KR101978032B1 - 공명음 저감 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이너라이너 내측에 도포된 접착제층; 및 상기 접착제층에 부착된 흡음재층을 포함하고, 상기 접착제층은 양 말단에 알콕시실란을 폴리(에테르-우레탄)을 포함하는 포함하는 것인 공명음 저감 타이어에 관한 것으로, 주행 시 발열 및 변형에도 흡음재의 탈리가 없는 안정적인 공명음 저감 타이어를 제공한다.

Description

공명음 저감 타이어{CAVITY NOISE REDUCTION TIRE}

본 발명은 탄성 및 접착 강도가 향상된 접착제 조성물을 포함함으로써, 주행 시 발열 및 변형에도 흡음재의 탈리가 없는 안정적인 공명음 저감 타이어에 관한 것이다.

자동차 소음과 관련하여 정부 규제의 강화 및 전기차의 수요가 확대됨에 따라 타이어로부터 발생되는 소음 저감 요구가 점차 적으로 증가하는 추세이다. 하지만 최근 개발 동향은 타이어 노면에 접촉하는 트레드부가 광폭으로 이루어져 있고 타이어 측면에 해당하는 사이드월 (Side wall)의 편평비가 낮은 UHP (Ultra high performance) 타이어가 각광을 받고 있다. 이러한 타이어는 구조적인 특성에 기인하여 사이드 월의 강성이 증가하여 노면에서 전달된 충격을 타이어 자체 구조에서 적절한 댐핑 (Damping) 역할을 수행하지 못함에 따라 소음 유발에 관련된 음압을 상승 시키는 결과를 초래한다. 이는 타이어 내부 (Cavity)에서 공기 진동을 발생시켜 차량 내부까지 소음이 전달되어 운전자가 이를 감지하게 되어 주행 시 승차감을 감소시키는 원인이 된다(이하 공기 진동에 따른 소음은 공명음으로 통칭함.).

공명음을 저감시키기 위한 종래의 기술로는, 개방형 셀을 가지고 있는 폴리우레탄 재질의 발포체를 활용하는 기술이 있다. 그러나 이러한 폴리우레탄 재질의 발포체를 타이어 내측의 이너라이너에 부착하기 위하여 일반적인 액상 접착제를 사용할 경우, 접착제가 흡음재층으로 흡수되어 흡읍력 및 접착력을 현저하게 떨어뜨리는 문제가 있어왔다.

액상 접착제 대신 광 또는 열로 경화시키는 접착제의 경우(JP 2015-166134 A)에도, 초기 접착력은 우수할 수 있으나, 탄성과 같은 변형력이 낮아, 차량의 하중에 의해 타이어에 변형이 가해진 상태에서 추가적으로 가해지는 반복적인 변형과 진동을 견디지 못하고 파괴됨으로써 흡음재의 박리 또는 이탈이 발생하는 문제가 있다.

부틸계 핫멜트 접착제를 적용하는 경우, 타이어의 변형에도 충분히 신장되어 외부 충격을 완화할 수 있으나, 핫멜트계 접착제의 특성상 온도가 증가할수록 점도가 낮아져 유동성이 증가하여 주행시 타이어 내 부착된 흡음재의 위치가 변형될 수 있어 타이어 발란스 또는 유니포미티에 악영향을 초래할 수 있다.

실리콘 계열의 접착제를 사용한 특허가 있으나 강도가 낮아 타이어의 고 변형에 취약하다는 문제가 있다.

이에 상기와 같은 접착제의 문제점을 해결하고, 타이어의 공명음을 저감시키기 위한 흡음재를 이너라이너에 접착시키기 위하여, 타이어의 변형과 발열에 견딜 수 있는 특수한 접착제의 사용이 필요하다.

JP 2015-166134 A1

본 발명의 목적은 탄성 및 접착 강도를 향상시켜 타이어의 변형과 발열에 견딜 수 있는 지속력이 강한 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지속력이 강한 접착제 조성물로 흡음재를 부착하여 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시킨 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지속력이 강한 접착제 조성물로 흡음재를 부착하여 주행시 타이어의 온도변화, 자동차 하중과 외부 충격으로 인한 변형에도 흡음재의 박리나 이탈이 없이 타이어 마모수명까지 공명음 저감 성능이 유지되는 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 이너라이너 내측에 도포된 접착제층(2); 및 상기 접착제층(2)에 부착된 흡음재층(3)을 포함하고, 상기 접착제층(2)은 양 말단에 알콕시실란을 포함하는 폴리(에테르-우레탄)을 포함하는 것인 공명음 저감 타이어를 제공한다.

상기 양 말단에 알콕시실란을 포함하는 폴리(에테르-우레탄)은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 1]

R₁ 내지 R₃은 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 3인 알킬기 또는 알콕시기이고, n은 1 내지 10,000 이다.

상기 에테르 반복단위는 하기 화학식 2로 표시되는 옥시프로필렌(oxypropylene) 반복단위고, 상기 우레탄 반복단위는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 알콕시실란은 모노 알콕시실란, 디 알콕시실란, 트리 알콕시실란일 수 있고, 상기 알콕시실란은 메톡시실란, 에톡시실란, 및 프로폭시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.

상기 화학식 1은 하기 화학식 1a로 표시되는 것 것일 수 있다.

[화학식 1a]

R₁ 내지 R₃은 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 3인 알킬기 또는 알콕시기이고, n은 1 내지 10,000 이다.

상기 흡음재로는 폴리우레탄 폼을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 접착제 조성물은 탄성 및 접착력이 향상되어 타이어의 변형과 발열에 견딜 수 있다.

본 발명에 따른 접착제 조성물을 이용하여 제조된 타이어는 지속력이 강한 접착제 조성물로 흡음재를 부착하여 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 타이어는 지속력이 강한 접착제 조성물로 흡음재를 부착하여 주행시 타이어의 온도변화, 자동차 하중과 외부 충격으로 인한 변형에도 흡음재의 박리나 이탈이 없이 타이어 마모수명까지 공명음 저감 성능이 유지되는 타이어를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기압 타이어의 측단면도이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공명음 저감 타이어는 이너라이너 내측에 도포된 접착제층; 및 상기 접착제층에 부착된 흡음재층을 포함하고, 상기 접착제층은 양 말단에 알콕시실란을 포함하는 폴리(에테르-우레탄)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 측단면도를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기압 타이어(1)는, 이너라이너 내측 면에 도포된 접착제층(2)을 포함하고, 상기 접착제층(2)에 부착된 흡음재층(3)을 포함한다.

상기 접착제층(2)에 포함되는 양 말단에 알콕시실란을 포함하는 폴리(에테르-우레탄)은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.

[화학식 1]

R₁ 내지 R₃은 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 3인 알킬기 또는 알콕시기이고, n은 1 내지 10,000이다.

상기 에테르 반복단위는 하기 화학식 2로 표시되는 옥시프로필렌(oxypropylene)일 수 있고, 상기 우레탄 반복단위는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 1의 중합체는 중합체의 주쇄가 폴리에테르가 아닌 폴리(에테르-우레탄)으로 복합적으로 구성되어 일정한 탄성력을 유지하면서도 외력에 견딜 수 있을만큼 강하다는 특징이 있다.

상기 화학식 1의 중합체는 양 말단에 기능성기로 알콕시실란기를 포함하여 중합체간의 가교구조를 이룰 수 있게 하여 접착 강도를 강화시켰다.

상기 알콕시실란은 모노 알콕시실란, 디 알콕시실란, 트리 알콕시실란일 수 있다.

상기 알콕시실란은 탄소수 1 내지 3의 알콕시기를 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 메톡시실란, 에톡시실란, 및 프로폭시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있고, 더욱 구체적으로 메틸디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 메틸디프로폭시실란, 메틸디부톡시실란, 에틸디메톡시실란, 에틸디에톡시실란, 에틸디프로폭시실란, 에틸디부톡시실란, 프로필디메톡시실란, 프로필디에톡시실란, 프로필디프로폭시실란, 프로필디부톡시실란, 부틸디메톡시실란, 부틸디에톡시실란, 부틸디프로폭시실란, 부틸디부톡시실란, 디메틸메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디메틸프로폭시실란, 디메틸부톡시실란, 디에틸메톡시실란, 디에틸에톡시실란, 디에틸프로폭시실란, 디에틸부톡시실란, 디프로필메톡시실란, 디프로필에톡시실란, 디프로필프로폭시실란, 디프로필부톡시실란, 디부틸메톡시실란, 디부틸에톡시실란, 디부틸프로폭시실란, 디부틸부톡시실란, 메틸에틸메톡시실란, 메틸프로필메톡시실란, 메틸부틸메톡시실란, 메틸에틸에톡시실란, 메틸프로필에톡시실란, 메틸부틸에톡시실란, 메틸에틸프로폭시실란, 메틸프로필프로폭시실란, 메틸부틸프로폭시실란, 메틸에틸부톡시실란, 메틸프로필부톡시실란, 메틸부틸부톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 및 트리프로폭시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 화학식 1은 더욱 구체적으로 하기 화학식 1a로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 1a]

R₁ 내지 R₃은 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 3인 알킬기 또는 알콕시기이고, n은 1 내지 10,000 이다.

양 말단에 알콕시실란을 포함하는 폴리에테르-폴리우레탄 중합체를 포함하는 접착제 조성물은, 자동차 하중과 외부의 충격 등에 의한 변성이나 고온뿐만 아니라 저온환경에서도 흡음재의 탈착, 박리 또는 이탈 없이 타이어 마모수명까지 공명음 저감 성능이 유지될 수 있다.

상기 흡음재층(3)은 흡음재로 폴리우레탄 폼을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 폴리우레탄 폼은 기본적으로 폴리이소시아네이트 화합물(polyisocyanate compound)과 폴리올(polyhydroxycompound)을 우레탄 반응시켜 제조하는 것일 수 있다.

상기 폴리우레탄 폼은 개방셀을 가지는 폴리우레탄 계열의 흡음재를 말하며 밀도가 25 내지 35 kg/㎥인 것일 수 있다.

개방셀을 가지는 폴리우레탄 폼은 점성이 낮은 접착제가 폴리우레탄 폼에 너무 많이 흡수되어 이너라이너와의 접착이 어렵다는 문제가 있었다. 그러나 실리콘 접착제는 점성과 탄성이 높아 개방셀 표면으로만 흡수되어 접착력이 저하되지 않고, 고변형에 대해서도 접착제층의 내구성이 확보되어 폴리우레탄 폼을 접착시키기에 적절하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.[제조예: 접착제 조성물의 제조]

하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 접착제 조성물을 제조하였다.

	비교예1	실시예1
주쇄	폴리에테르 폴리머	폴리에테르-폴리우레탄 중합체
작용기	메틸디메톡시실란	메틸디메톡시실란
화학식	n=1	n=1

[ 시험예 1: 접착력 평가]

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 접착 조성물을 타이어 이너라이너와 흡음재에 도포하고 부착하여 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

구분	항목	비교예1	실시예1
인장물성	경도	25	40
	100%modulus	9.2	18.4
	신장율	490	400
접착력 평가	박리시험(Peel Test)	25.4	42

상기 표 2를 살펴보면, 주쇄로 폴리에테르-우레탄 중합체를 포함하고 말단이 변성된 실시예 1의 경도 및 모듈러스가 향상되고, 접착력이 더욱 향상된 것을 확인할 수 있었다.

신장율은(변형률)은 비교예 1보다 낮은 것으로 보아, 부착된 흡음재의 이탈을 방지할 수 있을 것으로 예상된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 공기압 타이어
2: 접착제층
3: 흡음재층

Claims (6)

1. 이너라이너 내측에 도포된 접착제층; 및
   상기 접착제층에 부착된 흡음재층을 포함하고,
   상기 접착제층은 하기 화학식 1a로 표시되는 양 말단에 알콕시실란을 포함하는 우레탄 결합된 폴리에테르를 포함하고,
   상기 흡음재층으로는 폴리우레탄 폼을 포함하는 것인
   공명음 저감 타이어:
   [화학식 1a]
   

   

   
   R₁ 내지 R₃은 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 3인 알킬기 또는 알콕시기이고,
   상기 R₁ 내지 R₃ 중 적어도 하나는 알콕시기이며,
   n은 3 내지 10,000 이다.
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