KR102001059B1 - 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재는, 상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 최상단에 형성되어 상기 타이어의 내측면에 부착되는 상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 응고를 방지하고, 상기 타이어의 내부 공기압을 유지시키는 외부 스폰지층을 포함할 수 있다.

Description

정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재 {Puncture preventing member having a function of reducing static electricity and reducing road surface noise}

본 발명은 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어에 부착되어 타이어의 기능을 향상시키는 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어는 자동차 등의 운송 수단의 바퀴를 이루는 것으로, 고무 재질로 이루어져서 노면과 직접 닿는 부분이다.

이러한 타이어는 고무 재질로 이루어진 특성상, 노면에 놓인 못 등의 이물질에 의해 펑크가 날 수 있는데, 그러한 펑크 발생 시 운송 수단의 사고로 이어질 수 있기에, 타이어의 펑크를 방지하기 위한 제안이 있어 왔다.

이러한 제안의 한 예로 등록특허 제10-0277523호에 "타이어 펑크방지 조성물 및 그 도포방법" 이 개시되어 있다.

그러나, 상기 등록특허문헌은 타이어 펑크방지를 위하여, 타이어 내면에 액상의 점착성물질을 도포하는 방식에 의하였는데, 이 경우 타이어에 발생된 펑크 홀로 액상의 점착성 물질이 유입된 다음 그 펑크 홀에 머물지 못하고 그 펑크 홀을 통해 타이어 외부로 그 점착성 물질이 유실되어 버려서, 제대로 펑크 방지가 되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 등록실용신안 제20-0484248호에 "타이어 펑크 방지 부재 및 타이어 펑크 방지 부재를 타이어에 부착하는 타이어 결합 장치"가 개시되어 있다.

그러나, 등록실용신안문헌의 기술은 타이어 펑크 방지 부재의 무게가 무겁고, 차체의 흔들림이 심하고 밸런스에 문제가 되며, 핸들 떨림이 심한 문제점이 있었다.

본 발명의 일측면은 타이어 내측면에 부착되어 평소에는 운행 중 정전기를 방출하고 노면 소음을 감소시키다가 타이어의 펑크 발생 시, 펑크가 발생한 부위를 메워 타이어 펑크를 방지하는 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재는, 상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 최상단에 형성되어 상기 타이어의 내측면에 부착되는 상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 응고를 방지하고, 상기 타이어의 내부 공기압을 유지시키는 외부 스폰지층을 포함한다.

상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재는, 이형지층; 상기 이형지층의 상부에 형성되며, 상기 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어가 펑크나는 경우 상기 타이어의 펑크 부분에 스며들어 상기 타이어의 펑크 부분을 1차적으로 메우는 1차 점착층; 상기 1차 점착층의 상부에 부착되며, 외부 충격을 흡수하여 상기 타이어의 내부 공기압을 유지시키는 내부 스폰지층; 상기 제2 스폰지층의 상부에 부착되어 상기 타이어의 펑크 부분을 상기 1차 점착층과 함께 2차적으로 메우면서 상기 타이어의 내부 공기 압력에 의해 상기 타이어의 외부로 공기 누출을 방지하는 2차 점착층; 상기 2차 점착층의 상부에 부착되어 주행 과정에서 발생되는 정전기를 방출하는 동판층; 및 상기 동판층의 상부에 부착되어 상기 타이어의 펑크 부분을 상기 제1 점착층 및 상기 2차 점착층과 함께 3차적으로 메우면서 상기 타이어의 내부 공기 압력에 의해 상기 타이어의 외부로 공기 누출을 2차적으로 방지하는 3차 점착층을 더 포함하고, 상기 내부 스폰지층은 상기 외부 스폰지층보다 부드러운 재질로 마련되고, 상기 외부 스폰지층은 상기 3차 점착층의 상부에 형성되어 상기 1차 점착층, 상기 2차 점착층 및 상기 3차 점착층의 응고를 방지하며, 상기 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재는, 상기 1차 점착층의 하부 표면에 부착되어 상기 1차 점착층의 오염을 방지하는 상기 이형지가 제거되면서 상기 1차 점착층이 노출되어 상기 타이어 내측면에 부착되며, 상기 1차 점착층에 도포되어 상기 1차 점착층을 상기 타이어의 내면에 부착시키는 접착제 기능과 함께 펑크 방지 역할을 하는 수용성 이너라인 폴리머에 의해 상기 타이어의 내측면에 부착될 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 주행시 노면 소음이 감소되며, 진동 충격흡수로 타이어 내부의 공명/공진 소음을 억제시킬 수 있다.

또한, 주행 중 노면의 못, 피스 등과 같은 이물질에 의해 타이어의 펑크 발생 시 1, 2, 3차 점착층에 의해 단계적으로 펑크 부분이 메워져 펑크 사고를 예방할 수 있다.

또한, 주행 시 노면이 고르지 못한 곳을 지날 때 발생되는 충격을 흡수하여 타이어의 수명을 연장시킬 수 있으며, 주행 중 발생되는 정전기를 효과적으로 방출시켜 정전기로 인한 자동차 부품의 오작동을 사전에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재가 타이어에 부착된 일 예가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 구체적인 구성이 도시된 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 구체적인 구성이 도시된 단면도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재가 타이어에 부착된 일 예가 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재의 구체적인 구성이 도시된 단면도이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재(1, 이하 펑크 방지 부재)는 이형지층(100), 1차 점착층(210), 내부 스폰지층(310), 2차 점착층(220), 동판층(400), 3차 점착층(230) 및 외부 스펀지층(320)을 포함할 수 있다.

이형지층(100)은 폴리부텐 성분으로 이루어진 시트 형태의 부재로, 1차 점착층(210)의 노출면에 부착될 수 있다.

후술하겠지만, 1차 점착층(210)은 액상 또는 겔(gel)형태로 이루어져 있기 때문에, 노출 시 외부 오염에 취약할 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)는 타이어(10)와 직접 접촉하는 1차 점착층(210)의 표면에는 이형지(100)가 부착되어 있다가, 이형지(100)가 작업자 등에 의해 제거되면서 1차 점착층(210)이 노출되어 타이어(10)의 내면에 부착될 수 있다.

1차 점착층(210)은 타이어(10)의 내면에 부착되어 타이어(10)의 내면에 2차 점착층(220)이 부착될 수 있도록 함과 함께, 타이어(10)가 펑크나는 경우 타이어(10)의 펑크 부분에 스며들어 타이어(10)의 펑크 부분을 메운다.

즉, 1차 점착층(210)은 펑크 방지 부재(1)의 못, 피스, 기타의 이물질에 의해 찢어진 부분을 1차적으로 메우는 기능을 한다.

이러한 1차 점착층(210)은 타이어(10)의 펑크 홀을 메울 수 있는 물질, 예를 들어 본드가 액상 또는 겔(gel) 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 1차 점착층(210)은 본 발명에 따른 수용성 이너라인 폴리머(130)에 의해 타이어(10) 내측면에 부착될 수 있다.

수용성 이너라인 폴리머(130)는 1차 점착층(210)에 도포되어 1차 점착층(210)을 타이어(10)의 내면에 부착시키는 접착제 기능과 함께 타이어(10)가 펑크가 나더라도 펑크 방지 역할을 할 수 있다.

수용성 이너라인 폴리머(130)는 아크릴 공중합체 55~65중량%, 특수계면 활성제 10~15중량%, 실리카 분말 25~30중량% 및 유백색 액상첨가제 1~5중량%를 혼합해서 25~30℃의 온도로 가열해서 생성할 수 있다.

수용성 이너라인 폴리머(130)를 붓을 이용하여 타이어 펑크 방지 부재(100)의 1차 점착층(110)에 도포하고, 약 5분 경과후 타이어(10)의 내면에 부착한다.

또한, 본 발명의 수용성 이너라인 폴리머(130)에 따르면, 아크릴 공중합체 55~65중량%, 특수계면 활성제 10~15중량%, 실리카 분말 25~30중량% 및 유백색 액상첨가제 1~5중량%를 혼합해서 25~30℃의 온도로 가열해서 생성함으로써, 타이어(10)의 내면에 부착시키는 접착제 기능을 수행하면서 타이어(10)가 펑크 나더라도 펑크 방지 역할을 할 수 있는 효과가 있다.

내부 스폰지층(310)은 상기 1차 점착층(210)의 상부에 부착되며, 외부 충격을 흡수하여 타이어(10)의 내부 공기압을 유지시킬 수 있다.

내부 스폰지층(310)은 비교적 부드러운 재질의 폼 스폰지 재질로 마련되는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는 외부 스폰지층(320)보다 부드러운 재질로 마련될 수 있다.

내부 스폰지층(310)은 외부로부터 펑크 방지 부재(1)로 전달되는 외력이나 충격을 흡수하여 타이어(10)의 공기압을 일정 수치로 유지시킬 수 있다.

2차 점착층(220)은 내부 스폰지층(310)의 상부에 부착되어 타이어(10)의 펑크 부분을 1차 점착층(210)과 함께 2차적으로 메우면서 타이어(10)의 내부 공기 압력에 의해 타이어(10)의 외부로 공기 누출되는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 2차 점착층(220)은 타이어(10)가 펑크나는 경우 타이어(10)의 펑크 부분을 1차 점착층(210)과 함께 2차적으로 메울 수 있도록, 내부 스폰지층(310)을 덮는 형태로 내부 스폰지층(310) 상에 부착된다.

이와 동시에, 2차 점착층(220)은 내부 스폰지층(310) 상에 부착되어 타이어(10)의 내부 공기 압력에 의해 타이어(10)의 외부로 공기 누출을 방지하는 역할을 한다.

2차 점착층(220)은 부타티엔과 아크릴로니트릴을 3:1 비율로 에멀션화 혼선 중합체 85~90중량%에 폴리염화비닐 10~15중량%를 혼합한 니트릴고무(NBR)로 이루어질 수 있다.

따라서, 아크릴로니트릴 함량이 증가할수록 니트릴고무의 내열성, 유연성, 신축성(점착성)이 높아져 이물질이 타이어(10)에 박혔을 때 더욱 밀폐를 잘 시켜줄 수 있다. 또한, 가볍고, 견고하며, 탄성이 강하여 충격흡수력이 좋으며, 노면 소음을 감소시켜 승차감이 우수하다.

2차 점착층(220)은 1차 점착층(110)의 표면에 20~35mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

동판층(400)은 2차 점착층(220)의 상부에 부착되어 주행 과정에서 발생되는 정전기를 방출할 수 있다.

또한, 동판층(400)은 주행 중 타이어(10)에 의해 발생되는 노면 마찰소음을 흡수하여 소음을 저감시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.

이러한 동판층(400)은 박막 형태의 알루미늄 판의 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성을 가진 다른 물질로도 대체될 수 있으며, 노면의 특징, 사용 목적 등에 따라 동판층(400)의 재질이 설계변경될 수 있음은 물론이다.

3차 점착층(230)은 동판층(400)의 상부에 부착되어 타이어(10)의 펑크 부분을 1차 점착층(210) 및 상기 2차 점착층(220)과 함께 3차적으로 메우면서 타이어(10)의 내부 공기 압력에 의해 타이어(10)의 외부로 공기 누출을 2차적으로 방지할 수 있다.

즉, 3차 점착층(230)은 1차 점착층(210) 또는 제2 점착층(220)과 유사한 기능을 수행할 수 있으며, 따라서, 3차 점착층(230)은 1차 점착층(210)과 유사한 액상 또는 겔(gel) 형태의 본드로 이루어지거나, 2차 점착층(220)과 유사한 부타티엔과 아크릴로니트릴을 3:1 비율로 에멀션화 혼선 중합체 85~90중량%에 폴리염화비닐 10~15중량%를 혼합한 니트릴고무(NBR)로 이루어질 수 있다.

사용자는 타이어(10)의 사용 환경과 주행 목적 등을 고려하여 3차 점착층(230)의 소재를 결정할 수 있다.

외부 스펀지층(320)은 본 발명의 일 실시예에 따른 펑크 방지 부재(1)의 최상단에 형성되는 부재이다. 즉, 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)는 이형지(100)가 제거된 상태에서 최하단에 형성된 1차 점착층(210)이 타이어(10)의 내측면에 부착되는데, 이에 따라 외부 스펀지층(320)은 타이어(10)의 내측면 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.

따라서, 외부 스펀지층(320)은 타이어(10)의 외부로부터 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)로 침투하는 이물질을 차단할 수 있으며, 이에 따라 1차 점착층(210), 2차 점착층(220) 및 3차 점착층(230)이 공기에 의해 응고되는 것을 방지할 뿐만 아니라 타이어(10) 내부의 공기가 펑크 방지 부재(1)를 통해 누수되는 것을 방지하여 타이어(10) 내부 공기압을 일정한 상태로 유지시킬 수 있다.

외부 스펀지층(320)은 내부 스펀지층(310)보다 딱딱한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 외부 스펀지층(320)은 내부 스펀지층(310)과 동일한 물질로 형성되되, 경도가 내부 스펀지층(320)보다 높은 상태로 마련될 수도 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 펑크 방지 부재(1)에 따르면, 타이어(10)가 펑크나는 경우 타이어(10)의 펑크 부분에 1차 점착층(210), 2차 점착층(220) 및 3차 점착층(230)이 순차적으로 스며들어 타이어(10)의 펑크 부분을 단계적으로 메울 수 있다.

구체적으로, 1차 점착층(210)이 펑크 방지 부재(1)의 못, 피스, 기타의 이물질에 의해 찢어진 부분을 1차적으로 메울 수 있으며, 2차 점착층(220) 및 3차 점착층(230)이 타이어(10)가 펑크나는 경우 타이어(10)의 펑크 부분을 1차 점착층(210)과 함께 2, 3차적으로 메울 수 있도록 1차 점착층(210)의 상부에 2차 점착층(220) 및 3차 점착층(230)이 형성될 수 있다.

또한, 1차 점착층(210)과 2차 점착층(220) 사이에 형성된 내부 스폰지층(310)에 의해 1차 점착층(210)과 2차 점착층(220)이 서로 차단되어 타이어(10)의 내부 공기압을 1차적으로 유지시키고, 펑크 방지 부재(1)의 최상단에 형성된 외부 스폰지층(320)이 펑크 방지 부재(1)의 내외부로 출입하는 공기를 차단하여 내부 공기압을 2차적으로 유지시키면서 점착층이 응고되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 2차 점착층(220)과 3차 점착층(230) 사이에 형성된 동판층(400)은 주행 중 발생되는 정전기를 방출시켜 정전기로 인한 차량 사고를 미연에 방지할 수 있으며 주행 중 발생되는 노면 소음을 흡수하여 승차감이 우수하다는 효과가 있다.

이러한 펑크 방지 부재(1)는 전체적으로 200mm 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

몇몇 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)는 본 발명에 따른 플라스틱 시트를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 펑크 방지 부재(1a)의 구체적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 플라스틱 시트의 제조 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.

이때, 도 3에 도시된 1차 점착층(210), 내부 스폰지층(310), 2차 점착층(220), 동판층(400), 3차 점착층(230) 및 외부 스펀지층(320)은 도 2에 도시된 1차 점착층(210), 내부 스폰지층(310), 2차 점착층(220), 동판층(400), 3차 점착층(230) 및 외부 스펀지층(320)과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펑크 방지 부재(1a)는 동판층(400)과 3차 점착층(230) 사이에 본 발명에 따른 플라스틱 시트(500)가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플라스틱 시트(500)는, 다음의 플라스틱 시트 제조 방법에 의하여 제조된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 플라스틱 시트(500)를 제조하기 위한 플라스틱 시트 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지 100 중량부, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제 2~4 중량부, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) 0.1~0.2 중량부, 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 3~5 중량부, 트리에틸 아민(triethyl amine) 0.1~0.3 중량부, 이소프로필알콜(isopropyl alcohol) 42~45 중량부 및 물 50~52 중량부를 혼합하여 혼합 조성물을 제조하는 제1단계(S110); 혼합 조성물을 예열하는 제2단계(S120); 예열된 혼합 조성물의 습기를 제거하는 제3단계(S130); 습기가 제거된 혼합 조성물을 가열하는 제4단계(S140); 가열된 혼합 조성물의 이물질을 제거하는 제5단계(S150); 이물질이 제거된 혼합 조성물을 냉각하면서 연신하여 플라스틱 시트를 제조하는 제6단계(S160); 및 플라스틱 시트에 실리콘을 도포한 후, 건조하는 제7단계(S170);를 포함한다.

본 발명은 종래의 PET 수지에 여러가지 첨가물을 혼합하고, 예열, 제습, 가열 및 냉각을 통해 성형성 및 내구성이 우수한 플라스틱 시트를 제조할 수 있습니다.

제1단계(S110)는, 원료의 혼합단계로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지를 기초 수지로 하고, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate), 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 트리에틸 아민(triethyl amine), 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol) 및 물을 혼합하는 단계이다.

PET 수지는 기초 수지로서, 우수한 열안정성과 높은 결정화도를 가지고 있고, 리사이클이 가능하며, 마스터배치 형태로 제조된 것을 사용할 수 있다. 폴리우레탄 분산제는 다른 성분들과의 혼합성을 향상시키는 기능을 한다. 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate), 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 및 트리에틸 아민(triethyl amine)은 대전방지제로서 기능한다. 플라스틱 용기를 제조하기 위한 플라스틱 시트는 일반적으로 전기 절연체이기 때문에 마찰대전에 의한 정전기가 발생하며, 방전 혹은 전기전도 등에 의해 심할 경우 폭발, 화재 등의 사고로 이어질 수 있으므로, 대전제를 첨가하는 것이 바람직하다. 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)은 방담제로 기능한다. 방담제는 플라스틱 시트를 이용하여 플라스틱 용기 제조시, 과일 등을 보관할 때 발생할 수 있는 수증기에 의한 물방울 맺힘 현상을 억제할 수 있다.

일 실시예에서, 상술한 원료들은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지 100 중량부에 대해서, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제 2~4 중량부, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) 0.1~0.2 중량부, 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid) 0.4~0.6 중량부, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 3~5 중량부, 트리에틸 아민(triethyl amine) 0.1~0.3 중량부, 이소프로필알콜(isopropyl alcohol) 42~45 중량부 및 물 50~52 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 벗어나서 첨가되는 경우 여러가지 문제점이 발생될 수 있다. 특히, 대전방지제의 경우, 각 범위를 넘어서서 혼합되는 경우, 제조되는 플라스틱 표면이 끈적일 수 있고, 실링성 및 인쇄성이 저하될 수 있으며, 백색 플라스틱의 경우, 황변 현상이 발생할 수 있다.

또한, 제1단계(S110)는, 플라스틱 시트의 기능성을 강화하기 위해 상기 원료들에 여러가지 추가적인 성분을 더 혼합할 수 있다.

일 실시예에서, 보론계 바인더를 더 혼합할 수 있다. 보론(B)계 바인더는 각 구성요소를 결합하기 위해 사용하는 것으로, 보론계 바인더는 PET 수지 100 중량부에 대해서 2~10 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 보론계 바인더의 함량이 2 중량부 미만인 경우, 원료 등을 효과적으로 결합시킬 수 없고, 보론계 바인더의 함량이 70 중량부를 초과하는 경우, 비경제적이다.

일 실시예에서, 마늘 추출액을 더 혼합할 수 있다. 마늘 추출액은 천연 접착 성분으로, 보론계 바인더와 함께 다른 구성 성분과의 혼합성을 향상시키는 바인더로 기능한다. 마늘 추출액은 마늘의 껍질을 벗기고 분쇄한 후, 마늘 1 중량부 당 2~3 중량부의 물을 첨가하고, 80~100℃에서 5시간 이상 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 55~60℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 마늘 추출액은 PET 수지 100 중량부에 대해서 5~10 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 마늘 추출액의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 원료 성분들을 적절하게 엉겨 붙게 하지 못해 플라스틱 시트 제조시 표면이 고르게 형성되지 않을 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우, 각 성분의 분산성 및 혼합성이 오히려 저하될 우려가 있다.

일 실시예에서, 아파타이트 분말을 더 혼합할 수 있다. 아파타이트 분말은 충진제로 기능하는 것으로서, 플라스틱 시트의 형상을 유지하여 작업성을 향상시키고 강도 유지 및 내부식성을 향상시킬 수 있다. 아파타이트는 뼈 안에 존재하는 무기물질로서, 충진제로 사용하기 위해서는 입자의 크기가 작고 탄산기의 잔존량이 높으며 결정도를 낮게 하는 것이 중요하다. 바람직하게 아파타이트 과립의 크기는 200~400㎛이다. 이를 위해 500~700℃에서 소결 과정을 거치는 것이 중요하다. 500℃ 미만에서 소결할 경우, 원하는 과립의 크기와 결정도를 얻을 수 없는 단점이 있고, 700℃ 초과하여 소결할 경우에는 탄산기의 잔존량이 낮고, 결정도가 너무 높아진다는 단점이 있다. 아파타이트 분말은 PET 수지 100 중량부에 대해서 20~30 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 아파타이트 분말의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 접착 강도가 낮아지는 단점이 있고, 30 중량부 초과하는 경우, 내충격성이 약화되는 단점이 있다.

일 실시예에서, 코르크 분말을 더 혼합할 수 있다. 코르크 분말은 아파타이트 분말과 함께 플라스틱 시트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 코르크 분말은 굴참나무의 껍데기를 제거한 후, 분쇄하여 준비할 수 있다. 코르크 분말은 PET 수지 등과의 혼합성을 위하여 400 메쉬(mesh) 이상의 망으로 거른 미분쇄 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 코르크 분말은 PET 수지 100 중량부에 대해서 15~25 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 코르크 분말이 15 중량부 미만인 경우, 내구성의 향상 정도가 미미하고, 25 중량부를 초과하는 경우, 플라스틱 제조시 내부에 공극이 형성될 수 있어 내구성이 오히려 떨어질 수 있다.

일 실시예에서, 소라쟁이 추출물을 더 혼합할 수 있다. 소라쟁이 추출물은 항균제로 작용할 뿐만 아니라 백색 플라스틱 시트에서 나타날 수 있는 황변 현상을 억제할 수 있다. 소라쟁이(Rumex crispus)는 국내에서 자생하고 있는 마디풀과의 Rumex속 식물이다. 소라쟁이는 각지의 습한 곳에서 잘 자라는 여러해살이풀로 민간에서 어린순을 식용으로 이용하며, 한의학에서는 양제(羊蹄)라고 하여 방광염, 담낭질병, 담즙 분비장애, 비장 질환, 피부병, 임파절 질환을 비롯하여 여러 종양이나 암의 보조치료제로 사용하고 있다. 소라쟁이로부터 추출한 소라쟁이 추출물은 다양한 미생물에 대한 항균효과 및 항산화효과를 가지고, 소량의 유황과 혼합하여 사용하면 피부 가려움증에 우수한 효과가 있다. 알려진 소리쟁이의 유용성분으로는 사포닌, 탄닌, 플라보노이드, 정유와 chrysophanol, emodin 등의 안트라퀴논(anthraquinone) 유도체 등이 존재한다고 보고되고 있다. 소라쟁이 추출물은 채취한 소라쟁이를 잘 씻은 후, 음지에서 건조하여 지상부(뿌리를 제외한 부분)와 지하부(뿌리 부분)로 나누어 쇄절하고, 추출용매로 80%(v/v) 메탄올에 3일 동안 침지한 후, 추출액을 막 필터(공극도 0.5㎛)로 여과하여 고형물을 분리하고, 메탄올 추출액을 회전식 증발기를 이용하여 50℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 소라쟁이 추출물은 PET 수지 100 중량부에 대해서 3~8 중량부로 혼합하는 것이 바람직하다. 소라쟁이 추출물의 함량이 3 중량부 미만인 경우, 항균력이 황변 방지 효과가 미미하고, 8 중량부를 초과하는 경우 비경제적이다.

제2단계(S120)는, 혼합 조성물을 예열하는 단계로, 혼합된 원료에 열을 가하여 1차적으로 원료들을 안정적으로 혼합되게 한다.

제3단계(S130)는 예열된 혼합 조성물에 존재하는 습기를 제거하는 제습단계로, 제습은 150~180℃의 온도 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만 또는 초과하는 경우, 제습이 충분히 이루어지지 않거나, 플라스틱의 내구성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.

제4단계(S140)는, 습기가 제거된 혼합 조성물을 가열하는 단계로, 혼합 조성물을 용융시킨 후, 유지하기 위하여 가열 온도는 260~270℃로 제어되는 것이 바람직하다.

제5단계(S150)는, 가열된 혼합 조성물의 이물질을 제거하는 단계로, 메쉬(mesh) 형태의 스크린(screen)을 통과시킴으로써 혼합 조성물의 내부에 문제되는 이물질을 제거할 수 있다.

제6단계(S160)는, 이물질이 제거된 혼합 조성물을 냉각하면서 연신하여 플라스틱 시트를 제조하는 단계로, 냉각롤을 이용하여 2단 연신한다. 1차 연신은 16~17℃로 유지되는 냉각롤을 통해 길이 방향으로 이루어지고, 2차 연신은 20~23℃로 유지되는 냉각롤을 통해 폭 방향(길이 방향의 수직 방향)으로 이루어진다. 2차 연신의 온도를 1차 연신 온도보다 높이는 이유는 고체화되는 플라스틱 시트가 말려서 성형성이 불량해지는 것을 방지하기 위함이며, 길이 방향 및 폭 방향을 교대로 연신함으로써 플라스틱 시트의 내구성 및 성형성을 향상시킬 수 있다.

제7단계(S170)는, 플라스틱 시트에 실리콘을 도포한 후, 건조하는 단계로, 실리콘을 도포하여 마감처리함과 동시에 대전방지 효과를 얻을 수 있다. 실리콘은 5~25%의 농도 범위로 희석된 도포액을 사용하여 도포하고, 실리콘을 도포한 후, 160~215℃에서 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘을 포함하는 도포액에는 제조된 플라스틱 용기 내부에 맺히는 수분 현상을 억제하기 위하여 전술한 방담제 성분을 혼합하는 것이 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예]

하기 표 1의 조성에 따라 혼합 조성물을 제조한 후, 예열, 제습, 가열, 이물질 제거, 냉각 및 연신, 건조단계를 거쳐 플라스틱 시트를 제조하여 실시예 및 비교예를 준비하였다. 각 재료는 시중에서 구할 수 있는 재료를 사용하였고, 마늘 추출액 및 소라쟁이 추출물의 경우, 발명의 상세한 설명에 기재한 대로 제조하였다.

[표 1]

[실험예 1]

실시예 1~3 및 비교예의 조성물을 2차 연신하여 10mm 두께의 플라스틱 시트를 제조하였고, 시트 표면의 균일도를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. 이때, 1차 연신은 16℃, 2차 연신은 21℃로 하였다. 균일도는 레이저 센서(N2 레이저, 발진파장 337.1nm, UDHO Laser. LTD., Japan)를 사용하여 측정하였으며, 30개의 지점을 임의로 선택하여 이들의 표면 거칠기(surface roughness)를 측정(표준편차를 사용하였고, ±0.3 이하는 균일한 것으로, ±0.3 초과는 불균일한 것으로 평가)하였다. 이때, 실시예 1 내지 3은 길이 방향 연신 후, 폭 방향 연신하였고, 비교예는 길이 방향으로만 연신하였다.

[표 2]

상기 표 2와 같이, 실시예 1~3의 경우, 비교예에 비해 균일도가 모두 우수하였다.

[실험예 2 : 비틀림 테스트]

실시예 1~3 및 비교예의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 완성도를 평가하였으며, 이를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 실시예 1 내지 3은 길이 방향 연신 후, 폭 방향 연신하였고, 비교예는 길이 방향으로만 연신하였다.

[표 3]

상기 표 3과 같이, 실시예 1~3의 경우, 90% 이상 정상 제품을 만들 수 있었으나, 비교예는 상대적으로 불량율이 높았다.

[실험예 3 : 황변 테스트]

실시예 1 및 3의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 백색 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 10개월 후 변색 여부를 육안으로 관찰하였으며, 이를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 황색으로 일부 변한 것을 불량으로 평가하였다.

[표 4]

상기 표 4와 같이, 실시예 3의 경우, 거의 모든 제품이 변색되지 않았음을 확인할 수 있었다. 반면, 실시예 1은 양호한 결과를 얻었으나, 실시예 3에 비해 상대적으로 변색율이 높았다.

[실험예 4 : 방담성 테스트]

비교예 및 실시예 3의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 백색 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 내부에 시금치를 보관한 후, 1일 후 육안으로 내부를 관찰하였으며, 이를 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

상기 표 5와 같이, 실시예 3의 경우, 거의 물방울이 맺히지 않았으나, 비교예는 육안으로 식별될 정도의 물방울들이 맺혀 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같은 재질의 플라스틱 시트로 제작된 구성은, PET 수지 단독으로 사용하여 제조된 경우보다 성형성이 우수하면서도 내구성을 향상시킬 수 있다.

몇몇 또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)는 본 발명에 따른 수지 조성물을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펑크 방지 부재(1b)의 구체적인 구성을 나타내는 단면도이다.

이때, 도 5에 도시된 1차 점착층(210), 내부 스폰지층(310), 2차 점착층(220), 동판층(400), 3차 점착층(230) 및 외부 스펀지층(320)은 도 2에 도시된 1차 점착층(210), 내부 스폰지층(310), 2차 점착층(220), 동판층(400), 3차 점착층(230) 및 외부 스펀지층(320)과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펑크 방지 부재(1b)는 내부 스폰지층(310)과 2차 점착층(220) 사이에 본 발명에 따른 수지 조성물(600)이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수지 조성물(600)은 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 베이스 수지; 인계 난연제; 활제; 및 산화방지제를 포함할 수 있다.

본 발명자들은 종래 폴리페닐렌에테르계 수지가 포함된 재료의 단점으로서 특히 유연성이 떨어지는 점을 극복하기 위하여 폴리페닐에테르계 수지에 대하여 예의 연구한 결과, 펑크 방지 부재용 수지 조성물로 사용하기 위하여 필요한 내열성을 더욱 향상시키면서도 단점이었던 유연성이 강화된 펑크 방지 부재용 수지 조성물을 완성하게 되었다. 특히, 타이어(10) 내측에 부착되는 펑크 방지 부재(1)는 다른 부재에 비해 상대적으로 두께가 얇으면서도 주행 과정에서 타이어(10)에서 발생하는 고열에 직접적 또는 간접적으로 노출되어 있기 때문에 고온 환경 하에서도 전류 통전에 견딜 수 있는 높은 내열성과 한정된 타이어 내부 공간에서 안전하게 배선될 수 있도록 높은 유연성이 요구된다.

또한, 종래 유연성을 확보하기 위해서 할로겐이 포함된 재료가 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러나 할로겐 원료, 특히 염소계 재료가 사용되는 경우 화재시 발생하는 염화수소 가스 및 소각 처리시에 있어서 다이옥신의 발생이 문제되어 안전상뿐만 아니라 친환경적이지 못하다는 우려가 있어왔다. 본 발명자들은 이에 비할로겐(non-halogen) 소재를 사용하면서도 높은 유연성을 가지는 수지 조성물, 즉 타이어 펑크 방지 부재용 수지 조성물 그리고 이를 포함하는 펑크 방지 부재(1)를 발명하기에 이르렀다.

본 발명은 더욱 구체적으로, 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 베이스 수지 100 내지 150 중량부; 인계 난연제 40 내지 70 중량부; 활제 0.5 내지 2 중량부; 및 산화방지제 3 내지 5 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제공한다. 바람직하게 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 베이스 수지 120 내지 150 중량부; 인계 난연제 40 내지 50 중량부; 활제 1 내지 2 중량부; 및 산화방지제 3.5 내지 4.5 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명에서 상기 베이스 수지에 포함된 폴리페닐렌에테르계 수지는 폴리(1,4-페닐렌에테르), 폴리(1,3-페닐렌에테르), 폴리(1,2-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(3-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(5-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(6-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(3-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(5-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(6-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,3-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(3,5-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,5-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,4-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(2,5-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4,5-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(5,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(3,4-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(3,5-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(3,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4,5-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르) 및 폴리(5,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 5,000 g/mol 내지 약 50,000 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르계 수지의 수평균 분자량이 상기 범위 내인 경우 가공이 용이하고, 이를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 제조한 제품의 내구성 및 내열성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 10,000 g/mol 내지 약 40,000 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 10,000 g/mol 내지 약 30,000 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 1.0 내지 3.0의 다분산 지수(polydispersity index, PDI)를 가질 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르계 수지의 다분산 지수가 상기 범위 내인 경우 가공이 용이하고, 이를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 제조한 제품의 내구성 및 내열성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 1.2 내지 약 2.5의 다분산 지수를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 1.2 내지 약 2.0의 다분산 지수를 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 베이스 수지에 포함된 폴리올레핀엘라스토머는 EPDM(ethylene propylene diene monomer)일 수 있다. 본 발명자들은 베이스 수지로서 폴리페닐렌에테르계 수지에 어떤 성분을 포함시키는 것이 가장 내열성 및 유연성을 향상시킬 수 있는지 다양한 재료를 이용하여 수많은 실험을 수행한 결과 폴리올레핀엘라스토머 중에서도 일반적인 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 경우에는 원하는 수준의 내열성 및 유연성 효과를 확인하지 못하였으나, EPDM을 폴리페닐렌에테르계 수지와 함께 포함하여 베이스 수지를 제조한 결과 가공성이 우수할 뿐만 아니라 본 발명자들이 목적으로 삼은 내열성 및 유연성 향상 효과를 실험적으로 확인할 수 있었다. 일반적으로 폴리올레핀엘라스토머는 가공성, 유연성 및 내화학성이 우수하나, 내열성, 난연성 및 내구성이 떨어진다. 즉, 이러한 폴리올레핀엘라스토머를 단독으로 수지 조성물로 사용할 수는 없었다. 본 발명자들은 다양한 재료를 실험한 결과 폴리페닐렌에테르계 수지에 폴리올레핀엘라스토머 중에서도 EPDM을 포함하는 베이스 수지를 이용하여 본 발명이 이루고자 하는 과제를 해결할 수 있었다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 수지 조성물의 난연성 및 내열성을 개선하는 역할을 수행할 수 있다. 일반적으로 폴리페닐렌에테르계 수지는 난연제의 첨가량이 증가함에 따라 유연성이 저하되기 때문에 일정량의 난연제를 포함하면서도 유연성을 향상시키는 것이 통상적인 인식으로는 해결하기 어려운 과제였다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 상기 인계 난연제에 포함되는 원자 총량에 대하여 인을 약 5 원자% 이상으로 포함할 수 있다. 상기 인계 난연제의 인 함량이 상기 범위 내인 경우, 난연성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 인계 난연제는 상기 인계 난연제에 포함되는 원자 총량에 대하여 인을 약 5　원자% 내지 약 30　원자%, 더욱 바람직하게 약 7 원자% 내지 약 30　원자%로 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 포스페이트(phosphate) 화합물, 포스파이트(phosphite) 화합물, 포스포네이트(phosphonate) 화합물, 포스파젠(phosphazene) 화합물 및 포스피네이트(phosphinate) 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate, TPP), 암모늄 폴리포스페이트(phase II)(ammonium polyphosphate(phase II)), 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 레조시놀-디(비스-2,6-디메틸페닐) 포스페이트(resorcinol-di(bis-2,6-dimethylphenyl) phosphate, RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(bisphenol A diphenyl phosphate, BDP), 사이클로 포스파젠(cyclo phosphazene) 및 디에틸 포스피네이트 암모늄염(diethyl phosphinate ammonium salt, Exolit OP930, Clariant)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 베이스 수지는 상기 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머가 2 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있으며, 바람직하게 2.5 내지 3.5 : 1의 중량비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 2.7 내지 3.2 : 1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우 본 발명이 달성하고자 하는 효과를 충분히 발휘하지 못 할 수 있다.

본 발명에서 상기 베이스 수지 및 인계 난연제가 1 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있으며, 바람직하게 2 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 3 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있다. 본 발명은 특히 상기 베이스 수지와 인계 난연제의 상기 중량비에서 난연 효과가 극대화 되는 최적의 비율이라는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명은 본 발명이 이루고자 하는 효과를 극대화하기 위하여 본 발명에 따른 수지 조성물은 조핵제를 더 포함할 수 있다. 본 발명자들은 수지 조성물에 조핵제를 첨가하여 제조하는 경우 결정화도가 증가하여 기계적 물성이 향상되고 결정 크기가 미세화되어 표면 조도를 높일 수 있는 역할을 할 수 있다는 것을 확인하였다.

본 발명에서 상기 조핵제는 수지 조성물에 첨가할 수 있는 수 많은 조핵제가 존재하지만 본 발명자들은 스테아르산(stearic acid), 실란(silane) 또는 이들의 혼합물을 포함하였을 때 가장 미세한 입자의 분산 효과로 최적의 효과를 발휘하는 것을 실험적으로 확인하였다.

본 발명에서 상기 조핵제는 상기 수지 조성물에 0.5 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 활제는 아미드계 활제일 수 있으며, 바람직하게는 스테아르아미드(stearamide)일 수 있다.

본 발명에서 상기 산화방지제는 폐놀계 산화방지제, 황계 산화방지제 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 펑크 방지 부재용 수지 조성물은 본 발명이 목적하는 효과를 저해하지 않는 범위에서 통상적으로 포함되는 성분들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명자들은 비할로겐 소재를 사용하면서도 친환경적인 소재로서 본 발명이 이루고자 하는 효과를 달성할 수 있는 추가적인 구성으로서 이팝나무(Chionanthus retusus) 추출물, 윈터그린(Gaultheria procumbens) 추출물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 이팝나무는 물푸레나무과에 속하며 잎지는 넓은 잎, 큰키나무로 25m 정도로 곧게 자라며 고지의 골짜기나 습지, 개울가, 해변가에 주로 서식한다. 줄기가 거무스름하고 꽃잎이 가늘고 길다. 꽃은 5-6월에 새로 나는 햇가지 끝에 흰색으로 피고 열매는 9-10월에 단단한 핵으로 쌓인 씨앗이 있는 타원형 열매가 짙푸른 검은색으로 여문다. 중풍, 치매, 가래, 말라리아에 약효가 있다고 알려져 있고 식용으로는 나물이나 차로 끓여 마시는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에서와 같이 펑크 방지 부재용 수지 조성물에 포함하여 제조된 것은 알려진 바 없다.

본 발명에서 상기 윈터그린은 가울테리아 프로컴벤스(Gaultheria procumbens)로서, 진달래과의 작은 관목으로 일반적으로 가울테리아라고 한다. 생장 속도는 느린 편이고 16~20℃ 정도의 척박한 산성토양에서 잘 자란다. 보통 9~11월 경에 파종하며 여름에 분홍색 또는 흰색의 꽃을 피운다. 열매는 붉은색으로 역시 여름에 자란다. 잎은 녹색으로 4계절 푸르게 자라는 상록수이다. 키는 20츠 정도로 포복형으로 식용, 약용, 향기, 관화, 관엽, 관실 등의 목적으로 재배되기도 하나, 본 발명에서와 같이 펑크 방지 부재용 수지 조성물에 포함하여 제조된 것은 알려진 바 없다.

본 발명에서 상기 이팝나무 및/또는 윈터그린 추출물은 바람직하게는 용매 추출법을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 용매는 종래 통상적인 용매 추출법에 사용되는 용매라면 어떠한 것에 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 또는 이들의 혼합용매로 추출되는 것을 특징으로 한다.

상기 용매를 이용한 추출방법으로는 통상적인 식물의 추출방법, 예를 들면, 열수 추출, 환류 냉각 추출, 초음파 추출, 초임계 추출 등의 방법을 사용할 수 있다.

상기 이팝나무 및/또는 윈터그린 추출물은 전초, 줄기, 또는 잎 등으로부터 제한되지 않고 분리되어 사용될 수 있다.

상기 이팝나무 추출물, 윈터그린 추출물 또는 이들의 혼합물은 상기 수지 조성물에 0.001 내지 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 천연물 추출물을 포함함으로써 본 발명이 추구하는 효과 중 유연성의 비약적인 상승 효과가 있는 것을 실험적으로 확인하였다.

본 발명에서 상기 수지 조성물은 트윈 압출기에서 베이스 수지에 나머지 성분들을 섞은 후 반응 압출하여 제조할 수 있다. 본 발명에서 일 예로 기본적으로 컴파운드는 약 220 내지 250℃의 용융 온도로 설정하고, 압출기에서 스크류를 가열하는 부부인 실린더의 온도 설정은 180 내지 260℃로 순차적으로 높게 설정할 수 있다. 크로스 헤드는 압출기 호퍼에서 다이까지의 용융된 플라스틱의 유동로가 되고 펑크 방지 부재용 수지 조성물의 주행 방향의 흐름을 일으키며, 니플과 다이를 지지하는 역할을 한다. 크로스 헤드는 될 수 있는 대로 내용 용적이 적어야 하고, 재료가 용융되어 흐를 때 정체되는 부분이 없어야 한다. 따라서, 용융된 재료가 흐름길에 정체되어 잇는 시간이 짧아야 가열 열화 및 스코치를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 원료가 일정한 압력과 두께로 흐를 수 있도록 무편심 헤드를 적용하여 230 내지 260℃의 온도로 설정하였다. 통상적으로 압출기의 앞 쪽에는 스크린과 브레이크 플레이트를 부착한다. 이는 얇은 금속판에 수직으로 많은 구멍이 뚫려있는 형상을 하고 있으며, 스크린을 지지하고 스크류의 원주방향 회전에 의한 원료의 이물을 거르고 레진 및 배합제의 입자를 고르게 분산해 주는 스크린 메쉬를 적용하며, 본 발명에서는 약 100 내지 150 메쉬의 크기를 적용하였다. 브레이크 플레이트를 거친 원료는 다이/니플 부분에서 비로소 펑크 방지 부재용 수지 조성물 절연 형태가 갖추어 진다. 펑크 방지 부재용 수지 조성물의 압출 피복에 사용되는 다이는 가압형과 튜브형이 있는데 본 발명에서는 가압형 다이를 이용한 가압식 작업으로 절연 작업을 진행하였다. 가압식 작업시 표면에 작용하는 압력은 약 70 내지 350 kgf/cm2으로 상기 압력과 약 250℃의 고온으로 재료가 도체 표면에 밀착될 수 있다. 차가운 금속 재질의 도체에 폴리머를 압출 피복하면 도체에 접속한 부분은 급냉되어 다이에서 구부러짐이 발생할 수 있고, 용융된 채로 동결되어 버려 수축, 신율 불량이 나타나고 도체와 폴리머의 밀착이 약해질 수 있다. 특히 동판층(400)과 같이 절연 두께를 얇게 설계한 제품은 문제가 발생할 수 있는데 본 발명자들은 이를 해결하기 위하여 도체의 예열 단계를 필수적으로 적용하였으며 그 온도는 약 30 내지 150℃를 적용하였다.

본 발명에서 상기 수지 조성물은 펑크 방지 부재(1) 중에서도 동판층(400)에 배선하여 동판층(400)과 전기적으로 접속되기 위한 용도로 사용될 수 있다. 펑크 방지 부재(1)의 동판층(400)은 고열에 직간접적으로 노출되어 있는 부분이기 때문에 고온 환경 하에서의 전류 통전에 견딜 수 있는 높은 내열성과 한정된 타이어 공간에서도 배선할 수 있는 유연성이 필수적으로 요구된다.

즉, 본 발명은 상기 수지 조성물(600)을 포함하는 펑크 방지 부재(1)를 제공함으로써, 동판층(400)의 정전기 방출 효과를 극대화할 수 있다.

종래 일반적인 절연 부재의 경우 절연 두께가 0.3 mm 를 넘는 경우가 많이 있는데 본 발명의 경우 상기 수지 조성물의 두께가 0.2 내지 0.3 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 0.23 내지 0.27 mm 일 수 있다. 본 발명자들은 상기 두께에서도 우수한 품질의 펑크 방지 부재(1)를 제공할 수 있으며, 고유연성 확보 및 경량화를 달성하여 펑크 방지 부재(1)의 가격 경쟁력을 확보하고, 나아가서는 부품의 경량화를 이루어 자동차 자체의 경량화에 일조할 수 있을 것으로 판단하였다.

상기 수지 조성물은 ES91110-05 평가 방법으로 유연성 측정 시 30 kgf/mm2 이하일 수 있다. 종래 세계적인 기술 수준에서는 상기 평가 방법으로 수지 조성물의 유연성을 측정하는 경우 기준 자체가 35 kgf/mm2 이하인 것으로 알려져 있으나, 본 발명에 따른 펑크 방지 부재(1)를 제조 후 시험한 결과 그 보다 우수한 결과를 확인할 수 있었다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예의 제조]

본 발명자들은 본 발명에 따른 수지 조성물을 상기 기재된 제조 방법에 따라 압출기로 제조하고 그 물성의 평가를 다른 비교예들과 비교하기 위해 아래 표 1과 같은 구성으로 혼합하였다(단위 g). 이후 하기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 수지 조성물을 각각 배럴 온도 약 240℃로 설정하고 L/D=28, pi=30mm인 일축 압출기에 투입하였다. 상기 수지 조성물을 압출기를 통하여 펑크 방지 부재용 수지 조성물의 시편을 제조하였다.

폴리페닐렌에테르계 수지로 제조된 수지 조성물의 물성을 평가하기 위하여 베이스 수지로는 폴리페닐렌에테르를 베이스로 하여 본 발명의 특징인 EPDM의 유무와 함량의 차이를 두고 제조하였으며, 조핵제의 유무와 천연 추출물의 유무에 따른 효과상 차이를 비교하고자 아래와 같이 실시예 및 비교예를 설정하였다.

실시예 및 비교예의 제조를 위해 사용된 주요 재료는 아래와 같다.

(a) 폴리페닐렌에테르: LXR-035C(블루스타사), 수평균 분자량(Mn) 15,000 g/mol, 다분산 지수(PDI) 1.31

(b) EPDM: NORDEL(다우사)

(c) 인계 난연제: Exolit AP 760(클레리언트사)

(d) 이팝나무 추출물의 제조

이팝나무 꽃 100g을 분말화한 후 추출용매로서 70중량% 에탄올 수용액에 1L 침적하여 24시간 동안 실온에 방치하여 추출액을 얻었다. 얻어진 추출액을 여과지를 이용하여 여과한 다음, 여액을 회전식 증발 건조기로 감압 농축하여 농축 추출 혼합물을 얻었다.

(e) 윈터그린 추출물의 제조

윈터그린 줄기 100g을 취하여 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 추출용매로서 70중량% 에탄올 수용액에 1L 침적하여 24시간 동안 실온에 방치하여 추출액을 여과지를 이용하여 여과한 다음, 여액을 회전식 증발 건조기로 감압 농축하여 농축 추출 혼합물을 얻었다.

[표 5]

실험예 1: 난연성 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 펑크 방지 부재용 수지 조성물 시편 각각에 대하여, JASO D 618 난연 시험 방법에 따라 점화 후 소화되기까지 걸리는 시간(초)을 측정하여 난연성을 평가하였다. 수치가 작을수록 빨리 소화되어 난연성이 우수한 것이다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 2: 인장강도 및 연신율 평가(상온)

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 펑크 방지 부재용 수지 조성물 시편 각각에 대하여, UL 758 규격에 따라 인장강도 및 연신율을 측정하였다. 인장강도 및 연신율은 1.05 kg/mm2, 150% 이상인 것을 기준으로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 3: 절연두께(경량화) 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 펑크 방지 부재용 수지 조성물 시편 각각에 대하여, JASO D 618 시험 방법에 따라 절연두께를 측정하였다. 절연두께는 0.3 mm 이상인 것을 기준으로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 4: 유연성 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 펑크 방지 부재용 수지 조성물 시편 각각에 대하여, ES91110-5 시험 방법에 따라 유연성을 평가하였다. 상기 시험 방법에서는 유연성 기준을 35 kgf/mm2 이하로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6]

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 5가 비교예 1 내지 3에 비해 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 본 발명에서 베이스 수지의 구성 및 그 비율에 따른 효과뿐만 아니라 본 발명에서 특징적으로 첨가된 조핵제 및 천연 추출물의 유무에 따라 효과상 차이가 발생하는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 펑크 방지 부재
100: 이형지층
210: 1차 점착층
220: 2차 점착층
230: 3차 점착층
310: 내부 스폰지층
320: 외부 스폰지층
400: 동판층

Claims (1)

1. 최상단에 형성되어 응고를 방지하고, 타이어의 내부 공기압을 유지시키는 외부 스폰지층; 이형지층; 상기 이형지층의 상부에 형성되며, 액상 또는 겔(gel) 형태로 이루어져 상기 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어가 펑크나는 경우 상기 타이어의 펑크 부분에 스며들어 상기 타이어의 펑크 부분을 1차적으로 메우는 1차 점착층; 상기 1차 점착층의 상부에 부착되며, 외부 충격을 흡수하여 상기 타이어의 내부 공기압을 유지시키는 내부 스폰지층; 상기 내부 스폰지층의 상부에 부착되어 상기 타이어의 펑크 부분을 상기 1차 점착층과 함께 2차적으로 메우면서 상기 타이어의 내부 공기 압력에 의해 상기 타이어의 외부로 공기 누출을 방지하는 2차 점착층; 상기 2차 점착층의 상부에 부착되어 주행 과정에서 발생되는 정전기를 방출하는 동판층; 및 상기 동판층의 상부에 부착되어 상기 타이어의 펑크 부분을 상기 1차 점착층 및 상기 2차 점착층과 함께 3차적으로 메우면서 상기 타이어의 내부 공기 압력에 의해 상기 타이어의 외부로 공기 누출을 2차적으로 방지하는 3차 점착층을 포함하되,
   상기 이형지층은, 폴리부텐 성분으로 이루어진 시트 형태의 부재로, 상기 1차 점착층의 노출면에 부착되며,
   상기 내부 스폰지층은, 상기 외부 스폰지층보다 부드러운 재질로 마련되고,
   상기 외부 스폰지층은, 상기 3차 점착층의 상부에 형성되어 상기 1차 점착층, 상기 2차 점착층 및 상기 3차 점착층의 응고를 방지하며,
   상기 1차 점착층의 하부 표면에 부착되어 상기 1차 점착층의 오염을 방지하는 상기 이형지가 제거되면서 상기 1차 점착층이 노출되어 상기 타이어 내측면에 부착되며, 상기 1차 점착층에 도포되어 상기 1차 점착층을 상기 타이어의 내면에 부착시키는 접착제 기능과 함께 펑크 방지 역할을 하는 수용성 이너라인 폴리머에 의해 상기 타이어의 내측면에 부착되는, 정전기 방출 및 노면 소음 감소 기능을 갖는 펑크 방지 부재.
   

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