JP6759315B2 - シート、その製造方法、及びそれを含むタイヤ - Google Patents

シート、その製造方法、及びそれを含むタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、シート、その製造方法、及びそれを含むタイヤに関するものであって、特に、通電性が低く、低い転がり抵抗の特性を有するゴム組成物を適用したタイヤに、優れた伝導性を与えられるシート、及びそれを含むタイヤに関するものである。
かつて、カーボン系のゴム組成物は、静電気に対してはあまり問題はなかったが、車両のトラクション、燃費削減への要求性能の増加に伴い、シリカ高含有(High Loading Silica)ゴム組成物の適用が増加している。シリカ含量の高いゴム組成物は、静電気を路面に放出するのに問題がある。
このように、低転がり抵抗(Low Rolling Resistance、LRR)を有するタイヤにおいて、静電気を路面に放出するための方法として、通常は電気伝導性LRRサイドウォールゴム組成物、或いは電気伝導性LRRカーカスゴム組成物の開発を考慮することができる。しかし、自動車メーカーが求める水準である1000Vで100MΩ以下の抵抗値を有するLRRゴム組成物の開発はかなり難しいのが実情だ。
また、LRR性能と電気伝導性はトレードオフの関係にあるので、LRR性能と電気伝導性を同時に満足するゴム組成物を開発するには多くの時間や費用がかかる。特に、従来のサイドウォールゴム組成物の転がり抵抗の影響度が大きいため、サイドウォールを、通電性はあきらめて、低い転がり抵抗の特性を有するゴム組成物を使用する場合、カーカスゴム組成物に通電性を与える方法を用いるのが通常の方法だ。しかし、カーカスゴム組成物に通電性を与えるためには、通電性を高め、ゴムの強度やモジュラスが上がる方向の、ストラクチャー(structure)が発達したカーボンブラックを使用する必要がある。こうした方法は、ゴム組成物が圧延加工中に発熱に不利であるため、加工性が難しいという問題があり、必要な通電性を得るために、より構造の発達したカーボンを使用する場合、ますます加工性が不利になるというデメリットがあるので、実際のタイヤにおいて通電性と低い転がり抵抗を同時に両立することは技術的に困難な面が多い。
本発明の目的は、通電性が低く、低い転がり抵抗の特性を有するゴム組成物を適用したタイヤに、優れた伝導性を与えられるシートを提供することにある。
本発明の別の目的は、前記シートの製造方法を提供することにある。
本発明のまた別の目的は、前記シートを含むタイヤを提供することにある。
本発明の一実施例に従うと、タイヤコード(tire cords)と、前記タイヤコードをトッピング(topping)するトッピングゴムと、前記トッピングゴムの表面に位置する伝導性繊維とを含み、前記伝導性繊維は、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維、又はカーボンファイバー(carbon fiber)を含むものであるシートを提供する。
前記伝導性繊維は、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とが混紡されたものであってもよい。
前記合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維及びポリウレタン繊維からなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
前記天然繊維は、麻繊維及びコットン(cotton)繊維からなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
前記再生セルロース繊維は、レーヨン及びN−メチルモルホリン N−オキシド(N−methylmorpholine N−oxide、NMMO)を用いて製造した再生セルロース繊維からなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
前記金属がメッキされた繊維は、電気メッキ、無電解メッキ、化学気相蒸着メッキ及び物理気相蒸着メッキからなる群から選択されるいずれか一つの方法で、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属をメッキしたものであってもよい。
前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維との混紡比率は、10:90〜90:10の重量比であってもよい。
前記伝導性繊維の直径は、0.05〜0.5mm、紡績糸(spun yarn)基準で5〜100番手('S)であり、フィラメント糸(filament yarn)基準で50〜1000デニール(denier)であってもよい。
前記シートは、前記伝導性繊維を1〜60個含むことができる。
前記トッピングゴムは、天然ゴム20〜50重量部及びスチレンブタジエンゴム50〜80重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29〜39m/gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gであるカーボンブラック20〜60重量部とを含むことができる。
前記トッピングゴムは、合成スチレンブタジエンゴム10〜40重量部及び天然ゴム60〜90重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSAの値が29〜39m/gであり、COANの値が69〜79cc/100gであり、OANの値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gである第1カーボンブラック10〜40重量部、及びSTSAの値が70〜80m/gであり、COANの値が83〜93cc/100gであり、OANの値が96〜108cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が76〜88mg/gである第2カーボンブラック20〜50重量部とを含むことができる。
本発明の別の一実施例に従うと、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維、又はカーボンファイバーを準備する段階と、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーをテクスチャリング(texturing)加工する段階と、前記テクスチャリング加工された金属がメッキされた繊維又はカーボンファイバーの表面に、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維と混紡して伝導性繊維を製造する段階と、タイヤコード(tire cords)をトッピング(topping)ゴムでトッピングさせた後、これを圧延又は裁断する際に、前記トッピングゴムの表面に前記伝導性繊維を付着させる段階とを含むシートの製造方法を提供する。
本発明のまた別の一実施例に従うと、前記シートを含むタイヤを提供する。
本発明のシートは、通電性が低く、低い転がり抵抗の特性を有するゴム組成物を適用したタイヤに、優れた伝導性を与えることができる。
本発明の一実施例に係るシートがカーカスである場合を示す平面図である。 前記図1をA−A’線に切断した断面図である。 本発明の別の一実施例に係るタイヤの断面を概略的に示す断面図である。
以下、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できるように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明の一実施例に係るシートは、タイヤコード(tire cords)と、前記タイヤコードをトッピング(topping)するトッピングゴムと、前記トッピングゴムの表面に位置する伝導性繊維(fiber)とを含む。
例えば、前記シートは、タイヤに使用され、かつ、前記トッピングゴムでトッピングされたタイヤコードを含むものであれば、いかなるものでも可能であり、例えばカーカスを挙げることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
図1は、前記シートがカーカスである場合を示す平面図であり、図2は、前記図1をA−A’線に切断した断面図である。以下、前記図1及び図2を参照して前記シートについて説明する。
前記図1及び図2を参照すると、前記シート100は、タイヤコード10と前記タイヤコード10をトッピングするトッピングゴム20とを含む。前記トッピングゴム20は、前記タイヤコード10を包み込みながら前記タイヤコード10の間と間に浸透して前記シート100が形成されるようにする。
前記タイヤコード10は、一般的にタイヤに使用されるカーカス用コードであれば、いかなるものでも使用が可能であり、スチールコード(steel code)や織物コード(textile code)などを用いることができる。
一方、前記シート100は、前記トッピングゴム20の表面に配置される伝導性繊維30を含む。前記伝導性繊維30を通じて前記シート100は伝導性を有するようになり、これを含むタイヤの静電気性能を改善することができる。
前記伝導性繊維30は、一例として合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維30であってもよく、別の一例としてカーボンファイバー(carbon fiber)30であってもよい。
前記合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維及びポリウレタン繊維からなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。前記再生セルロース繊維は、レーヨン及びN−メチルモルホリン N−オキシド(N−methylmorpholine N−oxide、NMMO)を用いて製造した再生セルロース繊維、例えば、リヨセル繊維からなる群れから選択されるいずれか一つであってもよい。 前記天然繊維は、麻繊維及びコットン(cotton)繊維からなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面にメッキされた金属は、電気伝導性に優れた銅、銀、金、白金などであってもよい。
一方、前記伝導性繊維30は、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とが混紡されたものであってもよい。
前記伝導性繊維30は、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とが混紡されることによって、多数の毛羽によって圧延物に対する付着性が有利であるというメリットがある。また、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーのみを適用する場合、優れた電気伝導性を得ることができるが、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とが混紡された伝導性繊維30を適用する方が、価格の面や、圧延物シートに付着しなければならないという作業性の面でも好ましい。
前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと混紡される前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維は、上述したものと同様であるので、繰り返して説明しない。
前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維との混紡比率は、10:90〜90:10の重量比であってもよく、具体的には、40:60〜80:20の重量比であってもよい。前記混紡繊維の混紡比率が10:90の重量比を超過すると、電気伝導度が低すぎるおそれがあり、前記混紡繊維の混紡比率が90:10の重量比未満であると、金属がメッキされた繊維基材がアクリルか前記カーボンファイバーである場合、伸び率が高いことから作業性が低下し、圧延物に対する付着性が不利になり、コストの面でも不利になるおそれがある。
前記伝導性繊維30の直径は、製造の容易さとタイヤの耐久性及び伝導性の性能を考慮して、0.05〜0.5mm、紡績糸(spun yarn)基準で5〜100番手('S)であり、フィラメント糸(filament yarn)基準で50〜1000デニール(denier)であってもよい。ここで、前記番手は、綿番手、毛番手、麻番手があり、前記綿番手は、綿糸の重さが1ポンド(453g)である場合、840ヤード(768m)の長さとなると1番手といい、前記毛番手は、毛糸の重さが1kgである場合、1kmの長さとなると1番手といい、前記麻番手は、麻糸の重さが1ポンド(453g)である場合、300ヤード(274m)の長さとなると1番手という。また、前記デニールは、フィラメント糸の長さ9000mを基準に、1gである場合、1デニールという。前記伝導性繊維30の直径が0.05mm未満、紡績糸基準で100番手('S)超過、紡績糸基準で5番手('S)未満、フィラメント糸基準で50デニール未満である場合、引張強力が不足して作業性に不利になるおそれがあり、0.5mm超過、紡績糸基準で5番手('S)未満、フィラメント糸基準で1000デニール超過である場合、太りすぎてタイヤの内部で異物として作用するおそれがある。
前記伝導性繊維30は、静電気性能を考慮する際、多ければ多いほどいいが、前記伝導性繊維30が高価であるため、単価が高くなり、タイヤ内部で異物として作用するおそれがある。従って、前記伝導性繊維30は、従来のタイヤにおいて、プライ(Ply)の間の空気を取り除くためのエアブリードヤーン(Air Bleed yarn)を代わりに投入することによって、タイヤにおいて最小限の電気伝導性(100MΩ未満の抵抗)を与えることができれば、所期の目的が達成できたとみなすことができる。従って、タイヤの電気伝導度の効用性及び価格の面を考慮して、10〜400mm、具体的には、50〜300mmの間隔で配列されてもよく、前記伝導性繊維30の間隔が10mm未満である場合、経済的に非効率的であり、タイヤの内部で異物として作用して、タイヤの耐久性が低下するおそれがあり、400mmを超過する場合、必要な水準の電気伝導度を確保できなくなるおそれがある。
前記シート100は、前記伝導性繊維30を1〜60個含むことができる。前記伝導性繊維30が1個未満であると、製造されるタイヤ1本当たり最小で1個の伝導性繊維30が入ることができないため、電気伝導度を確保できなくなるおそれがあり、60個を超過すると、経済的に非効率的である上、個数が多すぎるため、タイヤ上の耐久性の問題が生じるおそれがある。
前記伝導性繊維30は、前記トッピングゴム20の一面だけでなく、前記トッピングゴム20の両面に位置してもよい。前記伝導性繊維30が前記トッピングゴム20の一面のみに位置する場合、前記伝導性繊維30は、前記シート100がインナーライナーと対向する一面に位置してもよい。
前記伝導性繊維30は、前記タイヤコード10に対して、どの角度又はどの方向にも配置されてもよいが、前記シート100が前記タイヤに装着される場合、前記タイヤの円周方向に対して斜めに、或いは、垂直方向に配置されて、円周方向に巻かれるタイヤコード10以外に、タイヤの剛性や耐久性能を向上させる構造としても活用できる。従って、前記タイヤコード10と前記伝導性繊維30がなす角度の鋭角は0〜90°であってもよい。また、前記伝導性繊維30は、前記トッピングゴム20の表面で、直線形状又は波の形状に延長された形態であってもよい。
ただ、前記伝導性繊維30は、前記トッピングゴム20の両端にまで延長され、前記トッピングゴム20の両端から露出されるものが、静電気性能をさらに改善することができるという点で好ましい。
前記シート100は、タイヤに凝集する静電気を有効に路面に放出することによって、前記シート100を含むタイヤは、1000Vの電圧で0.1MΩ〜100MΩの抵抗値を有することができる。前記タイヤが1000Vの電圧で抵抗値が0.1MΩ未満の値を有するようにするためには、他のトレードオフ(trade off)項目が多く、例えば、通電コンパウンドを追加適用したり、伝導性繊維を過度に使用したりすることによって、転がり抵抗(RR)に不利になるおそれがあり、100MΩを超過する場合、タイヤの静電気を放出できなくなるおそれがある。
前記シート100は、車両から伝わる静電気をタイヤトレッド部まで効果的に移動させて地面まで伝達することができる。これを通じて、ゴム組成物の組成以外の部分で電気伝導度を与えることによって、カーカストッピングゴム組成物及びサイドウォールゴム組成物のLRR(Low Rolling Resistance)用の開発に対する自由度を高めることができる。すなわち、前記サイドウォールゴム組成物と前記カーカストッピングゴム組成物に、電気伝導度に対する要求度が減少するため、転がり抵抗を改善するためのゴム組成物を適用することができ、結果的に、前記伝導性繊維30を適用することによって、静電気問題の解消や低い転がり抵抗の燃費改善のタイヤを製造することができる。
これによって、前記トッピングゴム20は、一般的にタイヤに使用されるテキスタイルコード用トッピングゴムであれば、いかなるものでも適用が可能だが、前記トッピングゴム20は、天然ゴム20重量部〜50重量部、エマルション重合スチレンブタジエンゴム50重量部〜80重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラック20〜60重量部からなるLRRの特性に優れた組成を有することができる。前記トッピングゴム20が、前記のように組成される場合、スチレンブタジエンゴムが含まれるという点で、接着に有利であり、構造が発達していないカーボンブラックを使用することによって、内部の発熱が減少して、転がり抵抗に有利であり、カーボンブラックの重量部も少なくて済むので、発熱が減るという点で好ましい。前記タイヤは、前記のような組成のトッピングゴム20を含む場合にも、前記シート100を含むことによって、1000Vの電圧で0.1MΩ〜100MΩの抵抗値を有することができる。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29m/g 〜39m/gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69cc/100g〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85cc/100g〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31mg/g〜41mg/gであるカーボンブラックであってもよい。
にもかかわらず、前記トッピングゴム20は、前記シート100の電気伝導度をさらに向上させるために、通電性トッピングゴム組成物であってもよい。前記通電性トッピングゴム組成物は、合成スチレンブタジエンゴム10重量部〜40重量部、天然ゴム60重量部〜90重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック10重量部〜40重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラック20重量部〜50重量部からなる組成を有することができる。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が29m/g 〜39m/gであり、COANの値が69cc/100g〜79cc/100gであり、OANの値が85cc/100g〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31mg/g〜41mg/gであるカーボンブラックであってもよい。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラックは、STSAの値が70m/g 〜80m/gであり、COANの値が83cc/100g〜93cc/100gであり、OANの値が96cc/100g〜108cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が76mg/g〜88mg/gであるカーボンブラックであってもよい。
また、前記サイドウォールゴムは、通電性が低く、低い転がり抵抗の特性を有するゴム組成物を適用することができる。前記サイドウォールゴムは、天然ゴム30重量部〜70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部〜70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラック20重量部〜70重量部からなる組成を有することができる。前記サイドウォールゴムが前記のように組成される場合、発熱が減少して、燃費に優れるという点で好ましい。前記タイヤは、前記のような組成のサイドウォールゴムを含む場合にも、前記シート100を含むことによって、1000Vの電圧で0.1MΩ〜100MΩの抵抗値を有することができる。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29m/g 〜39m/gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69cc/100g〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85cc/100g〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31mg/g〜41mg/gであるカーボンブラックであってもよい。
一方、前記サイドウォールゴムは、前記タイヤの電気伝導度をさらに向上させるために、通電性トッピングゴム組成物であってもよい。前記通電性サイドウォールゴム組成物は、天然ゴム30重量部〜70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部〜70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック10重量部〜40重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラック10重量部〜30重量部からなる組成を有することができる。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29m/g 〜39m/gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69cc/100g〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85cc/100g〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31mg/g〜41mg/gであるカーボンブラックであってもよい。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラックは、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が118m/g 〜129m/gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が91cc/100g〜101cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が108cc/100g〜118cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が150mg/g〜165mg/g であるカーボンブラックであってもよい。
本発明の別の一実施例に係るシート100の製造方法は、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維、又はカーボンファイバーを準備する段階と、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーをテクスチャリング(texturing)加工する段階と、前記テクスチャリング加工された金属がメッキされた繊維又はカーボンファイバーの表面に、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維と混紡して伝導性繊維を製造する段階と、タイヤコード(tire cords)をトッピング(topping)ゴムでトッピングさせた後、これを圧延又は裁断する際に、前記トッピングゴムの表面に前記伝導性繊維を付着させる段階とを含む。
まず、前記金属がメッキされた繊維、又は前記カーボンファイバーを準備する。
前記金属がメッキされた繊維は、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維を、金属塩を含む電解液に浸漬した後、電気メッキ又は無電解メッキして製造したり、物理気相蒸着方式又は化学気相蒸着方式で前記繊維の表面に金属をメッキすることができる。
一例として、前記表面に銅がメッキされた繊維は、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維を硫酸銅などの金属塩を含む電解液に浸漬した後、電気メッキ又は無電解メッキして製造したり、物理気相蒸着方式又は化学気相蒸着方式で表面に金属をメッキすることができる。
次に、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーをテクスチャリング加工する。
前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーをテクスチャリング加工する理由は、前記混紡のために、梳綿(carding)及び精梳綿(combing)を通じて、スリバー(sliver)を製造した後、紡績が行われるが、直線性が強いフィラメント(filament)長繊維は、一定の長さにカッティングした後、紡績をしても紡績が不可能であるため、テクスチャリング加工を通じて、捲縮(crimp)を持たせることによって、混紡がスムーズに行われるようにするためだ。
前記テクスチャリング加工方法としては、一般に知られている仮撚り法(false−twist method)、押込法(stuffer−box method)、又は空気噴射法(air−jet texturing method)などをいずれも用いることができる。この中で、前記仮撚り法を代表的に用いることができ、熱可塑性繊維の場合、押込法を適宜に用いることができる。
前記テクスチャリング加工された金属がメッキされた天然繊維又はカーボンファイバーは、1〜5cmの長さに切断して短繊維(staple fiber)を製造した後、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維と混紡を行うことができる。前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーとして、前記短繊維ではないフィラメント(filament)タイプの長繊維を使用する場合、前記伝導性繊維を前記トッピングゴムの表面に付着させる際、機械的粘着に不利になり、工程中に前記伝導性繊維が分離してしまうおそれもある。
次に、前記テクスチャリング加工された金属がメッキされた繊維又はカーボンファイバーを、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維と混紡して伝導性繊維を製造する。
前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とを混紡する方法は、前記タイヤコードを製造する際、多様な種類の繊維を混紡する技術がすでに知られているため、それを適用することで簡単に製造することができる。
最後に、前記タイヤコードをトッピングゴムでトッピングさせた後、これを圧延又は裁断する際に、前記トッピングゴムの表面に前記伝導性繊維を付着させる。
具体的に、前記シートがキャレンダーを通過した直後から、圧延物の巻取工程の間の任意の工程段階において、前記シートの表面に前記伝導性繊維を付着させることができる。この時、付着方法は、進行中の圧延されたシートの表面に前記伝導性繊維を供給すると同時に、ローラーなどを利用して付着させると同時に押さえたり、繊維ガイド(yarn guide)を取り付けて前記伝導性繊維の付着位置を固定した後、前記圧延されたシートの移動に合わせて付着させるなどの方式を適用することができる。前記付着設備としては、従来のエアブリードヤーン(Air Bleed yarn)付着設備を用いることができる。
本発明のまた別の一実施例に係るタイヤは、前記シート100を含む。図3は、前記タイヤの断面を概略的に示す断面図である。
前記図3を参照すると、前記タイヤ200は、トレッド部210と、サイドウォール部220と、ベルト部230と、カーカス部240と、インナーライナー部250とを含む。前記タイヤ200は、前記構造に限定されるものではなく、従来に知られている全てのタイヤの構造が適用されてもよい。
前記トレッド部210は、地面に直接触れる部分であって、自動車の駆動力及び制動力を路面に伝達し、キャップトレッド211とアンダートレッド212とを含むことができる。前記サイドウォール220は、前記カーカス部240を外部の衝撃から守り、ステアリングホイールの動きをビード(図示しない)を経て、前記トレッド部210に伝達する中間の位置としての役割を果たす。前記ベルト部230は、路面接地力及びハンドリングなどの性能を調節するベルト(Belt)と、前記スチールベルト層間の分離を防止するための補強キャッププライ(Capply)と、ベルトクッション(Belt Cushion)などの構成を含むことができる。前記カーカス部240は、タイヤの骨格を成す骨組みの役割を果たし、前記インナーライナー250とともに空気圧を保ちながら、外部からの荷重を支える役割を果たす。前記インナーライナー250は、タイヤ内部の空気圧を保つ働きをする。
このとき、前記シート100は、前記カーカス部240に適用することが可能である。前記タイヤ200が前記カーカス部240に前記シート100を含む場合、車両から発生した静電気は、車両のホイール(Wheel)を通じて、前記サイドウォール220に伝達され、続いて、前記ベルト部230、前記カーカス部240及び前記トレッド部210を通りながら、地面に放出される。
一方、前記タイヤ200は、好ましくは、一般の乗用タイヤであってもよいが、本発明がこれに限定されるものではなく、前記タイヤ200は、乗用車用タイヤ、軽トラックタイヤ、SUVタイヤ、オフロード(off−the−road)タイヤ、バイアストラックタイヤ又はバイアスバスタイヤなどであってもよい。また、前記タイヤ200は、ラジアル(radial)タイヤ又はバイアス(bias)タイヤであってもよい。
以下、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できるように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
下記表1及び表2に示すように、タイヤ225/45R17規格を選定し、比較例1−1〜1−3においては、一般の綿材質の繊維を使用しており、実施例1−1〜1−7においては、銅メッキされた伝導性繊維を使用してカーカスを製造した。前記比較例1−1〜1−3と前記実施例1−1〜1−7においては、タイヤ1本に繊維8個を使用した。
Figure 0006759315
1)カーカストッピングゴム組成物:合成スチレンブタジエンゴム30重量部、天然ゴム70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造が発達していない特性を持つカーボンブラック70重量部からなる非通電性一般ゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造が発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
2)サイドウォールゴム組成物:天然ゴム70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラック20重量部からなる通電性を持つゴム組成物。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラックは、STSAの値が123m/gであり、COANの値が96cc/100gであり、OANの値が113cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が160mg/gであるカーボンブラックである。
Figure 0006759315
1)カーカストッピングゴム組成物(LRRゴム組成物):エマルション重合スチレンブタジエンゴム70重量部、天然ゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していない特性を持つカーボンブラック30重量部からなるLRRゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
カーカストッピングゴム組成物(通電ゴム組成物):合成スチレンブタジエンゴム30重量部、天然ゴム70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラック40重量部からなる通電性トッピングゴム組成物。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラックは、STSAの値が75m/gであり、COANの値が88cc/100gであり、OANの値が102cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が82mg/gであるカーボンブラックである。
2)サイドウォールゴム組成物(LRRゴム組成物):天然ゴム50重量部、合成ブタジエンゴム50重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラック充填材50重量部からなるLRRゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
サイドウォールゴム組成物(通電ゴム組成物):天然ゴム70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラック20重量部からなる通電性に優れたゴム組成物。
前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラックは、STSAの値が123m/gであり、COANの値が96cc/100gであり、OANの値が113cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が160mg/gであるカーボンブラックである。
[実験例1]
前記実施例1で製造されたタイヤの通電性能及び耐久性能を測定し、その結果を下記表3及び表4に示す。
Figure 0006759315
Figure 0006759315
前記表3及び表4において、前記電気抵抗は、タイヤの接地部とリム部に1000Vの電圧を印加して抵抗を測定し、前記高速耐久性、一般耐久性、及び長期耐久性は、ロードインデックス(Load Index)対比で140%、80km/hの条件で測定した。前記転がり抵抗係数(RRc)は、ISO20580の方法で測定し、比較例1−1を100でインデクシングし、値が低いほど優れることを示す。
前記表3及び表4を参照すると、比較例1−1に比べて実施例1−1〜1−4の場合、電気抵抗が低くなり、通電性能が向上したことが確認できる。また、実施例1−1〜1−4の場合、通電性能が向上したにもかかわらず、耐久性能及び転がり抵抗(RR)の変化がないことを確認した。
また、比較例1−2〜1−3を参照すると、カーカストッピングゴム組成物及びサイドウォールゴム組成物で前記LRRゴム組成物を適用する際、通電性能がかなり低下することが確認できる。一方、実施例1−5〜1−7は、LRRゴム組成物をカーカストッピングゴム組成物及びサイドウォールゴム組成物に用いる場合にも、前記伝導性繊維を適用することによって、電気抵抗が低くなり、通電性能が向上したことが確認できる。また、実施例1−5〜1−7の場合、通電性能が向上したにもかかわらず、耐久性能及び転がり抵抗(RR)の変化がないことを確認した。
[実施例2]
下記表5及び表6に示すように、タイヤ225/45R17規格を選定し、比較例2−1〜2−3においては、一般の綿材質の繊維を使用しており、実施例2−1〜2−7においては、銅メッキされた伝導性繊維を使用してカーカスを製造した。前記比較例2−1〜2−3と前記実施例2−1〜2−7においては、タイヤ1本に繊維8個を使用した。
Figure 0006759315
1)カーカストッピングゴム組成物:合成スチレンブタジエンゴム30重量部、天然ゴム70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造が発達していない特性を持つカーボンブラック70重量部からなる非通電性一般ゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造が発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
2)サイドウォールゴム組成物:天然ゴム70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラック20重量部からなる通電性を持つゴム組成物。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラックは、STSAの値が123m/gであり、COANの値が96cc/100gであり、OANの値が113cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が160mg/gであるカーボンブラックである。
Figure 0006759315
1)カーカストッピングゴム組成物(LRRゴム組成物):エマルション重合スチレンブタジエンゴム70重量部、天然ゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していない特性を持つカーボンブラック30重量部からなるLRRゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
カーカストッピングゴム組成物(通電ゴム組成物):合成スチレンブタジエンゴム30重量部、天然ゴム70重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラック40重量部からなる通電性トッピングゴム組成物。前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的によく発達している第2カーボンブラックは、STSAの値が75m/gであり、COANの値が88cc/100gであり、OANの値が102cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が82mg/gであるカーボンブラックである。
2)サイドウォールゴム組成物(LRRゴム組成物):天然ゴム50重量部、合成ブタジエンゴム50重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラック充填材50重量部からなるLRRゴム組成物。前記パーチクルサイズが大きく、構造があまり発達していないカーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。
サイドウォールゴム組成物(通電ゴム組成物):天然ゴム70重量部、合成ブタジエンゴム30重量部を含む原料ゴム100重量部に対して、パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラック30重量部、パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラック20重量部からなる通電性に優れたゴム組成物。
前記パーチクルサイズが相対的に大きく、構造が相対的に発達していない第1カーボンブラックは、STSAの値が34m/gであり、COANの値が74cc/100gであり、OANの値が90cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が36mg/gであるカーボンブラックである。前記パーチクルサイズが相対的に小さく、構造が相対的に非常に発達している第3カーボンブラックは、STSAの値が123m/gであり、COANの値が96cc/100gであり、OANの値が113cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が160mg/gであるカーボンブラックである。
[実験例2]
前記実施例2で製造されたタイヤの通電性能及び耐久性能を測定し、その結果を下記表7及び表8に示す。
Figure 0006759315
Figure 0006759315
前記表7及び表8において、前記電気抵抗は、タイヤの接地部とリム部に1000Vの電圧を印加して抵抗を測定し、前記高速耐久性、一般耐久性、及び長期耐久性は、ロードインデックス(Load Index)対比で140%、80km/hの条件で測定した。前記転がり抵抗係数(RRc)は、ISO20580の方法で測定し、比較例2−1を100でインデクシングし、値が低いほど優れることを示す。
前記表7及び表8を参照すると、 比較例2−1に比べて実施例2−1〜2−4の場合、電気抵抗が低くなり、通電性能が向上したことが確認できる。また、実施例2−1〜2−4の場合、通電性能が向上したにもかかわらず、耐久性能及び転がり抵抗(RR)の変化がないことを確認した。
また、比較例2−2〜2−3を参照すると、カーカストッピングゴム組成物及びサイドウォールゴム組成物で前記LRRゴム組成物を適用する際、通電性能がかなり低下することが確認できる。一方、実施例2−5〜2−7は、LRRゴム組成物をカーカストッピングゴム組成物及びサイドウォールゴム組成物に用いる場合にも、前記伝導性繊維を適用することによって、電気抵抗が低くなり、通電性能が向上したことが確認できる。また、実施例2−5〜2−7の場合、通電性能が向上したにもかかわらず、耐久性能及び転がり抵抗(RR)の変化がないことを確認した。
以上、本発明を例示的に説明し、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なら、本発明の本質的な特性から外れない範囲で、多様な変形が可能である。従って、本明細書に開示された実施例は、本発明を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、これらの実施例によって、本発明の思想及び範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、後述する特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるあらゆる技術は、本発明の権利範囲に含まれるものだと解釈されるべきである。
100:シート
10:タイヤコード
20:トッピングゴム
30:伝導性繊維
200:タイヤ
210:トレッド部
211:キャップトレッド
212:アンダートレッド
220:サイドウォール部
230:ベルト部
240:カーカス部
250:インナーライナー部

Claims (11)

  1. タイヤコード(tire cords)と、
    前記タイヤコードをトッピング(topping)するトッピングゴムと、
    前記トッピングゴムの表面に位置する伝導性繊維と、を含み、
    前記伝導性繊維は、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維、又はカーボンファイバー(carbon fiber)を含むものであり、
    前記トッピングゴムは、天然ゴム20〜50重量部及びスチレンブタジエンゴム50〜80重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29〜39m /gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gであるカーボンブラック20〜60重量部と、を含むか、又は、
    合成スチレンブタジエンゴム10〜40重量部及び天然ゴム60〜90重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSAの値が29〜39m /gであり、COANの値が69〜79cc/100gであり、OANの値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gである第1カーボンブラック10〜40重量部、及びSTSAの値が70〜80m /gであり、COANの値が83〜93cc/100gであり、OANの値が96〜108cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が76〜88mg/gである第2カーボンブラック20〜50重量部と、を含むものである、シート。
  2. 前記伝導性繊維は、前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維とが混紡されたものである、請求項1に記載のシート。
  3. 前記合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維及びポリウレタン繊維からなる群から選択されるいずれか一つであるものである、請求項1又は請求項2に記載のシート。
  4. 前記天然繊維は、麻繊維及びコットン(cotton)繊維からなる群から選択されるいずれか一つであるものである、請求項1又は請求項2に記載のシート。
  5. 前記再生セルロース繊維は、レーヨン及びN−メチルモルホリン N−オキシド(N−methylmorpholine N−oxide、NMMO)を用いて製造した再生セルロース繊維からなる群から選択されるいずれか一つであるものである、請求項1又は請求項2に記載のシート。
  6. 前記金属がメッキされた繊維は、電気メッキ、無電解メッキ、化学気相蒸着メッキ及び物理気相蒸着メッキからなる群から選択されるいずれか一つの方法で、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属をメッキしたものである、請求項1に記載のシート。
  7. 前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーと、前記合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維との混紡比率は、10:90〜90:10の重量比であるものである、請求項2に記載のシート。
  8. 前記伝導性繊維の直径は、0.05〜0.5mm、紡績糸(spun yarn)基準で5〜100番手('S)であり、フィラメント糸(filament yarn)基準で50〜1000デニール(denier)であるものである、請求項1に記載のシート。
  9. 前記シートは、前記伝導性繊維を1〜60個含むものである、請求項1に記載のシート。
  10. 合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維の表面に金属がメッキされた繊維、又はカーボンファイバーを準備する段階と、
    前記金属がメッキされた繊維又は前記カーボンファイバーをテクスチャリング(texturing)加工する段階と、
    前記テクスチャリング加工された金属がメッキされた繊維又はカーボンファイバーの表面に、合成繊維、再生セルロース繊維及び天然繊維からなる群から選択されるいずれか一つの繊維と混紡して伝導性繊維を製造する段階と、
    タイヤコード(tire cords)をトッピング(topping)ゴムでトッピングさせた後、これを圧延又は裁断する際に、前記トッピングゴムの表面に前記伝導性繊維を付着させる段階と、を含み、
    前記トッピングゴムは、天然ゴム20〜50重量部及びスチレンブタジエンゴム50〜80重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSA(Statistical Thickness Surface Area)の値が29〜39m /gであり、COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample)の値が69〜79cc/100gであり、OAN(Oil Absorption Number of Sample)の値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gであるカーボンブラック20〜60重量部と、を含むか、又は、
    合成スチレンブタジエンゴム10〜40重量部及び天然ゴム60〜90重量部を含む原料ゴム100重量部と、STSAの値が29〜39m /gであり、COANの値が69〜79cc/100gであり、OANの値が85〜95cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が31〜41mg/gである第1カーボンブラック10〜40重量部、及びSTSAの値が70〜80m /gであり、COANの値が83〜93cc/100gであり、OANの値が96〜108cc/100gであり、ヨウ素吸着量の値が76〜88mg/gである第2カーボンブラック20〜50重量部と、を含むものである、シートの製造方法。
  11. 請求項1に記載のシートを含むタイヤ。
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