自転車‘虫ゴム’の交換
久し振りに自転車に乗ろうと思った。

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急に秋らしくなってきたのとここのところの運動不足の解消のためにと思ったからでる。

半年以上も玄関前にほったらかしにしてある。空気入れを使って空気を入れてみて驚いた。前輪はスムーズに空気が入ったのだが、後輪は直ぐに空気が抜けてしまう。

この自転車は、もう3年も前に友人から古希の祝いにと新車を頂戴したのである。彼等は私が車の免許を取っていないことを知っていたから・・・。

まだそんなに古くは無い筈なのに何故?

小さい時に、古自転車の‘虫ゴム’を交換したことを思い出して、空気を抜いて‘バルブコア’を外してみると案の定‘虫ゴム’が劣化して役に立たなくなっている。

これじゃあ、前輪も‘同い年’だから、と思って外してみると、やはり劣化が始まっている。

たまたま近所に自転車屋さんがあるのに気付いて‘虫ゴム’を‘ただ’で戴いてきた。

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自転車の‘空気閉じ込め機構’は、何十年の歴史があるのだろう、極めて単純だが‘素晴しい’発想である。

虫ゴムとプランジャーの構造
http://bicycle-aaa.jugem.jp/?eid=122

(以下の写真は、引用:http://ameblo.jp/sumiyoke-syoutenn/entry-10611866160.html

英式バルブはこんな構造|名古屋市 守山区喜多山駅から一番近い自転車修理、オーバーホール店「隅除輪業」観察日記0001-1
英式バルブはこんな構造|名古屋市 守山区喜多山駅から一番近い自転車修理、オーバーホール店「隅除輪業」観察日記0001-2

英式バルブはこんな構造|名古屋市 守山区喜多山駅から一番近い自転車修理、オーバーホール店「隅除輪業」観察日記0001-3

この小さな‘穴’をつけて、圧力の高い空気は導入出来るが、それほど圧力の高くない空気(タイヤの中の空気)は‘虫ゴム’の縮む力を利用して外部への吹き出しを‘阻止’するというメカニズムである。

この‘虫ゴム’方式の最大の欠点は、ゴムの劣化である。

「ゴムは、残念ながら‘脱硫現象’を起こす。ゴムの弾性確保のために‘硫黄’が添加してあるが、この‘硫黄(S)’が、特にゴムが‘鉄(Fe)’と接触をすると‘脱硫現象’が加速されて、弾力性の無い‘劣化ゴム’になる。」とばかり考えていたが・・・。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B4%E3%83%A0
天然ゴム [編集]

天然ゴムの構造
天然ゴムの構造

天然ゴム (NR) はゴムノキの樹液に含まれる cis-ポリイソプレン [(C5H8)n] を主成分とする物質であり、生体内での付加重合で生成したものである。樹液中では水溶液に有機成分が分散したラテックスとして存在し、これを集めて精製し凝固乾燥させたものを生ゴムという。生ゴムも弾性材料として消しゴムなどに使われるが、硫黄による加硫により架橋させると広い温度範囲で軟化しにくい弾性材料となる。この加硫法による弾性改良はチャールズ・グッドイヤーにより1839年に発見された。硫黄の他に炭素粉末を加えて加硫すると特性が非常に改善され、その含有量によって硬さが変化する。多くの硬質ゴム製品はこの炭素のために黒色をしている。



加硫

加硫(かりゅう)とは、架橋反応の一種で、ゴム系の原材料(生ゴムなど)を加工する際に、弾性や強度を確保するために、硫黄などを加える行程のことである。
1839年、アメリカの発明家チャールズ・グッドイヤー(C.Goodyear)により発見され、1843年にイギリスの発明家トーマス・ハンコック(T.Hancock)により、反応の仕組みが解明された。

反応 [編集]

加硫の模式図
ポリイソプレンへの加硫の模式図

材料の分子内にある多重結合部に反応し、加えられた硫黄を媒介とした分子間結合が、新たに作り出される。この反応により、材料の分子量は増大し、それに伴い、ゴムの弾性や強度が飛躍的に向上する。
ただし、過剰な加硫を行うと、多重結合や分子間の流動性が失われ、弾性が失われる。この性質を利用した材料にエボナイトがある。
加硫剤としては、硫黄のほか過酸化物なども使用され、加える化学物質により、様々な特性を持つゴムを製造することができる。加硫剤の働きを促進させる加硫助剤には、無機系の酸化亜鉛や酸化マグネシウムなど、有機系のステアリン酸やアミン類などが使われる。加硫時間の短縮などの目的で、チアゾール系を中心とした加硫促進剤が添加されることもある。

用途 [編集]

タイヤやゴム製品に使用される。スチールラジアルタイヤに入れられている鋼線は鋼とゴムは接着性が良くないので銅めっきが施されている。加硫によってゴムに数%含まれる硫黄と銅が強力なイオン結合を形成する。1970年代のスティールラジアルタイヤのワイヤは銅メッキで、現在はより強度があるブラス(真鍮)メッキになった。ブラスメッキは銅と亜鉛を陽極に並べてメッキする。最近は鋼線とゴムとの接着をナフテン酸コバルトというものを介在させる界面活性剤で解決する方法が見付かったが環境に悪影響を与える可能性がある。



天然ゴムの劣化に関する知見が次の資料(http://www.cerij.or.jp/cerinews/cn_pdf/cerinews_053.pdf)に解説してある。

ゴムやプラスティックの劣化現象0001-2
ゴムやプラスティックの劣化現象0002-2

この解説によると、必ずしも‘天然ゴムの劣化’=‘脱硫現象’という事ではないらしい?!

どうやら、私が考えていた天然ゴムの劣化現象は、‘脱硫’ではなくて、銅イオンが触媒となって、天然ゴムの高分子が低分子化することによる弾力性の低下であるようである。

ただし、元々の天然ゴムは低分子であるので、それを‘硫黄(S)’によって高分子化して弾力性を持たせたものであった。

低分子化された際には、‘硫黄(S)’原子はどこへ消えたのであろうか?それこそ‘脱硫’?

もう少し本格的に調査をする必要があるのかも知れない。架橋化と高分子化の意味の違いは、一体何?



なお、何故このゴムを‘虫ゴム’というかについては、「日本では‘小さい’ことの表現に‘虫’という事が多いことから、‘虫ゴム’という事になったという」説があるというが、まだこれにも納得がいっていない!

調査することがまたまた増えてしまった。


(つづく)













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