KR20150031240A - 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관형 샤프트 및 상기 샤프트의 단부에 그 전체 둘레에서 접착 연결되는 밸브 베이스를 포함하는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브에 관한 것으로, 상기 밸브 베이스는 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된다.

Description

팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브{VALVE FOR AN INFLATABLE TUBE SECTION}

본 발명은 관형 샤프트 및 상기 샤프트의 단부에 그 전체 둘레에서 접착 연결되는 밸브 베이스를 포함하는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 또한 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조되고 본 발명의 밸브에 연결된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션에 관한 것이다. 본 발명은 또한 밸브의 제조 방법 및 이것을 플렉서블 튜브 섹션에 연결하는 것을 포함한다.

타이어, 예컨대 자전거 타이어용 플렉서블 튜브는 주로 고무로 제조되는 것이 보통이다. 열가소성 재료, 예컨대 열가소성 폴리우레탄으로 제조된 플렉서블 튜브도 공지되어 있다. 후자의 특징은 주로 고무를 사용하는 플렉서블 튜브보다 더 높은 하중을 견딜 수 있고 현저히 더 중량이 낮다는 것이다. 그러나, 이것은 주로 고무를 사용하는 플렉서블 튜브와 비교할 때 현재로서는 여전히 제조 비용이 상당히 더 고가이다.

공개공보 DE 10 2009 007 163 A1호는 링으로 성형된 플렉서블 튜브 및 상기 플렉서블 튜브의 구멍 안으로 삽입된 밸브를 갖는 플렉서블 튜브 시스템을 개시한다. 상기 구멍을 둘러싸는 플렉서블 튜브벽이 밸브의 단부 및 밸브 상에 마련된 압력 슬리브 사이에 클램핑된다는 점에서 플렉서블 튜브와 밸브 사이에 연결이 존재한다.

공기 타이어는 원환체로 성형된 플렉서블 튜브 뿐만 아니라 양 단부에서 밀봉되는 플렉서블 튜브 섹션을 사용하는 것으로 알려져 있는데, 문헌 EP 0 090 221 A1호는 타이어에서 종래의 플렉서블 튜브 대신에 사용될 수 있는 열가소성 엘라스토머로 제조된 플렉서블 튜브 섹션을 개시한다. 플렉서블 튜브 섹션에 밸브를 고정시키기 위하여, 밸브 샤프트를 내부로부터 플렉서블 튜브벽의 구멍을 통해 삽입하고 이것을 용매에 의하여 접착 결합하는 것이 제안되어 있다. 대안으로서, 접착 결합 없이 2개의 고무 와셔 및 나사산 너트를 이용하여 플렉서블 튜브벽 상에 밸브를 고정시킬 수 있다.

공개공보 DE 36 24 503 A1호는 플렉서블 튜브 섹션에 밸브를 고정시키는 다른 방법을 개시한다. 밸브는 샤프트 및 고무상 플라스틱으로 제조된 바닥판을 포함한다. 샤프트는 바닥재보다 현저히 더 단단한 플라스틱으로 이루어지고, 바닥부에 분자 결합된다. 바닥부는 플렉서블 튜브의 제조시 제조될 수 있고 이것에 일체형으로 연결될 수 있다.

모든 공지된 플렉서블 튜브에서, 플렉서블 튜브벽에 밸브를 고정하는 방법은 복잡하고 예컨대 클램핑된 변형예의 경우 밸브가 의도하지 않게 빠질 수 있는 가능성과 관련하여 붕괴되기 쉽다.

한 과제는 플렉서블 튜브 섹션용으로 의도되고 플렉서블 튜브 섹션에 간단하고 확실하게 연결될 수 있는 밸브를 제공하는 것이다. 다른 과제는 이러한 밸브를 갖는 플렉서블 튜브 섹션을 제공하는 것이다.

상기 과제는 제1항에 주어진 것과 같은 본 발명의 발명 내용을 통해 달성된다. 본 발명의 다른 발명 내용은 제7항에 주어져 있다. 제8항, 제9항 및 제12항은 본 발명의 물의 제조 방법을 제공한다. 각각의 종속항은 본 발명의 다른 유리한 실시양태를 제공한다.

따라서, 본 발명은 관형 샤프트 및 상기 샤프트의 단부에 그 전체 둘레에서 접착 연결되는 밸브 베이스를 포함하는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브에 관한 것으로, 상기 밸브 베이스는 열가소성 폴리우레탄으로 제조된다.

본 발명은 또한 구멍을 갖고, 상기 구멍 주위에서 및 그 전체 둘레에서 실시양태 1 내지 6 중 어느 것에 따른 밸브의 밸브 베이스에 접착 연결되어 플렉서블 튜브의 내부 공간과 샤프트의 내부 공간 사이의 연결이 주변으로부터 밀봉된, 열가소성 폴리우레탄으로 제조된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션에 관한 것이다.

본 발명의 밸브는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션에 부착시키기에 적합하다. 상기 플렉서블 튜브 섹션은 막힌 환형 플렉서블 튜브 또는 양단에서 밀봉된 튜브 섹션을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 밸브는 관형 샤프트 및 또한 열가소성 폴리우레탄으로 제조된 밸브 베이스를 포함한다. 밸브 베이스는 그 전체 둘레에서 상기 샤프트의 단부에 접착 연결된다.

여기서 "전체 둘레에서"라는 표현은 밸브 베이스가 샤프트의 단부를 그 전체 둘레에 걸쳐 간극 없이 완전히 둘러싼다는 것을 의미한다. "접착 연결"은 샤프트의 표면과 밸브 베이스의 재료 사이의 물리적 및/또는 화학적 상호작용에 의해 부품 사이에 연결이 이루어짐을 의미하며 단순히 서로 맞물리는 것 이상이다.

본 발명의 밸브는 예컨대 자전거, 손수레, 오토바이 또는 트레일러로부터 공지된 것과 같은, 기체, 특히 공기로 채워진 플렉서블 튜브 또는 플렉서블 튜브 섹션에 적합하다. 밸브 샤프트 및 밸브 인서트의 치수는 바람직하게는 예컨대 샤프트의 길이 및 직경에 있어서 공지된 밸브의 치수에 상응한다.

본 발명의 한 실시양태에서, 샤프트는 금속재, 특히 철, 강철, 황동 또는 알루미늄으로 제조된다. 샤프트는 또한 예컨대 황동으로 제조된 하부 및 알루미늄으로 제조된 상부와 같이 복수의 상이한 재료로 제조될 수 있는데, 여기서 두 부품은 서로 고정 연결된다. 이 맥락에서, "하부"는 설치된 상태에서 플렉서블 튜브를 향하는 샤프트 부분을 의미하고, 반면에 "상부"는 플렉서블 튜브로부터 떨어져 있다.

한 바람직한 실시양태에서, 샤프트는 알루미늄으로 제조되고 적어도 밸브 베이스에 연결된 샤프트 섹션은 이의 외주면 상에서 애노다이징 처리된다. 알루미늄 부품의 전해 산화는 공지되어 있고 방부식 이유에서 통상 실시된다. 애노다이징 처리된 부품을 식별하기 위하여 또는 설계의 이유에서, 애노다이징 공정 동안, 종종 부품을 또한 착색한다. 샤프트의 애노다이징은 밸브 베이스에의 샤프트의 연결에 유리한 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 상기 표면 처리는 밸브 베이스를 제조하는 열가소성 폴리우레탄에 대한 알루미늄의 양호한 접착을 보장한다.

다른 바람직한 실시양태에서는, 밸브 베이스에의 접착을 개선하기 위하여 적어도 밸브 베이스에 연결된 샤프트 섹션을 플라즈마 처리한다.

다른 바람직한 실시양태에서는, 샤프트를 열가소성 재료로 제조한다. 샤프트의 대부분 원통형 또는 섹션별 원통형 형상은 예컨대 사출성형 또는 압출에 의하여 생성될 수 있다. 다른 밸브 부품의 부착을 위해 통상 요구되는 내부 및/또는 외부 나사산은 제조 공정의 종료 전에 또는 후속하여 예컨대 공지된 터닝법 또는 스레딩법을 통해 제조될 수 있다.

샤프트의 제조에 사용되는 열가소성 재료의 인성(toughness) 및 연성(ductility)은 바람직하게는 샤프트가 저온에서 파열되지 않도록 보장한다. 적합한 열가소성 재료의 예는 스티렌계, 스티렌 공중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 예컨대 폴리옥시메틸렌, 폴리올레핀, 및 폴리우레탄의 군에서 선택되는 인성 등급(tough grade) 또는 인성 개질 등급이다. -30℃까지 내려간 온도에서 적합한 열가소성 재료가 특히 바람직하다. 알루미늄 샤프트와 비교할 때, 열가소성 재료로 제조된 샤프트의 특징은 제조 공정에서 발생하는 에너지 비용이 현저히 적고 제조 시간이 더 짧다는 것이다.

열가소성 폴리우레탄(TPU)은 특히 바람직한 재료이고 경화된 상태에서 밸브 샤프트로서 사용하기 위해 필요한 강도 및 샤프트가 파열 없이 구부러지게 할 수 있는 탄성을 갖는다. 이러한 유형의 밸브는 매우 다양한 디자인 변형과 관련하여 이점을 제공하며 예컨대 펌핑에 의해 타이어를 부풀릴 때 접근성 및 조작 면에서 유리하다.

적당한 열가소성 폴리우레탄은 예컨대 폴리에스테르계 또는 폴리에테르계이다.

한 실시양태에 따르면, 열가소성 폴리우레탄은 바람직하게는 70A 내지 95D 범위, 더 바람직하게는 90A 내지 90D 범위, 특히 98A 내지 85D 범위의 쇼어 경도를 갖는다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 열가소성 폴리우레탄은 바람직하게는 낮은 경도를 가지며 밸브의 샤프트는 플렉서블하다. 이것은 특정 용도의 밸브의 접근성을 개선한다.

열가소성 폴리우레탄은 잘 알려져 있다. 제조 공정은 (a) 이소시아네이트를 (b) 이소시아네이트에 대하여 반응성이고 수평균 몰질량이 0.5 × 10³ g/mol 내지 100 × 10³ g/mol인 화합물 및 임의로 (c) 몰질량이 0.05 × 10³ g/mol 내지 0.499 × 10³ g/mol인 사슬 연장제와, 임의로 (d) 촉매 및/또는 (e) 종래의 보조제 및/또는 첨가제의 존재하에 반응시킨다.

(a) 이소시아네이트, (b) 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물, 및 (c) 사슬 연장제 성분은 또한 개별적으로 또는 함께 구조 성분으로 일컬어진다.

사용되는 유기 이소시아네이트(a)는 바람직하게는 지방족, 지환족, 방향지방족 및/또는 방향족 이소시아네이트, 더 바람직하게는 트리-, 테트라-, 펜타-, 헥사-, 헵타-, 및/또는 옥타메틸렌 디이소시아네이트, 2-메틸펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 2-에틸부틸렌 1,4-디이소시아네이트, 펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 부틸렌 1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산(이소포론 디이소시아네이트, IPDI), 1,4- 및/또는 1,3-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산(HXDI), 시클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 1-메틸시클로헥산 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트, 및/또는 디시클로헥실메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트, 디페닐메탄 2,2'-, 2,4'- 및/또는 4,4'-디이소시아네이트(MDI), 나프틸렌 1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨릴렌 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐 디이소시아네이트, 1,2-디페닐에탄 디이소시아네이트 및/또는 페닐렌 디이소시아네이트를 포함한다. 추가의 적합한 이소시아네이트는 예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토헥실)메틸]시클로헥산(H12MDI)이다. 4,4'-MDI를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

이소시아네이트에 대하여 반응성인 사용되는 화합물(b)은 바람직하게는 통상 집합적으로 "폴리올"이라는 용어로도 일컬어지는 폴리에스테롤 또는 폴리에테롤이다. 상기 폴리올의 수평균 몰질량은 0.5 × 10³ g/mol 내지 8 × 10³ g/mol, 바람직하게는 0.6 × 10³ g/mol 내지 5 × 10³ g/mol, 특히 0.8 × 10³ g/mol 내지 3 × 10³ g/mol이다. 폴리올의 평균 작용도는 바람직하게는 1.8∼2.3, 바람직하게는 1.9∼2.2, 특히 2이다. 폴리올(b)이 1급 히드록실기만을 갖는 것이 바람직하다. 평균 몰질량은 DIN 55672-1에 따라 측정된다.

사용될 수 있는 사슬 연장제(c)는 바람직하게는 0.05 kg/mol 내지 0.499 kg/mol의 몰질량을 갖는 지방족, 방향지방족, 방향족 및/또는 지환족 화합물, 바람직하게는 이작용성 화합물, 예컨대 디아민 및/또는 알킬렌 부분에 2∼10개의 탄소 원자를 갖는 알칸디올, 특히 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 및/또는 3∼8개의 탄소 원자를 갖는 디-, 트리-, 테트라-, 펜타-, 헥사-, 헵타-, 옥타-, 노나-, 및/또는 데카알킬렌 글리콜, 바람직하게는 해당 올리고- 및/또는 폴리프로필렌 글리콜을 포함하며, 여기서 사슬 연장제 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 화합물(c)이 1급 히드록실기만을 갖는 것이 바람직하다.

한 바람직한 실시양태에서, 특히 디이소시아네이트(a)의 NCO기와 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물(b)의 히드록실기 및 사슬 연장제(c) 사이의 반응을 가속시키는 촉매(d)는 3급 아민, 특히 트리에틸아민, 디메틸시클로헥실아민, N-메틸모르폴린, N,N'-디메틸피페라진, 2-(디메틸아미노에톡시)에탄올, 또는 디아자비시클로(2,2,2)옥탄이다. 다른 바람직한 실시양태에서, 이들은 티탄산 에스테르, 철 화합물, 바람직하게는 철(III) 아세틸아세토네이트, 주석 화합물, 바람직하게는 디아세트산주석, 디옥토산주석, 디라우르산주석, 또는 지방족 카르복실산의 디알킬주석 염, 바람직하게는 디부틸주석 디아세테이트 또는 디부틸주석 디라우레이트와 같은 유기금속 화합물이다. 바람직하게 사용되는 촉매(d)의 양은 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물(b) 100 중량부당 0.0001∼0.1 중량부이다. 주석 촉매, 특히 디옥토산주석을 사용하는 것이 바람직하다.

구조 성분 (a) 내지 (c)에 촉매(d)와 함께 종래의 보조제(e)를 첨가하는 것도 가능하다. 예컨대 계면활성제, 충전제, 난연제, 핵형성제, 산화 안정화제, 윤활제 및 이형 조제, 염료, 및 안료, 및 임의로 예컨대 가수분해, 빛, 열 또는 탈색에 대한 기타 안정화제, 무기 및/또는 유기 충전제, 보강제, 및 가소제를 언급할 수 있다. 사용되는 바람직한 가수분해 안정화제는 올리고머 및/또는 중합체 지방족 또는 방향족 카르보디이미드이다. 안정화제를 첨가함으로써 노화로부터 본 발명의 TPU를 보호하는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적에서, 안정화제는 유해한 환경적 영향으로부터 플라스틱 또는 플라스틱 혼합물을 보호하는 첨가제이다. 예는 1급 및 2급 항산화제, 힌더드 아민 광안정화제, UV 흡수제, 가수분해 안정화제, 켄처, 및 난연제이다. 시판되는 안정화제의 예는 문헌[플라스틱 접착제 핸드북, 5판, H.Zweifel, ed., Hanser Publishers, Munich, 2001 ([1]), pp. 98-136]에 나와 있다.

기본적으로, 어떤 열가소성 폴리우레탄도 밸브 샤프트의 제조에 적합하다. 경도는 구조 성분 (a) 내지 (c)를 사용함으로써 조절되며, 경도 수준은 여기서 (a)+(c):(b)의 비에 의하여 결정된다. TPU의 용융 지수는 구조 성분 (b) 및 (c)의 사용량에 비교적 광범위의 몰비를 사용함으로써 변화시킬 수 있는데, 사슬 연장제(c)의 함량 증가는 용융 점도 증가를 야기하지만 용융 지수는 떨어진다. 해당 TPU의 쇼어 경도는 30A 내지 100D, 바람직하게는 50A 내지 80D, 특히 바람직하게는 60A 내지 75D이다.

열가소성 폴리우레탄의 제조에 대한 다른 일반적인 정보는 특히 이하의 표준 교과서에서 찾아볼 수 있다: 폴리우레탄 핸드북, Guenter Oertel 편집, 2판, Hanser Publisher, Munich, pp. 421-433. 저결정도 내지 고결정도 TPU의 구체적인 프로세스는 EP 0 922 552 A1호에서 찾아볼 수 있고 투명 외관에 대해서는 EP 1 846 465 A1호를 찾아볼 수 있다. 특히 투명 TPU는 예컨대 WO 2010/076224 A1호 및 WO 2007/118827 A1호에서 찾아볼 수 있으며, 이 문헌의 내용은 본 출원에 포함된다.

밸브 샤프트는 예컨대 사출성형, 압출 및/또는 소결 공정에 의해 열가소성 폴리우레탄으로 제조될 수 있다. 사출성형 또는 압출 공정에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면 캡을 고정시키기 위하여 제조 후 밸브의 샤프트에 스레드를 컷팅할 수 있다. 또한, 제조 공정에서, 예컨대 사출성형에 의한 샤프트의 제조 공정에서 스레드를 제작하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명은 또한, 샤프트를 주형에 넣고 상기 주형에서 샤프트 주위에서 캐스팅하면서 동안 밸브 베이스를 제조하는, 상기 개시한 바와 같은 밸브의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 밸브 베이스는 축 방향으로 3 mm 이상, 특히 바람직하게는 5 mm 이상의 범위까지 샤프트를 감싼다. 밸브 베이스와 샤프트 사이의 연결을 더 개선하기 위하여 밸브 베이스에 연결된 샤프트 섹션에 외부 원통면으로부터 안쪽으로 연장되는 그루브가 존재하는 것이 바람직하다. 일단 밸브 베이스가 샤프트에 접촉되면, 밸브 베이스의 재료가 상기 그루브를 채우므로, 밸브 베이스와 샤프트 사이에 추가의 상호 맞물림을 제공한다. 원통면으로부터 안쪽으로 측정한 그루브의 깊이 및 이의 형상은 바람직하게는 한편으로 밸브 베이스의 재료가 그루브를 완전히 채우고 다른 한편으로 그루브에서 밸브 베이스의 재료의 두께가 충분한 강도를 보유하도록 선택된다. 0.1∼0.7 mm, 특히 0.3∼0.5 mm의 깊이가 이들 요건 사이의 좋은 절충인 것으로 입증되었다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 밸브 베이스의 치수는 밸브 베이스가 샤프트의 단부에서 각 방사 방향으로 샤프트의 외부 에지를 넘어 돌출하는 정도가 적어도 샤프트 하단에서의 샤프트 직경의 절반에 상응하도록 설정된다. 밸브 베이스가 샤프트의 단부에서 각 방사 방향으로 샤프트의 외부 에지를 넘어 돌출하는 정도가 적어도 샤프트 하단에서의 샤프트 직경에 상응하는 것이 특히 바람직하다. 예컨대, 샤프트 하단에서의 샤프트 직경이 5 mm인 경우, 밸브 베이스가 샤프트의 단부에서 각 방사 방향으로 샤프트의 외부 에지를 넘어 돌출하는 정도는 바람직하게는 2.5 mm, 특히 바람직하게는 5 mm 이상이다. 따라서, 이 실시예에서 밸브 베이스의 바깥 직경은 바람직하게는 10 mm 이상, 특히 바람직하게는 15 mm 이상이다.

"축 방향" 및 "방사 방향"이라는 표현은 통상적으로 원통형인 샤프트의 축을 의미한다. 축 및 방사 방향으로 최소 치수는 일단 샤프트가 플렉서블 튜브 섹션에 고정되었을 때 샤프트가 플렉서블 튜브 섹션에 대해 확실히 연결되어 예컨대 플렉서블 튜브의 내부로부터 주변으로 공기가 빠져나갈 수 있는 새는 곳이 없도록 보장한다.

플렉서블 튜브 섹션 상에 고정을 위해 제공되는 밸브 베이스 접촉 영역은 여러가지 형상을 가질 수 있다. 한 실시양태에서 이것은 원형이므로 밸브 베이스는 샤프트 하단에서 샤프트의 외부 에지를 넘어 각 방사 방향으로 동일한 정도로 돌출한다. 다른 실시양태에서, 접촉 영역은 타원형이며, 여기서 상기 돌출 범위의 최소 치수는 횡축과 관계가 있다. 횡축은 타원의 짧은 축에 대하여 사용되는 용어이고, 긴 축은 종축이라 일컬어진다. 밸브 베이스의 접촉 영역의 종축 치수는 이의 횡축 치수의 1.5∼3배가 바람직하다.

플렉서블 튜브 섹션 상의 타원 접촉 영역과 밸브 베이스를 고정하는 바람직한 방법에서, 종축의 방향은 플렉서블 튜브 섹션의 종축과 동일하다. 플렉서블 튜브 섹션의 종축은 플렉서블 튜브 섹션이 사용될 수 있는 타이어의 주행 방향에 해당한다.

또한, 밸브 베이스의 제조 재료로서, 탄성 및 신장성과 같은 기계적 특성이 플렉서블 튜브 재료의 기계적 특성에 상당하는 열가소성 폴리우레탄을 선택하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 밸브 베이스 및 밸브 베이스가 고정되는 플렉서블 튜브 섹션의 제조에 사용되는 재료는 동일한 것이 특히 유리하다. 적절한 재료를 선택함으로써 재료의 상이한 특성으로 인하여 팽창을 위한 펌핑 동안 또는 플렉서블 튜브 섹션의 조작 동안 로딩의 결과로서 응력 균열 또는 분리 현상이 발생할 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다.

열가소성 폴리우레탄으로 제조된 밸브 베이스의 출발 재료 및 제조 방법은 열가소성 폴리우레탄 밸브 샤프트의 제조에 대하여 상기 개시된 재료에 상당한다.

밸브 베이스에 대해서 40A 내지 70D, 바람직하게는 50A 내지 50D, 더 바람직하게는 70A 내지 90A의 쇼어 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 사용하는 것이 바람직하다. TPU의 가공은 언급한 첨가제와 함께 윤활제를 사용하는 것이 유리하다. 이들은 이하의 물질 군에서 선택된다: 지방산 아미드, 몬탄산 에스테르, 글리세롤 유도체, 폴리올레핀 및 이들의 조합. 개개의 화합물은 EP 1 826 225 A2호 및 여기에 인용된 문헌에서 찾아볼 수 있다. 자전거 이너 튜브에 대한 밸브 샤프트의 최대 접착을 확보하기 위하여 가공 조제의 함량은 본 발명의 방법에서 최소화되어야 한다. 윤활제의 비율은 전체 조성을 기준으로 하여 0.001∼2 중량%, 바람직하게는 0.01∼1 중량%, 특히 바람직하게는 0.05∼0.5 중량%이다.

본 발명의 밸브의 바람직한 제조 방법은 샤프트를 주형에 삽입하는 것 및 샤프트 둘레에서의 성형 공정 동안 주형에서 밸브 베이스를 제조하는 것을 포함한다. 금속 재료로 제조된 샤프트의 경우, 특히 상기 재료가 알루미늄을 포함하는 경우 애노다이징에 의하여 또는 플라즈마 처리를 이용하여 적어도 밸브 베이스에의 연결을 위해 의도된 샤프트 섹션을 전처리하는 것이 바람직하다. 열가소성 폴리우레탄으로 제조된 샤프트의 경우, 밸브 베이스를 제조하는 재료가 샤프트 재료에 대한 양호한 접착 연결을 제공하므로 전처리는 거의 필요하지 않다.

한 바람직한 공정 실시양태에서, 밸브 베이스는 사출성형 공정에서 가압하에 제조된다. 샤프트를 주형에 삽입하고, 주형을 닫고, 열가소성 폴리우레탄을 용융물의 형태로 샤프트의 하부 섹션에 주입한다. 플라스틱 조성물이 경화되면, 주형으로부터 복합재 부품의 형태로 완성된 밸브를 제거한다. 폴리우레탄 용융물은 바람직하게는 150℃∼250℃의 온도 및 100∼400 bar의 주형 압력에서 가공된다.

다른 공정 실시양태에서, 밸브 베이스는 용융물 대신 폴리우레탄계 성형 시스템(molding system)을 이용하여 상압에서 제조된다. 성형 시스템은 하나 이상의, 특히 2개의 부품으로 이루어질 수 있다. 이 제조 변형예는 용융 공정보다 덜 비싸지만 제조 사이클 시간이 더 길다.

성형 시스템의 출발 재료는 열가소성 폴리우레탄에 대하여 상기 개시한 것과 본질적으로 동일하다. 주로 사용되는 재료는 또한 2개 초과의 히드록실기를 갖는 폴리올 및/또는 가교제이므로, 높은 기계 강도를 갖는 가교결합된 폴리우레탄이 제조된다. 바람직한 가교결합제는 특히 고온 성형 시스템의 경우 별도로 계량되는 것이 바람직한 단쇄 글리콜 또는 디아민이다. 성형 시스템 및 해당 제조 공정에 대한 추가의 정보는 특히 이하의 표준 교과서에서 찾아볼 수 있다: 폴리우레탄 핸드북, Guenter Oertel 편집, 2판, Hanser Publisher, Munich, pp. 388-421.

본 발명은 또한 열가소성 폴리우레탄으로 제조되고 공기를 플렉서블 튜브로 통과시킬 수 있는 구멍을 갖는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션을 제공한다. 상기 구멍 주위에서, 상기 플렉서블 튜브 섹션은 본 발명의 밸브의 밸브 베이스에 그 전체 둘레에서 접착 연결되어, 플렉서블 튜브의 내부 공간과 샤프트의 내부 공간 사이에 샘방지 연결이 존재한다. 플렉서블 튜브 섹션의 제조에 적합한 재료는 공지되어 있고 이것의 제조 방법도 예컨대 압출, 사출성형 또는 취입성형과 같이 공지되어 있다.

본 발명의 맥락에서, 플렉서블 튜브 섹션의 재료는 밸브의 재료와 동일한 조성을 가질 수 있다. 플렉서블 튜브 섹션 및 밸브가 상이한 조성을 갖거나 상이한 재료로 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명의 맥락에서, 바람직하게는 플렉서블 튜브 섹션 및 밸브는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지며, 플렉서블 튜브 섹션 및 밸브에 사용되는 열가소성 폴리우레탄의 경도는 일반적으로 동일하지 않다.

밸브 베이스와 구멍을 둘러싸는 플렉서블 튜브 섹션 표면 사이의 지속적인 연결을 형성하는 다양한 방법이 존재한다. 이 목적에 적합한 재료의 예는 공지된 접착제, 특히 폴리우레탄계 접착제이다.

플렉서블 튜브 섹션에 밸브를 연결하는 바람직한 방법은 밸브 베이스의 하측을 용매로 습윤시키는 것 및 이후 상기 밸브 베이스의 하측을 플렉서블 튜브 섹션의 표면 위로 압박하는 것을 포함한다. 밸브 베이스의 황산화된 표면이 플렉서블 튜브 섹션 상에 압박될 때 접착제 맞물림 결합이 일어나는 이 공정은 "용매 용접"이라고도 불린다. 용매가 에테르, 환식 에테르, 아민, 아미드, 알코올 및 할로겐화 탄화수소의 군으로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 및/또는 테트라히드로푸란을 포함한다. 언급된 물질의 혼합물도 바람직하다.

따라서, 본 발명은 또한 밸브 베이스의 하측을 용매로 습윤시키는 것 및 이후 상기 밸브 베이스의 하측을 플렉서블 튜브 섹션의 표면 위로 압박하는 것을 포함하는 상기 개시된 바와 같은 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법에 관한 것이다.

밸브 베이스와 플렉서블 튜브 섹션 사이의 연결을 용접 공정에 의해 형성하는 다른 바람직한 변형예도 존재한다. 열 용접, 고주파 용접 또는 초음파 용접 공정이 특히 적합하다.

따라서, 본 발명은 또한 용접 공정, 특히 열 용접, 고주파 용접 또는 초음파 용접에 의하여 플렉서블 튜브 섹션에 밸브 베이스를 연결하는 것을 포함하는 상기 개시된 바와 같은 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 맥락에서, 얻어지는 플렉서블 튜브를 팽창시킬 수 있는 구멍을 플렉서블 튜브 섹션에 형성한 후 밸브 또는 밸브 샤프트를 각각 상기 구멍과 플러시 연결할 수 있다. 먼저 밸브를 플렉서블 튜브 섹션과 연결한 후 밸브의 샤프트를 통해 구멍을 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 밸브는 이것을 설치한 플렉서블 튜브 섹션과 마찬가지로 저비용으로 간단히 제조할 수 있다. 한편으로 밸브 샤프트와 밸브 베이스 사이 그리고 다른 한편으로 밸브와 플렉서블 튜브 섹션 사이의 연결은 강고하고 확실하므로 본 발명의 발명 대상은 광범위한 가능한 용도에 적합하다.

본 발명에 따른 밸브 또는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션은 각각 예컨대 이너 튜브의 제조, 특히 자전거용 이너 튜브의 제조에 적합하다.

이하에서, 본 발명의 실시양태는 예시적으로 개시된 것이며 본 발명을 한정하지 않는다. 본 발명은 이하의 실시양태를 포함하며, 이들은 본원에 정의된 각각의 상호 종속 관계에 의해 나타내어진 바와 같은 실시양태들의 특정 조합을 포함한다.

1. 관형 샤프트 및 상기 샤프트의 단부에 그 전체 둘레에서 접착 연결되는 밸브 베이스를 포함하는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브로서, 밸브 베이스가 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 것인 밸브.

2. 상기 샤프트가 열가소성 재료, 특히 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 것인 실시양태 1에 따른 밸브.

3. 상기 샤프트가 금속 재료, 특히 철, 강철 또는 알루미늄으로부터 제조된 것인 실시양태 1에 따른 밸브.

4. 상기 샤프트가 알루미늄으로부터 제조되고, 적어도 상기 밸브 베이스에 연결된 샤프트 섹션이 그 외주면에서 애노다이징(anodizing) 처리된 것인 실시양태 1에 따른 밸브.

5. 상기 밸브 베이스는 축 방향으로 3 mm 이상의 범위까지 상기 샤프트를 둘러싸는 것인 실시양태 1 내지 4 중 어느 것에 따른 밸브.

6. 밸브 베이스가 샤프트의 단부에서 각 방사 방향으로 샤프트의 외부 에지를 넘어 돌출하는 정도는 적어도 샤프트 하단에서의 샤프트 직경의 절반에 상응하는 것인 실시양태 1 내지 5 중 어느 것에 따른 밸브.

7. 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션으로서, 구멍을 갖고, 상기 구멍 주위에서 및 그 전체 둘레에서 실시양태 1 내지 6 중 어느 것에 따른 밸브의 밸브 베이스에 접착 연결되어 플렉서블 튜브의 내부 공간과 샤프트의 내부 공간 사이의 연결이 주변으로부터 밀봉된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션.

8. 실시양태 1 내지 6 중 어느 것에 따른 밸브의 제조 방법으로서, 주형 내에 샤프트를 삽입하고 상기 샤프트 주위의 성형 공정 동안 상기 주형에서 밸브 베이스를 제조하는 것을 포함하는 제조 방법.

9. 실시양태 7에 따른 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법으로서, 밸브 베이스의 하측을 용매로 습윤시키는 단계 및 이후 상기 밸브 베이스의 하측을 플렉서블 튜브 섹션의 표면 위로 압박하는 단계를 포함하는 제조 방법.

10. 상기 용매는 에테르, 환식 에테르, 아민, 아미드, 알코올 및 할로겐화 탄화수소의 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 방법.

11. 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 및/또는 테트라히드로푸란을 포함하는 것인 실시양태 10에 따른 방법.

12. 실시양태 7에 따른 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법으로서, 용접 공정, 특히 열 용접, 고주파 용접 또는 초음파 용접에 의하여 플렉서블 튜브 섹션에 밸브 베이스를 연결하는 단계를 포함하는 것인 제조 방법.

이하에서 실시예는 본 발명의 추가의 설명을 위해 이용된다. 원리의 묘사로서 고려되는 도 1도 실시예도 예컨대 부품의 설계 변형 또는 특정 치수와 관련하여 본 발명을 제한하지 않는다. 도 1은 샤프트(10) 및 밸브 베이스(20)를 포함하는 본 발명의 밸브의 다이어그램이다.

실시예

본 시험은 총 길이가 58 mm이고 바깥 직경이 6 mm인 시판되는 Sclaverand형 밸브 샤프트를 사용하였다. 밸브 베이스를 고정하기 위하여 의도된 샤프트 섹션의 직경은 약 4 mm의 길이에 대하여 7 mm로 더 크다. 이 영역의 중간에 둥근 U자형 종방향 섹션을 갖는 깊이 약 0.5 mm의 원주상 그루브가 존재하였다.

비교예

알루미늄으로 제조된 상기 개시된 치수를 갖는 밸브 샤프트를 사출 주형에 삽입하고 주형을 닫고 쇼어 경도 80 A의 열가소성 폴리우레탄(독일 룀푀르데 소재 BASF Polyurethanes GmbH사의 Elastollan 1180 A 10)을 재료 상에 주입하여 밸브 베이스를 형성하였다. 용융물이 고화되자마자, 완성된 밸브를 주형에서 제거하고 80℃에서 15 시간 동안 보관하였다. 이로써 재료에 최종 강도를 부여하였다. 이렇게 제조된 밸브에서, 밸브 베이스는 수동으로 샤프트로부터 용이하게 잡아당겨 뺄 수 있었다. 부적절한 접착이 존재하였다. 안정성을 보장하는 유일의 펙터는 그루브에 의한 맞물림이었다. 그러나, 맞물림은 밀봉을 제공하지 않으므로 예컨대 자전거 타이어를 팽창시키기 위한 펌핑 후 가압하에 로딩할 때 공기가 불가피하게 소실된다.

발명 실시예 1

비교예에 개시한 것과 다른 밸브 샤프트를 동일한 공정 조건에서 동일한 열가소성 폴리우레탄에 연결하였다. 샤프트를 알루미늄으로 제조하고 완전히 애노다이징 처리하였다. 이 밸브에서, 밸브 베이스와 샤프트 사이의 접착은 손상의 발생 없이 밸브 베이스를 샤프트로부터 잡아당겨 뺄 수 있을 정도로 컸다. 샤프트와 밸브 베이스 사이의 연결은 내구성 및 기밀성을 가졌다.

발명 실시예 2

두 시험에 개시한 것과 다른 밸브 샤프트를 동일한 공정 조건에서 동일한 열가소성 폴리우레탄에 연결하였다. 샤프트를 쇼어 경도 75D의 열가소성 폴리우레탄으로 제조하였다. 그 길이는 마찬가지로 58 mm였고 그 바깥 직경은 6 mm였다. 2개의 알루미늄 샤프트와 달리, 밸브 베이스에의 고정을 위해 의도된 섹션의 직경에 확장이 적용되지 않았다. 이의 하단으로부터 4 mm의 거리에, 종방향 장방형 섹션을 갖는 폭 1 mm 및 깊이 약 0.5 mm의 그루브가 존재하였다. 발명 실시예 1의 경우와 같이 밸브 베이스와 샤프트 사이에 매우 양호한 접착이 존재하였다. 샤프트와 밸브 베이스 사이의 연결은 내구성 및 기밀성을 가졌다.

상기 개시한 세 경우 모두, 밸브 베이스는 타원형이고 종축을 따라 40 mm 및 횡축을 따라 18 mm의 치수를 가졌다. 그 높이 프로필은 도 1에 도시된 것에 질적으로 상응하였다. 에지에서 출발하여, 그 높이는 느리게 증가하였고 샤프트에서의 전체 높이는 5 mm였다. 샤프트를 덮는 섹션에서 밸브 베이스의 재료의 두께는 약 2∼0.5 mm였고, 샤프트의 축방향으로 베이스로부터 상방으로 멀어지면서 감소하였다.

발명 실시예 3

밸브의 안 직경과 동일한 크기의 구멍을 열가소성 폴리우레탄으로 제조된 시판되는 자전거 이너 튜브(스위스 엡마팅엔 소재 Firma Eclipse Microsystems GmbH사)로 펀칭하였다. 발명 실시예 1에서와 같은 본 발명의 밸브 베이스를 용매로서 액체 테트라히드로푸란 내에 1초 미만 동안 함침시켰다. 이후 밸브를 자전거 이너 튜브의 구멍 위 중앙에 놓고 손으로 재료 상에 압박하였다. 약 15초의 대기 시간 후, 밸브 베이스의 하측 및 플렉서블 튜브 표면 사이가 접착되었다. 테트라히드로푸란이 증발되는 약 60초 동안 실온에서 공기 건조 후, 최종 수준의 접착을 얻었다. 밸브와 플렉서블 튜브 사이의 연결은 기밀성이고 확실하였다.

Claims (12)

1. 관형 샤프트 및 상기 샤프트의 단부에 그 전체 둘레에서 접착 연결되는 밸브 베이스를 포함하는 팽창식 플렉서블 튜브 섹션용 밸브로서, 밸브 베이스가 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 것인 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 샤프트가 열가소성 재료, 특히 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 것인 밸브.
3. 제1항에 있어서, 상기 샤프트가 금속 재료, 특히 철, 강철 또는 알루미늄으로부터 제조된 것인 밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기 샤프트가 알루미늄으로부터 제조되고, 적어도 상기 밸브 베이스에 연결된 샤프트 섹션이 그 외주면에서 애노다이징(anodizing) 처리된 것인 밸브.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 베이스는 축 방향으로 3 mm 이상의 범위까지 상기 샤프트를 둘러싸는 것인 밸브.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 베이스가 샤프트의 단부에서 각 방사 방향으로 샤프트의 외부 에지를 넘어 돌출하는 정도는 적어도 샤프트 하단에서의 샤프트 직경의 절반에 상응하는 것인 밸브.
7. 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션으로서, 구멍을 갖고, 상기 구멍 주위에서 및 그 전체 둘레에서 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 밸브의 밸브 베이스에 접착 연결되어, 플렉서블 튜브의 내부 공간과 샤프트의 내부 공간 사이의 연결이 주변으로부터 밀봉된 팽창식 플렉서블 튜브 섹션.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 밸브의 제조 방법으로서, 주형 내에 샤프트를 삽입하고 상기 샤프트 주위의 성형 공정 동안 상기 주형에서 밸브 베이스를 제조하는 것을 포함하는 제조 방법.
9. 제7항에 따른 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법으로서, 밸브 베이스의 하측을 용매로 습윤시키는 단계 및 이후 상기 밸브 베이스의 하측을 플렉서블 튜브 섹션의 표면 위로 압박하는 단계를 포함하는 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 용매는 에테르, 환식 에테르, 아민, 아미드, 알코올 및 할로겐화 탄화수소의 군으로부터 선택된 것인 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 및/또는 테트라히드로푸란을 포함하는 것인 제조 방법.
12. 제7항에 따른 플렉서블 튜브 섹션의 제조 방법으로서, 용접 공정, 특히 열 용접, 고주파 용접 또는 초음파 용접에 의하여 플렉서블 튜브 섹션에 밸브 베이스를 연결하는 단계를 포함하는 것인 제조 방법.

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