KR100229594B1 - 공기타이어 - Google Patents

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가즈토 야마카와
지로 와타나베
젠이치로 시다
요시아키 하시무라
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하기와라 세이지
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Abstract

공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고, 탄성의 영률이 내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 포함하는 폴리머 조성물의 필름으로 이루어지는 공기투과방지층(7)이 밸트(6)의 두 단부 부터 크라운 중심(C)쪽으로 적어도 20mm 연장된 타이어 내면부분을 실질적으로 덮도록 배치되며 또한 많아야 벨트의 두 단부 부터 비드부 쪽으로 20mm 떨어진 위치부터 크라운 중심(C)쪽으로 연장된 타이어 내면부분을 실질적으로 덮도록 배치되는 한편 고무로 형성된 공기투과방지층(8)이 타이머의 나머지 내면을 실질적으로 덮도록 배치되고, 타이어 단면 높이의 적어도 0.5내지 0.65배 범위의 타이어 측면부에 원주방향 및 반경방향의 실제파단 신도가 15%이상인 공기투과방지층(8)이 사용되는 공기타이어.

Description

공기타이어
제1도는 종래의 타이어 성형시에 리프트로 인해 벨트아래의 공기투과방지층의 원주 길이가 길어지는 상태를 나타내는 도면이고,
제2도는 공기타이어의 일례의 자오선방향 개략 반단면 설명도이고,
제3도는 본 발명의 제 1양태에 따른 공기타이어의 벨트부의 공기투과 방지층의 구조를 나타내는 도면이고,
제4도는 본 발명의 제 1양태에 따른 공기타이어의 공기투과방지층에 있어서 필름라이너의 최소 사용 부분의 상태를 나타내는 도면이고,
제5도는 본 발명의 제 1양태에 따른 공기타이어의 공기투과방지층에 있어서 필름라이너의 최대 사용 부분의 상태를 나타내는 도면이고,
제6a도 내지 제6f도는 본 발명의 제 1양태에 따른 공기타이어에 있어서 공기투과방지층 및 타이고무 양자의 사용 상태의 몇가지 예를 나타내는 도면(a)내지 (f)이고,
제7a도 내지 제7e도는 본 발명의 제 2양태에 따른 공기타이어의 공기투과방지층을 제조하는데 사용되는 블래더(bladder) 표면의 요철패턴의 몇가지 예를 나타내는 개략도이고,
제8a도 및 (b)도는 본 발명의 제 2양태에 따른 본 발명의 단면형상을 개략적으로 나타내는 도면으로서, (a)는 원주방향을 나타내며 (b)는 단면방향을 나타내고,
제9도는 본 발명의 제 2양태에 따라 요철상의 이너 라이너(inner liner)층이 제공되는 부분(PQ)을 나타내는 도면이고,
제10도는 본 발명의 제 2양태에 따른 요철상 이너 라이너층의 형상신장량(E1)을 구하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고,
제11도는 본 발명의 제 3양태에 따라 타이어 측면부의 카커스층중 카커스코드와 공기투과방지층간의 거리(t)의 위치를 0.3mm이상으로 하는 범위 0.5H 내지 0.65H를 나타내는 도면이고,
제12도는 본 발명의 제 3양태에 따라 타이어 측면부의 카커스층중의 카커스코드와 공기투과방지층간의 거리(t) 위치를 나타내는 도면이다.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
1 : 공기투과방지층 2 : 공기투과방지층의 벨트 아랫부분
3 : 카커스층 4 : 비드 코어
5 : 측벽 6 : 벨트
7 : 필름라이너 8 : 고무 라이너
9 : 타이 고무층 10 : 타이어 표면층
11 : 벨트층 12 : 공기타이어
13 : 타이어 내면 14 : 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부
15 : 카커스 코드 16 : 블래더 표면
C : 크라운 중심 h : 리프트
t : 카커스 코드와 공기투과방지층간의 거리
w : 벨트 폭
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 공기 타이어에 관한 것이며, 보다 상세하게는 벨트부의 내구성을 떨어뜨리지 않고, 타이어 측면부에서 카커스코드 부근에 생기는 국소 변형으로 인한 파손을 허용하지 않고, 또한 사용시의 타이어 변형으로 인해 이너 라이너층에 생기는 미세한 균열로 인해 공기압 유지성을 떨어뜨리지 않고 경량화하는 공기타이어에 관한 것이다.
[배경기술]
연료 소비율의 저하는 자동차에 있어서 중요한 기술적 과제의 하나이다. 이 과제를 해결하기 위한 수단의 하나로서 공기타이어의 중량감소에 대한 요구가 강하게 증가되고 있다. 이러한 관점에서 타이어를 경량화하기 위해 플라스틱 또는 플라스틱/고무로 구성된 필름으로 제조된 공기투과방지층을 사용하는 타이어가 제안되어 있다.(예컨대 일본 특개평 5-329961호 공보등 참조).
종래 공기타이어의 내면에는 할로겐화 부틸고무 또는 낮은 공기투과성을 갖는 다른 고무로 구성된 이너 라이너층 또는 다른 공기투과방지층이 구비된다. 그러나 할로겐화 부틸고무는 히스테리시스 손실이 크기 때문에 타이어의 가황후에 카커스층의 내면 고무와 공기투과방지층에 잔물결이 생기는 경우 카커스층의 변형과 함께 공기투과방지층이 변형된다. 따라서 구름 저항이 증가하는 문제가 있다. 그러므로 일반적으로 공기투과방지층(할로겐화 부틸고무)과 카커스층의 내면고무 사이에 히스테리시스 손실이 작은 "타이고무"라 불리는 고무시트를 삽입하여 양자를 접합하고 있다. 따라서 할로겐화 부틸고무의 공기투과방지층의 두께에 더하여 타이고무의 두께가 가산되어 층 전체의 두께가 1mm(1,000㎛)를 넘게 된다. 그 결과 이것은 최종 타이어의 중량을 증가시키는 요인이 되어 왔다.
공기타이어의 공기투과방지층으로서 부틸고무와 같은 낮은 공기투과성의 고무대신에 각종 재료를 사용하는 기술이 제안되고 있다. 예컨대 일본 특개평 6-40207호 공보는 폴리염화비닐리덴필름 또는 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 필름으로 구성된 저공기투과성의 층과 폴리올레핀계필름, 지방족 폴리아미드계필름 또는 폴리우레탄계필름으로 구성된 접착층을 적층하여 박막을 형성하고, 이 박막을 미가황 고무로 구성된 그린 타이어의 내면에, 접착층이 카커스층과 접하도록 적층한 다음 이 그린 타이어를 가황 및 성형함으로써 타이어 내측에 공기투과방지층을 제공하는 것을 제안하고 있다. 이러한 다층 필름을 공기투과방지층에 사용함으로써 공기압 유지성을 떨어뜨리지 않고 타이어의 중량을 감소시키는 것이 가능하다. 그러나 이러한 열가소성 다층 필름으로부터 이너 라이너 또는 다른 공기투과방지층을 형성하는 경우에는 사용시의 반복된 변형에 대하여 열가소성 필름의 신도가 불충분하기 때문에 필름이 이 변형을 따라갈 수 없어 필름에 다수의 균열이 발생한다. 그 결과 공기의 밀봉성이 저하할 위험이 있다.
한편 제1도에 도시된 바와같이 타이어의 공기투과방지층(1)에서 2차 타이어 성형시의 리프트(h)는 리프트의 양만큼 벨트 아랫부분(2)의 원주길이를 길어지게 한다. 게이지는 그 양만큼 얇아지게 되므로 벨트 아랫부분으로부터 공기가 투과하여 벨트부의 내구성이 산소열화로 인해 저하하는 문제가 발생한다. 따라서 일본 특개평 4-77243호 공보에 제안된 바와같이 게이지가 얇아지는 것을 고려하여 벨트를 보다 두껍게 압출하거나 다량의 리프트가 제공되는 벨트 아랫부분만을 보다 두껍게 압출하는 것이 관행이었다. 그러나 어느 경우든 타이어 질량을 증가시켜 보다 가벼운 중량에 대한 요구에 부합할 수 없다는 문제가 생긴다.
또한 일본 특개평 5-329961호 공보는 공기투과방지층으로서 플라스틱 또는 플라스틱/고무 배합물로 제조된 필름을 사용하는 것을 제안하고 있다. 이 경우에는 내공기투과성이 양호하고 보다 얇은 게이지로 중량을 감소시키는 것이 가능하다.
그러나 플라스틱 또는 플라스틱/고무 배합물로 제조된 내피로성의 면에서 고무보다 못하며, 따라서 특히 큰 변형을 일으키는 측면부에서 공기타이어의 카커스코드부 부근에 생기는 국소변형으로 인해 균열, 박리등이 발생하는 문제가 있었다.
[발명의 개시]
따라서 본 발명의 목적은 공기타이어의 벨트부의 내구성이 개선되고 경량화된 공기타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열가소성 필름을 공기투과방지층에 사용하는 종래의 공기타이어에 있어서 필름이 타이어 사용중의 반복된 변형을 충분히 뒤쫓을 수 없어 필름에 다수의 균열이 발생함으로써 공기의 밀봉성이 저하되는 문제를 해결하며, 열가소성 필름을 이너 라이너층에 사용할 경우에도 타이어 사용시의 반복된 변형으로 인해 균열등이 생기지 않고 뛰어난 공기압 유지성을 갖는 공기타이어를 제공하는 것이다.
또한 플라스틱 또는 플라스틱/고무 배합물은 내피로성이 고무와 비교하여 뒤떨어지기 때문에 이들 재료가 공기타이어의 카커스층에 인접해 있으면 특히 측면부에서 카커스코드부 부근에 생기는 국소변형으로 인해 본 발명의 광기투과방지층이 파손될 위험이 있다는 문제를 해결하며 공기타이어의 공기투과방지층이 파손될 위험이 없이 경량화된 공기타이어를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이 벨트의 두 단부위치부터 크라운 중심방향으로 적어도 20mm범위의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되며 또한 벨트의 두 단부위치부터 비드부 방향으로 최대 20mm위치의 크라운 중심측의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되고, 타이어 단면 높이(H)의 적어도 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부에 원주방향 및 반경방향의 실제 파단신도가 적어도 15%인 공기 투과방지층을 사용하는 공기타이어가 제공된다.
본 발명에 따르면, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물의 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이, 타이어 단면높이(H)의 적어도 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부에도 또한 배치되어, 타이어 단면높이(H)의 0.5H 내지 0.65H 범위에서 공기투과방지층의 원주방향 및 반경방향의 형상 신장량을 적어도 5%로 하고 재료 신장량을 10%로 하도록 표면에 요철을 구비하는 공기 타이어도 또한 제공된다.
본 발명에 따르면, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이 벨트의 두 단부위치부터 크라운 중심방향으로 적어도 20mm범위의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되며 또한 벨트의 두 단부 위치부터 비드부 방향으로 최대 20mm위치의 크라운 중심축의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되는 공기 타이어에 있어서, 타이어 단면 높이(H)에 대하여 적어도 0.5H 내지 0.65H의 범위에서 카커스코드 내측의 고무두께(t)를 적어도 0.3mm로 하며, 이 범위에, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하의 범위이고 영률이 1내지 200MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름상 공기투과방지층이 배치되는 공기타이어가 더 제공된다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명에 따른 공기타이어의 공기투과방지층을 구성하는 필름은 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하, 바람직하게는 5×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고, 타이어의 벨트아래에 사용되는 필름은 영률이 1 내지 1000MPa, 바람직하게는 1 내지 500MPa, 보다 바람직하게는 10 내지 300MPa이고, 타이어 단면높이(H)의 0.5H 내지 0.65H 범위에서 사용되는 카커스코드 내측의 고무두께(t)를 적어도 0.3mm로 하는 경우 공기투과방지층의 영률은 1 내지 350MPa, 바람직하게는 10 내지 200MPa이고, 필름의 두께는 성형가공성의 면에서 적어도 0.02mm가 바람직하며 경량화의 면에서는 1.1mm가 바람직하고 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.2mm이다. 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg보다 높은 공기투과계수는 공기타이어의 경량화의 면에서 바람직하지 않다. 또한 영률이 너무 낮으면 타이어 성형시에 주름 및 신장의 발생함으로 인해 성형가공성이 저하되고, 반대로 너무 높으면 내구성에 문제가 생기므로 바람직하지 않다.
열가소성 수지는 공기투과방지작용을 갖는 임의의 재료일 수 있다. 그러한 열가소성수지의 예로는 예컨대 다음의 열가소성 수지 및 이들의 임의의 폴리머혼합물 또는 이들의 엘라스토머 등과의 혼합물을 들 수 있다.
폴리아미드계수지(예컨대 나일론 6(N6), 나일론 66(N66), 나일론 46(N46), 나일론 11(N11), 나일론 12(N12), 나일론 610(N610), 나일론 612(N612), 나일론 6/66 공중합체 (N6/N66), 나일론 6/66/610 공중합체(N6/66/610), 나일론 MXD(MXD6), 나일론 6T, 나일론 6/6T 공중합체, 나일론 66/PP 공중합체 및 나일론 66/PPS 공중합체) 및 이들의 N-알콕시알킬화물, 예컨대 6-나일론의 메톡시메틸화물, 6-610-나일론의 메톡시메틸화물 및 612-나일론의 메톡시메틸화물, 폴리에스테르계 수지(예컨대 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌이소프탈레이트(PEI), PET/PEI 공중합체, 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 액정폴리에스테르, 폴리옥시알킬렌디이미도 2산/폴리부틸레이트 테레프탈레이트 공중합체 및 기타의 방향족 폴리에스테르), 폴리니트릴계 수지 (예컨대 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메타크릴로니트릴, 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체(AS), 메타크릴로니트릴/스티렌 공중합체, 메타크릴로니트릴/스티렌/부타디엔 공중합체), 폴리메타크릴레이트계 수지(예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸메타크릴레이트), 폴리비닐계 수지(예컨대 아세트산비닐, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐알코올/에틸렌 공중합체(EVOH), 폴리염화비닐리덴(PDVC) 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐/폴리염화비닐리덴 공중합체, 폴리염화비닐리덴/메틸아크릴레이트 공중합체, 염화비닐리덴 /아크릴로니트릴 공중합체), 셀룰로스계 수지(예컨대 아세트산셀룰로스, 아세토부티르산셀룰로스), 플루오르계수지(예컨대 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리플루오르화비닐(PVF), 폴리클로로플루오로에틸렌(PCTFE), 테트라플루오로에틸렌/에틸렌 공중합체), 이미드계 수지(예컨대 방향족 폴리이미드(PI)등을 들 수 있다.
상기 열가소성 수지와 배합할 수 있는 엘라스토머는 배합물이 상기 공기투과계수 및 영률을 갖는 한 특별히 한정되지 않는다. 예는 다음과 같다.
디엔계 고무 및 그것의 수소화 생성물(예컨대 NR, IR, 에폭시화 천연고무, SBR, BR(고 cis-BR, 저 cis-BR), NBR, 수소화 NBR, 수소화 SBR), 올레핀계 고무(예컨대 에틸렌프로필렌고무(EPDM, EPM), 말레산변성 에틸렌프로필렌고무(M-EPM), IIR, 이소부틸렌 및 방향족 비닐 또는 디엔계모노머 공중합체, 아크릴고무(ACM), 이오노머), 할로겐화 고무(예컨대 Br-IIR, Cl-IIR, 이소부틸렌 파라메틸스티렌 공중합체의 브롬화물(Br-IPMS), CR, 클로로히드린고무(CHR), 클로로술폰화 폴리에틸렌(CSM), 염소화 폴리에틸렌(CM), 말레산변성 염소화 폴리에틸렌(M-CM), 실리콘고무(예컨대 메틸비닐실리콘고무, 디메틸실리콘고무, 메틸페닐비닐실리콘고무), 황함유고무(예컨대 폴리술피드고무), 플루오르계고무(예컨대 비닐리덴플루오라이드고무, 플루오르함유 비닐에테르고무, 테트라플루오로에틸렌프로필렌고무, 플루오르함유 실리콘고무, 플루오르함유 포스파젠고무), 열가소성 엘라스토머(예컨대 스티렌 엘라스토머, 올레핀 엘라스토머, 에스테르 엘라스토머, 우레탄엘라스토머, 폴리아미드 엘라스토머)등을 들 수 있다.
특정 열가소성 수지와 엘라스토머성분의 상용성이 다를때는 제 3성분으로서 적당한 상용화제를 사용하여 양자를 상용화시키는 것이 바람직하다. 계에 상용화제를 혼합함으로써, 열가소성 수지와 엘라스토머 성분의 계면장력이 저하하고 그 결과 분산층을 형성하는 고무입자의 크기가 미세하게 되므로 두 성분의 특성이 보다 유효하게 발현된다. 그러한 상용화제로서는 일반적으로 열가소성 수지 및 엘라스토머 성분 둘다의 또는 둘중 어느 하나의 구조를 갖는 공중합체, 또는 열가소성수지 또는 엘라스토머 성분과 반응할 수 있는 에폭시기, 카르보닐기, 할로겐기, 아민기, 옥사졸린기, 히드록시기 등을 갖는 공중합체의 구조를 채용하는 것이 가능하다. 이들은 혼합되는 열가소성수지와 엘라스토머 성분의 종류에 따라 선택하는 것이 바람직하나, 통상적으로 사용되는 것으로서 스티렌/에틸렌-부틸렌 블록공중합체(SEBS) 및 그것의 말레산변성물, EPDM, EPDM/스티렌 또는 EPDM/아크릴로니트릴 그래프트 공중합체 및 그것의 말레산변성물, 스티렌/말레산염 공중합체, 반응성 페녹신 등을 들 수 있다. 상용화제의 배합량은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 폴리머성분(열가소성 수지와 엘라스토머성분의 총계)100중량부당 0.5 내지 10중량부이다.
열가소성 수지와 엘라스토머를 배합하는 경우의 특정 열가소성 수지(A)와 엘라스토머성분(B)의 비는 특별히 한정되지 않고 필름의 두께, 내공기투과성 및 유연성의 밸런스로 적당히 결정할 수 있으나, 바람직한 범위는 (A)/(B)로 10/90 내지 90/10이며 보다 바람직하게는 20/80 내지 85/15이다.
본 발명에 따른 폴리머조성물은 상기 필수 폴리머성분외에 본 발명에 타이어용 폴리머 조성물의 필요특성을 손상시키지 않는 범위로 상용화제 폴리머 또는 다른 폴리머를 임의로 포함할 수 있다. 다른 폴리머를 혼합하는 목적은 열가소성 수지와 엘라스토머 성분의 상용성을 개선하고, 재료의 필름형성능력을 개선하고, 내열성을 개선하고, 비용을 줄이는데 있을 수 있다. 그러한 재료의 예로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), ABS, SBS, SEBS, 폴리카보네이트(PC)등을 들 수 있다. 또한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 다른 올레핀 공중합체, 그것의 말레산변성물 또는 그것의 글리시딜기도입물을 들 수 있다. 본 발명에 따른 폴리머 조성물을 폴리머 제제에 일반적으로 혼합되는 충전제, 카본, 석영분말, 탄산칼슘, 알루미나, 산화티탄 등과 같은 첨가제를 상기 공기투과계수 및 영률의 요건을 손상시키지 않는 한 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 공기타이어의 일례의 자오선방향 개략 반단면설명도인 제2도에 도시된 바와같이 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고, 영률이 1 내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름으로 이루어지는 공기투과방지층(1)을 좌우 한쌍의 비드코어(4, 4)사이에 구비된 카커스층(3)의 전 내주면을 실질적으로 덮도록 배치한다. 5는 측벽부를 나타낸다.
본 발명에 따른 공기타이어의 다른 공기투과방지층으로서 사용가능한 고무의 예로는 종래에 이너 라이너층으로서 일반적으로 사용되던 임의의 고무, 예컨대 부틸고무, 할로겐화 부틸고무 등이 있다.
본 발명의 제 1양태에 따르면 공기투과방지층(1)이, 열가소성 수지 또는 이것의 엘라스토머와의 배합물을 함유하는 폴리머조성물로 구성된 필름으로 이루어지는 공기투과방지층(이하 간단히 필름라이너라 함) 및 고무로 이루어지는 공기투과방지층(이하, 간단히 고무라이너라 함)인, 예컨대 제3도에 예시된 바와같은 공기타이어의 구조가 제공된다.
필름라이너는 가장 넓은 벨트(6)의 두 단부 위치(B)부터 크라운 중심방향으로 적어도 20mm(바람직하게는 40mm)위치(Y)까지, 그리고 벨트의 두 단부 위치(B)부터 비드부방향으로 최대 20mm(바람직하게는 15mm)위치(X)의 크라운 중심측에서 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치된다. 내면의 나머지는 고무라이너로 덮인다. 제3도에서 3은 카커스를 나타내고 w는 벨트폭을 나타낸다.
따라서 제4도에 나타낸 바와같이 필름라이너(7)는 벨트 단부의 산소 열화를 최저한으로 방지하기 위해 가장 넓은 벨트(6)의 두 단부(B)부터 크라운 중심(C)방향으로 20mm위치(Y)까지의 범위에서 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치된다. 타이어 내면 영역의 나머지에는 고무라이너(8)가 배치된다.
한편 제5도에 나타낸 바와같이 필름라이너(7)는 가장 넓은 벨트(6)의 두 단부 위치(B)부터 비드부 방향으로 20mm위치(X)의 크라운 중심측의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치됨으로써 필름라이너의 피로 손상을 최대한 방지하고, 타이어 내면의 위치(X)부터 비드부측의 외측 영역 나머지에는 고무라이너(8)가 배치된다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면 공기투과방지층(1)이 필름라이너(7)와 고무라이너(8)의 조합물로 이루어지기 때문에 벨트부의 피로 내구성을 떨어뜨리지 않고 공기타이어를 경량화하는 것이 가능하다. 필름라이너(7)와 고무라이너(8)는 벨트(6)의 내측에 있는 한 카커스(3)의 내측 또는 외측에 있을 수 있다. 또한 필름라이너(7)와 고무라이너(8)의 접합부는 이 라이너들중 어느 하나의 내측에 있을 수 있다.
본 발명에 따른 공기타이어의 공기투과방지층과 카커스층 사이에는 통상적 일반적으로 사용되는 타이고무층이 배치될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 공기투과방지층은 다층의 구성일 수 있다. 그러나 타이고무층을 포함한 공기투과방지층의 총 두께는 1.2mm이하이어야 한다.
본 발명에 따른 공기타이어의 공기투과방지층(필름라이너(7)와 고무라이너(8))과 타이고무층(9)의 조합의 몇가지 예를 제6도의 (a) 내지 (f)에 개략적으로 나타낸다. 타이고무층은 종래에 통상적으로 사용되는 것들을 포함할 수 있다는 것에 주의한다. 예를 들면 디니트로소 화합물 또는 다른 발포제 및 요소계 발포보조제로부터 제제된 발포고무를 들 수 있다.
본 발명의 제 2양태에 따른 공기타이어의 공기투과방지층은 타이어 내부의 카커스층 내측에 배치할 수 있다. 이것은 타이어 내부로 부터의 공기투과 및 확산을 방지하여 타이어내의 공기압을 장기간 유지할 수 있다.
공기타이어의 공기투과방지층 배치의 전형적인 예를 보여주는 자외선방향 반단면도인 제2도에 있어서 카커스층(3)은 좌우 한쌍의 비드코어(4, 4)사이에 걸쳐 있다. 카커스층(3)내측의 타이어 내면에는 공기투과방지층(1)이 구비되어 있다. 본 발명에서 이 공기투과방지층(1)은 요철상의 돌기를 갖는 열가소성 필름으로 구성된다.
본 발명에 따른 표면에 요철을 갖는 열가소성 필름으로 구성된 공기투과방지층을 갖는 공기타이어의 제조방법을, 제2도에 나타낸 바와같이 카커스층(3)의 내측에 공기투과방지층을 배치하는 경우를 일례로 들어 설명하면, 공기투과방지작용을 갖는 열가소성 수지1종 이상을 일반적인 압출등에 의해 단층 또는 다층의 평편상 열가소성 필름으로 제작하거나 또는 예컨대 인플레이션성형을 사용하여 단층 또는 다층의 원통상 열가소성 필름을 제조한다.
다음에 압출된 단층 또는 다층의 평판상 또는 원통상의 열가소성 필름은 통상의 방법으로 공기투과방지층을 구성하는 열가소성 필름이 가장 내측이 되도록 타이어용 고무재료에 적층한다. 원통상 필름의 경우에는 그린 타이어 성형시에 드럼상에 필요량을 절단하여 공급해서 원통상 필름을 타이어 성형용 드럼에 끼운다는 것에 주의한다. 이 원통상 열가소성 필름은 일단 룰등에 권취하여 그린타이어 성형시에 성형드럼상에 공급할 수 있다. 성형드럼상에 끼워진 원통상 열가소성 필름상에 카커스, 측면, 벨트, 트레드 및 나머지 타이어 부재를 적층한다. 이 적층물을 통상대로 인플레이션시켜 그린타이어를 제조한 다음 그것을 가황 및 일체화하여 공기타이어를 제조할 수 있다.
본 발명의 제2양태에 따르면 타이어 가황용 블래더의 외표면에 요철이 구비된다. 이것을 사용하여 그린 타이어의 가장 내측의 열가소성 필름의 공기투과방지층 표면에 요철을 형성한다. 이 요철은 이너 라이너층의 실질적인 전면에 걸쳐 구비될 수 있으나, 타이어 사용중에 부여되는 반복된 변형이 큰 부분, 예컨대 측벽부(5)내면의 공기투과방지층(1)에 적어도 구비되어야 한다.
본 발명에 따른 공기투과방지층을 형성하는 열가소성 필름의 요철은 높이(또는 깊이) 0.1 내지 2.0mm, 바람직하게는 0.5 내지 1.0mm의 산 또는 홈일 수 있다. 이 높이가 0.1mm미만이면 원하는 추종효과가 얻어질 수 없고, 반대로 2mm를 넘으면 요철의 각등에서 큰 응력집중이 발생하게 되고 이 부분으로부터 균열이 쉽게 생길 수 있다. 요철의 패턴은 원상, 타원상, 자갈무늬, 격자상 홈, 경사진 홈등과 같은 임의의 형상 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다는 것에 주의한다. 또한 이너 라이너층의 각이 되는 부분은 바람직하게는 충분한 R형상으로 하여 사용시의 타이어 변형을 따라서 이너 라이너층의 형상을 변화시킴으로써 필름재료 자체에의 부하를 줄여야 한다.
일반적으로 트레드부는 고강성의 벨트층으로 보호된다. 또한 비드부는 고강성의 비드 충전제로 보호된다. 따라서 벨트단부부터 비드충전제 앞까지의 측벽부에서 반복변형이 크게 된다. 구체적으로 타이어 단면높이(H)에 대하여 0.5H 내지 0.65H 범위의 측벽부에서 반복 변형이 특히 크게 된다.
제7a도 내지 제7e도는 본 발명의 공기타이어를 제조하는데 사용되는 블래더(16) 표면의 요철패턴의 몇가지 예를 보여주는 개략도이다. 예시된 바와같이 어떤 패턴이든지 사용할 수 있다. 또한 제8a도 및 제8b도는 제조된 타이어의 단면도인데, 여기서 10은 공기타이어의 표면층을 나타내고 1은 공기투과방지층을 나타낸다.
본 발명의 제 2양태에 따른 공기타이어는 제9도에 나타낸 바와같이 공기타이어(12)의 타이어 단면높이(H)에 대하여 0.5H위치의 타이어 내면과의 교점(Q)과 적어도 요철상 필름으로 덮인 0.65H위치의 타이어 내면과의 교점(P)사이의 범위(14)에 공기투과방지층의 표면부분을 가져야 한다. 본 발명의 제 2양태에 따르면 요철부분은 타이어 측면부의 0.5H 내지 0.65H의 범위로 부터 반경방향으로 널은 영역에 걸쳐 연장된다. 물론 이 요철상 필름은 실질적으로 전 공기투과방지층에 걸쳐 배치될 수 있다.
제10도에 있어서 P와 Q사이의 필름층의 소정 방향의 형상신도(E1)는 타이어를 소정방향으로 절단하여 그 단면에서 카커스층과 평행한 곡선을 P와 Q사이에서 그리고 (PQ=Lo), P와 Q사이의 실제 필름길이를 L로 정의하는 경우 (L-Lo)/Lo로 정의된다. 단면이 원주방향일 때는 카커스코드의 중심을 연결한 곡선을 카커스층의 곡선으로서 사용한다. 실제 필름두께는 타이어로부터 필름재료를 절단하여 편평하게 펼치거나 또는 타이어 단면도상에서 요철곡선의 길이를 측정함으로써 구할 수 있다. 다음에 이 부분의 타이어 재료를 타이어로부터 절단하여 편평하게 펼친다. 편평한 상태의 P와 Q사이의 필름길이를 L1로 정의한다. 필름재료를 파단될 때까지 원주방향 및 반경 방향으로 잡아당긴다. 필름이 파단될때의 P와 Q 사이의 필름 길이를 L2로 정의한다. 재료의 신도(E2)는 (L2-L1)/L1로 정의된다.
이때의 E1+E2를 원주방향 및 단면방향에 대해서 구한다. 이것을 실제 파단신도로 정의한다. 본 발명에 따르면 이 신도(E1)는 원주방향과 반경방향의 반경 둘다에서 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10%인 것이 바람직하다. 또한 형상 신도가 0%일때 (필름이 편평할 때), 재료 신도는 적어도 15%이어야 한다. 이때 모든 경우에 실제 파단신도는 적어도 15%이어야 하는데, 그렇지 않으면 공기투과방지층이 타이어의 이동을 추종할 수 없게 되어 내구성에 문제가 있게 된다. 30%를 넘는 것이 바람직하다. 제10도에서 12는 공기타이어를 나타내고 3은 카커스층을 나타내며 13은 타이어 내면을 나타낸다.
본 발명의 제 2양태에 따라 공기투과방지층이 적층되는 고무층의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 타이어용 고무재료로서 종래에 일반적으로 사용되던 어떤 고무재료든지 사용할 수 있다. 그러한 고무의 예로는 카본블랙, 프로세스 오일, 가황제 및 다른 첨가제를 가한, NR, IR, BR, SBR 또는 또 다른 디엔고무, 할로겐화 부틸고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 스티렌 엘라스토머 등으로 이루어지는 고무조성물을 들 수 있다.
본 발명의 제 3양태에 따르면, 열가소성 수지 또는 열가소성 수지/엘라스토머를 필름으로 만들고, 적어도 제11도에 나타낸 타이어 단면높이(H)의 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부(14)에서 예컨대 제12도에 나타낸 바와같이 카커스코드(15)와 공기투과방지층(1)간의 거리(t)를 적어도 0.3mm, 바람직하게는 0.3 내지 0.5mm 로 한다. 0.3mm미만의 거리(t)는 내구성의 면에서 바람직하지 않다.
카커스층(3)중의 카카스코드(15)와 공기투과방지층(1)간의 거리(t)가 적어도 0.3mm인 것을 보장하기 위해 적어도 0.5H 내지 0.65H의 범위에서 카커스층(3)과 공기투과방지층(1)사이에 부틸고무, 타이고무, 부틸고무와 타이고무, 또는 또다른 고무층을 삽입할 수도 있다는 것에 주의한다. 이 경우에 고무층의 두께는 성형가공성의 면에서 적어도 0.5mm인 것이 바람직하다. 고무층은 예컨대 디니트로소 화합물 또는 다른 발포제 및 요소계 발포보조제로 제제된 발포고무일 수 있다는 것에 주의한다. 또한 카커스 코드의 게이지를 보다 두껍게 할 수도 있다. 이 경우에는 경량화의 관점에서 t＞t'(제12도 참조)인 것이 바람직하다.
이상, 공기투과방지층이 카커스의 내측에 있는 경우를 설명하였으나 공기투과방지층은 고무층을 사이에 두고 카커스층의 외측에 배치할 수도 있다. 또한 공기투과방니층은 전체로서 상기 조건을 만족시키는 한 다층일 수도 있다.
[실시예]
이제실시예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명하나, 물론 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예 Ⅰ-1 내지 Ⅰ-10, 비교예 Ⅰ-1내지Ⅰ-5 및 표준예Ⅰ-1
표 Ⅰ-1에 나타난 바와같이, 재료 A 내지 E로 이루어진 폴리머필름, 재료 F로 이루어진 고무 및 타이고무(재료: 천연고무, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무와 기타의 배합물)를 사용하여 표 Ⅰ-1에 나타낸 구성의 공기투과방지층을 갖는 타이어를 제작하였다. (사이즈: 165SR13, 림 사이즈: 13×41/2-J). 이들 타이어 및 표준예 Ⅰ-1 의 타이어에 대해 다음 시험을 실시하였다.
그러나 이들 타이어는 모두 타이어 단면높이(H)의 0.5H 내지 0.65H범위의 공기투과방지층에 재료 F(부틸고무)를 사용하였기 때문에 실제파단신도가 15%보다 훨씬 컸으며, 따라서 이 부분의 공기투과방지층은 내구성 시험시에 파단되지 않았다.
결과를 표 Ⅰ-1에 나타낸다.
[공기투과방지층의 내구성 서험법]
다음 조건하에 타이어를 주행시킨 다음 공기투과방지층을 평가하였다. 균열, 박리, 부풀음 또는 다른 문제가 관찰된 경우에는 불량(×), 전혀 관찰되지 않은 경우에는 양호(◎), 실질적인 문제를 제기하지 않는 정도의 문제가 발생한 경우에는 "○"로 타이어를 평가하였다.
주행조건: JATMA로 규정된 표준 림을 사용하여 140kPa의 압력으로 타이어에 공기를 채우고 타이어를 1707mm드럼상에서 실온 38℃ 및 속도 80km/h로 10,000km 주행시켰다.
[벨트코드 고무의 열화 시험법]
JATMA로 규정된 표준 림을 사용하여 350kPa의 압력으로 타이어에 산소를 채우고 타이어를 70℃의 온도에서 14일 동안 열화시킨 다음 No. 1벨트와 No. 2벨트사이에서 벨트단부의 고무 샘플을 취하여 100%신장시의 모듈러스(M100')를 측정하였다. 이것의 모듈러스와 다음 제품의 백분율[산소열화후의 모듈러스(M100')]/[신제품시의 모듈러스(M100)]×100을 구하여 벨트고무의 열화지수로서 사용하였다. 벨트고무의 열화지수는 열화가 클수록 값이 커짐을 보였다. 즉 벨트코드의 열화지수는 값이 작을 수록 양호하다(100에 가까운 것이 양호하다).
[성형가공성 시험법]
타이어 성형시에 재료가 신장해 버리는 경우를 "불량"(×), 신장하지 않는 경우를 "양호"(◎)로 평가하였다. 허용가능한 하한은 (○)였다.
[공기누출 시험법]
초기압력 200kPa, 실온 21℃ 및 무부하의 조건하에 3개월 동안 타이어를 방치하였다. 내압의 측정간격은 4일로 하였다. 다음 식
Pt/Po=exp(-αt)
으로 회귀하여 α값을 구하였다. 상기 식에서 Pt는 측정압력이고 Po는 초기압력이며 t는 경과 일수이다.
얻어진 α값을 사용하고 t=30(일)을 대입하여
β=[1-exp(-αt)]×100
을 얻었다. 이 β 값을 1개월당의 압력손실율(%/월)로 한다.
표 Ⅰ-1에 나타낸 재료 A 내지 F로서는 다음의 구성을 이용하였다.
1)재료 A: 나일론 MXD6(MXD6)(미츠비시 가스 케미칼제 레니 6002)50부, 마스터 배치 A(부틸고무 브롬화물: 엑손 케미칼제 엑손 브로모부틸 2244 100부, 카본 블랙 GPF: 도카이 카본제 시스트 V 60부, 스테아르산 1부, 석유계 탄화수소 수지: 엣소제 에스코레즈1102 10부, 및 파라핀계 프로세스 오일 10부)90.5부, 아연화 1.5부, DM 0.5부, 및 황 0.3부로 이루어지고 공기투과계수가 1.02×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg, 영률이 128MPa인 재료.
2) 재료 B: 나일론 6(N6)(도레이제 CM4061) 28부, 나일론 MXD6 (MXD6)(미츠비시 가스 케미칼제 레니 6002)37.8부, 마스터 배치 A(부틸고무 브롬화물: 엑손 케미칼제엑손 브로모부틸 2244 100부, 카본블랙 GPF: 도카이 카본제 시스트 V 60부, 스테아르산 1부, 석유계 탄화수소수지: 엣소제 에스콜레트1102 10부, 및 파라핀계 프로세스 오일 10부)48.9부, 아연화 1.5부, DM 0.5부, 및 황 0.3부로 이루어지고 공기투과계수가 0.84×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg, 영률이 287MPa인 재료.
3) 재료 C: 나일론 6(N6)(도레이제CM4061) 25.2부, 나일론 MXD6 (MXD6)(미츠비시 가스 케미칼제 레니 6002)37.8부, Br-(폴리이소부틸렌-p-메틸스틸렌)(엑손 케미칼제 EXXPRO89-4)27.0부, 및 나일론6/나일론66/나일론610(도레이제 CM4001)10부로 이루어지고 공기투과계수가 0.63×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg, 영률이 317MPa인 재료.
4)재료 D: EVOH(구라레이제 Evaaal EPE153B, 공기투과계수가 0.052×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg,영률 1020MPa).
5) 재료 E: 나일론 MXD6(MXD6)(미츠비시 가스 케미칼제 레니 6002, 공기투과계수가 0.019×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg, 영률 1550MPa.
6) 재료 F: 부틸고무 (공기투과계수가 55×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg,영률 15MPa).
실시예 Ⅰ-1은 두께 0.2mm의 재료로 된 필름상 공기투과방지층이 구비되고 나머지 범위에 고무 공기투과방지층이 구비되며 고무 공기투과방지층이 구비되는 범위에 타이고무층이 삽입되는 예이다. 실시예 Ⅰ-2 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 재료가 재료 A에서 재료 B로 변경된 예이다. 실시예Ⅰ-3은 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 재료가 재료 A에서 재료 C로 변경된 예이다. 실시예 Ⅰ-4는 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 재료가 재료 A에서 재료 D로 변경된 예이다. 실시예 Ⅰ-5는 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 재료가 재료 A에서 재료 E로 변경된 예이다. 재료 E를 사용하더라도 필름상 공기투과방지층의 범위가 벨트 단부를 넘어가지는 않기 때문에 필름상 공기투과방지층의 내구성에 따른 문제는 없다(실시예 Ⅰ-8 및 비교예 Ⅰ-2참조). 실시예 Ⅰ-6은 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 두께가 0.02mm에서 1.2mm로 변경된 예이다. 실시예 Ⅰ-7은 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 범위가 변경된 예이다. 실시예 Ⅰ-1과 비교할 때 벨트 코드 고무의 열화에는 거의 차이가 없으나 압력손실 및 타이어 질량은 작아진다. 실시예 Ⅰ-8은 실시예 Ⅰ-1과 비교하여 필름상 공기투과방지층의 범위가 넓어지고 재료가 재료 A에서 재료 E로 변경된 예이다. 재료 E를 사용할 때 필름상 공기투과방지층의 범위를 넓게 하면 문제가 생긴다(실시예 Ⅰ-5 및 비교예 Ⅰ-2참조). 실시예 Ⅰ-9는 고무 공기투과방지층의 범위뿐만 아니라 필름상 공기투과방지층에도 타이고무층이 구비되는 예이다. 고무 공기투과방지층은 필름상 공기투과방지층 밖의 범위에 구비된다. 실시예 Ⅰ-10은 고무 공기투과방지층 및 타이고무층이 전면에 걸쳐 구비되고 필름상 공기투과방지층도 또한 구비되는 예이다. 벨트 코드 고무의 열화 및 압력 손실이 적고 타이고무층의 두께를 종래기술의 예보다 작게하므로 타이어 질량도 또한 작아지게 된다.
비교예 Ⅰ-1은 재료 A가 필름상 공기투과방지층에 사용되고 그것이 벨트 단부를 상당히 초과하는 범위에 구비되는 예이다. 타이어 사용시에 변형이 큰 측면부까지 필름상 공기투과방지층이 연장되므로 내구성이 불량(×)하게 된다. 비교예 Ⅰ-2는 재료 E가 필름상 공기투과방지층에 사용되고 벨트단부를 크게 초과하는 범위에 구비되는 예이다. 타이어 사용시에 변형이 큰 측면부까지 필름상 공기투과방지층이 연장되므로 내구성이 불량(×)하게 된다. 비교예 Ⅰ-3은 필름상 공기투과방지층의 사용범위가 좁아서 벨트코드 고무의 열화, 압력손실, 및 중량감소의 개선효과가 나타나지 않는 예이다. 비교예 Ⅰ-4는 필름상 공기투과방지층의 두께를 0.01mm로 한 예이다. 필름상 공기투과방지층의 두께가 얇으므로 성형가공성이 불량(×)하다. 비교예 Ⅰ-5는 필름상 공기투과방지층의 두께를 1.3mm로 한 예이다. 필름상 공기투과방지층의 두께가 두꺼우므로 타이어의 질량이 증가한다.
공지예 Ⅰ-1은 고무를 공기투과방지층에 사용하는 종래 타이어의 예이다.
[실시예 Ⅱ-1]
타이어 가황용 블래더의 금형 캐비티 전면에 깊이 1mm, 피치 3mm의 격자상 홈을 냈다. 그 금형에서 블래더용 고무를 사출성형하고 가황하여 타이어 가황용 블래더를 제작하였다.
다음에 타이어 성형시에 염화비닐리덴(두께 0.05mm)의 양면에 폴리프로필렌(두께 0.02mm)을 적층하여 얻은 두께 0.09mm의 대상(帶狀) 3층 필름을 이너 라이너 재료로서 사용하였다. 이것을 타이어 성형용 드럼에 감았다. 그 위에 타이어 부재를 적층하고 인플레이션시켜 그린 타이어를 얻었다. 이 그린 타이어의 가황에 상기 블래더를 사용하여 185℃, 15분, 압력 2.3MPa로 가황을 실행하여 사이즈 165SR13의 타이어를 성형하였다.
[실시예 Ⅱ-2]
표 Ⅱ-1에 나타낸 조성, 즉 수지, 고무재료 및 동적 가교에 필요한 가교제제를 2축 혼련 압출기로 혼합하여 스트랜드 형태로 압출하고 냉각시킨 다음 수지용 펠레타이저를 사용하여 펠렛화하고, 그 다음 통상의 40mm단축 수지용 압출기를 사용하여 T-다이로 압출하여 360mm 폭 및 0.1mm두께의 대상 필름을 제작하였다. 이것을 타이어 성형용 드럼에 감았다. 이 위에 타이어 부재를 적층하여 내부층을 형성하고 그린 타이어를 얻었다.
이 그린타이어를 실시예 Ⅱ-1과 유사한 블래더를 사용하여 가황해서 타이어 사이즈 165SR13의 타이어를 성형하였다.
[실시예 Ⅱ-3]
타이어 가황용 블래더의 금형 캐비티 전면에 0.2mm깊이의 자갈무늬를 만들어 실시예 Ⅱ-1과 동일한 방법으로 블래더를 제조하고, 이 블래더를 사용하여 실시예 Ⅱ-1과 유사한 필름을 이너 라이너로서 사용하는 타이어를 제작하였다.
[실시예 Ⅱ-4]
타이어 가황용 블래더의 금형 캐비티 전면에 깊이 0.5mm, 피치 3mm의 격자상 홈을 내고, 그 금형에서 블래더용 고무를 사출성형하여 타이어 가황용 블래더를 제작하고, 이것을 사용하여 실시예 Ⅱ-1과 유사한 필름을 이너 라이너로서 사용하는 타이어를 제작하였다.
[비교예 Ⅱ-1]
통상 사용되는 블래더(피치 30mm, 깊이 1mm의 공기배출용 홈을 가짐)를 사용하여 실시예 1과 유사한 필름을 이너 라이너로서 사용하는 타이어를 제작하였다.
[평가시험]
이들 타이어를 원주방향 및 단면방향으로 절단하여 이너 라이너층의 길이가 요철이 없는 경우와 비교하여 얼마나 변화되었는지를 측정하였다. 또한 이들 타이어의 옥내 내구시험을 실시하고 그후 이너 라이너부의 상태를 검사하였다. 결과를 표 Ⅱ-2에 나타낸다.
[ 실시예 Ⅲ-1 내지, 비교예 Ⅲ-1 내지 Ⅲ-7 및 표준예 Ⅲ-1 내지 Ⅲ-2]
다음 재료 G 내지 J로 이루어진 폴리머 필름을 사용하여 표 Ⅲ-1에 나타낸 구성의 공기투과방지층을 갖는 타이어를 제작하였다(사이즈: 165SR13, 림 사이즈: 13×41/2-J). 이들 타이어에 대해 다음의 시험을 실시하였다.
재료G: 나일론 6(N6)(도레이제CM4061)28부, 나일론 MXD6(MXD6)(미츠비시 가스 케미칼제 레니 6002), 말레산변성 에틸렌프로필렌고무(M-EPM)30부, 및 메틸렌 디아닐린 0.18부로 이루어지고 공기투과계수가 2.13×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg, 영률이 257MPa인 재료.
재료H: N6 25.2부, MXD6 37.8부, 마스터 배치 A(부틸 고무 브롬화물: 엑손 케미칼제엑손 브로모부틸 2244 100부, 카본 블랙 GPF: 도카이 카본제시스트 V 60부, 스테아르산 1부, 석유계 탄화수소 수지: 엣소제 에스콜레트1102 10부, 및 파라핀계 프로세스 오일 10부)48.9부, 히젝스 밀리온 240M(EEA)10부, 아연화 1.5부, DM 0.5부, 및 황 0.3부로 이루어지고 공기투과계수가 0.84×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsㆍcmHg, 영률이 244MPa인 재료.
재료I: N6 25.2부, MXD6 37.8부, Br-(폴리이소부틸렌-p-페틸스티렌)(엑손 케미칼제EXXPRO 89-4)27.0부, 및 나일론6/나일론 66/나일론 610(도레이제 CM4001)10부로 이루어지고 공기투과계수가 0.63×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsㆍcmHg, 영률이 317MPa인 재료.
재료J: 부틸고무 (공기투과계수가 55×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsㆍcmHg, 영률 15MPa)
[공기투과방지층의 내구성]
다음의 건열열화조건 및 다음의 주행조건하에서 공기투과방지층에 파손이 생긴 경우를 "불량"(×), 파손이 생기지 않은 경우를 "양호"(○) 로 하였다.
(1)건열열화조건: 타이어에 350kPa의 압력으로 산소를 채우고 70℃의 온도에서 14일 동안 타이어를 열화시켰다.
(2)주행조건: JATMA로 규정된 표준 림을 사용하여 170kPa의 압력으로 타이어에 공기를 채우고 타이어를 1707mm의 드럼상에서 -2°의 캠버 각을 부여하여 60km/h의 속도로 100시간동안 주행시킨다. 하중으로서는 JATMA로 규정된 최대 부하능력의 75±24%를 0.03Hz의 정현파로 부여하고, 동시에 위상을 180° 옮긴 파형으로 ±3°의 슬립각을 부여한다.
[성형가공성 시험법]
타이어 성형시에 재료가 신장해버리는 경우를 "불량"(×), 신장하지 않는 경우를 "양호"(○)로 하였다.
[압력손실율]
초기압력 200kPa, 실온 21℃ 및 무부하의 조건하에 3개월 동안 타이어를 방치한다. 내압의 측정간격은 4일로 하였다. 다음 식
Pt/Po=exp(-αt)
으로 회귀하여 α값을 구하였다. 상기 식에서 Pt는 측정압력이고 Po는 초기압력이며 t는 경과 일수이다. 얻어진 α값을 사용하고 t=30(일)을 대입하여
β=[1-exp(-αt)]×100
을 얻었다. 이 β 값을 1개월당의 압력손실율(%/월)로 한다.
[카커스 코드와 공기투과방지층간의 거리(t) 측정법]
타이어 측면부를 원주방향으로 절단하고 그 단면의 폭 50mm의 범위에서 카커스 코드의 공기투과방지층측의 표면부터 공기투과방지층의 카커스 코드측의 표면까지의 최단 거리(t1-tn)을 측정한다. 그 평균치의 카커스 코드와 공기투과방지층간의 거리(t)로 한다.
결과를 표 Ⅲ-1에 나타낸다.
타이어 고무층 및 부틸 고무층의 재료로서는 통상의 온도에서 혼련되어 시트로 가공된 다음 혼합물을 사용한다는 것에 주의한다.
타이어고무층의 조성 중량부
NR(SMR-20) 70
SBR(1502) 30
아연화 4.0
스테아르산 2.0
노화방지제 1.0
점접착제 1.0
카본블랙(N660) 60
아로마오일 10
황 2.0
가황촉진제(NS) 1.0
부틸고무층의 조성 중량부
브롬화브틸고무 80
NR(SMR-20) 20
스테아르산 1.0
점접착제 3.0
카본블랙(N660) 60
아로마오일 5.0
황 1.0
아연화 4.0
가황촉진제(NS) 1.0
[산업상의 이용가능성]
이상 설명한 바와같이 본 발명의 제 1양태에 따르면 벨트부를 통과하는 공기(산소)의 양이 감소되므로, 벨트 코드 고무의 산소 열화가 감소되고 벨트부의 내구성이 개선되며 고무로 이루어진 공기투과 방지층을 2차 성형의 리프트를 고려하는 두께로 할 필요가 없다. 또한 특정 수지 또는 수지/고무로 이루어진 공기투과방지층은 게이지를 고무보다도 얇게 할 수 있으므로 경량화가 가능해진다. 또한 변형이 큰 측면부에는 수지 또는 수지/고무로 이루어진 공기투과방지층을 사용하기 보다는 고무로 제조된 공기투과방지층을 사용하므로 피로로 인한 문제가 발생하는 것을 방지하는 효과가 얻어진다.
본 발명의 제 2양태에 따르면, 표면에 요철을 갖는 열가소성 필름을 이너 라이너층으로서 사용하므로, 필름이 타이어 사용시의 반복된 균형을 충분히 따를 수 없기 때문에 필름에 다수의 균열이 발생하고 공기밀봉성이 저하할 위험이 있는 종래기술의 문제를 해결하고, 열가소성 필름을 이너 라이너층으로서 사용할 때에도 타이어 사용시의 반복된 변형으로 인해 균열이 발생하지 않고 뛰어난 공기압 유지성을 갖는 공기타이어를 제공 하는 것이 가능하다.
가소성 또는 열가소성 수지/엘라스토머로 이루어진 공기투과방지층과 카커스층 사이에 국소변형을 용이하게 하는 고무게이지가 확보되어 있으므로 공기투과방지층의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 또한 상기 특정 재료로 이루어진 공기투과방지층은 공기투과계수를 작게 하여 종래의 공기투과방지층 보다도 얇게 할 수 있기 때문에 공기타이어를 경량화하는 것이 가능하다.
실시예 Ⅲ-5와 실시예 Ⅲ-10의 비교로부터 카커스층과 공기투과방지층 사이에 삽입되는 고무층의 두께는 성형가공성의 관점에서 적어도 0.5mm로 하는 것이 바람직하다는 것에 주목한다. 또한 실시예 Ⅲ-11과 실시예 Ⅲ-9의 비교로부터 카커스 코드 게이지를 두껍게 할 때에는 공기투과방지층과 접하는 측만을 두껍게 하는 것이 경량화의 점에서 바람직하다.

Claims (5)

  1. 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1 내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물의 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이 밸트의 두 단부 위치부터 크라운 중심방향으로 적어도 20mm범위의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되며 또한 벨트의 두 단부 위치부터 비드부 방향으로 최대 20mm 위치의 크라운 중심측의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되고, 타이어 단면 높이(H)의 적어도 0.5H 내지 0.65(H) 범위의 타이어 측면부에 원주방향 및 반경방향의 실제파단 신도가 15%인 공기투과방지층을 사용하는 것을 특징으로 하는 공기타이어.
  2. 제1항에 있어서, 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부의 공기투과방지층으로서 고무를 사용하는 것을 특징으로 하는 공기타이어.
  3. 제1항에 있어서, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1 내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물의 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이, 타이어 단면높이(H)의 적어도 0.5H 내지 0.65H 범위의 타이어 측면부에도 또한 배치되며, 타이어 단면높이(H)의 0.5H 내지 0.65H 범위에서 공기투과방지층의 원주방향 및 반경방향의 형상신장량을 적어도 5%로 하고 재료 신장량을 10%로 하도록 표면에 요철을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기타이어.
  4. 제3항에 있어서, 요철을 구비한 공기투과방지층의 원주방향 길이 및 단면방향 길이가 둘다 요철이 없는 경우의 길이보다 적어도 5% 더 길며, 요철의 높이는 0.1 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 공기타이어.
  5. 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고, 영률이 1 내지 1000MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름으로 이루어지는 공기투과방지층이, 밸트의 두 단부위치부터 크라운 중심방향으로 적어도 20mm범위의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되며 또한 벨트의 두 단부 위치부터 비드부 방향으로 최대 20mm위치의 크라운 중심측의 타이어 내면을 실질적으로 덮도록 배치되는 공기타이어에 있어서, 타이어 단면 높이(H)에 대하여 적어도 0.5H 내지 0.65H의 범위에서 카커스코드 내측의 고무두께(t)를 적어도 0.3mm로 하고, 이 범위에, 공기투과계수가 25×10-12ccㆍcm/cm2ㆍsecㆍcmHg이하이고 영률이 1 내지 350MPa인 열가소성 수지 또는 열가소성 수지와 엘라스토머의 배합물을 함유하는 폴리머 조성물로 구성된 필름상 공기투과방지층이 배치되는 것을 특징으로하는 공기타이어.
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