表面・界面科学的手法によるゴム状物質の粘着発現機構に関する研究

令和３年度において、10μm前後の粒径を有する固体微粒子の沈降現象が粒子種に依存せず、ゴム種に依存することを明らかにした。これは、ゴムの特性、特に表面張力が沈降現象の支配因子であることを意味している。ただし、沈降速度はゴムの表面張力の大小と一致しなかった。そこで、本年度はこの沈降速度の支配因子を探るべく、自動車のタイヤ用ゴムの主成分であるスチレン・ブタジエンゴム(SBR)を用いて、詳細な検討を行った。試料には、重合法、分子量、スチレン含量（15～42％）、油展の有無等の異なる各種SBRを用いた。スチレン含量が異なるとガラス転移温度や表面張力が変化するが、沈降速度はこれらの違いよりも分子量に大きく依存し、高分子量のものほど沈降が遅い結果を示した。沈降には粒子の下のゴムのはける速度が重要であると考えられることから、SBRのさまざまな粘弾性の測定を行った。その結果、ゼロせん断粘度が沈降の速度に大きく影響していることが明らかにされ、沈降現象は非常に長い時間スケールで観察されるためであると考えられる。（令和3年度において購入した）高解像度マイクロスコープと原子間力顕微鏡（AFM）を使用して、プローブとして用いる固体微粒子表面に形成されるゴムのメニスカスのリアルタイム形状観察と微粒子とゴムの間に働く力の同時計測を行ったが、形状変化をうまく測定することができなかった。それゆえ、AFMの代わりにこれらを同時計測するための装置を試作した。やはり、10μm前後の粒径の微粒子ではメニスカスの形状を詳細に測定することは困難であったことから、より大きな粒子を用いて剥離過程の測定を現在行っている。

令和３年度において、10μm前後の粒径を有する固体微粒子の沈降現象が粒子種に依存せず、ゴム種に依存することを明らかにした。これは、ゴムの特性、特に表面張力が沈降現象の支配因子であることを意味している。ただし、沈降速度はゴムの表面張力の大小と一致しなかった。そこで、本年度はこの沈降速度の支配因子を探るべく、自動車のタイヤ用ゴムの主成分であるスチレン・ブタジエンゴム(SBR)を用いて、詳細な検討を行った。試料には、重合法、分子量、スチレン含量（15～42％）、油展の有無等の異なる各種SBRを用いた。スチレン含量が異なるとガラス転移温度や表面張力が変化するが、沈降速度はこれらの違いよりも分子量に大きく依存し、高分子量のものほど沈降が遅い結果を示した。沈降には粒子の下のゴムのはける速度が重要であると考えられることから、SBRのさまざまな粘弾性の測定を行った。その結果、ゼロせん断粘度が沈降の速度に大きく影響していることが明らかにされ、沈降現象は非常に長い時間スケールで観察されるためであると考えられる。（令和3年度において購入した）高解像度マイクロスコープと原子間力顕微鏡（AFM）を使用して、プローブとして用いる固体微粒子表面に形成されるゴムのメニスカスのリアルタイム形状観察と微粒子とゴムの間に働く力の同時計測を行ったが、形状変化をうまく測定することができなかった。それゆえ、AFMの代わりにこれらを同時計測するための装置を試作した。やはり、10μm前後の粒径の微粒子ではメニスカスの形状を詳細に測定することは困難であったことから、より大きな粒子を用いて剥離過程の測定を現在行っている。