JPS62253428A - 車両用多層チユ−ブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
る車両用多層チューブに関する。

（従来の技術） 従来より、車両用チュ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ューブが主とし
て使用されている。

しかしながら、このブチルゴム製チューブは引張強度、
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った問題に加
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、長期にわたっ
て高い内圧を保持することができないと言った問題を有
するなど決して満足できるものではなかった。

一方、これらブチルゴム製チューブの持つ問題点を改善
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ューブに採用し
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１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ュー
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ューブ
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言う問題から、コストパフォーマン
スの点で従来のブチルゴムを凌ぐことができなかったの
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
マーよりなるチューブの薄肉化に伴う耐圧強度と空気保
持性の問語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、軽微で耐圧強度、空気保持性、ｌｌ１Ｐ
Ｊ摩耗性、耐老化性に優れ、しかもパンクに対する抵抗
が大ぎい車両用多層チュ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
ューブの薄肉化に伴う耐圧強度と空気保持性の問題を改
善するだ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、コーティングあるいは共押出し法等
による他の樹脂との複合化の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、しかも本発明のチュ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
持性の問語を改善するには、熱可塑性ポリ１クレタンエ
ラストマーよりなるチューブの内面に、チューブの耐圧
強度に直接大きな影響を及ぼす引張り初期の段階での強
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高強度気体遮断性樹脂をある特
定の厚さで共押出し積層す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、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主
体としてなるチューブの内面に、該熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーの１乃至３０％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
断性を有する高強度気体遮断性樹脂を共押出し法によフ
て積層してなることを特徴とする車両用多層チューブに
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、本発明の車両用多層チューブについて、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図は本発明の車両用多層チューブの一例を示す断面
図であり、１は本発明の多層チューブ、２は熱可塑性ポ
リウレタンエラストマー、３は高強度気体遮断性樹脂を
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２の内面に高強度気体遮断性樹脂３を積層し
た車両用多層チューブにおいて、熱可塑性ポリウレタン
エラストマー２の内部に異種樹脂層４を設けた場合を示
したものであるが、異種樹脂層４は本発明に規定する高
強度気体遮断性樹脂からなる層であってもよい。

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って
区別されるところの７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
に車両用チューブとして特殊な使用条件を考慮した場合
は、硬度６０乃至９５Ｈ９，引張強度２００乃至８００
Ｋｇ／ｃｍ。

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、ポリ塩化ビニル系樹脂
、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂をブレン
ドしたり、あるいは第２図に示すような異種樹脂層４を
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの内部に設けてもよ
い、ただし異種樹脂として本発明に規定する高強度気体
遮断性樹脂を用いる場合は、本発明特許請求の範囲第１
項記載の如くチューブの内面に積層される高強度気体遮
断性樹脂３とのトータル厚さが熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーの厚さの１乃至３０％の範囲でなければなら
ない。

一方本発明に用いられる高強度気体遮断性樹脂とは、多
層化によっ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、チュ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値と空気透過係数に間する測定値から、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
フッ素系樹脂、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
エラストマー等も採用可能である。

またこれらの中で、熱可籾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
厚でチュ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］０００Ｋｇ／、ｃ
ｍで且つ空気透過係数が５ｃｃ　＊ｍｍ／ｃｖｎ”・ｓ
ｅｃ−ｃｍＨｇｅｌｏ”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
性フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系
樹脂等のＩＰ！あるいはそれらをブレンド、積層等によ
り複数組合わせたものが好ましい。

また本発明に用いられる高強度気体遮断性樹脂は、車両
用チューブとしての衝撃、よじれ、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１ｉｉｌｋ着
しない場合でも高強度気体遮断性樹脂にアクリル系等の
接着性成分を共重合またはブレンドするか、あるいは熱
可塑性ポリウレタンエラストマーとの眉間にアトマー（
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って強固に一体化さすることが
できる。

尚、これら熱可盟性ポリウレタンエラストマー及Ｕ高強
度気体遮断性樹脂には必要に応じて適宜の滑剤、カーボ
ンブラック、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、粘合
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。

また本発明の車両用多層チューブは、かかる熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーと高強度気体遮断性樹脂とを共
押出し法によってｆａＰｉｔ、、たものである。本発明
において共押出し法を採用する理由は、通常この種のチ
ューブの内面に高強度気体遮断性樹脂を積層する場合、
コーティングによる方法と共押出しによる方法が一般的
に考えられるが、前者の方法ではコーテイング膜による
チューブの耐圧強度を改善する効果が乏しい点に加えて
、熱可塑性ポリウレタンエラストマーがコーテイング液
中に含有される溶剤によって侵されるために弾性体とし
ての性能低下をきたすという不都合な問題を有するのに
対し、後者の共押出し法ではこれらの問題がなく、製造
工程も極めて簡単であると言う優れた利点を有すること
に基づくものである。

本発明の車両用多層チューブは、このように熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーの内面に高強度気体遮断性樹脂
を共押出し法によフて積層したものであるが、その際高
強度気体遮断性樹脂層の厚さは、熱可塑性ポリウレタン
エラストマーの厚さを１００％とした場合に１乃至３０
％、好ましくは３乃至１５％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
する車両用チュ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ための具体
的な方法として、熱可塑性ポリウレタンエラストマーと
高強度気体遮断性樹脂とを多層化する方法につき検討し
た結果、高強度気体遮断性樹脂層を前記熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーの内部に介在させる場合と表面に積
層する場合とでは、耐圧強度あるいは気体遮断性に対す
る効果が若干具なり、本発明の如く熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマーの内面に高強度気体遮断性樹脂を積層す
る場合は、その厚さが極めて重要で、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
力性と高強度気体遮断性樹脂の強度と気体遮断性に間す
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。

従って、高強度気体遮断性樹脂層の厚さが熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマーの厚さの１％未満の場合は、耐圧
強度と空気保持性の改善が不十分なために、チューブの
薄肉、軽量化を図ることができず、また高強度気体遮断
性樹脂層の厚さが３０％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
て車両用チューブとしての機能を果たし得なくなる。

尚、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、−輪車
及び多軸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多層ブ・ユーブを用いた場合は
、特にその応用効果が大きい。

また、かかる本発明の車両用多層チューブは、タイヤに
内蔵して使用されるチューブはもちろん、チューブの表
面に直接トレッドを設けることによって、チューブレス
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
コーティングすることもできる。

また、本発明の車両用多層チューブは、熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーと高強度気体遮断性樹脂とを同一口
金に通じる別々の押出機を用いて共押出しすることによ
りで得られるが、その際、両者の樹脂の間には接着性を
向上させるために必要に応じて適宜の接着性樹脂を介在
さＵｏてもさしつかえない。

（実施例） 以下、本発明の車両用多層チュ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１〜５、比較例に 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ＰＩ（日本エラストラン社製エラストランＥ
３８０）を第１の押出ａ（スクリュー径５０φ）に、ま
た第２の押出８１（スクリュー径２５φ）には第２表に
示す種々の高強度気体遮断性樹脂原料を供給してそれぞ
れ溶融混練し、約２０Ｋｇ／Ｉ（の総押出最で同一口金
を有する二層のサーキュラ−ダイスに導きダイス内部で
接合させた後、約１．２Ｍ／分の速度で引き取ることに
よって、折径２８ｍｍ、厚さ構成比が３８０ミクロン−
２０ミクロンで、熱可塑性ポリウレタンエラストマーに
対する高強度気体遮断性樹脂層の厚さ比率が５，３％の
第１１！２Ｉに示す如き構成からなる２Ｆ！チユーブを
作成した。

尚、その際エチレンービニルアルコール共重合体樹脂を
高強度気体遮断性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
ラストマーと高強度気体遮断性樹脂との間に介在させて
２層チューブを作成した。

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
のチューブを作成した。（比較例１） これら実施例及び比較例で得たチューブについて、耐圧
強度に直接大きな影響を及ぼすＦ　　５イｔｆｆ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１クレタンエラストマー
の内面に高強度気体遮断性樹脂層を設けた本発明のチュ
ーブは、従来の熱可塑性ポリウレタンエラストマーのみ
よりなるチューブ（比較例１）に比べて、弾性体として
の特性を大きく低乍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ことが確認された。

また第２表には参考のため、現在自転車等のタイヤ内蔵
用チューブとして多用されているブチルゴム製チューブ
の諸性質を付記したが、これらの結果から本発明の多層
チューブはブチルゴム製チュ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
両用チューブとして極めて好適であることが判った。

実施例６〜９、　比較例２〜３ 各押出機の押出量を調節することによって、熱可塑性ポ
リウレタンエラストマ一層とポリ塩化ビニリデン系樹脂
よりなる高強度気体遮断性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２層チ
ューブを作成した。

これら実施例及び比較例で得たチューブについて、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
ら高強度気体遮断性樹脂層の熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーに対する厚さ比率が本発明の範囲にある多層チ
ューブは、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、車両用チュ
ーブとして樋めて好適であることが確認された。

実施例１〇 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うレタン
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の押出機（スクリュー径５０
φ）に、また第２の押出ａ（スクリュー径２５φ）には
高強度気体遮断性樹脂原料としてナイロン６を供給して
それぞれ溶融混練し、約１８Ｋｇ／Ｈの総押出量で同一
口金を有する２層のサーキュラ−ダイスに導き、ダイス
内部で接合さすつつ約１．２Ｍ／分の速度で引き取るこ
とによって、折径２Ｂｍｍ、厚さ構成比が３１０ミクロ
ン−３０ミクロンで、高強度気体遮断性樹脂層の熱可塑
性ポリウレタンエラストマーに対する厚さ比率が９．７
％の第１図に示す如き構成からなる２層チューブを作成
した。

この２層チューブは空気充填後３０日を経過しても８１
％の空気保持率を有し、またＦ−５値３８　Ｋ　ｇ　／
　ｃ　ｔｎ’、反発弾性５４％、引裂強度８６Ｋｇ／ｃ
ｍと肉厚が薄いにもかかわらず優れた諸性質を兼備し、
車両用チュ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、本発明の車両用多層チ
ューブは従来の熱可塑性ポリウレタンエラストマーのみ
よりなるチュ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
その内面に積層された高強度気体遮断性樹脂とが強固に
一体化されているために衝撃、よじれ、圧縮、折曲げ等
の車両用チューブ独特の苛酷な外力が加わフてもほとん
ど低下することがない。

また本発明の車両用チューブによれば、チューブの内面
が高強度気体遮断性樹脂によって構成されているために
８、チューブ押出成形時の融着はもちろん、外気温度が
高い場合によくみられるバンクの際のチューブ同士の軟
化融着の問題が回避されるほか、バンクの補修あるいは
チューブの継合わせ加工等もチューブの外面を熱可塑性
ポリウレタンエラストマーで構成したために極めて容易
であるという数々の優れた特徴を兼備するものである。

更に本発明の車両用多層チュ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ューブに比べては
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っ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った耐熱性、
耐寒性、耐オゾン性が良好であることから、チューブと
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、それぞれ本発明の車両用多層チュ
ーブの一実施例を示す断面図である。 尚、図中の符号】は多層チューブ、２は熱可塑性ポリウ
レタンエラストマー、３は高強度気体遮断性樹脂、４は
異種樹脂層をそれぞれ示す。 手続？甫正書（自発） 昭和６１年６月　２日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿 ２、発明の名称 車両用多層チューブ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　　特許出願人住所　〒７６
３　香川県丸亀市中津町１５１５番地４、補正命令の日
付　　　自発補正 ５．７１１正の対象 補正の内容 １、第１５頁下から第３行「約１．２Ｍ／分」を「約１
２ｍ／分」と補正する。 ２、第２１頁第１１行「約１．２Ｍ／分」を「約１２ｍ
／分」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主体としてな
   るチューブの内面に、該熱可塑性ポリウレタンエラスト
   マーの１乃至３０％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
   る高強度気体遮断性樹脂を共押出し法によって積層して
   なることを特徴とする車両用多層チューブ。 ２、高強度気体遮断性樹脂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ッ素系
   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み合わせからなるもの
   である特許請求の範囲第１項記載の車両用多層チューブ
   。