JP2017156276A - ゴム部材の氷上グリップ性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ゴム部材の氷上でのグリップ性能を正確に評価する。【解決手段】 評価対象の被検査ゴム部材８を氷結路面６に摺動させて、氷上でのグリップ性能を評価するための方法である。本発明の評価方法では、被検査ゴム部材８の摺動に先立ち、氷結路面６を研磨する研磨工程を含んでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム部材の氷上でのグリップ性能を評価するための方法に関する。

従来、路面とタイヤに用いられるゴムとの間の摩擦係数を測定して、グリップ性能を評価する方法が提案されている。下記特許文献１では、ゴム部材を路面に摺動させて、ゴム部材の動的摩擦係数を測定する摩擦試験装置が開示されている。

特許第４３７６１２２号公報

ところで、氷結路面は、ドライ路面やウェット路面とは異なり、ゴム部材との摩擦や、気温等の影響を受けて、部分的に溶解する。この部分的な溶解により、氷結路面の表面形状が時々刻々と変化するため、ゴム部材のグリップ性能を正確に評価することが難しいという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、被検査ゴム部材の摺動に先立ち、前記氷結路面を研磨することを基本として、ゴム部材の氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、評価対象の被検査ゴム部材を氷結路面に摺動させて、氷上でのグリップ性能を評価するための方法であって、前記被検査ゴム部材の摺動に先立ち、前記氷結路面を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る前記氷上グリップ性能評価方法において、前記研磨工程は、０．１〜１０μmの表面粗さを有する研磨部材を、前記氷結路面に摺動させるのが望ましい。

本発明に係る前記氷上グリップ性能評価方法において、前記研磨工程は、前記研磨部材を第１方向に研磨させ、前記被検査ゴム部材を、前記第１方向に摺動させる摺動工程を含むのが望ましい。

本発明に係る前記氷上グリップ性能評価方法において、前記摺動工程は、前記被検査ゴム部材を、前記研磨部材で研磨された研磨面からはみ出すことなく摺動させるのが望ましい。

本発明に係る前記氷上グリップ性能評価方法において、前記氷結路面に当接する前記被検査ゴム部材の接触面は、少なくとも一本の溝が設けられているのが望ましい。

本発明に係る前記氷上グリップ性能評価方法において、前記溝は、前記第１方向に対して交わる方向にのびているのが望ましい。

本発明は、評価対象の被検査ゴム部材を氷結路面に摺動させて、氷上でのグリップ性能を評価するための方法である。このゴム部材の氷上グリップ性能評価方法は、被検査ゴム部材の摺動に先立ち、氷結路面を研磨する研磨工程を含んでいる。

このような研磨工程により、一定の表面形状に研磨された氷結路面に、被検査ゴム部材を摺動させることができる。従って、本発明の評価方法は、被検査ゴム部材の氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる。

本実施形態の摩擦試験装置を概念的に示す斜視図である。 （ａ）は、被検査ゴム部材と氷結路面とが離間して配置された摩擦試験装置の断面図、（ｂ）は、被検査ゴム部材が氷結路面を摺動する摩擦試験装置の断面図である。 図１の摩擦試験装置の底面図である。 サンプル台及び被検査ゴム部材を拡大して示す側面図である。 サンプル台及び被検査ゴム部材を拡大して示す底面図である。 本実施形態の評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 サンプル台及び研磨部材を拡大して示す側面図である。 サンプル台及び研磨部材を拡大して示す底面図である。 本実施形態の研磨工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、研磨部材と氷結路面とが離間して配置された摩擦試験装置の断面図、（ｂ）は、研磨部材が氷結路面を研磨する摩擦試験装置の断面図である。 本実施形態の測定工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。 氷結路面を摺動する被検査ゴム部材の平面図である。 （ａ）は、従来の被検査ゴム部材の拡大側面図、（ｂ）は、従来の被検査ゴム部材の拡大底面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のゴム部材の氷上グリップ性能評価方法（以下、単に「評価方法」ということがある）は、評価対象の被検査ゴム部材を氷結路面に摺動させて、氷上でのグリップ性能を評価するための方法である。本実施形態の評価方法では、動的摩擦係数を測定するための摩擦試験装置が用いられる。図１は、本実施形態の摩擦試験装置Ｔｄを概念的に示す斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１の摩擦試験装置Ｔｄの断面図である。図３は、図１の摩擦試験装置Ｔｄの底面図である。

本実施形態の摩擦試験装置Ｔｄは、基体２と、基体２に固定される昇降手段３と、該昇降手段３に支持される回転手段４とを含んで構成されている。

図１及び図２（ａ）に示されるように、基体２は、水平にのびる上板部２ａと、上板部２ａの端部から下方にのびる側板部２ｂと、側板部２ｂの下端に設けられる脚部２ｃとを含んで構成されている。上板部２ａは、平面視において、略矩形状に形成されている。本実施形態の基体２は、氷結路面６の上に載置される。また、基体２には、上板部２ａと側板部２ｂとで囲まれた空間部７が設けられている。空間部７は、基体２の下方で開口している。

昇降手段３は、基体２の上板部２ａから上方に突出するシリンダ３ａと、シリンダ３ａから上下方向に伸縮するロッド３ｂと、ロッド３ｂを伸縮させる電動機（図示省略）とを含んで構成されている。また、昇降手段３には、ロッド３ｂの上端側と、回転手段４との間を水平にのびるアーム３ｃが設けられる。このような昇降手段３は、ロッド３ｂの伸縮によって、回転手段４を上下方向に昇降させることができる。

回転手段４は、円盤状に形成された回転盤４ａと、回転盤４ａの中央部から上方にのびる回転軸４ｂとを含んで構成される。回転盤４ａは、基体２の空間部７に配置されている。回転軸４ｂは、上板部２ａから上方に突出してのびている。また、回転手段４は、回転軸４ｂの上端に固着される電動機４ｍが設けられる。電動機４ｍは、ブラケットを介して、昇降手段３のアーム３ｃに固着される。このような回転手段４は、電動機４ｍ及び回転軸４ｂを介して、回転盤４ａを垂直軸周りに回転させることができる。また、回転手段４には、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数の測定するためのセンサー（図示省略）が設けられている。

図１乃至図３に示されるように、本実施形態の回転盤４ａの下面には、被検査ゴム部材８を取り付けるためのサンプル台９が設けられている。本実施形態では、２個のサンプル台９が取り付けられている。これらのサンプル台９は、回転盤４ａの回転方向において、等間隔に配置されている。

図４は、サンプル台９及び被検査ゴム部材８を拡大して示す側面図である。図５は、サンプル台９及び被検査ゴム部材８を拡大して示す底面図である。図５に示されるように、サンプル台９は、平面視略矩形状に形成されている。図３に示されるように、各サンプル台９は、回転盤４ａの半径方向に対して、直交する方向にのびている。図４に示されるように、サンプル台９の長手方向の長さＬ１ａは、例えば、５〜３０mm程度である。サンプル台９の厚さＷ１は、例えば、０．５〜１０．０mm程度である。図５に示されるように、サンプル台９の短手方向の長さＬ１ｂは、例えば、５〜３０mm程度である。

このような摩擦試験装置Ｔｄとして、例えば、日邦産業（株）製のＤ．Ｆ．テスター（ダイナミック・フリクション・テスター）Ｓタイプが用いられうる。なお、摩擦試験装置Ｔｄを用いた動的摩擦係数の測定方法については、後述する。

図４及び図５に示されるように、本実施形態の被検査ゴム部材８は、平面視矩形のブロック状に形成されている。被検査ゴム部材８の各寸法については、テスト条件に応じて適宜設定することができる。図４に示されるように、被検査ゴム部材８は、例えば、厚さＷ２が５．０〜１０．０mm程度に設定される。図５に示されるように、被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ２ａは、例えば、２０〜５０mm程度に設定される。被検査ゴム部材８の短手方向の長さＬ２ｂは、例えば、１０〜３０mm程度に設定される。

図５に示されるように、本実施形態では、各被検査ゴム部材８の長手方向と、サンプル台９の長手方向に対して直交する方向とが同一となるように、各サンプル台９に取り付けられている。被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ１ａは、サンプル台９の短手方向の長さＬ１ｂよりも大きい。また、被検査ゴム部材８の長手方向の中央部と、サンプル台９の短手方向の中央部とを一致させている。これにより、被検査ゴム部材８は、サンプル台９から幅方向両外側に、はみ出して配置されている。図３に示されるように、各被検査ゴム部材８の重心８ｇと回転軸４ｂとの距離（回転半径）Ｒ２は、例えば、１０〜５００mmに設定される。

図４に示されるように、被検査ゴム部材８は、例えば、サンプル台９の長手方向において、下方に凸となるように湾曲した取付部材１２を介して、サンプル台９に取り付けられている。これにより、被検査ゴム部材８は、その短手方向において、中央部が下方に凸となるように湾曲している。これにより、図５において、氷結路面６（図２に示す）に当接する接触面８ｓが二点鎖線で示されるように、被検査ゴム部材８の底面の一部のみを、氷結路面６（図２に示す）に接触させることができる。本実施形態の接触面８ｓは、被検査ゴム部材８が摺動される第１方向Ｄ１において、後方に偏って設定されている。

本実施形態の被検査ゴム部材８の接触面８ｓは、少なくとも一本の溝１１が設けられている。本実施形態の溝１１は、被検査ゴム部材８の長手方向に沿ってのびている。本実施形態では、被検査ゴム部材８の長手方向に離間して配置された一対の溝１１、１１が、被検査ゴム部材８の短手方向に２組配置されている。

次に、摩擦試験装置Ｔｄを用いた本実施形態の評価方法について説明する。図６は、本実施形態の評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態の評価方法では、被検査ゴム部材８の摺動に先立って、氷結路面６が研磨される（研磨工程Ｓ１）。本実施形態の研磨工程Ｓ１では、研磨部材１５を氷結路面６に摺動させて、氷結路面６が研磨される。本実施形態の研磨工程Ｓ１において、研磨部材１５の摺動には、図１に示した摩擦試験装置Ｔｄが用いられる。従って、例えば、研磨するための装置等（図示省略）を別途用意する必要がないため、氷結路面６を容易に研磨することができる。

図７は、サンプル台９及び研磨部材１５を拡大して示す側面図である。図８は、サンプル台９及び研磨部材１５を拡大して示す底面図である。研磨部材１５は、図４及び図５に示した被検査ゴム部材８と同様に、平面視矩形のブロック状に形成されている。研磨部材１５の各寸法については、テスト条件に応じて適宜設定することができる。図７に示されるように、研磨部材１５の厚さＷ４は、被検査ゴム部材８の厚さＷ２（図４に示す）と同一に設定されている。

図８に示されるように、本実施形態の研磨部材１５は、その長手方向の長さＬ４ａが、被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ２ａ（図５に示す）よりも大に設定されている。他方、研磨部材１５の短手方向の長さＬ４ｂは、被検査ゴム部材８の短手方向の長さＬ２ｂ（図５に示す）と同一に設定されている。

図７に示されるように、研磨部材１５は、被検査ゴム部材８（図４に示す）と同様に、取付部材１２を介して、サンプル台９に取り付けられている。これにより、研磨部材１５は、その短手方向において、中央部が下方に凸となるように湾曲している。これにより、図８において、氷結路面６（図２に示す）に当接する接触面１５ｓが二点鎖線で示されるように、研磨部材１５の底面の一部のみを、氷結路面６（図２に示す）に接触させることができる。これにより、研磨部材１５の接地圧が上昇し、高い研磨効果を得ることができる。このような作用を効果的に発揮させるために、本実施形態の接触面１５ｓの短手方向の長さＬ５ｂと、研磨部材１５の短手方向の長さＬ４ｂとの比Ｌ５ｂ／Ｌ４ｂは、２０％〜５０％に設定されるのが望ましい。

本実施形態の研磨部材１５の接触面１５ｓには、被検査ゴム部材８のような溝１１（図５に示す）が設けられていない。このため、接触面１５ｓの全面を、氷結路面６（図２に示す）に当接させることができる。

研磨部材１５を構成する材料としては、適宜採用することができる。本実施形態の研磨部材１５は、ゴムによって形成されている。本実施形態の研磨部材１５のゴムは、例えば、ゴム成分として、改質天然ゴム（ＨＰＮＲ）、非改質天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが使用され、カーボンブラック及び／又は白色充填剤とを含むゴムが用いられる。このようなゴムが研磨部材１５として用いられることにより、氷結路面６（図２に示す）の温度変化に伴う摩擦係数の変動が抑制されうる。

図９は、研磨工程Ｓ１の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態の研磨工程Ｓ１では、先ず、摩擦試験装置Ｔｄ（図１に示す）に、研磨部材１５が取り付けられる（工程Ｓ１１）。図８に示されるように、工程Ｓ１１では、被検査ゴム部材８（図３及び図５に示す）と同様に、各研磨部材１５の長手方向と、サンプル台９の長手方向に対して直交する方向とが同一となるように、各サンプル台９に取り付けられる。

上述したように、研磨部材１５の長手方向の長さＬ４ａは、サンプル台９の短手方向の長さＬ１ｂよりも大に設定されている。また、研磨部材１５の長手方向の中央部と、サンプル台９の短手方向の中央部とを一致させている。これにより、研磨部材１５は、被検査ゴム部材８と同様に、サンプル台９から幅方向両外側にはみ出して配置される。各研磨部材１５の重心（図示省略）と回転軸４ｂ（図３に示す）との距離（図示省略）は、各被検査ゴム部材８の重心８ｇと回転軸４ｂとの距離（回転半径）Ｒ２（図３に示す）と同一に設定される。

図１０（ａ）、（ｂ）は、研磨工程Ｓ１を説明する摩擦試験装置Ｔｄの断面図である。次に、研磨工程Ｓ１では、図１０（ａ）に示されるように、摩擦試験装置Ｔｄが、氷結路面６の上に載置される（工程Ｓ１２）。次に、研磨工程Ｓ１では、研磨部材１５を氷結路面６に押し当てて、図１０（ｂ）に示されるように、研磨部材１５を電動機４ｍによって回転させる（工程Ｓ１３）。これにより、工程Ｓ１３では、研磨部材１５が氷結路面６に押し当てられた状態で、回転盤４ａが第１方向（垂直水平軸回り）Ｄ１に回転される。これにより、研磨部材１５を第１方向Ｄ１に研磨させることができる。研磨部材１５と氷結路面６との摩擦により、氷結路面６の表面の凹凸を無くすことができる。しかも、本実施形態の研磨工程Ｓ１では、研磨部材１５に、外力（本実施形態では、電動機４ｍのトルク）が継続的に与えられた状態で、氷結路面６が研磨される。これにより、氷結路面６の表面を効果的に研磨することができる。図７に示されるように、本実施形態の研磨部材１５は、厚さＷ４を有するブロック状のゴムによって形成されている。このため、研磨部材１５は、氷結路面６の凹凸に対して柔軟に変形でき、氷結路面６を効果的に研磨することができる。

研磨部材１５と氷結路面６との摩擦によって生じる熱により、氷結路面６の表面の一部が溶解する。この氷結路面６の表面の溶解によって生じる水膜は、研磨部材１５の摺動によって引き伸ばされ、断熱膨張によって再凍結する。従って、研磨工程Ｓ１では、時々刻々と変化する氷結路面６の表面形状を、一定の表面形状（鏡面状）に研磨することができる。本実施形態の研磨部材１５の接触面１５ｓには、被検査ゴム部材８のような溝１１（図５に示す）が設けられていない。このため、研磨部材１５は、氷結路面６の水膜を吸収することなく、効果的に引き伸ばすことができる。

図８に示されるように、本実施形態の研磨部材１５は、サンプル台９の幅方向両外側に、はみ出して配置されている。このため、例えば、研磨部材１５の長さＬ２ａとサンプル台９の長さＬ１ｂとが同一に設定された被検査ゴム部材１６（図１３に示す）に比べて、氷結路面６を広範囲に研磨することができる。

本実施形態では、研磨部材１５を、複数回に亘って回転させている。これにより、氷結路面６の同一軌道上を、研磨部材１５に繰り返し摺動させることができる。従って、氷結路面６の表面形状を効果的に研磨することができる。なお、研磨部材１５の回転数については、氷結路面６の表面形状に応じて、適宜設定することができる。本実施形態の研磨部材１５の回転数は、例えば、１０〜１５回転程度である。

氷結路面６を効果的に研磨するために、研磨部材１５の移動速度は、１〜１０km／ｈに設定されるのが望ましい。なお、移動速度が１km／ｈ未満であると、氷結路面６を十分に研磨できないおそれがある。逆に、移動速度が１０km／ｈを超えると、氷結路面６が過度に削られ、平坦（鏡面状）に研磨できないおそれがある。このような観点より、より好ましい移動速度は、２〜７km／ｈである。同様に、研磨部材１５に作用させる荷重Ｆは、５〜２０Ｎに設定されるのが望ましい。

氷結路面６を効果的に研磨するために、本実施形態の研磨部材１５の接触面１５ｓの表面粗さＲａは、０．１〜１０μmに設定されるのが望ましい。なお、表面粗さＲａが０．１μm未満であると、氷結路面６を十分に研磨できないおそれがある。逆に、表面粗さＲａが１０μmを超えると、氷結路面６が過度に削られ、平坦（鏡面状）に研磨できないおそれがある。接触面１５ｓの表面粗さＲａは、例えば、研磨部材１５の金型の成形面（やすり部分）の粗さを変更することによって調整することができる。本明細書において、「表面粗さＲａ」とは、日本工業規格ＪＩＳＢ０６０１：２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」において規定された、輪郭曲線の算術平均高さ（粗さ曲線の算術平均粗さ）で表される。

研磨部材１５のガラス転移点（Ｔｇ）は、−５℃未満であるのが望ましい。このような研磨部材１５が用いられることにより、−１〜−１０℃の範囲での氷結路面６の温度変化に起因する研磨部材１５の摩擦係数の変動を低減することができるため、氷結路面６を効果的に研磨することができる。なお、研磨部材１５のガラス転移点は、好ましくは、−２０℃未満である。

研磨部材１５について、−２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’ａと、０℃での貯蔵弾性率Ｅ’ｂとの変化率（Ｅ’ａ−Ｅ’ｂ）／Ｅ’ａは、５０％以下に設定されるのが望ましい。これにより、氷結路面６から伝達される外力に対する研磨部材１５のひずみの変化を小さくできるため、氷結路面６を効果的に研磨することができる。本明細書において、「貯蔵弾性率Ｅ’」は、岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータ「ＶＥＳＦ−３型」を用いて、測定温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動的歪み２％で測定した値である。

次に、本実施形態の評価方法では、被検査ゴム部材８を氷結路面６に摺動させて、動的摩擦係数を測定する（測定工程Ｓ２）。図１１は、本実施形態の測定工程Ｓ２の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１２は、氷結路面６を摺動する被検査ゴム部材８の平面図である。

測定工程Ｓ２では、先ず、図２（ａ）に示されるように、摩擦試験装置Ｔｄに、被検査ゴム部材８が取り付けられる（工程Ｓ２１）。本実施形態の工程Ｓ２１では、先ず、サンプル台９から研磨部材１５（図１０（ｂ）に示す）が取り外された後に、被検査ゴム部材８がサンプル台９に取り付けられる。

図５に示されるように、本実施形態の被検査ゴム部材８は、各被検査ゴム部材８の長手方向と、サンプル台９の長手方向に対して直交する方向とが同一となるように、各サンプル台９に取り付けられる。これにより、被検査ゴム部材８は、サンプル台９よりも幅方向両外側にはみ出して配置される。

次に、測定工程Ｓ２では、図２（ａ）に示されるように、摩擦試験装置Ｔｄが、氷結路面６の上に載置される（工程Ｓ２２）。図３に示されるように、本実施形態の工程Ｓ２２において、回転盤４ａの回転中心４ｃは、研磨工程Ｓ１の回転盤４ａの回転中心４ｃ（図示省略）と、同一の位置に配置される。これにより、図１２に示されるように、後述する摺動工程Ｓ２４において、研磨部材１５で研磨された研磨面２１の上に、被検査ゴム部材８を摺動させることができる。

次に、図２（ａ）に示されるように、測定工程Ｓ２では、被検査ゴム部材８を氷結路面６から浮かせた状態で、被検査ゴム部材８を回転させる（工程Ｓ２３）。工程Ｓ２３では、電動機４ｍの駆動によって、被検査ゴム部材８が、垂直水平軸回り（第１方向Ｄ１）に回転される。工程Ｓ２３において、被検査ゴム部材８の移動速度は、１４〜１８km／ｈに維持される。

次に、測定工程Ｓ２では、被検査ゴム部材８を氷結路面６に摺動させて、動摩擦係数を測定する（摺動工程Ｓ２４）。摺動工程Ｓ２４では、先ず、電動機４ｍの駆動が止められる。これにより、回転盤４ａは、第１方向Ｄ１に、惰性力で回転する。次に、図２（ｂ）に示されるように、摺動工程Ｓ２４では、惰性力で回転する回転盤４ａが、昇降手段３によって下降される。これにより、摺動工程Ｓ２４では、被検査ゴム部材８を惰性力で回転させた状態で、氷結路面６に第１方向Ｄ１へ摺動させている。

被検査ゴム部材８と氷結路面６との摩擦により、被検査ゴム部材８の移動速度が小さくなり、その後、停止する。このため、摩擦試験装置Ｔｄは、電動機４ｍによって回転された初期の移動速度から回転盤４ａが停止するまでにおいて、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数を、段階的に測定することができる。また、摺動前の被検査ゴム部材８の移動速度（本実施形態では、１６km／ｈ）と、停止時の被検査ゴム部材８の移動速度（０km／ｈ）との略中間の移動速度（本実施形態では、１０km／ｈ）においてのみ、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数が測定されてもよい。

測定された動的摩擦係数は、例えば、図示しないディスプレイ等の出力装置を介して表示される。さらに、測定された動的摩擦係数は、例えば、図示しないコンピュータ等の演算装置を用いて、演算処理される。

本実施形態の評価方法では、測定工程Ｓ２に先立って、研磨工程Ｓ１が実施される。このため、一定の表面形状に研磨された氷結路面６に、被検査ゴム部材８を摺動させることができる。従って、本実施形態の評価方法は、氷結路面６の表面形状に応じて、動的摩擦係数がバラつくのを抑制することができるため、被検査ゴム部材８の氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる。これにより、例えば、配合が異なる複数の被検査ゴム部材８について、氷上でのグリップ性能を正確に比較することができる。また、本実施形態の評価方法では、タイヤ等のゴム製品を製造することなく、氷上でのグリップ性能を検証することができるため、ゴム製品の開発コストの増加を防ぐことができる。

図４に示されるように、本実施形態の被検査ゴム部材８は、厚さＷ２を有するブロック状に形成されている。このため、被検査ゴム部材８は、例えば、シート状に形成された被検査ゴム部材１６（図１３に示す）に比べて、氷結路面６に柔軟に追従することができる。このため、本実施形態では、氷結路面６の表面形状によって生じがちな動的摩擦係数のバラつき（誤差）を抑制することができる。

図１２において、研磨部材１５（図８に示す）で研磨された研磨面２１が二点鎖線で示される。上述したように、本実施形態の研磨部材１５の長手方向の長さＬ４ａ（図８（ａ）に示す）は、被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ２ａ（図５に示す）よりも大に設定されている。これにより、研磨部材１５で研磨された研磨面２１から、被検査ゴム部材８をはみ出すことなく摺動させることができる。従って、本実施形態の評価方法では、動的摩擦係数のバラつきを効果的に抑制することができるため、被検査ゴム部材８の氷上でのグリップ性能を、より正確に評価することができる。

このような作用を効果的に発揮させるために、被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ２ａは、研磨部材１５の長手方向の長さＬ４ａの７０％〜９０％に設定されるのが望ましい。なお、被検査ゴム部材８の長さＬ２ａが、研磨部材１５の長さＬ４ａの９０％を超えると、上記作用を効果的に発揮できないおそれがある。逆に、被検査ゴム部材８の長さＬ２ａが、研磨部材１５の長さＬ４ａの７０％未満であると、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数の絶対値が検出下限付近となり、動的摩擦係数のバラつきを十分に抑制できないおそれがある。

被検査ゴム部材８の動的摩擦係数のバラつきをより効果的に抑制するためには、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数の絶対値を大きくすることが重要である。これは、動的摩擦係数の絶対値を大きくすると、動的摩擦係数を、一定の範囲に収束できるためである。なお、氷上での被検査ゴム部材８の動的摩擦係数μ'は、下記式（１）で表される。
μ'＝（η・ｖ・Ａ）／（Ｆｗ・ｈ） …（１）
ここで、
η：水の粘性
ｖ：被検査ゴム部材の滑り速度
Ａ：被検査ゴム部材の接触面の面積
ｗ：被検査ゴム部材に作用する荷重
ｈ：水膜の厚さ

図５に示されるように、本実施形態の被検査ゴム部材８は、長手方向の長さＬ２ａが、サンプル台９の短手方向の長さＬ１ｂよりも大に設定されている。これにより、本実施形態の被検査ゴム部材８の接触面８ｓの面積は、例えば、サンプル台９の短手方向の長さＬ１ｂと同一の長さＬ２ａに形成された被検査ゴム部材１６の接触面１６ｓ（図１３（ｂ）に示す）の面積に比べて大に設定されている。上記式（１）によると、大きな面積Ａに設定されている被検査ゴム部材８の動的摩擦係数μ’は、小さな面積Ａに設定されている被検査ゴム部材１６（図１３（ｂ）に示す）の動的摩擦係数μ’に比べて大きくなる。従って、本実施形態の被検査ゴム部材８は、図１３（ｂ）に示した被検査ゴム部材１６に比べて、動的摩擦係数のバラつきを小さくすることができる。

このような作用を効果的に発揮させるために、被検査ゴム部材８の接触面８ｓの面積Ａは、１００〜２００mm²に設定されるのが望ましい。なお、被検査ゴム部材８の接触面８ｓの面積Ａが１００mm²未満であると、上記作用を十分に発揮できないおそれがある。逆に、被検査ゴム部材８の接触面８ｓの面積Ａが２００mm²を超えると、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数が過度に大きくなり、氷上でのグリップ性能を正確に評価できないおそれがある。このような観点より、接触面８ｓの面積Ａは、より好ましくは１１０mm²以上であり、また、より好ましくは１６０mm²以下である。

図５に示されるように、本実施形態では、被検査ゴム部材８の底面の一部のみが、氷結路面６（図２に示す）に接触する接触面８ｓとして設定されている。これにより、被検査ゴム部材８の接地圧が上昇し、動的摩擦係数の絶対値を大きくすることができる。このような作用を効果的に発揮させるために、本実施形態の接触面８ｓの短手方向の長さＬ３ｂと、被検査ゴム部材８の短手方向の長さＬ２ｂとの比Ｌ３ｂ／Ｌ２ｂは、２０％〜５０％に設定されるのが望ましい。

本実施形態の被検査ゴム部材８の接触面８ｓは、少なくとも一本の溝１１が設けられている。このような溝１１により、被検査ゴム部材８の接触面８ｓと、氷結路面６（図２（ｂ）に示す）との摩擦によって生じた水膜を吸い上げることができる。従って、被検査ゴム部材８の接触面８ｓと氷結路面６とが、水膜を介して接触することを防ぐことができるため、上記式（１）において、水膜の厚さｈを小さくすることができる。これにより、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数の絶対値を大きくできるため、動的摩擦係数のバラつきを効果的に抑制することができる。

本実施形態の溝１１は、被検査ゴム部材８の長手方向に沿ってのびている。これにより、溝１１は、第１方向Ｄ１に対して交わる方向にのびているため、水膜を効果的に吸い上げることができる。このような作用を効果的に発揮させるために、溝１１は、第１方向Ｄ１に直交するのが望ましい。

本実施形態では、被検査ゴム部材８の長手方向に離間して配置された一対の溝１１、１１が、被検査ゴム部材８の短手方向に２組配置されている。これにより、溝１１は、被検査ゴム部材８の長手方向の広範囲に亘って、水膜をより確実に吸い上げることができる。

被検査ゴム部材８の長手方向に離間して配置された１組の溝１１、１１の長さＬ８ａの合計長さは、被検査ゴム部材８の長手方向の長さＬ１ａの５０％〜９５％に設定されるのが望ましい。なお、一対の溝１１、１１の合計長さは、被検査ゴム部材８の長さＬ１ａの５０％未満であると、氷結路面６の水膜を十分に吸い上げできないおそれがある。逆に、一対の溝１１、１１の合計長さが、被検査ゴム部材８の長さＬ１ａの９５％を超えると、摺動時の被検査ゴム部材８の変形が大きくなり、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数を正確に測定できないおそれがある。このような観点より、一対の溝１１、１１の合計長さは、好ましくは、被検査ゴム部材８の長さＬ１ａの７０％〜９０％である。

同様の観点より、溝１１の総面積は、２０〜４０mm²に設定されるのが望ましい。また、溝１１の幅Ｗ８は、０．１〜２．０mmに設定されるのが望ましい。さらに、溝１１の深さ（図示省略）は、１．０〜５．０mmに設定されるのが望ましい。

被検査ゴム部材８の短手方向で隣り合う溝１１、１１の間隔Ｄ８は、１．０〜５．０mmに設定されるのが望ましい。なお、隣り合う溝１１、１１の間隔Ｄ８が５．０mmを超えると、第１方向Ｄ１において、氷結路面６の水膜を効果的に吸い上げできないおそれがある。逆に、隣り合う溝１１、１１の間隔Ｄ８が１．０mm未満であると、摺動時の被検査ゴム部材８の変形が大きくなるおそれがある。このような観点より、隣り合う溝１１、１１の間隔Ｄ８は、好ましくは４．０mm以下が望ましく、また、好ましくは、２．０mm以上が望ましい。なお、間隔Ｄ８は、隣り合う溝１１、１１の溝中心線（図示省略）間で測定されるものとする。

本実施形態では、被検査ゴム部材８の長手方向に離間して配置された一対の溝１１、１１が設けられる態様が例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、被検査ゴム部材８の長手方向に連続する一本の溝１１で形成されてもよい。この場合、一本の溝１１の長さＬ８ｂは、上記範囲に設定されるのが望ましい。このような溝１１は、被検査ゴム部材８の長手方向に連続してのびるため、氷結路面６の水膜を効果的に吸い上げることができる。

図２（ｂ）に示されるように、被検査ゴム部材８に作用させる荷重Ｆ_zについては、適宜設定することができる。荷重Ｆ_zは、摩擦試験装置の検出下限荷重Ｆ_frに対して大きいのが望ましい。このように、検出下限荷重Ｆ_frに対して大きな荷重Ｆ_zが設定されることにより、摩擦係数が低下しやすい氷結路面６において、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数を確実に測定することができる。なお、検出下限荷重Ｆ_frは、摩擦試験装置Ｔｄに予め定められている。

また、測定工程Ｓ２において、被検査ゴム部材８を氷結路面６上で摺動させる雰囲気の湿度が大きいと、引き伸ばされた水膜が再氷結し難くなり、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数のバラつきやすくなる。このような観点より、測定工程Ｓ２の湿度（気温−５℃）は、好ましくは７０％以下であり、より好ましくは３０％以下である。

次に、測定工程Ｓ２では、被検査ゴム部材８を氷結路面６に摺動させた回数（以下、単に「摺動回数」ということがある。）が、予め定められた回数に達したか否かが判断される（工程Ｓ２５）。工程Ｓ２５では、被検査ゴム部材８の摺動回数が、予め定められた回数に達した場合（工程Ｓ２５で、「Ｙ」）、次の工程Ｓ３が実行される。他方、被検査ゴム部材８の摺動回数が、予め定められた回数に達していない場合（工程Ｓ２５で、「Ｎ」）、工程Ｓ２３〜工程Ｓ２５が再度実施される。これにより、測定工程Ｓ２では、被検査ゴム部材８を氷結路面６に複数回摺動させて、各回の動的摩擦係数が測定されうる。

被検査ゴム部材８の摺動回数の増加に伴って、氷結路面６も研磨される。このため、動的摩擦係数を、一定の範囲（値）に収束させることができる。従って、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数のバラつきを防ぐことができ、氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる。このような作用を効果的に発揮させるために、被検査ゴム部材８の摺動回数は、好ましくは３回以上であり、また、好ましくは８回以下である。

次に、評価方法では、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数が、良好か否かが判断される（工程Ｓ３）。本実施形態の工程Ｓ３では、複数回測定された動的摩擦係数のうち、最後に測定された動的摩擦係数に基づいて、被検査ゴム部材８の良否が判断される。これにより、一定範囲に収束した動的摩擦係数に基づいて、被検査ゴム部材８の良否が判断されるため、氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる。

工程Ｓ３において、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数が良好と判断された場合、被検査ゴム部材８に基づいて、タイヤ等のゴム製品が製造される（工程Ｓ４）。逆に、被検査ゴム部材８の動的摩擦係数が良好でないと判断された場合、新たな被検査ゴム部材８を製造し（工程Ｓ５）、研磨工程Ｓ１、測定工程Ｓ２及び工程Ｓ３が再度実行される。これにより、本実施形態の評価方法では、氷上でのグリップ性能に優れるゴム部材を、確実に製造することができる。

研磨工程Ｓ１と測定工程Ｓ２との間には、研磨部材１５の摺動によって溶解した水膜を再凍結させるための待機時間が設定されるのが望ましい。このような待機時間が設定されることにより、研磨部材１５の摺動によって引き伸ばされた水膜を確実に凍結させることができる。従って、測定工程Ｓ２では、同一条件の氷結路面６に、被検査ゴム部材８を摺動させることができるため、氷上でのグリップ性能を正確に評価することができる。なお、待機時間については、氷結路面６の表面の状態に応じて、適宜設定することができる。本実施形態の待機時間は、例えば、１〜３分程度に設定されるのが望ましい。

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。例えば、本実施形態の測定工程Ｓ２では、被検査ゴム部材８の摺動が複数回実行される態様が示されたが、このような態様に限定されるわけではない。例えば、被検査ゴム部材８の摺動が１回のみ行われてもよい。

下記の仕様に基づいて、研磨部材及び被検査ゴム部材として用いられるゴム組成物が製造された。ゴム組成物の製造方法は、公知の方法を採用することができる。例えば、下記の各成分をバンバリーミキサー、及び、オープンロール等のゴム混練装置を用いて混練することにより、未加硫の各ゴム組成物が製造される。未加硫の各ゴム組成物は、１７０゜Ｃの温度で２０分間プレス加硫され、研磨部材及び被検査ゴム部材に形成された。

ゴム組成物の配合については、次のとおりである。
天然ゴム：４０質量部（ＲＳＳ＃３）
ブタジエンゴム：６０質量部（宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ）
カーボン：６質量部（三菱化学（株）製のダイアブラックＮ２２Ｏ）（窒素吸着比表面積：１４５m²／ｇ）
シリカ：６４質量部（デグサ（株）製のＵｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３）
カップリング剤：４質量部（デグサ（株）製のテトラスルフィドシラン（Ｓｉ６９））
オイル：１３質量部（（株）ジャパンエナジー社製のプロセスＸ−２６０（アロマオイル））
レジン：９質量部（日塗化学（株）製のニットレジン クマロン Ｖ１２０）
ワックス：１０質量部（大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ）
老化防止剤：３質量部（住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ）
加工助剤：２質量部
脂肪酸：２質量部（日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」）
亜鉛華：２質量部（三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛）
硫黄：１質量部（軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄）
加硫促進剤：５質量部（大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ）

図６、図８及び図１１に示した処理手順に従って、研磨部材を用いて氷結路面を研磨した後に、研磨した氷結路面に被検査ゴム部材を摺動させて、氷上でのグリップ性能が評価された（実施例１〜実施例１６）。また、比較のために、研磨部材で研磨していない氷結路面に、被検査ゴム部材を摺動させて、氷上でのグリップ性能が評価された（比較例）。

氷上でのグリップ性能の評価は、実施例及び比較例の被検査ゴム部材が３個ずつ用意され、それぞれの被検査ゴム部材の動的摩擦係数が６回ずつ測定された。そして、６回目の動的摩擦係数について、３つの被検査ゴム部材の変動係数ＣＶ値が計算された。評価は、３つの被検査ゴム部材の変動係数ＣＶが５％のものを１００とする指数で表示している。数値が大きいほど、３つの被検査ゴム部材のバラつきが小さく良好である。なお、７０以上であれば、氷上でのグリップ性能を問題なく評価できる。なお、共通仕様は以下のとおりである。
摩擦試験装置：日邦産業（株）製のＤ．Ｆ．テスターＳタイプ
検出下限荷重Ｆ_fr：１０Ｎ
氷結路面：
表面温度：−１．０±０．２℃
気温：−５℃
研磨部材：
短手方向の長さＬ４ｂ：２０mm
厚さＷ４：１０mm
接触面の短手方向の長さＬ５ｂ／Ｌ４ｂ：３３％
荷重Ｆ：１５Ｎ
移動速度：７km／ｈ
回転数：１０回
被検査ゴム部材：
短手方向の長さＬ２ｂ：１５mm
接触面の短手方向の長さＬ３ｂ／Ｌ２ｂ：３３％
荷重：１５Ｎ
移動速度：１６〜０km／ｈ
荷重Ｆ_z：１５Ｎ
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例は、比較例に比べて、バラつきが小さくなることを確認できた。また、実施例の変動係数ＣＶの指数は、７０以上であるため、ゴム部材の氷上でのグリップ性能を正確に評価することができた。

６ 氷結路面
８ 被検査ゴム部材

Claims (6)

1. 評価対象の被検査ゴム部材を氷結路面に摺動させて、氷上でのグリップ性能を評価するための方法であって、
   前記被検査ゴム部材の摺動に先立ち、前記氷結路面を研磨する研磨工程を含むことを特徴とするゴム部材の氷上グリップ性能評価方法。
2. 前記研磨工程は、０．１〜１０μmの表面粗さを有する研磨部材を、前記氷結路面に摺動させる請求項１記載の氷上グリップ性能評価方法。
3. 前記研磨工程は、前記研磨部材を第１方向に研磨させ、
   前記被検査ゴム部材を、前記第１方向に摺動させる摺動工程を含む請求項２記載のゴム部材の氷上グリップ性能評価方法。
4. 前記摺動工程は、前記被検査ゴム部材を、前記研磨部材で研磨された研磨面からはみ出すことなく摺動させる請求項３記載のゴム部材の氷上グリップ性能評価方法。
5. 前記氷結路面に当接する前記被検査ゴム部材の接触面は、少なくとも一本の溝が設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載のゴム部材の氷上グリップ性能評価方法。
6. 前記溝は、前記第１方向に対して交わる方向にのびている請求項５記載のゴム部材の氷上グリップ性能評価方法。

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