(57)【要約】【課題】ライン分析に比べて定量精度に優れた硫黄原子を含む加硫促進剤の定量方法を提供することを目的とする。【解決手段】ゴム組成物表面を１または２以上の短冊状の領域に区切り、各領域内の硫黄原子を含む加硫促進剤量をエネルギー分散型Ｘ線分析装置により定量する定量方法、ならびに加硫促進剤を含有するゴム組成物および加硫促進剤を含有しないゴム組成物を貼り合わせて測定サンプルを調製するサンプル調製工程、測定サンプル中の薬品を移行させるための移行工程、前記の定量方法により、移行工程後の測定サンプルの硫黄原子を含む加硫促進剤量を定量する定量工程、定量工程で得られた結果からフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出する算出工程を含むゴム組成物中の加硫促進剤の拡散係数の算出方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物表面を１または２以上の短冊状の領域に区切り、各領域内の硫黄原子を含む加硫促進剤量をエネルギー分散型Ｘ線分析装置により定量する定量方法。
【請求項２】
短冊状の領域が幅２５〜７５μｍ、高さ７０〜１２５μｍの範囲である請求項１記載の定量方法。
【請求項３】
加硫促進剤を含有するゴム組成物および加硫促進剤を含有しないゴム組成物を貼り合わせて測定サンプルを調製するサンプル調製工程、
測定サンプル中の薬品を移行させるための移行工程、
請求項１または２記載の定量方法により、移行工程後の測定サンプルの硫黄原子を含む加硫促進剤量を定量する定量工程、
定量工程で得られた結果からフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出する算出工程を含むゴム組成物中の加硫促進剤の拡散係数の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム組成物中の硫黄原子を含む加硫促進剤の定量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配合の異なるゴム組成物を貼り合わせて構成されたゴム製品では、ゴム組成物間で薬品の移行が生じる。タイヤも例外ではなく、各タイヤ部材を構成するゴム組成物に要求される特性が大きく相違することから、配合処方が異なるゴム組成物が貼り合わされて構成されている。例えば、剛性が求められるケースおよびブレーカーを構成するゴム組成物は、隣接するサイドウォール用ゴム組成物と比較して多めの硫黄や加硫促進剤が配合されている。そのため、ケースおよびブレーカーを構成するゴム組成物から、サイドウォール用ゴム組成物への硫黄や加硫促進剤などの薬品の移行が多量に発生すると、サイドウォールの物性が変化してしまいタイヤの耐久性が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、精度よくゴム組成物中の硫黄原子を含む加硫促進剤の定量方法、および拡散係数の算出方法が求められている。
【０００４】
例えば特許文献１には、走査電子顕微鏡およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いた硫黄量の測定方法が開示されているが、従来の測定方法は、電子顕微鏡の視野の中から数μ程度のライン範囲を選択し、該ラインに沿って硫黄のＸ線強度を測定する方法で、精度が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のエネルギー分散型Ｘ線分析装置によるライン分析では、薬品配合量が多い場合は、ゴム表面に薬品の塊が存在し、この塊を検出してしまうと、拡散係数のフィッティングの精度が低下し、加硫促進剤の定量精度が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、ライン分析に比べて定量精度に優れた硫黄原子を含む加硫促進剤の定量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】
【０００８】
本発明は、ゴム組成物表面を１または２以上の短冊状の領域に区切り、各領域内の硫黄原子を含む加硫促進剤量をエネルギー分散型Ｘ線分析装置により定量する定量方法に関する。
【０００９】
短冊状の領域が幅２５〜７５μｍ、高さ７０〜１２５μｍの範囲であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は加硫促進剤を含有するゴム組成物および加硫促進剤を含有しないゴム組成物を貼り合わせて測定サンプルを調製するサンプル調製工程、測定サンプル中の薬品を移行させるための移行工程、前記の定量方法により、移行工程後の測定サンプルの硫黄原子を含む加硫促進剤量を定量する定量工程、定量工程で得られた結果からフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出する算出工程を含む拡散係数の算出方法に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定量方法によれば、高精度に硫黄原子を含む加硫促進剤を定量することができる。また、本発明の拡散係数の算出方法によれば高精度に硫黄原子を含む加硫促進剤の拡散係数を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における短冊状の領域を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の加硫促進剤の定量方法は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により定量する定量方法である。
【００１４】
エネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＸ）分析装置としては、ＥＤＸ検出器を備えた透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）や走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの電子顕微鏡を用いることが好ましい。
【００１５】
ＥＤＸ分析装置によるゴム組成物表面の分析は、前記の電子顕微鏡において観察した視野の中から適当な領域を選択し、当該領域についてＥＤＸ検出器による元素分析を行い硫黄原子を含む加硫促進剤の定量を行う。ここで、本発明では、ゴム組成物表面を１または２以上の短冊状の領域に区切り、各領域内の硫黄原子を含む加硫促進剤量をＥＤＸ分析装置により定量することで高精度に硫黄原子を含む加硫促進剤を定量することができる。
【００１６】
ゴム組成物表面の短冊状の領域の数は、１または２以上であり、２以上が好ましく、４以上がより好ましい。領域数を増やすことでより高精度に定量することができる。
【００１７】
短冊状の領域の幅は、２５〜７５μｍが好ましく、３０〜５０μｍがより好ましい。また、短冊状の領域の幅は、７０〜１２５μｍが好ましく、８０〜１１０μｍがより好ましい。当該領域が狭すぎると、各領域ごとの加硫促進剤量の精度が悪化するおそれがある。一方、当該領域が広すぎると、サンプルによっては領域の数が少なくなり精度が低下するおそれがある。
【００１８】
ＥＤＸ分析装置による加硫促進剤量の定量は、前記の短冊状の領域に対して行うこと以外は従来の方法に従って行うことができる。
【００１９】
本発明のゴム組成物中の加硫促進剤の拡散係数の算出方法は、加硫促進剤を含有するゴム組成物および加硫促進剤を含有しないゴム組成物を貼り合わせて測定サンプルを調製するサンプル調製工程、測定サンプル中の薬品を移行させるための移行工程、前記の定量方法により、移行工程後の測定サンプルの硫黄原子を含む加硫促進剤量を定量する定量工程、定量工程で得られた結果からフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出する算出工程を含む。
【００２０】
サンプル調製工程
サンプル調製工程は、加硫促進剤を含有するゴム組成物および加硫促進剤を含有しないゴム組成物を貼り合わせて測定サンプルを調製する工程である。当該ゴム組成物間に起こる硫黄原子を含有する加硫促進剤の移行を観察して、拡散係数を精度よく算出することにより、薬品移行の傾向を予測することができる。
【００２１】
使用するゴム組成物は加硫後ゴム組成物であっても未加硫ゴム組成物であってもよい。また、ゴム組成物の配合処方は特に限定されず、ジエン系ゴム成分などのゴム成分に対し、カーボンブラックなどの補強性充填剤、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、樹脂類など、通常ゴム工業で使用される各種添加剤を配合したゴム組成物とすることができる。
【００２２】
移行工程
移行工程は、測定サンプルを構成するゴム組成物間を薬品に移行させるための工程である。薬品の拡散速度は温度依存性があり、特定の温度における薬品の拡散速度を定量するためには、移行工程の温度を制御することが好ましい。
【００２３】
移行工程における温度は、タイヤ用ゴム組成物を加硫する温度または加工もしくは保管する温度での薬品の拡散速度を測定するという理由から、１０℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましい。また、含有する薬品やゴムそのものが熱分解などの変質を起こさないという理由から、２５０℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましい。
【００２４】
移行工程における移行時間は、薬品を充分に移行させるという理由から、例えば移行温度が１７０℃の場合は３０秒以上が好ましく、２０分以上がより好ましい。また、薬品が完全に移行し、平行に達した後は拡散速度を定量出来ないという理由から、例えば移行温度が１７０℃の場合は６０分以下が好ましく、５０分以下がより好ましい。
【００２５】
定量工程
前記の定量方法により、移行工程後の測定サンプルの硫黄原子を含む加硫促進剤量を定量する工程である。
【００２６】
算出工程
算出工程は、定量工程で得られた結果からフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出する工程である。
【００２７】
測定サンプルにおける加硫促進剤を含有するゴム組成物から、加硫促進剤を含有しないゴム組成物への加硫促進剤の移行は、拡散現象として扱うことができ、下記のフィックの第一法則によって表わされる。単位時間内に単位断面積を通過する成分の拡散量Ｊは、その位置における当該成分の濃度勾配に比例し、その比例定数は拡散係数と呼ばれる。
【００２８】
Ｊ＝−Ｄ（ｄｃ／ｄｘ）
式中、ｃは成分の濃度、ｘは距離、ｄｃ／ｄｘは成分の濃度勾配、Ｄは拡散係数を表わす。成分は濃度の高い方から低い方に拡散するため、拡散係数には負の符号が付される。すなわち、濃度勾配が正に大きいほうが単位時間内に拡散する成分の量が多く、拡散速度が速く、薬品の移行が進行しやすいことを示す。
【００２９】
本発明の加硫促進剤の定量工程を含むゴム組成物中の加硫促進剤の拡散係数の算出方法によれば、ゴム組成物間の加硫促進剤の移行しやすさを精度よく測定することができる。
【実施例】
【００３０】
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００３１】
以下に実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
イソプレンゴム（ＩＲ）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ  ＩＲ２２００
加硫促進剤：三進化学工業（株）のサンセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
【００３２】
ゴム組成物の調製
１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、ＩＲを１８０℃になるまで混練りした。次に、得られた混練り物に加硫促進剤を添加し、２軸オープンロールを用いて、１０５℃になるまで練り込み、混練り物を得た（ゴム組成物Ａのみ）。また、得られた混練り物を１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、加硫促進剤を含有するゴム組成物Ａおよび含有しないゴム組成物Ｂを調製した。
【００３３】
測定サンプルの調製
ゴム組成物ＡおよびＢを貼り合わせることで、測定サンプルを調製した。
【００３４】
実施例
測定サンプルを、１７０℃で５分静置後、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＦＥＩ社製のＸＬ３０  ＥＳＥＭ／ＦＥＧ、ＥＤＸ検出器を備えたＳＥＭ）により、測定サンプル中の加硫促進剤を定量した。なお、定量は測定サンプル表面を１１の短冊状の領域に区切り（図１参照）、各領域の加硫促進剤量の平均を求め、さらにフィックの第一法則を用いて拡散係数を算出した。結果を表１に示す。表１にはフィックの第一法則でフィットした際の相関係数を示すが、この係数が１に近くなる程、算出された拡散係数が高精度であることを示す。
【００３５】
比較例
ライン分析を行ったこと以外は実施例１と同様に拡散係数を算出した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１の結果より、本発明の硫黄原子を含む加硫促進剤の定量方法および硫黄原子を含む加硫促進剤の拡散係数の算出方法の精度が高いことがわかる。
【図１】
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