特開 2025-6214 ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025006214

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/201 20180101AFI20250109BHJP

   G01N 23/202 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G01N23/201

G01N23/202

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106877

(22)【出願日】2023-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 幸

(72)【発明者】

【氏名】西辻 祥太郎

(72)【発明者】

【氏名】竹中 幹人

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001AA04

2G001BA14

2G001CA01

2G001CA04

2G001FA02

2G001FA06

2G001KA01

2G001LA05

(57)【要約】

【課題】加硫ゴム中のフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握できるゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法を提供する。
【解決手段】フィラーの体積分率φが異なる複数の試料１０の散乱プロファイルデータ２０を演算装置３によりデータ処理することにより、全ての試料１０でのフィラー凝集体の散乱プロファイルデータから抽出したフィラー散乱プロファイルデータ２１を生成し、それぞれの試料１０について、散乱プロファイルデータ２０およびフィラー散乱プロファイルデータ２１に基づいて算出される散乱強度比率Ｓ（ｑ）と散乱ベクトルｑとの関係を示す分散プロファイルデータ３０を生成し、生成したそれぞれの分散プロファイルデータ３０に基づいてそれぞれの試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を評価する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィラーが配合された加硫ゴムを試料として、Ｘ線散乱法または中性子散乱法の測定により前記試料の散乱プロファイルデータを取得し、取得した前記散乱プロファイルデータを用いたゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法において、
前記フィラーの体積分率が異なる複数の前記加硫ゴムを前記試料としてそれぞれの前記散乱プロファイルデータを取得し、
それぞれの前記散乱プロファイルデータを演算装置によりデータ処理することにより、それぞれの前記散乱プロファイルデータにおける散乱ベクトル毎の散乱強度の逆数とそれぞれの前記体積分率との関係を利用して全ての前記試料でのフィラー凝集体の散乱プロファイルデータから抽出したフィラー散乱プロファイルデータを生成し、それぞれの前記試料について、取得した前記散乱プロファイルデータおよび前記フィラー散乱プロファイルデータに基づいて散乱強度比率を算出し、前記散乱強度比率と前記散乱ベクトルとの関係を示す分散プロファイルデータを生成し、生成したそれぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体の分散状態を評価するゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【請求項2】

前記散乱プロファイルデータでは、前記散乱強度として、前記Ｘ線散乱法または前記中性子散乱法の測定により取得したそれぞれの前記試料での散乱強度をそれぞれの前記体積分率またはそれぞれの前記試料の厚さで補正した値を用いる請求項１に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【請求項3】

前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の最頻値を算出し、算出した前記最頻値を評価指標として用いる請求項１または２に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【請求項4】

前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の平均値を算出し、算出した前記平均値を評価指標として用いる請求項１または２に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【請求項5】

前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の標準偏差を算出し、算出した前記標準偏差を評価指標として用いる請求項１または２に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法に関し、より詳しくは、加硫ゴム中のフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握できるゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タイヤ、コンベヤベルトなどのゴム製品にはカーボンブラックやシリカなどのフィラーが配合されたゴムが用いられている。ゴム中のフィラー凝集体の分散状態はゴム製品の性能に影響を及ぼす。それ故、ゴム中のフィラー凝集体の分散状態を適切に評価する方法が求められている。

【0003】

シリカ配合の加硫ゴムとこの加硫ゴムを溶媒で膨潤させたものとを測定材料として用いて、それぞれの測定材料からＸ線散乱測定法によりそれぞれの散乱強度曲線を取得し、非膨潤のシリカ配合ゴムの散乱強度曲線と、溶媒で膨潤させたシリカ配合ゴムの散乱強度曲線を膨潤度で補正した値との比を用いてシリカアグリゲートの分散を評価する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法では、膨潤させたシリカ配合ゴムでのフィラー凝集体の分散の情報Ｓ（ｑ）≒１と見做せることを利用して、シリカ配合ゴム中のシリカアグリゲートの分散のみを定量化している。

【0004】

しかしながら、この方法は、溶媒を用いて膨潤させたシリカ配合ゴムを測定材料として用いている。それ故、この方法では、膨潤度のバラツキが生じ、これに伴い散乱強度の測定結果が変化するため、シリカアグリゲートの分散状態を正確に把握するには改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１７９６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、加硫ゴム中のフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握できるゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成する本発明のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法は、フィラーが配合された加硫ゴムを試料として、Ｘ線散乱法または中性子散乱法の測定により前記試料の散乱プロファイルデータを取得し、取得した前記散乱プロファイルデータを用いたゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法において、前記フィラーの体積分率が異なる複数の前記加硫ゴムを前記試料としてそれぞれの前記散乱プロファイルデータを取得し、それぞれの前記散乱プロファイルデータを演算装置によりデータ処理することにより、それぞれの前記散乱プロファイルデータにおける散乱ベクトル毎の散乱強度の逆数とそれぞれの前記体積分率との関係を利用して全ての前記試料でのフィラー凝集体の散乱プロファイルデータから抽出したフィラー散乱プロファイルデータを生成し、それぞれの前記試料について、取得した前記散乱プロファイルデータおよび前記フィラー散乱プロファイルデータに基づいて散乱強度比率を算出し、前記散乱強度比率と前記散乱ベクトルとの関係を示す分散プロファイルデータを生成し、生成したそれぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体の分散状態を評価することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、フィラーの体積分率が異なる複数の加硫ゴムを試料として用いることにより、散乱ベクトル毎の散乱強度の逆数とフィラーの体積分率との関係を利用することが可能になり、それぞれの試料でのフィラー凝集体の分散状態を表す前記分散プロファイルデータを生成できる。したがって、生成した前記分散プロファイルデータによりそれぞれの試料でのフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】評価システムを例示する説明図である。

【図2】ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法の実施形態の手順を例示するフロー図である。

【図3】それぞれの試料の散乱プロファイルデータを例示するグラフ図である。

【図4】散乱ベクトル毎の散乱強度の逆数と体積分率との関係を例示するグラフ図である。

【図5】それぞれの試料の散乱プロファイルデータとフィラー散乱プロファイルデータとを例示するグラフ図である。

【図6】それぞれの試料の分散プロファイルデータを例示するグラフ図である。

【図7】実施例により算出したサンプル毎の凝集体間距離の平均値を例示するグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法を、図に示す実施形態に基づいて説明する。

【0011】

図１に例示する評価システム１は、ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法を実施するために使用される。この評価方法では、まず、加硫ゴム中に配合されたフィラーの体積分率が異なる複数の試料１０を用意して、Ｘ線散乱装置２によるＸ線散乱法の測定によりそれぞれの試料１０の散乱プロファイルデータ２０を取得する。次いで、それぞれの散乱プロファイルデータ２０を演算装置３によりデータ処理することにより、後述する図６に例示するそれぞれの試料１０についての分散プロファイルデータ３０を生成し、生成したそれぞれの分散プロファイルデータ３０を用いてそれぞれの試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を評価する。

【0012】

まず、評価システム１について説明する。

【0013】

評価システム１は、Ｘ線散乱装置２と演算装置３とを備えている。演算装置３は種々のデータが入力、記憶され、これらデータを用いてデータ処理を行う。演算装置３は公知の種々のコンピュータを用いることができる。演算装置３は、中央演算処理部（ＣＰＵ）４、主記憶部（メモリ）５、補助記憶部（例えば、HDD）６、入力部（キーボード、マウス）７、および、出力部（ディスプレイ）８を有している。補助記憶部６には、Ｘ線散乱装置２により取得した複数の散乱プロファイルデータ２０が記憶されている。

【0014】

Ｘ線散乱装置２は、小角Ｘ線散乱法（ＳＡＸＳ）または超小角Ｘ線散乱法（ＵＳＡＸＳ）の測定が可能な公知の種々のＸ線散乱装置を用いることができる。小角Ｘ線散乱法の測定では、散乱角θとして、０．１°＜２θ＜１０°の小角領域を用いて、試料１０中に存在する１～１００ｎｍ程度の大きさの電子密度の異なる領域ごとのＸ線の散乱強度Ｉ（ｑ）を測定する。超小角Ｘ線散乱法の測定では、散乱角θとして、０°＜２θ≦０．１°の超小角領域を用いて、試料１０中に存在する１～１０００ｎｍ程度の大きさの電子密度の異なる領域ごとのＸ線の散乱強度Ｉ（ｑ）を測定する。Ｘ線散乱装置２には、研究室レベルの小型装置や大型施設の大型装置などを用いることができる。

【0015】

評価システム１は、Ｘ線散乱装置２により取得した複数の散乱プロファイルデータ２０が演算装置３に入力されて、入力部７により所定のプログラムが起動されて実行されると、そのプログラムにより指示された各データ処理を演算装置３が実行する。そして、演算装置３が各データ処理を実行して得られた評価結果を出力部８に出力する。評価システム１は、演算装置３に複数の散乱プロファイルデータ２０が記憶されていれば、Ｘ線散乱装置２を備える必要がない。

【0016】

次に、ゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法の手順について説明する。

【0017】

図２に例示するように、この評価方法では、まず、加硫ゴム中のフィラーの体積分率φ［ｖｏｌ％］が異なる複数の試料１０を用意する（Ｓ１１０）。フィラーの体積分率φは、加硫ゴムを構成するそれぞれの配合成分を混合する前の状態でのそれらの配合成分の体積の合計に対するフィラーの体積の割合である。次いで、Ｘ線散乱装置２によりそれぞれの試料１０の散乱プロファイルデータ２０を取得する（Ｓ１２０）。次いで、取得したそれぞれの散乱プロファイルデータ２０を演算装置３によりデータ処理することにより、試料１０中のフィラー凝集体の分散状態を評価する（Ｓ１３０、Ｓ１４０）。以下に、各ステップ（Ｓ１１０～Ｓ１４０）の内容について詳述する。

【0018】

ステップ（Ｓ１１０）では、同じ加硫ゴムで実質的にフィラーの配合量のみを異ならせて、加硫ゴム中のフィラーの体積分率φが異なる複数のサンプルを製造し、製造したそれぞれのサンプルを試料１０として用いる。同じ加硫ゴムどうしでは、フィラー成分を除いて、それぞれの配合成分（ゴム成分や添加剤の種類）が実質的に同一であり、かつ、混合条件（混練ミキサでの、混合温度、混合時間、ロータの回転速度、混練ミキサから排出した時の未加硫ゴムの温度など）や加硫条件（加硫温度、加硫圧力、加硫時間など）の製造条件も実質的に同一である。フィラーの体積分率φを異ならせて用意するサンプル（試料１０）の種類数は、例えば、三つ以上である。

【0019】

試料１０に用いる加硫ゴムは、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウムなどのフィラーが配合された未加硫ゴムを加硫して製造される。加硫ゴムのゴム成分は加硫剤により加硫可能なゴム成分であればよく、天然ゴム（ＮＲ）、あるいは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの合成ゴムが例示される。加硫剤（架橋剤）としては、ゴム成分の鎖状高分子を示す分子鎖どうしを加硫（架橋）可能であればよく、有機過酸化物や硫黄が例示される。加硫ゴムには、加硫剤とフィラー以外の、カップリング剤、加硫促進剤、老化防止剤、難燃剤、補強材、および、着色剤などの公知の種々の配合剤が配合されていてもよい。

【0020】

同じ加硫ゴムでフィラーの配合量を異ならせる場合、フィラーとしてシリカを用いる時は、フィラーの配合量に応じて、カップリング剤の配合量も異ならせる。したがって、フィラーであるシリカの体積分率φが異なる試料１０では、フィラーに加えて少なくともカップリング剤の配合量も異なっている。本発明では、このように厳密にフィラーのみの配合量を異ならせた試料１０を用いるのではなく、実質的にフィラーのみの配合量を異ならせた試料１０を用いる。

【0021】

このステップ（Ｓ１１０）では、実質的にフィラーの体積分率φのみが異なっている複数種類の試料１０を１組として扱う。所望の加硫ゴムでのフィラー凝集体の分散状態を評価したい場合、所望の加硫ゴムの試料１０と、その試料１０に対して実質的にフィラーの配合量のみを異ならせた別の１種類以上の試料１０とが１組として用いられる。また、所望の加硫ゴムにおける混合条件や加硫条件などの製造条件の違いに起因するフィラー凝集体の分散状態を評価したい場合、所望の加硫ゴムの試料１０と、その試料１０に対して実質的にフィラーの配合量のみを異ならせた別の１種類以上の試料１０との１組と、その１組の試料１０とは異なる製造条件で製造された別の１組以上の試料１０が用いられる。

【0022】

それぞれの試料１０でのフィラーの体積分率φは任意に選択できるが、それぞれの試料１０の中にフィラーの体積分率φが１０ｖｏｌ％未満の試料１０が含まれていることが好ましく、その体積分率φが１ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下の試料１０が含まれていることがより好ましい。フィラーの体積分率φが０ｖｏｌ％により近い試料１０を用意することで、その試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を基準にすることにより、フィラーの体積分率φの増加によるフィラー凝集体の分散状態の変化を把握できる。

【0023】

実施形態では、フィラーの体積分率φ以外の配合および製造条件を実質的に同一にして、フィラーの体積分率φが異なる４種類のサンプルを製造し、それぞれのサンプルから公知のウルトラミクロトームを用いて薄切片を切り取り、その薄切片を試料１０とした。それぞれの試料１０でのフィラーの体積分率φは、例えば、５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％、１５ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％である。

【0024】

ステップ（Ｓ１２０）では、Ｘ線散乱装置２による小角Ｘ線散乱法あるいは超小角Ｘ線散乱法の測定によりそれぞれの試料１０の散乱プロファイルデータ２０を取得する。このステップ（Ｓ１２０）では、Ｘ線散乱装置２により、それぞれの試料１０に対してＸ線を照射して散乱したＸ線の中の所定の散乱ベクトルｑ〔ｎｍ^－１〕の領域に現れるＸ線の散乱強度Ｉ（ｑ）〔ａ．ｕ．〕を測定して、それぞれの散乱プロファイルデータ２０を取得する。一例として、散乱プロファイルデータ２０を、Ｘ線散乱装置２によるＸ線散乱法の測定により取得したが、中性子散乱装置による中性子散乱法の測定により取得することもできる。散乱ベクトルｑは、散乱角をθとし、入射線の波長をλとして、下記の数式（１）で表される。

【0025】

【数1】

・・・（１）

【0026】

図３に例示するそれぞれの試料１０の散乱プロファイルデータ２０は、Ｘ線散乱装置２によるＸ線散乱法の測定結果に基づいて作成されたものである。図３中では、横軸が散乱ベクトルｑ〔ｎｍ^－１〕、縦軸が測定で得られた散乱強度Ｉ（ｑ）をそれぞれの試料１０の体積分率φで補正した値である補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φ〔ａ．ｕ．〕を示す。縦軸には、測定で得られた散乱強度Ｉ（ｑ）をそのまま用いることもできるが、補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φを用いることが好ましい。この補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φを用いることにより、図３のグラフ図に示される散乱プロファイルデータ２０には、フィラー凝集体の分散状態に応じた変化がより顕著に現れる。なお、測定により取得した散乱強度Ｉ（ｑ）は、Ｘ線散乱装置２の試料や真空チューブの窓材、空気などに起因する寄生散乱が公知の種々の寄生散乱の補正手法を用いて補正されている。

【0027】

図３に記載されている散乱プロファイルデータ２０は、それぞれの試料１０毎に、散乱ベクトルｑと補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φとの該当位置にプロットした点群（図示しない）を近似したものである。図３中の実線、破線、一点鎖線、二点鎖線のそれぞれは、フィラーの体積分率５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％、１５ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％の試料１０の散乱プロファイルデータ２０を示している。

【0028】

それぞれの散乱プロファイルデータ２０には、散乱ベクトルｑが０．０１ｎｍ^－１以上０．２ｎｍ^－１以下の範囲の補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φが含まれている。その範囲の補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φには、フィラー凝集体に起因した散乱強度（後述するフィラー散乱強度Ｉ_ａｇｇ（ｑ））が含まれている。このように、散乱ベクトルｑの範囲が０．０１ｎｍ^－１以上０．２ｎｍ^－１以下の範囲を含むことで、フィラー凝集体の散乱強度の解析には有利になる。また、その範囲内の散乱強度Ｉ（ｑ）を測定するために、Ｘ線散乱装置２による測定では、小角Ｘ線散乱法あるいは超小角Ｘ線散乱法を用いることが好ましい。

【0029】

ステップ（Ｓ１３０）では、演算装置３によりそれぞれの散乱プロファイルデータ２０を解析して複数の分散プロファイルデータ３０を生成するデータ処理が実行される。具体的に、演算装置３は、それぞれの散乱プロファイルデータ２０から全ての試料１０でのフィラー凝集体のみの散乱プロファイルデータからスクリーニング（抽出）してフィラー散乱プロファイルデータ２１を生成する。次いで、演算装置３は、それぞれの試料１０毎に以下のデータ処理を実行する。まず、演算装置３は、散乱プロファイルデータ２０とフィラー散乱プロファイルデータ２１との散乱強度の比率である散乱強度比率Ｓ（ｑ）を散乱ベクトル（ｑ）毎に算出する。次いで、演算装置３は、散乱強度比率Ｓ（ｑ）と散乱ベクトル（ｑ）との関係を示す分散プロファイルデータ３０を生成する。演算装置３は、以上のデータ処理を試料１０毎に実行して、それぞれの試料１０の分散プロファイルデータ３０を生成する。フィラー散乱プロファイルデータ２１のスクリーニングでは、それぞれの散乱プロファイルデータ２０における散乱ベクトルｑ毎の補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φの逆数とそれぞれの体積分率φとの関係を利用する。

【0030】

図４に例示するグラフ図は、散乱ベクトルｑ毎の補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φの逆数と体積分率φとの関係の一例を示している。図４中の白丸点、白四角点、白三角点、クロス点は、それぞれの試料１０（体積分率５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％、１ｖｏｌ％５、２０ｖｏｌ％）の散乱プロファイルデータ２０について、所定の散乱ベクトルｑ（ｑ１、ｑ２、・・・、ｑ７）と補正散乱強度の逆数（ｌｏｇ（φ／Ｉ（ｑ））とを該当位置にプロットしたものである。所定の散乱ベクトルｑ（ｑ１、ｑ２、・・・、ｑ７）は、０．０１ｎｍ^－１以上０．２ｎｍ^－１以下の範囲の中から任意に選択される。所定の散乱ベクトルｑの数は、例えば、２０個以上であればよい。図４中の各曲線は、プロットした点群を散乱ベクトルｑ（ｑ１、ｑ２、・・・、ｑ７）毎に分類して、散乱ベクトルｑ毎に近似した曲線を示している。図４中の太実線、太破線、中間実線、中間破線、一点鎖線、二点鎖線、細実線のそれぞれは、散乱ベクトルｑ１、ｑ２、・・・、ｑ７の近似曲線を示している。それぞれの近似曲線から、散乱強度Ｉ（ｑ）／φの逆数は、体積分率φに依存する関係にあり、その関係は体積分率φを変数とした二次関数として表されることが分かる。

【0031】

フィラー散乱プロファイルデータ２１の生成では、図４中の各近似曲線に対して下記の数式（２）に示す式を曲線回帰させることにより、各近似曲線でのフィラー散乱強度Ｉ_ａｇｇ（ｑ）、定数Ａ_２、Ａ_３をそれぞれ算出する。次いで、散乱ベクトルｑのフィラー散乱強度Ｉ_ａｇｇ（ｑ）の関数として、フィラー散乱プロファイルデータ２１を生成する。

【0032】

【数2】

・・・（２）

【0033】

図５に例示するグラフ図では、上述した図３のグラフ図にフィラー散乱プロファイルデータ２１が追加されている。フィラー散乱プロファイルデータ２１は、散乱ベクトルｑのフィラー散乱強度Ｉ_ａｇｇ（ｑ）の関数であり、全ての試料１０でのフィラー凝集体のみの散乱プロファイルデータが統合されている。

【0034】

分散プロファイルデータ３０を生成では、それぞれの散乱プロファイルデータ２０とフィラー散乱プロファイルデータ２１との散乱強度の比率である散乱強度率Ｓ（ｑ）をそれぞれの試料１０について算出する。次いで、散乱ベクトルｑの散乱強度比率Ｓ（ｑ）の関数としてそれぞれの試料１０の分散プロファイルデータ３０を生成する。散乱強度比率Ｓ（ｑ）は、下記の数式（３）で表される。

【0035】

【数3】

・・・（３）

【0036】

図６に例示するそれぞれの分散プロファイルデータ３０は、それぞれの試料１０毎に、散乱ベクトルｑと散乱強度比率Ｓ（ｑ）との該当位置にプロットした点群（図示しない）を近似したものである。図６中の実線、破線、一点鎖線、二点鎖線のそれぞれは、フィラーの体積分率５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％、１５ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％の試料１０の分散プロファイルデータ３０を示している。

【0037】

ステップ（Ｓ１４０）では、それぞれの分散プロファイルデータ３０に基づいてそれぞれの試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を評価する。評価するフィラー凝集体の分散状態とは、試料１０に存在するフィラー凝集体どうしの凝集体間距離や拡散具合である。散乱強度比率Ｓ（ｑ）は、補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φに含まれるフィラー凝集体のみの散乱強度の大きさを示すので、試料１０でのフィラー凝集体の大きさや形状などの粒子内干渉効果、凝集体間距離などの粒子間干渉効果を示している。即ち、分散プロファイルデータ３０は、試料１０でのフィラー凝集体の凝集体間距離や拡散具合を表している。それ故、それぞれの分散プロファイルデータ３０に基づいて、それぞれの試料１０での分散状態を把握できる。例えば、上述した図６では、フィラーの体積分率が５ｖｏｌ％の試料１０での凝集体間距離が他の試料１０に比して長く、分散状態が疎であると推定できる。このように、生成した分散プロファイルデータ３０に基づいて、加硫ゴム中のフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握することが可能になる。

【0038】

具体的に、ステップ（Ｓ１４０）では分散プロファイルデータ３０から評価指標を算出し、算出した評価指標を用いて試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を定量化して評価する。評価指標には、それぞれの試料１０での凝集体間距離の最頻値ｄを用いることができる。凝集体間距離の最頻値ｄは、それぞれの分散プロファイルデータ３０のピークに基づく。詳述すると、まず、それぞれの分散プロファイルデータ３０における散乱強度比率Ｓ（ｑ）が最も大きくなる散乱ベクトルｑ_ｍａｘを特定する。次いで、特定したそれぞれの散乱ベクトルｑ_ｍａｘに基づいてそれぞれの試料１０での凝集体間距離の最頻値ｄを算出する。凝集体間距離の最頻値ｄは２π／ｑ_ｍａｘで求めることができる。最頻値ｄが長い程、分散状態が疎であり、最頻値ｄが短い程、分散状態が密である。

【0039】

また、評価指標には、それぞれの試料１０での凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧと標準偏差σを用いることができる。平均値ξ_ＰＢＧと標準偏差σは、下記の数式（４）～（７）を用いて算出される。下記の数式（４）～（７）では、凝集体間距離をξとし、凝集体間距離ξの対数正規分布関数をＰ（ξ）とし、球状振幅構造関数をθ（ｑ、ξ）とし、パッキングファクタ（充填率）をｐとする。

【0040】

【数4】

・・・（４）

【0041】

【数5】

・・・（５）

【0042】

【数6】

・・・（６）

【0043】

【数7】

・・・（７）

【0044】

算出した凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧが長い程、分散状態は疎であり、平均値ξ_ＰＢＧが短い程、分散状態は密である。また、算出した標準偏差σが大きい程、フィラー凝集体どうしの凝集体間距離のばらつきが大きく、分散状態は不均一であり、標準偏差σが小さい程、凝集体間距離のばらつきが小さく、分散状態は均一である。評価指標は、凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧのみを用いることもでき、凝集体間距離の標準偏差σのみを用いることもできる。また、評価指標は、凝集体間距離の最頻値ｄ、平均値ξＰＢＧ、標準偏差σのそれぞれを用いることもできる。評価指標は、それぞれの分散プロファイルデータ３０に基づいて算出されるものであればよい。

【0045】

以上のように本実施形態によれば、フィラーの体積分率φが異なる複数の試料１０を用いることにより、散乱ベクトルｑ毎の補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φの逆数とフィラーの体積分率φとの関係を利用することが可能になる。そして、その関係を利用して、それぞれの散乱プロファイルデータ２０から全ての試料１０でのフィラー凝集体のみの散乱プロファイルデータを統合したフィラー散乱プロファイルデータ２１を高精度にスクリーニングできる。測定で取得した散乱プロファイルデータ２０とスクリーニングしたそのフィラー散乱プロファイルデータ２１とを用いて得られた散乱強度比率Ｓ（ｑ）と散乱ベクトルｑとの関係を示す分散プロファイルデータ３０は、それぞれの試料１０でのフィラー凝集体の凝集体間距離や拡散具合を表している。それ故、それぞれの分散プロファイルデータ３０に基づいて、それぞれの試料１０でのフィラー凝集体の分散状態を精度よく把握できるので、その分散状態を実体に即して評価できる。

【0046】

また、本実施形態によれば、実質的にフィラーの体積分率φのみが異なる複数の試料１０を用意すればよく、試料１０に用いる加硫ゴムでのフィラーの配合量を特に制限する必要がない。それ故、フィラーの配合量が異なる様々な加硫ゴムでのフィラー凝集体の分散状態を評価できるので、加硫ゴムを使用したゴム製品の開発、研究に大いに寄与する。

【0047】

既述した実施形態では、散乱プロファイルデータ２０を測定で得られた散乱強度Ｉ（ｑ）を体積分率φで補正した補正散乱強度Ｉ（ｑ）／φを用いたが、測定で得られた散乱強度Ｉ（ｑ）を試料１０の厚さで補正した値を用いてもよい。具体的には、散乱強度Ｉ（ｑ）を試料１０の厚さで除算した値を用いる。

【0048】

本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。

【実施例0049】

下記の表１に例示する４種類の加硫ゴムの試料（サンプル１～サンプル４）を用いて、上述した図２に例示する評価方法と同様の方法を用いて、評価指標として各サンプルでの凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧを算出した。表１は、各サンプルの配合データを示していて、添加剤の配合量をポリマー（スチレンブタジエンゴム）１００質量部に対する質量部として示している。混合条件や加硫条件などの製造条件を実質的に同一として、実質的にシリカの体積分率のみを５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％、１５ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％に異ならせたサンプル１～サンプル４を製造した。

【0050】

【表1】

【0051】

Ｘ線散乱装置２では、カメラ距離を８ｍとし、Ｘ線のエネルギーを６．２ｋｅＶとして小角Ｘ線散乱法を用いて各試料１０の散乱プロファイルデータ２０を取得した。取得したそれぞれの散乱プロファイルデータ２０での散乱ベクトルｑの範囲は、０．０１ｎｍ^－１～０．２ｎｍ^－１であった。

【0052】

図７に例示するグラフ図は、図２に例示する評価方法と同様の方法を用いて算出した各サンプルの凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧを示している。図７中の黒点は、各サンプルの体積分率φと算出した凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧとの該当位置にプロットしたものである。配合されたフィラーの体積分率φの増加に伴って各サンプルでの凝集体間距離の平均値ξ_ＰＢＧが短くなり、フィラー凝集体の分散状態が密になっていることが分かる。

【0053】

本開示は、以下の発明を包含する。
発明（１）：フィラーが配合された加硫ゴムを試料として、Ｘ線散乱法または中性子散乱法の測定により前記試料の散乱プロファイルデータを取得し、取得した前記散乱プロファイルデータを用いたゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法において、
前記フィラーの体積分率が異なる複数の前記加硫ゴムを前記試料としてそれぞれの前記散乱プロファイルデータを取得し、
それぞれの前記散乱プロファイルデータを演算装置によりデータ処理することにより、それぞれの前記散乱プロファイルデータにおける散乱ベクトル毎の散乱強度の逆数とそれぞれの前記体積分率との関係を利用して全ての前記試料でのフィラー凝集体の散乱プロファイルデータから抽出したフィラー散乱プロファイルデータを生成し、それぞれの前記試料について、取得した前記散乱プロファイルデータおよび生成した前記フィラー散乱プロファイルデータに基づいて散乱強度比率を算出し、前記散乱強度比率と前記散乱ベクトルとの関係を示す分散プロファイルデータを生成し、生成したそれぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体の分散状態を評価するゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。
発明（２）：前記散乱プロファイルデータでは、前記散乱強度として、前記Ｘ線散乱法または前記中性子散乱法の測定により取得したそれぞれの前記試料での散乱強度をそれぞれの前記体積分率またはそれぞれの前記試料の厚さで補正した値を用いる発明（１）に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。
発明（３）：前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の最頻値を算出し、算出した前記最頻値を評価指標として用いる発明（１）または（２）に記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。
発明（４）：前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の平均値を算出し、算出した前記平均値を評価指標として用いる発明（１）～（３）のいずれかに記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。
発明（５）：前記フィラー凝集体の分散状態の評価では、それぞれの前記分散プロファイルデータに基づいてそれぞれの前記試料での前記フィラー凝集体どうしの凝集体間距離の標準偏差を算出し、算出した前記標準偏差を評価指標として用いる発明（１）～（４）のいずれかに記載のゴム中のフィラー凝集体の分散状態の評価方法。

【符号の説明】

【0054】

１ 評価システム
２ Ｘ線散乱装置
３ 演算装置
１０ 試料
２０ 散乱プロファイルデータ
２１ フィラー散乱プロファイルデータ
３０ 分散プロファイルデータ
ｑ 散乱ベクトル
Ｉ（ｑ） 散乱強度
φ 体積分率
Ｓ（ｑ） 散乱強度比率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】