自転車用タイヤケーシングの組成

はじめに

多くの人が、自転車はなくてはならない移動手段だと考えている。タイヤは基本的な部品であると同時に、走行特性に決定的な影響を与える要素でもある。地面や希望する乗り心地に合わせることができる。

基本的に、自転車のタイヤケーシングは異なる材料の複合材で構成されている。この複合材料は、ゴムコンパウンド（トレッド）の柔軟性とトライボロジー特性、合成ポリマー織物（カーカス）の強度、ワイヤー束（コア）の寸法安定性を兼ね備えている。ゴムコンパウンド自体は、さまざまな有機・無機原料や充填剤でできている。この組成がゴムコンパウンドの特性に大きく関わっている。[1]

熱重量分析は、ゴムコンパウンドを調べるために広く使用されている分析方法である。熱重量測定は、ISO 9924およびASTM E1131規格にこの適用範囲について記載されている。そこで、ここでは自転車用タイヤのケーシングの組成を熱重量分析法を用いて調べた。

方法と試料調製

ケーシングのゴムコンパウンドを代表する測定値を得るため、ケーシングプロファイルから総質量10mgの試料をいくつか切り出した（small ）。これらのサンプルがトレッドのゴムコンパウンドのみで構成され、カーカスやコアの成分が含まれないように注意した。

熱重量測定には、NETZSCH TGLibra 。これらの測定は、表1に示す条件で実施した。

表1 自転車タイヤケーシングの熱重量測定条件

測定結果と考察

図1は、自転車用タイヤケーシングの熱分解を示している。最初に8.7%の質量減少（283.2℃のDTGピーク）が見られるが、これは可塑剤の蒸発によるものである。その後、有機ゴム成分の分解が観察される。この分解は2つの明確なステップで行われ、第1ステップでは25.1%の質量減少、第2ステップでは31.8%の質量減少を示す。この2つの段階は、379.1℃に最初のピークがあり、469.8℃に2番目のピークがあるDTG曲線を見たときにも認識できる。

タイヤケーシングの有機成分に加えて、small 、無機充填材の含有量も、さらに加熱するとTGA曲線で確認できる。この損失は、664.5℃のDTG信号のピークで_CaCO3がCaOに分解して_CO2が放出されるためである。small この例では1.2%の量でも問題なく検出できる。

850℃で、雰囲気を不活性窒素雰囲気から酸化雰囲気に切り替えた。この雰囲気の変化により、1100℃までの加熱中にカーボンブラックの燃焼が観察され、その結果7.1％の灰分（灰分含有量）が定量できる。

概要

自転車のタイヤケーシングのゴム配合を熱重量分析で調べた。可塑剤やゴムのような有機成分の比率を測定することができる。割合が低いにもかかわらず、無機充填剤の含有量も検出され、灰分（灰分含有量）も測定された。