KR101251424B1 - 공기입 타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본원발명은 공기입 타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어에 관한 것이다.

본원발명은, 이너라이너 필름의 상부면에 카커스층이 적층된 하나의 시트를 사용하여 공기입 타이어를 제조하기 때문에, 이너라이너 필름과 카커스층을 한번에 재단 및 성형할 수 있어서 공기입 타이어를 제조하는 공정 및 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본원발명의 제조방법에 의해 제조된 공기입 타이어는 가류 공정을 거친 후에도 이너라이너 필름과 카커스층의 고무가 접합되는 접합부의 파손이 발생하지 않는 장점이 있다.

공기입 타이어, 이너라이터 필름, 카커스층, 시트

Description

공기입 타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어{Manufacturing Method For Pneumatic Tire And The Pneumatic Tire Thereof}

본원발명은 공기입 타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어에 관한 것이다.

통상적으로 공기입 타이어의 내면에는 할로겐화 부틸 고무 또는 낮은 공기투과성을 갖는 다른 고무로 구성된 이너라이너 또는 다른 공기투과방지층이 구비되어 있다. 그런데 상기 할로겐화 부틸고무를 이너라이너나 공기투과방지층으로 도입하는 경우, 할로겐화 부틸 고무가 갖는 히스테리스 손실이 크기 때문에, 공기입 타이어의 가황 후 카커스층의 내면 고무와 공기투과방지층에 잔물결이 생겨서 카커스층의 변형과 함께 공기투과방지층이 변형된다. 그 결과 구름저항이 증가하는 문제점이 발생하게 된다.

상기 문제점을 방지하기 위해 일반적으로, 할로겐화 부틸고무와 카커스층 사이에 히스테리시스 손실이 작은 타이고무를 고무시트로 삽입하여 양자를 접합하고 있다. 이로 인해 할로겐화 부틸고무로 된 공기투과방지층의 두께에 더하여 타이고무의 두께가 가산되어 층 전체의 두께가 1mm 가 넘게 되었다. 이는 최종 공기입 타이어의 두께 및 중량을 증가시키는 요인이 되어왔다.

그런데, 자동차 산업에 있어서 가장 큰 과제로 삼고 있는 연료소비율의 절감을 위해서는 공기입 타이어의 경량화가 반드시 필요한 실정이다. 공기입 타이어의 경량화를 위하여 할로겐화 부틸 고무 대신 무게가 가벼운 이너라이너 필름으로 대체하는 방법이 고안되었으며 제조된 필름에 고무와의 접착을 위하여 타이검이나 접착액을 표면에 도포하였다. 필름의 형태나 접착액의 특성에 따라 한면 또는 양면에 모두 접착력을 부여하였다.

초기에는 필름 접합부를 없애기 위하여 관모양으로 제조된 이너라이너 필름이 개발되었으나 이는 다루기 곤란한 문제점이 있었다.

그 결과, 상기 문제점을 해결하기 위하여 시트 형태의 이너라이너 필름이 고안되었다. 그러나, 시트 형태의 이너라이너 필름은 성형과정에서 접합부가 발생하여, 가류 공정을 거치면서 상기 접합부에서 파손 또는 벗겨짐 현상이 발생하는 등의 또다른 문제점이 발생하게 되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본원발명은, 가류 공정을 거친 후에도 접합부의 파손이 발생하지 않는 공기입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본원발명은 이너라이너 필름의 상부면에 카커스 층을 적층하여 하나의 시트를 형성하는 단계, 상기 시트를 재단하는 단계, 상기 재단된 시트의 양쪽 단부를 접합하여 원통형 구조체를 형성하는 단계, 상기 원통형 구조체를 성형하여 그린 타이어(green tire)를 제조하는 단계 및 상기 그린 타이어를 가류하는 단계를 포함하는 공기입 타이어의 제조방법을 제공한다.

본원발명의 제조방법에 의해 제조된 공기입 타이어는, 재단 공정 이전에 이너라이너 필름과 카커스층이 일체화된 시트를 제조함으로써, 가류 공정을 거친 후에도 이너라이너 필름과 카커스층의 고무가 접합되는 접합부의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본원발명은, 이너라이너 필름의 상부면에 카커스층이 적층된 하나의 시트를 사용하여 공기입 타이어를 제조하기 때문에, 이너라이너 필름과 카커스층을 한번에 재단 및 성형할 수 있어서 공기입 타이어를 제조하는 공정 및 시간을 단축 할 수 있다.

이하에서, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 언급하는 이너라이너(innerliner)는, 타이어의 주재료인 타이어코오드와 각종 고무류로부터 외부로 공기가 누출되는 것을 방지하기 위해 통기성이 낮은 특수 고무를 타이어의 안쪽에 입힌 것을 말한다.

또한, 본 명세서에서 언급하는 이너라이너 필름(innerliner film)은 상기 이너라이너를 필름 형태로 얇게 만든 것을 말한다.

종래의 방법에 의한 공기입 타이어의 제조방법은 도 1a 내지 도 1d 를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 1a의 카커스 코오드(5) 양면에 일정한 두께의 고무(10)를 입히는 카렌더링 공정에 의해서 카커스층(100)을 형성한 후 재단하였다. 통상적으로 공기입 타이어 제조공정에서 말하는 압연 공정, 즉 카렌더링(calendering) 공정은 카커스 코오드(5)의 양면에 일정한 두께의 고무를 입혀서 카커스층을 형성하는 공정을 말한다. 상기 카커스 코오드(5)는 주로 섬유 코드와 스틸 코드로 구성되어 있다.

다음으로, 도 1b의 이너라이너 필름(110)을 각각 재단한 후에, 도 1c와 같이, 이너라이너 필름을 먼저 성형하여 이너라이너 필름의 가장자리 부분이 겹치도록 성형한다. 상기 이너라이너 필름이 겹쳐지는 부분은 서로 접착력이 부족한 필름간의 접합부(120)를 형성한다. 따라서, 이너라이너 필름이 겹치는 부분의 접착력을 좋게 하기 위하여 이너라이너 필름의 양면에 접착액을 코팅하거나 타이검이 처리된 제품을 부착할 수 있다. 상기 접착액 또는 타이검은 고온에 의한 가교반응에 의해 고무와 필름간의 접착력을 부여할 수 있으나, 겹치는 이너라이너 필름간에는 접착력을 발현시키지 않는 특성이 있다.

상기 이너라이너 필름의 외주면에 카커스층을 성형하면, 카커스층의 가장자리 부분이 겹치게 되며, 도 1c에서 빗금친 카커스 코오드로 표시한 부분이 카커스층의 겹치는 부분이다.

다음으로, 가류 공정을 거쳐서 도 1d와 같은 형태가 되는데, 상기 접합부(즉, 스프라이스 부분)에서 이너라이너 필름이 파손되거나 벗겨지는 문제점이 발생한다.

도 1a 내지 도 1d의 종래의 방법에 의해 공기입 타이어를 제조하는 경우에는, 카커스층(100)과 이너라이너 필름(110)을 각각 재단하여야 하므로 2번의 재단 공정이 필요하여 재단에 필요한 시간 및 비용이 많이 든다. 또한, 이너라이너 필름의 접합부(120)가 생기기 때문에, 가류 공정을 거치면서 상기 접합부(120)가 파손되거나 이너라이너 필름이 벗겨지는 문제점이 발생한다.

이하에서는 상기와 다른 종래의 방법에 의해 공기입 타이어를 제조하는 방법에 대해 도 2a 내지 도 2d 를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 2a의 카커스 코오드(5) 양면에 일정한 두께의 고무(10)를 입히는 카렌더링 공정에 의해서 카커스층(200)을 형성한 후 재단하였다.

다음으로, 도 2b의 원통형의 이너라이너 필름(210)을 준비하였다. 상기 이너라이너 필름은 제조될 공기입 타이어 크기에 맞게 제조된 것이므로 재단 공정이 필요하지 않다.

도 2c와 같이, 원통형의 이너라이너 필름(210)의 외주면에 카커스층(200)을 성형하여 카커스층의 가장자리 부분이 겹치도록 한다. 빗금친 카카스 코오드는 카커스층이 겹쳐지는 부분을 나타내는 것이다. 도 2c의 원통형의 이너라이너 필름은 재단 및 성형공정을 거치지 않았기 때문에, 도 1c 와 같은 접합부가 생기지 않는다.

다음으로, 가류 공정을 거쳐서 도 2d 와 같은 형태가 되는데, 접합부가 벌어지지 않기 때문에, 이너라이너 필름이 벗겨지는 문제점이 발생하지 않는다.

다만, 도 2a 내지 도 2d의 종래의 공정에 의해 공기입 타이어를 제조하는 경우에는, 다루기가 어려운 원통형의 이너라이너 필름이 필요하며, 제조되는 공기입 타이어의 크기에 맞는 원통형의 이너라이너 필름을 제조해야 하므로 제조비용 및 필요한 설비에 소요되는 비용이 크다. 또한, 성형 공정에서 카커스층과 이너라이너 필름을 부착시킬 수 있는 새로운 기계 및 설비가 필요한 문제점도 있다.

본원발명은 새로운 방법에 의해 제조한 공기입 타이어의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기입 타이어에 관한 것이다.

본원발명의 공기입 타이어의 제조방법은 이너라이너 필름의 상부면에 카커스 층을 적층하여 하나의 시트를 형성하는 단계, 상기 시트를 재단하는 단계, 상기 재단된 시트의 양쪽 단부를 접합하여 원통형 구조체를 형성하는 단계, 상기 원통형 구조체를 성형하여 그린 타이어(green tire)를 제조하는 단계 및 상기 그린 타이어를 가류하는 단계를 포함한다.

상기 카커스층은 카커스 코오드와 고무를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시트는 이너라이너 필름의 상부면에 카커스층을 적층하여, 한꺼번에 압연 공정을 거쳐서, 하나의 시트로 형성될 수 있다.

상기 이너라이너 필름은, 나일론 6와 일라스토머의 수지 조성물, 나일론 6과 고무의 수지 조성물 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate)와 일라스토머의 수지 조성물로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 그러나, 본원발명의 이너라이너 필름은 상기 수지 조성물에 한정하는 것은 아니며, 이너라이너 역할을 할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물에 접착 조성물을 더 포함하여 카커스 층과의 접착력을 향상시킬 수 있다.

상기 고무는, 아크릴로니트릴 고무(NBR), 부틸 고무, 할로부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 이소프렌 고무로 구성된 그룹에서 하나 이상 선택될 수 있다.

또한, 본원발명의 공기입 타이어는 상기의 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

도 3a 내지 도 3e는 본원발명의 이너라이너 필름 및 카커스층을 포함하는 타이어를 제조하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.

먼저, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 카커스 코오드(5)양면에 일정한 두께의 고무(10)를 입혀서 카커스층(300)을 형성한다.

다음으로, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 이너라이너 필름(310)을 준비하여, 상기 이너라이너 필름(310)의 상부면에 카커스층(300)을 적층하고 압연 공정에 의해 하나의 시트로 형성한다.

상기 시트의 가장자리를 재단하여 도 3c와 같은 형태의 시트를 얻는다. 상기 재단된 시트를 양쪽 단부를 접합하여 원통형 구조체(350)를 형성하며, 이는 도 3d에 나타냈다. 도 3d에서 빗금친 카커스 코오드로 표시한 부분은 카커스층의 가장자리 부분이 겹치는 접합부를 나타낸다.

상기 접합부의 이너라이너 필름과 카커스 층의 고무가 겹치는 부분의 접착력을 좋게 하기 위하여 이너라이너 필름의 한면 또는 양면에 접착액을 코팅하거나 타이검이 처리된 제품을 부착할 수 있다. 상기 접착액 또는 타이검은 고온에 의한 가교반응에 의해 고무와 필름간의 접착력을 부여할 수 있으나, 겹쳐지는 이너라이너 필름간에는 접착력을 발현시키지 않는 특성이 있다.

다음으로, 상기 원통형 구조체(350)를 가류 공정을 거치면, 도 3e와 같은 형태가 된다. 도 3e에 나타난 바와 같이, 가류가 끝난 원통형 구조체는 이너라이너 필름과 카커스층의 고무가 접합되는 접합부가 외부로 드러나 있지 않기 때문에 외관이 깨끗해 질 수 있다.

또한, 종래의 방법에 의해 공기입 타이어를 제조하는 경우에 비해, 본원발명의 공기입 타이어 제조방법은 이너라이너 필름 상부면에 카커스층을 적층한 후 이들을 함께 압연하여 형성된 하나의 시트를 이용하여 공기입 타이어를 제조하기 때문에 가류 공정을 거친 후에도, 접합부에서 이너라이너 필름이 벗겨지는 문제점이 발생하지 않는다.

또한, 원통형의 이너라이너 필름이 아닌 시트 형태의 이너라이너 필름을 사용하기 때문에, 이너라이너 필름을 다루거나 보관하기가 쉽고, 다양한 직경의 원통형 이너라이너 필름을 준비할 필요가 없으므로 공기입 타이어 제조비용을 절감할 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라 서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

도 1a는 카커스 코오드(5)와 고무(10)로 구성된 카커스층(100)을 나타낸다.

도 1b의 이너라이너 필름(110)을 나타낸다.

도 1c는, 종래의 방법에 따른 공기입 타이어의 제조 공정 중, 성형공정에 의해 이너라이너 필름(110) 및 카커스층(100)의 양쪽 단부가 접합된 접합부의 단면의 일부를 나타낸다.

도 1d는 종래의 방법에 따른 공기입 타이어의 제조 공정 중에서, 가류 공정을 마친 이너라이너 필름 및 카커스층의 양쪽 단부가 접합된 접합부의 단면의 일부를 나타낸다.

도 2a는 카커스 코오드(5)와 고무(10)로 구성된 카커스층(200)을 나타낸다.

도 2b의 원통형의 이너라이너 필름(210)을 나타낸다.

도 2c는, 종래의 방법에 따른 공기입 타이어의 제조 공정 중, 성형공정에 의해 이너라이너 필름(210) 및 카커스층(200)의 양쪽 단부가 접합된 접합부의 단면의 일부를 나타낸다.

도 2d는 종래의 방법에 따른 공기입 타이어의 제조 공정 중에서, 가류 공정을 마친 이너라이너 필름 및 카커스층의 양쪽 단부가 접합된 접합부의 단면의 일부를 나타낸다.

도 3a는 카커스 코오드(5)와 고무(10)로 구성된 카커스층(300)을 나타낸 것이다.

도 3b는 본원발명의 공기입 타이어의 제조공정 중에서, 이너라이너 필 름(310)의 상부면에 카커스층(300)을 놓고 압연하여 하나의 시트를 형성하는 공정을 나타낸 것이다.

도 3c는 본원발명의 공기입 타이어의 제조 공정 중에서, 압연 및 재단 공정을 마친 시트를 나타낸 것이다.

도 3d는 본원발명의 공기입 타이어의 제조 공정 중에서, 재단된 시트의 양쪽 단부를 접합하여 형성된 원통형 구조체(350)의 단면의 일부를 나타낸 것이다.

도 3e는 본원발명의 공기입 타이어의 제조 공정 중에서, 가류 공정을 마친 원통형 구조체(350)의 단면의 일부를 나타낸 것이다.

{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}

5 : 카커스 코오드

10 : 고무

100, 200, 300 : 카커스층

110, 210, 310 : 이너라이너 필름

120 : 접합부

350 : 원통형 구조체

Claims (4)

1. 나일론 6와 일라스토머의 수지 조성물로 구성된 이너라이너 필름의 상부면에 카커스 층을 적층하고, 상기의 이너라이너 필름 및 카커스 층을 한꺼번에 압연 공정을 실시하여 하나의 시트를 형성하는 단계;

   상기 시트를 재단하는 단계;

   상기 재단된 시트의 양쪽 단부를 접합하여 원통형 구조체를 형성하는 단계;

   상기 원통형 구조체를 성형하여 그린 타이어(green tire)를 제조하는 단계; 및

   상기 그린 타이어를 가류하는 단계;를 포함하는 공기입 타이어의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이너라이너 필름은 나일론 6와 일라스토머의 수지 조성물로 구성된 것 이외에 나일론 6과 고무의 수지 조성물 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate)와 일라스토머의 수지 조성물로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   나일론 6과 고무의 수지 조성물로 구성된 이너라이너 필름에서의 상기 고무는 아크릴로니트릴 고무(NBR), 부틸 고무, 할로부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 이소프렌 고무로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 공기입 타이어의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 공기입 타이어.

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