KR100534657B1 - 공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 인너라이너 고무가 부착될 곳에 분사하여 인너라이너 층을 형성시킴으로써 공기투과도를 낮출 수 있는 공기압 타이어의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 공기압 타이어의 제조에 있어서, 타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사시켜 인너라이너 층을 형성시킴으로써 공기투과도를 낮추고, 얇은 두께를 가져 타이어의 연비를 높이고 중량을 감소시킬 수 있는 공기압 타이어의 제조방법 제공을 목적으로 한다.

한편 본 발명은 위에서 언급한 방법으로 제조하여 공기투과도가 낮고, 중량이 감소된 공기압 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 공기압 타이어의 제조에 있어서,

타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사시켜 인너라이너 층을 형성시키는 단계를 포함한다.

Description

공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법{Manufacturing method for pneumatic tire with low permeability}

본 발명은 공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 인너라이너 고무가 부착될 곳에 분사하여 인너라이너 층을 형성시킴으로써 공기투과도를 낮출 수 있는 공기압 타이어의 제조방법에 관한 것이다.

타이어는 공기압이 낮아지면 주행시 타이어의 변형량이 커지게 되고 발열이 증가하여 타이어의 수명이 감소할 수 있기 때문에 항상 적정 수준의 공기압을 유지하는 것이 중요하다.

타이어 부품의 하나인 인너라이너는 튜브레스 타이어(Tubeless Tire)에 사용되는 부품으로서, 튜브대신 타이어의 카카스 코드층 안측에 부착하여 타이어 내부의 공기가 누설되지 않도록 사용되는 고무층이다. 이러한 역할을 수행하는 인너라이너는 그린타이어 성형시 밴드드럼에 와인딩하여 이용하고 있다.

타이어의 연비를 높이고 중량을 감소시키기 위해서는 인너라이너의 공기투과도를 낮추고, 얇은 두께를 가져야한다.

일반적으로 인너라이너의 원료고무는 공기투과도가 낮은 부틸고무와, 클로로부틸고무와 브로무부틸고무와 같은 할로부틸고무가 함유된 배합고무를 사용하고, 필요에 따라서는 보강충진제로서 판상의 클레이를 혼합하여 공기투과도를 더욱 낮추고는 동시에 고무물성을 향상시키고 있다. 이러한 인너라이너 배합고무는 두 개의 롤(roll) 사이를 통과시켜 압연하는 방법으로 두께가 0.8mm 이상의 고무 필름을 만들고 이를 타이어 성형과정 후 그린타이어 내측의 카카스 코드층 안측에 부착시키고 있다.

그러나 압연하는 방법으로는 인너라이너는 두께를 0.8mm 이하로 하면, 공기투과도가 높아질 뿐만 아니라 타이어 가류과정에서 접혀지거나 균일하게 팽창하지 못해 품질이 하락하는 요인이 되어 인너라이너의 두께를 감소시키는 것이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 공기압 타이어의 제조에 있어서, 타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사시켜 인너라이너 층을 형성시킴으로써 공기투과도를 낮추고, 얇은 두께를 가져 타이어의 연비를 높이고 중량을 감소시킬 수 있는 공기압 타이어의 제조방법 제공을 목적으로 한다.

한편 본 발명은 위에서 언급한 방법으로 제조하여 공기투과도가 낮고, 중량이 감소된 공기압 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법은 공기압 타이어의 제조에 있어서,

타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사시켜 인너라이너 층을 형성시키는 단계를 포함한다.

본 발명에서 공기투과도를 낮추기 위해 그린타이어 내부 인너라이너 위치에 형성시킨 인너라이너 층은 폴리우레탄 우레아 50∼70중량%와 폴리이소부틸렌 30∼50중량%을 공중합시킨 고분자 중량에 대해 실리케이트 점토를 5∼30% 첨가한 고분자로부터 얻을 수 있다. 이때 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사하여 형성된 인너라이너 층은 0.9mm 이하의 두께, 보다 바람직하게는 0.5∼0.9mm의 두께가 되도록 형성한다.

폴리우레탄 우레아와 폴리이소부틸렌이 공중합된 고분자는 폴리우레탄 우레아에 폴리이소부틸렌 가지를 화학적으로 결합시킨 후 실리케이트 점토를 첨가한다. 즉, 주쇄인 폴리우레탄 우레아 고분자에 폴리이소부틸렌이 머리빗(comb) 형태로 결합하여 폴리이소부틸렌 구조가 공기 사이에 일종의 장벽을 형성하도록 하여 공기투과도를 감소시키고 고분자의 물성도 향상시킨다. 이때 실리케이트 점토를 고분자에 랜덤(random)하게 첨가시키면 공기가 침투하는 경로를 차단할 수 있어 공기투과도를 더욱 낮출 수 있다. 또한 폴리우레탄 우레아에 폴리이소부틸렌이 공중합된 고분자에 의해 형성된 고분자층에 실리케이트 점토가 포함되어 있으므로 연성을 감소시키기 않아 얇은 두께의 인너라이너 층을 타이어에 형성할 수 있다.

본 발명에서 인너라이너 층을 형성하는 고분자 물질로서 폴리우레탄 우레아 고분자는 분자량이 100,000∼10,000,000 이고, 폴리이소부틸렌은 분자량이 100,000∼10,000,000인 것을 사용한다. 본 발명에서 다양한 분자량을 가지는 폴리우레탄 우레아와 폴리이소부틸렌을 적용한바 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 폴리우레탄 우레아 고분자는 분자량이 100,000∼10,000,000 이고, 폴리이소부틸렌은 분자량이 100,000∼10,000,000인 것을 사용하는 것이 좋기 때문이다.

본 발명에서 그린타이어 내부 인너라이너 위치에 형성시킨 인너라이너 층은 다양한 함량의 폴리우레탄 우레아와 폴리이소부틸렌가 공중합된 고분자를 적용한바 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 폴리우레탄 우레아 50∼70중량%와 폴리이소부틸렌 30∼50중량%을 불규칙적으로 뒤섞어서 공중합시켜 얻을 수 있는 고분자(혼성중합체)를 사용하는 것이 좋다. 상기에서 폴리우레탄 우레아와 ??리이소부틸렌의 공중합은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 당업자가 적의 선택하여 선택할 수 있으며, 본원발명의 필수 구성요소가 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

폴리우레탄 우레아 50∼70중량%와 폴리이소부틸렌 30∼50중량%을 공중합시킨 고분자 중량에 대해 실리케이트 점토를 5% 미만 사용하면 인너라이너 층이 공기투과를 방지하는 효과가 적고, 30% 초과 사용하면 인너라이너 층의 연성이 급격히 감소하여 타이어의 주행으로 인한 굴신운동에 의해 고분자층이 파괴될 우려가 있다. 따라서 폴리우레탄 우레아 50∼70중량%와 폴리이소부틸렌 30∼50중량%을 공중합시킨 고분자 중량에 대해 실리케이트 점토를 5%∼30% 첨가하는 것이 좋다.

본 발명에서 인너라이너 층은 0.9mm 이하의 두께, 보다 바람직하게는 0.5∼0.9mm의 두께로 그린타이어 내부에 형성한다. 인너라이너 층의 두께가 0.9mm 초과하면 타이어의 중량감소와 이에 따른 연비 향상에 적합하고 두께가 0.5mm 미만으로 형성되면 공기투과도가 높기 때문에 본 발명에서 인너라이너 층은 0.9mm 이하의 두께로 보다 바람직하게는 0.5∼0.9mm의 두께로 형성하는 것이 좋다.

본 발명에서 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사시 분사방법은 일반적으로 고분자를 분사하는 방법을 이용할 수 있다. 이러한 고분자의 분사방법의 일종으로 스프레이법을 이용할 수 있다. 본 발명에서 고분자의 분사방법은 본 발명에서 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.

한편 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 공기압 타이어를 포함한다. 이때 타이어는 자동차용 타이어, 트럭용 타이어 및 버스용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 준비예, 실시예 및 비교예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<준비예>

폴리이소부틸렌 35중량%와 폴리우레탄 우레아 65중량%를 불규칙적으로 뒤섞어서 공중합시켜 고분자를 제조하였다. 이 고분자 중량에 대해 실리케이트 점토(silicate clay)로서 몬트몬릴로나이트의 일종인 크로사이트 15A(Closite 15A) 20중량%를 첨가하여 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 제조하였다.

<실시예 1>

타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 상기 준비예에서 제조한 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 스프레이 방법으로 분사하여 인너라이너 층의 두께가 비드부의 동일 위치를 3군데 측정하여 평균한 값이 0.44mm 되도록 형성한 후 가류하여 205/60R15 규격의 공기압 타이어를 제조하였다.

이 공기압 타이어에 규정된 공기압(P0)을 주입한 것을 초기 공기압으로 하고, 23±3℃에서 30일간 방치한 후에 조사한 공기압(Pt)을 최종 공기압으로 하여 이들의 측정값과 타이어 중량, 누설공기압의 측정결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 이때 누설공기압은 (P0-Pt)/P0 ×100으로 하여 측정하였다.

<실시예 2>

상기 준비예에서 제조한 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 스프레이 방법으로 분사하여 인너라이너 층의 두께가 0.6mm 되도록 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어 중량, 초기 공기압, 최종 공기압 및 누설공기압을 측정하고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

상기 준비예에서 제조한 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 스프레이 방법으로 분사하여 인너라이너 층의 두께가 0.82mm 되도록 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어 중량, 초기 공기압, 최종 공기압 및 누설공기압을 측정하고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

<비교예>

타이어를 성형한 후 그린케이스 내부 인너라이너의 위치에 1.20mm 두께의 인너라이너 고무를 부착시킨 후 가류하여 205/60R15 규격의 공기압 타이어를 제조하였다.

이 공기압 타이어에 규정된 공기압(P0)을 주입한 것을 초기 공기압으로 하고, 23±3℃에서 30일간 방치한 후에 조사한 공기압(Pt)을 최종 공기압으로 하여 이들의 측정값과 타이어 중량, 누설공기압의 측정결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 이때 누설공기압은 (P0-Pt)/P0 ×100으로 하여 측정하였다.

상기에서 인너라이너 고무는 할로부틸 고무 80중량부와 천연고무 20중량부의 혼합고무를 원료고무로 하고, 카본블랙(N660) 65중량비가 첨가된 범용 인너라이너용 배합고무를 사용하였다.

표 1. 실시예 및 비교예 공기압 타이어의 측정 결과

항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
인너라이너 두께(mm)	0.44	0.60	0.82	1.20
타이어 중량(kg/tire)	8.616	8.710	8.818	9.217
초기 공기압(psi)	32.0	32.0	32.0	32.0
최종 공기압(psi)	30.8	31.1	31.2	31.0
누설 공기압(%)	3.75	2.81	2.50	3.13

상기의 표 1에서처럼 본 발명의 방법에 의해 제조한 타이어(실시예 2∼3)는 종래의 타이어(비교예)와 비교하여 인너라이너의 두께가 감소하더라도 누설공기압이 낮아 공기투과도가 역시 낮음을 알 수 있다. 한편 실시예 1은 인너라이너 층의 두께가 너무 얇아 오히려 누설공기압이 증가한 것으로 이로부터 인너라이너 층의 두께를 너무 얇게 하는 것도 바람직하지 않음을 알 수 있다.

따라서 공기압 타이어에 있어서 실리케이트 점토가 함유된 고분자의 분사량을 조절하여 인너라이너 층의 두께를 조절한다면 종래 공기압 타이어에 비해 생산성, 경제성이 우수하고, 공기투과도 및 중량이 감소된 타이어를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 공기압 타이어의 제조에 있어서,

   타이어를 성형한 후 그린케이스 내부에 폴리우레탄 우레아 50∼70중량％와 폴리이소부틸렌 30∼50중량％을 공중합시킨 고분자 중량에 대해 실리케이트 점토를 5∼30％ 첨가한 것을 인너라이너가 부착될 곳에 분사시켜 인너라이너 층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기투과도가 낮은 공기압 타이어의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 실리케이트 점토가 함유된 고분자를 분사하여 형성된 인너라이너 층의 두께는 0.9mm 이하 임을 특징으로 하는 공기압 타이어의 제조방법.
4. 삭제