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KR102421270B1 - 실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어 - Google Patents

실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어 Download PDF

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KR102421270B1
KR102421270B1 KR1020200152618A KR20200152618A KR102421270B1 KR 102421270 B1 KR102421270 B1 KR 102421270B1 KR 1020200152618 A KR1020200152618 A KR 1020200152618A KR 20200152618 A KR20200152618 A KR 20200152618A KR 102421270 B1 KR102421270 B1 KR 102421270B1
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South Korea
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sound absorbing
tire
material layer
sealant
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노규동
서병호
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한국타이어앤테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 상기 타이어는 타이어 내측면에 위치한 흡음재층, 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치한 실란트층 및 상기 실란트층과 상기 흡음재층 사이에 위치한 필름층을 포함하며, 상기 흡음재층은 상기 필름층과 접하는 제2흡음재층 및 상기 제2흡음재층을 제외한 제1흡음재층으로 이루어진 타이어에 관한 것이다.
상기 타이어는 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생하는 공명음을 저감시키고 동시에 타이어 펑크 시 급격한 타이어 수축으로 인한 사고를 방지할 수 있다.

Description

실란트 및 흡음재를 포함하는 타이어{TIRE COMPRISING SEALANT AND SOUND ABSORBING　MATERIAL}
본 발명은 실링제층 및 흡음재층을 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시키고 동시에 타이어 펑크 시 타이어의 급격한 수축으로 인해 발생하는 사고를 방지할 수 있는 타이어에 관한 것이다.
기존 공기압 타이어는 주행 시 노면의 이물에 의해 펑크가 발생되어 급격하게 주행 안정성이 떨어져 사고가 발생될 수 있고 인명피해까지 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 일반 타이어 내부에 특수 봉합 물질을 도포하여 주행 중 타이어에 펑크가 발생되더라도 타이어 내부의 특수 물질이 펑크 부위를 즉시 봉합하여 공기 누출을 막아 지속적인 주행이 가능한 타이어가 개발되고 있다.
이와 더불어 자동차 소음과 관련하여 정부 규제의 강화 및 전기차의 수요가 확대되고 있으며, 전기차는 차량 내부에 내연기관이 없어 자동차 엔진소음이 사라지게 되어 타이어가 구르는 소리나 기타 소음들의 영향이 상대적으로 커지게 되었으며, 따라서 타이어로부터 발생되는 소음 저감 요구가 점차적으로 증가하는 추세이다.
이와 더불어 자동차 소음과 관련하여 정부 규제의 강화 및 전기차의 수요가 확대되고 있으며, 전기차는 차량 내부에 내연기관이 없어 자동차 엔진소음이 사라지게 되어 타이어가 구르는 소리나 기타 소음들의 영향이 상대적으로 커지게 되었으며, 따라서 타이어로부터 발생되는 소음 저감 요구가 점차적으로 증가하는 추세이다.
일반적으로 사용하는 흡음재는 폴리우레탄 등의 소재가 폼(foam)의 형태로 제조되어 다수의 기공을 가지고 있으며, 조밀하게 분포되어 있다. 따라서 상기 폼 형태의 흡음재를 타이어의 이너라이너에 도포되어 있는 실링제 상측부에 부착하게 되면 못이나 이물이 타이어를 관통할 때 타이어층에서 실링제층을 관통하여 흡음재층까지 도달하게 되고, 못이나 이물이 빠질 때 실링제의 끈적거리는 특성에 의해 흡음재의 조각들이 붙어서 못이나 이물과 함께 떨어지게 되며, 이러한 흡음재 조각들이 실링제의 봉합능력을 저해시키는 요인으로 작용하게 되어 실링제의 기능을 할 수 없게 되는 문제가 있다.
종래에는 상기 문제를 해결하기 위해 흡음재를 이너라이너 위치가 아닌 실링제가 없는 휠에 흡음재를 감아두는 방식이 시도되었으나, 휠에 흡음재를 감아두게 되면 흡음재의 성능이 현저하게 저하되는 문제와 함께 타이어를 휠에 장착할 때도 방해가 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생되는 공명음을 저감시킴과 동시에 타이어 펑크 시 타이어의 급격한 수축으로 인해 발생하는 사고를 방지할 수 있는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어 내측면에 위치한 흡음재층, 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치한 실란트층 및 상기 실란트층과 상기 흡음재층 사이에 위치한 필름층을 포함하며, 상기 흡음재층은 상기 필름층과 접하는 제2흡음재층 및 상기 제2흡음재층을 제외한 제1흡음재층으로 이루어진 것인 타이어를 제공한다.
상기 제2흡음재층은 필터 폼 흡음재가 포함 될 수 있다.
상기 제1흡음재층과 상기 제2흡음재층의 두께 비는 10:90 내지 80:20 일 수 있이며, 상기 제1흡음재층과 상기 제 2흡음재층의 총 두께는 1cm 내지 10cm일 수 있다.
상기 흡음재층은 오픈 셀(Open cell)을 가지는 폴리우레탄을 포함하는 흡음재를 포함할 수 있다.
상기 제2흡음재는 타공(打孔)되어 구멍이 형성된 것일 수 있으며, 상기 구멍 부피는 타공되기 전 제2흡음재 부피에 대하여 70 부피% 미만일 수 있다. 또한 상기 구멍의 크기는 직경이 1mm 내지 4cm일 수 있다.
상기 필름층은 플라스틱 소재로 이루어 질 수 있으며, 두께는 0.01mm 내지 1cm일 수 있다.
상기 실란트층은 부틸고무 100 중량부에 대하여, 폴리이소부틸렌 100 내지 400 중량부, 무기첨가제 10 중량부 내지 100 중량부 및 가류제 1 내지 15 중량부를 포함하는 실란트 조성물을 140 내지 180℃의 온도에서 가교 반응시켜 제조한 실란트를 포함할 수 있다. 또한 상기 실란트의 점도는 25℃에서 3,000 내지 10,000 mPas일 수 있다.
상기 실란트층은 파우치 및 상기 파우치 내부에 봉입된 실란트를 포함하는 실란트 파우치를 포함할 수 있으며, 상기 파우치는 밀도가 0.06 내지 1.00 g/cm3(ASTM D792)이고, 항복응력이 250 내지 400 kgf/cm2(ASTM D638)이고, 파단신율이 100 % 초과(ASTM D638)이고, 굴곡탄성율이 11,000 내지 15,000 kgf/cm2인 것 일 수 있다.
본 발명의 타이어는 흡음재 층이 타이어의 소음 중 타이어 내부의 공기 진동으로 발생하는 공명음을 저감시키는 동시에 필름층을 통하여 실란트가 흡음재 속으로 스며들지 않아 기존 실란트의 기능을 유지하여 타이어 펑크 시 급격한 타이어 수축으로 인한 사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 절단 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 흡음재층(40)과 필름층(30) 구조의 일 실시예를 구체적으로 나타낸 그림이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 도 1의 사시단면도와 같이 타이어(10) 내측면에 위치한 흡음재층(40), 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치한 실란트층(20) 및 상기 실란트층과 상기 흡음재층 사이에 위치한 필름층(30)을 포함한다. 그리고, 상기 흡음재층(40)은 도 2를 참조하면 상기 필름층(30)과 접하는 제2흡음재층(42) 및 상기 제2흡음재층(42)을 제외한 제1흡음재층(41)으로 이루어져 있다.
상기 실란트층(20)은 상기 타이어(10)의 내측면에 부착되며, 상기 타이어(10)가 내측에 이너라이너를 포함하는 경우, 상기 실란트층(20)은 상기 이너라이너 위에 위치할 수 있다. 상기 실란트층(20)은 띠 형상으로 상기 타이어(10) 내측벽을 따라 연장되고, 양 끝 단이 서로 만나서 상기 타이어(10)와 같이 링 형상이 된다.
상기 흡음재층(40)은 타이어 내부 공간에서 발생하는 공명 소음을 저감하기 위한 것으로, 상기 흡음재층에 포함된 흡음재는 타이어에서 일반적으로 사용되는 일반 흡음재 및 필터 폼 흡음재를 포함하고 있으며, 바람직하게는 상기 필름층과 접하는 제2흡음재층에만 필터 폼 흡음재가 포함 될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 타이어의 흡음재층은 ??터 폼 흡음재와 일반적으로 타이어 흡음재로 사용되는 흡음재가 함께 포함된 제2흡음재층(42)과 일반적으로 타이어에 흡음재로 사용되는 흡음재만 사용된 제1흡음재층(41)으로 구별될 수 있다.
상기 제1흡음재층에 포함된 필터 폼 흡음재는 일반 흡음재와 비교하여 셀 크기가 크기 때문에 차량 주행 중 못과 같은 이물이 타이어에 박혔다가 빠지는 과정에서 상기 이물과 함께 딸려 나오는 흡음재 조각의 양이 일반 흡음재에 비하여 적다. 따라서 필터 폼 흡음재를 사용한 타이어는 차량 주행 중 상기 이물에 의한 흡음재 층의 탈리된 부분이 줄어들어, 타이어 공기가 누출될 수 있는 통로의 면적이 상기 이물에 의하더라도 크게 형성되지 않고 안전한 주행을 유지할 수 있는 효과가 있다.
상기 제1흡음재층(41)은 타이어 내부 공간에서 발생하는 공명 소음을 줄이는 역할을 중점적으로 하며, 상기 제2흡음재층(42)은 타이어의 펑크가 난 경우에도 제1흡음재층의 기능이 실란트의 침입으로 인해 저하되는 것을 방지하는 역할을 중점적으로 한다.
상기 제1흡음재층(41)과 상기 제2흡음재층(42)은 서로 적층되어 있는 형태이며, 제2흡음재층(42)이 상기 필름층(30)에 접하고 있는 구조일 수 있다. 상기 제1흡음재층(41)과 상기 제2흡음재층(42)의 두께 비는 구체적으로 10:90 내지 80:20 인 것이 바람직하다. 상기 두께 비에 비하여 상기 제1흡음재층(41)의 두께 비율이 적은 경우 타이어 내부 공간에서 발생하는 공명 소음을 효과적으로 줄이지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 두께 비에 비하여 상기 제2흡음재층(42)의 두께 비율이 적은 경우 실란트층의 침입으로 인한 흡음재층의 마멸을 방지하는 기능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1흡음재층(41) 및 상기 제2흡음재층(42)을 포함하는 흡음재층(40)의 두께는 구제적으로 1cm 내지 10cm 인 것이 바람직하며, 흡음재층(40)의 두께가 1cm 미만인 경우 타이어 내부 공간에서 발생하는 공명소음이 효과적으로 저감되지 못하는 문제가 있으며, 10cm를 초과하는 경우 공명음 저감 효과는 더 이상 커지지 않으면서 흡음재로 인해 타이어의 중량이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1흡음재층(41) 및 상기 제2흡음재층(42) 모두에 포함된, 일반적으로 타이어에 흡음재로 사용되는 흡음재(이하 일반 흡음재)는 예를 들어 다공성 부직포, 다공성 폼 및 이들의 적층체로 이루어 진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구체적으로 상기 다공성 부직포는 폴리에스테르계 부직포 또는 폴리스티렌계 부직포일 수 있고, 상기 다공성 폼은 다공성 폴리우레탄 폼일 수 있고, 상기 다공성 폴리우레탄 폼은 기본적으로 폴리이소시아네이트 화합물(polyisocyanate compound)과 폴리올(polyhydroxycompound)을 우레탄 반응시켜 제조할 수 있으며, 바람직하게는 다공성 폴리우레탄 폼이 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 오픈 셀(open cell)을 가지는 폴리우레탄 폼을 포함할 수 있다.
상기 일반 흡음재는 밀도가 0.01 내지 500 g/cm3 일 수 있고, 구체적으로 0.01 내지 0.06 g/cm3일 수 있다. 상기 흡음재의 밀도가 0.01 g/cm3 미만인 경우 흡음 성능이 저하될 수 있고, 500 g/cm3 를 초과하는 경우 타이어(10)의 중량이 과도하게 커질 수 있다.
상기 제2흡음재층(42)의 흡음재는 타공(打孔)되어 구멍이 형성된 것일 수 있다. 바람직하게는 일반 흡음재 및 필터 흡음재가 모두 포함된 제2흡음재층의 흡음재에 타공되어 구멍(43)이 형성된 것일 수 있다. 상기 제2흡음재층(42)의 흡음재가 중간, 중간에 타공되어 구멍(43)이 형성된 경우, 타이어가 못이나 이물에 의해 실란트 층의 실란트 물질이 흡음재 층과 접촉되어 스며드는 양을 줄일 수 있다. 따라서 실란트 물질이 흡읍재층에 최소한으로 흡수되면서 타이어 외면의 펑크난 부분을 효율적으로 봉합할 수 있는 효과가 있다.
상기 제2흡음재층(42)에 타공으로 인해 형성된 구멍(43)은 예를 들어 직경이 1mm 내지 4cm일 수 있으며, 상기 구멍의 직경이 1mm 미만인 경우 상기 흡음재 훼손 방지 기능이 미미할 수 있으며, 4cm 초과인 경우 제2흡음재층(42)의 접착면적이 줄어 흡음재층이 안정적으로 필름층(30)에 부착되기 힘든 문제가 발생할 수 있다.
도 2는 필름층(30)에 부착되어 있는 제2흡음재층(42) 및 제1흡음재층(41)과 함께 제2흡음재층의 타공으로 형성된 타공부(43)의 일 실시예를 나타낸 그림이다. 타공부(43)는 도 2와 같이 필름층 면과 수직하게 원통형으로 형성될 수 있으나, 이외에도 원형, 사각형, 삼각형, 별 모양 등 특정 모양에 한정되지 않고 자유로운 모양으로 타공될 수 있다. 구멍의 위치 또한 도 2의 위치에 한하지 않고 여러 방향으로 무작위하게 형성되거나, 서로 평행하게 형성될 수 있으며, 구멍의 깊이 또한 일정할 수 있고, 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 제2흡음재층(42)에 타공되어 형성된 구멍(43)의 부피는 제2흡음재층이 타공되기 전 부피에 대하여 70 부피% 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 70 부피%로 상기 구멍(43)의 부피가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 구멍(43)의 부피가 제2흡음재층(42)의 타공되기 전 부피에 대하여 70 부피%를 초과하는 경우 주행 시 흡음재가 쉽게 탈착될 수 있는 문제가 발생할 수 있으며, 10 부피 % 이상인 경우 못이나 이물이 필름을 관통하여 흡음재층에 도달하더라도 실란트의 실링 효과를 높게 유지할 수 있어 바람직하다.
상기 필름층(30)은 플라스틱 재질이면 자유롭게 사용할 수 있으며, 예를 들어 열가소성폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane, TPU), 폴리우레탄(Polyurethane, PU), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등이 포함될 수 있다. 상기 필름층은 실란트층의 실란트가 흡음재 속으로 침투되지 않도록 하여 흡음재가 실란트에 의해 성능이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한 상기 실란트가 흡음재와 격리 될 수 있어, 흡음재가 있음에도 불구하고 실란트의 자유로운 흐름성이 유지될 수 있고 실란트의 자가 봉합 기능이 가능하도록 하는 역할을 한다.
상기 필름층(30)의 두께는 1mm 내지 1cm인 것이 바람직하다. 상기 필름층(30)의 두께가 1mm 미만인 경우 필름층의 내구성이 떨어져 차량 주행중에 약한 충격에도 필름층이 손상되어 실란트층(20)의 실란트가 흡음재층(40)으로 침투하게 되어 흡음재의 기능이 저하될 수 있으며, 상기 필름층(30)의 두께가 1cm 초과인 경우 타이어의 중량이 무거워지는 문제가 있을 수 있다.
상기 실란트층(20)은 주행 중 타이어가 못이나 이물로 인해 펑크가 난 경우 자가 봉합을 하는 실란트를 포함하고 있다. 상기 실란트 층은 상기 타이어(10) 내측면에 부착되며, 상기 타이어(10)가 내측에 이너라이너를 포함하는 경우, 상기 실란트층(20)은 상기 이너라이너 위에 위치 할 수 있다.
상기 실란트층(20)에 포함되어 있는 실란트는 차량 주행 중 타이어 펑크 시 자가봉합기능을 가지는 실란트이면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 실란트는 바람직하게 부틸고무, 폴리이소부틸렌, 무기첨가제 및 가류제를 포함할 수 있으며, 선택적으로 기타 첨가제를 더 포함하는 실란트 조성물을 가교 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 폴리이소부틸렌은 1000 내지 3000 g/mol의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하다. 또한 상기 부틸고무 100 중량부에 대하여, 상기 폴리이소부틸렌은 100 내지 400 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리이소부틸렌의 함량이 100 중량부 미만이면 온도안정성이 저하될 수 있고, 400 중량부를 초과하면 상기 실란트의 접착 및 완충 효과가 저하될 수 있다. 구체적으로 상기 실란트의 접착 및 완충 효과를 높이기 위해서는 상기 부틸고무 100 중량부에 대하여 상기 폴리이소부틸렌을 300 내지 400 중량부로 사용하는 것이 바람직하고, 온도 안정성을 높이기 위해서는 상기 폴리이소부틸렌을 200 내지 300 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기첨가제는 상기 실란트의 발열량을 조절하기 위한 것으로, 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 규산칼슘, 산화마그네슘, 산화 알루미늄, 황산바륨, 탈크, 마이카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 무기첨가제는 부틸고무 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
또한 상기 가류제는 상기 실란트의 가교를 돕는 것으로, 부틸고무 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 수지 가류제, 산화마그네슘 등의 금속산화물을 사용할 수 있다. 상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제를 사용할 수 있다.
상기 실란트에서 상기 부틸고무, 폴리이소부틸렌, 무기첨가제 및 가류제를 상기 함량 범위를 벗어나는 경우 타이어 주행 시 상기 실란트가 흘러버릴 수 있다.
이외 상기 실란트 조성물은 가류촉진제, 가류촉진조제, 접착제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
가류 촉진을 위한 가류촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 이때 상기 가류촉진제는 부틸고무 100 중량부에 대하여 0 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류촉진조제는 상기 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 산화아연과 스테아르산을 함께 사용할 수 있다. 상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 부틸고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 및 0.5 내지 3 중량부로 사용할 수 있다.
또한 상기 실란트의 접착력을 향상시키기 위한 접착제로는 페놀계 레진, 로진(rosin)계 수지 또는 테르펜 (terpene)계 수지와 같은 천연수지계와 석유수지, 콜타르(coal tar) 또는 알킬페놀계 수지 등의 합성수지계를 사용할 수 있다. 이때 접착제는 부틸고무 100 중량부에 대하여 0 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 실란트는 140 내지 180 ℃에서 가교 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 실란트는 타이어 주행 시 과도한 유동성으로 인한 쏠림 현상을 줄이고, 실란트의 강한 접착성을 유지하기 위하여 점도가 25 ℃에서 3,000 내지 10,000 mPas 인 것이 바람직하다.
상기 실란트층(20)은 띠 형상으로 상기 타이어(10) 내측벽을 따라 연장되고, 양 끝 단이 서로 만나서 상기 타이어(10)와 같은 링 형상이 된다. 타이어의 펑크가 나지 않은 경우, 상기 실란트층은 유동성을 가진 실란트가 실란트층 밖으로 유출되지 않는 형태로 구성되어 있으며, -30 내지 90℃에서 실란트의 유동성이 유지되는 고무 재질 층인 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 실란트를 파우치 내부에 봉입하여 상기 파우치가 연결되어 띠를 형성할 수 있다. 상기와 같이 실란트층이 실란트가 파우치 내부에 봉합되어 파우치가 연결돼 띠를 형성하는 경우 타이어 회전 시 발생하는 원심력에 의해 실란트의 쏠림이나 퍼짐이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.
상기 파우치는 고분자 공중합 복합소재로써 내열성, 저온 내충격성 및 고온 치수 안정성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 파우치의 재질은 고온과 변형에 강한 폴리프로필렌(PP) 공중합체나 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 공중합체 등을 주재료로 하는 것일 수 있다. 다만, 상기 파우치는 상기 재질 이외에도 밀도가 0.60 내지 1.00 g/cm3 (ASTM D792)이고, 항복응력이 250 내지 400 kgf/cm2 (ASTM D638) 이고, 파단신율이 100 % 초과(ASTM D638)이고, 굴곡탄성율이 11,000 내지 15,000 kgf/cm2 (ASTM D790)이고, 용융점이 150 내지 170 ℃(ASTM D3418)인 것이면 어느 것이나 사용 가능하다.
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: 타이어의 제조]
실시예와 비교예에서 사용되는 실란트는 모두 부틸고무 100 중량부에 대하여 폴리이소부틸렌 400 중량부, 카본블랙 첨가제 40 중량부 및 유황계 가류제 2 중량부를 혼합하여 제조하였다.
흡음재층의 구성과 필름층의 유무를 달리하여 하기 표 1 내지 표 2와 같이 타이어를 제조하였다.
흡음재층 구성* 타공율** 필름층*** 유무
비교예 1 일반폼 0% X
비교예 2 일반폼 + 필터폼 0% X
비교예 3 일반폼 + 필터폼 0% o
비교예 4 일반폼 + 다공성 일반폼 40% X
실시예 1 일반폼 + 다공성 필터폼 10% o
실시예 2 일반폼 + 다공성 필터폼 40% o
실시예 3 일반폼 + 다공성 필터폼 70% o
비교예 5 일반폼 + 다공성 필터폼 80% o
- 흡음재 두께: 20mm ~ 45mm
- 흡음재층 구성: 일반폼과 필터폼 혹은 다공성 일반폼이 함께 적층되어 있는 경우, 일반폼과 실란트층 사이에 필터폼 혹은 다공성 일반폼이 위치하게 하였다.
- 타공율: 다공성 폼의 부피에 대하여 타공(打孔)되어 형성된 구멍의 부피 총합의 비율
- 필름층이 있는 경우 o, 필름층이 없는 경우 X로 표시하였다.
- 필름 재질: PU, TPU, PE
- 필름 두께: 0.02mm ~ 2mm
상기 표 1의 일반 폼과 필터 폼의 물성은 하기 표 2와 같다.
일반폼 필터폼
밀도(kg//m3) 28.8 29.5
경도 (ILD 25%, kgf) 12.46 17.7
인장강도(kgf/cm2) 1.31 0.96
신장율(%) 248.5 83.29
셀 크기(㎛) 750 1,850
- 경도 측정 기기: JIS K 6400-2
- 인장강도 및 신장율 측정 기기: JIS K6400-5
- 밀도 측정 기기: JIS K7222
[실험예 1: 타이어의 실링 성능 측정]
상기 제조예에서 제조된 타이어에 대하여 타이어에 2.5 bar 공기압을 주입하고, 타이어 트레드 부위에 10 내지 30 개의 못을 장착한 이후, 온도 조건(상온, 저온, 고온)에 맞추어 10 내지 16 시간 동안 챔버에 보관하였다.
상기 보관된 타이어를 챔버에서 꺼내어 못을 제거하고 비눗물을 뿌려 봉합을 확인하여 실링(sealing) 성능을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
실링 성능(%)
상온(20℃) 저온(-30℃) 고온(60℃)
비교예 1 50 30 60
비교예 2 75 40 65
비교예 3 85 45 65
비교예 4 75 35 55
실시예 1 100 94 94
실시예 2 100 94 97
실시예 3 100 97 97
비교예 5 100 100 100
- 실링 성능: 봉합 수/ 타이어 장착 못 수 *100
상기 표 3을 참조하면, 실시예에서 제조된 타이어가 비교예 5를 제외한, 나머지 비교예에서 제조된 타이어에 비하여 상온, 저온 및 고온에서 모두 우수함을 알 수 있다.
[실험예 2: 주행 시 흡음재 내구성 평가]
상기 제조예에서 제조된 타이어를 최대 공기압 80 내지 100 % 수준으로 하여 120 km/h로 주행 시 흡음재층의 내구성을 평가하여 하기 표 4에 나타내었다. 5,000 km 주행 후 흡음재층의 탈착이 일어나지 않은 경우 o로 표시하였으며, 주행 시 흡음재의 탈착이 일어난 경우 X로 표시하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 5
내구성 o o o o o o o X
상기 표 4를 참조하면, 실링 성능이 실시예와 같이 우수하였던 비교예 5의 흡음재 내구성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 이는 필터층의 과도한 다공성으로 인해 흡음재층의 접착면적이 급격히 낮아져 흡음재층과 필름층의 접착력이 떨어졌기 때문이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 타이어
20: 실란트층
30: 필름층
40: 흡음재층
41: 제1흡음재층
42: 제2흡음재층
43: 타공부(구멍)

Claims (13)

  1. 타이어 내측면에 위치한 흡음재층;
    상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치한 실란트층; 및
    상기 실란트층과 상기 흡음재층 사이에 위치한 필름층;을 포함하며,
    상기 흡음재층은 상기 필름층과 접하는 제2흡음재층 및 상기 제2흡음재층을 제외한 제1흡음재층으로 이루어지고, 상기 제2흡음재층은 제1흡음재층보다 셀 크기가 크고, 상기 제2흡음재층은 타공(打孔)되어 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 타이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2흡음재층은 필터 폼 흡음재를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1흡음재층과 상기 제2흡음재층의 두께 비는 10:90 내지 80:20인 것을 특징으로 하는 타이어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡음재층의 두께는 1cm 내지 10cm인 것을 특징으로 하는 타이어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡음재층은 오픈 셀(Open cell)을 가지는 폴리우레탄을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 타이어.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2흡음재층의 구멍 부피는 타공되기 전 제2흡음재층 부피에 70 부피% 미만인 것을 특징으로 하는 타이어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구멍의 크기는 직경이 1mm 내지 4cm인 것을 특징으로 하는 타이어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필름층의 두께는 0.01mm 내지 1cm인 것을 특징으로 하는 타이어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실란트층은 실란트를 포함하고 있고,
    상기 실란트는 부틸고무 100 중량부에 대하여, 폴리이소부틸렌 100 내지 400 중량부, 무기첨가제 10 중량부 내지 100 중량부 및 가류제 1 내지 15 중량부를 포함하는 실란트 조성물을 140 내지 180℃의 온도에서 가교 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하는 타이어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실란트의 점도는 25℃에서 3,000 내지 10,000 mPas인 것을 특징으로 하는 타이어.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 실란트층은 파우치 및 상기 파우치 내부에 봉입된 실란트를 포함하는 실란트 파우치를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 파우치는 밀도가 0.06 내지 1.00 g/cm3(ASTM D792)이고, 항복응력이 250 내지 400 kgf/cm2(ASTM D638)이고, 파단신율이 100 % 초과(ASTM D638)이고, 굴곡탄성율이 11,000 내지 15,000 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 타이어.
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