィルム（ラボピタ：登録商標）、ポリウレタンフィルム（タフグレイス：登録商標）、高性能プラスチックフィルム（ポリグレイス：登録商標）、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（ストレッチフィルム）等を使用できる。
【００２８】
パラフィンフィルム２２は、使用するゴム試験片Ｓより摩擦係数の小さいものが好ましい。ゴム試験片Ｓより摩擦係数が大きいと、パラフィンフィルム２２と加圧板５、６との間の摩擦が、より大きくなり、ゴム試験片Ｓの端面の変形が遅れて、バルジングが、より生じやすくなるからである。
【００２９】
ゴム試験片Ｓの高さが０．２（圧縮率８０％）になると、体積の変化がないとすれば、ゴム試験片Ｓの径は√５（２．２３６）倍になる。よって、パラフィンフィルム２２がゴム試験片Ｓの径の変位に追従するように、パラフィンフィルム２２の伸長性は２２４％以上が好ましい。
【００３０】
ステップＳ１３では、第２加圧板６に設置したパラフィンフィルム２２の上にゴム試験片Ｓを設置する。ゴム試験片Ｓは、特性データを求めようとするゴム材料からなり、径１２．５ｍｍ、高さ１２．５ｍｍである。ゴム試験片Ｓは、図４（ｃ）に示すように、位置決め治具２３を用いてパラフィンフィルム２２の中央に設置することが好ましい。位置決め治具２３としては、図６に示すように、門型の枠２４と、該枠２４の中央部に固定した扇形のガイド板２５とからなり、ガイド板２５の先端にゴム試験片Ｓが係合する半円の切欠き２５ａを設け、枠２４の両脚部が第２加圧板６の外周面に当接したときに、半円の切欠き２５ａの中心が第２加圧板６の中心すなわち、パラフィンフィルム２２の中心に位置するように構成されている。
【００３１】
次に、ステップＳ１４において、ゴム試験片Ｓが動かないように初期荷重を付与する。このとき、瞬間最大荷重が１０Ｎ以下になるようにする。瞬間最大荷重は、圧縮率を一定以上与えないと、応力緩和によりゼロに戻る荷重である。具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、手動操作でゆっくりと荷重を増加させ、一度荷重が１０Ｎに到達した後、ゴム試験片Ｓがどれだけ変位しても、追加荷重を与えずにゼロリセットを行う。
【００３２】
ステップＳ１５で、カメラ１９を録画モードにし、ステップＳ１６で荷重を付加し、測定を開始する。図５（ｂ）に示すように、１０mm/minで荷重を付加し、ゴム試験片Ｓを圧縮する。ステップＳ１８で、荷重及び変位を測定する。荷重は、ロードセル１６の信号に基づいて求め、変位は、カメラ１９により撮像した画像の解析によって、標点１８ａ，１８ｂ間の距離から求める。得られた変位と荷重の値から、圧縮率（変位/初期長さ）と応力（荷重/初期断面積）とを算出し、応力−圧縮率曲線を作成する。
【００３３】
測定中、ゴム試験片Ｓのバルジング又は滑りが発生していないかを、目視により確認する。ステップＳ１８で、バルジング又は滑りが発生していると判断した場合は、ステップＳ１９で、そのときの圧縮率を制御装置２０に記録する。
【００３４】
また、測定中、応力−圧縮率曲線が低下していないかを確認する。ステップＳ２０で、応力−圧縮率曲線が低下していれば、ステップＳ２２で荷重を除去し、測定を中止する。
【００３５】
ステップＳ２０で、応力−圧縮率曲線が低下していなければ、ステップＳ２１で、所定の圧縮率に到達したか否かを判断する。ステップＳ２１で、所定の圧縮率に到達していなければ、ステップＳ１６に戻り、荷重付加を継続し、測定を続行する。
【００３６】
ステップＳ２１で、所定の圧縮率に到達していれば、ステップＳ２２で荷重を除去し、測定を終了する。そして、ステップＳ２３で、ゴム試験片Ｓ及びパラフィンフィルム２２を回収する。ステップＳ２４で、次のゴム試験片Ｓの有無を確認し、ゴム試験片Ｓが残っていれば、ステップＳ１１に戻り、同一の手順で繰り返して、次のゴム試験片Ｓの測定を行う。ゴム試験片Ｓが残っていなければ、測定を完了する。
【００３７】
図７は、測定荷重を付加している間のゴム試験片Ｓの状況を示す。ゴム試験片Ｓと一対の第１加圧板５，第２加圧板６との間には、シリコンオイル２１とパラフィンフィルム２２とが存在する。パラフィンフィルム２２は、２２４％以上の伸長性があるため、ゴム試験片Ｓの半径方向の変形に十分に追従する。また、パラフィンフィルム２２は、ゴム試験片Ｓよりも摩擦係数が小さいため、加圧板５、６とパラフィンフィルム２２との間の摩擦力は小さい。これにより、ゴム試験片Ｓは、バルジングを起こすことがなく、８０％の圧縮率まで圧縮変形させることができる。
【００３８】
また、パラフィンフィルム２２と一対の第１加圧板５，第２加圧板６との間にシリコンオイル２１が存在するので、パラフィンフィルム２２と第１加圧板５，第２加圧板６との間の摩擦力が小さくなっており、シリコンオイル２２の油膜切れがなく、ゴム試験片Ｓのバルジングの発生をさらに防止することができる。
【実施例】
【００３９】
ゴム試験片として、径１２．５ｍｍ、高さ１２．５ｍｍのＥＰＤＭゴム（摩擦係数：０．５）からなる試験片を用い、図１に示す圧縮試験用治具１を装着した一軸引張試験装置２を用いて、次のケースについて圧縮試験を行った。
ケース１：ゴム試験片と加圧板の間にパラフィンフィルムがある
ケース２：ゴム試験片と加圧板の間にパラフィンフィルムがない
パラフィンフィルムとして、パラフィルム（登録商標）を用いた。シリコンオイルは、信越シリコーン（ＫＦ−９６Ｈ−５０万ｃｓ、１００万ｃｓ）を用い、加圧面に油膜切れを起こさない程度にムラなく塗布した。パラフィルム（登録商標）は、０.４の摩擦係数と、３５０％の伸長性とを有するものを用いた。
【００４０】
この結果、図８に示すように、ゴム試験片と加圧板との間にパラフィンフィルムがないケース２では、シリコンオイルの油膜切れが生じ、バルジングを起こして、圧縮率７５％以上で応力が増大した。一方、ゴム試験片と加圧板との間にパラフィンフィルムがあるケース１では、シリコンオイルの油膜切れや、バルジングが生じず、圧縮率７５％以上でも応力が増大することはなく、８０％の圧縮率でも正確な応力データを得ることができた。
【符号の説明】
【００４１】
１…圧縮試験用治具
２…一軸引張試験装置
３…固定部
４…可動部
５…第１加圧板
６…第２加圧板
７…加圧部
８…連結ロッド
９…台板
１０…引張ロッド
１１…ベース板
１２…引張部材
１３…連結バー
１４…ロックロッド
１５…支持部材
１６…ロードセル
１７…ガイド棒
１８ａ，１８ｂ…標点
１９…カメラ
２０…制御装置
２１…シリコンオイル
２２…パラフィンフィルム
２３…位置決め治具
２４…枠
２５…ガイド板
２５ａ…切欠き
Ｓ…ゴム試験片
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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