(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突物が衝突しながら使用される対象物に用いるゴムの選定方法において、
物性の異なる複数種類のゴムの試験サンプルに対して衝撃付与体を自由落下させる衝撃試験を所定の試験条件下で行い、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に前記試験サンプルにより吸収された損失エネルギと、前記試験サンプルに発生した熱エネルギと、前記試験サンプルに対する前記衝撃付与体の陥入量との３項目のデータを取得し、前記熱エネルギは、測定した前記試験サンプルの表面温度と前記陥入量とに基づいて、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に温度上昇した前記試験サンプルの質量ｍと、前記試験サンプルの比熱ｃと、前記試験サンプルにおける表面温度の最大上昇温度△Ｔとを用いて、前記熱エネルギをＥ２としてＥ２＝ｍｃ△Ｔにより算出され、それぞれの項目における前記複数種類の試験サンプルの優位性の順位と、予め設定されているそれぞれの項目間の優先順位とに基づいて、前記複数種類の試験サンプルの中から特定の試験サンプルを選定することを特徴とするゴムの選定方法。
【請求項２】
前記物性に少なくとも粘弾性特性が含まれる請求項１に記載のゴムの選定方法。
【請求項３】
衝突物が衝突しながら使用される対象物に用いるゴムの選定方法において、
物性の異なる複数種類のゴムの試験サンプルに対して衝撃付与体を自由落下させる衝撃試験を所定の試験条件下で行い、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に前記試験サンプルにより吸収された損失エネルギと、前記試験サンプルに発生した熱エネルギと、前記試験サンプルに対する前記衝撃付与体の陥入量との３項目のデータを取得して、前記熱エネルギは、測定した前記試験サンプルの表面温度と前記陥入量とに基づいて、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に温度上昇した前記試験サンプルの質量ｍと、前記試験サンプルの比熱ｃと、前記試験サンプルにおける表面温度の最大上昇温度△Ｔとを用いて、前記熱エネルギをＥ２としてＥ２＝ｍｃ△Ｔにより算出し、それぞれの項目とそれぞれの前記試験サンプルの粘弾性特性との相関関係と、それぞれの項目における前記複数種類の試験サンプルの優位性の序列と、それぞれの項目間の優先順位とを予め把握しておき、
ゴムを選定する際に、候補となる複数種類のゴムの粘弾性特性と、予め把握している前記相関関係および前記序列とそれぞれの項目間の優先順位とに基づいて、候補となる前記複数種類のゴムの中から特定のゴムを選定することを特徴とするゴムの選定方法。
【請求項４】
前記対象物がコンベヤベルトである請求項１〜３のいずれかに記載のゴムの選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムの選定方法に関し、さらに詳しくは、コンベヤベルト等の対象物に用いるゴムを選定する際に、対象物の実使用に合致した適切なゴムを選定できるゴムの選定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石や石灰石等の鉱物資源をはじめとして様々な搬送物がコンベヤベルトによって搬送される。コンベヤベルトの上カバーゴムに搬送物が投入される際には、上カバーゴムは衝撃を受け、その搬送物の表面が鋭利であれば上カバーゴムの表面にカット傷が生じることもある。
【０００３】
従来、コンベヤベルトの耐衝撃性を評価する方法は種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。一般的にゴムの耐衝撃性は、錘などの衝撃付与体を衝突させた試験サンプルの損傷状態を把握して評価している。
【０００４】
上カバーゴムの耐衝撃性は、ゴム特性や使用環境等によって違いがある。そのため、上カバーゴムには、コンベヤベルトの実使用での耐衝撃性を考慮して適切なゴムを選定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１６８５２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５７１８７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１８９５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コンベヤベルト等の対象物に用いるゴムを選定する際に、対象物の実使用に合致した適切なゴムを選定できるゴムの選定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明のゴムの選定方法は、衝突物が衝突しながら使用される対象物に用いるゴムの選定方法において、物性の異なる複数種類のゴムの試験サンプルに対して衝撃付与体を自由落下させる衝撃試験を所定の試験条件下で行い、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に前記試験サンプルにより吸収された損失エネルギと、前記試験サンプルに発生した熱エネルギと、前記試験サンプルに対する前記衝撃付与体の陥入量との３項目のデータを取得し、前記熱エネルギは、測定した前記試験サンプルの表面温度と前記陥入量とに基づいて、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に温度上昇した前記試験サンプルの質量ｍと、前記試験サンプルの比熱ｃと、前記試験サンプルにおける表面温度の最大上昇温度△Ｔとを用いて、前記熱エネルギをＥ２としてＥ２＝ｍｃ△Ｔにより算出され、それぞれの項目における前記複数種類の試験サンプルの優位性の順位と、予め設定されているそれぞれの項目間の優先順位とに基づいて、前記複数種類の試験サンプルの中から特定の試験サンプルを選定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の別のゴムの選定方法は、衝突物が衝突しながら使用される対象物に用いるゴムの選定方法において、物性の異なる複数種類のゴムの試験サンプルに対して衝撃付与体を自由落下させる衝撃試験を所定の試験条件下で行い、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に前記試験サンプルにより吸収された損失エネルギと、前記試験サンプルに発生した熱エネルギと、前記試験サンプルに対する前記衝撃付与体の陥入量との３項目のデータを取得して、前記熱エネルギは、測定した前記試験サンプルの表面温度と前記陥入量とに基づいて、前記衝撃付与体が前記試験サンプルに衝突した際に温度上昇した前記試験サンプルの質量ｍと、前記試験サンプルの比熱ｃと、前記試験サンプルにおける表面温度の最大上昇温度△Ｔとを用いて、前記熱エネルギをＥ２としてＥ２＝ｍｃ△Ｔにより算出し、それぞれの項目とそれぞれの前記試験サンプルの粘弾性特性との相関関係と、それぞれの項目における前記複数種類の試験サンプルの優位性の序列と、それぞれの項目間の優先順位とを予め把握しておき、ゴムを選定する際に、候補となる複数種類のゴムの粘弾性特性と、予め把握している前記相関関係および前記序列とそれぞれの項目間の優先順位とに基づいて、候補となる前記複数種類のゴムの中から特定のゴムを選定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、物性の異なるゴムの試験サンプルを複数種類用いて、これら試験サンプルに対して衝撃付与体を自由落下させて衝突する際に前記試験サンプルにより吸収された損失エネルギ、前記試験サンプルに発生した熱エネルギおよび前記試験サンプルに対する前記衝撃付与体の陥入量の３項目の内の少なくとも１項目のデータを取得して利用する。これらの項目は、ゴムの耐久性（耐衝撃性）に密接に関連する。それ故、これら項目における前記複数種類の試験サンプルの優位性の順位（序列）に基づいて最適なゴムを選定することで、対象物の実使用に合致した適切なゴムを選定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明により適切なゴムを選定する際のフローを例示する説明図（フローチャート）である。
【図２】衝撃試験装置の基本構造を例示する説明図である。
【図３】自由落下する衝撃付与体によって変形する試験サンプルを模式的に例示する説明図である。
【図４】室温における衝撃力と陥入量との関係を例示するグラフ図である。
【図５】７０℃における衝撃力と陥入量との関係を例示するグラフ図である。
【図６】試験サンプルの表面温度の経時変化を例示するグラフ図である。
【図７】本発明の別の実施形態により適切なゴムを選定する際のフローを例示する説明図（フローチャート）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のゴムの選定方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。本発明では、衝突物が衝突しながら使用される対象物に用いるゴムを選定する。実施形態では、対象物をコンベヤベルトとして、選定するゴムをコンベヤベルトの上カバーゴムにした場合を例にして説明する。
【００１２】
本発明では図１に例示する手順により、物性(例えば粘弾性特性)の異なる複数種類のゴムの試験サンプルＳから上カバーゴムとして使用する適切な試験サンプル（ゴム）を選定する。
【００１３】
そこで、まず、図２に例示する衝撃試験装置１を用いて、物性の異なる複数種類のゴムの試験サンプルＳに対して衝撃付与体１０を自由落下させる衝撃試験を所定の試験条件下で行う。この試験条件は、選定したゴム（試験サンプルＳ）をコンベヤベルトの上カバーゴムとして実使用する場合の環境に対応した条件にすることが望ましい。
【００１４】
この衝突試験によって、衝撃付与体１０試験サンプルＳ衝突する際に試験サンプルＳより吸収された損失エネルギＥ１と、試験サンプルＳ発生した熱エネルギＥ２と、試験サンプルＳ対する衝撃付与体１０の陥入量Ｈとの３項目のうちの少なくとも１項目のデータを取得する。
【００１５】
衝撃試験装置１は、試験サンプルＳが設置される設置台２と、試験サンプルＳに対して自由落下させる衝撃付与体１０と、荷重計５と、変位計６と、演算部８とを備えている。さらに、温度センサ７および温度調節器９を有している。
【００１６】
衝撃付与体１０としては、下端形状や重さ等など仕様が異なる複数種類の衝撃付与体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを備えることが望ましい。これら複数種類の仕様の中から、実使用において上カバーゴムに衝撃を与える搬送物と近似する仕様の衝撃付与体１０を選択する。
【００１７】
衝撃試験装置１では、立設された状態のフレーム３の間に梁部３ａが延在し、この梁部３ａに保持機構４が設けられている。梁部３ａは任意に高さ位置に移動して固定可能になっている。保持機構４によって着脱自在に保持された衝撃付与体１０ａが、保持解除されることにより、平板状の設置台２に設置されている試験サンプルＳに向かって自由落下する構成になっている。
【００１８】
荷重計５は、設置台２の下方に設置されていて、試験サンプルＳに作用する衝撃力を測定する。変位計６は図３に例示するように、試験サンプルＳに対して自由落下して衝突した衝撃付与体１０ａの陥入量Ｈを測定する。衝撃付与体１０の下端形状が鋭利な場合は、この陥入量Ｈは傷深さになる。演算部８には、荷重計５および変位計６の測定データが入力される。演算部８としては、各種のコンピュータ等を用いることができる。
【００１９】
温度センサ７は、試験サンプルＳの表面温度を測定する。温度センサ７により測定された表面温度は演算部８に入力される。温度センサ７としては、サーモグラフィ等を用いることができる。
【００２０】
温度調節器９は、試験サンプルＳを加温または冷却して、試験サンプルＳの温度を任意の温度に設定する。この実施形態では、設置台２の下面に設置された温度調節器９が設置台２を加温または冷却することにより、間接的に試験サンプルＳを加温または冷却して任意の温度に設定する。温度調節器９としては、その他に、試験装置全体をカバーで覆い、そのカバー内部を任意の雰囲気温度に設定できる恒温ケース等を用いることもできる。
【００２１】
この衝撃試験装置１を用いて各項目のデータを取得する手順は以下のとおりである。
【００２２】
図２に例示する設置台２に試験サンプルＳを設置する。保持機構４には、複数種類の衝撃付与体１０の中からコンベヤベルト１１の実使用条件に近似する適切な衝撃付与体１０ａを選択して取付ける。また、梁部３ａを移動させて衝撃付与体１０を適切な高さ位置(例えば、試験サンプルＳの表面から高さｈの位置)に設定する。温度調節器９によって試験サンプルＳを所定温度に設定する。
【００２３】
次いで、衝撃付与体１０に対する保持機構４による保持を解除して、衝撃付与体１０を自由落下させて試験サンプルＳに衝突させる。このとき、試験サンプルＳの表面から高さｈの位置から自由落下させた衝撃付与体１０により付与される衝撃エネルギＥは、Ｍｇｈである（Ｅ＝Ｍｇｈ）。ここで、Ｍは衝撃付与体１０の既知の質量である。
【００２４】
自由落下させた衝撃付与体が試験サンプルに接触してから跳ね返って試験サンプルから離れるまでの間の衝突過程では、荷重計５により、試験サンプルＳに作用する衝撃力を逐次測定する。また、図３に例示する試験サンプルＳに対する衝撃付与体１０の陥入量Ｈを、変位計６により逐次測定する。荷重計５により測定された衝撃力および変位計６により測定された陥入量Ｈは演算部８に入力される。この陥入量Ｈはゴム物性によって異なる。
【００２５】
この衝撃試験によって、図４、５に例示するように衝撃力および陥入量Ｈが測定される。図４は、同じ試験条件で、４種類の試験サンプルＳ（Ｓ１〜Ｓ４）を室温で試験をした場合(試験サンプルＳが２０℃程度の場合)の測定データを示している。図５は、４種類の試験サンプルＳ（Ｓ１〜Ｓ４）の温度のみを変えて、７０℃にして試験した場合の測定データを示している。
【００２６】
演算部８では、入力された測定データに基づいて、衝撃付与体１０と試験サンプルＳとが衝突した際に試験サンプルＳにより吸収された損失エネルギＥ１を算出する。図４、図５では、それぞれの試験サンプルＳのデータ曲線の右上がりの範囲は、衝撃付与体１０が試験サンプルＳに接触してから最も深くまで陥入するまでの衝撃力と陥入量Ｈとの関係を示している。それ故、この範囲でこのデータ曲線を積分することで、陥入エネルギＥａを算出できる。
【００２７】
一方、これらデータ曲線の左下がりの範囲は、衝撃付与体１０が試験サンプルＳに最も深くまで陥入してから跳ね返って試験サンプル１０から離れるまでの衝撃力と陥入量Ｈとの関係を示している。それ故、この範囲でこのデータ曲線を積分することで、反発エネルギＥｂを算出できる。
【００２８】
したがって、陥入エネルギＥａから反発エネルギＥｂを差し引くことにより、試験サンプルＳにより吸収された損失エネルギＥ１を算出することができる（Ｅ１＝Ｅａ−Ｅｂ）。即ち、図４、図５では、それぞれのデータ曲線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４により囲まれた面積がそれぞれの試験サンプルＳの損失エネルギＥ１になる。この損失エネルギＥ１（或いは、損失エネルギＥ１／衝撃エネルギＥ）はゴム物性によって異なる。
【００２９】
図４と図５のデータを比較すると、損失エネルギＥ１は試験サンプルＳの温度に依存することが分かる。それ故、試験サンプルＳの温度を複数水準に異ならせて衝撃試験を行うことにより既述した各測定データを取得して、損失エネルギＥの温度依存性を把握するとよい。
【００３０】
この衝撃試験装置１では、衝撃付与体１０が跳ね返った直後の試験サンプルＳの表面温度を温度センサ７により逐次測定することができる。温度センサ７により測定された表面温度は、演算部８に入力される。図６に例示するように室温の試験サンプルの表面温度が測定されて、その経時変化が把握できる。
【００３１】
演算部８では、測定した表面温度と陥入量Ｈとに基づいて、衝撃付与体１０と試験サンプルＳとが衝突した際に試験サンプルＳに発生した熱エネルギＥ２を算出する。熱エネルギＥ２はＥ２＝ｍｃΔＴにより算出できる。ｍは温度上昇した試験サンプルＳの質量、ｃは比熱、ΔＴは上昇温度である。
【００３２】
図６の測定データからは、衝撃付与体１０との衝突による試験サンプルＳの上昇温度ΔＴ（最大上昇温度ΔＴ）が判明する。試験サンプルＳの比熱ｃは予め判明している。
【００３３】
温度上昇した試験サンプルＳの質量ｍは例えば、下記のとおり算出する。衝撃付与体１０の陥入量Ｈは変位計６により測定される。そして、衝撃付与体１０の形状は予め判明しているので、例えば、最も深く陥入した際に衝撃付与体１０の試験サンプルＳに陥入している部分の最大横断面積と、最大陥入量Ｈとを乗じて算出した体積Ｖを、温度上昇した試験サンプルＳの体積Ｖとする。試験サンプルＳの比重ρは予め判明しているので、体積Ｖと比重ρとを乗じることにより、温度上昇した試験サンプルＳの質量ｍが算出できる。そして、これら質量ｍ、比熱ｃおよび上昇温度ΔＴを乗じることにより、熱エネルギＥ２を算出することができる。この熱エネルギＥ２はゴム物性によって異なる。
【００３４】
衝撃試験を行って必要な項目のデータを取得した後は、図１に例示するように、データを取得したそれぞれの項目（損失エネルギＥ１、熱エネルギＥ、陥入量Ｈ）において、衝撃試験を行った複数種類の試験サンプルＳの相対評価を行う。
【００３５】
具体的な相対評価の方法は、データを取得した項目における複数種類の試験サンプルＳの優位性を順位付けする。損失エネルギＥ１については例えば、損失エネルギＥ１が大きい程、耐衝撃性が優れていると評価して、損失エネルギＥ１の大きい順に優れているとして１位、２位、３位、４位と順位付けをする。熱エネルギＥ２については例えば、熱エネルギＥ２が大きい程、耐衝撃性が優れていると評価して、熱エネルギＥ２の大きい順に優れているとして順位付け（１位〜４位）をする。陥入量Ｈについては例えば、陥入量Ｈが小さい程、傷深さが小さくなるので耐衝撃性が優れていると評価して、陥入量Ｈの小さい順に優れているとして順位付け（１位〜４位）をする。
【００３６】
次いで、図１に例示するように、それぞれの試験サンプルＳの総合評価を行う。この総合評価では、上述の順位付けした順位に基づいて、複数種類の試験サンプルＳ１〜Ｓ４の中から特定の試験サンプルＳを選定する。データを取得した項目が１項目のみの場合は、その項目において最も優位性の高い順位（１位）の試験サンプルＳを特定し、この試験サンプルＳを選定する。
【００３７】
データを取得した項目が複数項目の場合は、予め設定されているそれぞれの項目間の優先順位を予め設定しておく。例えば、優先順位の高い項目を、損失エネルギＥ１、陥入量Ｈ、熱エネルギＥ２の順番で順位を設定しておく。そして、それぞれの項目における複数種類の試験サンプルＳの優位性の順位と、予め設定されているそれぞれの項目間の優先順位とに基づいて、複数種類の試験サンプルＳ１〜Ｓ４の中から特定の最適な試験サンプルＳ（ゴム）を選定する。
【００３８】
具体的には、すべての項目において、ある試験サンプルＳ１が最も優位性が高ければ、その試験サンプルＳ１を選定する。一方、損失エネルギＥ１の項目では、ある試験サンプルＳ２が最も優位性が高く、陥入量Ｈの項目や熱エネルギＥ２の項目では別の試験サンプルＳ１、Ｓ３が最も優位性が高い場合もある。このような場合は、優先順位が最も高い項目（損失エネルギＥ１）における試験サンプルＳの順位を重視して、試験サンプルＳ２を選定する。
【００３９】
このように本発明では、ゴムの耐久性（耐衝撃性）に密接に関連する上述した損失エネルギＥ１、熱エネルギＥ２および陥入量Ｈの３項目の内の少なくとも１項目のデータを取得して利用する。それ故、これら項目における複数種類の試験サンプルＳの優位性の順位に基づいて最適なゴムを選定することで、対象物（コンベヤベルト）の実使用に合致した適切なゴム（上カバーゴム）を選定することが可能になる。
【００４０】
本発明により、コンベヤベルトの寿命に応じた適切な上カバーゴムを選定することも可能になる。また、傷深さを許容範囲内にできる上カバーゴムを選定することも可能になる。上述の３項目のデータを利用して選定を行うと、精度よく実使用に合致した適切なゴム（上カバーゴム）を選定し易くなる。
【００４１】
次に、本発明のゴムの選定方法の別の実施形態を説明する。
【００４２】
先の実施形態では、適切なゴムを選定する際に、複数の試験サンプルＳを用いて衝撃試験を行っている。一方、この実施形態では、適切なゴムを選定する際には、衝撃試験を実施せずに、既に衝撃試験を行って蓄積したデータを利用する。
【００４３】
そこで、この実施形態では、先の実施形態で説明した損失エネルギＥ１と、熱エネルギＥ２と、陥入量Ｈとの３項目のデータのうちの少なくとも１項目を取得して、データを取得した項目とそれぞれの試験サンプルＳの粘弾性特性との相関関係を予め把握しておく。粘弾性特性としては、損失係数（ｔａｎδ）、貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ’’）等を用いることができる。
【００４４】
また、データを取得した項目における複数種類の試験サンプルＳの優位性の序列を予め把握しておく。具体的には、損失エネルギＥ１については例えば、損失エネルギＥ１が大きい程、耐衝撃性が優れていると評価して、損失エネルギＥ１の大きい順に優れているとする序列にする。熱エネルギＥ２については例えば、熱エネルギＥ２が大きい程、耐衝撃性が優れていると評価して、熱エネルギＥ２の大きい順に優れているとする序列にする。陥入量Ｈについては例えば、陥入量Ｈが小さい程、傷深さが小さくなるので耐衝撃性が優れていると評価して、陥入量Ｈの小さい順に優れているとする序列にする。
【００４５】
このように、それぞれの試験サンプルＳの粘弾性特性との相関関係を示すデータベースを作成し、コンピュータ等の演算装置に記憶させておく。さらに、このデータベースには、それぞれの項目における複数種類の試験サンプルＳの優位性の序列を関連付けておく。また、それぞれの項目のデータは温度依存性があるので、所定の温度毎のデータベースを作成するとよい。
【００４６】
次いで、上カバーゴムに適切なゴムを選定する際には、図７に例示するように、候補となる複数種類のゴムの粘弾性特性を演算装置に入力する。演算装置では、入力された粘弾性特性と、上述した相関関係および序列とに基づいて、候補となる複数種類のゴムの中から特定のゴムを選定する。
【００４７】
具体的には、それぞれの項目（損失エネルギＥ１、エネルギＥ２、陥入深さＨ）と粘弾性特性との予め把握している相関関係と、入力された粘弾性特性の値とによって、それぞれのゴムについて、それぞれの項目のデータを算出する。これにより、それぞれのゴムの損失エネルギＥ１、エネルギＥ２、陥入深さＨの程度が判明する。
【００４８】
次いで、それぞれの項目では、予め把握している序列に基づいて、それぞれのゴムの優位性について相対評価する。これにより、それぞれの項目での優位性の順番が確定する。
【００４９】
次いで、個別に評価していたゴムを総合評価する。それぞれの項目間では、優先順位を予め設定しておく。例えば、優先順位の高い項目を、損失エネルギＥ１、陥入量Ｈ、熱エネルギＥ２の順番で順位を設定しておく。
【００５０】
総合評価では、すべての項目において、あるゴムが最も優位性が高ければ、そのゴムを選定する。一方、損失エネルギＥ１の項目では、あるゴムが最も優位性が高く、陥入量Ｈの項目や熱エネルギＥ２の項目では別のゴムが最も優位性が高い場合もある。この場合は、優先順位が最も高い項目（損失エネルギＥ１）におけるゴムの順位を重視して、損失エネルギＥ１において最も優位性が高いゴムを選定する。
【００５１】
上述したそれぞれの実施形態では、対象物をコンベヤベルトとし、選定するゴムを上カバーゴムとして例示しているが、これに限定されない。本発明を用いて選定するゴムとしては、その他に、コンベヤベルトの下カバーゴム、タイヤのトレッドゴム等を例示できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  衝撃試験装置
２  設置台
３  フレーム
３ａ  梁部
４  保持機構
５  荷重計
６  変位計
７  温度センサ
８  演算部
９  温度調節器
１０  衝撃付与体
Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）  試験サンプル
【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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【図６】
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【図７】
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