KR101005437B1 - 공기 타이어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

차 밖에서의 펑크 수리 작업을 필요로 하지 않고, 더구나 종래의 펑크리스 타이어에서 보이는 중량 증가나 승차감의 악화를 동반하지 않고서 공기의 누설을 효과적으로 방지하는 것을 가능하게 한 공기 타이어 및 그 제조방법을 제공한다. 이 공기 타이어는 타이어 내면에, 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스의 건조 박막으로 이루어지고, 파단 신장이 900% 이상이고, 인장 강도가 15MPa 이상인 고무형 박막을 배치한 것을 특징으로 한다.

공기 타이어, 펑크 수리 작업, 고무성분, 공기 누설, 박막

Description

공기 타이어 및 그 제조방법{Pneumatic tire and method of manufacturing the same}

본 발명은 소위 펑크리스 타이어로서 적합한 공기 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 펑크리스 타이어에 있어서의 부적합함을 해소하면서 우수한 펑크 방지 기능을 구비한 공기 타이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 펑크 대책으로서 여러 가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 런플랫 타이어는 트레드부로부터 사이드월부에 걸쳐서 두꺼운 쿠션 고무를 구비하고, 펑크 상태에 있어서 수백 km 정도의 주행을 가능하게 한 것이다. 그러나, 런플랫타이어는 한번 펑크를 경험하여 버리면 수리하여 재이용할 수 없고, 더구나 통상 주행 시의 승차감이 손상된다는 결점이 있다.

또한, 펑크 후에 타이어 내에 액상의 수리제를 주입하고, 그것이 고화하여 구멍을 막는 펑크 수리액이 있다. 이러한 펑크 수리액은 범용성이 있으며, 간편하지만, 펑크 시에 차 밖으로 나가 작업할 필요가 있다. 이 때문에, 고속도로 등에서의 사용에는 적합하지 않다.

또한, 미리 타이어 내면에 실란트(점착성 조성물)를 배치하여 두고, 그 실란트가 펑크 시에 형성되는 구멍을 자동적으로 막도록 한 실란트 타이어가 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 소53-55802호 참조). 그러나, 실란트 타이어에서는 충분한 효과를 얻기 위해서 실란트를 두껍게 배치할 필요가 있으므로, 중량 증가를 초래하는 결점이 있다. 또한, 실란트를 타이어 내면에 도포하는 경우에는 타이어내면에 부착한 이형제를 제거할 필요가 있기 때문에, 그 생산성도 나쁘다.

본 발명의 목적은 차 밖에서의 펑크 수리 작업을 필요로 하지 않고, 더구나 종래의 펑크리스 타이어에서 보이는 중량 증가나 승차감의 악화를 동반하지 않고서 공기의 누설을 효과적으로 방지하는 것을 가능하게 한 공기 타이어 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기 타이어는 타이어 내면에, 고무 성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스의 건조 박막으로 이루어지고, 파단 신장이 900% 이상이고, 인장 강도가 15MPa 이상인 고무형 박막을 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같이 타이어 내면에 파단 신장이 크고 인장 강도가 큰 고무형 박막을 배치함으로써, 못 등의 이물이 타이어 내에 침입한 경우나 그 이물이 빠진 경우, 펑크 구멍의 주위에 존재하는 고무형 박막에 의해서 공기의 누설을 방지할 수 있다. 게다가, 상술한 고무형 박막을 구비한 공기 타이어에 의하면, 종래의 펑크리스 타이어에서 보이는 중량 증가나 승차감의 악화를 동반하지 않고서, 또한 차 밖에서의 펑크 수리 작업도 필요로 하지 않는다.

라텍스의 건조 박막은 상기와 같은 물성을 구비하고, 또한 타이어 내면에 이형제가 부착한 상태에서도 타이어 내면에 형성할 수 있다. 특히, 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스를 사용한 경우, 고무형 박막에 가장 적합한 점착성과 신축성을 부여하여, 나사못과 같이 굵고 복잡한 형상을 갖는 이물에 대해서도 우수한 펑크 방지 기능을 발휘하는 것이 가능해진다. 여기에서, 액상 이소프렌 고무의 분자량 범위는 20,000 내지 40,000인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 중량 증가를 회피하기 위해서, 고무형 박막의 두께는 2.0mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 고무형 박막과 타이어 내면 사이에 이형제를 개재시킨 경우, 못 등의 이물이 타이어 내에 침입하였을 때에 고무형 박막이 타이어 내면으로부터 벗겨지기 쉬워지고, 공기의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 라텍스의 특성을 살린 본 발명의 공기 타이어의 제조방법은 타이어 내면에 파단 신장이 900% 이상이고, 인장 강도가 15MPa 이상인 고무형 박막을 구비한 공기 타이어의 제조방법으로서, 가황된 타이어의 안쪽에 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스를 유입하고, 그 타이어를 회전시키면서 상기 라텍스를 건조시킴으로써, 타이어 내면에 상기 라텍스의 건조 박막으로 이루어지는 고무형 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이러한 제조방법에 의하면, 균일한 두께를 갖는 고무형 박막을 간단하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태로 이루어지는 공기 타이어를 도시하는 자오선 반단면도.

도 2는 트레드부에 못이 찔린 상태를 도시하는 단면도.

도 3은 트레드부로부터 못이 빠진 상태를 도시하는 단면도.

이하, 본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태로 이루어지는 공기 타이어를 도시하고, 참조부호 1은 트레드부이고, 2는 사이드월부이고, 3은 비드부이다. 좌우 한 쌍의 비드부(3, 3) 사이에는 카카스층(4)이 가설되고, 그 타이어 폭 방향 양 단부가 각각 비드코어(5)의 둘레에 타이어 내측으로부터 외측으로 감겨올라가고 있다. 트레드부(1)에 있어서의 카카스층(4)의 외주측에는 복수의 벨트층(6)이 매설되어 있다.

상기 공기 타이어에 있어서, 타이어 내면의 트레드부(1)에 대응하는 영역에는 파단 신장이 900% 이상이고, 보다 바람직하게는 900 내지 1500%이며, 인장 강도가 15MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 15 내지 20MPa의 고무형 박막(7)이 2.0mm 이하의 두께로 배치되어 있다. 고무형 박막(7)은 타이어 내면의 트레드부(1)에 대응하는 영역 뿐만 아니라 사이드월부(2)나 비드부(3)에 대응하는 영역까지 배치하여도 좋다.

상기 고무형 박막(7)은 도 2에 도시하는 바와 같이, 못(11) 등의 이물이 트레드부(1)에 찔려 타이어 내에 침입하였을 때, 타이어 내면으로부터 벗겨지고, 못(11) 등의 이물에 붙어, 공기의 누설을 방지한다. 고무형 박막(7)의 파단 신장이나 인장 강도가 부족하면, 못(11) 등이 침입할 때에 관통하기 쉽게 되어, 펑크 방지 기능이 불충분하게 된다.

한편, 못(11) 등의 이물이 빠진 경우는 도 3에 도시하는 바와 같이, 고무형 박막(7)이 펑크 구멍(12)을 막아 공기의 누설을 방지한다. 특히, 못(11) 등의 이물이 빠질 때, 이것에 붙어 있던 고무형 박막(7)이 경단모양이 되어, 펑크 구멍(12)을 효과적으로 막는 것이다.

고무형 박막(7)의 두께가 2.0mm를 초과하면 중량 증가가 현저하게 되고, 또한 타이어 특성이 변화하여 버리기 때문에, 바람직하지 못하다. 단, 고무형 박막(7)의 두께는 하한치를 0.1mm로 하고, 0.1 내지 2.0mm의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.

고무형 박막(7)은 유동성을 임의로 조정한 라텍스를 통상의 제품 타이어의 안쪽에 유입하고, 그 타이어를 서서히 회전시키면서 라텍스를 건조시킴으로써, 균일한 두께가 되도록 형성된다. 라텍스로서는 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스를 사용하는 것이 필요하다. 여기에서, 액상 이소프렌 고무의 분자량 범위는 20,000 내지 40,000인 것이 바람직하다. 이러한 액상 이소프렌 고무는 고무형 박막(7)의 점착성(택)을 증대시킨다. 액상 이소프렌 고무가 고무성분의 20중량% 미만이면 고무형 박막(7)의 점착성이 불충분해지기 때문에 예를 들면 나사못이 찔린 경우에 공기 누설이 생길 우려가 있고, 반대로 50중량%를 초과하면 고무형 박막(7)의 신축성이 저하하기 때문에 밀봉성이 불충분해진다. 라텍스의 다른 고무성분으로서는 천연고무 라텍스가 바람직하지만, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 등의 합성 고무를 물에 유화 분산시킨 것이라도 좋다. 또한, 라텍스 고무에는 필요에 따라서, 카본 블랙 등의 충전제나 각종 배합제를 첨가하여도 좋다.

고무형 박막(7)을 라텍스의 건조 박막으로 구성하는 경우, 가황 시에 사용한 이형제를 타이어 내면으로부터 제거할 필요가 없다. 오히려, 고무형 박막(7)과 타이어 내면 사이에 이형제를 개재시킨 경우, 못 등의 이물이 타이어 내에 침입하였을 때에 고무형 박막(7)이 타이어 내면으로부터 벗겨지기 쉽게 되고, 공기의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 이형제로서는 실리콘계를 사용하는 것이 바람직하다. 표 1에 실리콘계 이형제의 배합예를 제시한다. 표 1에 있어서, 실리콘에멀전은 실리콘분이 40중량%이다. 운모와 활석의 합계는 45 내지 55중량%로 한다. 방부제와 소포제의 첨가는 임의이다.

(중량%)	전형예	범위
실리콘에멀전	18	15~20
운모(백운모 또는 견운모)	35	30~40
활석	15	10~20
증점제(카복시메틸셀룰로오스)	0.2	0.1~0.4
방부제	0.2	0.1~0.4
소포제(실리콘계)	0.01	0.01~0.02
물	잔여부	잔여부

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 첨부한 클레임에 의해서 규정되는 본 발명의 정신 및 범위를 일탈하지 않은 한에 있어서, 이에 대하여 여러 가지의 변경, 대용 및 치환을 할 수 있다고 이해하여야 할 것이다.

〔실시예〕

타이어 사이즈를 205/65R15로 공통으로 하고, 타이어 내면의 트레드부에 대응하는 영역에 펑크 방지층으로서 실란트를 도포한 종래 예의 공기 타이어와, 타이어 내면의 트레드부에 대응하는 영역에 펑크 방지층으로서 라텍스의 건조 박막으로 이루어지는 고무형 박막을 배치한 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3의 공기 타이어를 각각 제작하였다.

종래예에서는 폴리이소부틸렌에 폴리부텐을 배합한 실란트의 두께를 4mm로 하였다. 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3에서는 천연고무 라텍스와 액상 이소프렌 고무 라텍스의 배합량을 여러가지로 다르게 하여, 두께가 1.0mm인 고무형 박막을 형성하였다.

이들 시험 타이어에 대하여, 타이어 내면에 배치한 실란트 또는 고무형 박막의 중량을 측정하는 한편으로, 밀봉성을 평가하여, 그 결과를 표 2에 제시하였다. 중량의 측정 결과는 종래예를 100으로 하는 지수로써 나타내었다. 이 지수치가 작을수록 경량인 것을 의미한다. 밀봉성의 평가는 JIS로 규정되는 N65의 못을 타이어의 트레드부에 관통시킨 경우와, 직경이 4.5mm인 나사못을 타이어의 트레드부에 관통시킨 경우에 대하여, 각각 10개의 타이어를 사용하여 행하였다.

전자에서는 초기 내압을 200kPa로 하고, 타이어의 트레드부에 N65의 못을 관통시키고, 그 못을 뽑고, 24시간 방치한 후, 타이어 내압을 다시 측정하였다. 후자에서는 초기 내압을 200kPa로 하고, 타이어의 트레드부에 나사못을 관통시키고, 24시간 방치하고, 또한 그 못을 뽑고, 24시간 방치한 후, 타이어 내압을 다시 측정하였다. 어떤 경우도 초기 내압의 95% 이상이 유지되고 있는 타이어를 합격으로 하였다. 평가 결과에는 합격한 타이어 개수를 제시하였다.

		종래예	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
펑크 방지성		실란트	고무형 박막	고무형 박막	고무형 박막	고무형 박막	고무형 박막
NR라텍스(wt%)		-	80	50	100	90	40
액상IR라텍스(wt%)		-	20	50	0	10	60
두께(nm)		4	1	1	1	1	1
파단 신장(%)		-	1080	1080	1050	1100	920
인장 강도(MPa)		-	16.8	15.9	17.5	17.0	14.2
밀봉성	N65못	10/10	10/10	10/10	10/10	10/10	10/10
	나사못	10/10	9/10	10/10	4/10	6/10	3/10
중량(지수)		100	82	82	82	82	82

이 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2의 공기 타이어는 종래 예와 마찬가지로 우수한 펑크 방지 기능을 갖고, 또한 중량 증가가 적었다. 한편, 비교예 1, 비교예 2의 공기 타이어는 나사못이 관통하였을 때의 펑크 방지 기능이 불충분하였다. 그 원인을 검증한 바, 고무형 박막의 나사못에 대한 밀착이 불충분함을 알았다. 또한, 비교예 3의 공기 타이어도, 나사못이 관통하였을 때의 펑크 방지 기능이 불충분하였다. 그 원인을 검증한 바, 나사못이 빠졌을 때의 펑크 구멍을 막는 경단모양의 형성이 불충분함을 알았다.

본 발명은 타이어 제조 산업, 나아가서는 자동차 제조 산업에 있어서 유효하게 이용할 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 타이어 내면에, 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스의 건조 박막으로 이루어지고, 파단 신장이 900% 이상이며, 인장 강도가 15MPa 이상인 고무형 박막을 배치한 공기 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고무형 박막의 두께가 2.0mm 이하인 공기 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액상 이소프렌 고무의 분자량 범위가 20,000 내지 40,000인 공기 타이어.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고무형 박막과 상기 타이어 내면 사이에 이형제를 개재시킨 공기 타이어.
5. 타이어 내면에, 파단 신장이 900% 이상이고, 인장 강도가 15MPa 이상인 고무형 박막을 구비한 공기 타이어의 제조방법으로서,

   가황된 타이어의 안쪽에 고무성분의 20 내지 50중량%가 액상 이소프렌 고무인 라텍스를 유입하고, 그 타이어를 회전시키면서 상기 라텍스를 건조시킴으로써, 타이어 내면에 상기 라텍스의 건조 박막으로 이루어지는 고무형 박막을 형성하는 공기 타이어의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 고무형 박막의 두께를 2.0mm 이하로 하는 공기 타이어의 제조방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 액상 이소프렌 고무의 분자량 범위가 20,000 내지 40,000인 공기 타이어의 제조방법.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 고무형 박막과 상기 타이어 내면 사이에 이형제를 개재시키는 공기 타이어의 제조방법.

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