JP5814277B2 - 破壊エネルギー予測方法及びゴム組成物 - Google Patents
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Description
各ゴム材料(各試料)のC=C結合量を求める方法として、例えば、上記高輝度X線のエネルギーを260〜400eVの範囲において炭素原子のK殻吸収端の必要な範囲を走査することによって得られるX線吸収スペクトルに基づいて下記(式1)により規格化定数α及びβを算出し、該規格化定数α及びβを用いて補正された炭素原子のK殻吸収端のX線吸収スペクトルを波形分離し、得られた285eV付近のπ*遷移に帰属されるピーク面積を用いて下記(式2)により、各ゴム材料のC=C結合量を求める方法が挙げられる。
(式1)
[未加硫ポリマーにおける測定範囲のX線吸収スペクトルの全面積]×α=1
[各ゴム材料における測定範囲のX線吸収スペクトルの全面積]×β=1
(式2)
[(各ゴム材料のπ*のピーク面積)×β]/[(未加硫ポリマーのπ*のピーク面積)×α]×100=各ゴム材料のC=C結合量(%)
以下の配合内容に従い、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を充填率が58%になるように(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーに充填し、80rpmで140℃に到達するまで混練した(工程1)。工程1で得られた混練物に、硫黄及び加硫促進剤を以下の配合にて添加、混練し、更に以下の条件で加硫することでゴム架橋体1、2を作製した(工程2)。
天然ゴム50質量部、ブタジエンゴム50質量部、カーボンブラック60質量部、オイル5質量部、老化防止剤4質量部、ワックス2.5質量部、酸化亜鉛3質量部、ステアリン酸2質量部、粉末硫黄1.2質量部、及び加硫促進剤1質量部
なお、使用材料は以下のとおりである。
天然ゴム:TSR20
ブタジエンゴム:宇部興産(株)製BR150B
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N351
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
粉末硫黄(5%オイル含有):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)
ゴム架橋体1:170℃、10分間
ゴム架橋体2:180℃、8分間
前記で得られたゴム架橋体1、2を、それぞれJIS−K6257記載の促進老化試験で老化させることにより、劣化ゴム架橋体3、4を作製した。
ゴム架橋体1と配合が同一で、経過年が下記のタイヤを使用した。
新品タイヤ:新品
中古タイヤ1:製造から3.5年経過
中古タイヤ2:製造から5.0年経過
前記で得られたゴム架橋体1、2、劣化ゴム架橋体3、4、新品タイヤ、及び中古タイヤ1、2を、それぞれダンベル状3号で打ち抜き、各試験片を作製した。得られた試験片を以下の評価に供し、結果を表1に示した。なお、破壊エネルギーの予測値は、ゴム架橋体1、2及び劣化ゴム架橋体3、4のC=C結合量(%)と、破壊エネルギーの算出値(実測値)をもとにして作製した相関線から予測した値である。
JIS−K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に従って、各試験片の引張強度と破断伸びを測定した。更に、引張強度×破断伸び/2により破壊エネルギーを算出した。
NEXAFSを使用して、各試験片について、以下のC=C結合量分析の実施によりC=C結合量(%)を測定した。なお、NEXAFSの使用装置、測定条件は以下のとおりで、測定に際し、試験片をミクロトームで100μm以下の厚みになるように加工し、その後、真空デシケータに保存した。
NEXAFS:佐賀県立九州シンクロトロン光研究センターのBL12ビームライン付属のNEXAFS測定装置
輝度:5×1012photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw
光子数:2×109photons/s
測定した光子エネルギー領域:275eV〜320eV
高輝度X線のエネルギーを260〜400eVの範囲で走査し、炭素原子のK殻吸収端のX線吸収スペクトルを得た。このスペクトルにおいて必要な範囲である260〜350eVの範囲をもとに(式1)から規格化定数α、βを算出し、この定数を用いてスペクトルを規格化(補正)した。規格化後のスペクトルを波形分離し、285eV付近のπ*遷移に帰属されるピーク面積をもとに(式2)からC=C結合量(%)を求めた。
天然ゴム0.5gとブタジエンゴム0.5gをトルエン30mlに溶解させた後、メタノール300mlで再沈殿を行い、ポリマー中の余分な薬品等を除去した。その後、トルエン30mlに再度溶解させ、シリコンウェハ上にスピンコートし、薄膜を作製した。
Claims (3)
- 原材料ポリマー中の炭素−炭素二重結合含有量に対する、それを用いたゴム材料中の炭素−炭素二重結合含有量の存在割合(%)を、
高輝度X線のエネルギーを260〜400eVの範囲において炭素原子のK殻吸収端の必要な範囲を走査することによって得られるX線吸収スペクトルに基づいて下記(式1)により規格化定数α及びβを算出し、該規格化定数α及びβを用いて補正された炭素原子のK殻吸収端のX線吸収スペクトルを波形分離し、得られた285eV付近のπ * 遷移に帰属されるピーク面積を用いて下記(式2)により、求めることで、破壊エネルギーを予測する破壊エネルギー予測方法。
(式1)
[未加硫ポリマーにおける測定範囲のX線吸収スペクトルの全面積]×α=1
[各ゴム材料における測定範囲のX線吸収スペクトルの全面積]×β=1
(式2)
[(各ゴム材料のπ * のピーク面積)×β]/[(未加硫ポリマーのπ * のピーク面積)×α]×100=各ゴム材料の炭素−炭素二重結合含有量の存在割合(%) - 前記ピーク面積に代えて、ピーク強度を用いる請求項1記載の破壊エネルギー予測方法。
- 前記ゴム材料がタイヤ用ゴム組成物である請求項1又は2記載の破壊エネルギー予測方法。
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