JP6559514B2 - ノーパンクタイヤ用充填体とその製造方法 - Google Patents
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Description
第1工程:前記ポリオールと化学量論的に過剰の前記イソシアネートを予備反応させてイソシアネートの含有量が3〜10重量%のプレポリマー(B液)を作成する。
第2工程:2個の好ましくは1級のヒドロキシル基および56〜210g/molの数平均分子量を有する脂肪族ジオール、3官能性ポリオール、水、これらの混合物、および芳香族ジアミンから選ばれる少なくとも1種の鎖延長剤(A液)を、前記プレポリマー(B液)のイソシアネート基mol%と鎖延長剤(A液)あるいは鎖延長剤配合液(A液)のヒドロキシル基のmol%の比率、すなわち[B液のイソシアネート基mol%/A液のヒドロキシル基のmol%]の値が1.3〜1.0となるような量でプレポリマー(B液)と混合し、該混合物をノーパンクタイヤ用充填体のキャビティを有する金型に注入し、反応硬化後に成形品を脱型する。なお、前記鎖延長剤(A液)には必要に応じて整泡剤あるいは界面活性剤、老化防止剤が添加されていてもよい。
前記金型への反応混合液の注入量は、発泡剤として機能する水分量、水の添加量と相関のある発泡倍率によって違ってくるが、ノーパンクタイヤ用充填体の軽さと強度(耐久性)のバランスの点から、前記金型のキャビティの容積の20〜60vol%の量が好適である。
芳香族ジアミンとしては、メチレンビス−o−クロロアニリン、3,5−ジアミノ−p−クロロイソブチルベンゾエート、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート等を挙げることができる。
整泡剤は、ウレタンエラストマー用として公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤を挙げることができる。
界面活性剤及び老化防止剤は、ウレタンエラストマー用として公知のものを使用することができる。
・実施例1
浴温135℃にした反応タンクに、ポリテトラメチレングリコール(分子量2000、品名:PTMG2000、三菱化学株式会社製)の85重量部と、ポリプロピレングリコール(分子量2000、品名:プライムポール FH2202、三洋化成工業株式会社製)の15重量部と、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、品名:Desmodur15住化バイエルウレタン株式会社製の24重量部を投入し、15分間攪拌して反応させることによりプレポリマー(B液)を作成した。
一方、水を50%含む界面活性剤(脂肪酸スルホン酸塩、商品名:Addovate SV、RheinChemie社製)を40℃にして鎖延長剤(A液)とした。
また、同様の撹拌物を、物性試験体用金型のキャビティ(200mm×110mm×30mm)に、該キャビティの容積の40%となる量投入し、20分後に成形品を脱型して実施例1の物性試験体を得た。
実施例1におけるプレポリマー(B液)の作成に使用した、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)の24重量部を、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート(TODI)、品名:TODI、日本曹達株式会社製の32重量部に換えた以外、他は実施例1と同様にして実施例2の充填体を4本と、実施例2の物性試験体を得た。
発泡ポリスチレン系エラストマーチューブ(品名:e−コア、株式会社型善製、密度0.6kg/m3、φ30mm、長さ2000mm)を比較例1の充填体とし、また前記発泡ポリスチレン系エラストマーチューブの他から100×30×3mmに裁断して比較例1の物性試験体を得た。
・比較例2
実施例1におけるプレポリマー(B液)の作成に使用した1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)の24重量部を、4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)、品名:ミリオネートMT、東ソー株式会社製の34重量部に換え、プレポリマー(B液)100重量部に対して前記鎖延長剤(A液)3.0重量部にした以外、他は実施例1と同様にして比較例2の充填体を4本と、比較例2の物性試験体を得た。
また、各実施例及び各比較例の物性試験体に対して、JIS K7222に準拠して密度、JIS K6253、デュロメータEに準拠して硬さ、JIS K6251に準拠して引張り強度、JIS K6262:2013に準拠して圧縮永久歪、JIS K6255:2013に準拠して反発弾性、ISO 6721−2:2008に準拠する粘弾性試験でtanδの20℃をそれぞれ測定した。
乗り心地の判定は、市販の自転車に装着し、5人の試験者により官能的に点数化して判定し、良好の場合「◎」、やや良好の場合「〇」とした。各結果を表1に示す。
重量について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べて25%〜40%程度軽く、軽量性に優れている。なお、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は、実施例1、2と同程度の重量であり、軽量性に優れている。
・密度の結果
密度について、比較例1の密度0.6g/cm 3 に比べ実施例1、2ともに約0.38g/cm 3 から0.4g/cm 3 と小さく、同一容積において軽くできた。
引張り強度について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1よりも引張り強度が大であった。なお、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は、実施例1、2よりも引張り強度が大であった。
圧縮永久歪について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べて5/72〜13/72の圧縮永久歪であり、圧縮永久歪が極めて小さく、長期使用によるへたりが少なくなる。なお、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は、実施例1、2よりも圧縮永久歪が大であり、実施例1、2よりも長期使用によるへたりを生じ易くなる。
tanδ 1Hz(20℃)について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べてtanδの値が小さいため、比較例1よりも反発弾性力が大きくなり、転がり抵抗が小さくなってペダルを漕ぐ力が軽くなる。なお、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は、実施例1、2よりもtanδの値が大であるため、反発弾性力が小になり、実施例1、2よりも転がり抵抗が大きくなってペダルを漕ぐのに大きな力が必要になる。
エネルギー吸収量について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べてエネルギー吸収量が大きいため、比較例1よりも乗り心地が良くなる。
転がり抵抗について、実施例1、2は、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べて転がり抵抗が小さく、比較例1よりもペダルを漕ぐ力が軽くなる。通常の空気入りチューブ(空気圧180〜200kPa)の転がり抵抗が710〜630gであって実施例1、2と同等であるため、実施例1、2は、ペダルを漕ぐ力を通常の空気入りチューブと同程度の力にできる。なお、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は、実施例1、2及び通常の空気入りチューブ(空気圧180〜200kPa)の転がり抵抗よりも大であるため、実施例1、2及び通常の空気入りチューブ(空気圧180〜200kPa)よりもペダルを漕ぐのに大きな力が必要になる。
ヒステリシスロスについて実施例1、2は発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と比べてヒステリシスロスが小さく、荷重―圧縮状態における走行耐久性において内部発熱が小さいため、1万km経過しても問題がなかったのに対し、発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1と実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノメリックMDI)を使用した比較例2はヒステリシスロスが大きいため荷重―圧縮状態における耐久性において内部発熱が大きくなることにより、1000kmで充填体の変形が大きく、内部破壊に至った。したがって、実施例1、2は比較例1及び比較例2よりも耐久性に優れていた。
・乗り心地の結果
乗り心地について、実施例1、2及び発泡ポリスチレン系エラストマーからなる比較例1は、乗り心地の判定が◎(良好)であったが、実施例1の1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)に代えて4,4’−ジフェニルメタンジジイソシアネート(モノクリックMDI)を使用した比較例2は〇(やや良)であった。
20 タイヤ外皮
25 リム
27 環状の空間
Claims (5)
- タイヤ外皮とリムとで構成される環状の空間に収容されるノーパンクタイヤ用充填体であって、
1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート(TODI)の少なくとも一方からなるイソシアネートと、ポリオール100重量部中にポリテトラメチレングリコールを50〜90重量部含むポリオールとから作成されたプレポリマーを用いるプレポリマー法で形成された密度0.2〜0.5g/cm 3 のウレタンエラストマーからなることを特徴とするノーパンクタイヤ用充填体。 - 前記ウレタンエラストマーが、JIS K6262:2013に準拠して測定された圧縮永久歪が3〜15%、JIS K6255:2013に準拠して測定された反発弾性が65%以上であることを特徴とする請求項1に記載のノーパンクタイヤ用充填体。
- タイヤ外皮とリムとで構成される環状の空間に収容されるノーパンクタイヤ用充填体の製造方法において、
1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート(TODI)の少なくとも一方からなるイソシアネートと、ポリオール100重量部中にポリテトラメチレングリコールを50〜90重量部含むポリオールとから作成したプレポリマーと、鎖延長剤とを混合して金型内に、該金型のキャビティの容積の20〜60vol%の量を注入し、プレポリマー法で密度0.2〜0.5g/cm 3 のウレタンエラストマーを形成することにより、前記ウレタンエラストマーからなるノーパンクタイヤ用充填体を製造することを特徴とするノーパンクタイヤ用充填体の製造方法。 - 前記ポリオール100重量部中に前記ポリテトラメチレングリコールの50〜90重量部と共に使用される残りのポリオールは、分子量1000〜3000、官能基数2のポリオールが1種または2種以上であることを特徴とする請求項3に記載のノーパンクタイヤ用充填体の製造方法。
- 前記プレポリマーのイソシアネート基mol%と鎖延長剤のヒドロキシル基のmol%の比率[プレポリマーのイソシアネート基mol%/鎖延長剤のヒドロキシル基のmol%]の値を1.3〜1.0とすることを特徴とする請求項3または4に記載のノーパンクタイヤ用充填体の製造方法。
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