JP6540337B2 - Method to evaluate the crack performance of polymeric materials - Google Patents
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Description
本発明は、高分子材料のクラック性能を評価する方法に関する。 The present invention relates to a method of evaluating the crack performance of polymeric materials.
タイヤをはじめとするゴム材料のクラックは、オゾン、熱、酸素といった環境要因によってジエン系ポリマーのC=C結合が切断されることを起点として、残留歪によって成長すると考えられる。そのため、ゴム材料のクラック性能を評価するためには、ゴム材料の残留歪(歪量)の測定が重要となる。 Cracks in rubber materials such as tires are considered to grow due to residual strain, starting from the fact that the C 結合 C bond of the diene polymer is broken due to environmental factors such as ozone, heat and oxygen. Therefore, in order to evaluate the crack performance of the rubber material, it is important to measure the residual strain (strain amount) of the rubber material.
ゴム材料のクラック性能を評価する方法として、タイヤのトレッド溝の底に設けた切り込みの開き量から歪量を算出してクラック性能を評価する方法(特許文献1〜3参照)や、有限要素法で歪量を解析する方法(特許文献4参照)が知られている。
As a method of evaluating the crack performance of a rubber material, a method of evaluating the crack performance by calculating the strain amount from the opening amount of the cut provided on the bottom of the tread groove of the tire (see
タイヤにおいて、クラックは、トレッド溝の底だけでなく壁にも発生するため、クラック性能を精度よく評価するためには、トレッド溝の壁の歪量についても考慮する必要がある。 In a tire, since cracks occur not only in the bottom of the tread groove but also in the wall, it is necessary to also consider the amount of strain of the tread groove wall in order to accurately evaluate the crack performance.
特許文献1〜3に記載の方法では、トレッド溝の底の歪量は検出できるが、トレッド溝の壁の歪量は検出できない。また、構造による歪量だけでなく、加硫時に生じたゴム分子の配向もクラック性能に影響を及ぼすと考えられるが、特許文献1〜3に記載の方法では、この影響を検出することはできない。
According to the methods described in
一方、特許文献4に記載の方法では、トレッド溝の底の歪量だけでなく、トレッド溝の壁の歪量も検出することができる。しかしながら、特許文献4に記載の方法は、歪量をシミュレーションで求める方法であり、実際のタイヤの歪量を求めるものではない。また、特許文献4に記載の方法でも、加硫時に生じたゴム分子の配向の影響を検出することはできない。 On the other hand, according to the method described in Patent Document 4, not only the strain amount of the bottom of the tread groove but also the strain amount of the wall of the tread groove can be detected. However, the method described in Patent Document 4 is a method of obtaining the amount of strain by simulation, and does not obtain an actual amount of strain of the tire. Further, even the method described in Patent Document 4 can not detect the influence of the orientation of rubber molecules generated at the time of vulcanization.
このように、特許文献1〜4に記載の方法は、高分子材料のクラック性能に影響する因子の検出が充分ではなく、評価の精度の面で改善の余地があった。
As described above, the methods described in
本発明は、前記課題を解決し、高分子材料のクラック性能を高精度に評価できる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method capable of evaluating the crack performance of a polymer material with high accuracy.
本発明は、高輝度X線を高分子材料に照射し、X線のエネルギーを変えながら測定されるX線吸収量から高分子の配向度を算出し、得られた高分子の配向度に基づき、高分子材料のクラック性能を評価する方法に関する。 The present invention irradiates a polymer material with high brightness X-rays, calculates the degree of orientation of the polymer from the amount of X-ray absorption measured while changing the energy of the X-ray, and based on the degree of orientation of the obtained polymer , And a method of evaluating the crack performance of a polymeric material.
高分子材料として、1種類以上のジエン系ゴムを含むゴム材料、又は上記ゴム材料と1種類以上の樹脂とが複合された複合材料を使用することが好ましい。
また、高輝度X線は、光子数が107(photons/s)以上、輝度が1010(photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw)以上であることが好ましい。
更に、高輝度X線を用いて走査するエネルギー範囲が4000eV以下であることが好ましい。
It is preferable to use, as the polymer material, a rubber material containing one or more types of diene-based rubber, or a composite material in which the above-mentioned rubber material and one or more types of resin are composited.
In addition, the high brightness X-ray preferably has a photon number of 10 7 (photons / s) or more and a brightness of 10 10 (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw) or more.
Furthermore, it is preferable that the energy range scanned using high-intensity X-rays is 4000 eV or less.
本発明では、高輝度X線を260〜400eVのエネルギー範囲で走査することによって得られる炭素核のK殻吸収端のX線吸収スペクトルを、試料の角度又はX線の偏光の角度を一定間隔で変えて測定し、得られた各角度のX線吸収スペクトルを、下記(式1)に基づいて規格化した後、波形分離を行って285eV付近のπ*遷移に帰属されるピーク面積又はピーク強度を算出し、得られたピーク面積又はピーク強度を、下記(式2)に基づいて規格化した後、XY座標にプロットして楕円フィッティングを行うことで楕円率を算出し、得られた楕円率から、下記(式3)に基づいて高分子の配向度を算出することが好ましい。
本発明によれば、X線吸収量に基づいて算出される高分子の配向度から高分子材料のクラック性能を評価する方法であるので、高分子材料のクラック性能に影響する因子を充分に検出して、クラック性能を高精度に評価することができる。 According to the present invention, since the crack performance of the polymer material is evaluated from the degree of orientation of the polymer calculated based on the amount of X-ray absorption, a factor affecting the crack performance of the polymer material is sufficiently detected Thus, the crack performance can be evaluated with high accuracy.
本発明は、高輝度X線を高分子材料に照射し、X線のエネルギーを変えながらX線吸収量を測定し、このX線吸収量に基づいて算出される高分子の配向度から、高分子材料のクラック性能を評価する方法である。 In the present invention, high-intensity X-rays are irradiated to a polymer material, the amount of X-ray absorption is measured while changing the energy of X-rays, and the degree of orientation of the polymer calculated based on this amount of X-ray absorption It is a method to evaluate the crack performance of molecular materials.
上記の通り、ゴム等の高分子材料のクラックは残留歪によって成長するため、クラック性能の評価において、残量歪を測定することは重要である。そして、残量歪は、高分子の配向によってもたらされており、高分子の配向度が低いほど残留歪が少なくなり、高分子の配向度が高いほど残留歪が大きくなるという関係がある。そのため、本発明のように、高分子の配向度を算出し、それに基づいてクラック性能を評価することで、高精度な評価が可能となる。 As described above, since cracks in polymer materials such as rubber grow due to residual strain, it is important to measure residual strain in the evaluation of crack performance. The residual strain is caused by the orientation of the polymer. The lower the degree of orientation of the polymer, the lower the residual strain, and the higher the degree of orientation of the polymer, the larger the residual strain. Therefore, as in the present invention, by calculating the degree of orientation of the polymer and evaluating the crack performance based thereon, it is possible to make a highly accurate evaluation.
また、本発明において、高分子の配向度は、高輝度X線を高分子材料に照射し、X線のエネルギーを変えながら測定されるX線吸収量から算出する。この手法では、高輝度X線を照射する箇所を変更することで、任意の箇所の高分子の配向度を算出することができるため、トレッド溝の底だけでなく、壁のクラック性能も容易に評価することができる。 In the present invention, the degree of orientation of the polymer is calculated from the amount of X-ray absorption measured while irradiating X-rays with high brightness to the polymer material and changing the energy of the X-rays. In this method, the degree of orientation of the polymer at an arbitrary location can be calculated by changing the location irradiated with high-intensity X-rays, so crack performance of not only the bottom of the tread groove but also the wall can be easily achieved. It can be evaluated.
本発明において、X線吸収量の測定には、高輝度X線を用いて着目している特定元素の吸収端付近のX線吸収スペクトルを測定する(NEXAFS(吸収端近傍X線吸収微細構造):Near Edge X−ray Absorption Fine Structure)手法を採用でき、軟X線は軽元素の吸収を持つため、ソフトマテリアルの化学状態を詳細に解析できる。 In the present invention, to measure the amount of X-ray absorption, an X-ray absorption spectrum in the vicinity of the absorption edge of a specific element of interest is measured using high-intensity X-rays (NEXAFS (X-ray absorption fine structure near absorption edge) : Near Edge X-ray Absorption Fine Structure) can be adopted, and since soft X-rays have absorption of light elements, the chemical state of the soft material can be analyzed in detail.
NEXAFS法は、X線エネルギーで走査するため光源には連続X線発生装置が必要であり、詳細な化学状態を解析するには高いS/N比及びS/B比のX線吸収スペクトルを測定する必要がある。そのため、シンクロトロンから放射されるX線は、少なくとも1010(photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw)以上の輝度を有し、且つ連続X線源であるため、NEXAFS測定には最適である。尚、bwはシンクロトロンから放射されるX線のband widthを示す。 The NEXAFS method requires a continuous X-ray generator for the light source to scan with X-ray energy, and measures the high S / N ratio and the S / B ratio X-ray absorption spectrum to analyze the detailed chemical state There is a need to. Therefore, the X-ray emitted from the synchrotron has a brightness of at least 10 10 (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw) and is a continuous X-ray source, so NEXAFS measurement Best for Here, bw indicates the band width of the X-ray emitted from the synchrotron.
上記高輝度X線の輝度(photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw)は、好ましくは1010以上、より好ましくは1012以上であり、上限は特に限定されない。また、上記高輝度X線の光子数(photons/s)は、好ましくは107以上、より好ましくは109以上であり、上限は特に限定されない。更に、上記高輝度X線を用いて走査するエネルギー範囲は、好ましくは4000eV以下、より好ましくは1500eV以下、更に好ましくは1000eV以下であり、下限は特に限定されない。 The brightness (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw) of the high brightness X-ray is preferably 10 10 or more, more preferably 10 12 or more, and the upper limit is not particularly limited. Further, the photon number (photons / s) of the high brightness X-ray is preferably 10 7 or more, more preferably 10 9 or more, and the upper limit is not particularly limited. Furthermore, the energy range scanned with the high-brightness X-ray is preferably 4000 eV or less, more preferably 1500 eV or less, and still more preferably 1000 eV or less, and the lower limit is not particularly limited.
NEXAFSの測定方法には、透過法、蛍光法、電子収量法の3つの方法が代表的に用いられ、例えば、特開2012−141278号公報記載の方法を適用できる。本発明の実施例では、電子収量法を用いて実施したが、これに限定されるものではなく、様々な検出方法を用いてもよく、組み合わせて同時計測してもよい。 As a measurement method of NEXAFS, three methods of a transmission method, a fluorescence method and an electron yield method are representatively used, and for example, the method described in JP-A-2012-141278 can be applied. Although the embodiment of the present invention is performed using an electron yield method, the present invention is not limited to this, and various detection methods may be used, or may be combined and measured simultaneously.
上記の電子収量法を用いて高分子材料のX線吸収スペクトル測定を行い解析することで、高分子材料中の高分子の配向度を算出できる。 The degree of orientation of the polymer in the polymer material can be calculated by analyzing the X-ray absorption spectrum of the polymer material using the above-described electron yield method.
高分子の配向度の算出方法としては、例えば、高輝度X線を260〜400eVのエネルギー範囲で走査することによって得られる炭素核のK殻吸収端のX線吸収スペクトルを、試料の角度又はX線の偏光の角度を一定間隔で変えて測定し、得られた各角度のX線吸収スペクトルを、下記(式1)に基づいて規格化した後、波形分離を行って285eV付近のπ*遷移に帰属されるピーク面積又はピーク強度を算出し、得られたピーク面積又はピーク強度を、下記(式2)に基づいて規格化した後、XY座標にプロットして楕円フィッティングを行うことで楕円率を算出し、得られた楕円率から、下記(式3)に基づいて高分子の配向度を算出する、方法が挙げられる。
285eV付近のπ*遷移のピークがC=C結合に対応するため、上記方法により、ゴム分子等、C=C結合を有する高分子の配向度が得られる。 Since the peak of the π * transition around 285 eV corresponds to a C = C bond, the degree of orientation of a polymer having a C = C bond such as a rubber molecule can be obtained by the above method.
ここで、上記方法において、上記高輝度X線のエネルギーを260〜350eVの範囲にすることが好ましい。なお、上記方法では、上記(式1)の操作を行う前に、吸収端前のスロープから評価してバックグランドを引くことが行われる。 Here, in the above method, the energy of the high luminance X-ray is preferably in the range of 260 to 350 eV. In the above method, before performing the operation of the above (Equation 1), the background is evaluated by evaluating from the slope in front of the absorption end.
上記方法において、上記(式1)におけるX線吸収スペクトルの全面積は、測定範囲内のスペクトルを積分したものであり、測定条件等によってエネルギー範囲を変えることができる。 In the above method, the total area of the X-ray absorption spectrum in the above (formula 1) is obtained by integrating the spectrum within the measurement range, and the energy range can be changed depending on the measurement conditions and the like.
図1は、高輝度X線の偏光と試料の角度との関係を説明する図であり、図2は、図1の状態で測定される炭素K殻吸収端付近のX線吸収スペクトルを示すグラフである。図1に示すように、高分子が一定の方向に配向した試料に高輝度X線を照射する場合、高輝度X線の偏光の方向と、高分子の主鎖中のC=Cの方向とが揃っている状態(図1の左側の状態)では、主鎖中のC=Cを検出できるが、試料を回転させ、各方向が揃っていない状態(図1の右側の状態)では、主鎖中のC=Cを充分に検出することができない。そのため、図2に示すように、試料の回転後に測定されるX線吸収スペクトルは、回転前と比較して、C=Cのπ*のピーク強度が小さくなる。この関係を利用して、X線吸収スペクトルのピーク強度から、高分子の配向度を判断することができる。 FIG. 1 is a view for explaining the relationship between the polarization of a high brightness X-ray and the angle of a sample, and FIG. 2 is a graph showing an X-ray absorption spectrum near the carbon K-shell absorption edge measured in the state of FIG. It is. As shown in FIG. 1, when irradiating a sample in which a polymer is oriented in a certain direction with high brightness X-rays, the direction of polarization of high brightness X-rays and the direction of C = C in the main chain of the polymer In the state in which C = C in the main chain can be detected in the state in which (1) in FIG. 1 is aligned, the sample is rotated and in the state in which the respective directions are not aligned (state in the right in FIG. C = C in the chain can not be detected sufficiently. Therefore, as shown in FIG. 2, in the X-ray absorption spectrum measured after the rotation of the sample, the peak intensity of π * of C = C is smaller than that before the rotation. Using this relationship, the degree of orientation of the polymer can be determined from the peak intensity of the X-ray absorption spectrum.
なお、高分子の主鎖中の結合でシャープなピークであれば、C=Cのπ*のピーク以外のピークを使用してもよい。C=Cのσ*のピークを使用することも原理的には可能であるが、図2に示すように、このピークはブロードであるため、本発明には不向きである。 In addition, if it is a sharp peak by the bond in the principal chain of polymer | macromolecule, you may use peaks other than the peak of (pi) * of C = C. Although it is possible in principle to use a C * C σ * peak, this peak is not suitable for the present invention because it is broad as shown in FIG.
高輝度X線は、通常、図2に示したような水平偏光であるが、偏光可変アンジュレータを用いることで、偏光方向(偏光の角度)を変えることができる。 High-brightness X-rays are generally horizontally polarized as shown in FIG. 2, but the polarization direction (polarization angle) can be changed by using a polarization variable undulator.
以下、上記方法を用いてタイヤのトレッド溝のクラック性能を評価する場合の手順について説明する。 Hereafter, the procedure in the case of evaluating the crack performance of the tread groove of a tire using the said method is demonstrated.
図3は、タイヤのトレッド溝における底及び壁の軸方向を示す図である。まず、基準とする方向を定め、その軸方向と高輝度X線の変更方向とが0°になるようにセットする。そして、260〜400eV(好ましくは260〜350eV)のエネルギー範囲において、炭素核のK殻吸収端の必要な範囲で高輝度X線を走査し、X線吸収スペクトルを得る。この操作を、試料の角度又はX線の偏光の角度を変えて複数回実施する。
以下の説明では、試料の角度を0°、30°、60°、90°にして測定した場合(i=4の場合)を例として説明するが、測定する角度や測定回数はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
FIG. 3 is a view showing an axial direction of a bottom and a wall in a tread groove of a tire. First, the reference direction is determined, and the axial direction and the change direction of the high-intensity X-ray are set to 0 °. Then, in the energy range of 260 to 400 eV (preferably 260 to 350 eV), high-intensity X-rays are scanned in the necessary range of the K-shell absorption edge of the carbon nucleus to obtain an X-ray absorption spectrum. This operation is performed a plurality of times while changing the angle of the sample or the angle of polarization of the X-ray.
In the following description, the case where the sample angle is measured at 0 °, 30 °, 60 °, and 90 ° (i = 4) is described as an example, but the angle to be measured and the number of times of measurement are limited thereto. It is possible to change as appropriate.
光源からの試料の距離などの微妙な変化がX線吸収スペクトルの大きさに影響を与えるため、NEXAFS法は絶対値測定が困難で、炭素原子のK殻吸収端のNEXAFS測定結果を試料間で単純に比較できない。そこで、上記(式1)を用いて、炭素原子のK殻吸収端のピーク面積が1となるように規格化する。具体的には、先ず、規格化前のX線吸収スペクトルについて(式1)をもとに規格化定数αを算出し、次いで規格化前のX線吸収スペクトルにαを乗じたスペクトルに補正(規格化)することで、各試料間のピークを直接比較できる。この操作を、各角度(0°、30°、60°、90°)のX線吸収スペクトルに対して実施する。 Because subtle changes such as the distance of the sample from the light source affect the size of the X-ray absorption spectrum, it is difficult to measure the absolute value of the NEXAFS method, and the NEXAFS measurement result of the K-shell absorption edge of carbon atom It can not simply compare. Therefore, using the above (formula 1), normalization is performed so that the peak area of the K-shell absorption edge of the carbon atom is 1. Specifically, first, the normalization constant α is calculated based on (Equation 1) for the X-ray absorption spectrum before normalization, and then corrected to a spectrum obtained by multiplying the X-ray absorption spectrum before normalization by α ( By normalizing), it is possible to directly compare peaks between samples. This operation is performed on the X-ray absorption spectrum of each angle (0 °, 30 °, 60 °, 90 °).
次に、規格化後のX線吸収スペクトルを波形分離して、C=Cのπ*のピーク面積又はピーク強度を算出する。この操作を、各角度のX線吸収スペクトルに対して実施してから、上記(式2)を用いて、各角度のピーク面積又はピーク強度s(ni)を規格化する。今回の例では、(式2)は以下のようになる。この式に基づき、規格化後の各角度のピーク面積又はピーク強度S(ni)を算出する。
次に、各角度の規格化後のピーク面積又はピーク強度S(ni)をXY平面にプロットして楕円フィッティングを行う。これにより、図4に示すように、配向角(平均配向角)が求まる。そして、上記(式3)を用いて、配向度(平均配向度)を算出する。配向度の値が小さいほど、高分子が配向しておらず、残留歪が少ないこと、すなわち、クラック性能に優れることを示す。 Next, the peak area or peak intensity S (n i ) after normalization of each angle is plotted on the XY plane to perform elliptic fitting. Thereby, as shown in FIG. 4, the orientation angle (average orientation angle) is obtained. Then, the degree of orientation (average degree of orientation) is calculated using the above (formula 3). As the value of the degree of orientation is smaller, the polymer is not oriented and the residual strain is small, that is, the crack performance is excellent.
なお、平均配向度及び配向角から、図5に示すように、周方向の配向度と軸方向の配向度を算出することができる。例えば、タイヤのトレッドに使用される高分子材料の場合、周方向に配向する原因の1つとして、押出加工の際にゴム分子が伸ばされることが考えられ、また、軸方向の原因の1つとして、プレス加工の際に金型の形状に沿ってゴム分子が配向することが考えられる。そのため、周方向の配向度と軸方向の配向度を個別に算出することで、配向が生じた原因を詳細に解析することができる。 From the average degree of orientation and the orientation angle, as shown in FIG. 5, the degree of orientation in the circumferential direction can be calculated. For example, in the case of a polymer material used for the tread of a tire, it is considered that rubber molecules are stretched during extrusion as one of the causes of circumferential orientation, and one of the causes of the axial direction. It is conceivable that the rubber molecules are oriented along the shape of the mold during press working. Therefore, by separately calculating the degree of orientation in the circumferential direction and the degree of orientation in the axial direction, it is possible to analyze in detail the cause of the orientation.
本発明に適用できる上記高分子材料としては特に限定されず、従来公知のものが挙げられるが、例えば、1種類以上のジエン系ゴムを含むゴム材料、該ゴム材料と1種類以上の樹脂とが複合された複合材料を好適に使用できる。上記ジエン系ゴムとしては、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)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)などの二重結合を有するポリマーが挙げられる。 The above-mentioned polymer material applicable to the present invention is not particularly limited, and conventionally known materials may be mentioned. For example, a rubber material containing one or more kinds of diene-based rubber, the rubber material and one or more kinds of resins Composite composite materials can be suitably used. Examples of the diene rubber include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), Polymers having double bonds such as halogenated butyl rubber (X-IIR) and styrene isoprene butadiene rubber (SIBR) can be mentioned.
上記樹脂としては特に限定されず、例えば、ゴム工業分野で汎用されているものが挙げられ、例えば、C5系脂肪族石油樹脂、シクロペンタジエン系石油樹脂などの石油樹脂が挙げられる。これらの材料に対して本発明の劣化解析方法を好適に適用できる。 The resin is not particularly limited, and examples thereof include those widely used in the rubber industry, such as petroleum resins such as C5 aliphatic petroleum resins and cyclopentadiene petroleum resins. The degradation analysis method of the present invention can be suitably applied to these materials.
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。 Although the present invention will be specifically described based on examples, the present invention is not limited to these.
<試料1、2の作製>
下記に記載する配合内容に従い、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、混練物を得た。
得られた混練物に、硫黄及び加硫促進剤を配合し、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を、160℃で20分間加硫することにより、加硫ゴム組成物を製造し、後述の比較例1で評価した。
また、得られた未加硫ゴム組成物を、トレッド形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、160℃で20分間加硫することにより試験用タイヤを製造し、後述の実施例1、比較例2で評価した。
(配合)
天然ゴム(NR):TSR20(30質量部)
スチレンブタジエンゴム(SBR):日本ゼオン(株)製Nipol1502(70質量部)
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(N2SA:71m2/g)(30質量部)
シリカ:Degussa社製のUltrasil VN3(60質量部)
シランカップリング剤:Degussa社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)(3質量部)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140(10質量部)
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)(4質量部)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355(2.5質量部)
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R(3質量部)
ステアリン酸:日本油脂(株)製の椿 (2質量部)
粉末硫黄: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)(1.2質量部)
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)(1質量部)
<Preparation of
According to the contents of the composition described below, materials other than sulfur and vulcanization accelerator are filled in 1.7L Banbury made by Kobe Steel Co., Ltd. so that the filling rate is 58%, and reach 140 ° C at 80 rpm. The mixture was kneaded until the mixture was obtained.
Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product to obtain an unvulcanized rubber composition.
The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to produce a vulcanized rubber composition, which was evaluated in Comparative Example 1 described later.
Further, the obtained unvulcanized rubber composition is molded into a tread shape, laminated with other tire members, molded into a tire, and vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to manufacture a test tire, which will be described later. Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated.
(Blended)
Natural rubber (NR): TSR 20 (30 parts by mass)
Styrene butadiene rubber (SBR): Nippon Zeon Co., Ltd. Nipol 1502 (70 mass parts)
Carbon black: Show black N 351 (N 2 SA: 71 m 2 / g) (30 parts by mass) manufactured by Cabot Japan Ltd.
Silica: Ultrasil VN3 (60 parts by mass) manufactured by Degussa
Silane coupling agent: Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by Degussa (3 parts by mass)
Oil: Process X-140 (10 parts by mass) manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Anti-aging agent: Noclac 6C (N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine) (4 parts by mass) manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd.
Wax: Ozo Ace 0355 (2.5 parts by mass) manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.
Zinc oxide: Ginkgo R (3 parts by mass) manufactured by Toho Zinc Co., Ltd.
Stearic acid: A lees from Nippon Yushi Co., Ltd. (2 parts by mass)
Powdered sulfur: 5% oil-treated powdered sulfur (soluble sulfur containing 5% by mass of oil) manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. (1.2 parts by mass)
Vulcanization accelerator: Noxceler CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide) manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. (1 part by mass)
<実施例1>
NEXAFS手法を用いて、下記条件により、各試料のX線吸収スペクトルを測定し、上記(式1)〜(式3)を用いて、各試料のトレッド溝の底の配向度を算出した。
測定に際し、試験片は、上記方法で作製した試験用タイヤ(未使用品)のトレッド溝の底を、図3で定めた軸方向を基に、1mm×2mm×0.5mm程度に切り出し、JIS―K6229に準じたソックスレー抽出法による抽出操作などを用いてブルーム物を除去したものを使用した。
各試料で楕円フィッティングを行った結果を図6、7に示す。図6に示すように、試料1のフィッティング結果は、真円と略重なるものであった。
(使用装置、測定条件)
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:5×1012(photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw)
光子数:2×109(photons/s)
測定した光子エネルギー領域:275eV〜320eV
測定した試料の角度:0°、30°、60°、90°
Example 1
The X-ray absorption spectrum of each sample was measured using the NEXAFS method under the following conditions, and the degree of orientation of the bottom of the tread groove of each sample was calculated using (Equation 1) to (Equation 3) above.
At the time of measurement, the test piece cuts out the bottom of the tread groove of the test tire (unused product) manufactured by the above method to about 1 mm × 2 mm × 0.5 mm based on the axial direction defined in FIG. A product from which blooms have been removed using a Soxhlet extraction method according to K6229 or the like.
The results of elliptic fitting for each sample are shown in FIGS. As shown in FIG. 6, the fitting result of the
(Equipment used, measurement conditions)
NEXAFS: NEXAFS measuring device attached to BL12 beam line at Saga Prefectural Kyushu Synchrotron Light Research Center Brightness: 5 × 10 12 (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw)
Photon number: 2 × 10 9 (photons / s)
Measured photon energy range: 275 eV to 320 eV
Measured sample angle: 0 °, 30 °, 60 °, 90 °
<比較例1>
(オゾン劣化試験)
上記方法で作製した加硫ゴム組成物のスラブ(加硫ゴム組成物)を、JIS―K6259のオゾン劣化試験後、JIS―K6259の「附属書1(規定)き裂の評価方法」を用いてクラック性能を評価した。
Comparative Example 1
(Ozone degradation test)
The slab (vulcanized rubber composition) of the vulcanized rubber composition prepared by the above method is subjected to the ozone degradation test of JIS-K 6259, and then using the “appendix 1 (definition) crack evaluation method” of JIS-K 6259 The crack performance was evaluated.
<比較例2>
(実車調査)
上記方法で作製後、実車に装着して2年経過した試験用タイヤを、JIS―K6259の「附属書1(規定)き裂の評価方法」を用いてクラック性能を評価した。
Comparative Example 2
(Vehicle survey)
The crack performance was evaluated using the test method of JIS-K6259 "Annex 1 (Described) Crack Evaluation Method" according to JIS-K 6259 after the test tire was mounted on an actual vehicle after being manufactured by the above method.
実車調査は、実際の使用状況を踏まえた結果となるので、これを基準として考える。
実車調査では、試料2よりも試料1の方がクラック性能に優れるという結果が得られた。
オゾン劣化試験では、試料1よりも試料2の方がクラック性能に優れるという実車調査に反した結果が得られた。
これに対し、実施例1では、試料2よりも試料1の方が配向度が低く、クラック性能に優れるという実車調査と同様の結果が得られた。
Vehicle surveys are based on actual usage, so we will use this as a standard.
In the actual vehicle survey, the result that the
In the ozone deterioration test, a result contrary to the actual vehicle investigation in which the sample 2 had better crack performance than the
On the other hand, in Example 1, the
以上の結果から、本発明の方法により、クラック性能を高精度に評価できることが明らかとなった。 From the above results, it has become clear that the crack performance can be evaluated with high accuracy by the method of the present invention.
なお、本実施例では、タイヤのトレッド溝の底の歪量を測定する場合について説明したが、高輝度X線の照射箇所を変更することにより、トレッド溝の壁の歪量を測定することも可能である。トレッド溝の底の歪量だけでも周方向の配向度を解析することができるが、トレッド溝の壁の歪量を併せて測定することで、周方向の配向度をより詳細に解析することができる。 In addition, although the case where the distortion amount of the bottom of the tread groove of a tire was measured was demonstrated in the present Example, the distortion amount of the wall of a tread groove is also measured by changing the irradiation location of high-intensity X ray. It is possible. Although the degree of orientation in the circumferential direction can be analyzed only by the amount of strain at the bottom of the tread groove, the degree of orientation in the circumferential direction can be analyzed in more detail by additionally measuring the amount of strain in the tread groove wall. it can.
また、本実施例では、タイヤのトレッド溝のクラック性能を評価する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、サイドウォール等、他のタイヤ部材に適用することも可能であるし、高分子材料を使用したものであれば、タイヤ以外の製品に適用することも可能である。 Moreover, although the case where the crack performance of the tread groove of a tire was evaluated was demonstrated in the present Example, this invention is not limited to this, It is also possible to apply to other tire members, such as a sidewall, It is also possible to apply to products other than a tire as long as it uses a polymer material.
Claims (5)
得られた高分子の配向度に基づき、高分子材料のクラック性能を評価する方法。 The polymer material is irradiated with high-intensity X-rays, and the degree of orientation of the polymer is calculated from the amount of X-ray absorption measured while changing the energy of the X-rays,
A method of evaluating the crack performance of a polymer material based on the degree of orientation of the obtained polymer.
得られた各角度のX線吸収スペクトルを、下記(式1)に基づいて規格化した後、波形分離を行って285eV付近のπ*遷移に帰属されるピーク面積又はピーク強度を算出し、
得られたピーク面積又はピーク強度を、下記(式2)に基づいて規格化した後、XY座標にプロットして楕円フィッティングを行うことで楕円率を算出し、
得られた楕円率から、下記(式3)に基づいて高分子の配向度を算出する、請求項1〜4のいずれかに記載の高分子材料のクラック性能を評価する方法。
After normalizing the obtained X-ray absorption spectrum of each angle based on the following (formula 1), waveform separation is performed to calculate the peak area or peak intensity belonging to the π * transition around 285 eV,
After normalizing the obtained peak area or peak intensity based on the following (formula 2), the ellipticity is calculated by plotting on XY coordinates and performing elliptic fitting,
The method to evaluate the crack performance of the polymeric material in any one of Claims 1-4 which calculates the degree of orientation of a polymer | macromolecule based on the following (Formula 3) from the obtained ellipticity.
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