JPH0444901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー
を主体としてなる、軽量で且つ高い耐圧強度と空
気保持性を有する車両用複層チユーブに関する。 （従来の技術） 従来より、車両用チユーブとしては耐老化性と
耐摩耗性に優れた性質を有するブチルゴム製のチ
ユーブが主として使用されている。 しかしながらこのブチルゴム製チユーブは、引
張強度、引裂強度等の機械的強度が弱く、しかも
反発弾性に乏しいためにパンクに対する抵抗が小
さいといつた問題に加え、空気保持性の点でも外
気温度の影響を受けやすいことから、例えば気温
の高い夏季においてはブチルゴム自体の気体遮断
性が大幅に低下する関係上、長期にわたつて高い
内圧を保持することができないといつた問題を有
するなどで決して満足できるものでなかつた。 一方、これらブチルゴム製チユーブのもつ問題
点を改善するために、近年弾力性、柔軟性、耐摩
耗性、耐老化性及び機械的強度等に数多くの優れ
た特性を有する熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーを車両用チユーブに採用しようとする試みも一
部に報告されている。この熱可塑性ポリウレタン
エラストマーは、コストが高いという問題を有す
るものの、前記ブチルゴムには見られない数々の
優れた特性を有するために、自転車あるいは自動
車業界等においてかねてからの大きなテーマとさ
れていたチユーブの薄肉化による車両の軽量化と
走行性の改善を同時に図り得る素材として大きな
期待が寄せられているが、現状の熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーの物性では薄肉化に限界があ
り、それ以上薄くするとこの種のチユーブに要求
される高い内圧に耐えられるだけの強度と空気保
持性が得られないという問題から、コストパフオ
ーマンスの点で従来のブチルゴムを凌ぐことがで
きなかつたのである。 （本発明が解決しようとする問題点） 本発明は、かかる従来の熱可塑性ポリウレタン
エラストマーよりなるチユーブの薄肉化に伴う耐
圧強度と空気保持性の問題を改善したものであ
り、しかしてその目的とするところは軽量で耐圧
強度、空気保持性、耐摩耗性、耐老化性に優れ、
しかもパンクに対する抵抗が大きい車両用複層チ
ユーブを提供する点にある。 （問題点を解決するための手段） 本発明者等は、熱可塑性ポリウレタンエラスト
マー製チユーブの薄肉化に伴う耐圧強度と空気保
持性の問題を改善するための具体的な手段とし
て、組成物からの根本的な改質による方法と、異
種樹脂との複合化による方法の両面から鋭意検討
を重ねた結果、熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ー特有の優れた弾力性、耐摩耗性、耐老化性等の
諸性質を低下させることなく、しかも本発明チユ
ーブの如く高い内圧が加えられるという特殊な使
用条件下での強度と空気保持性の問題を改善する
には、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを複層
構造となし、しかもその層間にチユーブの耐圧強
度に直接大きな影響を及ぼす引張初期の段階での
強度が前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーよ
り強く、且つ気体遮断性に優れた中間樹脂層をあ
る特定の厚さで介在させるという複合化の方法が
最も有効にして簡便且つ実用的であるとの結論に
到達し本発明を完成させた。 即ち、本発明は少なくとも二層以上の熱可塑性
ポリウレタンエラストマーよりなる複層チユーブ
において、該熱可塑性ポリウレタンエラストマー
の層間に、チユーブ全厚さの0.5乃至20％の厚さ
で且つ前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーよ
り高いＦ−５値と気体遮断性を有する中間樹脂層
を設けたことを特徴とする車両用複層チユーブに
係るものである。 尚、本発明においてＦ−５値とは、５％伸長時
の引張強度である。 （作用） 以下、本発明の車両用複層チユーブについて、
その作用効果を図面を引用しながら詳しく説明す
る。 第１図は本発明車両用複層チユーブの一例を示
す断面図であり、１は本発明の複層チユーブ、２
ａ及び２ｂはその表裏を形成する熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーであり、更に３は中間樹脂を
それぞれ表している。 また第２図は他の一例として、熱可塑性ポリウ
レタンエラストマー２ａ，２ｂ，２ｃとその間に
設けられた中間樹脂３ａ，３ｂの５層からなる車
両用複層チユーブを示すものである。 ここで熱可塑性ポリウレタンエラストマーと
は、二官能性ポリオールとジイソシアネート及び
グリコールを主原料とする分子構造中にウレタン
基を含有するゴム状弾性高分子のうち、熱可塑性
を有するものを総称し、具体的には使用される前
記ポリオール等の原料の種類によつて区別される
ところのアジペートエステル系、ポリエーテル
系、カプロラクトンエステル系、ポリ炭酸エステ
ル系及びポリカーボネート系等の熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーを包含するが、これらの中で
は、耐水性及び耐候性に優れ、しかも永久伸びの
比較的少ないポリエーテル系の熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーが好ましく、更に車両用チユー
ブとしての特殊な使用条件を考慮した場合は硬度
60乃至95Hs、引張強度200乃至800Kg／cm²、引裂
強度50乃至150Kg／cm、反発弾性40乃至80％、永
久伸び20％以下の諸性質を満足するものが特に好
適である。 またこれら熱可塑性ポリウレタンエラストマー
には、その性質を大きく変えない範囲内で塩化ビ
ニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂
等の樹脂をブレンドしてもさしつかえない。 一方、本発明に用いられる中間樹脂とは、複層
化によつて熱可塑性ポリウレタンエラストマーの
耐圧強度と空気保持性を同時に改善し得るもので
なければならない関係上、チユーブの耐圧強度に
直接影響を及ぼすＦ−５値と気体遮断性が熱可塑
性ポリウレタンエラストマーより本質的に優れる
ものであることが肝要である。これらの要件を満
足する樹脂としては、第１表に示した熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーと各種樹脂とのＦ−５値
並びに空気透過係数に関する測定値から、ポリプ
ロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩
化ビニリデン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチ
レン−ビニルアルコール系共重合体樹脂、ポリア
ミド系樹脂、アクリル変性フツ素系樹脂、アクリ
ル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が例示され
るが、その他ポリビニルブチラール系樹脂、ポリ
メチルペンテン系樹脂、熱可塑性ポリエステル系
エラストマー等も採用可能である。

【表】 またこれらの中で、熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーの弾性体としての優れた特性を保持しつ
つ、比較的薄い膜厚でチユーブの耐圧強度と空気
保持性を効果的に改善するには、前記Ｆ−５値が
200乃至1000Kg／cm²で、且つ空気透過係数が５
c.c.・mm／cm²・sec・cmHg・10¹⁰以下の例えばポリ
塩化ビニリデン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リアミド系樹脂、エチレン−ビニルアルコール系
共重合体樹脂、アクリル変性フツ素系樹脂、アク
リル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の１種あ
るいはそれらをブレンド、積層等により複数組合
せたものが好ましい。 また本発明に用いられる中間樹脂は、車両用チ
ユーブとしての衝撃、捩れ、繰返し圧縮等の苛酷
な使用条件に耐えるために、熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーと強固に一体化されるものでなけ
ればならないことから、本質的に熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーと熱融着し得るものが好まし
いが、直接熱融着しない場合でも中間樹脂にアク
リル系等の接着性成分を共重合又はブレンドする
か、あるいは熱可塑性ポリウレタンエラストマー
との層間にアドマー（三井石油化学工業社製）等
の商品名で知られる接着性樹脂を介在させること
によつて強固に一体化させることができる。 尚、これら熱可塑性ポリウレタンエラストマー
及び中間樹脂には必要に応じて適宜の滑剤、カー
ボンブラツク、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色
剤、粘着防止剤、加水分解抑制剤等の添加剤を加
えてもさしつかえない。 本発明の車両用複層チユーブは、このように熱
可塑性ポリウレタンエラストマーと中間樹脂との
複層構造体からなるものであるが、その際中間樹
脂層の厚さは得られる複層チユーブの全厚さを
100％とした場合に、0.5乃至20％、好ましくは１
乃至10％の厚さに相当するものでなければならな
い。 即ち、本発明者等は熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーの弾力性、耐摩耗性、耐老化性等に関す
る車両用チユーブとしての優れた特性を損なうこ
となく、耐圧強度と気体遮断性の問題を改善する
には、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの層間
に積層される中間樹脂層の厚さが特に大きく影響
し、その厚さがある特定の範囲にある場合にのみ
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの弾力性と中
間樹脂の強度並びに気体遮断性に関する両者の特
性が効果的に作用することをつきとめ本発明に到
達したものである。従つて中間樹脂層の厚さが
0.5％未満の場合は、耐圧強度と空気保持性の改
善が不充分なために、チユーブの薄肉、軽量化を
図ることができないのに対し、中間樹脂層の厚さ
が20％より厚くなると熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーの弾性体としての性質が阻害されるのみ
ならず、チユーブ全体に占める熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーの比率が小さくなるため、成形
後のチユーブ継手部分の強度低下を誘発するとい
つた問題をも引起こすことになる。 尚、本発明の車両用複層チユーブは、パンクの
修理及びチユーブ成形の際の継ぎ合わせ加工等を
容易にするために、図示の実施例の如く最外層と
最内層を熱可塑性ポリウレタンエラストマーで構
成したものであつて、中間樹脂との３層あるいは
５層構造からなるものが最も一般的であるが、更
にそれ以上の複層構造体であつてもよく、この場
合の中間樹脂層の厚さとは、複層チユーブを構成
する中間樹脂各層のトータル厚さをさすものであ
る。 また本発明で言う車両とは、例えば自動二輪
車、自動三輪車、自動四輪車、その他動力を持た
ない自転車、一輪車及び多輪車等を包含するもの
であるが、中でも自転車及び自動二輪車に本発明
の複層チユーブを用いた場合には特にその応用効
果が大きい。またかかる本発明の車両用複層チユ
ーブは、タイヤに内蔵して使用されるチユーブは
もちろん、チユーブの表面に直接トレツドを設け
ることによつて、チユーブレスタイヤとしても使
用できるが、その際表面硬度、耐熱性、耐摩耗性
等を更に向上させるためにアクリル系、エポキシ
系、シリコン系等の適宜の塗料を必要に応じてコ
ーテイングすることもできる。 また以上の如き本発明の車両用複層チユーブを
製造する方法としては、熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーと中間樹脂とを他の接着性樹脂を介在
あるいは介在させることなく同一口金に通じる
別々の押出機を用いて積層する、所謂共押出し法
が熱可塑性ポリウレタンエラストマーの優れた熱
接着性を生かし得る点で最も好ましい。 （実施例） 以下、本発明の車両用複層チユーブを更に理解
しやすくするために、実施例により詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。 実施例１〜４、比較例１ 二官能性ポリオール成分がポリテトラメチレン
グリコール、ジイソシアネート成分が４・4′ジフ
エニルメタンジイソシアネート、グリコール成分
が１・４ブタンジオールよりなるポリエーテル系
の熱可塑性ポリウレタンエラストマー原料（日本
エラストラン社製エラストランE380）を第１及
び第３の押出機（スクリユー径50φ）に、また第
２の押出機（スクリユー径25φ）には第２表に示
す種々の中間樹脂原料を供給してそれぞれ溶融混
練し、約20Kg／hrの総押出量で同一口金を有する
三層サーキユラーダイスに導き、ダイス内部で接
合させた後約12m／分の速度で引取ることによつ
て、折径28mm、厚さ構成比が195ミクロン−10ミ
クロン−195ミクロンで、中間樹脂層の全厚さに
対する比率が2.5％の第１図に示す如き構成から
なる３層チユーブを作成した。尚その際エチレン
−ビニルアルコール共重合体樹脂を中間樹脂とし
て用いる場合は、前記熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーとの接着性を向上させるために、EVA
系の接着性樹脂を熱可塑性ポリウレタンエラスト
マーと中間樹脂との間に介在させて３層チユーブ
を作成した。 また、比較のために上記と同様の熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマー原料を用いて厚さ400ミク
ロンの熱可塑性ポリウレタンエラストマーのみか
らなる折径28mmのチユーブを作成した。（比較例
１） これら実施例及び比較例で得たチユーブについ
て耐圧強度に直接大きな影響を及ぼすＦ−５値と
空気保持率、反発弾性、引裂強度等の測定結果を
第２表に示したが、同表から熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーの層間に中間樹脂層を設けた本発
明のチユーブは、従来の熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーのみよりなるチユーブ（比較例１）に
比べて、弾性体としての特性を大きく低下するこ
となく耐圧強度と空気保持性が大幅に改善されて
いる事が確認された。 また第２表には参考のために、現在自転車等の
タイヤ内蔵用チユーブとして多用されているブチ
ルゴム製チユーブの諸性質を付記したが、これら
の結果から本発明の複層チユーブは、ブチルゴム
製チユーブに比べて厚さが薄いにもかかわらず優
れた耐圧強度と空気保持性を有し、車両用チユー
ブとして極めて好適であることが判つた。

【表】 実施例５〜９、比較例２〜３ 各押出機の押出量を調節することによつて、熱
可塑性ポリウレタンエラストマーとポリ塩化ビニ
リデン−塩化ビニル共重合樹脂よりなる中間樹脂
層の厚さを変える以外は、実施例１と同様の方法
で厚さ構成比の種々異なる３層チユーブを作成し
た。 これら実施例及び比較例で得たチユーブについ
て耐圧強度に直接影響を及ぼすＦ−５値と空気保
持率、反発弾性、引裂強度等の測定結果を第３表
に示したが、同表から中間樹脂層のチユーブ全厚
さに対する比率が本発明の範囲にある複層チユー
ブは、弾性体としての特性を大きく低下すること
なく耐圧強度と空気保持性が大幅に改善され、車
両用チユーブとして極めて好適であることが確認
された。

【表】

【表】 注
(1) 各物性の評価は第２表と同様の方法で行つた
。
実施例 10 二官能性ポリオール成分としてポリカプロラク
トンを用いたカプロラクトンエステル系の熱可塑
性ポリウレタンエラストマーよりなる原料（日本
エラストラン社製エラストランE585）を第１、
第３及び第５の押出機（スクリユー径50φ）に、
また第２及び第４の押出機（スクリユー径25φ）
には中間樹脂原料としてアクリロニトリル−アク
リル酸メチル共重合樹脂を供給してそれぞれ溶融
混練し、約18Kg／hrの総押出量で同一口金を有す
る５層のサーキユラーダイスに導き、ダイス内部
で接合させつつ約12m／分の速度で引取ることに
よつて折径28mm、厚さ構成比が100ミクロン−10
ミクロン−120ミクロン−10ミクロン−10ミクロ
ンで中間樹脂層の全厚さに対する比率が5.9％の
第２図に示す如き構成からなる５層チユーブを作
成した。 この５層チユーブは空気充填後30日を経過して
も80％の空気保持率を有し、またＦ−５値40Kg／
cm²、反発弾性61％、引裂強度89Kg／cmと肉厚が薄
いにもかかわらず優れた諸性質を兼備し、車両用
チユーブとして好適であることが確認された。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の車両
用複層チユーブは従来の熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーのみよりなるチユーブとほぼ同等の弾
力性、耐摩耗性、耐老化性等に関する優れた諸性
質を保持する上に、更に耐圧強度と空気保持性が
大幅に改善されたものである。またこれらの特性
は、熱可塑性ポリウレタンエラストマーとその層
間に設けられた中間樹脂とが強固に１体化されて
いるために衝撃、捩れ、圧縮、折り曲げ等の車両
用チユーブ独特の苛酷な外力が加わつてもほとん
ど低下することがなく、しかもチユーブの表裏が
熱可塑性ポリウレタンエラストマーで構成されて
いるために、パンクの補修はもちろん、チユーブ
成形時の継ぎ合わせ加工等も熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーの優れた熱接着性を利用すれば従
来のブチルゴム製チユーブと同様の方法で容易に
実施できるという数々の特徴を兼備するものであ
る。 更に本発明の車両用複層チユーブは前記実施例
の項でも述べたように、従来のブチルゴム製チユ
ーブに比べてはるかに優れた耐圧強度と空気保持
性並びに機械的諸性質を有するために薄肉化が可
能といつた特筆すべき効果に加えて、一般ゴム製
品の宿命的な問題であつた耐熱性、耐寒性、耐オ
ゾン性が良好であることから、チユーブとしての
耐用年数が大幅に伸びるほか、軽量化とコストダ
ウンが同時に図り得る点は極めて画期的で、工業
的利用価値の実に高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明車両用複
層チユーブの一実施例を示す断面図である。 尚、図中の符号１は複層チユーブ、２ａ，２
ｂ，２ｃは熱可塑性ポリウレタンエラストマー、
３，３ａ，３ｂは中間樹脂をそれぞれ示すもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも二層以上の熱可塑性ポリウレタン
   エラストマーよりなる複層チユーブにおいて、該
   熱可塑性ポリウレタンエラストマーの層間に、チ
   ユーブ全厚さの0.5乃至20％の厚さで且つ前記熱
   可塑性ポリウレタンエラストマーより高いＦ−５
   値と気体遮断性を有する中間樹脂層を設けたこと
   を特徴とする車両用複層チユーブ。 ２ 中間樹脂層がポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポ
   リエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレン
   −ビニルアルコール系共重合体樹脂、アクリル変
   性フツ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネ
   ート系樹脂から選ばれた１種あるいはそれ以上の
   組合せからなるものである特許請求の範囲第１項
   記載の車両用複層チユーブ。