聚氨酯泡沫及含有该聚氨酯泡沫的充气轮胎 |
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| 申请号 | CN201110277221.X | 申请日 | 2011-09-19 | 公开(公告)号 | CN102477140A | 公开(公告)日 | 2012-05-30 |
| 申请人 | 韩国轮胎株式会社; | 发明人 | 崔锡柱; 金学柱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种聚 氨 酯 泡沫 及利用它的 充气轮胎 ，该聚氨酯泡沫使二醇与二异氰酸酯进行反应而制得，上述二醇是将聚醚类二醇与聚酯类二醇混合使用。根据本发明的 实施例 ，在制造软质类的聚氨酯泡沫时，作为二醇成分混合使用聚醚类二醇与聚酯类二醇，将通过改变发泡剂的含量而制得的聚氨酯泡沫配置在充气轮胎的内腔中，具有降低在轮胎的内腔产生的共鸣噪音的同时、还改善耐久性的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种聚氨酯泡沫，使二醇与二异氰酸酯进行反应而制得，其中， |
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| 说明书全文 | 聚氨酯泡沫及含有该聚氨酯泡沫的充气轮胎技术领域[0001] 本发明涉及聚氨酯泡沫及含有该聚氨酯泡沫的充气轮胎，具体而言，涉及能够减少由充气轮胎所具有的内腔(cavity)产生的共鸣噪音的聚氨酯泡沫及使用该聚氨酯泡沫的轮胎。 背景技术[0002] 由轮胎的空腔或内腔产生的共鸣音，是由于在轮胎内部存在的空腔空间而产生的噪音，最近，汽车及轮胎厂家对改善这样的噪音的关心度正在增加。 [0003] 随着电动汽车的出现等，作为最近提高汽车品质的一个方法，在提高乘车舒适感的基础上，为了创造舒适的环境，不仅要降低室内的噪音，对于由轮胎图案引起的外部噪音的降低要求也越来越大。 [0004] 其中，由充气轮胎所具有的内腔或空腔引起的噪音，在汽车室内会发出尖锐的声音，给驾驶者带来不快感，成为降低乘车舒适性的原因。 [0006] 根据为了减少这种轮胎的共鸣噪音的现有技术可知，或者在内表面安装具有吸音性能的特殊海绵(KR2006-0125502)，或者在轮胎和轮毂内腔配置可安装到轮缘上的环状体而使内腔变形(KR2005-0102110)，或者在轮毂表面附着毛皮等材质而减少由轮胎空腔的共鸣引起的噪音。 [0007] 但是，在轮胎内部安装具有吸音性能的特殊海绵、或者在轮毂表面附着异物时，制造轮胎和轮毂后还需要追加另外的工序，不仅费用增加，已制造的轮胎和轮毂的保管也不容易。另外，在整个圆周上附着时，重量的增加会导致RR性能下降。 [0008] 另一方法中，提出了在轮胎内部嵌入未固定的40至100mm大小的球型吸音体(JP2002-240507)，使得在轮胎内部存在球型吸音体，从而降低共鸣噪音。这种球型吸音体的情况下，一般适用于PCR规格，不需要为了防止发热的粘接。但是，最近随着轮胎规格的低扁平化，内腔变得狭窄而不适用球型吸音体，吸音体的耐久性上也存在很多需要考虑的问题。 [0009] 从吸音体的材质方面看，在隔开发动机舱与汽车室内的仪表板主体上使用的现有软质泡沫，从其单独使用时低频领域的吸音效果不充分这一点考虑，提出了在软质泡沫上附着以聚烯烃为主成分的橡胶等热可塑性材质，从而改善隔音性能(日本特开平5-209036号)的技术，但是，该技术方案存在需要考虑软质泡沫和热可塑性材质的粘接性、以及重量增加等的问题，所以，还提出了将材质简单化为软质聚氨酯泡沫，从而改善低频领域的吸音特性的例子(KR 10-2006-0059957)。在此，使用含有高分子量聚亚氧烷基多元醇、有机聚异氰酸酯化合物、发泡剂和催化剂的原料组合物，在封闭的模具中发泡，并且将通气性控制在3 0.085m/min以下。 [0010] 另外，还介绍了提供在轮胎的内表面利用并安装带状部件后，有效地抑制纹路、裂缝等的破损或压缩(崩溃)变形的轮胎用软质聚氨酯泡沫(KR10-2008-0070862)的技术，但是，在使用它们的轮胎上很难找到与共鸣噪音降低效果有关的性能。 [0011] 此外，在韩国特许公开KR 2010-0047024中，为了得到具有柔和的触感、密度高、通气性好且反弹性较高的特征，使多元醇成分和聚异氰酸酯化合物进行反应而得到软质聚氨酯泡沫，其中，上述多元醇成分中包含多元醇化合物和作为发泡剂的水、催化剂和表面活性剂，上述多元醇化合物的平均官能度为2～4，是环氧丙烷和环氧乙烷的共聚物，其中，环氧乙烷的含量为50～90重量％，羟基值为30至70mg KOH/g的聚醚多元醇化合物、环氧丙烷和环氧乙烷聚合体等构成的泡沫，其中，在多元醇化合物100重量份中含有50～90重量份的上述聚合体。 [0012] 但是，这种现有的聚氨酯软质泡沫单独使用时，在低频领域无法充分地降低共鸣噪音，或者聚氨酯软质泡沫自身的刚性变弱，所以很难克服变形或被破坏的问题。 发明内容[0013] 本发明为了解决上述现有的问题而做出，本发明的目的在于提供一种作为吸音材料的聚氨酯泡沫，能够改善聚氨酯泡沫通常具有的在充气轮胎的内腔中脆弱的张力和刚性而使轮胎容易断裂和下沉的缺点，减少在充气轮胎的内腔中产生的共鸣噪音。 [0014] 本发明的另一目的在于提供一种充气轮胎，使用上述聚氨酯泡沫，在内腔中减少共鸣噪音，使乘车舒适感优良。 [0015] 为了解决上述问题，本发明的一实施例涉及的聚氨酯泡沫，使二醇与二异氰酸酯进行反应而制得，其中，上述二醇是将聚醚类二醇与聚酯类二醇混合使用。 [0016] 另外，也可以是，在100重量份的全部二醇中，含有5～30重量份的上述聚酯类二醇；在100重量份的全部二醇中，含有70～95重量份的上述聚醚类二醇。 [0017] 此外，也可以是，上述聚酯类二醇的羟基值为260～325mgKOH/g。 [0019] 另外，也可以是，上述聚醚类二醇的羟基值为22～36mgKOH/g，重均分子量为2000～3500g/mol。 [0020] 此外，也可以是，上述聚醚类化合物是聚环氧丙烷。 [0021] 再者，也可以是，进一步包含从由化学发泡剂、催化剂和交联剂构成的组中选择的一种以上。 [0022] 另外，也可以是，上述化学发泡剂是水，对于100重量份的上述二醇，含有1.10～1.50重量份的水。 [0023] 此外，根据为解决上述另一问题的本发明的一实施例，可以提供一种充气轮胎，在内部空隙中包含上述聚氨酯泡沫。 [0024] 发明效果 [0025] 根据本发明的一实施例，制造软质类的聚氨酯泡沫时，作为二醇成分混合使用了聚醚类二醇和聚酯类二醇，将改变发泡剂的含量而制造的聚氨酯泡沫配置在充气轮胎的内腔中，从而减少在轮胎的内腔发生的共鸣噪音，还具有改善了耐久性的效果。附图说明 [0026] 图1是表示实施例4和比较例4的噪音特性的测量结果的图。 具体实施方式[0027] 下面，进一步详细地说明本发明。 [0028] 本说明书中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的，不用于限定本发明。本说明书中使用的单数形态，如果在文章中不明显指的是其他情形时，就可以认为包含多个形态。本说明书中使用的“含有”和/或“包含”用于特定所记述的形象、数字、步骤、动作、材料、要素和/或其组合的存在，不用于排除一个以上的其它形象、数字、步骤、动作、材料、要素和/或其组合的存在或附加。 [0029] 本发明中的聚氨酯泡沫，利用了通过二醇和二异氰酸酯的反应而制造聚氨酯泡沫的工序，此时，为了发泡，可以包含从由化学发泡剂、催化剂和交联剂构成的组中选择的一种以上。 [0030] 根据本发明的二醇，混合使用聚醚类二醇和聚酯类二醇，这是为了利用聚醚类二醇和聚酯类二醇的优点，在聚氨酯泡沫中，使用能够改善现有的聚醚类聚氨酯泡沫所具有的脆弱的张力导致的容易破碎、或者像海绵那样容易下沉或容易折断的脆弱性质的氨酯泡沫，来减少在充气轮胎的内腔中产生的共鸣噪音。 [0031] 上述聚酯类二醇指的是在分子内具有酯类键合、或者在分子支链末端上具有羟基的高分子，具体来说，可以例举聚己酸内酯二醇、聚酯二醇、聚酯聚碳酸酯二醇、聚碳酸酯二醇和聚碳酸酯二醇等，其中，优选为聚己酸内酯二醇。 [0032] 上述聚酯类二醇是通过使聚羧酸或其酯、无水物等可形成酯的诱导体和二醇直接进行酯化反应(direct esterification)或酯交换反应等公知方法而制得的。 [0033] 上述聚酯类二醇的羟基值可以是260～325mg KOH/g。当上述聚酯类二醇的羟基值比它小或大时，对于确保适当的分子量及发现泡沫的性质会产生问题。 [0034] 上述聚醚类二醇的柔软性好，具有柔软的触觉，吸湿性也不高，因此利用其制造聚氨酯泡沫并适用于轮胎时，具有轮胎的长期保存较容易的优点。因此，以柔软性好的聚醚类二醇为主要成分，可以制造出同时具备柔软性和刚性的聚氨酯泡沫。 [0035] 本发明涉及的聚醚类二醇的羟基值优选为22～36mg KOH/g。上述聚醚类二醇的羟基值小于或大于该值时，对于确保适当的分子量及发现泡沫的性质会产生问题。 [0036] 另外，上述聚醚类二醇的重均分子量优选为2000～3500g/mol，上述聚醚类二醇的重均分子量脱离上述范围时，对于本发明要实现的泡沫柔软性上会产生问题。 [0037] 在100重量份的全部二醇中，可以含有70至95重量份的上述聚醚类二醇，余下可以使用聚酯类二醇。当上述聚醚类二醇的含量脱离70至95重量份时，会失去泡沫的柔软性等所需性质。 [0038] 满足上述条件和特性的聚醚类二醇，优选使用聚环氧丙烷。 [0039] 与上述二醇反应的二异氰酸酯的种类不特别限定，通常的氨基甲酸酯制造中使用的脂肪族、脂环族、芳香族有机二异氰酸酯都可以使用。具体例为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯、p-苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、亚己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯和4，4-双环己基甲烷二异氰酸酯等，但不限定于此。 [0040] 制造本发明的聚氨酯时，上述二醇和二异氰酸酯可以按100∶20至100∶35的重量比进行反应。 [0041] 此外，在本发明中，由上述二醇和二异氰酸酯混合得到聚氨酯，为了使其发泡，还可以进一步加入包含从由化学发泡剂、催化剂和交联剂构成的组中选择的一种以上。 [0042] 上述化学发泡剂优选为水，对于100重量份的上述二醇，可以包含1.10～1.150重量份。通过调节作为上述发泡剂的水的含量，可以调整本发明的最终聚氨酯泡沫的物性，对于100重量份的上述二醇，当作为上述发泡剂的水的含量小于1.10重量份时，泡沫会不稳定，当作为发泡剂的水的含量大于1.50重量份时，聚脲的生成及增加会导致泡沫的柔软性降低。 [0043] 另外，制造聚氨酯泡沫时可使用的催化剂，可以使用从胺类或锡类中选择的一种以上，但是，本发明不限定于此。 [0044] 此外，制造聚氨酯泡沫时可使用的交联剂，可以使用从二醇类或二胺类交联剂中选择的一种以上，但是，本发明不限定于此。 [0045] 此外，除了上述催化剂和交联剂之外，还可以包含在泡沫制造时通常使用的表面活性剂或阻燃剂等其他添加剂，从而制造出本发明涉及的聚氨酯泡沫。 [0046] 本发明的聚氨酯泡沫可以混合上述二醇和二异氰酸酯、作为发泡剂的水、催化剂、交联剂和其他添加剂而制造。上述聚氨酯泡沫的制造条件在本发明中不特别限定，可以按照通常制造聚氨酯泡沫的方法制造。 [0047] 根 据 本 发 明 制 得 的 聚 氨 酯 泡 沫 的25 ％ILD(25 ％ indentation loaddeflection(压陷载荷挠度))值为25～40，硬度降低率(耐久性)满足2～5。这种物性可以通过本发明中使用的二醇的成分调节与发泡剂的含量变化而实现，这种物性改善了在轮胎的内腔泡沫不易下沉或破碎的缺点，对于可减少共鸣噪音的作用来说是有效的。 [0048] 另外，根据本发明的一实施例，可以提供在内部包含上述聚氨酯泡沫的充气轮胎。 [0050] 包含上述聚氨酯泡沫的本发明的充气轮胎中，与轮胎的周长无关地，可以将低频领域的共鸣噪音降低到1～10dB。因此，具有能够解决在轮胎内腔中产生的共鸣噪音所引起的乘车舒适感降低的问题的效果。 [0051] 下面，利用实施例进一步详细说明本发明。本发明的实施例是为了向本技术领域中具有通常知识的技术人员更完整地说明本发明而提供的，在下列实施例中可以变形为各种其他方式，本发明的保护范围不受以下实施例的限定。相反，这些实施例是为了更加充分且完整地揭示本发明、向本领域技术人员完整地传达本发明的宗旨而提供。 [0052] 比较例1～3，实施例1～3 [0053] 在反应室中加入下表1所示的组成并进行搅拌及混合，从而制造出聚氨酯泡沫。 [0054] 表1 [0055] [0056] 试验例1 [0057] 按以下方法测量了根据上述比较例1～3和实施例1～3制造的各聚氨酯泡沫的硬度降低率和25％ILD，其结果示于如下表2。 [0058] -25％ILD：用规定尺寸的圆形施压板，以规定速度将厚度50mm的聚氨酯泡沫按压75％之后，除去负载，再按压25％，将20秒钟后的负载作为硬度值而测量。 [0059] -硬度降低率：将上述结果的程度数值化的值。 [0060] 表2 [0061] [0062] 如上述表2的结果所示，本发明的实施例1～3的聚氨酯泡沫的耐久性和硬度，与比较例1～3的聚氨酯泡沫相比都有了改善。 [0063] 比较例4至6，实施例4至6 [0064] 另外，将根据上述比较例1～3和实施例1～3制造的各聚氨酯泡沫，以圆筒形填充到充气轮胎的内腔中。 [0065] 试验例2 [0066] 按以下方法测量了根据上述比较例4和实施例4制造的各充气轮胎的噪音，其结果示于图1。 [0067] -噪音特性的测量：利用实际行驶评价中在驾驶座上测量的方法进行测量。 [0068] 参照上述图1可知，将根据本发明的聚氨酯泡沫应用于充气轮胎而确认共鸣噪音是否得到改善的结果，在作为低频领域的210Hz中具有改善了5.2dB的效果。 [0069] 试验例3 [0070] 按以下方法测量了根据上述比较例4～6和实施例4～6制造的各充气轮胎的附着强度，其结果示于如下表3。 [0071] -附着强度：利用粘性仪(tack tester)，测量6次之后，计算其平均附着力。 [0072] 表3 [0073]比较例4 比较例5 比较例6 实施例4 实施例5 实施例6 附着强度(kgf) 6 5 7 5 9 10 [0074] 参照上述表3可知，将根据本发明的聚氨酯泡沫应用于充气轮胎时，其附着强度得到了提高。 |
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