特許 6247461 部材の変形量の測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6247461

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】部材の変形量の測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/44 20060101AFI20171204BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/44

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-126833(P2013-126833)

(22)【出願日】2013年6月17日

(65)【公開番号】特開2015-1475(P2015-1475A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2016年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】上野 真一

(72)【発明者】

【氏名】津▲崎▼ 豪俊

(72)【発明者】

【氏名】川端 宏志

(72)【発明者】

【氏名】笠間 健一

(72)【発明者】

【氏名】工藤 智昌

【審査官】 赤坂 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２０１５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７６８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２０３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１８０７４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−１７３２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１１５８２９０（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

経時変形特性を具えた部材の変形量を測定する方法であって、
前記部材と、この部材が置かれる支持台との間に、前記部材と前記支持台との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段を配置して経時変形させる工程と、
経時変形した部材の変形量を測定する工程とを含み、
前記摩擦低下手段は、前記部材の前記変形とともに回転する球体である
ことを特徴とする部材の変形量の測定方法。

【請求項2】

前記部材は、粘着性を有する請求項１に記載の部材の変形量の測定方法。

【請求項3】

前記部材は、未加硫のゴム部材である請求項１又は２に記載の部材の変形量の測定方法。

【請求項4】

前記部材は、シート状である請求項１乃至３のいずれかに記載の部材の変形量の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、経時変形特性を具えた部材の変形量を迅速かつ正確に測定しうる測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ゴム製品を作る場合、未加硫のゴム部材が準備される。ゴム部材は、圧延、プレス又は押し出し等により、予め定められた寸法に形成されている。ゴム部材は、そのまま又は目的とする形状等に二次加工された後、加硫される。これにより、目的とするゴム製品が製造される。

【0003】

ところで、上述の未加硫のゴム部材等は、時間の経過とともに形状が少しずつ変形するという経時変形特性を有している。例えば、一般的な未加硫のゴム部材は、時間の経過ととともに縮む傾向がある。従って、上述のような経時変形特性を有する部材は、寸法が安定しないので、それを用いた最終製品の仕上がり寸法や性能等にもばらつきが生じるという問題がある。

【0004】

上記問題を解決するために、部材の経時変形量を測定し、その変形量が小さくなるように、部材を製造する装置が調整乃至改善されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−１７３２２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記部材の経時変形量を測定する際には、部材が支持台の上に置かれ、ある時間経過後、その寸法が測定されている。しかしながら、部材と支持台との接触面には、部材の変形時に摩擦が生じ、ひいては本来の経時変形が妨げられやすい。このため、従来の測定方法では、部材の経時変形量を迅速かつ正確に測定できないという問題があった。

【0007】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、部材と、部材が置かれる支持台との間に、部材と支持台との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段を配置することを基本として、経時的に変形する部材の変形量を迅速かつ正確に測定しうる測定方法を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る部材の変形量の測定方法は、経時変形特性を具えた部材の変形量を測定する方法であって、前記部材と、この部材が置かれる支持台との間に、前記部材と前記支持台との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段を配置して経時変形させる工程と、経時変形した部材の変形量を測定する工程とを含み、前記摩擦低下手段は、前記部材が置かれる前記支持台の面に設けられ、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂によって形成された表面加工層であることを特徴とする。
また、本発明に係る部材の変形量の測定方法は、経時変形特性を具えた部材の変形量を測定する方法であって、前記部材と、この部材が置かれる支持台との間に、前記部材と前記支持台との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段を配置して経時変形させる工程と、経時変形した部材の変形量を測定する工程とを含み、前記摩擦低下手段は、前記部材の前記変形とともに回転するローラ又は球体であることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る前記部材の変形量の測定方法は、前記部材は、粘着性を有するのが望ましい。

【0010】

本発明に係る前記部材の変形量の測定方法は、前記部材は、未加硫のゴム部材であるのが望ましい。

【0011】

本発明に係る前記部材の変形量の測定方法は、前記部材は、シート状であるのが望ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の部材の変形量の測定方法は、経時的に変形する部材と、部材が置かれる支持台との間に、部材と支持台との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段を配置する工程を含んでいる。このような摩擦低下手段は、部材の変形が妨げられるのを抑制できるため、部材の変形量を迅速かつ正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】圧延装置の概念図である。

【図2】ゴム部材及び支持台を示す斜視図である。

【図3】本実施形態の測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】図３に示したゴム部材と支持台との部分断面図である。

【図5】ゴム部材、支持台及び流体の部分断面図である。

【図6】ゴム部材、支持台及び表面加工層の部分断面図である。

【図7】ローラが設けられた支持台の斜視図である。

【図8】図７の部分断面図である。

【図9】ゴム部材の変形量と測定時間との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本発明の部材の変形量の測定方法（以下、単に「測定方法」ということがある）は、経時変形特性を具えた部材の変形量を測定するための方法である。経時変形特性とは、時間の経過とともに形状が少しずつ変形する性質をいう。本実施形態では、経時変形特性を有する部材として、ゴム製品を作る際に準備される未加硫のゴム部材が例示される。この未加硫のゴム部材は、粘着性を有している。

【0021】

図１には、未加硫のゴム部材１Ｇを製造する装置（圧延装置）２が示される。本実施形態の圧延装置２は、カレンダー部３、クーリング部４及びワインダ部５を含んで構成されている。

【0022】

カレンダー部３は、例えば、上下方向で向き合って配置された一対のカレンダーロール３ｒ、３ｒを含んで構成されている。一対のカレンダーロール３ｒ、３ｒの隙間には、ゴム部材１Ｇが通過されることにより、該ゴム部材１Ｇをシート状に圧延することができる。

【0023】

クーリング部４は、上下に配列された複数のドラム４ａ、４ｂから構成されている。このようなクーリング部４は、シート状のゴム部材１Ｇを、上下のドラム４ａ、４ｂ間をジグザグに移動させることにより、該ゴム部材１Ｇを効果的に冷却することができる。

【0024】

ワインダ部５は、冷却されたシート状のゴム部材１Ｇを搬送するコンベア５ａと、予め定められた寸法に切断されたゴム部材１Ｇをロール状に巻き取る巻取手段５ｂとが設けられている。

【0025】

このような圧延装置２により、シート状のゴム部材１Ｇを形成することができる。また、ゴム部材１Ｇは、巻取手段５ｂから再び引き出されて、そのまま又は目的とする形状等に二次加工された後に加硫される。これにより、目的とするゴム製品が製造される。

【0026】

ところで、未加硫のゴム部材１Ｇは、時間の経過ととともに縮む傾向がある。このため、ゴム部材１Ｇは、巻取手段５ｂによってロール状に巻き取られた後も、時間の経過ととともに縮みやすい。このような収縮は、ゴム部材１Ｇの寸法を不安定にし、ゴム製品の仕上がり寸法や性能等にばらつきを生じさせやすい。このような問題を解決するために、ゴム部材１Ｇの製造においては、ゴム部材１Ｇの経時変形量を測定し、その変形量が小さくなるように、圧延装置２を予め調整乃至改善することが重要である。

【0027】

図２には、ゴム部材１Ｇの経時変形量の測定に用いられる支持台７が示されている。支持台７は、平面視略矩形に形成された板状体７Ａを含んで構成されている。この板状体７Ａは、例えば、金属や木材等から形成される。また、板状体７Ａには、ゴム部材１Ｇが置かれる平滑な面７ｓが形成されている。

【0028】

図３には、本実施形態の測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の測定方法では、先ず、図１に示した圧延装置２を用いて、シート状のゴム部材１Ｇが製造される（工程Ｓ１）。

【0029】

次に、図２に示されるように、ゴム部材１Ｇが抽出される（工程Ｓ２）。本実施形態の工程Ｓ２では、巻取手段５ｂ（図１に示す）で巻き取られる直前のゴム部材１Ｇの少なくとも一部が抽出される。ゴム部材１Ｇは、例えば、平面視略矩形のシート状に形成される。ゴム部材１Ｇは、例えば、長手方向の長さＬ１が１００〜１５００mm程度、短手方向の長さＬ２が１００〜５００mm程度、厚さＷ１が０．１〜１０mm程度に設定されている。

【0030】

次に、ゴム部材１Ｇと、支持台７との間に、ゴム部材１Ｇと支持台７との間の摩擦係数を低下させる摩擦低下手段８を配置して、ゴム部材１Ｇを経時変形させる（工程Ｓ３）。工程Ｓ３では、先ず、支持台７の面７ｓに、摩擦低下手段８が配置される。次に、ゴム部材１Ｇが、摩擦低下手段８を介して、支持台７の上に置かれる。そして、ゴム部材１Ｇが変形しなくなるまで放置される。ゴム部材１Ｇが変形しなくなったか否かの判断は、例えば、ゴム部材１Ｇの長手方向の長さＬ１、又は短手方向の長さＬ２を一定時間（例えば、５〜２０分）毎に測定して判断される。

【0031】

図４には、図３に示したゴム部材１Ｇと支持台７との部分断面図が示される。本実施形態の摩擦低下手段８は、粉体１１である。粉体１１は、ゴム部材１Ｇと支持台７との接触を抑制する。このため、粉体１１は、ゴム部材１Ｇと支持台７との摩擦（ゴム部材１Ｇの粘着）により、ゴム部材１Ｇの変形が妨げられるのを防ぐことができる。従って、工程Ｓ３では、摩擦低下手段８（粉体１１）が配置されなかった従来に比べて、ゴム部材１Ｇを早期に変形させることができる。

【0032】

粉体１１としては、適宜選択することができるが、例えば、化学的に安定し、かつ高い潤滑性を有するタルク、シリカ、炭酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、又は、ポリテトラフルオロエチレン等が望ましい。

【0033】

また、散布される粉体１１の質量Ｍｓ（ｇ）は、下記式（１）で定義されるのが望ましい。
Ｍｓ≧ｍ×Ｓ／（πｒ²）…（１）
ここで、
ｍ：粉体の一粒子の質量（ｇ）
Ｓ：部材と支持台との接触面積（mm²）
ｒ：粉体の平均粒子半径（mm）

【0034】

上記式（１）において、πｒ²は、平面視において、粉体１１の一粒子がゴム部材１Ｇの接触面１２を専有する面積である。このため、ゴム部材１Ｇと支持台７との接触面積Ｓが、粉体１１の一粒子が専有する面積πｒ²で除されることにより、ゴム部材１Ｇの接触面１２に、粉体１１を隙間なく配置させるのに必要な粒子数を求めることができる。

【0035】

そして、粉体１１の粒子数Ｓ／πｒ²に、粉体１１の一粒子の質量ｍが乗じられることにより、粉体１１の質量Ｍｓを求めることができる。従って、工程Ｓ３では、質量Ｍｓ（ｇ）以上の粉体１１が用いられることにより、粉体１１を接触面１２に隙間なく配置することができ、ゴム部材１Ｇと支持台７との間の摩擦係数を確実に低下させることができる。

【0036】

本実施形態では、摩擦低下手段８として、粉体１１であるものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、摩擦低下手段８としては、流体であってもよい。図５には、ゴム部材１Ｇ、支持台７及び流体１３の部分断面図が示される。このような流体１３も、ゴム部材１Ｇと支持台７との接触を抑制して、摩擦係数を低下させることができる。

【0037】

流体１３としては、適宜選択できるが、ゴム部材１Ｇ及び支持台７に対する接触角が９０度以下の液体１３ｒが望ましい。このような液体１３ｒは、ゴム部材１Ｇと支持台７との間で親水性を発揮でき、ゴム部材１Ｇと支持台７との接触を効果的に防ぐことができる。

【0038】

なお、液体１３ｒの接触角が９０度を超えると、ゴム部材１Ｇと支持台７との間で親水性を十分に発揮できないおそれがある。このため、接触角は、より好ましくは６０度以下が望ましく、さらに好ましくは、３０度以下が望ましい。

【0039】

液体１３ｒとしては、上記接触角を発揮しうるものであれば、適宜選択することができる。例えば、ゴム部材１Ｇ及び支持台７の劣化を防ぎつつ、親水性に優れる水、又は、パラフィン系化合物を含んだ工業用潤滑油等が望ましい。

【0040】

また、摩擦低下手段８としては、支持台７の面７ｓに設けられた表面加工層であってもよい。図６には、ゴム部材１Ｇ、支持台７及び表面加工層１４の部分断面図が示されている。表面加工層１４としては、部材１が変形したときに、部材１に滑りを生じさせるものが選択される。このような表面加工層１４は、ゴム部材１Ｇと支持台７との間の摩擦係数を低下させることができる。

【0041】

表面加工層１４としては、適宜選択することができるが、例えば、シリコーン樹脂、又は、フッ素樹脂等によって形成されるのが望ましい。また、表面加工層１４の厚さＷ２は、１〜１０mm程度が望ましい。

【0042】

また、摩擦低下手段８は、部材１の変形とともに回転するローラであってもよい。図７及び図８には、摩擦低下手段８としてローラ１５が設けられた支持台７が示されている。本実施形態のローラ１５は、支持台７に設けられた孔部７Ｈに、複数本配置される。ローラ１５は、円柱状に形成され、その中心軸１５ｃがゴム部材１Ｇの短手方向にのびている。このようなローラ１５は、ゴム部材１Ｇの長手方向の変形に対して、回転可能に枢支される。

【0043】

ローラ１５の長さＬ３は、ゴム部材１Ｇの短手方向の長さＬ２（図２に示す）よりも大に設定される。さらに、ローラ１５は、ゴム部材１Ｇの長手方向の長さＬ１（図２に示す）よりも大きい領域Ｔ１に複数個配置される。また、ローラ１５は、支持台７の面７ｓよりも、上方に突出（例えば、１〜２０mm）している。

【0044】

このようなローラ１５は、ゴム部材１Ｇと支持台７の面７ｓとの間に摩擦を発生させることなく、ゴム部材１Ｇを支持することができる。さらに、ローラ１５は、ゴム部材１Ｇの長手方向の変形とともに回転できるため、ゴム部材１Ｇの変形を妨げることもない。従って、ローラ１５は、摩擦低下手段８が配置されなかった従来に比べて、ゴム部材１Ｇを早期に変形させることができる。

【0045】

なお、ローラ１５の直径Ｄ１が大きいと、ゴム部材１Ｇとローラ１５との接触面積が大きくなり、ゴム部材１Ｇの変形が妨げられるおそれがある。このような観点より、直径Ｄ１は、好ましくは５０mm以下、さらに好ましくは２０mm以下である。

【0046】

さらに、ローラ１５の表面には、ゴム部材１Ｇに滑りを生じさせる表面加工層（図示省略）が設けられてもよい。このような表面加工層は、ゴム部材１Ｇとローラ１５との間の摩擦係数を低下させることができ、ゴム部材１Ｇを効果的に変形させることができる。

【0047】

また、摩擦低下手段８は、ローラ１５に代えて、任意の方向に回転可能な球体（図示省略）であってもよい。この場合、球体は、ゴム部材１Ｇの長手方向、及び短手方向の双方に、複数個配置されるのが望ましい。これにより、球体は、ゴム部材１Ｇの変形に追従して回転できるため、ゴム部材１Ｇの変形が妨げられるのを、効果的に防ぐことができる。

【0048】

また、未加硫のゴム部材１Ｇは、室内の温度を高くするほど、その変形が促進される傾向がある。このため、工程Ｓ３では、ゴム部材１Ｇを経時変形させる際に、室内の温度が常温（２０〜３０℃）よりも高いのが望ましい。なお、室内の温度は、例えば、４０〜７０℃に設定されるのが望ましい。

【0049】

次に、変形したゴム部材１Ｇの変形量が測定される（工程Ｓ４）。本実施形態では、工程Ｓ３において、ゴム部材１Ｇを従来に比べて早期に変形させることができるため、ゴム部材１Ｇの変形量の測定を、迅速に開始することができる。また、ゴム部材１Ｇは、ゴム部材１Ｇの変形が妨げられないため、ゴム部材１Ｇの変形量を正確に測定することができる。

【0050】

ゴム部材１Ｇの変形量は、例えば、図２に示されるように、ゴム部材１Ｇが矩形状（長方形状）に形成される場合、短手方向に比べて変形量（長さ）が大きい長手方向において、測定されるのが望ましい。また、ゴム部材１Ｇの変形量は、工程Ｓ３で変形させる前に、ゴム部材１Ｇの表面に予め記入された一対の平行線１７、１７（図２に示す）に基づいて測定されるのが望ましい。これにより、ゴム部材１Gが変形して、各平行線１７、１７に歪が生じてしまう場合でも、例えば、平行線１７、１７間の最短距離を測定することにより、ゴム部材１Ｇの変形量を定量的に測定することができる。

【0051】

次に、ゴム部材１Ｇの変形量が許容範囲内か否かが判断される（工程Ｓ５）。この工程Ｓ５では、ゴム部材１Ｇの変形量が許容範囲内と判断された場合、現在の圧延装置２の設定のまま、ゴム部材１Ｇが継続して製造される。一方、ゴム部材１Ｇの変形量が許容範囲外と判断された場合は、ゴム部材１Ｇの変形量が小さくなるように、圧延装置２の調整乃至改善が行われ（工程Ｓ６）、工程Ｓ１〜Ｓ５が再度実施される。これにより、本実施形態では、ゴム部材１Ｇの変形量を許容範囲内に維持することができる。なお、圧延装置２の調整乃至改善は、例えば、従来の方法に従って、クーリング部４及びワインダ部５でのゴム部材１Ｇの移動速度を調整すること等によって実施される。

【0052】

本実施形態では、測定対象の部材１として、シート状に形成された未加硫のゴム部材１Ｇが例示されたが、例えば、ブロック状に形成されるものでもよい。さらに、部材１としては、粘着性を有する未加硫のゴム部材１Ｇに限定されるわけではなく、例えば、ゲル又は樹脂でもよい。本発明の測定方法では、上記のような部材１と支持台７との間に、摩擦係数を低下させる摩擦低下手段８が配置されるため、部材１の変形量を迅速かつ正確に測定することができる。

【0053】

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

【実施例】

【0054】

図３に示した処理手順に従って、未加硫のゴム部材と、このゴム部材が置かれる支持台との間に、摩擦係数を低下させる摩擦低下手段（粉体）を配置して、ゴム部材を経時変形させた。そして、変形開始から１２０分経過するまでの間、ゴム部材の変形量が、複数回測定された（実施例）。変形量は、ゴム部材の長手方向の長さを基準として測定されている。

【0055】

また、比較のために、摩擦低下手段（粉体）を配置せずに、ゴム部材を経時変形させた。そして、変形開始から１２０分経過するまでの間、ゴム部材の変形量が、複数回測定された（比較例）。そして、実施例及び比較例において、ゴム部材の変形量が比較された。なお、共通仕様は、次のとおりである。
ゴム部材：
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３（６０質量部）
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２（４０質量部）
カーボンブラック：昭和キャボット社製のカーボンブラックＮ３２６（５０質量部）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２（４質量部）
老化防止剤６Ｃ：住友化学工業（株）製のアンチゲン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）（２質量部）
ステアリン酸：日本油脂（株）製の椿（２．５質量部）
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種（３．５質量部）
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄（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ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）（２質量部）
長手方向の長さＬ１：１０００mm
短手方向の長さＬ２：４００mm
厚さＷ１：５mm程度
部材と支持台との接触面積Ｓ：４０００００mm²
摩擦低下手段（粉体）：白石カルシウム（株）社製のソフトン２２００
平均粒子半径ｒ：０．０００５mm
一粒子の質量ｍ：１×１０^−９ｇ
散布された粉体の質量：７００ｇ（ ≧ ｍ×Ｓ／（πｒ²）：５０９ｇ）
室内の温度：３０℃

【0056】

図９には、実施例及び比較例の変形量と、測定時間との関係を示すグラフが示される。テストの結果、比較例では、変形量が３％に達するのに要した時間が１２０分であった。一方、実施例では、変形量が３％に達するのに要した時間が１５分程度であった。従って、実施例は、比較例よりも、ゴム部材を早期に変形させることができ、ゴム部材の変形量を迅速かつ正確に測定できることを確認できた。

【符号の説明】

【0057】

１ 部材
７ 支持台
８ 摩擦低下手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】