(57)【要約】【課題】大変形のせん断ひずみを繰り返し与えるような苛酷な条件においても、ゴムの疲労試験を正確に行うことができるゴム−金属複合体、及びこれを用いたゴムの疲労試験方法を提供する。【解決手段】ゴム片と、該ゴム片を挟持する一対の金属板とを有するゴム−金属複合体であって、上記ゴム片は、くびれ部と、該くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記くびれ部の最小径は、上記一対の円柱部の最大径の３０〜７０％であり、上記円柱部の高さは、上記ゴム片全体の高さの１０〜３０％であるゴム−金属複合体に関する。【選択図】図１
2013238494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム片と、該ゴム片を挟持する一対の金属板とを有するゴム−金属複合体であって、
前記ゴム片は、くびれ部と、該くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、
前記くびれ部の最小径は、前記一対の円柱部の最大径の３０〜７０％であり、
前記円柱部の高さは、前記ゴム片全体の高さの１０〜３０％であるゴム−金属複合体。
【請求項２】
請求項１記載のゴム−金属複合体を用いたゴムの疲労試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム−金属複合体、及びこれを用いたゴムの疲労試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムの疲労試験において、せん断モード又はねじりモードでゴムに変形を与える際には、金属板に円柱形状のゴム片を固定し、金属板に対して所定のひずみを与える方法が一般的である。ゴム片と金属板の固定方法としては、未加硫ゴムと金属板とを加硫接着する方法や、接着剤を用いて加硫ゴムと金属板とを接着する方法などが知られている。また、特許文献１には、ゴム片と金属板との間に接着剤を塗布した後、加硫接着を行う方法が開示されている。
【０００３】
しかし、上述のいずれの接着方法でも、低温条件下や、高速変形時、大変形時などの苛酷な条件においては、ゴムの疲労破壊が起こる前にゴム片と金属板との接着部分が破壊され、ゴムの疲労試験を正確に行うことができない場合がある。また、通常、接着剤は耐熱性が低いため、接着剤を用いた場合、１００℃以上の高温条件下ではゴムの疲労試験を行うことができない場合がある。そのため、上述のような苛酷な条件であっても、ゴムの疲労試験を正確に行うことができる方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決し、大変形のせん断ひずみを繰り返し与えるような苛酷な条件においても、ゴムの疲労試験を正確に行うことができるゴム−金属複合体、及びこれを用いたゴムの疲労試験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】
【０００６】
本発明は、ゴム片と、上記ゴム片を挟持する一対の金属板とを有するゴム−金属複合体であって、上記ゴム片は、くびれ部と、上記くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記くびれ部の最小径は、上記一対の円柱部の最大径の３０〜７０％であり、上記円柱部の高さは、上記ゴム片全体の高さの１０〜３０％であるゴム−金属複合体に関する。
【０００７】
本発明はまた、上記ゴム−金属複合体を用いたゴムの疲労試験方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のゴム−金属複合体によれば、特定の形状を有するゴム片を一対の金属板で挟持した構造であるため、大変形のせん断ひずみを繰り返し与えるような苛酷な条件においても、ゴムの疲労試験を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のゴム−金属複合体及び実施例１のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図２】実施例２のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図３】従来のゴム−金属複合体及び比較例１のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図４】比較例２のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図５】比較例３のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図６】比較例４のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図７】比較例５のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図８】実施例及び比較例の疲労試験の結果を示したグラフである。
【図９】比較例１の試験後の状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のゴム−金属複合体は、ゴム片と、上記ゴム片を挟持する一対の金属板とを有するゴム−金属複合体であって、上記ゴム片は、くびれ部と、上記くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記くびれ部の最小径は、上記一対の円柱部の最大径の３０〜７０％であり、上記円柱部の高さは、上記ゴム片全体の高さの１０〜３０％である。
【００１１】
従来のゴム−金属複合体は、図３に示すように、円柱状のゴム片２１を一対の金属板２２で挟持した構造であるため、大変形のせん断ひずみを繰り返し与えるような苛酷な条件では、ゴム片２１と金属板２２との接着部分が破壊されてしまい、ゴムの疲労試験を正確に行うことができない場合がある。これに対し、本発明のゴム−金属複合体は、図１に示すように、くびれ部１ａと、該くびれ部１ａを挟持する一対の円柱部１ｂとを有するゴム片１を一対の金属板２で挟持した構造であるため、ひずみのエネルギーをくびれ部１ａの中心（最小径の部分）に集中させることができる。これにより、ゴム片１と金属板２との接着部分の破壊を抑制し、上記のような苛酷な条件であっても、ゴムの疲労試験を正確に行うことができる。
【００１２】
なお、本明細書において、円柱部とは、径が略一定の円柱で構成された部分をいい、くびれ部とは、ゴム片の各円柱部から中心に向かって径が漸減している部分をいう。なお、円柱部を有しないゴム片の場合、くびれ部は、ゴム片の端部から中心に向かって径が漸減している部分をいう。
【００１３】
くびれ部の最小径（図１のａ）は、円柱部の最大径の３０％以上、好ましくは４０％以上である。３０％未満であると、ゴム片が繰り返し変形に耐えられず、機械疲労を与えることが困難となり、ゴムの疲労試験を正確に行うことができない場合がある。ゴム片のくびれ部分の最小径は、円柱部の最大径の７０％以下、より好ましくは６０％以下である。７０％を超えると、ゴム片の形状を変更した効果が現れにくく、従来使用されていた円柱状のゴム片とほぼ同様の試験結果が得られる傾向がある。
【００１４】
各円柱部の高さ（図１のｂ）は、ゴム片の全体の高さの１０％以上、好ましくは１５％以上である。１０％未満であると、金属板とゴム片との接着性を充分に確保できないおそれがある。各円柱部の高さは、ゴム片の全体の高さの３０％以下、好ましくは２５％以下である。３０％を超えると、くびれ部の角度が急峻となり、ひずみのエネルギーがくびれ部の中心以外に加わり易くなるため、ゴムの疲労試験を正確に行うことができない場合がある。
【００１５】
なお、ゴム片全体の高さ（図１のｃ）は特に限定されないが、１〜１０００ｍｍ（好ましくは１〜１００ｍｍ）程度であればよい。同様に、円柱部の最大径（図１のｄ）は、２〜２０００ｍｍ（好ましくは２〜２００ｍｍ）程度であればよい。
【００１６】
ひずみのエネルギーをくびれ部の中心に集中させやすいという理由から、ゴム片は、上下左右に略対称な形状であることが好ましい。また、同様の理由から、くびれ部の最小径の位置は、ゴム片全体の高さの中間地点であることが好ましい。
【００１７】
ゴム片に使用するゴム成分として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）などのジエン系ゴムが挙げられる。
また、ゴム片は、ゴム組成物の製造に一般的に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、老化防止剤、オイル、ワックス、硫黄、加硫促進剤などを適宜配合できる。
【００１８】
金属板の材質としては特に限定されないが、例えば、鉄、鋼、鉛、アルミニウム、銅などが挙げられる。
【００１９】
本発明のゴム−金属複合体は、通常の方法で製造される。すなわち、上記成分を配合したゴム組成物を金属板で挟み、加硫機中で加熱加圧することにより、製造することができる。
【実施例】
【００２０】
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。
【００２１】
以下、実施例及び比較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％）
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）
【００２２】
（実施例及び比較例）
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）で得られた未加硫ゴム組成物と金属板とを貼り合わせ、１６０℃で２０分間加硫することにより、図１〜７に示すゴム−金属複合体を得た。金属板は、ＳＳ４００の鋼板にブラスト処理を行ったものを使用した。加硫は、ゴム片が表２に示す形状となるような金型をそれぞれ使用して行った。
【００２３】
【表１】
2013238494.tif 000003
【００２４】
【表２】
2013238494.tif 000004
【００２５】
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。
ひずみの入力：せん断モード
ひずみ量：５０％
試験温度：４０℃
周波数：１０Ｈｚ
【００２６】
疲労試験の結果を図８に示す。図８では、繰り返し疲労回数に対するせん断応力（Ｇ＊）をプロットしている。
【００２７】
実施例１及び２は、３００万回以上の繰り返し疲労を与えても、ゴム片と金属板との間の接着層は破壊されず、ゴムの疲労破壊を正確に評価することができた。
ゴム片がくびれ部を有しない比較例１は、４０万回程度の繰り返し疲労でＧ＊の低下が始まっており、ゴムの疲労破壊を正確に評価することができなかった。また、図９に示すように、試験後のサンプルはゴム片と金属板との間の接着層で破壊が生じていた。
ゴム片が円柱部を有しない比較例２は、ゴム片と金属板との間の接着層は破壊されなかったが、１８０万回程度の繰り返し疲労でゴムが破壊してしまい、機械疲労を充分に与えることができなかった。
円柱部の高さが所定の範囲を超える比較例３は、３５万回程度でＧ＊が急激に低下しており、ゴムの疲労破壊を正確に評価することができなかった。また、比較例１と同様、試験後のサンプルはゴム片と金属板との間の接着層で破壊が生じていた。
くびれ部の最小径が所定の範囲を超える比較例４は、３０万回程度でＧ＊の低下が始まっており、ゴムの疲労破壊を正確に評価することができなかった。また、比較例１と同様、試験後のサンプルはゴム片と金属板との間の接着層で破壊が生じていた。
くびれ部の最小径が所定の範囲未満である比較例５は、ゴム片と金属板との間の接着層は破壊されなかったが、５万回程度の繰り返し疲労でゴムが破壊してしまい、機械疲労を充分に与えることができなかった。
【００２８】
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】
【００２９】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１：ゴム片
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ：くびれ部
１ｂ、１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ、６１ｂ：円柱部
２、１２、２２、３２、４２、５２、６２：金属板
ａ：くびれ部の最小径
ｂ：円柱部の高さ
ｃ：ゴム片全体の高さ
ｄ：円柱部の最大径
【図１】
2013238494.tif 000005
【図２】
2013238494.tif 000006
【図３】
2013238494.tif 000007
【図４】
2013238494.tif 000008
【図５】
2013238494.tif 000009
【図６】
2013238494.tif 000010
【図７】
2013238494.tif 000011
【図８】
2013238494.tif 000012
【図９】
2013238494.tif 000013