KR100205486B1 - 고무코팅 섬유질을 적용한 스노우 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마찰효과를 갖는 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것이다. 본 발명의 고무조성물은 모체고무 100 중량부에 대하여 고무 코팅 섬유질 분쇄물을 5∼60 중량부 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 고무조성물로 된 트레드부를 갖는 스노우 타이어는 동절기 빙설노면에서의 구동력 및 제동력이 우수하고 내마모성도 우수하다.
Description
[발명의 명칭]
고무코팅 섬유질을 적용한 스노우 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어
[발명의 상세한 발명]
본 발명은 마찰(Traction)효과를 갖는 스터드레스 스노우 타이어 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 섬유질의 표면에 고무를 코팅시켜 가류하여 분쇄한 분쇄물이 함유된, 동절기 빙설노면에서의 구동력 및 제동력이 우수하고 내마모성이 우수한 스터드레스 스노우 타이어의 트레드용 고무조성물 및 이를 이용한 타이어에 관한 것이다.
종래의 동계용 타이어는 스파이크 타이어와 스터드레스 타이어로 대별되는 바, 이중 스파이크 타이어는 빙설지역에서의 마찰력 증대를 목적으로 트레드에 스파이크 핀이나 고무스파이크 핀 등을 장착한 것으로서 타이어와 빙설노면에 대한 제동성능 및 구동성능이 우수하다.
그러나 강철스파이크 핀을 장착한 타이어의 경우 빙설노면이 아닌 일반노면을 주행할 경우에는 승차감이 불량할 뿐만 아니라 소음, 분진, 도로손상 등의 환경오염을 야기하게 되어 대부분의 국가에서 이의 사용을 금지하는 추세이며, 고무스파이크 핀을 장착한 타이어의 경우에는 트레드 고무에 비해 핀의 마모가 빠르고 사용도중 쉽게 끊어진다는 단점을 가지고 있다.
또한 상기 스파이크와 아울러 보조기구를 사용하거나 새로운 중합체를 적용하여 성능을 향상시키려는 시도들이 있었으며 새로운 패턴 및 구조 개선 등의 노력들로 상당한 효과를 발휘하고 있으나 이들은 더 많은 개선이 필요한 실정이다.
이외에도 유리전이온도를 조절하여 상온에서 경화하여 마이크로 스파이크(micro-spike)작용을 하는 고무스파이크 핀을 적용한 제품 등이 상용화되어 있으며, 젖은 노면에서의 제동력을 향상시키고 연료소모를 줄여주는 규소(silica)를 적용한 제품도 있다.
한편 스터드레스 타이어로는 일반 스터드레스 타이어와 유기발포제를 사용한 스터드레스 타이어 및 천연섬유질, 동물의 뼈가루, 고무 분쇄물, 단섬유, 식물성 섬유질 등의 이물질을 사용한 스터드레스 타이어 등이 있다. 이중 유기발포제를 사용한 스터드레스 타이어는 타이어의 트레드고무에 유기발포제를 혼합하여 가류시켜 제조되는 것으로서, 가류시 생성된 기공으로 인한 마이크로 셀(Micro-cell)효과에 의해 지면과 트레드간의 접지면적이 넓어져 마찰력이 증대되고, 빙판접지력(Ice-Grip)이 향상되어 빙설노면에서 차량의 제동거리를 감소시키고 미끄럼을 방지한다는 개념으로 도입되었으나, 발포 그 자체만으로는 빙설노면에서의 성능에 있어 개선효과가 미미하여, 내마모성능이 감소한다는 문제점을 가지고 있다.
한편 이물질을 제품에 적용한 경우에는 트레드 모체고무에 분산된 이물질이 모체고무와 화학적으로 결합되어 있는 것이 아니라 물리적으로 결합되어 있으므로 이탈현상이 심각하며 이로 인하여 마모가 불규칙하게 되는 문제점이 발생한다. 예들 들면, 단섬유 및 천연섬유 등의 이물질을 트레드 고무에 적용하여 동계성능을 향상시킨 타이어가 등장하면서 소음이 줄어들고 도로파손 등의 환경문제가 다소 해소되었으나 이러한 타이어는 이물질과 모체고무 사이의 결합이 화학결합이 아닌 물리적 결합에 의존하고 있어 모체고무와 강하게 결합하지 못할 뿐만 아니라, 이물질의 형상이 구형(球形)이어서 주행중 외부충격에 의해 쉽게 이탈되기 때문에 불규칙마모 및 편마모가 발생하게 된다. 이러한 문제는 타이어의 수명을 단축시키고 성능이 하락을 초래하여 소비자의 불만을 야기시키고 있는 실정이다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하고자 예의 연구한 결과, 타이어 트레드용 고무조성물의 성분으로 투입된 이물질 분쇄물과 모체고무가 서로 물리적 결합과 더불어 화학적 결합을 할 수 있도록 고무를 설계하면 이물질의 이탈현상을 방지할 수 있으며 타이어의 편마모 및 불규칙 마모를 예방할 수 있게 되고, 또한 트레드에 망상으로 불규칙하게 분산되어 있는 이물질 분쇄물의 마이크로 피트(micro-feet)효과에 의해 빙설지역에서의 구동력 및 제동력 향상을 얻을 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은 모체고무와 투입된 이물질과의 결합력을 증대시키기 위해 투입될 섬유질의 표면에 모체고무와 동일한 물성을 지닌 고무를 코팅하여 가황한후 분쇄하여 타이어의 트레드용 고무조성물에 적용하는 기술에 관한 것이다.
따라서 본 발명에 사용되는 고무코팅 섬유질 분쇄물은 기존의 이물질 분쇄물이 갖고 있는 모체고무와의 약한 결합력을 증대시켜 이탈현상을 막기 위하여, 가황후 분쇄된 섬유질의 형상을 구형이 아닌 원통형 또는 막대형으로 하여 모체고무내에서 망상(網狀) 분포를 할 수 있는 크기로 절단하는 것이 중요하다. 예를 들면, 고무코팅 섬유질 분쇄물의 두께의 0.01∼1.0㎜, 길이는 0.1∼10㎝의 범위가 바람직하다.
본 발명의 트레드용 고무조성물은 고무코팅 섬유질 분쇄물을 5∼60 중량부 함유함을 특징으로 하며, 본 발명의 고무조성물의 바람직한 일례는 모체고무 100 중량부에, 고무코팅 섬유질 분쇄물 5∼60 중량부, 카본블랙 40∼75 중량부, 오일 10∼45 중량부, 기타 통상의 화학약품으로 이루어진다.
본 발명의 트레드용 고무조성물을 후술하는 실시예에서와 같이 물성시험한 결과 인장강도 등의 물성하락이 없었으며 완제품상에서 기존의 이물질을 적용한 경우의 타이어보다 우수한 아이스 그립(Ice-Grip) 성능을 나타내었다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명한다.
[실시예1]
하기 표1의 조성으로 된 고무를 코팅한 섬유질을 가황한 후 분쇄하여 타이어 트레드용 고무조성물 배합시 함께 혼합한 후 195/70R14 규격의 승용차용 타이어를 만들어 빙설노면에서의 제동성능, 구동성능 및 내마모성능을 시험하였다.
빙설노면에서의 성능시험은 4개의 시험타이어를 배기량 1800cc 시험차량에 장착하고 외기 온도 -5∼-10℃, 노면의 표면온도 -5∼15℃의 조건하에서 제동거리(30㎞/h, 40㎞/h)를 측정하는 방식으로 행해졌다. 이때 성능시험 결과는 일반 트레드용 고무조성물로 제조된 타이어 성능을 100으로 할 때 그 지수가 클수록 제반성능이 우수함을 나타내는 것이다.
내마모성능은 4개의 시험타이어를 배기량 1800cc 시험차량에 장착하고 일반도로에서 24,000㎞를 주행시킨후 그루브(groove)의 깊이 변화량을 측정하였다.
[실시예2]
하기 표4에 나타낸 비율에 따라 배합한 유기발포제를 적용한 트레드용 고무 조성물과 고무가 코팅된 섬유질 분쇄물을 적용한 트레드용 고무조성물을 사용하여 195/70R14 규격의 타이어를 제조하여 타이어의 내마모성, 구동성능 및 제동성능을 평가한후 그 결과를 표5에 나타내었다. 타이어 성능시험은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예3]
하기 표6에 나타낸 비율에 따라 배합한 식물성 섬유질 적용 트레드용 고무조성물과 고무가 코팅된 섬유질 분쇄물을 적용한 트레드용 고무조성물을 사용하여 95/70R14 규격의 타이어를 제조하여 타이어의 내마모성, 구동성능 및 제동성능을 평가한 후 그 결과를 표7에 나타내었다. 타이어 성능시험은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예4]
하기 표8에 나타낸 비율에 따라 배합한 단섬유 적용 트레드용 고무조성물과 고무가 코팅된 섬유질 분쇄물을 적용한 트레드용 고무조성물을 사용하여 95/70R14 규격의 타이어를 제조하여 타이어의 내마모성, 구동성능 및 제동성능을 평가한 후 그 결과를 표9에 나타내었다. 타이어 성능시험은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
Claims (3)
- 스노우 타이어의 트레드용 고무조성물에 있어서, 섬유질의 표면에 고무를 코팅하여 가류한 후 분쇄한 고무 코팅 섬유질 분쇄물을 5∼60 중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 고무 조성물.
- 제1항에 있어서, 고무 코팅 섬유질 분쇄물은 원통형 또는 막대형으로서 두께가 0.1∼1.0㎜, 길이가 0.1∼10㎝의 범위인 것을 특징으로 하는 고무조성물.
- 제1항 내지 제2항중 어느 한 항에 따른 고무조성물을 적용한 트레드부를 포함하는 스노우 타이어.
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