JPH0444902B2 - - 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しかもチユーブ成形加工
性、弾力性、空気保持性等に優れた二輪車用多層
チユーブに関する。 （従来の技術） 近年、自転車、自動二輪車等のチユーブには、
従来より多用されてきたブチルゴム製チユーブに
代つて軽量性、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製のチユ
ーブを採用しようとする試みが報告されている。 しかしながら、周知の如く熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーは、コストが従来のブチルゴムに
比べてはるかに高く、一般自転車及び自動二輪車
等への汎用性を考慮した場合はまずコストの問題
を軽減することが不可欠とされている。そこで熱
可塑性ポリウレタンエラストマー製チユーブのコ
ストダウンを図るために、チユーブを薄肉化する
方法が提案されているが、元来気体遮断性に難点
がある熱可塑性ポリウレタンエラストマーにおい
ては、チユーブの薄肉化によつて空気保持性が更
に大幅に低下して二輪車用チユーブとしての実用
性すら危ぶまれるなど、コストパフオーマンスの
点で未だ満足できるものが見当らないのが現状で
ある。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の事情に鑑み、熱可塑性ポリウ
レタンエラストマー製チユーブのコストダウンを
図る上でこれまで大きな障害となつていた空気保
持性の問題を改善したものであり、併せて軽量で
チユーブ成形加工性、弾力性、耐久性等に優れ
た、極めて実用性の高い二輪車用多層チユーブを
提供するものである。 （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、チユーブの多層化につ
いて鋭意検討の結果、この種のチユーブ特有の例
えばバルブゴム座の接着あるいはチユーブ継ぎ合
わせといつた成形加工性、弾力性、耐久性などの
諸性質を低下させることなく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
ーを多層構造となし、しかもその層間に気体遮断
性と弾力性に優れた特定の変性熱可塑性ポリウレ
タンエラストマー層を介在させるという複合化の
方法が最も有効か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、表裏が熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーよりなり、中間層が前記熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマーより高い気体遮断性を有す
る合成樹脂がブレンドされた変性熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーよりなる三層以上の多層チユ
ーブにおいて、変性熱可塑性ポリウレタンエラス
トマー中の合成樹脂のブレンド比率ａと、該変性
熱可塑性ポリウレタンエラストマーのチユーブ全
厚さに対する厚さ比率ｂが下記(1)乃至(3)式を満足
することを特徴とする空気保持性に優れた二輪車
用多層チユーブに係るものである。 ２≦ａ≦60 …(1) ５≦ｂ≦80 …(2) 30≦ａ×ｂ≦3000 …(3) 但し、ａ，ｂの単位はそれぞれａが重量パーセ
ント、ｂが単なるパーセントである。 以下、本発明の空気保持性に優れた二輪車用多
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図は本発明二輪車用多層チユーブの一例を
示す断面図であり、１は多層チユーブ、２ａ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は変性熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマー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とその層間
に設けられた変性熱可塑性ポリウレタンエラスト
マー３ａ，３ｂの５層からなる多層チユーブを示
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２
ａ，２ｂ，２ｃ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
小さ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い。尚、かかる熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマーには、その性質を大きく変
えない範囲内で他の熱可塑性樹脂を適宜添加する
ことも可能である。 一方、本発明に用いられる変性熱可塑性ポリウ
レタンエラストマー３，３ａ，３ｂとは、熱可塑
性ポリウレタンエラストマーとの多層化によつて
チユーブの空気保持性を改善し得るものでなけれ
ばならない関係上、熱可塑性ポリウレタンエラス
トマーに、該熱可塑性ポリウレタンエラストマー
より高い気体遮断性を有する合成樹脂を特定の配
合比率でブレンドしたものが使用される。 かかる熱可塑性ポリウレタンエラストマーより
高い気体遮断性を有する合成樹脂としては、第１
表に示した熱可塑性ポリウレタンエラストマーと
各種樹脂との空気透過係数に関する測定値から、
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、ポリアミド系樹脂、ア
クリル系樹脂、エチレン−ビニルアルコール系共
重合体樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニ
ルブチラール系樹脂及びこれらのエラストマー等
から選ばれた一種あるいはそれ以上の組合せから
なるものが例示されるが、これらの中では空気透
過係数が２c.c.・mm／cm²・sec・cmHg・10¹⁰以下の
例えば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、ポリアミド系樹
脂、アクリル系樹脂、エチレン−ビニルアルコー
ル系共重合体樹脂等が少ないブレンド比で高い空
気保持性を発揮できる点で好ましい。

【表】 尚、変性熱可塑性ポリウレタンエラストマーに
用いられる熱可塑性ポリウレタンエラストマー
は、前記チユーブの表裏を形成する熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマーと同じものか、あるいは異
なるタイプのものでもよい。 本発明の空気保持性に優れた二輪車用多層チユ
ーブは、このように熱可塑性ポリウレタンエラス
トマーと変性熱可塑性ポリウレタンエラストマー
との多層構造体よりなるが、その際変性熱可塑性
ポリウレタンエラストマー中の合成樹脂のブレン
ド比率ａと、該変性熱可塑性ポリウレタンエラス
トマーのチユーブ全厚さに対する厚さ比率ｂは
各々下記(1)乃至(3)式を満足するものでなければな
らない。 ２≦ａ≦60 …(1) ５≦ｂ≦80 …(2) 30≦ａ×ｂ≦3000 …(3) 但し、ａ，ｂの単位は、それぞれａが重量パー
セント、ｂが単なるパーセントである。 本発明において、変性熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマー中の合成樹脂のブレンド比率が前記(1)
式の如く２乃至60重量パーセント、好ましくは５
乃至40重量パーセントでなければならない理由
は、合成樹脂のブレンド比率が２重量パーセント
未満の場合は得られるチユーブの空気保持性に関
する改善効果が乏しく、本発明の目的を達成する
ことが困難になる一方、合成樹脂のブレンド比率
が60重量パーセントを超えると、チユーブの弾性
力が低下すると共に変性熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーの表裏を形成する熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーとの層間強度が弱く、衝撃、よじ
れ、圧縮、折り曲げ等の二輪車用チユーブ独特の
苛酷な使用条件に対して優れた耐久性を発揮する
ことができなくなるためである。 また、かかる変性熱可塑性ポリウレタンエラス
トマーのチユーブ全厚さに対する厚さ比率は前記
(2)式の如く５乃至80パーセント、好ましくは10乃
至60パーセントでなければならない。その理由
は、変性熱可塑性ポリウレタンエラストマーの厚
さが５パーセント未満の場合では空気保持性の改
善が不充分である一方、変性熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーの厚さが80パーセントより厚くな
ると、得られる多層チユーブの弾力性が大幅に低
下するという不都合な問題が生じるためである。 本発明の多層チユーブはまた、二輪車用チユー
ブとしての特殊な成形加工条件を考慮した場合、
前記(1)及び(2)式に加えて更に(3)式を満足しなけれ
ばならない。 即ち、本発明者等は、熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーの優れた弾力性と、バルブ装着、チユ
ーブ継ぎ合せ等のチユーブ成形加工性の両者の特
性を損うことなく空気保持性の問題を改善するに
は、前記の如く中間層に用いられる変性熱可塑性
ポリウレタンエラストマー中の合成樹脂のブレン
ド比率と、該変性熱可塑性ポリウレタンエラスト
マーのチユーブ全厚さに対する厚さ比率に関する
要件を満した上で、更にこれらブレンド比率と厚
さ比率の積で表わされる値が特定の範囲にあるも
のでなければならず、これらの条件が全て満され
て初めて本発明の目的とする優れた空気保持性と
弾力性、チユーブ成形加工性等の諸性能を兼備し
た多層チユーブが得られることを見出し、本発明
に到達したものである。従つて、前記(3)式に示す
ブレンド比率と厚さ比率の積が30未満の場合は空
気保持性の改善が不充分であるのに対し、両者の
積が3000より大きくなるとチユーブ全体に占める
合成樹脂の含有量が多すぎて弾力性が低下するの
みならず、チユーブ成形加工の際の継手部分の強
度が弱くなつてバーストを起こしやすく実用性に
乏しくなる。 また、更に本発明の二輪車用多層チユーブは、
図示の実施例の如くチユーブの表裏を熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーで構成したため、チユー
ブの表裏面を当接させて接着する例えばバルブゴ
ム座の接着加工あるいはパンク修理時のチユーブ
へのパツチの貼着作業が容易かつ確実に行えると
いう優れた利点を有するものである。 以上の如き本発明の二輪車用多層チユーブは、
熱可塑性ポリウレタンエラストマーと変性熱可塑
性ポリウレタンエラストマーとの３層あるいは５
層からなるものが最も一般的であるが、更にそれ
以上の多層構造体であつてもよく、この場合の変
性熱可塑性ポリウレタンエラストマー層の厚さと
は、多層チユーブを構成する変性熱可塑性ポリウ
レタンエラストマー各層のトータル厚さをさすも
のである。 尚、本発明の二輪車用多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
ーと変性熱可塑性ポリウレタンエラストマーとを
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最も簡単で好ましく、その際
熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び変性熱可
塑性ポリウレタンエラストマーには必要に応じて
適宜の滑剤、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
えてもよい。 （実施例） 以下、本発明の二輪車用多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。尚、本発明の空気保持性に優れた二輪
車用多層チユーブについて行つた物性の測定法並
びに評価方法は次の如くである。 (1) 空気保持率（単位：パーセント） チユーブに内圧が約７Kg／cm²になるように空気
を充填した後、経時による内圧の変化を次式によ
り保持率で表したものである。 空気保持率＝経時後のチユーブ内圧／初期のチユーブ内
圧×100 (2) 永久伸び（単位：パーセント） JISK6304に準ずる方法で、100パーセント伸長
における永久伸びを測定したものである。尚、こ
の永久伸びはチユーブの弾力性の良否を示す指標
となるもので、値が小さくなるほど弾力性が良好
である。 (3) チユーブ成形加工性 二輪車用チユーブ成形の際のチユーブ継ぎ合せ
加工性を主として評価したもので、チユーブ成形
後の継目部分の引張応力が50Kgより大きい場合を
（◎）、40乃至50Kgの場合を（〇）、40Kg未満の場
合を（×）として表した。尚、継目部分の引張応
力は40Kg以上であれば実用上問題はない。 (4) 総合評価 空気保持性、永久伸び、チユーブ成形加工性等
の測定結果をもとに、二輪車用チユーブとしての
適否を総合的に評価したものであり、非常に適し
ているものを（◎）適しているものを（〇）、不
適のものを（×）とした。 実施例１〜５、比較例１〜３ 二官能性ポリオール成分が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Ｅ−380）を第１及
び第３の押出機（スクリユー径40φ）に、また第
２の押出機（スクリユー径50φ）には上記と同様
の熱可塑性ポリウレタンエラストマー80重量パー
セントに、第２表に示す種々の合成樹脂20重量パ
ーセントをブレンドした変性熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマー原料を供給してそれぞれ溶融混練
し、約22Kg／hrの総押出量で同一口金を有する三
層の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1m／minの速度で引取ることによ
つて、折径26mm、各層の厚さが180ミクロン−240
ミクロン−180ミクロン（変性熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーの全厚さに対する厚さ比率は40
パーセントである。）の第１図に示す如き構成か
らなる３層の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600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26mm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
て空気保持率、永久伸び、チユーブ成形加工性等
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より気体遮断性の優
れた合成樹脂をブレンドした変性熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーで中間層を形成した本発明の
多層チユーブは、優れた空気保持性と弾力性並び
にチユーブ成形加工性等を兼備し、二輪車用多層
チユーブとして極めて好適であることが確認され
た。

【表】 実施例６〜13、比較例４〜９ 変性熱可塑性ポリウレタンエラストマー中のポ
リエステル系樹脂のブレンド比率ａを変化させる
と共に、各押出機の押出量を調整することによつ
て、熱可塑性ポリウレタンエラストマー層と変性
熱可塑性ポリウレタンエラストマー層の厚さ比率
ｂを変える以外は実施例２と同様の方法で、ブレ
ンド比率及び厚さ構成の種々異なる厚さ600ミク
ロンの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、空気保持率、
永久伸び、チユーブ成形加工性等の測定結果を第
３表に示したが、同表から変性熱可塑性ポリウレ
タンエラストマー中のポリエステル系樹脂のブレ
ンド比率ａ、及び該変性熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーのチユーブ全厚さに対する厚さ比率ｂ
が本発明の関係を満足する多層チユーブは、優れ
た空気保持性に加えて、弾力性、チユーブ成形加
工性等諸性質を兼備しており、二輪車用チユーブ
として極めて好適であることが確認された。

【表】 実施例14〜19、比較例10〜14 変性熱可塑性ポリウレタンエラストマー中のナ
イロン６のブレンド比率ａ、及び該変性熱可塑性
ポリウレタンエラストマーの厚さ比率ｂを変える
以外は実施例３と同様の方法で、厚さ約550ミク
ロンの種々の構成からなる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、空気保持率、永久伸び、チユーブ成形加工性
等の測定結果を第４表に示したが、同表から変性
熱可塑性ポリウレタンエラストマー中のナイロン
６のブレンド比率ａ、及び該変性熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーのチユーブ全厚さに対する厚
さ比率ｂが本発明の関係を満足する多層チユーブ
は、優れた空気保持性と弾力性、チユーブ成形加
工性を兼備しており、二輪車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】 （発明の効果） 以上の説明から明らかなるように、本発明の二
輪車用多層チユーブは、従来の熱可塑性ポリウレ
タンエラストマー製チユーブに比べて優れた空気
保持性を有するものであると同時に、この種のチ
ユーブに欠くことのできない弾力性、チユーブ成
形加工性、パンク補修性、等をも兼備したもので
ある。 また更に、本発明の二輪車用多層チユーブは空
気保持性に優れるために、チユーブの薄肉化によ
るコストダウンと軽量化が可能であるという特筆
すべき効果に加えて、熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマー特有の優れた耐熱性、耐寒性、耐オゾン
性、耐摩耗性によりチユーブとしての耐用年数が
大幅に伸びることから、従来のブチルゴム製チユ
ーブに代わる素材としてその工業的利用価値は極
めて多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の空気保
持性に優れた二輪車用多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は多層チユーブ、２ａ，２
ｂ，２ｃは熱可塑性ポリウレタンエラストマー、
３，３ａ，３ｂは変性熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーをそれぞれ示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表裏が熱可塑性ポリウレタンエラストマーよ
   りなり、中間層が前記熱可塑性ポリウレタンエラ
   ストマーより高い気体遮断性を有する合成樹脂が
   ブレンドされた変性熱可塑性ポリウレタンエラス
   トマーよりなる三層以上の多層チユーブにおい
   て、変性熱可塑性ポリウレタンエラストマー中の
   合成樹脂のブレンド比率ａと、該変性熱可塑性ポ
   リウレタンエラストマーのチユーブ全厚さに対す
   る厚さ比率ｂが下記(1)乃至(3)式を満足することを
   特徴とする空気保持性に優れた二輪車用多層チユ
   ーブ。 ２≦ａ≦60 …(1) ５≦ｂ≦80 …(2) 30≦ａ×ｂ≦3000 …(3) 但し、ａ，ｂの単位はそれぞれａが重量パーセ
   ント、ｂが単なるパーセントである。