JPH07329520A - 自転車タイヤ用ビード材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、従来のスチールの有する問
題点を解消し、軽量でリムフィット性が良好であり、長
期間折り畳んで携帯してもリムフィット性とビード材の
強力低下がない自転車タイヤ用ビード材を提供すること
にある。 【構成】 芯部の補強用繊維束を熱可塑性樹脂で含浸被
覆してなる芯鞘型複合線状体からなる自転車タイヤ用ビ
ード材であって、補強用繊維束からなる芯部が６０〜９
５重量％、鞘部の熱可塑性樹脂が４０〜５重量％を占
め、芯部の補強用繊維束の表層に鞘部の熱可塑性樹脂が
含浸されてなり、かつ鞘部の表面がＲＦＬ処理されてな
ることを特徴とする自転車タイヤ用ビード材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自転車用タイヤのビード
材（ビード部補強材料）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車用タイヤのビード部補強材
料のコアとしてはもっぱらスチール製のワイヤーが用い
られてきた。即ち、ビードコアの役目はカーカスプライ
を固定すると同時にリム上のタイヤを固定することにあ
り、従ってその具備すべき条件は十分な引張強度がある
こと、タイヤの加硫や走行時の熱によって収縮が起こら
ない熱的に安定な材料であること、さらにタイヤの内圧
で伸びてしまわないような低伸度、高弾性率の材料特性
を有すること等が要求され、ゴムとの接着性も重要な因
子である。

【０００３】このような要求を満足する材料として、コ
ストも考慮した上で従来はスチールが圧倒的に多く用い
られてきたが、スチールは剛性が高いので、交換用の予
備タイヤを携帯する際に折り畳みができず、また交換の
際のリム組みにも大きな力が必要で、交換の手間がかか
るという欠点を有していた。特に最近、自転車のツーリ
ングがレジャーや競技として普及してきており、タイヤ
重量の軽減化とともに折り畳んで持ち運びができ、交換
が容易なタイヤの開発が望まれている。

【０００４】これらの問題を解決するため、従来スチー
ルが主体であったビードワイヤーをそれと同等或いはそ
れ以上の物性を有する繊維材料で置き換えることが検討
されている。例えば特公昭５６−２２７２２号公報に
は、有機繊維コード固有の特性を生かしたビードコアが
開示されている。しかしながら、上記公報に記載の方法
は、曲げ及び圧縮に対してほとんど抵抗力を生じない方
法であるため、曲げ剛性が不足し、タイヤの使用中に衝
撃が加わった場合にビードのリム外れが起こり易く、ま
たタイヤを成形する際の形態保持性が劣るという欠点が
あった。

【０００５】一方、実開平１−１６９０１号公報には炭
素繊維の繊維芯を熱硬化性樹脂で充填しビードコアとす
る方法が開示されているが、一般に無機繊維は脆く、更
に、それを剛性の高い熱硬化性樹脂で被覆した場合に
は、タイヤを折り畳んで携帯しているうちにコア材の折
損が起こり、リムへ固定できなくなるという問題があっ
た。また、最近、省資源、省エネルギー、地球規模の環
境保護の観点から自転車タイヤの重量軽減化と燃焼廃棄
時に補強材等が残らない完全有機複合材料化が望まれ、
スチールに代る素材が期待されている。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、上記従来技術の有する
問題点を解消し、軽量でリムフィット性が良好であり、
長期間折り畳んで携帯してもリムフィット性とビード材
強力が低下しない自転車タイヤ用ビード材を提供するこ
とにある。

【０００７】

【発明の構成】ここに本発明は、「（請求項１） 芯部
の補強用繊維束を熱可塑性樹脂で含浸被覆してなる芯鞘
型複合線状体からなる自転車タイヤ用ビード材であっ
て、補強用繊維束からなる芯部が６０〜９５重量％、鞘
部の熱可塑性樹脂が４０〜５重量％を占め、芯部の補強
用繊維束の表層に鞘部の熱可塑性樹脂が含浸されてな
り、かつ鞘部の表面がＲＦＬ処理されてなることを特徴
とする自転車タイヤ用ビード材。 （請求項２） 補強用繊維がパラ系アラミド繊維であ
り，熱可塑性樹脂がナイロン系樹脂である請求項１に記
載の自転車タイヤ用ビード材。」である。

【０００８】まず本発明を添付図面に基いて説明する。
図１は本発明のビード材の製造工程を示す。熱可塑性樹
脂にてアラミド繊維を被覆する一実施態様を示す概要図
である。複数の連続した補強用繊維束Ｆは、ボビン１か
ら案内ガイド２を経由して、予熱ヒーター３に導かれ、
ここで加熱され、成形工程でガス発生の原因となる成分
が蒸発、気化された後、案内ガイド４を経て繊維束の導
入側ダイ５からポリマー溜６に導入される。ここで、ス
クリュー９によって溶融されスロート８を経て押し出さ
れてきた溶融熱可塑性樹脂で被覆され、導出側ダイ７を
経て熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱された成形ノズ
ル１１により成形され、冷却バス１３で冷却されながら
案内ガイドローラー１２を介して、引取ロール１４で引
き取られる。このストランド状の樹脂含浸被覆繊維を巻
取機15で巻取る。

【０００９】本発明のビード材に使用する補強用繊維と
してはパラ系アラミド繊維（パラ系全芳香族ポリアミド
繊維）が好ましい。具体的には、ポリパラフェニレンテ
レフタルアミド（例えばデュポン株式会社社製、ケブラ
ーなど）、あるいはポリ３、４’−オキシジフェニレン
テレフタルアミド（例えば帝人株式会社製、テクノーラ
など）等である。補強用有機繊維として、１５重量％以
下の他種の有機繊維を混合使用しても構わない。

【００１０】補強用有機繊維束を被覆する熱可塑性樹脂
としてはナイロン（Ｎｙ）系樹脂が好ましい。具体的に
は、Ｎｙ−６、Ｎｙ−６６、Ｎｙ−４６、Ｎｙ−８、Ｎ
ｙ−１０、Ｎｙ−６１２、Ｎｙ−１２、ナイロン系エラ
ストマーなどである。ポリエチレンテレフタレ−ト（Ｐ
ＥＴ）、ポリブチレンテレフタレ−ト（ＰＢＴ）、ポリ
エチレンナフタレ−ト（ＰＥＮ）、ポリエステル系エラ
ストマーなどのポリエステル系樹脂、オレフィン系エラ
ストマー、ポリアセタール、ポリフエニルスルフオン
（ＰＰＳ）、ポリエ−テルエ−テルケトン（ＰＥＥＫ）
等の樹脂も用いることができる。

【００１１】以下本発明についてさらに詳細に説明す
る。すなわち本発明の自転車タイヤ用ビード材は補強用
繊維束を熱可塑性樹脂で含浸被覆してなり、補強用有機
繊維束の占める割合は６０〜９５重量％である。補強用
有機繊維束の占める割合が９５重量％を越えるとゴムと
の接着性が急激に低下する。また、補強用有機繊維束の
占める割合が６０重量％未満ではビード材の性能が相対
的に低下する。

【００１２】本発明のビード材を用いた自転車用タイヤ
において、リムフィット性は２．５ｋｇ以上から４．０
ｋｇ未満の性能が有り、空気の代りに水を充填して調べ
る破壊耐水圧は１１．０〜１５．０ｋｇ／ｃｍ² 程度の
性能が有る。ビード材の強力が１００ｋｇ未満であった
り、ビード材の伸度が１．６％を越える場合には、成形
タイヤのリムフィット性が不安定で定まらないだけでな
く、同時に成形タイヤの破壊耐水圧が１１．０ｋｇ／ｃ
ｍ² 未満になる。さらに、本発明のビード材は成形タイ
ヤにおいて、自転車タイヤを３カ月間折り畳んで保持し
てもリムフィット性およびビード材強力の初期値は９５
％以上の性能を保持する。

【００１３】本発明の樹脂含浸被覆繊維の具体的な製造
法としては、熱可塑性樹脂に補強用繊維を含浸する、い
わゆるプルトルージョン法、あるいは前記補強用繊維と
繊維状の熱可塑性樹脂とを混繊交絡させた後、熱可塑性
樹脂を溶融固化させるコミングル法等を自由に用いてよ
い。例えば１５重量％のＮｙ−６６繊維を８５重量％の
アラミド繊維と予め混繊し、溶融押し出しされたＮｙ−
６６樹脂の融液の中で含浸させるプルトルジョン法にて
Ｎｙ−６６とアラミド繊維とのコミングル繊維を被覆す
る。

【００１４】また、補強用繊維あるいは樹脂に、その特
性を改善するための種々の添加剤、例えば耐熱剤、耐候
剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、染
料、顔料、難撚剤、結晶化促進剤、配向化促進剤等を添
加してもよい。

【００１５】本発明のビード材は、該補強用有機繊維が
熱可塑性樹脂で被覆されており、更に、その樹脂表面は
ＲＦＬ処理されたものである。ＲＦＬとはレゾルシン・
ホルマリン・ゴムラテックスの略称である。レゾルシン
とホルマリンとのモル比は１：０．５〜１：８が好まし
い。レゾルシン・ホルマリンとゴムラテックスとの固形
分重量比は１：３〜１：２０の配合比率範囲にあるもの
が好ましい。ゴムラテックスとしては、天然ゴムラテッ
クス、スチレン・ブタジエン・コポリマーラテックス、
ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン・ターポリマー
ラテックス、ニトリルゴムラテックス、ネオプレンラテ
ックス等があり、これらの中ではビニルピリジン・スチ
レン・ブタジエン・ターポリマーラテックスを単独で使
用するか、又は半量以上併用した場合が最も優れた性能
を示す。

【００１６】本発明のビード材は後述するゴムとの接着
性（Ｔ法）が８〜２５ｋｇ／ｃｍである。すなわち、本
発明のビード材は補強用繊維束の表層を樹脂が含浸し，
その上に樹脂層，更にその上に薄い皮膜状のＲＦＬ層が
存在する構造からなる。ＲＦＬ処理層の付着量は１〜５
重量％が好ましい。ＲＦＬ処理層によりタイヤのゴム層
との接着性が著しく改善される。

【００１７】

【発明の効果】本発明は下記の効果を奏する。

【００１８】本発明のビード材は、剛性が高すぎること
がなく、リムへの形態追随性が良好である。また、上記
ビード材に適度の接着性を付与することにより、良好な
リムフィット性が得られるだけでなく、その耐久性も良
好となる。即ち、接着性の値が２５ｋｇ／ｃｍを越える
とゴムとの密着性が上がりすぎ、折り畳み時の変形をま
ともに受けて補強繊維が圧縮座屈を起こし、折り畳み時
のリムフィット性と強力の耐久性が低下する。一方、接
着性が８ｋｇ／ｃｍ未満ではビードコアとゴムとの剥離
が発生するので、ビード材の特性を十分に利用すること
ができなくなる。 本発明により、従来のスチールワイ
ヤーよりはるかに軽く、且つ、錆びず、しかも従来と同
等以上の特性を有する自転車用ビード材を提供すること
が可能となった。これを用いた自転車用タイヤは折り畳
み保管ができ、従来のスチールワイヤーの代替として自
転車用タイヤの軽量防錆化、廃棄時には完全に焼却で
き、ひいては地球の環境保護に大きく寄与することがで
きる。

【００１９】以下、実施例により本発明を具体的に説明
する。芯部の補強用繊維束の表層における鞘部熱可塑性
樹脂の含浸状況は、ビード材の長軸に対して垂直方向に
ビード材を切断し、その断面を観察した。なお実施例で
用いた測定法は下記の通りである。

【００２０】＜補強用繊維の占有率測定＞長さ２０ｍｍ
のビード材サンプルをとり、該サンプルの熱可塑性樹脂
を溶剤で溶解除去したのち補強用繊維の重量を測定し、
補強用繊維の占有率を算出した。

【００２１】＜ビード材の強力、伸度、初期モジュラス
＞Ｉｎｔｅｓｃｏ社製引張試験機（型式Ｉｎｔｅｓｃｏ
Ｍｏｄｅｌ ２００５）を用い、４Ｄチャックを使用
して、試料長６７０ｍｍ、引張速度２５０ｍｍ／分の条
件にて測定を行ない、荷伸曲線のピーク強力、７０ｋｇ
荷重時の伸度、破断時の伸度、１％以下の初期モジュラ
スを測定した。

【００２２】＜補強用繊維束の占有率＞樹脂被覆される
前の補強用繊維束の重量から算出した全繊度と樹脂被覆
後の補強用繊維束の重量から算出した全繊度とから算出
した。

【００２３】＜曲げ硬さ＞テスター産業社製ガーレー式
曲げ硬さ試験機により実測した曲げ硬さから算出した。

【００２４】＜自転車タイヤ成形時のリムフィット性と
耐圧＞２６インチサイズの自転車タイヤ６本を本発明の
ビード材にて作成し、そのタイヤを使用してタイヤビー
ド部がリムに密着しタイヤが安定にリムに固定する空気
圧を実測した。また、空気の代りに水をタイヤに充填
し、ビード部が破壊して水が噴出する破壊耐水圧を実測
した。更に、３カ月間成形タイヤを折り畳んで保管後、
同様にリムフィット性を実測し、折り畳んで保管擦る前
のリムフィット性の初期実測値と比較した。

【００２５】＜ゴムとの接着性（Ｔ法）＞ＲＦＬ処理さ
れたビード材の両端をＵ字型に１ｃｍの深さだけＮＢＲ
ゴム中に埋め込んで加硫処理し、上記引張試験機にて常
温にてビード材を引き抜き、その際の強力を接着性とし
て実測した。

【００２６】＜強力の耐久性試験＞Ｔｏｙｏｓｅｉｋｉ
社製ＭＩＴ屈曲試験機（ＭＩＴ−Ｄ、Ｆｏｌｄｉｎｎ
ｇ、ＥｎｄｕｒａｎｃｅＴｅｓｔｅｒ）にて同一箇所で
５回強制屈曲させた後、ビード材の屈曲後の強力と屈曲
する前の強力とを実測比較して、耐久性の強力保持率を
算出した。屈曲速度は１７０回／分、屈曲角度は２７０
度とする。

【００２７】

【実施例１】１５００デニール／１０００フィラメント
の「テクノーラ」糸（帝人（株）パラ系アラミド繊維）
４本を合撚して４０ケ／ｍのＳ撚を入れて一本の補強用
繊維束とし、補強用繊維束を３５０℃に加熱された予熱
ヒーターで３秒間加熱したのち、ポリマー溜まりに導
き、ここでスクリューで溶融され３２０℃にコントロー
ルされたナイロン６６樹脂を４０ｋｇ／ｃｍ² の加圧下
で繊維束に含浸せしめ、ついで内径１．５ｍｍ、長さ２
ｍｍの導出孔より引き抜き、３２０℃に加熱された内径
１．０ｍｍ、長さ５ｍｍの成形ノズルで成形を行ない、
直ちに冷却して樹脂被覆ストランドを得た。尚、この時
の成形速度は２０ｍ／分であった。ここで、この樹脂被
覆ストランドをＲＦＬ処理して１３０℃で３０秒間と２
４０℃で１分間加熱処理をして、ＲＦＬ剤を２重量％付
着させたビード材を２００ｍ試作した。この様にしてえ
られたビード材をＭＩＴ屈曲試験機で同一箇所で５回屈
曲させてから強力を測定し、屈曲前の強力と比較して強
力保持率を求めた所、９８％であった。該ビード材のそ
の他の物性は表１に記載したごとくであった。更に、該
ビード材を使用して２６インチサイズの自転車タイヤを
６本成形し、リムフィット性、耐圧および３カ月間折り
畳んで保管した後でのリムフィット性、耐圧を実測し、
比較した。そらの実測値は表１、表２のごとくの性能結
果となり、自転車タイヤ用ビード材として実用に十分耐
えるものである。

【００２８】

【実施例２】１５００デニール／１０００フィラメント
の「テクノーラ」糸（帝人（株）パラ系アラミド繊維）
に２０ケ／ｍのＳ撚を入れてから４本の補強用繊維束と
して２０ケ／ｍのＳ撚を入れて合撚処理したことと線径
を細くした以外は、実施例１と同様に処理して表１、表
２に記載した性能結果を得た。実施例２により得られた
ビード材も実用に十分耐えるものである。

【００２９】

【実施例３】被覆樹脂としてＮｙ−１２を使用した以外
は、実施例１と同様に処理して表１、表２に記載した性
能結果を得た。実施例３により得られたビード材も実用
に十分耐えるものである。

【００３０】

【実施例４】被覆樹脂としてポリブチレンテレフタレー
ト樹脂を使用した点と加熱された内径０．９５ｍｍ、長
さ５ｍｍの成形ノズルで成形した点以外は、実施例１と
同様に処理して表１、表２に記載した性能結果を得た。
実施例４により得られたビード材も実用に十分耐えるも
のである。

【００３１】

【実施例５】補強繊維として、１５００デニール／１０
００フィラメントの「テクノーラ」糸（帝人株式会社製
パラ系アラミド繊維）の３本を合撚して４０ケ／ｍのＳ
撚を入れて一本の補強用繊維にしたものを使用した以外
は、実施例１と同様に処理して表１、表２に記載した性
能結果を得た。実施例５により得られたビード材も実用
に十分耐えるものである。

【００３２】

【実施例６】被覆樹脂としてナイロンエラストマー樹脂
（ダイセルヒュルス社製Ｅ−６２Ｍ−Ｓ３銘柄）を使用
し、樹脂押し出し温度を変更した以外は、実施例１と同
様に処理して表１、表２に記載した性能結果を得た。実
施例６により得られたビード材も実用に十分耐えるもの
である。

【００３３】

【比較例１】加熱された内径１．４ｍｍ、長さ５ｍｍの
成形ノズルで成形した点以外は、実施例１と同様に処理
して表３、表４に記載した性能結果を有するビード材を
得た。比較例１により得られたビード材は曲げ硬さが大
きく、ＭＩＴ屈曲試験機にて同一箇所で５回屈曲処理さ
せてから強力を測定すると１３０ｋｇしかなく強力の耐
久性保持率は９３％へ低下していた。更に、比較例１に
より得られたビード材は線径断面積が太すぎ自転車タイ
ヤ成形工程においてスダレの両サイドでだぶつきが発生
し、成形タイヤにもゆがみが生じて直らなかった。この
様にして得られたタイヤは実用に使えないものであっ
た。

【００３４】

【比較例２】１５００デニール／１０００フィラメント
の「テクノーラ」糸（帝人（株）パラ系アラミド繊維）
の２本を合撚して４０ケ／ｍのＳ撚を入れて一本の補強
用繊維とした点と加熱された内径０．７ｍｍ、長さ５ｍ
ｍの成形ノズルで成形した点以外は、実施例１と同様に
処理して表３、表４に記載した性能結果を得た。比較例
２により得られたビード材は線径が細い割には硬いもの
となった。詳細に調べてみると、線径断面積が細すぎ、
また、引張強力も弱く、自転車タイヤ成形工程において
ゆがみが発生し、直らなかった。この様にして得られた
タイヤのリムフィット性は低くまた破壊耐水圧も低く、
実用に使えないものであった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【図面の簡単な説明】

【図１】ビード材の製造装置（概要図）。

【符号の説明】

１ ボビン ２ 案内ガイド ３ 予熱ヒーター ４ 案内ガイド ５ 導入側ダイ ６ ポリマー溜り ７ 導出側ダイ ８ スロート ９ スクリュー １０ ダイヘッド １１ 成形ノズル １２ 案内ガイドローラー １３ 冷却バス １４ 引き取りロール １５ 巻取り機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯部の補強用繊維束を熱可塑性樹脂で含
   浸被覆してなる芯鞘型複合線状体からなる自転車タイヤ
   用ビード材であって、補強用繊維束からなる芯部が６０
   〜９５重量％、鞘部の熱可塑性樹脂が４０〜５重量％を
   占め、芯部の補強用繊維束の表層に鞘部の熱可塑性樹脂
   が含浸されてなり、かつ鞘部の表面がＲＦＬ処理されて
   なることを特徴とする自転車タイヤ用ビード材。
2. 【請求項２】 補強用繊維がパラ系アラミド繊維であ
   り，熱可塑性樹脂がナイロン系樹脂である請求項１の自
   転車タイヤ用ビード材。