音響的手法による微粒子分散複合材料の物性評価

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本年度は、スチレンブタジエンゴム(SBR)の音響解析を行った。現在、SBRの性質を改善するために充填剤としてカーボンブラックが用いられているケースがある。カーボンブラックはSBRマトリクス中で網目状の凝集体を形成し、SBRの強度、耐摩耗性を飛躍的に向上させる。本研究では、超音波顕微鏡を用い、それによって得られた音響画像からCB配合SBRにおけるカーボンブラック凝集状態の評価を行った。カーボンブラック添加量を増やすと、ゴムマトリクス中に点在する黒い斑点が増加した。黒い斑点はカーボンブラックの二次凝集体であると考えられる。また、ミキサで混練を施した試料では凝集体の存在が確認できなかった。これよりロール混練のみではカーボンブラックの二次凝集体が崩壊せずに残り、ミキサで練りを施すことでSBRマトリクス中に一次凝集体として分散すると示唆される。このように超音波顕微鏡は、SBR中の充填剤の評価に有力な手段になる可能性をもっている。また、超音波顕微鏡のz方向の分解能を一桁あげる改造を行った。これにより、フーリエ変換の手法によるVz曲線の解析が可能となり、局所構造により位相乱れが生じる複合材料での音速度測定が容易になった。微粒子分散複合材料では音波の散乱により、パルス波形が乱れ、このことがパルス法の恩速度測定に影響を与えていることがわかったため、パルス波形をデジタル信号として読み取り0クロスの検出により、パルス波形の乱れの影響の少ない新しいパルス法の装置の試作に成功した