JP2020530419A - 多層インナーチューブ - Google Patents

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Abstract

本発明は、インナーチューブ（１）の気体状充填物と接する内層（２）と、該内層（２）とは異なる外層（３）であって、該インナーチューブ（１）の外部環境と接し、かつ熱可塑性ポリウレタンから構成される外層（３）とを備えた、車両ホイール用多層インナーチューブ（１）に関する。前記インナーチューブ（１）を改善するために、前記内層（２）もまた熱可塑性ポリウレタンからなることが提案される。

Description

本発明は、車両ホイール用多層インナーチューブであって、該インナーチューブの気体状充填物と接する内層と、該内層とは異なる外層であって、該インナーチューブの外部環境と接し、かつ熱可塑性ポリウレタンから構成される外層とを備えたインナーチューブに関する。
通常、自転車は、外被と、空気が充填されたインナーチューブとから構成されるタイヤを有する。外被は、インナーチューブの内圧に対してタイヤを形状安定させ、加速力、ブレーキ力、コーナリング力を車道に伝達し、溝が付いていることが多い。インナーチューブには、充填のためにバルブが取り付けられており、気密性があり、したがって内圧を維持する。
熱可塑性ポリウレタン（「ＴＰＵ」または「ＴＰＵＲ」とも言う）から構成される外層を備えた多層インナーチューブによって、単層チューブの欠点、とりわけ伝統的な単層のブチルチューブまたはゴムチューブの空気保持量の不足およびパンク安全性の欠如が回避される。さらに、ＴＰＵの使用によって、インナーチューブの重量を減らすことができる。特開平０３−５２１３号公報は、コストの理由から、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ＰＶＣまたはポリイソプロペンから構成される安定化内層を備えた前述のタイプの多層インナーチューブを形成することを提案している。
本発明の背景には、ＴＰＵから構成された、またはＴＰＵを用いて作製された様々なインナーチューブが公知である。例えば、国際公開第２０１５／１５５５９６号は、ＴＰＵから構成される単層のインナーチューブを開示しており、仏国特許出願公開第２５９８６５３号明細書は、内側で溶接するために、そのようなインナーチューブに剥離剤として粉末を提供することを提案している。国際公開第２０１４／１５０５５０号は、接着層としてＴＰＵから構成される中間層と、その上に同時押出された分離層とを備えたチューブを開示している。
さらなる背景では、様々な多層インナーチューブが公知である。仏国特許出願公開第２３３５３３５号明細書は、先ず型をブチルラテックス、次にゴムに浸し、続いてこれら２つの層を一緒に加硫することによって２層のインナーチューブを製造することを提案している。独国特許出願公開第２６５３２１１号明細書は、天然ゴムから構成されるインナーチューブにポリイソブチレンを内張りすることを提案している。米国特許第６４１８９９１号明細書は、耐突刺性のポリアミド布でインナーチューブを補強することを提案している。独国特許出願公開第２０２０１００２６５８２号明細書および欧州特許第１９４０６０５号明細書は、トレッド（Ｌａｕｆｆｌａｅｃｈｅ）用インナーチューブに、ゲルで満たされている空間を設けることを提案している。独国特許出願公開第２７２５７０２号明細書および中国実用新案第２０５３２６６９５号明細書は、それぞれ、２つのエラストマー層の間に支えとなるカーカスを備えたチューブタイヤを記載している。中国実用新案第２０２０４２２９６号明細書は、シリカゲルから構成される中間層を備えた、多層の耐熱チューブを開示している。
課題
本発明は、インナーチューブを改善するという課題に基づく。
解決法
公知のインナーチューブから出発して、本発明によれば、内層もまた熱可塑性ポリウレタンからなることが提案される。本発明による２層のインナーチューブは、様々な材料から構成される公知のチューブよりも良好なリサイクル特性を有する。さらに、「熱可塑性ポリウレタン」材料種の多様な材料を技術的に特に単純に組み合わせることで、インナーチューブの望ましい特性を達成することができる。
熱可塑性ポリウレタンから構成される内層および外層、ならびに１層または複数の中間層を備えた本発明による３層または多層のインナーチューブによって、用途に応じて正確に適合する製品を製造するために組み合わせの選択肢が広がる。
本発明によるインナーチューブは、内層と外層との間にエチレン−ビニルアルコール共重合体から構成される中間層を有することが有利である。エチレン−ビニルアルコール共重合体（略称ＥＶＡＬ）は、例えば、気体バリアとして食品の貯蔵に使用される。そのようなインナーチューブは、さらに高められた空気保持量を有する。
本発明によるインナーチューブは、内層と外層との間にゲルから構成される中間層を有することが有利である。ゲルは、固体成分および液体成分から構成される、粘弾性の非分離性混合物である。このようなインナーチューブは、さらに高められたパンク安全性を有する。なぜなら、粘弾性ゲルは、損傷によって生じる刺孔を閉じ、異物を封止して包むからである。
ゲルは、空気との接触で硬化することが有利である。このようなインナーチューブは、なおさらに高められたパンク安全性を有する。なぜなら、硬化したゲルは、損傷により生じる永続的な穿孔を、隣接する内層または外層において永久的に閉じるからである。
本発明によるそのようなインナーチューブにおいて、ゲルは、アガロースを含有することが有利である。アガロース（ＣＡＳ９０１２−３６−６）は、強力ではあるが低コストで、経年変化に対する高い安定性を備えた水溶性のゲル形成剤である。
本発明によるインナーチューブは、内層と外層との間に最大２２０℃の耐熱性の中間層を有することが有利である。ＴＰＵは、最大１８０℃の耐熱性である。そのようなインナーチューブは、押し出されたＴＰＵのみからなる本発明によるインナーチューブより、より高められた熱安定性を有する。
本発明によるインナーチューブは、同じまたは他の熱可塑性ポリウレタンから構成される中間層を有することが有利である。そのようなインナーチューブは、さらに高められた空気保持量およびパンク安全性を有する。さらに、そのようなインナーチューブによって、異なる材料を含む各ＴＰＵ層の間の２つの空間を埋めるという選択肢が提供される。ＴＰＵ層の数は、中でも、製造方法、とりわけ可能な層厚によって制限されている。最大１３のＴＰＵ層を備えた本発明によるインナーチューブは、今日の技術的可能性では合理的であると思われる。
本発明によるインナーチューブでは、外層が発泡していることが有利である。そのようなインナーチューブによって、インナーチューブと外被との間のトライボロジー接触が改善され、したがって、この接触において発生するエネルギー損失が低減される。
本発明によるインナーチューブは、有利には、エンドレスチューブ状の多層押出物から２つのチューブ端を備えた半加工品を切断し、該半加工品を、ドーナツ状に閉じ、２つのチューブ端を互いに溶接することにより製造される。インナーチューブのこのタイプの製造は、従来技術から公知であり、有効性が実証されている。
さらに有利には、そのような方法において、先ず、第１のチューブ端の内側で継ぎ目に保護層を施与し、その後、第２のチューブ端を第１のチューブ端を越えて継ぎ目に押し込み、最後に、各チューブ端を、互いに向き合って近づく２つのクランプジョー（Ｓｐａｎｎｂａｃｋｅｎ）の間の継ぎ目で平らに圧着して、この位置で溶接し、ここで、保護層は、第１のチューブ端の内側の溶接を妨げる。そのような方法によって、継ぎ目でのバリ形成が回避される。
本発明によるインナーチューブでは、各層は互いに分離不能に結合し、通常は、顕微鏡下でしか層として識別することができない。
実施例
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
本発明による第１のインナーチューブの断面図。 本発明による第２のインナーチューブの断面図。 本発明による第３のインナーチューブの断面図。 本発明による第４のインナーチューブの断面図。
図１の断面図に示された本発明による第１のインナーチューブ１は、それぞれ１７０μｍの厚さ４を有する、双方ともＴＰＵ（商品名ＢＡＳＦ Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ ＳＰ８８３）から構成される内層２および外層３、ならびにＥＶＡＬ（商品名ＥＶＡＬ Ｆ １０１Ｂ）から構成される１０μｍの厚さ６を有する中間層５を有する。第１のインナーチューブ１は、高い空気保持量に優れている。
図２の断面図に示される本発明による第２のインナーチューブ７は、それぞれ１５０μｍの厚さ１０を有する内層８と外層９との間に、液状シーラント乳剤（商品名Ｔｕｎｅ Ｏｎｅ Ｓｈｏｔ）およびアガロースから構成されるゲルで作製された５０μｍの厚さ１２を有する中間層１１を有する。
さらに、第２のインナーチューブ７は、第１のインナーチューブ１に対応する。第２のインナーチューブ７は、高いパンク安全性に優れている。
図３の断面図に示される本発明による第３のインナーチューブ１３は、１００μｍの厚さ１５を有する内層１４と５０μｍの厚さ１７を有する外層１６との間に、１００μｍの厚さ１９を有する中間層１８を有し、すべて上記のＴＰＵから構成される。
内層１４と第１の中間層１８との間に、第３のインナーチューブ１３は、上記のＥＶＡＬから構成される、１０μｍの厚さ２１を有する第２の中間層２０を有し、第１の中間層１８と外層１６との間に、ポリスチレン−エチレン−ブチレン共重合体（商品名Ｋｒａｔｏｎ Ａ１５３５Ｈ）から構成される、１００μｍの厚さ２３を有する耐熱性のさらなる中間層２２を有する。第３のインナーチューブ１３は、高い空気保持量および耐熱性に優れている。
図４の断面図に示される本発明による第４のインナーチューブ２４は、非常に柔らかく弾性のＴＰＵ（商品名ＢＡＳＦ Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ Ｓｏｆｔ４５Ａ）から構成される、２５０μｍの厚さ２６を有する外層２５、および上記のより硬いＴＰＵ（Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ ＳＰ８８３）から構成される厚さ２８を有する内層２７のみを有する。インナーチューブ２４は、転がり抵抗が非常に低く、屈曲性（Ｗａｌｋａｒｂｅｉｔ）が低く、ひいては非常に良好な走行快適性に優れている。
示されている本発明によるインナーチューブ１、７、１３および２４は、先ず、各ＴＰＵ層２、３、８、９、１４、１６、１８の間で、ポリエステルベースのＴＰＵを用いて充填物と共にインフレーションフィルム押出によって、エンドレスチューブ状に製造され、長さを短くし、ドーナツ状に溶接されている。外層３、９、１６および２５は、発泡している。本発明によるインナーチューブ１、７、１３および２４は、自転車の２９インチ車両ホイール（図示せず）に適しており、非加圧状態で３０ｍｍの外径を有する。
１ インナーチューブ
２ 内層
３ 外層
４ 厚さ
５ 中間層
６ 厚さ
７ インナーチューブ
８ 内層
９ 外層
１０ 厚さ
１１ 中間層
１２ 厚さ
１３ インナーチューブ
１４ 内層
１５ 厚さ
１６ 外層
１７ 厚さ
１８ 中間層
１９ 厚さ
２０ 中間層
２１ 厚さ
２２ 中間層
２３ 厚さ
２４ インナーチューブ
２５ 外層
２６ 厚さ
２７ 内層
２８ 厚さ
本発明は、車両ホイール用多層インナーチューブであって、該インナーチューブの気体状充填物と接する内層と、該内層とは異なる外層であって、該インナーチューブの外部環境と接する外層とを備え、該内層および該外層は熱可塑性ポリウレタンからなるインナーチューブに関する。
通常、自転車は、外被と、空気が充填されたインナーチューブとから構成されるタイヤを有する。外被は、インナーチューブの内圧に対してタイヤを形状安定させ、加速力、ブレーキ力、コーナリング力を車道に伝達し、溝が付いていることが多い。インナーチューブには、充填のためにバルブが取り付けられており、気密性があり、したがって内圧を維持する。
熱可塑性ポリウレタン（「ＴＰＵ」または「ＴＰＵＲ」とも言う）から構成される内層と外層とを備えた多層インナーチューブによって、単層チューブの欠点、とりわけ伝統的な単層のブチルチューブまたはゴムチューブの空気保持量の不足およびパンク安全性の欠如が回避される。さらに、ＴＰＵの使用によって、インナーチューブの重量を減らすことができる。特開平０３−５２１３号公報は、コストの理由から、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ＰＶＣまたはポリイソプロペンから構成される安定化内層を備えた前述のタイプの多層インナーチューブを形成することを提案している。
本発明の背景には、ＴＰＵから構成された、またはＴＰＵを用いて作製された様々なインナーチューブが公知である。例えば、国際公開第２０１５／１５５５９６号は、ＴＰＵから構成される単層のインナーチューブを開示しており、仏国特許出願公開第２５９８６５３号明細書は、内側で溶接するために、そのようなインナーチューブに剥離剤として粉末を提供することを提案している。国際公開第２０１４／１５０５５０号は、接着層としてＴＰＵから構成される中間層と、その上に同時押出された分離層とを備えたチューブを開示している。
さらなる背景では、様々な多層インナーチューブが公知である。仏国特許出願公開第２３３５３３５号明細書は、先ず型をブチルラテックス、次にゴムに浸し、続いてこれら２つの層を一緒に加硫することによって２層のインナーチューブを製造することを提案している。独国特許出願公開第２６５３２１１号明細書は、天然ゴムから構成されるインナーチューブにポリイソブチレンを内張りすることを提案している。米国特許第６４１８９９１号明細書は、耐突刺性のポリアミド布でインナーチューブを補強することを提案している。独国特許出願公開第１０２０１００２６５８２号明細書および欧州特許第１９４０６０５号明細書は、トレッド（Ｌａｕｆｆｌａｅｃｈｅ）用インナーチューブに、ゲルで満たされている空間を設けることを提案している。独国特許出願公開第２７２５７０２号明細書および中国実用新案第２０５３２６６９５号明細書は、それぞれ、２つのエラストマー層の間に支えとなるカーカスを備えたチューブタイヤを記載している。中国実用新案第２０２０４２２９６号明細書は、シリカゲルから構成される中間層を備えた、多層の耐熱チューブを開示している。
さらに、本発明の背景において、国際公開第２０１２／１５１１２２３号は、気体バリアとしてエチレン−ビニルアルコール共重合体から構成される各中間層を有する多層フィルム包装を開示している。
課題
本発明は、インナーチューブの空気保持量を改善するという課題に基づく。
解決法
公知のインナーチューブから出発して、本発明によれば、内層と外層との間にエチレン−ビニルアルコール共重合体から構成される中間層が提案される。そのようなインナーチューブは、さらに高められた空気保持量を有する。
本発明によるインナーチューブは、内層と外層との間にゲルから構成される更なる中間層を有することが有利である。ゲルは、固体成分および液体成分から構成される、粘弾性の非分離性混合物である。このようなインナーチューブは、さらに高められたパンク安全性を有する。なぜなら、粘弾性ゲルは、損傷によって生じる刺孔を閉じ、異物を封止して包むからである。
ゲルは、空気との接触で硬化することが有利である。このようなインナーチューブは、なおさらに高められたパンク安全性を有する。なぜなら、硬化したゲルは、損傷により生じる永続的な穿孔を、隣接する内層または外層において永久的に閉じるからである。
本発明によるそのようなインナーチューブにおいて、ゲルは、アガロースを含有することが有利である。アガロース（ＣＡＳ９０１２−３６−６）は、強力ではあるが低コストで、経年変化に対する高い安定性を備えた水溶性のゲル形成剤である。
本発明によるインナーチューブは、内層と外層との間に最大２２０℃の耐熱性の更なる中間層を有することが有利である。ＴＰＵは、最大１８０℃の耐熱性である。そのようなインナーチューブは、押し出されたＴＰＵのみからなる本発明によるインナーチューブより、より高められた熱安定性を有する。
本発明によるインナーチューブは、同じまたは他の熱可塑性ポリウレタンから構成される更なる中間層を有することが有利である。そのようなインナーチューブは、さらに高められた空気保持量およびパンク安全性を有する。さらに、そのようなインナーチューブによって、異なる材料を含む各ＴＰＵ層の間の２つの空間を埋めるという選択肢が提供される。ＴＰＵ層の数は、中でも、製造方法、とりわけ可能な層厚によって制限されている。最大１３のＴＰＵ層を備えた本発明によるインナーチューブは、今日の技術的可能性では合理的であると思われる。
本発明によるインナーチューブでは、外層が発泡していることが有利である。そのようなインナーチューブによって、インナーチューブと外被との間のトライボロジー接触が改善され、したがって、この接触において発生するエネルギー損失が低減される。
本発明によるインナーチューブは、有利には、エンドレスチューブ状の多層押出物から２つのチューブ端を備えた半加工品を切断し、該半加工品を、ドーナツ状に閉じ、２つのチューブ端を互いに溶接することにより製造される。インナーチューブのこのタイプの製造は、従来技術から公知であり、有効性が実証されている。
さらに有利には、そのような方法において、先ず、第１のチューブ端の内側で継ぎ目に保護層を施与し、その後、第２のチューブ端を第１のチューブ端を越えて継ぎ目に押し込み、最後に、各チューブ端を、互いに向き合って近づく２つのクランプジョー（Ｓｐａｎｎｂａｃｋｅｎ）の間の継ぎ目で平らに圧着して、この位置で溶接し、ここで、保護層は、第１のチューブ端の内側の溶接を妨げる。そのような方法によって、継ぎ目でのバリ形成が回避される。
本発明によるインナーチューブでは、各層は互いに分離不能に結合し、通常は、顕微鏡下でしか層として識別することができない。
実施例
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
本発明による第１のインナーチューブの断面図。 本発明による第２のインナーチューブの断面図。 本発明による第３のインナーチューブの断面図。 本発明による第４のインナーチューブの断面図。
図１の断面図に示された本発明による第１のインナーチューブ１は、それぞれ１７０μｍの厚さ４を有する、双方ともＴＰＵ（商品名ＢＡＳＦ Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ ＳＰ８８３）から構成される内層２および外層３、ならびにＥＶＡＬ（商品名ＥＶＡＬ Ｆ １０１Ｂ）から構成される１０μｍの厚さ６を有する中間層５を有する。第１のインナーチューブ１は、高い空気保持量に優れている。
図２の断面図に示される本発明による第２のインナーチューブ７は、それぞれ１５０μｍの厚さ１０を有する内層８と外層９との間に、液状シーラント乳剤（商品名Ｔｕｎｅ Ｏｎｅ Ｓｈｏｔ）およびアガロースから構成されるゲルで作製された５０μｍの厚さ１２を有する中間層１１を有する。さらに、第２のインナーチューブ７は、第１のインナーチューブ１に対応する。第２のインナーチューブ７は、高いパンク安全性に優れている。
図３の断面図に示される本発明による第３のインナーチューブ１３は、１００μｍの厚さ１５を有する内層１４と５０μｍの厚さ１７を有する外層１６との間に、１００μｍの厚さ１９を有する中間層１８を有し、すべて上記のＴＰＵから構成される。
内層１４と第１の中間層１８との間に、第３のインナーチューブ１３は、上記のＥＶＡＬから構成される、１０μｍの厚さ２１を有する第２の中間層２０を有し、第１の中間層１８と外層１６との間に、ポリスチレン−エチレン−ブチレン共重合体（商品名Ｋｒａｔｏｎ Ａ１５３５Ｈ）から構成される、１００μｍの厚さ２３を有する耐熱性のさらなる中間層２２を有する。第３のインナーチューブ１３は、高い空気保持量および耐熱性に優れている。
図４の断面図に示される本発明による第４のインナーチューブ２４は、非常に柔らかく弾性のＴＰＵ（商品名ＢＡＳＦ Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ Ｓｏｆｔ４５Ａ）から構成される、２５０μｍの厚さ２６を有する外層２５、および上記のより硬いＴＰＵ（Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ ＳＰ８８３）から構成される厚さ２８を有する内層２７のみを有する。インナーチューブ２４は、転がり抵抗が非常に低く、屈曲性（Ｗａｌｋａｒｂｅｉｔ）が低く、ひいては非常に良好な走行快適性に優れている。
示されている本発明によるインナーチューブ１、７、１３および２４は、先ず、各ＴＰＵ層２、３、８、９、１４、１６、１８の間で、ポリエステルベースのＴＰＵを用いて充填物と共にインフレーションフィルム押出によって、エンドレスチューブ状に製造され、長さを短くし、ドーナツ状に溶接されている。外層３、９、１６および２５は、発泡している。本発明によるインナーチューブ１、７、１３および２４は、自転車の２９インチ車両ホイール（図示せず）に適しており、非加圧状態で３０ｍｍの外径を有する。
１ インナーチューブ
２ 内層
３ 外層
４ 厚さ
５ 中間層
６ 厚さ
７ インナーチューブ
８ 内層
９ 外層
１０ 厚さ
１１ 中間層
１２ 厚さ
１３ インナーチューブ
１４ 内層
１５ 厚さ
１６ 外層
１７ 厚さ
１８ 中間層
１９ 厚さ
２０ 中間層
２１ 厚さ
２２ 中間層
２３ 厚さ
２４ インナーチューブ
２５ 外層
２６ 厚さ
２７ 内層
２８ 厚さ

Claims (10)

  1. 車両ホイール用多層インナーチューブ（１、７、１３、２４）であって、
    前記インナーチューブ（１、７、１３、２４）の気体状充填物と接する内層（２、８、１４、２７）と、
    前記内層（２、８、１４、２７）とは異なる外層（３、９、１６、２５）であって、前記インナーチューブ（１、７、１３、２４）の外部環境と接し、かつ熱可塑性ポリウレタンから構成される外層（３、９、１６、２５）と
    を備えたインナーチューブ（１、７、１３、２４）において、
    前記内層（２、８、１４、２７）もまた、熱可塑性ポリウレタンからなることを特徴とする、インナーチューブ（１、７、１３、２４）。
  2. 前記内層（２、１４）と前記外層（３、１６）との間に、エチレン−ビニルアルコール共重合体から構成される中間層（５、２０）が存在することを特徴とする、請求項１記載のインナーチューブ（１、１３）。
  3. 前記内層（８）と前記外層（９）との間に、ゲルから構成される中間層（１１）が存在することを特徴とする、請求項１または２記載のインナーチューブ（７）。
  4. 前記ゲルは、空気との接触で硬化することを特徴とする、請求項３記載のインナーチューブ（７）。
  5. 前記ゲルは、アガロースを含有することを特徴とする、請求項３または４記載のインナーチューブ（７）。
  6. 前記内層（１４）と前記外層（１６）との間に、最大２２０℃の耐熱性である中間層（２２）が存在することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のインナーチューブ（１３）。
  7. 熱可塑性ポリウレタンから構成される中間層（１８）が存在することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のインナーチューブ（１３）。
  8. 前記外層（３、９、１３、２５）は、発泡していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のインナーチューブ（１、７、１３、２４）。
  9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のインナーチューブ（１、７、１３、２４）の製造方法において、エンドレスチューブ状の多層押出物から２つのチューブ端を備えた半加工品を切断し、前記半加工品をドーナツ状に閉じ、前記２つのチューブ端を互いに溶接することを特徴とする、方法。
  10. 先ず、第１の前記チューブ端の内側で継ぎ目に保護層を施与し、その後、第２の前記チューブ端を前記第１のチューブ端を越えて前記継ぎ目に押し込み、最後に、前記各チューブ端を、互いに向き合って近づく２つのクランプジョーの間の前記継ぎ目で平らに圧着して、この位置で溶接し、ここで、前記保護層は、前記第１のチューブ端の前記内側の溶接を妨げることを特徴とする、請求項９記載の方法。
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