KR101439558B1

KR101439558B1 - 타이어용 연질 폴리우레탄 폼, 소음 저감 장치 및 타이어

Info

Publication number: KR101439558B1
Application number: KR1020087014672A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 단노; 히로유키 츠지모토
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤; 구라시키 보세키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2014-09-11
Also published as: DE602006014577D1; US20090053492A1; EP1950057A4; CN101360618A; EP1950057A1; CN101360618B; WO2007058311A1; JP2007137253A; KR20080070862A; JP4575874B2; EP1950057B1

Abstract

타이어 내면에 밴드 부재를 이용하여 장착되더라도, 흠ㆍ크랙 등의 파손이나 압축(붕괴) 등의 변형을 유효하게 억제하는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼을 제공한다. 타이어와 휠의 림 사이에 장착되는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼으로서, 밀도가 7 내지 40kg/㎥이고, 단위 밀도(kg/㎥)당 인열 강도(N/cm)가 0.30 이상인 것을 특징으로 하는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼(5), 이 폼(5)이 링 형상 밴드 부재에 고정되어 이루어지는 소음 저감 장치, 및 이 장치를 보유한 타이어(10).

Description

타이어용 연질 폴리우레탄 폼, 소음 저감 장치 및 타이어{FLEXIBLE POLYURETHANE FOAM FOR TIRE, NOISE REDUCTION DEVICE, AND TIRE}

본 발명은 타이어와 휠의 림 사이에 장착되는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼, 특히 타이어 내면에 밴드 부재를 이용하여 장착되는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼, 소음 저감 장치 및 타이어에 관한 것이다.

공기 주입 타이어에 있어서, 소음을 발생시키는 원인의 하나로 타이어 내부에 충전된 공기의 진동에 의한 공동 공명음이 있다. 이 공동 공명음은, 타이어를 전동(轉動)시켰을 때에 트레드부가 노면의 요철에 의해서 진동하고, 트레드부의 진동이 타이어 내부의 공기를 진동시킴으로써 발생하는 것이다.

이러한 공동 공명 현상에 의한 소음을 저감하는 수법으로서, 타이어와 휠의 림 사이에 형성되는 공동부 내에 흡음재를 설치하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 및 특허 문헌 2). 구체적인 흡음재로서, 발포 우레탄, 흡음 펠트, 발포 알루미늄 등을 들고 있지만, 발포 우레탄이 사용되는 경우가 많다.

특히, 특허 문헌 2에는, 밀도 0.05 내지 0.2g/㎤(50 내지 200kg/㎥)로 조정 된 열전도재 혼합 발포 우레탄이 개시되어 있다. 그러한 발포 우레탄은 강성을 향상시킴으로써 압축(붕괴(へたり, permanent set in fatigue)) 등의 변형을 방지하기 위해서 밀도가 높게 설정되어 있다. 그러나, 발포 우레탄의 흠(chips)ㆍ크랙(cracks) 등의 파손이 일어났다. 또한, 고밀도, 즉 중량이 무거운 것을 타이어 내면에 장착하는 것은, 연비 및 주행 안정성의 관점에서 바람직한 것이 아니다.

최근, 특허 문헌 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 흡음재의 타이어 내면에의 장착성을 향상시키기 위해서, 타이어 내면에 대하여 밴드 부재를 이용하여 흡음재를 장착하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 밴드 부재를 이용하면, 상기 흡음재의 흠ㆍ크랙 등의 문제가 현저히 발생하기 쉽다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 1989-78902호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허공개 2005-104314호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허공개 2003-226104호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 타이어와 휠의 림 사이, 특히 타이어 내면에 밴드 부재를 이용하여 장착되더라도, 흠ㆍ크랙 등의 파손이나 압축(붕괴) 등의 변형을 유효하게 억제하는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 타이어용 연질 폴리우레탄 폼의 흠ㆍ크랙 등의 파손이나 압축(붕괴) 등의 변형이 유효하게 억제되는 소음 저감 장치 및 타이어를 제공하는 것 을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은 타이어와 휠의 림 사이, 특히 타이어 내면에 밴드 부재를 이용하여 장착되는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼으로서, 밀도가 7 내지 40kg/㎥이고, 단위 밀도(kg/㎥)당 인열 강도(N/cm)가 0.30 이상인 것을 특징으로 하는 타이어용 연질 폴리우레탄 폼, 이 타이어용 연질 폴리우레탄 폼이 링 형상 밴드 부재에 고정되어 이루어지는 소음 저감 장치, 및 이 소음 저감 장치를 보유한 타이어에 관한 것이다.

발명의 효과

본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼은 타이어와 휠의 림 사이, 특히 타이어 내면에 밴드 부재를 이용하여 장착되더라도, 흠ㆍ크랙 등의 파손이나 압축(붕괴) 등의 변형이 유효하게 억제된다.

본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼은 또한 경량이기 때문에, 당해 폴리우레탄 폼을 장착한 타이어는 차의 연비 성능이나 주행 안정성을 손상시키는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼이 타이어 내면에 장착된 타 이어의 일례를 나타내는 요부 확대도이다.

도 2(A) 내지 (D)는 각각 본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼을 갖는 소음 저감 장치의 일례를 나타내는 개략적인 견취도이다.

도 3(A)는 도 2(A)에 나타내는 소음 저감 장치를 구비한 타이어의 요부 확대도이고, (B)는 도 2(B)에 나타내는 소음 저감 장치를 구비한 타이어의 요부 확대도이다.

부호의 설명

1: 트레드부, 2: 비드부, 3: 사이드월부, 5: 타이어용 연질 폴리우레탄 폼(PU 폼), 6: 링 형상 밴드, 7: 연결부, 10:10a:10b: 타이어, 20a:20b:20c:20d: 소음 저감 장치

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼은 단위 밀도(kg/㎥)당 인열 강도(단위; N/cm)가 0.30 이상, 특히 0.33 이상, 바람직하게는 0.35 내지 0.90, 보다 바람직하게는 0.39 내지 0.70, 가장 바람직하게는 0.40 내지 0.65이다. 본 발명에서는, 단위 밀도당 인열 강도를 상기 범위로 함으로써, 밀도가 비교적 작더라도 흠ㆍ크랙 등의 파손이나 압축(붕괴) 등의 변형이 유효하게 억제된다. 이하, 본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼을 단순히 「PU 폼」이라고 부르기로 한다.

단위 밀도당 인열 강도란, 측정된 밀도 및 인열 강도로부터 산출되는 값이 며, 인열 강도를 밀도로 나눔으로써 얻어지는 값이다. 그러한 값이 지나치게 작으면, 비록 인열 강도로서 비교적 큰 값을 달성하더라도, 흠ㆍ크랙 등의 파손이 발생하여, 타이어에서의 사용을 견디지 못한다. 단위 밀도당 인열 강도가 상기 범위보다 작으면 비록 인열 강도가 비교적 크더라도 파손이 일어나는 메커니즘의 상세는 분명하지 않지만, 이하의 메커니즘에 근거하는 것으로 생각된다. 예컨대, 단위 밀도당 인열 강도가 비교적 작고, 또한 인열 강도가 비교적 클 때, 밀도는 비교적 크다. 일반적으로는, 밀도가 크면 파손은 일어나기 어려운 경향이고, 또한 인열 강도가 크면 파손은 한층더 일어나기 어려워진다고 생각된다. 그러나, 타이어의 내부 등과 같은 고속 하에서 전동하는 곳에서는, 비록 인열 강도가 비교적 크더라도, 밀도의 증대는 일반적 원칙에 반하여 파손을 유도하는 인자로서 작용한다. 그 결과, 단위 밀도당 인열 강도가 상기 범위보다 작으면 비록 인열 강도가 비교적 크더라도 파손이 일어나는 것으로 생각된다.

본 명세서 중, 밀도는 JIS K7222에 준하여 측정된 값을 이용하고 있지만, 당해 규격에 의해서 측정되어야만 하는 것은 아니고, 상기 규격과 마찬가지의 원리ㆍ원칙에 따라서 측정 가능한 방법이면, 어떠한 방법에 의해서 측정되더라도 좋다.

본 발명의 PU 폼의 밀도는 7 내지 40kg/㎥, 바람직하게는 10 내지 30kg/㎥이다. 일반적으로, 밀도는 작게 하면 PU 폼의 기계적 강도는 저하되기 때문에 파손은 일어나기 쉽다는 것이 알려져 있지만, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 비교적 작게 설정하더라도 PU 폼의 파손을 유효하게 억제할 수 있다.

또한 인열 강도는 시험편의 형상을 「노치 없는 앵글형 시험편」으로 하여 JIS K6400-5에 준하여 측정된 값을 이용하고 있다.

본 발명의 PU 폼의 인열 강도는 상기 단위 밀도당 인열 강도를 달성하는 한 특별히 제한되지 않고, 3 내지 28N/cm, 특히 3 내지 24N/cm가 바람직하다. 본 발명에서 인열 강도가 크다고 하는 것만으로는 충분하지 않다. 즉, 인열 강도로서 비록 비교적 큰 값을 달성하더라도, 단위 밀도당 인열 강도가 상기 범위 내가 아닌 한, 흠ㆍ크랙 등의 파손이 일어난다.

본 발명의 PU 폼의 셀 수는 상기 단위 밀도당 인열 강도가 달성되면 특별히 제한되지 않고, 밀도를 감소시킴으로써 단위 밀도당 인열 강도를 증대시키는 관점에서는, 25개/25mm 이상이 바람직하다. 셀 수는 25mm당의 개수로 나타내기로 한다.

셀 수는 JIS K6400-1 부속서 1에 준하여 측정된 값을 이용하고 있다.

본 발명의 PU 폼은, 예컨대 적어도 폴리올 성분, 폴리아이소사이아네이트 성분 및 발포제, 필요에 따라 기포 조절제, 촉매, 가교제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 착색제 등의 첨가제를 함유하는 우레탄 폼 원료 조성물을, 원샷법 등의 공지된 제조 방법에 의해서 반응 및 발포시켜 얻을 수 있다. 예컨대, 원샷법에서는, 각 성분을 믹싱 챔버에 동시에 가함과 동시에 강력한 교반에 의해서 혼합하여 PU 폼을 제조한다.

PU 폼의 밀도, 인열 강도，및 셀 수는 폴리올 성분, 폴리아이소사이아네이트 성분, 발포제 및 기포 조절제의 종류 및 첨가량, 원료 교반 정도, 및 믹싱 챔버, 원료 공급 탱크 및 배관의 압력 등을 조정함으로써 제어 가능하다.

PU 폼은, 예컨대 주원료인 폴리올 성분의 종류에 따라, 폴리에스터 우레탄 폼, 폴리에터 우레탄 폼 및 폴리에스터 에터 우레탄 폼으로 대별되고, 본 발명에 있어서는 어느 쪽의 PU 폼이더라도 좋다. 단위 밀도당 인열 강도의 제어의 관점에서는, 폴리에스터 우레탄 폼 및 폴리에터 우레탄 폼이 바람직하다.

폴리에스터 우레탄 폼은, 인열 강도가 비교적 커서, 비교적 고밀도인 것에 있어서도 상기 단위 밀도당 인열 강도를 달성할 수 있기 때문에, 밀도 18 내지 40kg/㎥ 정도의 것이 바람직하게 채용된다. 폴리에스터 우레탄 폼에 있어서 밀도가 18kg/㎥ 미만이면, 압축(붕괴) 등의 변형이 일어난다. 한편, 밀도가 40kg/㎥를 초과하면, 자중(自重)이 과도하게 증가하기 때문에 바람직하지 못하다. 특히 바람직한 밀도는 18 내지 30kg/㎥이다. 또한, 폴리에스터 우레탄 폼은 셀 수의 제어가 용이하고, 셀 수를 증대시킴으로써 밀도를 적절히 감소시키고, 이에 의해서 단위 밀도당 인열 강도를 증대시키는 관점에서 보면, 셀 수가 큰 것, 즉 25개/25mm 이상인 것이 바람직하게 사용되고, 특히 40 내지 100개인 것이 바람직하다. 폴리에스터 우레탄 폼에 있어서 셀 수가 25개/25mm 미만이면, 인열 강도의 저하가 예상되어, 상기 단위 밀도당 인열 강도를 달성하기 어렵다. 한편, 셀 수가 100개/25mm를 초과하면, 특별히 성능적으로는 문제는 없지만, 생산 안정성이 저하된다.

폴리에터 우레탄 폼은 생산 안정성이 우수하여, 폭 넓은 범위의 폼의 제조가 안정적으로 가능하기 때문에, 밀도 7 내지 20kg/㎥ 정도의 것이 바람직하게 채용된다. 폴리에터 우레탄 폼에 있어서 밀도가 7kg/㎥ 미만이면, 기계적 강도가 부족하기 때문에, 파손이 일어난다. 한편, 밀도가 18kg/㎥를 초과하면, 단위 밀도당 인 열 강도가 저하되어, 파손이 일어난다. 특히 바람직하게는 밀도 10 내지 18kg/㎥이다. 또한 폴리에터 우레탄 폼의 셀 수는, 제어 용이성의 관점에서, 25개 이상인 것이 바람직하게 사용되고, 특히 30 내지 80개인 것이 바람직하다.

본 발명의 PU 폼의 제조에 이용하는 폴리올 성분은 1분자 중에 2개 이상의 수산기를 갖는 것으로, 종래부터 폴리우레탄 폼을 제조하기 위해서 사용되고 있는 것이면 어느 것이더라도 좋다. 이러한 폴리올 성분으로서, 예컨대 폴리에터 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 및 폴리에스터 에터 폴리올을 들 수 있다. 폴리올 성분은 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

폴리에터 폴리올은 폴리에터 우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리올 성분이며, 1분자 중에 활성 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물을 개시제로 하여, 이것에 알킬렌 옥사이드를 부가 중합시킨 것을 사용할 수 있다. 여기에 사용하는 활성 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물로서는, 예컨대 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 글라이세린, 트라이메틸올 프로페인, 트라이에탄올 아민, 펜타에리쓰리톨, 소르비톨, 자당 등을 들 수 있다. 알킬렌 옥사이드로서는, 예컨대 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등을 들 수 있다. 1분자 중에 활성 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물 및 알킬렌 옥사이드는 각각 1종 이상을 이용해도 좋다. 폴리에터 폴리올은 글라이세린계 폴리에터 폴리올이 바람직하고, 특히 글라이세린을 개시제로 하여, 이것에 프로필렌 옥사이드를 부가 중합시킨 것이 바람직하다.

폴리에터 폴리올에는 바이닐계 폴리머 미립자가 균일하게 분산되어 있어도 좋다. 바이닐계 폴리머로서는, 예컨대 아크릴로나이트릴, 스타이렌 등의 바이닐계 모노머를 중합시켜 얻어지는 폴리머, 바이닐계 모노머와, 당해 바이닐계 모노머와 공중합 가능한 모노머를 공중합시켜 얻어지는 코폴리머를 들 수 있다.

폴리에스터 폴리올은 폴리에스터 우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리올 성분이며, 폴리카복실산과, 1분자 중에 2개 이상의 수산기를 갖는 화합물을 중축합시킴으로써 얻어지는 것이다. 폴리카복실산으로서는 1분자 중에 2개 이상의 카복실기를 갖는 화합물이 사용되고, 구체적으로는 예컨대 아디프산, 말레산, 석신산, 말론산, 프탈산 등이 사용 가능하다. 1분자 중에 2개 이상의 수산기를 갖는 화합물로서는, 상기 폴리에터 폴리올의 개시제로서 사용되는 활성 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물과 동일한 화합물을 사용할 수 있다. 폴리카복실산 및 1분자 중에 2개 이상의 수산기를 갖는 화합물은 각각 1종 이상을 이용해도 좋다. 폴리에스터 폴리올은 공지된 방법으로 제조할 수 있다.

폴리에스터 에터 폴리올은 폴리에스터 에터 우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리올 성분이며, 상기 폴리에터 폴리올에 무수 프탈산 등의 다이카복실산 무수물을 반응시켜 발생하는 반(半)에스터를 탈수 축합하거나, 이러한 반에스터에 염기성 촉매 등의 존재 하에 에폭사이드를 부가하여 얻어지는 것 등을 들 수 있다.

폴리아이소사이아네이트 성분은 1분자 중에 2개 이상의 아이소사이아네이트기를 갖는 화합물인 한 특별히 제한되는 것은 아니고, 예컨대 지방족계, 방향족계 등의 폴리아이소사이아네이트가 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용된다. 지방족계 폴리아이소사이아네이트의 구체예로서는, 예컨대 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, 아이소포론 다이아이소사이아네이트 등을 들 수 있다. 방향족계 폴리아이소사 이아네이트의 구체예로서는, 예컨대 2,4-톨릴렌 다이아이소사이아네이트, 2,6-톨릴렌 다이아이소사이아네이트, 2,4-톨릴렌 다이아이소사이아네이트와 2,6-톨릴렌 다이아이소사이아네이트의 혼합물, 다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐 다이아이소사이아네이트 등을 들 수 있다. 통상 바람직하게 이용되는 것은 2,4-톨릴렌 다이아이소사이아네이트와 2,6-톨릴렌 다이아이소사이아네이트의 혼합물(TDI-80, TDI-65), 또는 다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트이다.

발포제로서는, 폴리우레탄 폼의 분야에서 종래부터 발포제로서 사용되고 있는 것이 사용 가능하고, 환경적으로는 물만을 이용하는 것이 바람직하다. 물은 폴리이소시아아네이트와 반응하여 탄산 가스를 발생함으로써 화학 발포제로서 사용된다. 통상 사용되는 발포제의 양은 폴리올 성분 100질량부에 대하여 1 내지 7질량부가 바람직하고, 본 발명의 밀도를 현출(現出)시키는 관점에서는, 2 내지 6질량부가 바람직하다. 또한, 발포제로서 적절히 물리 발포제를 사용할 수 있다. 물리 발포제로서, 메틸렌 클로라이드나 클로로플루오로카본류나, 하이드록시클로로플루오로카본류(HCFC-134a 등), 탄화수소류(사이클로펜텐 등), 탄산 가스, 액화 탄산 가스, 그 밖의 발포제가 발포 조제로서 물과 병용하여 사용된다. 물리 발포제의 사용량은 폴리올 성분 100질량부에 대하여 20질량부 이하인 것이 발포의 안정상 바람직하고, 인열 강도를 현저히 저하시키지 않기 위해서는, 특히 10질량부 이하인 것이 바람직하다.

촉매, 기포 조절제로서는, 연질 폴리우레탄 폼의 제조에 이용되고 있는 일반적인 것을 이용할 수 있고, 그 첨가량도, 연질 폴리우레탄 폼의 제조에 통상 채용 되는 양이어도 좋다. 본 발명에서는, 상기 첨가 성분 이외에, 본 발명의 연질 폴리우레탄 폼의 성능을 손상시키지 않는 범위에서, 난연제, 산화 방지제, 착색제, 자외선 흡수제, 그 밖의 첨가제를 첨가해도 좋다.

그러한 PU 폼은 예컨대, 시판의 구라보 방적사(Kurabo Industries Ltd.)제 「구랄라폼(Kuralafoam)」 시리즈 등으로서 입수 가능하다.

본 발명의 PU 폼은 타이어와 휠의 림 사이, 특히 타이어 내면에 장착되어 타이어 전동시의 공동 공명음을 억제하는, 이른바 소음 저감재로서 사용되는 것이다.

본 발명의 PU 폼이 타이어 내면에 장착된 타이어의 일례를 나타내는 요부 확대도를 도 1에 나타낸다. 도 1에서, 타이어(10)는 트레드부(1)와, 좌우 1쌍의 비드부(2)와, 이들 트레드부(1)와 비드부(2)를 서로 연접하는 사이드월부(3)를 구비하고 있으며, 트레드부(1)의 내면에 본 발명의 PU 폼(5)이 장착되어 있다. 또한, 뒤에서 상술하는 밴드 부재는 도 1 중에 도시하지 않는다.

PU 폼의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 밴드 부재를 이용하여 장착되는 것을 고려하면, 두께 3 내지 30mm 정도가 바람직하고, 특히 5 내지 15mm가 바람직하다. 3mm 미만이면, 밴드 부재에의 부착성이 저하된다. 또한, 30mm를 초과하면 면외 구부림의 강제 변위에 대하여 표면 응력이 커져서, 흠ㆍ크랙이 발생하기 쉽다. 또한, 폭은 타이어의 카카스층 외주 측에 배치되는 보강층, 이른바 벨트층의 최대 폭의 50 내지 150% 정도이며, 바람직하게는 80 내지 130%이다. 한편, PU 폼의 폭이란, PU 폼을 타이어에 장착했을 때에서의 타이어 회전축 방향의 길이이다.

PU 폼의 장착 방법은 당해 PU 폼이 타이어 내면에 장착되는 한 특별히 제한되는 것은 아니고, 예컨대 (1) PU 폼을 접착제 또는 점착 테이프에 의해서 직접적으로 타이어 내면에 첩부(貼付)하는 방법, 및 (2) 밴드 부재를 이용하여 PU 폼을 타이어 내면에 장착하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는 상기 (2)의 방법을 채용한다. 밴드 부재를 이용하여 일반적인 우레탄 폼을 장착하면, 우레탄 폼에 흠ㆍ크랙 등의 파손이 현저히 일어나지만, 본 발명에 있어서는 그러한 밴드 부재, 특히 링 형상 밴드 부재를 이용하더라도, 파손을 유효하게 억제할 수 있기 때문이다. 한편, 상기 밴드 부재에의 부착성을 고려하면, PU 폼의 경도는 60 내지 150N 정도가 바람직하고, 특히 80 내지 120N이 작업성이 좋다. 또한, 경도는 JIS K6400-2: D법을 이용한 값이다.

상기 방법 (2)를 채용하는 경우에 있어서, PU 폼은 밴드 부재에 고정되어, 소음 저감 장치를 구성한다. 상세하게는, 소음 저감 장치는 PU 폼이 링 형상 밴드 부재에 고정된 구성으로 되어 있다. 소음 저감 장치의 구체예를 도 2(A) 내지 (D)에 나타낸다. 도 2(A) 내지 (D) 중, 동일한 부호는 동일한 부재를 의미하는 것으로 한다.

도 2(A)에서, 소음 저감 장치(20a)는 링 형상 밴드 부재(6)의 내주면의 전체 둘레에 걸쳐서 PU 폼(5)을 연속하여 갖고서 이루어지고, 통상 PU 폼(5)은 연결부(7)를 갖고 있다.

도 2(B)에서, 소음 저감 장치(20b)는 링 형상 밴드 부재(6)의 외주면의 전체 둘레에 걸쳐서 PU 폼(5)을 연속하여 갖고서 이루어지고, 통상 PU 폼(5)은 연결 부(7)를 갖고 있다.

도 2(C)에서, 소음 저감 장치(20c)는 PU 폼을 12개의 분할편(5)으로 구성시키고, 이들 분할편을 링 형상 밴드 부재(6)의 내주면에 대하여 둘레 방향으로 나열해서 배치하고 있다. 이 경우, 분할편과 분할편 사이에는 간극을 마련하는 것이 바람직하다. 우레탄끼리의 접착 부분이 없어져, 접착제의 필요가 없어지기 때문이다. 또한, PU 폼끼리를 대략 등간격으로 배치함으로써, 둘레 방향의 중량 밸런스를 균일하게 유지할 수 있다. 도 2(C)에서 PU 폼의 분할편의 개수는 12개이지만, 특별히 제한되지 않고, 예컨대 3 내지 20개이어도 좋다.

도 2(D)에서, 소음 저감 장치(20d)는 PU 폼을 12개의 분할편(5)으로 구성시키고, 이들 분할편을 링 형상 밴드 부재(6)의 외주면에 대하여 둘레 방향으로 나열해서 배치하고 있다. 이 경우, 도 2(C)에서와 마찬가지의 이유로, 분할편과 분할편 사이에는 간극을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, PU 폼끼리를 대략 등간격으로 배치함으로써, 둘레 방향의 중량 밸런스를 균일하게 유지할 수 있다. 도 2(D)에서 PU 폼의 분할편의 개수는 12개이지만, 특별히 제한되지 않고, 예컨대 3 내지 20개이어도 좋다.

소음 저감 장치를 구성하는 링 형상 밴드 부재는 탄성 복원력을 갖는 재료로 구성되어 있으면 좋고, 링 형상으로의 성형성의 관점에서는 열가소성 수지, 특히 폴리프로필렌으로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 밴드 부재가 열가소성 수지로 이루어져 있으면, 스트링 형상의 밴드 부재의 양단을 열융착시킴으로써, 링 형상 밴드 부재를 간편하게 성형 가능하다.

PU 폼의 밴드 부재에 대한 고정화는 어떠한 수단에 의해서 달성되어도 좋고, 예컨대 접착제나 점착 테이프를 이용하여 고정화를 달성해도 좋고, 또는 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지로 이루어지는 수지층을 PU 폼에 있어서의 밴드 부재와의 접촉면에 미리 형성해 두고, 당해 수지층의 열융착에 의해서 고정화를 달성해도 좋다. 후자의 경우에서의 수지층의 열융착에는 초음파 용착기를 이용하는 것이 바람직하다.

어떠한 고정화 수단을 이용하는 경우에 있어서도, PU 폼과 밴드 부재의 고정화는 PU 폼과 밴드 부재의 접촉면 전체면에 있어서 달성되어도 좋고, 또는 당해 접촉면에서 국부적으로 달성되어도 좋다.

소음 저감 장치의 치수, 즉 링 형상 밴드 부재 및 PU 폼의 치수는, PU 폼이 타이어의 내면, 특히 트레드부의 내면에 장착ㆍ유지되고, 또한 소음 저감 효과를 나타내는 한 특별히 제한되는 것은 아니다. 특히 링 형상 밴드 부재를 진정한 원으로 했을 때의 직경은, 통상, 장착되어야 하는 타이어의 내경과 대략 동등 또는 작게 된다.

소음 저감 장치의 제조에 있어서는, 스트링 형상 밴드 부재의 소정 위치에 PU 폼을 고정한 후, 스트링 형상 밴드 부재의 양단을 열융착 등에 의해서 연결해도 좋고, 또는 스트링 형상 밴드 부재의 양단을 열융착 등에 의해서 연결한 후, 얻어진 링 형상 밴드 부재의 소정 위치에 PU 폼을 고정해도 좋다.

소음 저감 장치는 링 형상 밴드 부재가 탄성 복원력을 갖기 때문에, 외력에 의해서 변형되면서 타이어 내에 삽입되더라도, 외력이 없어지면 링 형상 밴드 부재 는 타이어 둘레 방향으로 연속적으로 연장되도록 복원된다. 그 결과로서 소음 저감 장치는 타이어 내면에 유지되고, PU 폼이 타이어 내면, 특히 트레드부 내면에 장착ㆍ유지된다. 또한, 소음 저감 장치는 타이어에 대하여 착탈 자유롭고, 그 착탈 작업은 간편하다.

도 2(A)에 나타내는 소음 저감 장치(20a)를 구비한 타이어(10a)의 요부 확대도를 도 3(A)에 나타낸다. 도 2(A)에 나타내는 소음 저감 장치(20a)는 링 형상 밴드 부재(6)의 내주면에 PU 폼(5)을 갖기 때문에, 타이어에의 장착시에는, 도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 링 형상 밴드 부재(6)는 PU 폼(5)과 트레드부(1) 사이에 배치된다. 도 2(C)에 나타내는 소음 저감 장치(20c)를 구비한 타이어에 있어서, PU 폼이 존재하는 곳의 요부 확대도도, 도 3(A)에 나타내는 것과 대략 마찬가지이다.

도 2(B)에 나타내는 소음 저감 장치(20b)를 구비한 타이어(10b)의 요부 확대도를 도 3(B)에 나타낸다. 도 2(B)에 나타내는 소음 저감 장치(20b)는 링 형상 밴드 부재(6)의 외주면에 PU 폼(5)을 갖기 때문에, 타이어에의 장착시에는, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이 링 형상 밴드 부재(6)는 PU 폼(5) 위에 배치된다. 도 2(D)에 나타내는 소음 저감 장치(20d)를 구비한 타이어에 있어서, PU 폼이 존재하는 곳의 요부 확대도도, 도 3(B)에 나타내는 것과 대략 마찬가지이다.

(실시예 1)

시판의 폴리우레탄 폼(구라보 방적사제: 「구랄라폼 281」)을 이용하였다. 당해 연질 폴리우레탄 폼을 재단하여, 폭 150mm×두께 20mm×길이 140mm의 치수의 보드 형상 폴리우레탄 폼을 12개 준비하였다.

이어서, 도 2(C)에 나타내는 타입의 소음 저감 장치를 제작하였다. 상세하게는, 12개의 보드 형상 폴리우레탄 폼을 폴리프로필렌제의 스트링 형상 밴드 부재(폭 20mm×두께 2mm×타이어 내주 길이)의 소정 위치에 대략 등간격으로 배치하고, 접착제(슈퍼 X; 세메다인사(Cemedine Co., Ltd.)제)를 이용하여 고정하고, 스트링 형상 밴드 부재의 양단을 열융착에 의해서 연결하였다.

(실시예 2 및 3과 비교예 1 및 2)

폴리우레탄 폼으로서 이하에 나타내는 시판품을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소음 저감 장치를 제작하였다.

실시예 2 「구랄라폼 241(구라보 방적사제)」;

실시예 3 「구랄라폼 38M8S(구라보 방적사제)」;

실시예 4 「구랄라폼 38M4K(구라보 방적사제)」;

실시예 5 「구랄라폼 311SS(구라보 방적사제)」;

비교예 1 「구랄라폼 330NC(구라보 방적사제)」;

비교예 2 「구랄라폼 38H2(구라보 방적사제)」.

(평가)

ㆍ파손

실시예 및 비교예의 소음 저감 장치를 각각 타이어 크기 215/55R16의 타이어 에 장착하였다. 상세하게는, 소음 저감 장치를 외력에 의해서 변형시키면서 타이어 내 공동부에 삽입하여, 외력을 제거하고, 링 형상 밴드 부재를 타이어 둘레 방향으로 연속적으로 연장되도록 복원시켜서, 폴리우레탄 폼을 트레드부 내면에 장착ㆍ유지시켰다. 소음 저감 장치를 장착한 타이어를, 드럼 시험기로써 공기압 120kPa, 하중 8.1N, 주위 온도 38±3℃, 드럼 직경 φ1707mm, 및 속도 81km/h의 조건으로 80시간 주행시켰다. 그 후, 타이어로부터 소음 저감 장치를 취출하여, 육안에 의해 모든 보드 형상 폴리우레탄 폼의 흠·크랙을 관찰하고, 이하의 기준에 따라서 평가하였다.

◎; 흠/크랙은 전혀 없었음;

○; 흠/크랙이 약간 관찰되었지만, 흠이 있는 조각은 최대 길이 10mm 미만의 것이고, 크랙은 깊이 5mm 미만의 것으로, 실용상 문제가 없었음;

×; 흠/크랙이 관찰되고, 흠이 있는 조각은 전체 길이 10mm 이상 30mm 미만의 것이고, 크랙은 깊이 5mm 이상 10mm 미만의 것으로, 실용상 문제가 있었음;

××; 흠/크랙이 관찰되고, 흠이 있는 조각은 전체 길이 30mm 이상의 것이고, 크랙은 깊이 10mm 이상의 것이었음.

파손에 대한 상세한 발생 부위를 이하에 나타낸다.

실시예 1에서는, 코너부 및 단변부(端邊部, side end portions)에서 흠이나 약간의 크랙이 보였다.

실시예 2에서는, 코너부 및 단변부에서 흠이나 크랙은 전혀 보이지 않았다.

실시예 3에서는, 코너부 및 단변부에서 흠이나 크랙은 전혀 보이지 않았다.

실시예 4에서는, 코너부에서 1개소만 약간의 흠이 보였지만, 그 밖의 부위에 서 흠이나 크랙은 전혀 보이지 않았다.

실시예 5에서는, 코너부에서 1개소만 흠이 보였지만, 그 밖의 부위에서 흠이나 크랙은 전혀 보이지 않았다.

비교예 1에서는, 코너부에서 깊은 크랙이 보이고, 단변부에서 여러 개소의 큰 흠이 보였다.

비교예 2에서는, 코너부에서 큰 흠이 보였다.

밀도, 인열 강도 및 셀 수는 상기한 방법에 의해 측정하였다.

본 발명의 타이어용 연질 폴리우레탄 폼은 타이어와 휠의 림 사이, 특히 타이어 내면에 장착되는 소음 저감재로서 유용하다.

Claims

연질 폴리우레탄 폼이 링 형상 밴드 부재에 고정되어 이루어지는 타이어용 소음 저감 장치로서, 상기 연질 폴리우레탄 폼은, 밀도가 7 내지 40kg/㎥이고, 단위 밀도(kg/㎥)당 인열 강도(N/cm)가 0.39 내지 0.70이며, 상기 소음 저감 장치는 타이어의 내면에 유지되되, 상기 타이어에 착탈 자유롭게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어용 소음 저감 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 연질 우레탄 폼은 셀 수가 25개/25mm 이상인 것을 특징으로 하는 타이어용 소음 저감 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 타이어용 소음 저감 장치를 포함하는 타이어로서, 상기 소음 저감 장치가 상기 링 형상 밴드 부재를 사용하여 상기 타이어의 내면에 장착되어 있는 타이어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

타이어의 파손 및 변형을 억제하기 위해 사용되는 타이어용 소음 저감 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 타이어의 내면에 상기 링 형상 밴드 부재를 사용하여 장착되는 타이어용 소음 저감 장치.
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