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» 2019年03月25日 13時00分 公開

材料技術:住友ゴム、天然ゴムのき裂先端の結晶化挙動を解明

住友ゴム工業は、天然ゴムのき裂先端の結晶化挙動を解明した。今回の研究成果を生かし、従来品よりも破壊しにくいゴムや摩耗性能に優れたゴムを開発する。

[MOMOist]

 住友ゴム工業は2019年3月12日、ドイツのライプニッツ高分子研究所との共同研究により、天然ゴムのき裂先端の結晶化挙動を解明したと発表した。

 伸ばすと結晶化する天然ゴムは結晶化した部分の剛性が高くなる。その結晶化部分は天然ゴムの破断やき裂の広がりに強く影響すると考えられている。接地して回転するタイヤはゴムが自由に変形できない(ひずみの拘束)状態で周期的な変形を繰り返す。そのため、今回の実験ではひずみの拘束下での天然ゴムのき裂先端の変形を観察した。

 短冊状の天然ゴム試験片と、伸長方向に対して幅方向が十分に広い平面試験片を使用し、伸縮を繰り返した。試験片のき裂先端についてゴム内部の結晶化挙動をX線広角散乱によって観察したところ、短冊試験片では伸長方向にそろう形で結晶化するが、幅方向に広い試験片ではひずみの拘束のため短冊試験片ほど分子の並びがそろわず、結晶がさまざまな方向を向いていた。

photo 試験片を軸方向(方位角)に回転させた時のX線回折像の変化(クリックで拡大) 出典:住友ゴム工業

 また、カーボンブラックを充填剤として加えたゴム試験片を使用した場合は、カーボンブラックを混ぜていないゴムより結晶サイズが小さくなることも分かった。

 さらに、伸縮を繰り返す際の結晶化の状態を観察すると、試験片が元に戻る時に伸長時に生じた結晶化は融解するが、伸長時よりも元に戻る時の方が結晶化度は高かった。

 同社は今回の研究成果を生かし、結晶の並び方をコントロールすることにより、従来品よりも破壊しにくいゴムや摩耗性能に優れたゴムを開発する。さらにはそれらの性能が持続する高性能タイヤの開発につなげる考えだ。

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