JPS583845B2 - 二層構造のパンクシ−ル層を備えた安全タイヤ - Google Patents

二層構造のパンクシ−ル層を備えた安全タイヤ

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JPS583845B2
JPS583845B2 JP52092958A JP9295877A JPS583845B2 JP S583845 B2 JPS583845 B2 JP S583845B2 JP 52092958 A JP52092958 A JP 52092958A JP 9295877 A JP9295877 A JP 9295877A JP S583845 B2 JPS583845 B2 JP S583845B2
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  • Sealing Material Composition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二層構造のパンクシール層を備えた安全タイヤ
に関するもので、更に特にパンク防止層が三次元ネット
ワークを有しない粘着性ゴム組成物から成る粘着層と三
次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物から成る粘
着層の二層から形成され、異物がタイヤ内へ貫通した場
合のシール性能、そのままタイヤが走行した際のシール
性能、異物をタイヤから引き抜いた場合のシール性能が
著しく改善された安全タイヤに関するものである。
従来パンク防止層を備えた安全タイヤは種々提案されて
いるが、かかるタイヤのパンク防止層は粘着性組成物か
ら成っており、その基本的な配合成分は、第1に粘着性
を付与する低分子粘着剤、第2に組成物に強度を付与す
る汎用ゴム、第3に組成物をタイヤ内面に固定して動か
ないようにしておく性質、いわゆるチキントロピー性を
付与するための無機充填剤である。
かかる成分の組み合せによって作られる組成物より成る
パンクシール層はタイヤに異物が進入した場合のシール
性、異物を引き抜いた際のシール性は極めて良好である
が、タイヤ走行中はタイヤの動きに伴って異物が動き、
タイヤパンク防止層を局部的ではあるが、破壊するので
、シール性能は急激に低下するという欠点がある。
この他タイヤが高速回転した場合、パンク防止層がタイ
ヤ中央部へ集ってしまうという欠点もある。
上記の欠点を解決するため、タイヤパンク防止層の上に
更にゴム状弾性を有する被覆層を設ける方法が考えられ
た。
しかしこの方法では、タイヤ走行中のシール性能と粘着
層の流れは改善されたが、タイヤ走行後異物を引き抜い
た際のシール性能が大幅に低下した。
現在までこれらすべての性能を満足させる方法は開発さ
れていない。
従って本発明の目的は上記パンクシール層を備えた安全
タイヤの欠点を解決し、異物進入時、異物がささった状
態での走行中および異物引抜時のシール性能を著しく向
上させた安全タイヤを提供することにある。
本発明者らは上記目的を達成すべく種々研究を行った。
先ず従来安全タイヤのパンクシール層に用いられている
三次元ネットワークを有せぬ粘着性組成物の最犬の特徴
は組成物を少しつまんで伸ばした場合、細い糸状体にな
り、どこまでも伸びるという点にある。
これは無限ではなく、一般的に組成物の凝集力と表面張
力の関係で限度がある。
しかしこれは三次元ネットワークを有する物質にはでて
こない性質であり、この組成物から成るパンク防止層は
タイヤに異物が侵入した場合、タイヤから異物を引き抜
く場合に、異物に付着した組成物が薄い膜になり、ある
いは細い糸状になり、有効なシール性能を発揮する。
しかし、タイヤが走行している場合、異物はたえまなく
動くので、該組成物による膜はやがて破壊されてシール
性能は急激に低下する。
つまり比較的高い振動数の動きに弱いという欠点を有す
る。
一方三次元ネットワークを有する粘着性組成物は、該形
成物から成るパンク防止層ではタイヤ内部に貫通した異
物がタイヤ走行中動いた場合、その比較的高い振動数を
有する動きに追従できる特徴を有する。
しかし単なる弾性体では十分な効果を出すことはできな
い。
この理由は本来ゴム状弾性体の弾性率に対し異物の弾性
率が圧倒的に大きいのでゴム状弾性体と異物との界面に
大きな応力集中が発生して、ゴム状弾性体に亀裂が生じ
、それが成長していく現象がみられる。
これを避けるために次の2つの方法を考えた。
(1)弾性体のモジュラスを極力小さくして、異物の動
きによる変形程度では応力が無視できる程小さくするこ
と。
(2)弾性体に強力な粘着作用を持たせて、弾性体と異
物の界面に空間が発生するのを防ぐこと。
上記(1)の条件を満足させるには、パンクシール層を
構成する粘着性組成物が三次元ネットワークを有し30
0%モジュラスが1. 0 kg/cm2以下であるこ
とが必要であり、(2)の条件を満足させるには、パン
クシール層を構成する粘着性組成物が三次元ネットワー
クを有し、30℃でのタツキネスが1.0kg/cm以
上であり十分低温時においても使用し得るためガラス転
移点が−50℃以下であることが必要であることを確め
た。
これ等(1)および(2)の条件を同時に満足する組成
物としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を
有するポリアルキレンエーテル(A)に対し、1分子中
に2個よりも多い水酸基を有するポリアルキレンエーテ
ルポリオール(B)をダラム当量比1.3〜(f2/f
1)(f1−1)+1)(但しf1はA1分子中のイソ
シアネート基の数、f2はB1分子中の水酸基の数)の
割合で配合したウレタン系配合物100重量部に対し無
機充填剤1〜200重量部配合した三次元ネットワーク
を有する組成物がある。
然し上記(1)および(2)の条件を満足するこの組成
物もタイヤのパンクシール粘着層とした場合、タイヤ内
部へ異物が貫通しこの異物を引き抜いた際三次元ネット
ワークを有していない粘着組成物に対してシール性能が
劣る欠点を有する。
従って本発明者らは上記三次元ネットワークを有する組
成物と、三次元ネットワークを有しない組成物を組み合
わせれば相互の欠点を補う優れたタイヤパンクシール層
を形成でぎるのではないから考え、引続き種々研究を行
った。
この結果次に示す知見を得、本発明を達成するに至った
1.タイヤに三次元ネットワークを有する粘着層と三次
元ネットワークを有しない粘着層を各々単独に使用する
よりも両方を二層として使用する方が全体の厚さを同じ
にして比較してもシール効果が高い。
2.両層の厚さの比は50/50が一番効果が大きいが
、この比を大きく変化させても、著しい効果の減少はみ
られない。
3.インナーライナーと接触する側にどちらの層を設け
てもシール効果は大きいが、シール層の保護又は耐屈曲
疲労の点からインナーライナーに接触する面には三次元
ネットワークを有しない粘着層を置き、その上に三次元
ネットワークを有する粘着層を設けた構造の方が有利で
ある。
従って本発明の二層構造のパンクシール層を備えた安全
タイヤは、各々物性の異なる二層から成るパンクシール
層の内、一層が天然ゴム又は合成ゴム若しくはこれらの
混合物の内のいずれかの汎用ゴム100重量部に対し、
液状粘着剤100〜800重量部、無機充填剤10〜3
00重量部を配合した、30℃での粘度が5.O×10
4〜1,0×106ポイズであるようなほとんど三次元
ネットワークを有しない粘着性ゴム組成物から成り、他
の層が1分子中に2個以上のインシアネート基を有する
ポリアルキレンエーテル(5)に対し1分子中に2個よ
りも多い水酸基を有するポリアルキレンエーテルポリオ
ール(B)をグラム当量比1.3〜(f2/f1)(f
1−1)+1 (但しf1はA1分子中のインシアネー
ト基の数、f2はB1分子中の水酸基の数)の割合で配
合したウレタン系配合物100重量部に対し無機充填剤
1〜200重量部配合した、30℃でのタツキネスが1
.0kg/cm以上、300%モジュラスが1.0kg
/cm3以下であり、かつガラス転移点が−50℃以下
であるような三次元ネットワークを有する弾性弾着性組
成物から成ることを特徴とする。
本発明の安全タイヤは上述の如、三次元ネットワークを
有しない特定の粘着性ゴム組成物より成るパンクシール
層と、三次元ネットワークを有する特定の弾性粘着性ゴ
ム組成物より成るパンクシール層との二層構造のパンク
シール層を備えるが、上記三次元ネットワークを有しな
い組成物に用いる合成ゴムにはブタジエンゴム、ブタジ
エン−スチレン共重合体ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化
ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルーブ
タジエン共重合体ゴム、エチレンープロピレンージエン
三元共重合体ゴム等およびこれらの混和物より成るゴム
がある。
液状粘着剤とは、液状ポリブテン、液状ポリブタジエン
、液状ポリイソプレン、液状ポリイソブチレン、液状ブ
タジエンースチレン共重合体、水添ロジン、水添ロジン
エステル等である。
無機充填剤とは、シリカ、アルミナ、ベンガラ、酸化マ
グネシウム、炭酸カルシウム、石綿、ミョウバン、カー
ボンブラック、クレー、酸化チタン等およびこれらの混
和物である。
上記三次元ネットワークを有しない組成物中には、上記
成分以外に所要に応じて、通常用いられる老化防止剤、
顔料、短繊維等が添加される。
該組成物において、30℃での粘度を5.0×104〜
1.0×106ポイズに限定した理由は5.O×104
ポイズより低いとタイヤが高速回転した場合に容易に流
動し、通常の使用領域においてもこの現象がみられ工業
的意味がなくなり好ましくなく、1.0×106ポイズ
より大では得られる組成物が硬すぎてシール性能が劣る
からである。
上記液状粘着剤を汎用ゴム100重量部に対して100
〜800重量部に限定した理由は100重量部より少い
とシール性能が期待できず、一方800重量部より多い
とタイヤが高速で回転した場合容易に流動してしまった
り、あるいは相対的に汎用ゴムの割合が減るので、粘着
性組成物の強度も減少しシール性能が劣るようになるか
らである。
また上記無機充填剤を汎用ゴム100重量部に対して1
0〜300重量部に限定した理由は10重量部より少い
と得られる組成物にチキントロピー性を十分に付与する
ことができず、300重量部より多いとシール性能が低
下するからである。
次に三次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物の構
成成分であるウレタン系配合物中1分子中に2個以上の
インシアネート基を有するポリアルキレンエーテル(A
)とは、ポリエチレングリコールの末端がインシアネー
ト基になっているもの、ポリプロピレングリコールの末
端がイソシアネート基になっているもの、ポリテトラメ
チレングリコールの末端がインシアネート基になってい
るもの、ポリペンタメチレングリコールの末端がイソシ
アネート基になっているもの、上記成分に他の成分を共
重合させたもの等があり、単独又は2種以上をブレンド
して用いてもよい。
また本発明においてウレタン系配合物中1分子中に2個
よりも多い水酸基を有するポリアルキレンエーテルポリ
オール(B)とは、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポ
リペンタメテレングリコールおよび上記成分に他の成分
を共重合させたもの等であり、単独又は2種以上を混和
して用いることができる。
上記ポリアルキレンエーテル(A)に対するポリアルキ
レンエーテルポリオール(B)のダラム当量比を1.3
〜( f2/f1)( f1−1 ) +1 に限定し
た理由は次の通りである。
末端イソシアネート基のポリアルキレンエーテル(A)
と、このポリアルキレンエーテル(A)よりも化学当量
的に過剰な量のポリアルキレンエーテルポリオール{B
)が反応することによりこのポリアルキレンエーテルポ
リオール(B)の主鎖に結合した未反応の水酸基を意識
的に残すことによって本来粘着性のほとんど有していな
いポリアルキレンエーテル(A)とポリアルキレンエー
テルポリオール(B)から強い粘着性をもった化合物が
できることを利用したものである。
このようにポリアルキレンエーテルポリオール(B)の
未反応の水酸基が主鎖に結合しているため、一般の軟化
剤と較べて粘度の温度依存性がはるかに小さくなってい
る。
従って多量の軟化剤あるいは粘着剤を用いた従来のシー
ラントが約80℃程.度でそのシール効果を失なうのに
対し、この組成物は8,0℃以上の高温でも十分なシー
ル性能を有する。
上記ポリアルキレンエーテル(A)に対するポリアルキ
レンエーテルポリオール(B)のグラム当量比は.次の
ようになる。
理論的に最も多くの主鎖に結合した未反応の水酸基を残
す場合を考える。
ポリアルキレンエーテル{A)の当量をa、官能基数f
1、ポリアルキレンエーテルポリオール(B)の当量数
をb、官能基数なf2とすると、(A)と(B)は反応
して〜A−B−A−B〜のように結合する。
このような主鎖を形成するためにはポリアルキレンエー
テル(A)の1分子中の2個のイソシアネート基とポリ
アルキレンエーテルポリオール(B) 1分子中の2個
の水酸基が反応すべきである。
すなわち主鎖を形成するために必要な分子数は(A)、
(B)共にa/f1である。
この際に必要なポリアルキレンエーテルポリオール(B
)の当量数は(a/f1)f2である。
次に主鎖が形成された後ポリアルキレンエーテル(A)
の1分子中には未反応のイソシアネート基は(f1−2
)個残っているから全体ではa / f 1(f1−2
) 当量の未反応のイソシアネート基が残っていること
になる。
この未反応のイソシアネート基はa/f1(f1/2)
当量の水酸基と反応するはずであり、この際必要なポリ
アルキレンエーテルボリオールBの当量数は(a/f1
)(f1−2)・f2となる。
以上からポリアルキレンエーテル(A)の当量数がaの
場合、理論的に最も多くの主鎖に結合した未反応の水酸
基を残すのに必要なポリアルキレンエーテルポリオール
(B)の当量数bは(a/f1) ・f2+(a/f1
)(f1−2)・f2=a(f2/f1)(f1i)で
ある。
しかしながら本発明においては実施例から明らかなよう
に、主鎖に結合していない未反応の水酸基、すなわちポ
リアルキレンエーテル(A)と反応しないポリアルキレ
ンエーテルポリオール(B)が存在していても目的を達
成することが可能で、(B)/(A)のダラム当量比は
1.3〜(f2/fl)( fl−1 )+1で、好ま
しくは1.5〜( f2/f1 )(f1−1)とする
この組成物は材質強度を向上させたりあるいはチキント
ロピー性を与えるため、シリカ等の無機充填剤を配合す
ることが必要であり、(A)に対し(B)を上記ダラム
当量比で配合したウレタン系配合物100重量部に対し
1〜200重量部の無機充填剤を配合する。
この場合配合剤が1重量部より少《ては無機充填剤を配
合した効果がなく、200重量部より多いと、組成物の
伸びおよびタツキネスが損われ、シール性能が低下する
尚充填剤としてはシリカ、カーボンブラック、ベントナ
イト、炭酸カルシウム、白艶華、二酸化鉛、酸化チタン
等が用いられる。
次に上記三次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物
において、末端イソシアネート基を有するポリアルキレ
ンエーテル{A)とポリアルキレンエーテルボリオール
(B)が反応する際、その反応速度を調節するためにオ
クチル酸第1錫、ジブチルチンラウレート、ジブチルチ
ンアセテート等の有機錫系の触媒が存在していてもよい
上述の如く本発明の安全タイヤは、上記組成を有する三
次元ネットワークを有しない粘着性ゴム組成物より成る
パンクシール層と、三次元ネットワークを有する弾性粘
着性組成物から成るパンクシール層をタイヤの内面に二
層構造として設けたことにより、これら二層の相乗効果
により従来のパンクシール層よりタイヤパンク防止能を
著しく向上させることができたもので、その利用価値は
極めて大である。
次に本発明を実施例および比較例につき説明する。
尚例において、(1)耐屈曲性、(2)高速耐流動性、
(3)静的パンク防止性、(4)動的パンク防止性(A
)、(5)動的パンク防止性(B)の試験は次に示す方
法で行った。
(1)実車テストにより3万km走行後の亀裂の入り具
合を評価した。
(2)供試タイヤを速度160km/時で鉄製ドラム上
で1時間走行させ、粘着性組成物の流動程度を評価した
(3)内圧1. 7 kg/cm2にしたタイヤに直径
1.8〜3.8mm、長さ32〜90mmの寸法を異に
する4種類の鉄製釘をタイヤ1本当り50本トレッドの
溝部にタイヤを貫通するように打ち込み、そのままの状
態で一昼夜放置後の内圧と、内圧測定後再度1.7kg
/cm2に内圧を充填した後すべての釘を引ぎ抜き、5
分後トレッド表面にセツケン水を塗り、泡がでる穴の数
との2つのメジャーで評価した。
(4)直径2. 7 mm、長さ65mmの鉄製釘をト
レッドの溝部に計6本、タイヤを貫通するように打ち込
み鉄製ドラム上で速度8 0 km/時で走行させ内圧
が1 kg/cm2(走行前1 . 7 kg/cm
)になるまでに走行した距離によって評価した。
(5)直径2. 7 mm、長さ65mmの鉄製釘をト
レッドの溝部に計6本、タイヤを貫通するように打ち込
み、鉄製ドラム上で速度80km/時で3000km走
行させ、釘を引き抜き、1.7kg/cm2(走行前の
内圧)に内圧を充填調整し、一昼夜放置後内圧を測定し
評価した。
実施例1〜6、比較例1〜2 次の第1表および第2表に示す組成を有する三次元ネッ
トワークを有しない粘着層(A層)および三次元ネット
ワークを有する粘着層(B層)を添付図面に示す如く設
けたタイヤ(実施例1〜6)および比較のため三次元ネ
ットワークを有するかまたは有しない粘着層のみを設け
たタイヤを以下に示す如く作成して耐屈曲性、高速耐流
動性、静的パンク防止性および動的パンク防止性を評価
した。
(1)三次元ネットワークを有しない粘着層。
汎用ブチルゴム100重量部に対し、シリカ(ニプシル
VN−3)15重量部および上記短繊維1重量部を加え
、ニーダーにて素練りを5分間行った後、ポリブテン1
00重量部を加え、混合し、十分に均質にした後ポリブ
テン150重量部を加え、均一になるまで攪拌混合した
この粘着層をタイヤの内面へ付着させる場合は、まず1
20℃まで加温して押し出し機にして押し出し、次いで
電熱ヘラで表面を滑かにして仕上げた。
(2)三次元ネットワークを有する粘着層。
(注)上記表中 PPGプレポリマ:ポリプロピレングリコールの末端が
インシアネート基になって いるもの。
PPG:ポリプロピレングリコール 上記A液、B液を使用直前にA液に対するB液のダラム
当量比を1.66= ( f2/ f1 ) ( f1
一1)にして混合し、押し出し機にてタイヤ内面へ押し
出し、表面をヘラで滑かにして仕上げた。
以上のようにして調整した粘着剤を次の第5表に示すよ
うな組み合せでタイヤ内表に設けた。
以上の結果から次のことがわかる。
(1)三次元ネットワークを有する粘着層と三次元ネッ
トワークを有しない粘着層を組み合わせて使用すると各
々単独で使用するよりも優れた性能が出る(相乗効果)
(2)三次元ネットワークを有する粘着層と三次元ネッ
トワークを有しない粘着層の厚さの比は1/1が最もよ
いが、多少この値からはずれても充分に相乗効果は期待
できる。
(3)三次元ネットワークを有する粘着層と、三次元ネ
ットワークを有しない粘着層、どちらをインナーライナ
ーと接する層に使用してもシール効果は高いが、耐屈曲
性の観点から三次元ネットワークを有しない粘着層をイ
ンナーライナーと接する側に設けた方がよい。
実施例 7〜19 実施例1と同様にしてタイヤの内面に、三次元ネットワ
ークを有しない粘着層(A層)と三次元ネットワークを
有する粘着層(B層)を設けて同様に性能試験を行った
但し三次元ネットワークを有する層に関しては第6表に
示す如く、ポリアルキレンエーテルの末端がイソシアネ
ート基になっているものと、ポリアルキレンポリオール
のアルキレンの種類および官能基の数を変化させ実施例
1に従ってつくった。
官能基の数が自然数でないものについては、例えば2官
能と3官能のものを適宜ブレンドして用いたことを表わ
す。
また三次元ネットワークを有しない粘着層は実施例1〜
6と同じものを用いた。
テストタイヤにつき夫々実施例1と同様の試験を行い、
得た結果を第7表に示す。
実施例 20〜26 第6表に示す如く、(A)と(B)の当量比を変え、実
施例7と同様にしてテストタイヤを作成し、同様の試験
を行い、得た結果を第7表に示す。
この結果より実施例23における(B)/(A)当量比
は(f2/fl)(fl−1)に相当し、三次元ネット
ワークを有する粘着層における当量比の範囲を1.3〜
( f2/ f1)( f1−1 )+1としたことが
わかる。
尚ガラス転移温度の実測値は次の通りである。
実施例 27〜30 三次元ネットワークを有する粘着層およびタイヤパンク
シール層の構造は実施例2と同じにし、三次元ネットワ
ークを有しない粘着層の粘度を変化させテストタイヤを
作成し、性能試験を行い、その結果を第8表に示す。
以上の結果より三次元ネットワークを有しない粘着層の
粘度は30℃において5.O×1O4〜1.0×105
ボイズでなければならないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の一例の安全タイヤの断面図である。 1・・・・・タイヤ、A層−−−一・一三次元ネットワ
ークを有しないパンクシール層、B層・−−−−一三次
元ネットワークを有するパンクシール層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 タイヤの内面に各々物性の異なる二層から成るパン
    クシール層を備えた空気入りタイヤにおいて、上記パン
    クシール層のうち、一層が天然ゴム又は合成ゴム若しく
    はこれらの混合物100重量部に対し、液状粘着剤10
    0〜800重量部、無機充填剤10〜300重量部を配
    合した、30℃での粘度が5.O×104〜1.O×1
    06ポイズであるようなほとんど三次元ネットワークを
    有しない粘着性ゴム組成物から成り、他の層が1分子中
    に2個以上のイソシアネート基を有するポリアルキレン
    エーテル(A)に対し、1分子中に2個よりも多い水酸
    基を有するポリアルキレンエーテルポリオール(B)を
    ダラム当量比1.3(f2/f1)(f1−1)+1(
    但し、f1はAI分子中のインシアネート基の数、f2
    はB1分子中の水酸基の数)の割合で配合したウレタン
    系配合物100重量部に対し無機充填剤1〜200重量
    部配合した、30℃でのタツキネスが1.0kg/cm
    以上、300%モジュラスが1.0kg/cm2以下で
    ありかつガラス転移点が−50℃以下であるような三次
    元ネットワークを有する弾性粘着性組成物から成ること
    を特徴とする二層構造のパンクシール層を備えた安全タ
    イヤ。 2 三次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物にお
    いて、Aに対するBのダラム当量比が1.5〜( f2
    /f1 )( f1−1 )である特許請求の範囲第1
    項記載の二層構造のパンクシール層を備えた安全タイヤ
    。 3 三次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物にお
    いて、Aがポリグロピレングリコールの末端又はポリテ
    トラメチレングリコールの末端がイソシアネート基にな
    っているポリアルキレンエーテルである特許請求の範囲
    第1項記載の二層構造のパンクシール層を備えた安全タ
    イヤ。 4 三次元ネットワークを有する弾性粘着性組成物にお
    いて、Bがポリプロピレングリコール又はポリテトラメ
    チレングリコールである特許請求の範囲第1項記載の二
    層構造のパンクシール層を備えた安全タイヤ。 5 三次元ネットワークを有しない粘着性ゴム組成物か
    ら成る層がタイヤの径方向外側に、三次元ネツトワーク
    を有する弾性粘着性組成物から成る層がタイヤの径方向
    内側に配置された特許請求の範囲第1項記載の二層構造
    のパンクシール層を備えた安全タイヤ。
JP52092958A 1977-08-04 1977-08-04 二層構造のパンクシ−ル層を備えた安全タイヤ Expired JPS583845B2 (ja)

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