JP2019099121A

JP2019099121A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2019099121A
Application number: JP2018018603A
Authority: JP
Inventors: パク，ビュン−チュル; Byung-Chul Park; リー，サン−ウー; Sang-Woo Lee; キム，チュン−スー; Chung-Soo Kim
Original assignee: Kumho Tire Co Inc
Current assignee: Kumho Tire Co Inc
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2019-06-24
Also published as: EP3489042B1; EP3489042A1; CN109835126A; US20190160891A1; KR102007869B1; KR20190061480A

Abstract

【課題】タイヤ内の電気伝導性を向上させ、これにより車両内の静電気の発生による事故を未然に防止することができるようにする空気入りタイヤを提供する。【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、トレッド部の内部でカーカスプライの上側にベルト層が積層形成され、前記カーカスプライと前記ベルトとの間には複数のエアベント糸が一定の間隔で配列され、前記エアベント糸の少なくとも一部が、前記カーカスプライと前記ベルトの間を通電可能にするために電気伝導性を有するように形成されることにより、自動車のボディから発生する静電気を、タイヤホイールに電気的に接続されるカーカスプライを経由して路面に接地されるトレッドを介して放電させて、自動車で静電気により発生しうる事故を予め防止することができるようにする効果を持つ。【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、より詳しくは、タイヤ内の電気伝導性を向上させることにより、車両内の静電気の発生による事故を未然に防止することができるようにする空気入りタイヤに関する。

周知の如く、自動車に給油を行うときに運転者の静電気により火災が発生する可能性がある。

このようなリスクを解消するために、給油の前に静電気防止タッチパッドが設置されてはいるが、車両にも静電気を防止する手段が必要である。

車両に電気が通じるためには、路面と接地する部分がタイヤなので、必然的にタイヤも電気が通じなければならない。

従来は、タイヤのサイドゴムを介して電気が流れるように誘導したが、サイドゴムの物性を維持しながら電気伝導性も兼ね備えるようにするには限界があった。

したがって、この他の方案を研究するために、タイヤのその他のゴム及び半製品に電気が通じるようにする研究が持続的に行われている。

韓国公開特許第２００１−００９６８００号公報（公開日２００１年１１月８日）韓国登録特許第１０−０４５３２０１号公報（登録日２００４年１０月６日）

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、タイヤ内の電気伝導性を向上させることにより、車両内の静電気の発生による事故を未然に防止することができるようにする空気入りタイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部の内部でカーカスプライの上側にベルト層が積層形成され、前記カーカスプライと前記ベルトとの間には複数のエアベント糸が一定の間隔で配列され、前記エアベント糸の少なくとも一部が前記カーカスプライと前記ベルトとを通電可能にするために電気伝導性を有するように形成されることを特徴とする。

また、伝導性を有するように、前記エアベント糸の表面に電気伝導性コーティング層が形成できる。

また、前記エアベント糸は、綿糸、ナイロン糸及びＰＥＴ糸の中から選ばれた少なくとも一つからなることができる。

また、前記エアベント糸の張力は０．２５ｋｇｆ以上であり、前記エアベント糸の太さ（Ｄｅｎｉｅｒ）は１７０Ｄ乃至５００Ｄの範囲であることが好ましい。

また、前記電気伝導性コーティング層は、液状カーボンを前記エアベント糸の表面にコーティングして作られるカーボンコーティング層からなることができる。

前記液状カーボンは、Ｎ_２ＳＡが８３乃至１２５（ｍ^２／ｇ）の範囲であり、前記液状カーボンは、ＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）が７０乃至１２５（ｃｍ^３／１００ｇ）の範囲であり得る。

また、前記液状カーボンは、水５０乃至６０重量％、カーボンブラック３７乃至４３重量％、及び界面活性剤１乃至５重量％を含んで構成できる。

上述した本発明の空気入りタイヤによれば、カーカスプライとベルト層との間に介在する複数のエアベント糸のうち、一部の通電可能な電気伝導性コーティング層を形成してカーカスプライとベルト層とを通電可能に接続することにより、車両の内部で発生する静電気を、タイヤホイールに電気的に接続されるカーカスプライを経由して路面に接地されるトレッドを介して放電させて、車両内の静電気により発生しうる事故を未然に防止することができるようにするという効果を持つ。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの部分正断面図である。図１のＡ部分を拡大して示す部分拡大断面図である。本発明のエアベント糸にカーボンコーティング層を形成する過程を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

図１は本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの部分正断面図、図２は図１のＡ部分を拡大して示す部分拡大断面図である。

図１及び図２を参照して説明すると、前記空気入りタイヤ（１）は、トレッド部（２）を中心に両側の幅方向に互いに対称となるようにサイドウォール部（３）及びビード部（４）が順次延設される。

トレッド部（２）、サイドウォール部（３）及びビード部（４）の内部には、インナーライナー（７）及びカーカスプライ（６）が順次積層されて形成され、特にトレッド部（２）の内部には、カーカスプライ（６）の上側にベルト層（５）が積層されて構成される。

カーカスプライ（６）の内部には、空気入りタイヤ（１）の幅方向に向かって放射状に配列される複数の圧延糸（６１）（ｆａｂｒｉｃｃｏｒｄ）が円周方向に沿って所定の間隔を置いて配列されるように構成される。

前記カーカスプライ（６）と前記ベルト層（５）との間には、複数のエアベント糸（６２）が前述の圧延糸（６１）と同様に一定の間隔を置いて放射状に配列されるように構成される。

ここで、前記エアベント糸（６２）は、タイヤ成形過程で、カーカスプライ（６）の上側に、ベルト層（５）を形成するためのベルト半製品を巻き付けた後、これらを互いに圧着固定する過程で、それらの間に存在する空気を外部へ排出することができる通路の役割を果たす。

本発明では、前記エアベント糸（６２）の中から選ばれた少なくとも一つが、前記カーカスプライ（６）と前記ベルト層（５）の間を通電可能にするために電気伝導性を有するように形成されることを特徴とする。

このように、エアベント糸（６２）の一部が通電可能に電気伝導性を有するようにして、カーカスプライ（６）へ流れる電流がベルト層（５）へ流れることができるようにすることにより、車両内の静電気の発生を防止することができる。

一方、本発明の空気入りタイヤ（１）は、エアベント糸（６２）の一部が電気伝導性を有するように、前記エアベント糸（６２）の表面に電気伝導性コーティング層を形成し、これにより車両内で発生する静電気をタイヤ（１）を介して地面へ放電させることができるようにする。

本実施形態において、前述した電気伝導性コーティング層は、前記エアベント糸（６２）の表面にコーティング形成されるカーボンコーティング層（６３）からなることを例示する。

図３は本発明のエアベント糸にカーボンコーティング層を形成する過程を示す概略図である。

図３を参照して説明すると、容器（８）内の液状カーボンにエアベント糸（６２）を浸漬（ｄｉｐｐｉｎｇ）した後、取り出して乾燥機（ｄｒｙｅｒ）（８１）を用いて乾燥させたら、前記エアベント糸（６２）の外周面にカーボンコーティング層（６３）が所定の厚さで均一にコーティングされるようにする。

本実施形態において、エアベント糸（６２）はナイロン糸（ＮｙｌｏｎｅＣｏｒｄ）からなることを例示するが、本発明はこれに必ずしも限定されるものではない。エアベント糸（６２）は、綿糸（ＣｏｔｔｏｎＣｏｒｄ）、ナイロン糸（ＮｙｌｏｎｅＣｏｒｄ）及びＰＥＴ糸の中から選ばれた少なくとも一つからなることができる。

このとき、エアベント糸（６２）は、張力が少なくとも０．２５ｋｇｆ以上であり、太さが１７０Ｄ乃至５００Ｄの範囲であることが好ましい。

カーカスプライ（６）の圧延工程は、シート（Ｓｈｅｅｔ）状の圧延製織物を繰り出しながら上下ゴムをトッピングし、ゴムの粘着力を用いてその上にエアベント糸（６２）を載置した後、引っ張る形態で作業を行う。

したがって、エアベント糸（６２）の張力が０．２５ｋｇｆ未満である場合、前述した圧延工程で発生する引張力によってエアベント糸（６２）が切れてしまい、最終的には半製品成形圧着過程でこれらを通じて半製品の間に閉じ込められた空気を外部へ排出せずに空気入り現象が発生するか、或いは前記カーカスプライ（６）と前記ベルト層（５）とを通電可能に接続しないため放電による静電気防止効果を期待することができなくなる。

また、エアベント糸（６２）の太さが１７０Ｄ（Ｄｅｎｉｅｒ）未満である場合には、糸があまりに細くて切れ易いという問題があり、これとは異なり、糸の太さが５００Ｄ（Ｄｅｎｉｅｒ）超過である場合には、カーボンを溶液化して糸にくっ付けてもカーボン（ｃａｒｂｏｎ）が均一に十分付かないため、電気伝導性の偏差が大きく発生する可能性が高い。

表１は、本発明の一実施形態に係るカーボンコーティング層が形成されたナイロン糸にカーボンコーティング層を形成したエアベント糸（６２）の太さ別電気伝導性、及びこれらエアベント糸の適用可否を実験した結果を示すものである。

表１に示すように、エアベント糸（６２）の太さが１７０Ｄ未満である５０Ｄ及び１００Ｄでは、コードの張力が０．２５ｋｇｆ未満であるため、前述したカーカスプライ（６）の圧延工程で発生する引張力に耐えられずに切れてしまい、エアベント糸（６２）を通じて前述の空気入り防止のための通気及び静電気防止のための電気伝導性を期待することができないため、エアベント糸（６２）として適用することができない。

また、エアベント糸（６２）の太さが５００Ｄを超えた５５０Ｄ及び６００Ｄでは、前述したようにカーボン（ｃａｒｂｏｎ）がエアベント糸（６２）の表面に均一にくっ付かず電気伝導性の偏差を有するため、静電気を防止するのに十分な電気伝導性を有しないので適用することができない。エアベント糸（６２）をカーボン水溶液に浸した後、乾燥させるが、カーボン水溶液が乾燥される時、表面張力によって滴がつきながら乾燥される。この時、Ｄｅｎｉｅｒが高まり太さが太くなったら、水溶液が乾きながら滴がついたことによってカーボンが均一に付かず、伝導度が低くなる。

したがって、エアベント糸（６２）が静電気防止のために十分な電気伝導性を有するようにするために、前述したカーボンコーティング層のカーボンブラック等級（Ｇｒａｄｅ）によって調節することができる。

前述したカーボンコーティング層のカーボンブラック等級（Ｇｒａｄｅ）は、下記表２に示すように、液状カーボンのＮ_２ＳＡ（Ｎ_２ＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａ）とＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）によって決定できる。

表２に示すように、ナイロン糸を適用したエアベント糸（６２）の太さ１７０Ｄ乃至５００に適用されるカーボンブラックの適用範囲は、ＡｇｇｒｅｇａｔｅＳｉｚｅ（Ｄｉａ、ｎｍ）９５乃至１３３のＮ２２０、Ｎ２３４、Ｎ３２６、Ｎ３３０等級を選択することができる。これにより、エアベント糸に要求されるカーボンコーティング層（６３）を製造することができる。

したがって、カーボンコーティング層（６３）が上記の等級を持つようにするためには、カーボンコーティング層（６３）を形成するための液状カーボンは、Ｎ_２ＳＡ（Ｎ_２ＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａ）が８３ｍ^２／ｇ乃至１２５ｍ^２／ｇの範囲であり、ＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）が７０（ｃｍ^３／１００ｇ）乃至１２５（ｃｍ^３／１００ｇ）の範囲であることが好ましい。

ここで、Ｎ_２ＳＡは、Ｎ_２分子がカーボンに吸着できる表面積を示すもので、Ｎ_２ＳＡが低い場合は、表面積が小さく、粉砕可能な最小粒子サイズが大きいことを意味し、Ｎ_２ＳＡが高い場合は、カーボンの表面積が大きく、粉砕可能な最小粒子サイズが小さいことを意味する。

よって、Ｎ_２ＳＡが８３ｍ^２／ｇ未満である場合、カーボン最小粒子があまりに大きいため、エアベント糸（６２）に適用しても糸から落ちる現象（カーボンが飛散する現象）が発生するので、カーボンコーティング層（６３）が形成されたエアベント糸（６２）の電気伝導性が低すぎる。

また、Ｎ_２ＳＡが１２５ｍ^２／ｇを超える場合、粒子間の凝集が強くて分散がうまく行われないため、カーボンコーティング層（６３）が形成されたエアベント糸（６２）の電気伝導性の数値に偏差が発生する。

表３はカーボンコーティング層（６３）を形成するための液状カーボンのＮ_２ＳＡによる電気伝導性、及びこれらのエアベント糸（６２）の適用可能性に対する評価実験の結果を示すものである。

表３に示すように、Ｎ_２ＳＡが３６ｍ^２／ｇ乃至１４０ｍ^２／ｇの全区間で電気伝導性を有するものの、Ｎ_２ＳＡが８３ｍ^２／ｇ未満である３６ｍ^２／ｇ、４１ｍ^２／ｇ、７４ｍ^２／ｇではそれぞれ電気伝導性があまりに低いため、エアベント糸の適用が不可能である。また、Ｎ_２ＳＡが１２５ｍ^２／ｇを超える１４０ｍ^２／ｇでは、電気伝導性の数値に偏差が大きく発生するため、エアベント糸の適用が不可能である。

ＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）は、カーボンの最小粒子サイズの構造発達程度を示すもので、その値が大きければ大きいほど多く発達が進んだことを意味する。よって、構造の発達がより進むほど粒子の間への吸油量が多くなり、電気抵抗が低くなって電気がよく通じるようになる。

ここで、ＤＢＰが７０（ｃｍ^３／１００ｇ）未満である場合には、カーボンの粒子サイズが非常に大きくなるため（Ｎ９９０Ｇｒａｄｅ）、適用の際にカーボンが飛散する現象により電気伝導度が低下し、ＤＢＰが１２５（ｃｍ^３／１００ｇ）を超える場合には、前述したＮ_２ＳＡによるカーボンの比表面積があまりに高いため（Ｎ１３４Ｇｒａｄｅ）、カーボン粒子間の凝集が強くなって分散がうまく行われなくなる。

表４はカーボンコーティング層（６３）を形成するための液状カーボンのＤＢＰによる電気伝導性、及びカーボンコーティング層が形成されたエアベント糸（６２）に対する電気抵抗性を評価実験した結果を示すものである。

表４に示すように、ＤＢＰが７０（ｃｍ^３／１００ｇ）未満であるＮ９９０等級の場合、カーボン粒子が大きいため、適用の際に、カーボンが飛散する現象により、形成されたカーボンコーティング層の電気抵抗性が高くて、静電気放電に必要な電気伝導性を有することができないので、エアベント糸（６２）に適用することは意味がない。

また、ＤＢＰが１２５（ｃｍ^３／１００ｇ）を超えるＮ１３４等級の場合、前述したＮ_２ＳＡによるカーボンの比表面積が非常に高いため、カーボン粒子間の凝集が強くなって分散がうまく行われないので、これを適用することもできない。

したがって、ＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）が７０乃至１２５（ｃｍ^３／１００ｇ）の範囲に該当するＮ３２６、Ｎ３３０及びＮ２３４のカーボン等級でエアベント糸が静電気放電に必要な電気伝導性を有するようにするためには、１０^８未満の電気抵抗性を持たせることが必要である。

一方、カーボンコーティング層（６３）を形成するための液状カーボンの成分比は、水５０乃至６０重量％、カーボンブラック３７乃至４３重量％、界面活性剤１乃至５重量％（界面活性剤を含むその他の薬材の場合、３乃至７重量％）を含んで構成できる。

ここで、カーボンブラックが４３重量％の範囲を超えると、カーボンコーティング層を形成するための液状カーボンがあまりに高い粘性を持つため、カーボンが凝集する現象が発生し、これによりエアベント糸（６２）をなすナイロン原糸（ＲａｗＣｏｒｄ）にカーボンを被覆することができない。

また、水が６０重量％、界面活性剤が５重量％（界面活性剤を含むその他の薬材の場合、７重量％）の範囲を超える場合、カーボンブラックが３７重量％以下にあまりに薄くなり、カーボンをコーティングしても低い電気伝導性を示すので意味がなくなる。

したがって、前述した本発明に係る空気入りタイヤ（１）は、自動車の運行の際に路面に接地される状態で駆動するので、自動車のボディから発生する静電気を、タイヤホイールに接続されるカーカスプライ（６）とカーボンコーティング層（６３）が形成されている複数のエアベント糸（６２）を介して路面に放電させて、自動車のボディでは静電気が発生することを防止することができる。

一般に、タイヤ産業で電気抵抗の差が存在すると判断するとき、１０の倍数桁が変化してこそ（たとえば、１０^８→１０^７）電気抵抗の差があるものと判断する。

表５はカーボンコーティング層が形成されたエアベント糸（６２）の太さ（Ｄｅｎｉｅｒ）の変化に応じて、これを適用したエアベント糸（６２）の電気抵抗指数を評価実験した結果を示すものである。

ここで、ナイロン糸材質にカーボン等級Ｎ３３０（Ｎ_２ＳＡ８３、ＤＢＰ１０１）のカーボンコーティング層（６３）が形成されたエアベント糸（６２）を適用して電気抵抗指数を評価実験した。

電気抵抗指数は、整数×１０＾（たとえば５．１×１０＾５）に対する桁数を意味する。前記整数は測定偏差と判断して省略した。例えば５．１×１０＾５と５．９×１０＾５は、タイヤ上の電気抵抗が類似していると判断することができる。

一般に、ナイロン原糸（ＲａｗＣｏｒｄ）を適用した従来のタイヤの電気抵抗指数は８レベルである。よって、エアベント糸（６２）の太さ１７０Ｄ乃至５００Ｄの全てで電気抵抗指数が８未満である４乃至７の範囲であるため、静電気防止のために十分な電気伝導性を有することを確認することができる。

表６は様々な種類のエアベント糸（６２）が適用された空気入りタイヤの電気抵抗指数を評価実験した結果を示すものである。

表６は空気入りタイヤ（１）にそれぞれ適用されたエアベント糸（６２）の太さを全て２００Ｄに統一し、ナイロン原糸（ＲａｗＣｏｒｄ）、カーボン等級別カーボンコーティング層が形成されたナイロン糸（Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ２３４）、導電性カーボンブラック（Ｃ／Ｂ）含有コード、及びカーボンファイバーをそれぞれ適用した空気入りタイヤ（１）に対する電気抵抗指数を評価実験した。

前述したように、前記電気抵抗指数は整数×１０＾（たとえば５．１×１０＾５）であり、前記整数は測定偏差と判断して省略した。

ここで、ナイロン原糸（ＲａｗＣｏｒｄ）を除いたカーボンコーティング層が形成されたナイロン糸（Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ２３４）、導電性カーボンブラック（Ｃ／Ｂ）含有コード、及びカーボンファイバーをそれぞれエアベント糸（６２）として適用した空気入りタイヤ（１）の電気抵抗指数がいずれも８未満、すなわち１乃至７の範囲であるので、静電気防止のために十分な電気伝導性を有することを確認することができる。

一般に、ナイロン原糸（ＲａｗＣｏｒｄ）を適用した空気入りタイヤ（１）の電気抵抗指数は８レベルである。よって、電気抵抗指数が８未満で低ければ低いほど静電気防止効果がよいが、導電性カーボンブラック（Ｃ／Ｂ）含有コード及びカーボンファイバー（Ｆｉｂｅｒ）の場合、一般的な空気入りタイヤ（１）に使用するには価格が非常に高価であるため、これを適用した空気入りタイヤは適用性の評価から除外した。前述した２種の材料の価格は、一般的なナイロン糸に比べ１００倍以上の価格差が存在する。

したがって、導電性カーボンブラック（Ｃ／Ｂ）含有コード及びカーボンファイバーの代わりにカーボンコーティング層（６３）が形成されたエアベント糸（６２）を適用して汎用性を高めることができるようにして、タイヤの製造コストを低減することができるようにする。

このように、本実施形態では、カーカスプライ（６）とベルト層（５）との間に介在する複数のエアベント糸のうち、一部の表面に通電可能にカーボンコーティング層（６３）を形成してカーカスプライ（６）とベルト層（５）の間を通電可能に接続することにより、車両の内部で発生する静電気を、タイヤホイールに電気的に接続されるカーカスプライ（６）を経由して路面に接地されるトレッドを介して放電させて、車両内の静電気発生による事故を未然に防止することができるようにする。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明及び添付図面の範囲内において、各種の変形または変更を加えて実施することが可能であり、それらも本発明の範囲に属するのは当然である。

１空気入りタイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ベルト層
６カーカスプライ
７インナーライナー
８容器
６１圧延糸
６２エアベント糸
６３カーボンコーティング層
８１乾燥機（ｄｒｙｅｒ）

Claims

トレッド部の内部でカーカスプライの上側にベルト層が積層形成され、
前記カーカスプライと前記ベルトとの間には複数のエアベント糸が一定の間隔で配列され、
前記エアベント糸の少なくとも一部が、前記カーカスプライと前記ベルトの間を通電可能にするために電気伝導性を有するように形成されることを特徴とする、空気入りタイヤ。
電気伝導性を有するように、前記エアベント糸の表面に電気伝導性コーティング層が形成される、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記エアベント糸は綿糸、ナイロン糸及びＰＥＴ糸の中から選ばれた少なくとも一つからなる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記エアベント糸の張力が０．２５ｋｇｆ以上である、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
前記エアベント糸の太さ（Ｄｅｎｉｅｒ）が１７０Ｄ乃至５００Ｄの範囲である、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
前記電気伝導性コーティング層は、液状カーボンを前記エアベント糸の表面にコーティングして作られるカーボンコーティング層からなる、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記液状カーボンは、Ｎ２ＳＡが８３乃至１２５（ｍ２／ｇ）の範囲である、請求項６に記載の空気入りタイヤ。
前記液状カーボンは、ＤＢＰ（ＤｉｂｕｔｙｌＰｈｔｈａｌａｔｅ）が７０乃至１２５（ｃｍ３／１００ｇ）の範囲である、請求項７に記載の空気入りタイヤ。
前記液状カーボンは水５０乃至６０重量％、カーボンブラック３７乃至４３重量％、及び界面活性剤１乃至５重量％を含む、請求項６に記載の空気入りタイヤ。