ポリウレタンフォーム及びこれを含む空気入りタイヤ
【課題】軟質系のポリウレタンフォームの製造時、ジオール成分としてポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合使用して発泡剤の含量を変化させて製造されたポリウレタンフォームを空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）に位置させることにより、タイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減し、かつ耐久性を改善させるポリウレタンフォームとこれを適用した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明はポリウレタンフォームとこれを適用した空気入りタイヤであって、ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、ジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することを特徴とする。
【解決手段】本発明はポリウレタンフォームとこれを適用した空気入りタイヤであって、ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、ジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォーム及びこれを含む空気入りタイヤに関し、詳細には空気入りタイヤが有する内部空間（ｃａｖｉｔｙ）により発生する共鳴騒音を減少できるポリウレタンフォーム及びこれを適用したタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの空洞または内部空間（ｃａｖｉｔｙ）による共鳴音は、タイヤの内部に存在する空洞空間により発生する騒音であって、最近、車両及びタイヤのメーカーはこの騒音の改善に対する関心が高い。
【０００３】
電気自動車の出現に伴い、最近、自動車の品質を向上させるために乗車感を向上させ、それと共に、快適な環境のために室内騒音の低減化と、タイヤのパターンによる外部騒音の低減化に対する要求もますます高まりつつある。
【０００４】
この中、空気入りタイヤが有する内部空間または空洞（ｃａｖｉｔｙ）による騒音は、車両の室内で鋭いピークを持つ音を発生するため、運転者に不快感を与えて乗車感を損なう原因になる。
【０００５】
エンジンルームの騒音がほぼない電気自動車の出現に伴い、車両に装着されるタイヤ規格の低扁平化及びインチアップ化により、このようなタイヤの共鳴騒音はさらに重要な問題になった。
【０００６】
タイヤの共鳴騒音を低減させるための従来技術を説明する。内部面に吸音性能を持つ特殊なスポンジを装着（特許文献１）するか、タイヤとホイールの内部空間に、リームに装着可能な環状体を配置して内部空間を変形（特許文献２）する。または、ホイールの表面に毛皮などの材質を付着してタイヤ空洞の共鳴による騒音を低減する方法もある。
【０００７】
しかし、タイヤの内部に吸音性能を持つ特殊なスポンジを装着するか、ホイールの表面に異質物を付着する場合、タイヤとホイールの製造後、別途の追加工程による費用が増加するだけでなく、製造されたタイヤとホイールの保管が容易でない問題がある。また、円周全体に付着する場合、重量の増加によるＲＲ性能が低下する虞もある。
【０００８】
他の方法として、タイヤの内部に４０〜１００ｍｍ大きさの球形吸音体を固定せず、挿入（特許文献３）してタイヤの内部に置くことにより、タイヤの共鳴騒音を低減する方法がある。球形吸音材は、一般のＰＣＲ規格に適合するが、発熱防止のために接着することはできなかった。しかし、最近、タイヤの規格が低扁平化されることにより内部空間が狭くなって球形吸音体を適用しにくく、吸音体の耐久性に対しても考慮しなければならない問題が多い。
【０００９】
吸音体の材質に対しては、エンジンルームと車の室内との間をふさぐダッシュボード部に使用する従来の軟質フォームは、単独で低周波数領域の吸音性能に不充分であるため、ポリオレフィンを主成分とするゴムなどの熱可塑性素材を軟質フォームに付着したりして遮音性能を改善（特許文献４）しようとしたが、軟質フォームと熱可塑性素材の接着性を考慮する必要があり、重量の増加などの問題があるため、材質を軟質ポリウレタンフォームに単純化して低周波数領域の吸音特性を改善しようとした事例（特許文献５）がある。ここでは、高分子量ポリオキシアルキレンポリオール、有機ポリイソシアネート化合物、発泡剤、及び触媒を含有する原料組成物を、密閉された金型内で発泡させて通気性を０．０８５Ｍ３／ｍｉｎ以下に制御した。
【００１０】
また、タイヤの内面にバンド部材を用いて装着した後、溝及びクラックなどの破損や圧縮（崩壊）などの変形を有効に抑制するタイヤ用軟質ポリウレタンフォーム（特許文献６）を提供する技術もあったが、これらを適用したタイヤにおいて、共鳴騒音の低減効果に対する性能はほぼなかった。
【００１１】
また、特許文献７によれば、軟らかい感触を持ち、高密度、高通気性、高反発弾性率を有するために、ポリオール成分とポリイソシアネート化合物を反応させて軟質ポリウレタンフォームが得られるが、軟質ポリウレタンフォームにおいて、前記ポリオール成分は、ポリオール化合物、発泡剤の水、触媒、界面活性剤を含有し、前記ポリオール化合物は、平均官能基数が２〜４、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの共重合体であり、エチレンオキシドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物とプロピレンオキシドとエチレンオキシド重合体などで構成されるフォームであって、共重合体がポリオール化合物１００重量部に対して５０〜９０重量部であることを特徴とする。
【００１２】
しかし、従来のポリウレタン軟質フォームは、単独では低周波数領域で共鳴騒音の低減が不充分であるか、ポリウレタンフォーム自体の剛性が弱くて変形または破壊される虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００６−０１２５５０２号明細書
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００５−０１０２１１０号明細書
【特許文献３】特開２００２−２４０５０７号公報
【特許文献４】特開平５−２０９０３６号公報
【特許文献５】韓国特許出願公開第２００６−００５９９５７号明細書
【特許文献６】韓国特許出願公開第２００８−００７０８６２号明細書
【特許文献７】韓国特許出願公開第２０１０−００４７０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、ポリウレタンフォームにより、空気入りタイヤの内部空間が低引張力と剛性により容易に崩壊される短所を改善するため、空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減できる吸音材としてポリウレタンフォームを提供することをその目的とする。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、上記のようなポリウレタンフォームを適用して内部空間の共鳴騒音を低減して乗車感に優れた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するための本発明の一実施例によるポリウレタンフォームは、ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、前記ジオールはポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することができる。
【００１７】
また、前記ポリエステル系ジオールは全体ジオール１００重量部に対して５〜３０重量部で含まれて、前記ポリエーテル系化合物は全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれる。
【００１８】
前記ポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであり、重量平均分子量が２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであり得る。
【００１９】
前記ポリエーテル系ジオールはポリプロピレンオキシドであり得る。
【００２０】
前記ポリエステル系ジオールは、水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであり得る。
【００２１】
また、前記ポリエステル系ジオールは、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、及びポリ炭酸エステルジオールからなる群から選択される１種以上であり得る。
【００２２】
また、化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
【００２３】
前記化学的発泡剤は水であり、前記ジオール１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれる。
【００２４】
また、前記他の課題を解決するための本発明の一実施例によれば、前記ポリウレタンフォームを含む空気入りタイヤを提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施例によれば、軟質系のポリウレタンフォームの製造時、ジオール成分としてポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合使用して発泡剤の含量を変化させて製造されたポリウレタンフォームを空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）に位置させることにより、タイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減し、かつ耐久性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例４及び比較例４の騒音特性を測定した結果を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００２８】
本明細書に記載された用語は特定の実施例を説明するためのもので、本発明を制限するものでない。本明細書で用いられる単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではない。
【００２９】
本発明によるポリウレタンフォームは、ジオール（ｄｉｏｌ）とジイソシアネート（ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）の反応によりポリウレタンを製造する工程から得られ、この時、発泡のために化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上を含むことができる。
【００３０】
本発明によるジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用するが、これはポリエーテル系ジオールの長所とポリエステル系ジオールの長所を活用することで、ポリウレタンフォームにおいて、既存のポリエーテル系ポリウレタンフォームが有する低引張力のため、容易に破れたり、スポンジのように容易に崩れたりする脆弱性をウレタンフォームを用いて空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減する。
【００３１】
前記ポリエステル系ジオールは、分子内にエステル結合を持ち、また、分子鎖の末端に水酸基を有する高分子であって、具体的には、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、ポリ炭酸エステルジオールなどが挙げられ、この中、ポリカプロラクトン系ジオールが最も好ましい。
【００３２】
前記ポリエステル系ジオールは、ポリカルボン酸またはそのエステル、無水物などのエステルを形成可能な誘導体とジオールを直接エステル化反応（ｄｉｒｅｃｔ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）またはエステル交換反応などの公知の方法により得られる。
【００３３】
前記ポリエステル系ジオールは水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであり得る。前記ポリエステル系ジオールの水酸基価がこれよりも少ないか、大きい場合は、適正な分子量の確保及びフォームの性質発現に問題が生じる。
【００３４】
前記ポリエーテル系ジオールは柔軟性が良く、軟らかい触感を持ち、吸湿性があまり高くないため、これを用いてポリウレタンフォームを製造してタイヤに適用する場合、タイヤの長期保存が容易である。したがって、柔軟性の良いポリエーテル系ジオールを主要成分として柔軟性と剛性を同時に有するポリウレタンフォームを製造することができる。
【００３５】
本発明によるポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、前記ポリエーテル系ジオールの水酸基価がこれよりも少ないか、大きい場合は、適正な分子量の確保及びフォームの性質発現に問題が生じる。
【００３６】
また、前記ポリエーテル系ジオールの重量平均分子量は２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであることが好ましく、前記ポリエーテル系ジオールの重量平均分子量が前記範囲から外れる場合、本発明が目標とするフォームの柔軟性などに問題が生じる。
【００３７】
前記ポリエーテル系ジオールは、全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれ、残りはポリエステル系ジオールであることが好ましい。前記ポリエーテル系ジオールの含量の範囲が７０〜９５重量部から外れる場合、フォームの柔軟性などの所望の性質を失う虞がある。
【００３８】
前記条件及び特性を満足するポリエーテル系ジオールは、好ましくは、ポリプロピレンオキシドである。
【００３９】
前記ジオールと反応するジイソシアネートの種類は、特に限定されることはなく、通常のウレタンの製造に用いられる脂肪族、指環族、芳香族の有機ジイソシアネートの何れもよい。具体的には、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられるが、これに限定されることはない。
【００４０】
本発明のポリウレタンの製造時、前記ジオールとジイソシアネートは１００：２０〜１００：３５の重量比で反応させる。
【００４１】
また、本発明は、前記ジオールとジイソシアネートからポリウレタンを混合し、これを発泡するために、化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
【００４２】
前記化学的発泡剤は水が好ましく、前記ジオール成分１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれる。前記発泡剤の水の含量調節により、本発明の最終のポリウレタンフォームの物性を調節することができるが、前記発泡剤の水の含量がジオール成分１００重量部に対して１．１０重量部未満であれば、フォームが不安定であり、水の含量がジオール成分１００重量部に対して１．５０重量部を超えると、ポリ尿素の生成増加などによりフォームの柔軟性が減少する虞がある。
【００４３】
また、ポリウレタンフォームの製造時、アミン系またはスズ（ｔｉｎ）系の触媒から選択される１種以上を使用できるが、本発明がこれに限定されることはない。
【００４４】
また、ポリウレタンフォームの製造時、ジオール（ｄｉｏｌ）系またはジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）系の架橋剤から選択される１種以上を使用できるが、本発明がこれに限定されることはない。
【００４５】
また、前記触媒と架橋剤以外に、フォームの製造に一般的に用いられる界面活性剤または難燃剤などのその他の添加剤を含んで本発明によるポリウレタンフォームを製造することができる。
【００４６】
本発明のポリウレタンフォームは、前記ジオールとジイソシアネート、発泡剤の水、触媒、架橋剤、及びその他の添加剤を混合して製造することができる。前記ポリウレタンフォームの製造条件は、本発明で特に限定されることはなく、通常のポリウレタンフォームの製造条件に準じて製造することができる。
【００４７】
本発明により製造されたポリウレタンフォームは、２５％ＩＬＤ（２５％ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｌｏａｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が２５〜４０で、硬度低下率（耐久性）が２〜５を満足するものである。この物性は、本発明で使用するジオールの成分と発泡剤の含量を調節することにより可能になり、この物性により空気入りタイヤの内部空間でフォームが容易に崩れる短所を改善し、共鳴騒音を低減することに効果的である。
【００４８】
また、本発明の一実施例によれば、前記ポリウレタンフォームを内部に含む空気入りタイヤを提供することができる。
【００４９】
前記ポリウレタンフォームは、前記空気入りタイヤの内部孔隙に切れ、好ましくは円筒形状の切れとして充填してもよく、スプレー方式で塗布してもよいが、本発明がこれに限定されることはない。
【００５０】
前記ポリウレタンフォームを含む本発明の空気入りタイヤは、タイヤの円周長さに関わらず、低周波領域で共鳴騒音を０〜１０ｄＢまで低減させることができる。したがって、タイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音により乗車感が低下する問題を解決できる効果がある。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を参照して本発明を詳しく説明する。本発明の実施例は、当該技術分野で通常の知識を有する者を対象として本発明を完全に説明するために提供されるもので、下記実施例は、様々な形態に変形してもよく、本発明の範囲が下記実施例に限定されることはない。これら実施例は本発明の理解を助けるためのもので、本発明をさらに完全なものにし、当業者に本発明の思想を伝達するために提供されるものである。
【００５２】
比較例１〜３、実施例１〜３
次の表１に示す組成をチャンバーに入れて撹拌及び混合してポリウレタンフォームを製造した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
実験例１
前記比較例１〜３と実施例１〜３により製造された各ポリウレタンフォームの硬度低下率と２５％ＩＬＤを次の通り測定し、その結果を次の表２に示した。
【００５５】
−２５％ＩＬＤ：規定サイズの円形加圧板により、厚さ５０ｍｍのポリウレタンフォームを規定速度で７５％押して荷重を除去し、再び２５％押して２０秒後の荷重を硬度値として測定。
【００５６】
−硬度低下率：前記結果の程度を数値化。
【００５７】
【表２】
【００５８】
前記表２の結果のように、本発明の実施例１〜３によるポリウレタンフォームの耐久性と硬度が、比較例１〜３によるポリウレタンフォームに比べて改善されたことが分かる。
【００５９】
比較例４〜６、実施例４〜６
また、前記比較例１〜３及び実施例１〜３により製造された各ポリウレタンフォームを空気入りタイヤの内部空間に円筒形にして充填した。
【００６０】
実験例２
前記比較例４及び実施例４により製造された各空気入りタイヤの騒音特性を次の通り測定し、その結果を下記図１に示した。
【００６１】
−騒音特性の測定：実車走行評価時、運転席で測定。
【００６２】
図１を参照すると、本発明によるポリウレタンフォームを空気入りタイヤに適用して共鳴騒音が改善されたか否かを確認した結果、低周波領域の２１０Ｈｚで５．２ｄＢの改善効果があることが分かる。
【００６３】
実験例３
前記比較例４〜６と実施例４〜６により製造された各空気入りタイヤの接着強度を次の通り測定し、その結果を次の表３に示した。
【００６４】
−接着強度：トラックテスター（ｔｒａｃｋ ｔｅｓｔｅｒ）を用いて６回測定して平均接着力を計算する。
【００６５】
【表３】
【００６６】
前記表３を参照すると、本発明によるポリウレタンフォームを空気入りタイヤに適用する場合、接着強度が向上したことが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォーム及びこれを含む空気入りタイヤに関し、詳細には空気入りタイヤが有する内部空間（ｃａｖｉｔｙ）により発生する共鳴騒音を減少できるポリウレタンフォーム及びこれを適用したタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの空洞または内部空間（ｃａｖｉｔｙ）による共鳴音は、タイヤの内部に存在する空洞空間により発生する騒音であって、最近、車両及びタイヤのメーカーはこの騒音の改善に対する関心が高い。
【０００３】
電気自動車の出現に伴い、最近、自動車の品質を向上させるために乗車感を向上させ、それと共に、快適な環境のために室内騒音の低減化と、タイヤのパターンによる外部騒音の低減化に対する要求もますます高まりつつある。
【０００４】
この中、空気入りタイヤが有する内部空間または空洞（ｃａｖｉｔｙ）による騒音は、車両の室内で鋭いピークを持つ音を発生するため、運転者に不快感を与えて乗車感を損なう原因になる。
【０００５】
エンジンルームの騒音がほぼない電気自動車の出現に伴い、車両に装着されるタイヤ規格の低扁平化及びインチアップ化により、このようなタイヤの共鳴騒音はさらに重要な問題になった。
【０００６】
タイヤの共鳴騒音を低減させるための従来技術を説明する。内部面に吸音性能を持つ特殊なスポンジを装着（特許文献１）するか、タイヤとホイールの内部空間に、リームに装着可能な環状体を配置して内部空間を変形（特許文献２）する。または、ホイールの表面に毛皮などの材質を付着してタイヤ空洞の共鳴による騒音を低減する方法もある。
【０００７】
しかし、タイヤの内部に吸音性能を持つ特殊なスポンジを装着するか、ホイールの表面に異質物を付着する場合、タイヤとホイールの製造後、別途の追加工程による費用が増加するだけでなく、製造されたタイヤとホイールの保管が容易でない問題がある。また、円周全体に付着する場合、重量の増加によるＲＲ性能が低下する虞もある。
【０００８】
他の方法として、タイヤの内部に４０〜１００ｍｍ大きさの球形吸音体を固定せず、挿入（特許文献３）してタイヤの内部に置くことにより、タイヤの共鳴騒音を低減する方法がある。球形吸音材は、一般のＰＣＲ規格に適合するが、発熱防止のために接着することはできなかった。しかし、最近、タイヤの規格が低扁平化されることにより内部空間が狭くなって球形吸音体を適用しにくく、吸音体の耐久性に対しても考慮しなければならない問題が多い。
【０００９】
吸音体の材質に対しては、エンジンルームと車の室内との間をふさぐダッシュボード部に使用する従来の軟質フォームは、単独で低周波数領域の吸音性能に不充分であるため、ポリオレフィンを主成分とするゴムなどの熱可塑性素材を軟質フォームに付着したりして遮音性能を改善（特許文献４）しようとしたが、軟質フォームと熱可塑性素材の接着性を考慮する必要があり、重量の増加などの問題があるため、材質を軟質ポリウレタンフォームに単純化して低周波数領域の吸音特性を改善しようとした事例（特許文献５）がある。ここでは、高分子量ポリオキシアルキレンポリオール、有機ポリイソシアネート化合物、発泡剤、及び触媒を含有する原料組成物を、密閉された金型内で発泡させて通気性を０．０８５Ｍ３／ｍｉｎ以下に制御した。
【００１０】
また、タイヤの内面にバンド部材を用いて装着した後、溝及びクラックなどの破損や圧縮（崩壊）などの変形を有効に抑制するタイヤ用軟質ポリウレタンフォーム（特許文献６）を提供する技術もあったが、これらを適用したタイヤにおいて、共鳴騒音の低減効果に対する性能はほぼなかった。
【００１１】
また、特許文献７によれば、軟らかい感触を持ち、高密度、高通気性、高反発弾性率を有するために、ポリオール成分とポリイソシアネート化合物を反応させて軟質ポリウレタンフォームが得られるが、軟質ポリウレタンフォームにおいて、前記ポリオール成分は、ポリオール化合物、発泡剤の水、触媒、界面活性剤を含有し、前記ポリオール化合物は、平均官能基数が２〜４、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの共重合体であり、エチレンオキシドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物とプロピレンオキシドとエチレンオキシド重合体などで構成されるフォームであって、共重合体がポリオール化合物１００重量部に対して５０〜９０重量部であることを特徴とする。
【００１２】
しかし、従来のポリウレタン軟質フォームは、単独では低周波数領域で共鳴騒音の低減が不充分であるか、ポリウレタンフォーム自体の剛性が弱くて変形または破壊される虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００６−０１２５５０２号明細書
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００５−０１０２１１０号明細書
【特許文献３】特開２００２−２４０５０７号公報
【特許文献４】特開平５−２０９０３６号公報
【特許文献５】韓国特許出願公開第２００６−００５９９５７号明細書
【特許文献６】韓国特許出願公開第２００８−００７０８６２号明細書
【特許文献７】韓国特許出願公開第２０１０−００４７０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、ポリウレタンフォームにより、空気入りタイヤの内部空間が低引張力と剛性により容易に崩壊される短所を改善するため、空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減できる吸音材としてポリウレタンフォームを提供することをその目的とする。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、上記のようなポリウレタンフォームを適用して内部空間の共鳴騒音を低減して乗車感に優れた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するための本発明の一実施例によるポリウレタンフォームは、ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、前記ジオールはポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することができる。
【００１７】
また、前記ポリエステル系ジオールは全体ジオール１００重量部に対して５〜３０重量部で含まれて、前記ポリエーテル系化合物は全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれる。
【００１８】
前記ポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであり、重量平均分子量が２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであり得る。
【００１９】
前記ポリエーテル系ジオールはポリプロピレンオキシドであり得る。
【００２０】
前記ポリエステル系ジオールは、水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであり得る。
【００２１】
また、前記ポリエステル系ジオールは、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、及びポリ炭酸エステルジオールからなる群から選択される１種以上であり得る。
【００２２】
また、化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
【００２３】
前記化学的発泡剤は水であり、前記ジオール１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれる。
【００２４】
また、前記他の課題を解決するための本発明の一実施例によれば、前記ポリウレタンフォームを含む空気入りタイヤを提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施例によれば、軟質系のポリウレタンフォームの製造時、ジオール成分としてポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合使用して発泡剤の含量を変化させて製造されたポリウレタンフォームを空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）に位置させることにより、タイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減し、かつ耐久性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例４及び比較例４の騒音特性を測定した結果を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００２８】
本明細書に記載された用語は特定の実施例を説明するためのもので、本発明を制限するものでない。本明細書で用いられる単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではない。
【００２９】
本発明によるポリウレタンフォームは、ジオール（ｄｉｏｌ）とジイソシアネート（ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）の反応によりポリウレタンを製造する工程から得られ、この時、発泡のために化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上を含むことができる。
【００３０】
本発明によるジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用するが、これはポリエーテル系ジオールの長所とポリエステル系ジオールの長所を活用することで、ポリウレタンフォームにおいて、既存のポリエーテル系ポリウレタンフォームが有する低引張力のため、容易に破れたり、スポンジのように容易に崩れたりする脆弱性をウレタンフォームを用いて空気入りタイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音を低減する。
【００３１】
前記ポリエステル系ジオールは、分子内にエステル結合を持ち、また、分子鎖の末端に水酸基を有する高分子であって、具体的には、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、ポリ炭酸エステルジオールなどが挙げられ、この中、ポリカプロラクトン系ジオールが最も好ましい。
【００３２】
前記ポリエステル系ジオールは、ポリカルボン酸またはそのエステル、無水物などのエステルを形成可能な誘導体とジオールを直接エステル化反応（ｄｉｒｅｃｔ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）またはエステル交換反応などの公知の方法により得られる。
【００３３】
前記ポリエステル系ジオールは水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであり得る。前記ポリエステル系ジオールの水酸基価がこれよりも少ないか、大きい場合は、適正な分子量の確保及びフォームの性質発現に問題が生じる。
【００３４】
前記ポリエーテル系ジオールは柔軟性が良く、軟らかい触感を持ち、吸湿性があまり高くないため、これを用いてポリウレタンフォームを製造してタイヤに適用する場合、タイヤの長期保存が容易である。したがって、柔軟性の良いポリエーテル系ジオールを主要成分として柔軟性と剛性を同時に有するポリウレタンフォームを製造することができる。
【００３５】
本発明によるポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、前記ポリエーテル系ジオールの水酸基価がこれよりも少ないか、大きい場合は、適正な分子量の確保及びフォームの性質発現に問題が生じる。
【００３６】
また、前記ポリエーテル系ジオールの重量平均分子量は２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであることが好ましく、前記ポリエーテル系ジオールの重量平均分子量が前記範囲から外れる場合、本発明が目標とするフォームの柔軟性などに問題が生じる。
【００３７】
前記ポリエーテル系ジオールは、全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれ、残りはポリエステル系ジオールであることが好ましい。前記ポリエーテル系ジオールの含量の範囲が７０〜９５重量部から外れる場合、フォームの柔軟性などの所望の性質を失う虞がある。
【００３８】
前記条件及び特性を満足するポリエーテル系ジオールは、好ましくは、ポリプロピレンオキシドである。
【００３９】
前記ジオールと反応するジイソシアネートの種類は、特に限定されることはなく、通常のウレタンの製造に用いられる脂肪族、指環族、芳香族の有機ジイソシアネートの何れもよい。具体的には、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられるが、これに限定されることはない。
【００４０】
本発明のポリウレタンの製造時、前記ジオールとジイソシアネートは１００：２０〜１００：３５の重量比で反応させる。
【００４１】
また、本発明は、前記ジオールとジイソシアネートからポリウレタンを混合し、これを発泡するために、化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
【００４２】
前記化学的発泡剤は水が好ましく、前記ジオール成分１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれる。前記発泡剤の水の含量調節により、本発明の最終のポリウレタンフォームの物性を調節することができるが、前記発泡剤の水の含量がジオール成分１００重量部に対して１．１０重量部未満であれば、フォームが不安定であり、水の含量がジオール成分１００重量部に対して１．５０重量部を超えると、ポリ尿素の生成増加などによりフォームの柔軟性が減少する虞がある。
【００４３】
また、ポリウレタンフォームの製造時、アミン系またはスズ（ｔｉｎ）系の触媒から選択される１種以上を使用できるが、本発明がこれに限定されることはない。
【００４４】
また、ポリウレタンフォームの製造時、ジオール（ｄｉｏｌ）系またはジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）系の架橋剤から選択される１種以上を使用できるが、本発明がこれに限定されることはない。
【００４５】
また、前記触媒と架橋剤以外に、フォームの製造に一般的に用いられる界面活性剤または難燃剤などのその他の添加剤を含んで本発明によるポリウレタンフォームを製造することができる。
【００４６】
本発明のポリウレタンフォームは、前記ジオールとジイソシアネート、発泡剤の水、触媒、架橋剤、及びその他の添加剤を混合して製造することができる。前記ポリウレタンフォームの製造条件は、本発明で特に限定されることはなく、通常のポリウレタンフォームの製造条件に準じて製造することができる。
【００４７】
本発明により製造されたポリウレタンフォームは、２５％ＩＬＤ（２５％ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｌｏａｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が２５〜４０で、硬度低下率（耐久性）が２〜５を満足するものである。この物性は、本発明で使用するジオールの成分と発泡剤の含量を調節することにより可能になり、この物性により空気入りタイヤの内部空間でフォームが容易に崩れる短所を改善し、共鳴騒音を低減することに効果的である。
【００４８】
また、本発明の一実施例によれば、前記ポリウレタンフォームを内部に含む空気入りタイヤを提供することができる。
【００４９】
前記ポリウレタンフォームは、前記空気入りタイヤの内部孔隙に切れ、好ましくは円筒形状の切れとして充填してもよく、スプレー方式で塗布してもよいが、本発明がこれに限定されることはない。
【００５０】
前記ポリウレタンフォームを含む本発明の空気入りタイヤは、タイヤの円周長さに関わらず、低周波領域で共鳴騒音を０〜１０ｄＢまで低減させることができる。したがって、タイヤの内部空間（ｃａｖｉｔｙ）から発生する共鳴騒音により乗車感が低下する問題を解決できる効果がある。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を参照して本発明を詳しく説明する。本発明の実施例は、当該技術分野で通常の知識を有する者を対象として本発明を完全に説明するために提供されるもので、下記実施例は、様々な形態に変形してもよく、本発明の範囲が下記実施例に限定されることはない。これら実施例は本発明の理解を助けるためのもので、本発明をさらに完全なものにし、当業者に本発明の思想を伝達するために提供されるものである。
【００５２】
比較例１〜３、実施例１〜３
次の表１に示す組成をチャンバーに入れて撹拌及び混合してポリウレタンフォームを製造した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
実験例１
前記比較例１〜３と実施例１〜３により製造された各ポリウレタンフォームの硬度低下率と２５％ＩＬＤを次の通り測定し、その結果を次の表２に示した。
【００５５】
−２５％ＩＬＤ：規定サイズの円形加圧板により、厚さ５０ｍｍのポリウレタンフォームを規定速度で７５％押して荷重を除去し、再び２５％押して２０秒後の荷重を硬度値として測定。
【００５６】
−硬度低下率：前記結果の程度を数値化。
【００５７】
【表２】
【００５８】
前記表２の結果のように、本発明の実施例１〜３によるポリウレタンフォームの耐久性と硬度が、比較例１〜３によるポリウレタンフォームに比べて改善されたことが分かる。
【００５９】
比較例４〜６、実施例４〜６
また、前記比較例１〜３及び実施例１〜３により製造された各ポリウレタンフォームを空気入りタイヤの内部空間に円筒形にして充填した。
【００６０】
実験例２
前記比較例４及び実施例４により製造された各空気入りタイヤの騒音特性を次の通り測定し、その結果を下記図１に示した。
【００６１】
−騒音特性の測定：実車走行評価時、運転席で測定。
【００６２】
図１を参照すると、本発明によるポリウレタンフォームを空気入りタイヤに適用して共鳴騒音が改善されたか否かを確認した結果、低周波領域の２１０Ｈｚで５．２ｄＢの改善効果があることが分かる。
【００６３】
実験例３
前記比較例４〜６と実施例４〜６により製造された各空気入りタイヤの接着強度を次の通り測定し、その結果を次の表３に示した。
【００６４】
−接着強度：トラックテスター（ｔｒａｃｋ ｔｅｓｔｅｒ）を用いて６回測定して平均接着力を計算する。
【００６５】
【表３】
【００６６】
前記表３を参照すると、本発明によるポリウレタンフォームを空気入りタイヤに適用する場合、接着強度が向上したことが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、
前記ジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することを特徴とするポリウレタンフォーム。
【請求項２】
前記ポリエステル系ジオールは、全体ジオール１００重量部に対して５〜３０重量部で含まれ、前記ポリエーテル系化合物は、全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項３】
前記ポリエステル系ジオールは、水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項４】
前記ポリエステル系ジオールは、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、及びポリ炭酸エステルジオールからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項５】
前記ポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであり、重量平均分子量が２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項６】
前記ポリエーテル系化合物は、ポリプロピレンオキシドであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項７】
化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項８】
前記化学的発泡剤は水であり、前記ジオール１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれることを特徴とする請求項７に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項９】
請求項１に記載のポリウレタンフォームを内部孔隙に含む空気入りタイヤ。
【請求項１】
ジオールとジイソシアネートを反応させて得られ、
前記ジオールは、ポリエーテル系ジオールとポリエステル系ジオールを混合して使用することを特徴とするポリウレタンフォーム。
【請求項２】
前記ポリエステル系ジオールは、全体ジオール１００重量部に対して５〜３０重量部で含まれ、前記ポリエーテル系化合物は、全体ジオール１００重量部に対して７０〜９５重量部で含まれることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項３】
前記ポリエステル系ジオールは、水酸基価が２６０〜３２５ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項４】
前記ポリエステル系ジオールは、ポリカプロラクトン系ジオール、ポリエステルジオール、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリカーボネートジオール、及びポリ炭酸エステルジオールからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項５】
前記ポリエーテル系ジオールは、水酸基価が２２〜３６ｍｇＫＯＨ／ｇであり、重量平均分子量が２，０００〜３，５００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項６】
前記ポリエーテル系化合物は、ポリプロピレンオキシドであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項７】
化学的発泡剤、触媒、及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項８】
前記化学的発泡剤は水であり、前記ジオール１００重量部に対して１．１０〜１．５０重量部で含まれることを特徴とする請求項７に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項９】
請求項１に記載のポリウレタンフォームを内部孔隙に含む空気入りタイヤ。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１１７０３９（Ｐ２０１２−１１７０３９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５７５３（Ｐ２０１１−１７５７５３）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５０２３６５５１９）ハンコック タイヤ カンパニー リミテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５０２３６５５１９）ハンコック タイヤ カンパニー リミテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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