KR20140011309A - 스트립, 그 제조 방법 및 공기 타이어의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내측 라이너에 이용되는 리본형의 스트립 및 그 제조 방법에 관해서, 타이어의 성형 드럼 또는 코어체의 외주면을 따라서 권취하여 내측 라이너를 형성하기 위한 스트립으로서, 이 스트립은, 타이어 내측에 배치되는 내면층과 타이어 외측에 배치되는 외면층을, 이들의 폭 방향의 단부가 폭 방향으로 0.5 ㎜∼30 ㎜ 어긋나게 하여 접합되어 있고, 상기 내면층 중 적어도 하나의 층은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 엘라스토머 조성물로 구성되어 있으며, 상기 외면층 중 적어도 하나의 층은 열가소성 엘라스토머 조성물로 구성되어 있다.

Description

스트립, 그 제조 방법 및 공기 타이어의 제조 방법{STRIP, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기 타이어에 사용되는 내측 라이너용의 스트립, 이 스트립의 제조 방법, 또한 이 스트립을 이용한 공기 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 차의 저연비화에 대한 강한 사회적 요청으로부터, 타이어의 경량화가 도모되고 있고, 타이어 부재 중에서도, 타이어의 내부에 배치되어, 공기 타이어 내부로부터 외부로의 공기의 누설량(공기 투과량)을 저감하여 내공기투과성을 향상시키는 기능을 갖는 내측 라이너에서도 경량화 등이 행해지고 있다.

현재, 내측 라이너용 고무 조성물은, 예컨대 부틸 고무 70 질량%∼100 질량% 및 천연 고무 30 질량%∼0 질량%를 포함하는 부틸 고무를 주체로 하는 고무 배합을 사용함으로써, 타이어의 내공기투과성을 향상시키는 것이 행해지고 있다. 또한 부틸 고무를 주체로 하는 고무 배합은 부틸렌 이외에 약 1 질량%의 이소프렌을 포함하고, 이것이 황·가황 촉진제·아연화와 더불어, 고무 분자간의 가교를 가능하게 하고 있다. 상기 부틸계 고무는, 통상의 배합에서는 승용차용 타이어에서는 0.6 ㎜∼1.0 ㎜, 트럭·버스용 타이어로서는 1.0 ㎜∼2.0 ㎜ 정도의 두께가 필요해지지만, 타이어의 경량화를 도모하기 위해, 부틸계 고무보다 내공기투과성이 우수하고, 내측 라이너층의 두께를 보다 얇게 할 수 있는 폴리머가 요청되고 있다.

또한, 특허문헌 1(일본 특허 공개 평7-215007호 공보), 특허문헌 2(일본 특허 공개 평11-254906호 공보)에는 타이어의 유니포미티(균일성)의 악화를 방지하기 위해, 내압 충전시의 타이어의 내면 형상에 근사한 외주면을 가진 코어체를 이용한 공기 타이어의 제조 방법이 제안되어 있다. 코어체의 외측에 내측 라이너, 카카스 플라이, 비신장 비드, 벨트, 트레드 고무 및 사이드월 고무 등이 순차 접착되는 것에 의해 미가황 타이어가 성형된다. 그리고 코어체로부터 미가황 타이어를 분리하거나, 또는 코어체와 함께 가황 프레스에 투입하여 가황을 행함으로써, 타이어의 유니포미티를 개선하는 것이 제안되어 있다.

또한 타이어의 경량화를 도모하기 위해, 상기 고무 조성물 대신에 열가소성 수지를 포함하는 재료로 이루어지는 필름이 제안되어 있다. 열가소성 수지는 부틸 고무의 내측 라이너보다 두께를 얇게 하여, 높은 내공기투과성을 실현하고 있다. 그리고 열가소성 수지의 스트립을 압출한 내측 라이너재를 포머(former)에 권취하는 방법도 제안되어 있다. 여기서 스트립을 권취할 때에 상호 오버랩시키지만, 오버랩부에 단차가 생겨 공기 저장소로 되어 버린다. 공기 유지성이 좋은 열가소성 수지의 내측 라이너는, 그 공기 저장소의 공기를 방출할 수 없어 가황 후에도 공기를 유지한 상태로 타이어가 제조된다.

즉 내측 라이너와 인슐레이션 또는 카카스 플라이 사이에 공기가 혼입하여, 작은 풍선과 같은 공기 저장소가 다수 나타나는, 소위 에어 인의 현상이 생긴다. 이러한, 에어 인에 의한 얼룩 모양이 타이어 내면에 나타남으로써 사용자에게는 외관이 좋지 않다는 인상을 부여한다. 또한 주행중에 에어가 기점이 되어, 내측 라이너에 균열이 생기고 타이어 내압이 저하되어 최악의 경우는 타이어가 버스트(burst)할 우려가 있다.

또한 내측 라이너는 타이어 주행시에 숄더부 근방에 큰 전단 왜곡이 작용하지만, 열가소성 수지를 포함하는 재료를 내측 라이너로서 사용한 경우, 이 전단 왜곡에 의해, 내측 라이너와 카카스 플라이의 접착 계면에서 박리가 발생하기 쉬워져, 타이어의 공기 누설이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

특허문헌 3(국제 공개 제2008/029781호 팜플렛)은, 열가소성 수지와 열가소성 엘라스토머를 블렌드한 필름 적층체의 스트립으로 타이어를 제조하고 있다. 적층체로 함으로써, 가스 배리어성, 접착성을 개선할 수 있어, 리본형의 스트립간의 접합을 가능하게 하고 있다. 그러나, 이 기술에서는, 평활한 포머 외주면에 대하여 스트립을 오버랩시키는 것에 의한 단차가 생기고, 그 단차가 에어 저장소가 되어, 가황 후의 타이어 내관에 에어 인을 발생시킬 우려가 있다. 또한 코어체의 외주면, 특히 비드부로부터 버트레스부에 걸친 측면에 스트립을 점착시키는 것도 곤란하고, 코어체로부터 벗겨져 성형할 수 없을 우려가 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평7-215007호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평11-254906호 공보 특허문헌 3: 국제 공개 제2008/029781호 팜플렛

본 발명은 내측 라이너에 이용되는 리본형의 스트립 및 그 제조 방법을 제공한다. 종래의 스트립은 편평한 직사각형 단면 형상을 갖고 있기 때문에, 소정 폭의 리본형의 스트립을 중첩하여, 보다 폭이 넓은 시트를 제작할 때에, 스트립의 양단부의 중복 부분이 두꺼워진다. 그래서 본 발명은 내면층과 외면층의 양단을 일정 거리 어긋나게 하여 접합시킨 적층체에 의해 리본형의 스트립을 형성한다. 이 스트립간에 그 양단부가 감합하도록 코어체의 외주면에 권취하여 내측 라이너를 성형함으로써, 가황 타이어의 내면 형상에 근사한 내측 라이너를 성형할 수 있다. 그 결과, 타이어의 에어 인을 해소하고, 내측 라이너와 카카스 플라이의 접착성을 개선하여 타이어 주행시의 반복 굴곡 변형에 의한 균열 성장을 경감한다.

또한, 본 발명의 스트립은 특정 재료의 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 내면층 및 외면층의 접합으로 형성함으로써, 경량화를 달성하여 타이어의 구름 저항을 저감한다. 또한 가황 공정시에 블래더의 열과 압력으로 내측 라이너가 파괴 또는 변형하는 것을 방지하여, 타이어 내표면에 흠집이나 내부에 공기 저장소의 발생을 없앤다.

본 발명은, 타이어의 성형 드럼 또는 코어체의 외주면을 따라 권취하여 내측 라이너를 형성하기 위한 스트립으로서, 이 스트립은, 타이어 내측에 배치되는 내면층과 타이어 외측에 배치되는 외면층을, 이들의 폭 방향의 단부가 폭 방향으로 0.5 ㎜∼30 ㎜ 어긋나게 하여 접합되어 있고, 상기 내면층 중 적어도 하나의 층은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 엘라스토머 조성물로 구성되어 있으며, 상기 외면층 중 적어도 하나의 층은, 열가소성 엘라스토머 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스트립에 관한 것이다.

상기 스트립의 폭(W0)은, 5 ㎜∼40 ㎜이고, 스트립의 두께(T0)는 0.02 ㎜∼1.0 ㎜인 것이 바람직하다. 또한 상기 외면층의 열가소성 엘라스토머 조성물은 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 블록 공중합체 중 어느 하나가 포함되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시형태는, 상기 스트립의 제조 방법으로서, (a) 압출기 본체와 압출 헤드를 구비한 압출 장치에 의해 열가소성 엘라스토머를 압출하여 시트를 형성하는 압출 공정과, (b) 이 시트를 다이 롤러와 닙 롤러 사이에 통과시켜, 상기 시트에 다이 롤러의 형상을 전사하여 설계 형상의 내면층과 외면층을, 각각 성형하는 성형 공정과, (c) 상기 내면층과 외면층을, 각각 다이 롤러로부터 박리하는 박리 공정과, (d) 상기 내면층과 외면층을, 이들의 길이 방향의 양단을 폭 방향으로 0.5 ㎜∼30 ㎜ 어긋나게 하여 접합시켜 스트립을 형성하는 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 실시형태는, 성형기 드럼의 원주 방향을 따라, 상기 스트립의 측 가장자리를 어긋나게 하면서 권취하여, 내측 라이너를 성형하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시형태는, 코어체의 외주면의 원주 방향을 따라, 상기 스트립의 측 가장자리를 어긋나게 하면서 권취하여, 그 완성된 단면에 가까운 형상의 내측 라이너를 성형하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.

여기서, 상기 코어체는, 5% 내압 충전시의 타이어 내면 형상에 근사한 외주면을 갖는 것이 바람직하다. 특히 상기 코어체는, 5% 내압 충전시의 타이어 내면 형상보다 작은 외주면을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 공기 타이어의 제조 방법은 상기 스트립을 이용하여 성형된 미가황 타이어를 상기 코어체의 외측에 형성하는 공정과, 상기 코어체로부터 제거된 미가황 타이어를 가황 금형에 투입하여 가황 성형하는 가황 공정을 포함할 수 있다.

그리고 상기 가황 공정에서, 미가황 타이어는, 그 내강측에 배치된 블래더의 팽창에 의해, 0.1%∼2.0%의 직경 방향의 스트레치로 가황되는 것이 바람직하다. 또한 상기 가황 공정에서, 미가황 타이어는, 그 내강측에 배치된 블래더의 팽창에 의해, 0.1%∼2.0%의 레이디얼 방향의 스트레치로 가황되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 공기 타이어의 제조 방법은, 상기 스트립을 이용하여 성형된 미가황 타이어를 상기 코어체의 외측에 형성하는 성형 공정과, 상기 미가황 타이어와 상기 코어체가, 함께 가황 금형에 투입되고, 이 가황 금형 및 상기 코어체가 가열되어 타이어가 가황될 수 있다.

본 발명은 스트립을 열가소성 엘라스토머 조성물의 내면층과 외면층으로 구성하고, 그 양단이 상호 감합하도록 타이어의 성형 드럼 또는 코어체의 외주면에 권취되어 내측 라이너가 성형되기 때문에, 스트립의 감합 부분의 단차가 완화되고, 나아가 에어 인을 해소할 수 있다. 또한 인접하는 카카스 플라이와의 접착성이 향상하고, 내측 라이너의 굴곡 균열 성장을 저감할 수 있다.

또한 스트립을 이용하여 내측 라이너를 성형하기 때문에, 타이어의 배치 부분에 따라 두께를 조정할 수 있다. 예컨대 버트레스부만을 두껍게 하여 가스 배리어성 및 타이어 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 리본형의 스트립이기 때문에 각종 사이즈의 타이어에 적용할 수 있다. 또한 열가소성 엘라스토머를 이용함으로써 공기 차단성을 유지하여 전체의 두께를 얇게 할 수 있어 경량화를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 공기 타이어의 우측 절반의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 스트립을 제조하는 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 제조 장치에서 닙 롤러와 다이 롤러의 간격을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 스트립의 개략 단면도이다.
도 11은 종래의 스트립의 개략 단면도이다.
도 12는 종래의 스트립의 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 타이어의 성형에 이용하는 코어체의 단면 형상이다.
도 14는 코어체의 외주면에 스트립을 이용하여 내측 라이너를 성형하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 15는 코어체의 외주면에 성형된 내측 라이너의 개략도이다.
도 16은 성형된 미가황 타이어의 단면도이다.
도 17은 가황 금형에 배치된 미가황 타이어의 단면도이다.

<타이어의 구조>

본 발명에서 제조되는 공기 타이어를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 공기 타이어의 우측 절반의 개략 단면도이다. 도면에서 공기 타이어(1)는, 트레드부(2)와, 이 트레드부 양단으로부터 토로이드 형상을 형성하도록 사이드월부(3)와 비드부(4)를 갖고 있다. 또한, 비드부(4)에는 비드 코어(5)가 매설된다. 또한 한쪽 비드부(4)로부터 다른쪽 비드부에 걸쳐 설치되고, 비드 코어(5)에 인접하여 종단하는 카카스 플라이(6)와, 이 카카스 플라이(6)의 크라운부 외측에는, 적어도 2개의 플라이로 이루어지는 벨트층(7)이 배치되어 있다.

상기 벨트층(7)은, 통상, 스틸 코드 또는 아라미드 섬유 등의 코드로 이루어지는 플라이 2개를 타이어 둘레 방향에 대하여, 코드가 통상 5˚∼30˚의 각도가 되도록 플라이간에 상호 교차하도록 배치된다. 또한 벨트층의 양단 외측에는, 토핑 고무층을 설치하여, 벨트층 양단의 박리를 경감할 수 있다. 또한 카카스 플라이는 폴리에스테르, 나일론, 아라미드 등의 유기 섬유 코드가 타이어 둘레 방향으로 대략 90˚로 배열되어 있고, 카카스 플라이의 종단 및 비드 코어(5)의 근방으로부터 사이드월 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(8)가 배치된다. 또한 상기 카카스 플라이(6)의 타이어 반경 방향 내측에는 한쪽 비드부(4)로부터 다른 쪽 비드부(4)에 걸친 내측 라이너(9)가 배치되어 있다.

본 발명은 타이어 내측에 내측 라이너를 구비한 공기 타이어의 제조 방법, 및 내측 라이너를 성형하기 위한 스트립에 관한 것이다. 이 내측 라이너는 타이어의 성형 드럼 또는 코어체의 외주면상에, 양단에 편차(offset)를 형성하여 복수층이 적층된 리본형의 스트립을 나선형으로 권취시키는 것에 의해 제조된다.

상기 스트립은, 성형 드럼 또는 코어체의 측에 배치되는 내면층(LB)과, 그 외측에 배치되는 외면층(LA)의 적층체로 형성된다. 상기 내면층은 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIBS)를 포함하고, 외면층(LA)은, 열가소성 엘라스토머, 특히 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIS) 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체(SIB) 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있다. 상기 외면층(LA)은 카카스 플라이 또는 인슐레이션과 접하도록 배치되어 있다.

<스트립의 형상>

도 4∼도 10에 스트립(10)의 실시형태의 단면도를 도시한다. 도 4는, 3개의 스트립(10)이 성형 드럼(D)상에 병렬로 배치된 상태의 단면도를 도시한다. 여기서 스트립(10)은, 드럼측에 인접하는 내면층(LB)과, 그 외측에 배치되는 외면층(LA)의 적층체로 구성되고, 양자는 폭 방향으로 일정한 거리(L)를 어긋나게 하여 배치되어 있다. 그 결과, 스트립은 전체로서, 내면층(LB)과 외면층(LA)이 중복되는 부분(이하, 「스트립 본체」라고도 함)과, 그 양단의 중복되지 않는 부분(이하, 「이어부(ear portion)

」라고도 함)을 형성한다.

본 발명에서, 스트립의 폭(W0)은, 5 ㎜∼40 ㎜이다. 스트립 폭(W0)이 상기 범위를 벗어나면, 스트립으로 내측 라이너를 성형할 때에, 그 윤곽 형상의 정밀도가 저하되고, 또한 양단부의 감합의 정밀도가 저하될 가능성이 있다.

또한, 스트립의 두께(T0)는, 0.02 ㎜∼1.0 ㎜의 범위, 바람직하게는 0.1 ㎜∼0.5 ㎜의 범위로 조정된다. 두께(T0)가 0.02 ㎜보다 얇으면, 내측 라이너 성형시에 치수 정밀도가 저하되고, 권취 회수를 증가시킬 필요가 있다. 한편, 두께(T0)가, 1.0 ㎜를 초과하면, 스트립을 권취했을 때에 스트립의 접합부가, 찌그러져 윤곽 형상의 정밀도가 저하하게 되고, 또한 타이어 중량이 커져, 구름 저항이 악화하게 된다.

다음에, 스트립의 내면층(LB)과 외면층(LA) 사이의 편차량(offset distance)(L)은, 0.5 ㎜∼30 ㎜의 범위, 바람직하게는 1 ㎜∼20 ㎜의 범위이다. 편차량(L)이, 0.5 ㎜보다 작으면 드럼상에서 되감아 표면에 형성되는 요철을 매끄럽게 하는 효과가 작다. 또한 편차량(L)이, 30 ㎜를 초과하면 스트립이 접합하여 형성된 내측 라이너의 단면의 두께 치수가 불균일이 될 가능성이 있다.

상기 내면층(LB)은, 가스 배리어층으로서 기능하는 것으로, 두께(TB)는, 0.01 ㎜∼0.6 ㎜의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 0.01 ㎜ 미만에서는, 압출 성형이 곤란해지고, 소정 두께의 내측 라이너를 형성하기 위해 횟수를 불필요하게 증가시키며, 또한 생 타이어의 가황시에, 내면층이 프레스 압력으로 찢어져 버려, 얻어진 타이어에서 에어 누설 현상이 생길 우려가 있다.

한편 0.6 ㎜를 초과하면 스트립의 양 가장자리의 접합부에서 두꺼운 부분이 형성되어, 윤곽 형상의 정밀도가 저하되고, 내측 라이너의 굴곡 내구성의 저하 및 경량화를 바랄 수 없게 된다. 상기 내면층(LB)의 두께(TB)는, 바람직하게는, 0.05 ㎜∼0.5 ㎜의 범위이다. 여기서, 내면층(LB)은 단일층 또는 복수층의 적층체로 구성할 수 있다.

상기 외면층(LA)은, 인접하는 고무 부재, 예컨대 카카스 플라이와의 접착성을 강화하는 접착층으로서 기능하는 것으로, 그 두께(TA)는, 0.01 ㎜∼0.4 ㎜의 범위로 조정된다. 여기서 외면층(LA)의 두께(TA)란, 외면층(LA)이 1층만으로 이루어지는 경우는 그 두께를, 외면층(LA)이 복수층으로 이루어지는 경우는, 그 복수층의 두께를 의미한다. 외면층(LA)의 두께가 0.01 ㎜ 미만이면, 적층체의 스트립을 내측 라이너에 적용하여 생 타이어의 가황시에, 외면층(LA)이 프레스 압력으로 찢어져 버려, 가황 접착력이 저하될 우려가 있다. 한편, 외면층(LA)의 두께가 0.4 ㎜를 초과하면 타이어 중량이 증가하여 저연비 성능이 저하될 가능성이 있다. 외면층(LA)의 두께는 0.03 ㎜∼0.3 ㎜인 것이 바람직하다.

본 발명의 스트립의 형상을 도 4∼도 10에 기초하여 설명한다. 도 4는 성형 드럼(D)의 외표면에 1층의 내면층(LB)과 1층의 외면층(LA)의 적층체로서 구성된 것이다. 도 5는 1층의 내면층(LB)과 2층의 외면층(LA1, LA2)의 적층체로서 구성된 것이다. 도 6은, 2층의 내면층(LB1, LB2)과 1층의 외면층(LA)의 적층체로서 구성된 것이다. 도 7은 2층의 내면층(LB1, LB2)과 2층의 외면층(LA1, LB2)의 적층체로서 구성된 것이다.

도 8은, 1층의 내면층(LB)과 1층의 외면층(LA)의 적층체로서 구성된 것이며, 그 단면 형상이 능형인 것이다. 또한 도 9의 (a), (b)는, 모두 타원에 가까운 단면 형상의 내면층(LB)과 외면층(LA) 1층씩의 적층체로서 구성된 것이다. 또한 도 10의 (a)는, 단면 직방형의 내면층(LB)과 단면 능형의 외면층(LA)의 적층체, 도 10의 (b)는, 단면 능형의 내면층(LB)과 단면 직방형의 외면층(LA)의 적층체로서 구성된 것이다. 이들의 스트립에서는 단면 경사 부분의 길이가, 편차량(L)으로서 정의된다.

본 발명의 스트립을 전술한 형상으로 함으로써, 드럼상에서 스트립을 되감아 내측 라이너를 형성할 때에 인접하는 스트립의 양 단부(이어부)가, 적절히 감합하여 두께 불균일이 없는 접합부를 형성할 수 있고, 또한 접합부에서의 두께의 단차의 요철이 완화된다.

<스트립의 제조 방법>

도 2에서 스트립(10)을 제조하는 제조 방법을 설명한다. 스트립의 제조 장치(11)는, 가로로 긴 직사각형 단면의 열가소성 엘라스토머의 시트(12A)를 압출 형성하는 압출 장치(13)와, 그 압출구(16) 근방에 배치되는 닙 롤러(14A)와 다이 롤러(14B)로 구성된다. 상기 압출 장치(13)는, 스크류축(15)을 갖는 압출기 본체(13A)와, 이 압출기 본체(13A)로부터 토출되는 열가소성 엘라스토머의 시트를 형성하여 압출구(16)로부터 압출하는 압출 헤드(13B)를 구비한다. 압출기 본체(13A)는, 투입되는 열가소성 엘라스토머를, 감속 기능을 구비한 전동기에 의해 구동되는 상기 스크류축(15)에 의해 혼련, 용융한다. 또한 상기 압출 헤드(13B)는, 상기 압출기 본체(13A)의 선단에 부착하여 상기 압출구(16)를 구성하는 압출 성형용의 구금(17)을 구비하고 있다.

다음에, 닙 롤러(14A)와 다이 롤러(14B)는, 한 쌍의 위, 아래의 롤러를 구성하여 압출구(16)로부터의 압출 방향에 대하여 직교하는 가로 방향으로 유지된다. 그리고, 닙 롤러(14A)와 다이 롤러(14B)는, 서로 같은 속도로 동기하면서 회전 가능하게 구동 제어된다.

그리고, 닙 롤러(14A)와 다이 롤러(14B)간의 간극부의 형상은 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 스트립(12)의 단면 형상에 근사해 있다. 여기서 「근사해 있다」란, 스트립(12)의 단면 형상과 실질적으로 상사형이며, 팽창을 고려하여 상사비는 통상 0.50∼0.90의 범위에서 간극부(K) 쪽이 작다.

즉, 다이 롤러(14B)는, 직원통형의 롤러 본체의 주위 표면에, 상기 스트립(10)에 상당하는 오목 부분(14a, 14b)을 오목하게 형성하고 있다. 따라서, 닙 롤러(14A)와 다이 롤러(14B) 사이가 폐쇄되는 것에 의해 상기 오목 부분(14a, 14b)이 이루는 간극 부분(K)에 의해 스트립(12)이 성형된다.

이와 같이, 제조 장치(11)에서는, 우선 압출 장치(13)를 이용하여, 가로로 긴 직사각형의 시트(12A)를 형성하고, 다이 롤러 성형에서의 발열이 생기지 않는 조건으로 다이 롤러의 형상을 시트 전사하여 스트립(12)을 성형한다. 그리고 스트립(12)은 프리 롤러(18A)에 의해 다이 롤러(14B)로부터 박리되어 최종 형상으로 가공된다. 또한 상기 시트(12A)는, 스트립(12)으로 성형되기 전에 복수층 적층할 수도 있다. 따라서 치수의 정밀도 및 안정성이 높아져, 통상 캘린더 성형에서 필요하였던 폭 조정을 위한 나이프 컷 작업이 불필해지는 등 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 스트립의 제조 장치는, 각각의 압출 장치로 얻어진 2종류의 시트를, 접합시켜 스트립을 제조할 수 있다. 예컨대 도 2에서, 다른 압출 장치(도시 생략)로 제조된 시트(12B)와, 전술한 시트(12A)를 한 쌍의 프리 롤러(18A, 18B)에 통과시킴으로써, 시트(12A)와 시트(12B) 각각의 양단부에 편차가 형성되도록 접합시킨 스트립(12)을 제조할 수 있다. 또한, 스트립은 공압출 장치에 의해 2층의 시트를 압출하여 양자를 연속적으로 접합시키는 방법을 채용할 수도 있다.

또한, 이를 위해서는 압출 헤드(13B)에서의 상기 압출구(16)의 개구 높이(HA1)를, 상기 시트(12A)의 두께의 2∼7배, 상기 압출구(16)의 개구 폭(WA1)을 상기 시트(12A)의 폭의 0.7∼1.0배로 하는 것이 바람직하다.

상기 개구 높이(HA1)가 시트 두께의 7배를 초과하면, 개구 폭(WA1)이 시트 폭의 0.7배보다 작을 때에는, 다이 롤러 성형에서의 가공률이 과대해져 스트립(10)의 품질 및 정밀도가 저하한다. 특히 폭의 정밀도가 불안정해져, 나이프 컷에 의한 폭 정밀도의 유지가 필요해진다. 또한 상기 개구 높이(HA1)가 시트 두께의 2배보다 작을 때, 1.0 ㎜ 이하의 스트립(10)을 얻기 위해서는, 압출시의 시트 두께가 얇아지기 때문에, 압출 압력이 높아져 버려, 치수가 불안정해져 버린다. 한편 개구 폭(WA1)이 시트 폭의 1배를 초과하면, 반대로 가공률이 과소해져, 시트(12A)가 절단되는 문제가 있어 치수 안정성도 저하한다.

또한, 상기 성형 공정, 박리 공정에 이용되는 다이 롤러, 닙 롤러 및 프리 롤러는, 이형 처리를 하고 있는 것이 바람직하다. 이형 처리는, 예컨대 롤러 표면을 질화(라디칼 질화, 카나크(kanuc) 처리)하여, Cr-N 코팅(경도 Hv: 200∼800, 막 두께: 25 ㎛∼500 ㎛)으로 하는 방법, 또는 경질 크롬에 테플론(등록 상표)을 함침시킨 도금(경도 Hv: 800∼1000, 막 두께: 25 ㎛∼1000 ㎛), 다이아몬드·라이크·카본(DLC) 코팅(경도 Hv: 2000∼7000, 막 두께: 0.2 ㎛∼3.0 ㎛), 테플론(등록상표) 코팅(경도 Hv: 100∼500, 막 두께: 0.1 ㎛∼0.5 ㎛) 등의 종래의 기술을 채용할 수 있다.

<내면층 및 외면층의 조성>

본 발명의 스트립은 가스 배리어 기능을 갖는 내면층(LB)과 접착 기능을 갖는 외면층(LA)의 적층체로 구성된다. 내면층(LB)에는, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체(SIBS)를 포함하는 것이 필요하다. 한편, 상기 외면층(LA)에는, 열가소성 엘라스토머, 바람직하게는 스티렌계 열가소성 엘라스토머 조성물이 사용된다.

상기 재료의 내면층(LB)과 외면층(LA)을 폭 방향으로 일정량 어긋나게 한 적층체의 스트립을 이용하여 내측 라이너를 제조함으로써, 표면의 요철을 작게 하여 매끄럽게 할 수 있어, 요철이 큰 것에 의한 공기 저장소 등을 해소하고, 공기 차단성이 우수한 공기 타이어를 얻을 수 있다.

<내면층(LB)>

상기 내면층(LB)은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIBS)를 포함한다. SIBS의 이소부틸렌 블록 유래에 의해, SIBS로 이루어지는 필름은 우수한 내공기투과성을 갖기 때문에, SIBS를 내측 라이너에 이용한 경우, 내공기투과성이 우수한 공기 타이어를 얻을 수 있다. 또한 SIBS는 방향족 이외의 분자 구조가 완전 포화인 것에 의해, 열화 경화가 억제되어, 우수한 내구성을 갖기 때문에, SIBS를 내측 라이너에 이용한 경우, 내구성이 우수한 공기 타이어를 얻을 수 있다.

또한 SIBS로 이루어지는 필름을 내측 라이너에 이용하여 공기 타이어를 제조한 경우에는 내공기투과성을 확보할 수 있다. 따라서 할로겐화 부틸 고무 등의 종래 내공기투과성을 부여하기 위해 사용되어 온 고비중의 할로겐화 고무를 사용할 필요가 없고, 사용하는 경우에도 사용량의 저감이 가능하다. 이것에 의해 타이어의 경량화가 가능하고, 연비의 향상 효과가 얻어진다.

SIBS의 분자량은 유동성, 성형화 공정, 고무 탄성 등의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 50,000∼400,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 50,000 미만이면 인장 강도, 인장 신장이 저하될 우려가 있고, 400,000을 초과하면 압출 가공성이 나빠질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. SIBS는 내공기투과성과 내구성을 보다 양호하게 하는 관점에서, SIBS중의 스티렌 성분의 함유량은 10 질량%∼30 질량%, 바람직하게는 14 질량%∼23 질량%인 것이 바람직하다.

이 SIBS는, 그 공중합체에서, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급(중합도가 10,000 미만에서는 액상이 됨)의 점에서 이소부틸렌에서는 10,000∼150,000 정도, 또한 스티렌에서는 5,000∼30,000 정도인 것이 바람직하다. SIBS는, 일반적인 비닐계 화합물의 리빙 양이온 중합법에 의해 얻을 수 있다. 예컨대 일본 특허 공개 소62-48704호 공보 및 일본 특허 공개 소64-62308호 공보에는, 이소부틸렌과 다른 비닐 화합물과의 리빙 양이온 중합이 가능하고, 비닐 화합물에 이소부틸렌과 다른 화합물을 이용함으로써 폴리이소부틸렌계의 블록 공중합체를 제조할 수 있는 것이 개시되어 있다.

또한 내면층의 엘라스토머 조성물에는, 폴리머 성분으로서 SIBS를 5 질량%∼100 질량%의 범위로 배합할 수 있다. SIBS가 5 질량%보다 적은 경우는, 공기 차단성이 저하될 우려가 있다. 내면층의 SIBS 배합량은, 공기 차단성의 확보라는 관점에서, 10 질량%∼80 질량%의 범위가 바람직하다.

또한 내면층의 엘라스토머 조성물에는, 폴리머 성분으로서 부틸 고무 또는 천연 고무(이소프렌 고무를 포함)를, 60 질량%∼95 질량%의 범위로 포함할 수 있다. 부틸 고무 또는 천연 고무(이소프렌 고무를 포함)가, 60 질량%보다 적으면, 점도가 높고 압출 가공성이 나빠져, 박육화(경량화)를 할 수 없을 우려가 있고, 95 질량%를 초과하면, 공기 차단성이 저하될 우려가 있다. 엘라스토머 조성물의 미가황 접착성 및 가황 접착성을 높이기 위해서는, 70 질량%∼90 질량%의 범위가 바람직하다.

한편, 내면층은, 단일층으로 하는 것 외에 복수층으로 형성할 수 있다. 이 경우, 적어도 1층이, 상기 SIBS를 포함하는 층으로 구성되는 것이 필요하다. 예컨대 도 7에서 내면층(LB1, LB2) 중, 성형 드럼 또는 코어체에 인접하는 측의 내면층(LB1)만을 SIBS 이외의 재료를 이용한 제3층으로 형성할 수 있다. 이 경우, 제3층은, 후술하는 바와 같이 성형시에 성형 드럼, 코어체와의 점착성이 우수하고, 가황 후에는 이형성이 우수한 재료가 이용된다.

<외면층(LB)>

본 발명의 스트립에 이용하는 상기 외면층(LB)은, 열가소성 엘라스토머, 특히, 스티렌계 열가소성 엘라스토머 중, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(이하, 「SIS」라고도 함) 또는 에틸렌 이소부틸렌 디블록 중합체(이하, 「SIB」라고도 함) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(SIS)의 이소프렌 블록은 소프트 세그먼트이기 때문에, SIS로 이루어지는 폴리머 필름은 고무 성분과 가황 접착하기 쉽다. 따라서, SIS로 이루어지는 폴리머 필름을 내측 라이너에 이용한 경우, 이 내측 라이너는, 예컨대 카카스 플라이의 고무층과의 접착성이 우수하기 때문에, 내구성이 우수한 공기 타이어를 얻을 수 있다.

상기 SIS의 분자량은 고무 탄성 및 성형성의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 100,000∼290,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 100,000 미만이면 인장 강도가 저하될 우려가 있고, 290,000을 초과하면 압출 가공성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. SIS중의 스티렌 성분의 함유량은, 점착성, 접착성 및 고무 탄성의 관점에서 10 질량%∼30 질량%가 바람직하다.

본 발명에서, SIS에서의, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급의 관점에서 이소프렌에서는 500∼5,000 정도, 또한 스티렌에서는 50∼1,500 정도인 것이 바람직하다.

상기 SIS는, 일반적인 비닐계 화합물의 중합법에 의해 얻을 수 있고, 예컨대 리빙 양이온 중합법에 의해 얻을 수 있다. SIS층은, SIS를 압출 성형, 캘린더 성형과 같은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머를 필름화하는 통상의 방법에 의해 필름화하여 얻을 수 있다.

스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체(SIB)의 이소부틸렌 블록은 소프트 세그먼트이기 때문에, SIB로 이루어지는 폴리머 필름은 고무 성분과 가황 접착하기 쉽다. 따라서 SIB로 이루어지는 폴리머 필름을 내측 라이너에 이용한 경우, 이 내측 라이너는, 예컨대 카카스나 인슐레이션을 형성하는 인접 고무와의 접착성이 우수하기 때문에, 내구성이 우수한 공기 타이어를 얻을 수 있다.

SIB로서는, 분자쇄가 직쇄상의 것을 이용하는 것이 고무 탄성 및 접착성의 관점에서 바람직하다. SIB의 분자량은 특별히 제한은 없지만, 고무 탄성 및 성형성의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 40,000∼120,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 40,000 미만이면 인장 강도가 저하될 우려가 있고, 120,000을 초과하면 압출 가공성이 나빠질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.

SIB중의 스티렌 성분의 함유량은, 점착성, 접착성 및 고무 탄성의 관점에서 10 질량%∼35 질량%인 것이 바람직하다. SIB에서의, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급의 관점에서 이소부틸렌에서는 300∼3,000 정도, 또한 스티렌에서는 10∼1,500 정도인 것이 바람직하다.

상기 SIB는, 일반적인 비닐계 화합물의 중합법에 의해 얻을 수 있고, 예컨대 리빙 양이온 중합법에 의해 얻을 수 있다. 예컨대 국제 공개 제2005/033035호에는, 교반기에 메틸시클로헥산, n-부틸클로라이드, 쿠밀클로라이드를 가하고, -70℃로 냉각한 후, 2시간 반응시키며, 그 후에 대량의 메탄올을 첨가하여 반응을 정지시키고, 60℃에서 진공 건조하여 SIB를 얻는다고 하는 제조 방법이 개시되어 있다.

SIB층은, SIB를 압출 성형, 캘린더 성형과 같은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머를 필름화하는 통상의 방법에 의해 필름화하여 얻을 수 있다.

<제3층>

본 발명에서, 내면층에 접하고, 코어체 또는 성형 드럼에 인접하는 측에 배치되는 제3층은, 성형시에 코어체 또는 성형 드럼에 점착하여 성형을 용이하게 하는 한편, 가황 후에는, 용이하게 이형하는 재료가 바람직하다.

예컨대 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(이하, 「SBS」라고도 함), 스티렌-에틸렌·부텐-스티렌 블록 공중합체(이하, 「SEBS」라고도 함), 스티렌-부타디엔·부틸렌-스티렌 블록 공중합체(이하, 「SBBS」라고도 함) 등의 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 이용된다.

또한, 그 분자 구조에서, 에폭시기를 가져도 좋고, 예컨대 다이셀카가쿠고교(주)사 제조, 에포프렌드 A1020(중량 평균 분자량이 10만, 에폭시 당량이 500)의 에폭시 변성 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(에폭시화 SBS)를 사용할 수 있다.

<타이어의 제조 방법>

본 발명의 공기 타이어의 제조 방법은, 내측 라이너의 성형 방법, 생 커버를 성형하는 공정과, 이 생 커버를 가황하는 공정을 포함하여 제조된다.

<내측 라이너의 성형>

상기 내측 라이너의 성형은, 도 13에 도시되는 코어체(N)를 이용하여, 성형 방법을 도 14에 도시한 개략도에 따라 행해진다. 내측 라이너는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 스트립(10)을 코어체(N)의 외주면(22)에, 그 원주 방향을 따라 측 가장자리를 어긋나게 하면서 권취하는 것에 의해 형성된다. 여기서 스트립(10)은, 예컨대 폭(W0)이 5 ㎜∼40 ㎜ 정도, 두께(T0)가 0.05 ㎜∼1.0 ㎜ 정도의 리본형으로 구성된다. 권취에 있어서는 스트립(10)의 일단을 코어체(N)의 외주면(22)에 접착하고, 그러한 후, 지지축(DA)으로 이 코어체(N)를 회동시키면서 스트립(10)을 회전축 방향으로 소정의 피치로 이동시킨다. 이것에 의해, 도 14에 도시되는 바와 같이, 코어체(N)의 외주면(22)의 일부, 또는 전역에 스트립(10)으로 이루어지는 내측 라이너(9G)(도 15)를 배치할 수 있다. 이러한 스트립의 성형 방법은, 소위 스트립 와인딩 방식이라고 불리며, 복잡한 3차원 형상을 형성하는 데 채용할 수 있다. 또한 내측 라이너의 성형을 트레드 영역에는 폭 넓은 스트립을 권취하고, 그 양측의 사이드부에 스트립 와인딩 방식을 채용할 수도 있다.

여기서 스트립(10)은, 권취시에 인접하는 스트립의 양단이 상호 감합하여, 스트립간에 실질로 단차를 형성하지 않는다. 한편, 종래의 단면이 직방형인 스트립을 이용한 도 11[1층의 스트립(L1)으로 성형] 및 도 12[2층의 스트립(L1, L2)으로 성형]에 도시하는 성형 방법으로 접합한 경우의 요철 단차는, 본 발명의 스트립의 성형 방법으로 접합한 경우의 요철에 비해 약 2배가 된다.

이와 같이, 본 발명의 스트립을 이용한 경우에는, 내측 라이너에 요구되는 마무리 단면 형상에 근사시키는 것을 용이하게 한다. 또한 매끄러운 윤곽 형상이 얻어져, 가황 후의 표면 흠집의 발생을 방지할 수 있다. 한편, 종래의 동일한 두께의 스트립과 대략 같은 정도의 권취 횟수에 의해 내측 라이너를 형성할 수 있어, 생산 능률의 저하나 잔여 에너지의 발생을 억제할 수 있다.

또한 내측 라이너의 성형을 포함하는, 도 16의 생 커버(1G)를 성형하는 공정에서는, 도 15에 도시되는 바와 같이, 코어체(N)의 외측에 내측 라이너(9G)가 접착되고, 클린치 고무(4G)의 베이스부는, 예컨대 단면 직사각형으로 구성되며, 상기 플랜지면(23)에 링형으로 권취된다.

상기 코어체(N)는, 제품 타이어에 5%의 내압을 충전했을 때의 타이어의 내면 형상에 근사한 3차원의 외주면(22)과, 이 외주면의 비드측의 단부에 연속되고 축방향의 외측으로 각각 연장되는 한 쌍의 플랜지면(23)을 갖고 있다. 여기서 타이어의 내면 형상이란, 제품 타이어의 내면 형상이다. 또한 「제품 타이어에 5%의 내압을 충전했을 때」란, 타이어의 정규 내압으로부터, 정규 내압의 5%의 내압까지 감압한 상태로 한다. 일반적으로 이 5% 내압 충전 상태의 타이어의 단면 형상은, 가황 금형 안에서의 타이어의 단면 형상에 유사하다. 따라서, 코어체(N)의 외주면(22)을 5% 내압 충전시의 타이어의 내면 형상에 근사시키는 것에 의해, 가황 성형시의 생 커버의 신장인 왜곡을 작게 할 수 있어 타이어의 균일성을 높일 수 있다.

본 실시형태의 코어체(N)는 도 13에서, 타이어 둘레 방향으로 분할 가능한 복수의 분할 피스(P1∼P4)에 의해 형성된 조립식의 것이 예시된다. 따라서, 생 커버(1G)를 코어체(N)의 외측에 형성한 후, 이 생 커버(1G) 중에서 각 분할 피스(P1∼P4)를 분해하여 소정의 순번으로 취출할 수 있다. 코어체(N)는, 본 실시형태와 같은 조립식에 한정되는 것이 아니라, 그 외주면(22)이 생 커버 성형중에 실질적으로 변형되지 않는 강성을 갖는 것이면, 유체압을 이용한 팽창식, 수축식의 것, 타이어 반경 방향으로 직경 확장 및 직경 축소할 수 있는 드럼식 등 여러 가지의 것을 채용할 수 있다.

본 실시형태의 코어체(N)는, 지지축(DA)에 의해 캔틸레버형이며 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 조립식의 코어체(N)에서, 생 커버와 함께 가황되는 경우에는, 이 가황시의 열 및 압력에도 견딜 수 있는, 예컨대 두랄루민 등의 금속 재료가 적합하다. 또한, 코어체(N)를 생 커버로부터 제거하여 가황하는 경우에는, 코어체(N)는 취급성이 우수한 수지 재료 등이 적합하다.

<미가황 타이어의 성형>

다음에 비드 영역의 내측 라이너(9)의 외측에, 비드 코어를 형성하는 공정이 행해진다. 비드 코어는, 예컨대 연속하여 공급되는 하나의 비드 와이어를 클린치 고무의 베이스부로부터 타이어 반경 방향으로 겹쳐지도록 나선형으로 복수 주회시켜 형성된다. 비드 와이어를 나선형으로 권취할 때, 예컨대 내측 라이너(9)의 외면과의 사이에 작은 간극을 형성할 수 있는 링형의 패치 등을 상기 플랜지면(23)에 장착하여 행해지는 것이 바람직하다.

다음에, 토로이드형의 카카스가 성형된 후, 도 16에 도시되는 바와 같이, 비드 코어(5G) 및 에이펙스(8G)를 배치하는 단계가 행해진다. 또한 그 타이어 축방향 외측에, 클린치 고무(4G)가 배치된다. 또한, 벨트층(7G), 사이드월 고무(3G), 트레드 고무(2G)가 각각 배치된다. 각 타이어재는 일체 압출 방식의 것을 권취할 수 있지만, 예컨대 사이드월 고무(3G)와 같이, 복잡한 입체 형상을 이루는 것에 대해서는, 적절하게, 전술한 스트립 와인딩 방식으로 형성할 수도 있다. 이와 같이 하여 코어체(N)의 외측에 생 커버(1G)가 형성된다.

<타이어 가황>

다음에, 본 발명의 일 실시형태에서는, 생 커버(1G)의 내부로부터 코어체(N)가 제거되고, 그러한 후, 도 17에 도시되는 바와 같이, 상기 코어체가 제거된 생 커버(1G)를 가황 금형(M)으로 가황 성형하는 가황 성형 공정이 행해진다.

상기 가황 금형(M)은, 생 커버(1G)의 외면과 접촉하여 그것에 소정의 형상을 부여하는 성형면(Ma)을 갖는다. 가황 금형(M)에는, 공지의 분할형 등이 이용된다. 또한, 가황 금형(M)에 세팅된 생 커버(1G)의 내강에는, 팽창, 수축이 가능한 블래더(B)가 배치된다. 팽창한 블래더(B)는, 생 커버(1G)의 내강면에 접촉하면서, 이 생 커버(1G)를 상기 성형면(Ma)에 강하게 압박하여 타이어의 가황 성형을 확실한 것으로 한다. 이 작용에 의해 생 커버(1G)에는 레이디얼 방향 및 직경 방향의 스트레치가 생긴다.

여기서 스트레치가 커지면 전술한 문제점이 있기 때문에, 가황 성형 공정에서는 생 커버(1G)의 레이디얼 방향 및/또는 직경 방향의 스트레치가 작은 값이 되도록 행해진다. 이것에 의해, 가황 성형 공정에서도 카카스 코드의 단부가 변동되지 않고 타이어 둘레 방향으로 매우 정밀도 좋게 균일화된 공기 타이어가 확실하게 제조된다. 또한 벨트층에도, 그 코드에 작용하는 장력이 매우 작게 억제되기 때문에, 가황중에서의 벨트 코드의 각도 변화를 작게 할 수 있어, 코드 각도를 매우 정밀도 좋게 컨트롤할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 제조 방법에 의하면, 또한 유니포미티가 우수한 공기 타이어를 제조할 수 있다.

가황 성형시에서의 생 커버(1G)의 레이디얼 방향 및/또는 직경 방향의 스트레치는, 바람직하게는 2.0% 이하, 더 바람직하게는 1.5% 이하, 특히 바람직하게는 1.0% 이하이다. 이 스트레치의 조정은, 예컨대 코어체(N)의 외주면(22)의 형상과 가황 금형(M)의 성형면(Ma)의 형상의 상대 관계를 바꾸는 것에 의해 적절하게 행할 수 있다. 즉, 가황 금형(M)의 성형면(Ma)에 비해, 코어체(N)의 외주면(22)을 상대적으로 작게 하는 것에 의해 스트레치는 커지고, 반대로 코어체(N)의 외주면(22)을 상대적으로 크게 하는 것에 의해 스트레치는 작게 할 수 있다.

또한, 상기 「직경 방향의 스트레치」는, 완성된 타이어의 상기 5% 내압 충전 상태에서의 타이어 적도(C)의 위치에서의 내경(Ri)과, 코어체(N)의 적도(Nc)의 위치에서의 외경(Ro)으로부터 하기 식에 의해 계산할 수 있다.

직경 방향의 스트레치(%)={(Ri-Ro)×100}/Ro

한편, 상기 내경(Ri)은, 근사적으로 가황 금형(M)의 성형면(Ma) 중 타이어 적도를 가황하는 부분의 내경(Mr)[단, 트레드홈 성형용의 돌기(Mp)를 제외함]으로부터, 타이어 설계 치수에서의 트레드 두께의 2배의 거리를 줄이는 것에 의해 근사적으로 구할 수 있다.

또한「레이디얼 방향의 스트레치」란, 완성된 타이어의 상기 5% 내압 충전 상태에서의 타이어 내강의 한쪽 비드 토우로부터 다른쪽 비드 토우까지의 레이디얼 방향의 패스 길이(패스 길이는, 그 형상을 따라 측정되는 소위 페리패럴 길이(peripheral length)로, 이하 동일)(Li)와, 코어체(N)의 외주면의 패스 길이(Lo)(도 16에 도시)로부터 하기 식에 의해 계산할 수 있다.

레이디얼 방향의 스트레치(%)={(Li-Lo)×100}/Lo

예컨대 레이디얼 방향의 스트레치가 2.0%를 초과하면, 카카스 코드의 단부의 변동이나 벨트층(7)에서의 코드 변화의 변동 등이 커지는 경향이 있어, 충분한 유니포미티의 향상을 기대할 수 없다. 또한, 직경 방향의 스트레치가 2.0%를 초과하면, 트레드부가 가황 금형(M)의 트레드홈 성형용의 돌기(Mt)에 강하게 압박될 때에 벨트 코드 등에 배열의 혼란이 생기기 쉬워진다.

또한, 스트레치의 하한은 0%이다. 즉, 예컨대 완성된 타이어의 상기 5% 내압 충전 상태에서의 타이어 단면 형상과 생 커버(1G)를 실질적으로 동일한 형상으로 하여도 좋다. 본 발명에 따라 성형된 생 커버(1G)는, 종래의 팽창 변형 행정을 경유하는 경우에 비해, 카카스 코드의 장력이 타이어 둘레상에서 균일화되어 있기 때문이다.

그러나, 카카스 플라이의 제조상의 변동이나 코어체(N)에의 접착시의 오차 등이 있기 때문에, 생 커버(1G)의 카카스 코드의 장력이 타이어 둘레상에서 완전하게 균일화되지 않는다. 이 의미에서는, 종래에 비해 매우 작은 스트레치를 생 커버(1G)에 부여하여 불균일한 장력을 균일화하면서 가황하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 예컨대 생 커버(1G)에서, 타이어 둘레상에서 느슨한 카카스 코드가 있었던 경우라도, 가황시에 그 이완을 경감하거나, 반대로, 큰 장력이 작용하고 있는 카카스 코드에 대해서는, 스트레치에 의해 예컨대 카카스 코드와 비드 코어(5) 사이에 적절한 미끄럼을 발생시켜, 최종적으로 카카스 코드의 장력을 보다 균일에 근접시킬 수 있다. 더 나아가서는 벨트 코드 등에서도, 적절한 장력을 부하함으로써, 상기 배열 혼란을 억제하는 것이 가능하다.

이러한 관점에서 가황중인 생 커버의 직경 방향 및/또는 레이디얼 방향의 스트레치가, 보다 바람직하게는 0.1% 이상, 더 바람직하게는 0.2% 이상, 특히 바람직하게는 0.3% 이상이 되도록, 코어체(N)의 외주면(22)의 형상을 정하는 것이 바람직하다.

또한 다른 실시형태로서, 생 커버(1G)를 코어체(N)와 함께 가황할 수 있다. 이 경우, 생 커버(1G)의 제거나 이재(移載) 공정 등이 불필요해지기 때문에, 그 때에 생기는 경향이 있는 생 커버(1G)의 변형 등을 방지할 수 있고, 나아가 유니포미티가 우수한 공기 타이어를 제조할 수 있다.

실시예

<스트립 재료>

본 발명의 스트립의 제조에 이용한 열가소성 엘라스토머(SIBS, SEBS 및 SIS)는 이하와 같다.

[SIBS]

카네카(주)사 제조의 「시브스타 SIBSTAR 102T(쇼어 A 경도: 25, 스티렌 성분 함유량: 25 질량%, 중량 평균 분자량: 100,000)」을 이용하였다.

[SEBS]

크래이튼 폴리머사제의 「크래이튼 G1657(쇼어 A 경도: 47, 스티렌 성분 함유량: 13 질량%, 중량 평균 분자량: 200,000)」을 이용하였다.

[SIS]

크래이튼 폴리머사제의 D1161JP(스티렌 성분 함유량: 15 질량%, 중량 평균 분자량: 150,000)를 이용하였다.

<내측 라이너의 제조 방법>

상기 SIBS, SEBS 및 SIS는, 시판되는 팰릿을 이용하여, 이하의 배합 처방으로, 벤버리 믹서 및 2축 압출기로 블렌드하였다. 다음에 열가소성 엘라스토머의 스트립을 압출 성형하기 위해, 내면층과 외면층(LB)를 이용하여, 도 2, 도 3에 도시하는 다이 압출기에 의해 공압출로 2층 구조의 리본형의 시트(두께: 0.3 ㎜)를 제조하였다. 압출 조건은 이하와 같다.

2축 압출기(스크류 직경: φ50 ㎜, L/D: 30, 실린더 온도: 220℃)

T다이 압출기(스크류 직경: φ80 ㎜, L/D: 50, 다이 갭 폭: 500 ㎜, 실린더 온도: 220℃).

이것을, 닙 롤러(14A), 다이 롤러(14B)에 통과시켜, 양단에 소정의 형상의 시트(12A)를 제조하였다. 한편 복층 구조의 시트(12A)는, 상기 압출기를 이용하여 열가소성 엘라스토머를 공압출함으로써 복층 구조로 하고 있다. 그 후, 별도의 압출기로 제조된 제2 시트(12B)를, 각각 한 쌍의 프리 롤러(18A, 18B)에 통과시켜, 상호 일정한 편차량을 형성하도록 접합시켜 스트립(12)을 제조한다. 여기서 제조된 스트립의 사양은, 표 1에 나타내는 바와 같다.

상기 스트립을, 도 14에 도시하는 바와 같이 코어체의 외주면을 따라 권취하고, 인접하는 스트립의 양단부가, 상호 접합부를 형성하여 폭 넓은 시트형의 내측 라이너를 성형하였다.

(주 1) 표 1에서, 「SIBS」는, SIBS를 100 질량% 포함하는 재료이다.

(주 2) 표 1에서, 「SEBS」는, SEBS를 100 질량% 포함하는 재료이다.

(주 3) 표 1에서, 「SIS」는, SIS를 100 질량% 포함하는 재료이다.

<타이어의 제조>

표 1의 사양에 기초하는 스트립을 드럼상에서 내측 라이너로 성형한 것을 이용하여 타이어 사이즈 195/65 R15의 공기 타이어를 시작(試作)하였다. 한편 가황은, 170℃에서 20분간 프레스를 행하고, 가황 금형으로부터 제거하지 않고 100℃에서 3분간 냉각한 후, 가황 금형으로부터 취출하였다.

실시예는, 모두 스트립의 내면층과 외면층에 편차를 형성한 것이며, 비교예 1∼3은, 스트립에 모두 편차를 형성하지 않는 것이다. 또한 각 비교예, 실시예에서 코어체의 외주는 타이어에 5% 내압을 충전했을 때의 타이어 내면 형상에 근사한 형상을 갖는다. 그리고 각 비교예 및 실시예의 직경 방향 스트레치는 1%, 레이디얼 방향 스트레치는 1%이다.

<타이어의 성능 평가 방법>

표 1의 실시예 및 비교예의 공기 타이어의 성능 평가는, 이하의 방법으로 실시하였다.

<에어 인 성능>

가황 후의 타이어 내측을 외관으로 검사하고, 그 평가를 이하와 같이 하였다.

A: 외관상, 타이어 1개당, 직경 5 ㎜ 이하의 에어 인의 수가 0개, 직경 5 ㎜를 초과하는 에어 인의 수가 0개인 경우

B: 외관상, 타이어 1개당, 직경 5 ㎜ 이하의 에어 인의 수가 1∼3개, 직경 5 ㎜를 초과하는 에어 인의 수가 0개인 경우

C: 외관상, 타이어 1개당, 직경 5 ㎜ 이하의 에어 인의 수가 4개 이상, 직경 5 ㎜를 초과하는 에어 인의 수가 1개 이상인 경우

<유니포미티(LFV, RFV)>

JASO C607:2000의 유니포미티 시험 조건에 준거하여, 레터럴 포스 베리에이션(LFV) 및 레이디얼 포스 바리에이션(RFV)을 측정하였다. 결과는 모두 20개의 평균값(N)을 구하여, 비교예 1을 100으로 하는 상대값을 지수 표시하였다. 지수가 클 수록 유니포미티가 우수하다.

유니포미티 지수=(비교예 1의 유니포미티/각 예의 유니포미티)×100

<굴곡 균열 성장 시험>

시작 타이어의 내구 주행 시험으로 내측 라이너의 갈라짐, 박리 상태를 평가하였다. 시작 타이어를 JIS 규격 림 15×6 JJ로 조립하고, 타이어 내압은 150 KPa로 통상보다 저내압으로 설정하며, 하중은 600 ㎏, 속도 100 km/h, 주행 거리 20,000 km에서 타이어의 내부를 관찰하여, 균열, 박리의 수를 측정하고, 비교예 1과의 상대값으로 나타낸다.

내균열 성장 지수=(비교예 1의 균열수/각 예의 균열수)×100

<정적 공기압 저하율>

시작 타이어를 JIS 규격 림15×6 JJ로 조립하고, 초기 공기압 300 kPa를 봉입하며, 90일간 실온에서 방치하고 공기압의 저하율을 1개월로 계산하였다. 수치가 작을수록 공기압이 줄기 어려워 바람직하다.

<종합 판정>

이하의 (a)∼(d)의 조건을 모두 만족시키는 경우를 종합 판정 A로 하였다.

(a) 에어 인 성능이 A

(b) 유니포미티가 100 이상

(c) 굴곡 균열 성장성이 100 이상

(d) 정적 공기압 저하율이 2.6 이하

이하의 (a)∼(d) 중 어느 하나가, 이하의 조건을 만족시키는 경우를 종합 판정 B, C로 하였다. 복수의 판정에 해당하는 경우는, 평가가 낮은 쪽을 채용하였다.

(a) 에어 인 성능이 B, C

(b) 유니포미티가 100보다 작다

(c) 굴곡 균열 성장성이 100보다 작다

(d) 정적 공기압 저하율이 2.6보다 크다

<타이어의 평가 결과>

비교예 1∼3은, 스트립에 편차를 형성하지 않는 예, 실시예 1∼8은 스트립의 내면층과 외면층에 일정한 편차가 형성되어 있는 예이다. 본 발명의 실시예는, 에어 인 성능, 굴곡 균열 성장성 및 정적 공기압 저하율에서, 모두 비교예보다 우수한 것이 확인된다.

본 발명의 스트립을 이용한 내측 라이너는, 승용차용 공기 타이어, 트럭·버스용, 중장비용 등의 각종 공기 타이어의 제조 방법에 적용할 수 있다.

1: 공기 타이어, 2: 트레드부, 3: 사이드월부, 4: 비드부, 5: 비드 코어, 6: 카카스 플라이, 7: 벨트층, 8: 비드 에이펙스, 9: 내측 라이너, 10: 스트립, 11: 스트립의 제조 장치, 12: 시트, 13: 압출 장치, 14A, 14B: 다이 롤러, 15: 스크류축, 16: 압출구, 17: 구금, 18A, 18B: 프리 롤러.

Claims (12)

1. 타이어의 성형 드럼 또는 코어체의 외주면을 따라 권취하여 내측 라이너를 형성하기 위한 스트립으로서,
   이 스트립은, 타이어 내측에 배치되는 내면층과 타이어 외측에 배치되는 외면층이, 이들의 폭 방향의 단부가 폭 방향으로 0.5 ㎜∼30 ㎜ 어긋나게 하여 접합되어 있고,
   상기 내면층 중 적어도 하나의 층은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 엘라스토머 조성물로 구성되어 있으며,
   상기 외면층 중 적어도 하나의 층은, 열가소성 엘라스토머 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스트립.
2. 제1항에 있어서, 상기 스트립의 폭(W0)은 5 ㎜∼40 ㎜이고, 스트립의 두께(T0)는 0.02∼1.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 스트립.
3. 제1항에 있어서, 상기 외면층의 열가소성 엘라스토머 조성물은 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 블록 공중합체 중 어느 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 스트립.
4. 제1항에 기재된 스트립의 제조 방법으로서,
   (a) 압출기 본체와 압출 헤드를 구비한 압출 장치에 의해 열가소성 엘라스토머를 압출하여 시트를 형성하는 압출 공정과,
   (b) 이 시트를 다이 롤러와 닙 롤러 사이에 통과시켜, 상기 시트에 다이 롤러의 형상을 전사하여 설계 형상의 내면층과 외면층을, 각각 성형하는 성형 공정과,
   (c) 상기 내면층과 외면층을, 각각 다이 롤러로부터 박리하는 박리 공정과,
   (d) 상기 내면층과 외면층을, 이들의 길이 방향의 양단을 폭 방향으로 0.5 ㎜∼30 ㎜ 어긋나게 하여 접합시켜 스트립을 형성하는 접합 공정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 제조 방법.
5. 성형기 드럼의 원주 방향을 따라, 제1항에 기재된 스트립의 측 가장자리를 어긋나게 하면서 권취하여, 내측 라이너를 성형하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
6. 코어체의 외주면의 원주 방향을 따라, 제1항에 기재된 스트립의 측 가장자리를 어긋나게 하면서 권취하여, 그 완성된 단면에 가까운 형상의 내측 라이너를 성형하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 코어체는, 5% 내압 충전시의 타이어 내면 형상에 근사한 외주면을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 코어체는, 5% 내압 충전시의 타이어 내면 형상보다 작은 외주면을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 스트립을 이용하여 성형된 미가황 타이어를 상기 코어체의 외측에 형성하는 공정과, 상기 코어체로부터 제거된 미가황 타이어를 가황 금형에 투입하여 가황 성형하는 가황 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 가황 공정에서, 미가황 타이어는, 그 내강측에 배치된 블래더의 팽창에 의해, 0.1%∼2.0%의 직경 방향의 스트레치로 가황되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 가황 공정에서, 미가황 타이어는, 그 내강측에 배치된 블래더의 팽창에 의해, 0.1%∼2.0%의 레이디얼 방향의 스트레치로 가황되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.
12. 제6항에 있어서, 상기 스트립을 이용하여 성형된 미가황 타이어를 상기 코어체의 외측에 형성하는 성형 공정과,
    상기 미가황 타이어와 상기 코어체가, 함께 가황 금형에 투입되고, 상기 가황 금형 및 상기 코어체가 가열되어, 타이어가 가황되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어의 제조 방법.

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