KR20140146318A - 타이어 제조방법 - Google Patents

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KR20140146318A
KR20140146318A KR1020130068784A KR20130068784A KR20140146318A KR 20140146318 A KR20140146318 A KR 20140146318A KR 1020130068784 A KR1020130068784 A KR 1020130068784A KR 20130068784 A KR20130068784 A KR 20130068784A KR 20140146318 A KR20140146318 A KR 20140146318A
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Abstract

타이어가 개시된다."U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부가 림과 결합하는 외피층과;상기 외피층의 내부에 채워진 발포 수지층과;상기 발포 수지층 내부에 분산되어 배치되며, 상기 발포 수지층보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재를 포함하는 타이어가 제공된다.

Description

타이어 제조방법{tire and manufacturing method thereof}
본 발명은 타이어 제조방법에 관한 것이다.
도 1 및 2와 같이, 종래의 바퀴(10)는 림(11)의 말단(111)에 타이어(12)의 말단이 결합되는 구조이다. 타이어(12)의 내부에는 고압의 공기가 주입되어 있다. 공기의 팽창력에 의해서, 림(11)으로부터 타이어(12)가 이탈되지 않는다. 또한, 타이어(12)의 내부 공기는 지면의 충격을 흡수하는 역할을 한다.
그러나 타이어(12)가 뾰족한 물체에 찔릴 경우 펑크가 나서, 사고로 이어지기도 한다. 따라서, 펑크가 나지 않는 타이어를 개발하려는 시도가 그 동안 많이 이루어졌다.
펑크가 나지 않는 타이어는 타이어 내부에 발포 합성수지를 채워넣는 방식이었다. 그러나, 발포 합성수지로 인하여 무게가 증가하는 문제가 있었다. 아울러, 발포 합성수지로 인하여 림에 타이어를 탈착하기가 용이하지 않았다.
관련된 기술로는 한국공개특허 제10-2012-0102420호(에어주입없이 펑크를 방지하는 이륜차용 바퀴 및 이것의 제조방법)가 있다.
본 발명은 펑크가 나지 않을 뿐만 아니라, 경량화가 가능한 타이어 및 이것을 이용한 바퀴를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다양한 폭의 림에 결합될 수 있는 타이어 및 이것을 이용한 바퀴를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 공기압이 없이도 타이어가 림에 강하게 결합할 수 있는 바퀴를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면,
"U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부가 림과 결합하는 외피층과;
상기 외피층의 내부에 채워진 발포 수지층과;
상기 발포 수지층 내부에 분산되어 배치되며, 상기 발포 수지층보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재를 포함하는 타이어가 제공된다.
또한,
상기 외피층의 말단부 방향으로 노출된 상기 발포 수지층에 형성된 홈을 포함하는 타이어가 제공된다.
또한,
상기 홈의 양측에는 상기 림과 접촉할 수 있도록 상기 발포 수지층이 돌출되어 형성된 지지부를 포함하는 타이어가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
림과;
상기 림에 결합되는 타이어를 포함하되,
상기 타이어는,
"U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부가 림과 결합하는 외피층과;
상기 외피층의 내부에 채워진 발포 수지층과;
상기 발포 수지층 내부에 분산되어 배치되며, 상기 발포 수지층보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재를 포함하는 바퀴가 제공된다.
또한,
상기 말단부 방향으로 노출된 상기 발포 수지층에 형성된 홈을 포함하되,
상기 림과 상기 홈으로 닫혀진 공간의 공기압은 대기압과 동일한 것을 특징으로 하는 바퀴가 제공된다.
또한,
상기 홈의 단면적은 발포 수지층의 단면적의 1~30% 인 것을 특징으로 하는 바퀴가 제공된다.
또한,
상기 외피층의 상기 말단부의 외측 폭은 상기 림의 내측 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 바퀴가 제공된다.
본 발명은 펑크가 나지 않을 뿐만 아니라, 경량화가 가능한 타이어 및 이것을 이용한 바퀴를 제공한다.
또한, 본 발명은 다양한 폭의 림에 결합될 수 있는 타이어 및 이것을 이용한 바퀴를 제공한다.
또한, 본 발명은 공기압이 없이도 타이어가 림에 강하게 결합할 수 있는 바퀴를 제공한다.
도 1은 종래기술에 따른 바퀴의 단면 구조.
도 2는 종래기술에 따른 림의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 제조방법의 순서도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 제조공정도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴의 단면도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 제조방법의 순서도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 제조공정도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴의 단면도이다.
본 실시예의 타이어(20)는, "U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부(223)가 림(25)과 결합하는 외피층(22)과; 외피층(22)의 내부에 채워진 발포 수지층(23)과; 발포 수지층(23) 내부에 분산되어 배치되며, 발포 수지층(23)보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재(21)를 포함한다.(도 6 참조)
외피층(22)은 일반적으로 타이어(20)의 외관을 형성하며, 합성고무 재질로 만들어질 수 있다. 외피층(22)의 말단부(223)는 림(25)과 결합될 수 있다. 말단부(223)에는 와이어(221)가 결합되어 있어서, 외피층(22)의 말단부의 형태를 지지해준다.
외피층(22)의 내부에는 발포 수지층(23)이 채워져 있다. 발포 수지층(23)은 탄성력이 좋은 재질이 좋다. 발포 가능한 재료라면 어떤 것이라도 발포 수지층(23)의 재료가 될 수 있다. 발포 수지층(23)으로 사용될 수 있는 수지로는 천연고무(natural rubber), 합성고무(synthetic rubber) 및 합성수지(synthetic resin)를 포함한다.
합성고무로는 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR),폴리클로로프렌고무(polychloroprene rubber:CR),니트릴고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR),부틸고무(isoprene-isobutylene rubber:IIR),부타디엔고무(butadiene rubber:BR),이소프렌고무(isoprene rubber:IR),에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene rubber:EPR),다황화물계(多黃化物系)고무(polysulfide rubber),플루오로고무(fluororubber),아크릴고무(acrylic rubber) 등이 사용될 수 있다.
합성수지로는 열경화성수지와 열가소성수지가 있다. 열가소성수지로는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리아미드 등이 있고, 열경화성수지로는 요소(尿素)수지,페놀수지, 멜라민수지 등이 있다.
발포 수지층(23) 내부에는 발포 수지층(23)보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재(21)가 분산되어 있다. 채움부재(21)는 균일하지 않게 분산되어도 무방하다. 채움부재(21)는 알갱이 형태로서, 직육면체, 구 등 다양한 형태일 수 있다. 채움부재(21)는 경량화를 목적으로 하는 바, 발포 수지층(23) 보다 가벼운 것이어야 한다.
특히, 발포 수지층(23)은 탄성력을 고려하여 합성고무를 일반적인 재질로 사용한다. 이때, 합성고무는 탄성력은 우수하나, 다른 합성수지보다 밀도가 높아 타이어(20)의 중량을 증가시킨다. 따라서, 본 실시예에서는 타이어(20)는 발포 수지층(23)으로 전반적인 탄성력은 유지하면서, 발포 수지층(23)의 일부 공간을 채움부재(21)로 채워넣음으로서 경량화가 가능하다. 채움부재(21)는 발포 수지층(23)의 밀도보다 낮으면 어떤 재질을 사용하여도 무방하다. 그러나, 채움부재(21)는 가격을 고려하여 폴레에틸렌을 발포한 합성수지를 알갱이 형태로 잘라 사용하는 것이 좋다.
채움부재(21)가 발포 수지층(23) 내부에 분산되면, 발포 수지층(23)은 입체적으로 벌집구조의 형상이 된다. 건축분야에서 H빔의 형상이 재료를 최소로 하면서 골조의 강도는 최상으로 유지한다. 이와 같이, 본 실시예에서 발포 수지층(23)의 내부에 채움부재(21)를 채운다하여, 타이어(20)의 강도 및 탄성력이 떨어지지 않는다. 오히려, 타이어(20)의 중량을 줄여주는 장점이 있다. 타이어(20)를 어느 방향에서 자르더라도, 도 6의 단면도와과 같이, 발포 수지층(23)의 내부에 채움부재(21)가 박혀있는 형상이 된다.
한편, 외피층(22)의 말단부(223) 방향으로 노출된 발포 수지층(23)에는 홈(24)을 형성한다. 홈(24)에 의해서 다양한 폭의 림(25)에 타이어(20)를 결합시킬 수 있다.
자전거의 경우, 림(25)의 폭은 25mm 내외의 폭이 양산되고 있다. 만약, 홈(24)이 없다면, 다양한 림(25)의 폭에 맞추어 각각의 타이어를 양산해야 한다. 이는 경제적이지 않을 뿐만 아니라, 재고관리도 힘들다.
본 실시예의 타이어(20)는 홈(24)에의해 15mm~35mm 폭의 림(25)에 결합할 수 있다. 즉, 하나의 타이어(20)로 다양한 폭의 림(25)에 결합이 가능하다.
한편, 본 실시예의 바퀴(200)는, 외피층(22)의 말단부(223)의 외측 폭(d1)이 림(25)의 내측 폭(d2)보다 큰 것을 특징으로 한다. 본 발명의 타이어(20)는 공기압이 아닌 발포 수지층(23)의 지지부(231)의 탄성력으로 림(25)과 타이어(20)가 결합한다. 외피층(22)의 말단부(223)의 외측의 폭(d1)은 림(25)의 내측 폭(d2)보다 크다. 따라서, 말단부(223)를 홈(24) 방향으로 이동(변형시켜)시켜 말단부(223)의 외측 폭(d1)을 좁혀서, 림(25)에 타이어(20)를 결합시킨다. 이때, 말단부(223)는 외부 방향으로 복원력이 발생하고, 이 복원력이 림(25)과 말단부(223)를 강하게 결합하도록 한다. 따라서, 공기압 없이도 안정적으로 말단부(223)를 림(25)에 결합할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 말단부(223) 방향의 합성 수지층(23)에 홈(24)이 형성되어 있다. 따라서, 말단부(223)가 외부로 강한 복원력이 있어야만, 말단부(223)가 림(25)과 안정적으로 결합한다. 이러한 복원력은 말단부(223)의 내측에 결합된 지지부(231)의 탄성력으로부터 발생한다.
만약, 홈(24)에도 합성 수지층이 채워질 경우에는 말단부(223)가 유동하지 않고 고정되어 있어, 림(25)의 내측 폭(d2)과 말단부(223)의 외측 폭(d1)이 동일하여도 된다. 더 나아가, 이러한 경우에는, 조립을 용이하도록 하기 위하여 말단부(223)의 외측 폭(d1)이 림(25)의 내측 폭(d2)보다 작은 것이 오히려 좋다.
본 실시예에서는 홈(24)이 형성되어 있다. 따라서, 말단부(223)가 림(25)과 강하게 결합하기 위해서는, 말단부(223)의 외측 폭(d1)이 림(25)의 내측 폭(d2)보다 커야한다.
한편, 외피층(22)과 발포 수지층(23) 사이에 나일론 코드지가 삽입될 수 있다. 나일론 코드지는 나일론 섬유를 그물모양으로 짠 것으로서, 외피층(22)의 형태를 잡아주고, 강화시킨다.
홈(24)의 양측에는 림(25)과 접촉할 수 있도록 발포 수지층(23)이 돌출되어 형성된 지지부(231)가 형성되어 있다.
발포 수지층(23)은 타이어(20)의 형태를 유지할 뿐만 아니라, 지면에 타이어(20)가 눌려질 경우, 무게를 지지하는 역할을 한다. 지면에 타이어(20)가 닿을 경우, 발포 수지층(23)의 지지부(231)가 지면의 힘을 림(25)에 전달한다. 따라서, 지지부(231)와 림(25)과 접촉하는 면적은 충분히 넓은 것이 좋다.
종래의 타이어는, 내부의 공기압이 지면의 압력을 림에 전달하였으나, 본 실시예에서는 발포 수지층(23)이 지면의 압력을 림(25)에 전달한다. 따라서, 지지부(231)가 지면의 압력을 림(25)에 전달할 수 있도록 충분한 폭을 확보하고 있어야 한다.
외피층(22)의 말단부(223)에는 와이어(221)가 삽입되어, 외피층(22)의 형태를 유지한다.
도 7과 같이, 본 실시예의 바퀴(200)는 림(25)과 타이어(20)의 결합으로 이루어져 있다. 이때, 림(25)과 외피층(22)으로 이루어진 닫힌 공간이 형성되어 있다. 닫힌 공간의 공기압은 외부의 대기압과 동일하다. 종래의 타이어는, 고압의 공기압으로서 타이어(20)의 형태를 유지한다. 그러나, 본 실시예의 바퀴(200)는 발포 수지층(23)이 타이어(20)의 형태를 유지한다. 아울러, 발포 수지층(23)의 쿠션이 공기의 쿠션을 대체한다. 따라서, 홈(24) 내부의 공기압은 외부 대기압과 동일하며, 특별히 고압의 공기를 홈(24)에 주입할 필요가 없다. 홈(24)의 내부에 외부의 공기가 유입되더라도 무방하다. 아울러, 홈(24)이 외부 물체에 의해서 관통되더라도 펑크가 나지 않는다.
상기 홈(24)은 외부에서 내부로 깊어질 수록 폭이 좁아진다. 따라서, 타이어(20)가 지면에 닿을 경우, 홈(24)이 위치하는 발포 수지층(23)의 지지부(231)가 외부로 벌어지고, 외피층(22)의 말단부(223)가 림(25)에 밀착되어, 림(25)으로부터 타이어(20)가 이탈되지 않는다. 종래에는 공기압으로 림과 외피층의 말단이 밀착되도록 하였으나, 본 실시예에서는 지면에 타이어(20)가 닿을 경우, 홈(24)의 변형에 의해서 외피층(22)과 림(25)이 밀착되도록 하였다.
림(25)이 결합된 상태에서, 홈(24)의 단면적은 전체 발포 수지층(23)의 단면적 대비 1~30%인 것이 좋다. 홈(24)은 림(25)에 타이어(20)를 결합할 수 있을 정도로 형성되는 것이 좋다. 홈(24)의 단면적이 너무 클 경우, 타이어(20)는 외부압력(지면에 눌려질 경우)에 쉽게 찌그러져, 구름저항이 커진다. 통상 홈(24)의 단면적은 발포 수지층(23)의 단면적 대비, 5~10% 정도인 것이 최적이다. 홈(24)의 단면적이 발포 수지층(23)의 단면적 대비 30%를 넘을 경우, 외부 압력에 대하여 타이어(20)의 형태를 유지하기 힘들다.
본 실시예의 홈(24)에는 고압의 공기가 채워지는 것이 아니다. 홈(24)은 림(25)의 착탈을 위해서 형성되어 있다. 따라서, 그 기능에 충실한 범위에서 그 크기를 최소로 형성하는 것이 좋다.
이하, 이상의 타이어(20)의 제조방법을 도 3 내지 도 6을 참조로 설명하기로 한다.
S11은 링형태로서 단면이 "ㄷ"형상인 타이어틀과, 알갱이 형태로 이루어진 복수의 채움부재를 준비하는 단계이다.
타이어틀(100)은 림의 형태와 유사하다. 타이어틀(100)은 단면이 "ㄷ" 형상으로 이루어져 있다. "ㄷ" 형상 내부에 돌출부(101)가 형성되어 있다. 돌출부(101)에 의해서 추후 수지 혼합물(230)이 발포되면, 발포 수지층(23)에 홈(24)이 형성된다.
채움부재(21)는 알갱이 형태로서, 발포 수지층(23)보다 밀도가 낮다. 따라서, 채움부재(21)는 발포 수지층(23)보다 가볍다. 채움부재(21)는 원기둥, 사각기둥, 구 등의 형태일 수 있다. 채움부재(21)는 합성수지를 잘라서 준비할 수 있다. 발포 수지층(23)은 탄성력을 향상을 위하여 합성고무를 주로 이용한다. 채움부재(21)는 폴레에틸렌을 발포하여 사용할 수 있다.
S12는 상기 채움부재를 발포제가 함유된 페이스트 상태의 수지원료에 혼합하여 수지 혼합물을 제조하는 단계이다. 페이스트(paste) 상태의 수지원료는 발포제가 혼합되어 있으며, 합성고무를 주성분으로 할 수 있다. 교반기를 이용하여 알갱이 형태의 채움부재(21)들을 페이스트 상태의 수지원료와 혼합하여, 수지 혼합물(230)을 완성한다.
S13은 상기 수지 혼합물을 개재하여, 상기 타이어틀과 외피층을 결합하는 단계이다. 도 4와 같이, 수지 혼합물(230)은 발포되기 전이기 때문에, 타이어틀(100)과 외피층(22) 사이에는 공간이 남는다. 그러나, 수지 혼합물(230)이 발포되면, 타이어틀(100)과 외피층(22)의 내부를 모두 채우게 된다. 외피층(22)은 일반적인 자전거나 오토바이의 타이어에서 외부에 노출된 부분으로서, 튜브를 제외한 부분이다.
S14는 온도를 상승시켜, 상기 수지 혼합물을 발포함으로써, 상기 외피층 내부에 발포 수지층을 형성하는 단계이다. 수지 혼합물(230)을 이루는 수지의 종류와 발포제의 종류에 따라서 다양한 온도에서 발포가 되는데, 통상 섭씨 90도에서 120도 사이에서 발포가 되며, 경화가 된다. 수지 혼합물(230)에는 경화제가 혼합되어 있을 수도 있다.
이후, 타이어틀(100)을 제거하면, 타이어(20)가 완성된다. 타이어틀(100)의 돌출부(101)에 상응하는 타이어(20)에는 홈(24)이 형성된다. 홈(24)에 의해서 타이어(20)는 다양한 폭의 림에 착탈이 가능하다. 아울러, 림에 착탈하기가 쉽다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
타이어(20) 채움부재(21)
외피층(22) 발포 수지층(23)
홈(24)

Claims (8)

  1. "U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부가 림과 결합하는 외피층과;
    상기 외피층의 내부에 채워진 발포 수지층과;
    상기 발포 수지층 내부에 분산되어 배치되며, 상기 발포 수지층보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재를 포함하는 타이어.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외피층의 말단부 방향으로 노출된 상기 발포 수지층에 형성된 홈을 포함하는 타이어.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 홈의 양측에는 상기 림과 접촉할 수 있도록 상기 발포 수지층이 돌출되어 형성된 지지부를 포함하는 타이어.
  4. 림과;
    상기 림에 결합되는 타이어를 포함하되,
    상기 타이어는,
    "U"자 형태로 일측이 개방되어 있으며, 개방된 방향에 위치하는 말단부가 림과 결합하는 외피층과;
    상기 외피층의 내부에 채워진 발포 수지층과;
    상기 발포 수지층 내부에 분산되어 배치되며, 상기 발포 수지층보다 밀도가 낮은 복수의 채움부재를 포함하는 바퀴.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 말단부 방향으로 노출된 상기 발포 수지층에 형성된 홈을 포함하되,
    상기 림과 상기 홈으로 닫혀진 공간의 공기압은 대기압과 동일한 것을 특징으로 하는 바퀴.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홈의 단면적은 발포 수지층의 단면적의 1~30% 인 것을 특징으로 하는 바퀴.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 홈의 양측에는 상기 림과 접촉할 수 있도록 상기 발포 수지층이 돌출되어 형성된 지지부를 포함하는 바퀴.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 외피층의 상기 말단부의 외측 폭은 상기 림의 내측 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 바퀴.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111775632A (zh) * 2020-08-06 2020-10-16 天津九宇飞驰科技有限公司 一种橡胶发泡轮胎
CN114728549A (zh) * 2019-11-13 2022-07-08 普利司通美国轮胎运营有限责任公司 具有多层轮辐的非充气轮胎

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