特許 7571624 弾性材料の性能評価方法及び性能評価装置

(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】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】弾性材料の性能評価方法及び性能評価装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/56 20060101AFI20241016BHJP

   G01N 23/046 20180101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G01N3/56 G

G01N23/046

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021034670

(22)【出願日】2021-03-04

(65)【公開番号】P2022135084

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2024-01-23

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】間下 亮

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－００８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３１８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／５６

Ｇ０１Ｎ ２３／０４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価するための方法であって、
前記弾性材料からなる試験片に歪を付与する歪付与工程と、
前記歪を受けた前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する撮像工程と、
前記投影像に基づいて、前記試験片のうち、前記歪を受ける前よりも前記弾性材料の密度が小さくなった領域である低密度領域を検出する検出工程と、
前記低密度領域の検出結果に基づいて、前記低密度領域の密度と、前記低密度領域の頻度との関係を求める関係取得工程と、
前記関係を正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅を計算する分布幅計算工程とを含む、
性能評価方法。

【請求項2】

前記分布幅に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価工程をさらに含む、請求項１に記載の性能評価方法。

【請求項3】

前記評価工程は、前記分布幅と、予め定められた閾値とを比較する工程と、前記分布幅が前記閾値以上であるときに前記弾性材料の性能が良好であると評価する工程とを含む、請求項２に記載の性能評価方法。

【請求項4】

前記関係において、前記低密度領域の密度は、前記歪の付与前の前記弾性材料の密度に対する比率で定義されており、
前記閾値は、０．２である、請求項３に記載の性能評価方法。

【請求項5】

前記弾性材料の性能は、耐摩耗性能である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の性能評価方法。

【請求項6】

前記検出工程は、
前記投影像を用いて前記試験片の断層画像を構成する工程と、
前記断層画像から前記弾性材料の密度分布を測定する工程とを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の性能評価方法。

【請求項7】

前記歪が伸張歪である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の性能評価方法。

【請求項8】

前記伸張歪が２０％以上である、請求項７に記載の性能評価方法。

【請求項9】

前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムである、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の性能評価方法。

【請求項10】

前記ゴムは、タイヤ用ゴムである、請求項９に記載の性能評価方法。

【請求項11】

前記Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、１０¹⁰以上である、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の性能評価方法。

【請求項12】

前記輝度は、１０¹²以上である、請求項１１に記載の性能評価方法。

【請求項13】

ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価するための装置であって、
前記弾性材料からなる試験片に歪を付与する歪付与部と、
前記歪を受けた前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する撮像部と、
前記投影像に基づいて、前記試験片のうち、前記歪を受ける前よりも前記弾性材料の密度が小さくなった領域である低密度領域を検出する検出部と、
前記低密度領域の検出結果に基づいて、前記低密度領域の密度と、前記低密度領域の頻度との関係を求める関係取得部と、
前記関係を正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅を計算する分布幅計算部とを含む、
性能評価装置。

【請求項14】

前記分布幅に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価部をさらに含む、請求項１３に記載の性能評価装置。

【請求項15】

前記撮像部は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体を有し、
前記蛍光体の減衰時間は、１００ms以下である、請求項１３又は１４に記載の性能評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性材料の性能評価方法及び性能評価装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、弾性材料の性能を評価するための方法が提案されている。この方法は、弾性材料からなる試験片に歪を印加する工程と、試験片にＸ線を照射して、投影像を撮影する撮影工程と、投影像から測定される弾性材料の密度分布に基づいて、弾性材料の性能を評価する評価工程とを含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８３１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の方法は、ランボーン摩耗試験機に変わる新たな評価技術として有効である一方、評価精度の向上については、さらなる改善の余地があった。

【0005】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、弾性材料の性能を高い精度で評価することが可能な方法及び装置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】

【0006】

本発明は、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価するための方法であって、前記弾性材料からなる試験片に歪を付与する歪付与工程と、前記歪を受けた前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する撮像工程と、前記投影像に基づいて、前記試験片のうち、前記歪を受ける前よりも前記弾性材料の密度が小さくなった領域である低密度領域を検出する検出工程と、前記低密度領域の検出結果に基づいて、前記低密度領域の密度と、前記低密度領域の頻度との関係を求める関係取得工程と、前記関係を正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅を計算する分布幅計算工程とを含むことを特徴とする。

【0007】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記分布幅に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価工程がさらに含まれてもよい。

【0008】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記評価工程は、前記分布幅と、予め定められた閾値とを比較する工程と、前記分布幅が前記閾値以上であるときに前記弾性材料の性能が良好であると評価する工程とを含んでもよい。

【0009】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記関係において、前記低密度領域の密度は、前記歪の付与前の前記弾性材料の密度に対する比率で定義されており、前記閾値は、０．２であってもよい。

【0010】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記弾性材料の性能は、耐摩耗性能であってもよい。

【0011】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記検出工程は、前記投影像を用いて前記試験片の断層画像を構成する工程と、前記断層画像から前記弾性材料の密度分布を測定する工程とを含んでもよい。

【0012】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記歪が伸張歪であってもよい。

【0013】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記伸張歪が２０％以上であってもよい。

【0014】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムであってもよい。

【0015】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記ゴムは、タイヤ用ゴムであってもよい。

【0016】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、１０¹⁰以上であってもよい。

【0017】

本発明に係る前記性能評価方法において、前記輝度は、１０12以上であってもよい。

【0018】

本発明は、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能を評価するための装置であって、前記弾性材料からなる試験片に歪を付与する歪付与部と、前記歪を受けた前記試験片にＸ線を照射して、前記試験片の投影像を取得する撮像部と、前記投影像に基づいて、前記試験片のうち、前記歪を受ける前よりも前記弾性材料の密度が小さくなった領域である低密度領域を検出する検出部と、前記低密度領域の検出結果に基づいて、前記低密度領域の密度と、前記低密度領域の頻度との関係を求める関係取得部と、前記関係を正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅を計算する分布幅計算部とを含むことを特徴とする。

【0019】

本発明に係る前記性能評価装置において、前記分布幅に基づいて、前記弾性材料の性能を評価する評価部がさらに含まれてもよい。

【0020】

本発明に係る前記性能評価装置において、前記撮像部は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体を有し、前記蛍光体の減衰時間は、１００ms以下であってもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明の弾性材料の性能評価方法は、上記の工程を採用することにより、弾性材料の性能を高い精度で評価することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施形態の弾性材料の性能評価装置の斜視図である。

【図2】本実施形態のコンピュータのブロック図である。

【図3】本実施形態の弾性材料の性能評価方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、配合が異なる弾性材料からなる２種の試験片の断層画像である。

【図5】本実施形態の検出工程の処理手順を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）、（ｂ）は、配合が異なる弾性材料からなる２種の試験片について、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係を示すグラフである。

【図7】本実施形態の評価工程の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。

【0024】

本実施形態の弾性材料の性能評価方法（以下、単に「性能評価方法」ということがある。）では、ゴム又はエラストマーを含む弾性材料の性能が評価される。弾性材料としては、適宜採用することができる。本実施形態の弾性材料は、１種類以上の共役ジエン系化合物を用いて得られるゴムが挙げられる。また、ゴム（弾性材料）は、例えば、タイヤ用ゴムが挙げられる。本実施形態の方法で評価される性能の一例としては、耐摩耗性能が挙げられる。

【0025】

［弾性材料の性能評価装置］
本実施形態の性能評価方法には、弾性材料の性能評価装置（以下、単に「性能評価装置」ということがある。）１が用いられる。図１は、本実施形態の弾性材料の性能評価装置１の斜視図である。

【0026】

性能評価装置１は、弾性材料の性能を評価するためのものである。本実施形態の性能評価装置１は、歪付与部２、撮像部３、検出部４、関係取得部５、及び、分布幅計算部６を含んで構成されている。さらに、本実施形態の性能評価装置１は、評価部７を含んで構成されている。

【0027】

［歪付与部］
本実施形態の歪付与部２は、弾性材料からなる試験片１０に歪を付与するためのものである。本実施形態の歪付与部２は、試験片１０が固着される一対の治具２１、２２と、治具２１と治具２２とを相対的に移動させて試験片１０に歪を付与する駆動部２３とを有している。

【0028】

駆動部２３は、一方の治具２１を固定した状態で、治具２１、２２が互いに離れる方向に、他方の治具２２を移動させる。本実施形態の駆動部２３は、他方の治具２２を、円柱状の試験片１０の軸心方向に移動させている。これにより、試験片１０は、その軸方向に伸張されて、歪が付与される。

【0029】

試験片１０に付与される歪又は荷重は、ロードセル（図示せず）等により検出される。ロードセルの位置及び形式は、任意である。このような歪付与部２により、試験片１０には、予め定められた歪又は荷重が付与される。本実施形態の駆動部２３は、試験片１０及び治具２１、２２を、試験片１０の軸心回りに回転可能に構成されている。

【0030】

［撮像部］
本実施形態の撮像部３は、歪を受けた試験片１０にＸ線を照射して、試験片１０の投影像を取得するためのものである。本実施形態の撮像部３は、Ｘ線を照射するＸ線管３１と、Ｘ線を検出して電気信号に変換する検出器３２とを含んで構成されている。このような撮像部３は、試験片１０が軸回りに回転された状態で、複数の投影像を撮影することにより、全周にわたる試験片１０の投影像を取得することができる。

【0031】

検出器３２は、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体３２ａを有している。蛍光体３２ａの減衰時間は、適宜設定することができる。なお、蛍光体３２ａの減衰時間が、１００msを超える場合、試験片１０等を軸回りに回転させながら複数の投影像を連続して撮影する際に、先に撮影した投影像の残像が後から撮影する投影像に影響を及ぼすおそれがある。このような観点から、蛍光体３２ａの減衰時間は、好ましくは１００ms以下であり、より好ましくは５０ms以下であり、さらに好ましくは１０ms以下である。

【0032】

［検出部・関係取得部・分布幅計算部・評価部］
本実施形態の検出部４、関係取得部５、分布幅計算部６及び評価部７は、コンピュータ８によって構成されている。図２は、本実施形態のコンピュータ８のブロック図である。

【0033】

本実施形態のコンピュータ８は、入力デバイスとしての入力部１１と、出力デバイスとしての出力部１２と、演算処理装置１３とを含んで構成されている。

【0034】

入力部１１としては、例えば、キーボード又はマウス等が用いられる。出力部１２としては、例えば、ディスプレイ装置又はプリンタ等が用いられる。演算処理装置１３は、各種の演算を行う演算部（ＣＰＵ）１３Ａ、データやプログラム等が記憶される記憶部１３Ｂ、及び、作業用メモリ１３Ｃを含んで構成されている。

【0035】

記憶部１３Ｂは、例えば、磁気ディスク、光ディスク又はＳＳＤ等からなる不揮発性の情報記憶装置である。記憶部１３Ｂには、データ部１６、及び、プログラム部１７が設けられている。

【0036】

本実施形態のデータ部１６には、投影像入力部１６Ａ、検出結果入力部１６Ｂ、関係入力部１６Ｃ、及び、分布幅入力部１６Ｄが含まれる。これらに入力されるデータは、後述の性能評価方法の処理手順において説明される。

【0037】

本実施形態のプログラム部１７は、コンピュータプログラムとして構成されている。本実施形態のプログラム部１７は、検出プログラム１７Ａ、関係取得プログラム１７Ｂ、分布幅計算プログラム１７Ｃ及び評価プログラム１７Ｄが含まれている。これらのプログラム１７Ａ～１７Ｄが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、検出部４、関係取得部５、分布幅計算部６及び評価部７として機能させることができる。これらの機能は、後述の性能評価方法の処理手順において説明される。

【0038】

［弾性材料の性能評価方法］
次に、本実施形態の性能評価方法の処理手順が説明される。図３は、本実施形態の弾性材料の性能評価方法の処理手順を示すフローチャートである。

【0039】

［試験片を固定する工程］
本実施形態の性能評価方法では、先ず、図１に示されるように、試験片１０が治具２１、２２に固定される（工程Ｓ１）。本実施形態の試験片１０には、一様な密度分布を有する上述の弾性材料が用いられている。試験片１０は、上記特許文献１と同様に、円柱状に形成されている。なお、試験片１０の詳細や、試験片１０を治具２１、２２に固定する手順は、上記特許文献１に記載のとおりである。

【0040】

［歪付与工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、試験片１０に歪が付与される（歪付与工程Ｓ２）。本実施形態の歪付与工程Ｓ２では、歪付与部２の駆動部２３により、円柱状の試験片１０の軸心方向において、歪付与部２の治具２１、２２が互いに離れる方向に、治具２１、２２を相対移動させている。これにより、歪付与工程Ｓ２では、試験片１０を伸張させることができ、試験片１０に伸張歪を付与することができる。

【0041】

本実施形態の歪付与工程Ｓ２では、試験片１０への歪の付与によって、試験片１０の内部に応力が発生し、弾性材料の密度に偏りが生じる。これにより、試験片１０の内部には、低密度領域が発生する。

【0042】

図４（ａ）、（ｂ）は、配合が異なる弾性材料からなる２種の試験片１０Ａ、１０Ｂの断層画像である。これらの断層画像は、後述の撮像工程Ｓ３で取得される。これらの断層画像では、図１に示した試験片１０の軸心方向に対して垂直に交差する任意の平面で、試験片１０を切断した断面が示されている。低密度領域１５（空隙１５ａ、及び、低密度ゴム部１５ｂ）は、黒色で示されている。

【0043】

低密度領域１５とは、試験片１０のうち、歪を受ける前よりも弾性材料の密度が小さくなった領域である。本実施形態では、歪の付与前の弾性材料の密度の０．０～０．８倍の密度を有する領域が、低密度領域１５として定義されている。

【0044】

本実施形態の低密度領域１５は、空隙１５ａと、低密度ゴム部１５ｂとを含んでいる。本実施形態の空隙１５ａは、歪の付与前の弾性材料の密度の０．０～０．１倍（未満）の密度を有する領域として定義される。一方、低密度ゴム部１５ｂは、歪の付与前の弾性材料の密度の０．１～０．８倍の密度を有する領域として定義される。

【0045】

本実施形態の歪付与工程Ｓ２では、試験片１０に伸張歪が付与されることにより、例えば、その他の歪（例えば、圧縮歪や、せん断歪み）が付与される場合に比べて、弾性材料（試験片１０）の内部に、低密度領域１５を効率よく発生させることができる。

【0046】

上記の作用を効果的に発揮させるために、伸張歪は、２０％以上が望ましい。伸張歪が２０％以上であることにより、弾性材料の内部に十分な体積の低密度領域１５が生成され、弾性材料の性能の評価精度が高められる。一方、伸張歪が必要以上に大きくなると、試験片１０が破壊するおそれがある。このため、伸張歪は、１００％以下が望ましい。なお、本実施形態において、伸張歪は、歪付与後の試験片１０の変形長さ（歪付与前からの伸張方向の変化分）を、歪付与前の試験片１０の高さ（伸張方向の長さ）を除することで求められる比を百分率で表されたものである。

【0047】

試験片１０に作用させる応力の大きさは、適宜設定されうる。なお、応力が小さいと、試験片１０に低密度領域１５（図４（ａ）、（ｂ）に示す）を形成できないおそれがある。このような観点より、試験片１０には、好ましくは０．５ＭＰａ以上の応力を作用させるのが望ましい。一方、応力が必要以上に大きくても、試験片１０の損傷が大きくなるおそれがある。このような観点より、試験片１０には、好ましくは２．０ＭＰａ以下の応力を作用させるのが望ましい。

【0048】

［撮像工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、図１に示されるように、歪を受けた試験片１０にＸ線を照射して、試験片１０の投影像が取得される（撮像工程Ｓ３）。本実施形態の撮像工程Ｓ３は、コンピュータートモグラフィー法により行われる。

【0049】

本実施形態の撮像工程Ｓ３では、先ず、図１に示されるように、Ｘ線管３１から試験片１０にＸ線が照射される。Ｘ線は、試験片１０を透過して、検出器３２によって検出される。検出されたＸ線は、電気信号に変換される。電気信号は、コンピュータ８に出力される。この電気信号が、コンピュータ８によって処理されることにより、試験片１０の投影像が取得される。

【0050】

本実施形態の撮像工程Ｓ３では、試験片１０を軸心回りに回転させることにより、複数の投影像（回転シリーズ像）が取得される。そして、撮像工程Ｓ３では、複数の投影像（回転シリーズ像）が、コンピュータートモグラフィー法によって再構成され、試験片１０の三次元の断層画像（一例として、図４（ａ）に示す）が取得される。試験片１０の投影像は、コンピュータ８の投影像入力部１６Ａ（図２に示す）に入力される。

【0051】

Ｘ線の輝度は、適宜設定されうる。なお、Ｘ線の輝度は、Ｘ線散乱データのＳ／Ｎ比に大きく関係している。Ｘ線の輝度が小さいと、Ｘ線の統計誤差よりもシグナル強度が弱くなる傾向にあり、計測時間を長くしても十分にＳ／Ｎ比の良いデータを得ることが困難となるおそれがある。このような観点から、Ｘ線の輝度（photons/s/mrad²/mm²/0.1%bw）は、好ましくは１０¹⁰以上であり、より好ましくは１０¹²以上である。

【0052】

Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体５２ａの減衰時間は、適宜設定されうる。蛍光体５２ａの減衰時間は、上記特許文献１と同様に、先に撮影した投影像の残像が、後から撮影する投影像に影響するのを防ぐ観点から、好ましくは１００ms以下であり、より好ましくは５０ms以下であり、さらに好ましくは１０ms以下である。

【0053】

［検出工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、投影像に基づいて、試験片１０のうち、歪を受ける前よりも弾性材料の密度が小さくなった領域である低密度領域１５（図４（ａ）に示す）が検出される（検出工程Ｓ４）。

【0054】

本実施形態の検出工程Ｓ４では、先ず、図２に示されるように、投影像入力部１６Ａに入力されている試験片１０の投影像（図示省略）、及び、検出プログラム１７Ａが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、検出プログラム１７Ａが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、投影像に基づいて、低密度領域１５（図３（ａ）、（ｂ）に示す）を検出するための検出部４として機能させることができる。図５は、本実施形態の検出工程Ｓ４の処理手順を示すフローチャートである。

【0055】

［断層画像を構成］
本実施形態の検出工程Ｓ４では、先ず、投影像を用いて試験片１０の断層画像３３（図４（ａ）に示す）が構成される（工程Ｓ４１）。本実施形態の工程Ｓ４１では、試験片１０の投影像を用いて、試験片１０の軸心方向に対して垂直に交差する任意の平面で、試験片１０を切断した複数の断層画像３３（一例として、図４（ａ）に示す）が取得される。本実施形態の断層画像３３は、図１に示した試験片１０の軸心方向の一端（図示省略）から他端１０ｂまでの間を、任意の間隔（例えば、１０～３０μｍ）で取得される。本実施形態で取得される断層画像３３は、１５０～３００枚である。

【0056】

［密度分布の測定］
次に、本実施形態の検出工程Ｓ４では、断層画像３３（一例として、図４（ａ）に示す）から弾性材料の密度分布が測定される（工程Ｓ４２）。本実施形態の工程Ｓ４２では、先ず、各断層画像３３で表示されている試験片１０の領域において、断層画像３３を構成する微小領域（本例では、画素）ごとに、断層画像３３の輝度値が取得される。本実施形態の輝度値は、空隙１５ａが最も低くなっている。さらに、輝度値が高くなるほど、弾性材料の密度が大きくなっている。このように、輝度値と密度との間には、比例関係が成立している。

【0057】

次に、本実施形態の工程Ｓ４２では、歪付与前の弾性材料（すなわち、低密度領域１５がない部分）の輝度値を１．０とし、かつ、弾性材料が存在しない輝度値（最も低い輝度値）を０．０として、各微小領域（本例では、画素）の輝度値の比率が求められる。このような輝度値の比率は、規格化された密度（すなわち、歪の付与前の弾性材料の密度に対する比率）として定義される。

【0058】

上述したように、低密度領域１５の密度は、歪の付与前の弾性材料の密度の０．０～０．８倍である。したがって、工程Ｓ４２では、輝度値の比率（規格化された密度）が０．０～０．８の微小領域（画素）で表示されている領域が、低密度領域１５として検出される。

【0059】

本実施形態では、輝度値の比率（規格化された密度）が０．０～０．１未満の微小領域（画素）で表示されている領域が、空隙１５ａとして検出される。また、輝度値の比率（規格化された密度）が０．１～０．８の微小領域（画素）で表示されている領域が、低密度ゴム部１５ｂとして検出される。

【0060】

本実施形態の工程Ｓ４２では、各断層画像３３において、低密度領域１５がそれぞれ検出される。低密度領域１５の検出には、市販の画像処理ソフトウェア（例えば、Adobe社製のPhotoshop（登録商標））等が用いられる。低密度領域１５の検出結果は、検出結果入力部１６Ｂに入力される。

【0061】

［関係取得工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、低密度領域１５の検出結果（一例として、図４（ａ）に示す）に基づいて、低密度領域１５の密度と、低密度領域１５の頻度との関係が求められる（関係取得工程Ｓ５）。

【0062】

本実施形態の関係取得工程Ｓ５では、先ず、図２に示されるように、検出結果入力部１６Ｂに入力されている低密度領域１５の検出結果、及び、関係取得プログラム１７Ｂが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、関係取得プログラム１７Ｂが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係を求める関係取得部５として機能させることができる。

【0063】

本実施形態の関係取得工程Ｓ５では、先ず、全ての断層画像３３（一例として、図４（ａ）に示す）に表示されている低密度領域１５について、規格化された密度（輝度値の比率）ごとに、微小領域（本例では、画素）の個数が集計される。次に、関係取得工程Ｓ５では、密度が１．０となる微小領域の個数を「１．０」として、他の密度の微小領域の個数の比率が、それぞれ求められる。このような個数の比率は、規格化された頻度として定義される。

【0064】

次に、本実施形態の関係取得工程Ｓ５では、規格化された密度（輝度値の比率）を横軸とし、規格化された頻度（個数の比率）を縦軸として、規格化された密度ごとに、規格化された頻度がプロットされる。これにより、関係取得工程Ｓ５では、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係を求めることができる。

【0065】

図６（ａ）、（ｂ）は、配合が異なる弾性材料からなる２種の試験片１０Ａ、１０Ｂについて、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係Ｒを示すグラフである。関係Ｒは、関係入力部１６Ｃに入力される。

【0066】

［分布幅計算工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係Ｒを、正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅Ｗが計算される（分布幅計算工程Ｓ６）。

【0067】

本実施形態の分布幅計算工程Ｓ６では、先ず、図２に示されるように、関係入力部１６Ｃに入力されている低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係Ｒ、及び、分布幅計算プログラム１７Ｃが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、分布幅計算プログラム１７Ｃが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、分布幅Ｗを計算するための分布幅計算部６として機能させることができる。

【0068】

本実施形態の分布幅計算工程Ｓ６は、図６（ａ）、（ｂ）に示した低密度領域１５の密度と、低密度領域１５の頻度との関係Ｒを、正規分布Ｄに近似させる。正規分布Ｄの近似には、例えば、市販の数値解析ソフトウェア（例えば、The MathWorks 社製の「MATLAB」など）が用いられる。

【0069】

次に、本実施形態の分布幅計算工程Ｓ６では、関係Ｒに近似させた正規分布Ｄに基づいて、半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅Ｗが計算される。なお、図６（ｂ）に示されるように、関係Ｒに近似させた正規分布Ｄの山形が密度０で途切れている場合には、密度０からの分布幅Ｗ（半値全幅ＦＷＨＭ）が求められる。分布幅Ｗ（半値全幅ＦＷＨＭ）の特定には、例えば、上記の数値解析ソフトウェア等が用いられる。

【0070】

半値全幅ＦＷＨＭは、低密度領域１５の密度の分布の広がりを示す指標である。したがって、半値全幅ＦＷＨＭが大きいほど、低密度領域１５の密度が広範囲に分布していることを示している。一方、半値全幅ＦＷＨＭが小さいほど、低密度領域１５の密度が局所的に集中していることを示している。

【0071】

発明者らの実験によれば、半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅Ｗと、弾性材料の性能（本例では、耐摩耗性能）と、一定の相関があることが判明した。すなわち、分布幅Ｗが大きい弾性材料は、低密度領域１５の密度が広範囲に分布することで、０．０～０．１未満の密度を有する空隙１５ａ（図４（ａ）に示す）の割合が少なくなり、弾性材料の性能が良好となることを知見した。

【0072】

図６（ａ）の試験片１０Ａの弾性材料の分布幅Ｗは、図６（ｂ）の試験片１０Ｂの弾性材料の分布幅Ｗに比べて大きくなっており、０．０～０．１未満の密度において、頻度が小さくなっている。このため、試験片１０Ａの弾性材料は、試験片１０Ｂの弾性材料に比べて、性能（本例では耐摩耗性能）が高いと評価することができる。

【0073】

一方、上記特許文献１の方法では、低密度領域１５の密度分布（低密度領域１５の合計体積）に基づいて弾性材料の性能（耐摩耗性能）が評価されている。しかしながら、このような方法では、試験片１０Ａの弾性材料と、試験片１０Ｂの弾性材料とで、密度分布（合計体積）が実質的に同一となり、性能の違いを評価できない場合がある。

【0074】

このように、本実施形態の性能評価方法では、低密度領域１５の分布幅Ｗに基づいて、弾性材料の性能を評価することができるため、評価精度を高めることが可能となる。分布幅Ｗは、分布幅入力部１６Ｄ（図１に示す）に入力される。

【0075】

［評価工程］
次に、本実施形態の性能評価方法では、分布幅Ｗに基づいて、弾性材料の性能が評価される（評価工程Ｓ７）。

【0076】

本実施形態の評価工程Ｓ７では、先ず、図２に示されるように、分布幅入力部１６Ｄに入力されている分布幅Ｗ、及び、評価プログラム１７Ｄが、作業用メモリ１３Ｃに読み込まれる。そして、評価プログラム１７Ｄが、演算部１３Ａによって実行されることにより、コンピュータ８を、弾性材料の性能を評価する評価部７として機能させることができる。

【0077】

図７は、本実施形態の評価工程Ｓ７の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態の評価工程Ｓ７では、先ず、分布幅Ｗ（図６（ａ）に示す）と、予め定められた閾値Ｔとが比較される（工程Ｓ７１）。閾値Ｔについては、例えば、弾性材料に求められる諸性能（本実施形態では、耐摩耗性能）に応じて、適宜設定することができる。本実施形態のように、図６（ａ）に示した関係Ｒにおいて、低密度領域１５の密度が、歪の付与前の弾性材料の密度に対する比率（本例では、０．０～０．８）として定義される場合、０．２に設定されるのが望ましい。

【0078】

工程Ｓ７１において、分布幅Ｗが閾値Ｔ（本例では、０．２）以上であるときに、弾性材料の性能が良好であると評価される（工程Ｓ７２）。一方、工程Ｓ７１において、分布幅Ｗが閾値Ｔ未満であるときに、弾性材料の性能が不良であると評価される（工程Ｓ７３）。この場合、配合を変更した新たな弾性材料が作製され、本実施形態の性能評価方法が再度実施される。これにより、諸性能に優れる弾性材料を確実に作製することができる。

【0079】

本実施形態では、耐摩耗性能が評価されたが、このような態様に限定されない。例えば、分布幅Ｗに基づいて、弾性材料の耐引裂性能や、耐クラック性能が評価されてもよい。

【0080】

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】

【0081】

弾性材料Ａ乃至Ｃについて、本発明の方法で求められる分布幅Ｗ（半値全幅ＦＷＨＭ）に基づいて耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された（実施例）。比較のために、上記弾性材料Ａ乃至Ｃについて、ランボーン試験機を用いて耐摩耗性能が評価され、実車走行試験による耐摩耗性能の評価との相関が検証された（比較例）。

【0082】

使用試薬は以下の通りである。
１．重合体（１）：（変性基１個）
２．重合体（２）：（変性基２個；重合体（１）のモノマー量違い）
３．重合体（３）：（変性基３個；重合体（１）のモノマー量違い）
４．ＳＢＲ ：ＳＴＹＲＯＮ製のＳＰＲＩＮＴＡＮ ＳＬＲ６４３０
５．ＢＲ ：宇部興産(株)製のＢＲ１５０Ｂ
６．変性剤 ：アヅマックス（株）製の３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン
７．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）
８．ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン
９．酸化亜鉛 ：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
１０．アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ－２４
１１．ワックス ：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
１２．硫黄 ：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
１３．加硫促進剤(１)：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ
１４．加硫促進剤(２)：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ
１５．シリカ ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３
１６．シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ６９
１７．カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＬＨ（Ｎ３２６、Ｎ２ＳＡ：８４ｍ²／ｇ）

【0083】

モノマー及び重合体（１）～（３）は、上記特許文献１の「実施例」に記載された方法と同様の手順で合成された。テスト方法は、次のとおりである。

【0084】

＜分布幅Ｗ（半値全幅ＦＷＨＭ）＞
弾性材料Ａ乃至Ｃについて、直径２０mm、軸方向の長さが１mmの円柱状の試験片が準備された。そして、図３に示した手順にしたがって、弾性材料の性能が評価された。歪付与工程Ｓ２では、試験片に０．５ＭPaの応力を作用させて、試験片の内部に複数の低密度領域（空隙及び低密度ゴム部）が形成された。次に、関係取得工程Ｓ５では、低密度領域の検出結果に基づいて、低密度領域の密度と、低密度領域の頻度との関係が求められた。次に、分布幅計算工程Ｓ６では、関係取得工程Ｓ５で求められた関係を、正規分布に近似させた際の半値全幅ＦＷＨＭで特定される分布幅Ｗが計算された。分布幅Ｗが大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。

【0085】

＜ランボーン試験＞
弾性材料Ａ乃至Ｃについて、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量が測定され、その逆数が計算された。結果は、弾性材料Ａを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。

【0086】

＜実車走行試験＞
弾性材料Ａ乃至Ｃからなるトレッド部を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが作成され、国産ＦＦ車に装着され、走行距離８０００kmでのトレッド部の溝深さが測定され、トレッド部の摩耗量１mmあたりの走行距離が計算された。結果は、弾性材料Ａを１００とする指数であり、数値が大きい程、耐摩耗性能に優れていることを示す。
テスト結果が表１に示される。

【0087】

【表1】

【0088】

テストの結果、表１から明らかなように、実施例の方法は、比較例に比べて実車走行試験との相関が良好であり、弾性材料の諸性能を高い精度で評価できることが確認できた。さらに、実施例では、分布幅Ｗが閾値Ｔ（０．２）以上の弾性材料Ｂ及びＣは、閾値Ｔ未満の弾性材料Ａに比べて、実車走行試験での評価が大幅に優れており、弾性材料の諸性能を高い精度で評価できることが確認できた。

【符号の説明】

【0089】

Ｓ２ 歪付与工程
Ｓ３ 撮像工程
Ｓ４ 検出工程
Ｓ５ 関係取得工程
Ｓ６ 分布幅計算工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】