(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、ゴムの破壊試験を正確に、かつ再現性よく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破壊試験方法を提供する。【解決手段】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、上記くびれ部の最小径の位置に形成された円周状の切り込みと、上記くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記切り込みの深さは、上記くびれ部の最小径の５〜２５％であるゴム−金属複合体に関する。【選択図】図１
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【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、該くびれ部の最小径の位置に形成された円周状の切り込みと、該くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、
前記切り込みの深さは、前記くびれ部の最小径の５〜２５％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破壊試験方法。
【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破壊試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムの破壊試験において、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、ゴムの破壊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破壊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、ゴムの破壊試験を正確に、かつ再現性よく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、ゴムの破壊試験を正確に、かつ再現性よく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破壊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、上記くびれ部の最小径の位置に形成された円周状の切り込みと、上記くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記切り込みの深さは、上記くびれ部の最小径の５〜２５％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破壊試験方法に関する。
【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、かつ再現性よく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】従来のゴム−金属複合体を示す模式図である。
【図３】ガイドラインを形成する装置の模式図である。
【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、上記くびれ部の最小径の位置に形成された円周状の切り込みと、上記くびれ部を挟持する一対の円柱部とを有し、上記切り込みの深さは、上記くびれ部の最小径の５〜２５％である。
【００１１】
従来のゴム−金属複合体は、図２に示すように、円柱状のゴム片１１を一対の金属板１２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１１と金属板１２との接着部分が破壊されてしまい、ゴムの破壊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の最小径の位置に形成された円周状の切り込み（ガイドライン）１ｅ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）に形成された切り込み１ｅに集中させ、かつ破壊の伸展方向を制御することができる。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、ゴムの破壊試験を正確に、かつ再現性良く行うことができる。
【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】
ガイドラインの深さ（図１のｅ）は、くびれ部の最小径の５％以上、好ましくは１０％以上である。５％未満では、ガイドラインを形成した効果が薄く、破壊の伸展方向を制御できない場合がある。ガイドラインの深さは、くびれ部の最小径の２５％以下、好ましくは１５％以下である。２５％を超えると、破壊の伸展方向を制御できるが、小さなひずみでゴムが破壊してしまうため、破壊試験の評価方法として好ましくない。
【００１４】
ガイドラインを入れる方法は特に限定されないが、図３に示すような装置を用いて、ゴム片のくびれ部の最小径の位置にカミソリ刃２１を当て、ゴム−金属複合体を回転させる方法が好ましい。この方法によれば、均一な深さで円周状のガイドラインを形成することができる。また、カミソリ刃２１の固定治具２２にマイクロメーター２３を付けることで、ガイドラインの深さを０．１ｍｍ単位で制御することができる。
【００１５】
くびれ部の最小径（図１のａ）は、円柱部の最大径の３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましい。３０％未満であると、ゴム片が繰り返し変形に耐えられず、ゴムの破壊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％以下が好ましく、６０％以下がより好ましい。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。
【００１６】
各円柱部の高さ（図１のｂ）は、ゴム片の全体の高さの１０％以上が好ましく、１５％以上がより好ましい。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、より好ましくは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、ゴムの破壊試験を正確に行うことができない場合がある。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、未加硫の段階で所望の形状にあわせて加工し、接着剤を塗布した金属板で挟み、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】
【００２２】
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。
【００２３】
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：日本油脂（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）
【００２４】
（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。
得られたゴム−金属複合体に、図３に示す装置を用いて、表２に示す深さのガイドラインを形成し、評価用のサンプルを得た。代表として、実施例１のサンプルを図１に示す。サンプルは各実施例及び比較例ごとに３個ずつ作製した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
2013238495.tif 000004
【００２７】
破壊試験は、（株）ヨシミズ製の大型破壊試験機を用いて、下記の条件で行った。破壊試験の結果を表３に示す。
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
【００２８】
【表３】
2013238495.tif 000005
【００２９】
実施例１〜２は、標準偏差が小さく、変動係数も１０％以下であることから、破壊が起きるまでの繰り返し入力回数の再現性が高いことが分かった。また、試験後の各サンプルの破壊面を比較すると、いずれもガイドラインに沿って破壊が起きており、破壊の伸展方向の再現性が高いことが確認できた。
ゴム片がガイドラインを有しない比較例１は、破壊に至るまでの繰り返し入力回数が多かった。また、入力回数の標準偏差や変動係数が大きく、実施例１〜２よりも試験の再現性が低いことが分かった。試験後の各サンプルの破壊面を比較すると、破壊の伸展方向に統一性がなく、破壊の伸展方向の再現性が低いことが確認できた。
ガイドラインの深さが所定の範囲未満である比較例２は、比較例１と同様、入力回数の標準偏差や変動係数が大きく、実施例１及び２よりも試験の再現性が低いことが分かった。試験後の各サンプルの破壊面を比較すると、ガイドラインに沿った破壊が起きていないものがあり、破壊の伸展方向の再現性が低いことが確認できた。
ガイドラインの深さが所定の範囲を超える比較例３は、破壊に至るまでの繰り返し入力回数が少なかった。また、変動係数が実施例１〜２及び他の比較例よりも大きく、試験の再現性が低いことが分かった。
【００３０】
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】
【００３１】
１、１１：ゴム片
１ａ：くびれ部
１ｂ：円柱部
１ｅ：切り込み（ガイドライン）
２、１２：金属板
２１：カミソリ刃
２２：固定治具
２３：マイクロメーター
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
ｅ：ガイドラインの深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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