KR100348228B1 - 피복된 실리카 강화고무 트레드를 갖는 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카본 블랙 강화된 카커스 및 정량적으로 실리카 강화된 고무 트레드를 갖는 고무 타이어(이때,상기 트레드는 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 얇은 고무 상도막을 갖는다), 상기 타이어에 대한 피복 조성물 및 적용 방법에 관한 것이다.

Description

피복된 실리카 강화 고무 트레드를 갖는 타이어

본 발명은 카본 블랙 강화된 카커스(carcass) 및 정량적으로 실리카 강화된 고무 트레드(tread)를 갖는 고무 타이어(이때, 상기 트레드는 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 얇은 고무 상도막을 갖는다), 상기 타이어에 대한 피복 조성물 및 적용 방법에 관한 것이다.

하나의 태양으로, 본 발명은 황 가황경화되고 카본 블랙 강화된 카커스, 및 캡/베이스(cap/base)구조, 특히 트레드 캡이 실리카로 정량적으로 강화되고, 아래에 놓인 베이스 또는 상기 카커스 부분위로 연장된 베이스-윙이 카본 블랙 강화된 캡/베이스-윙 구조(이때, 상기 트레드 캡은 적어도 그에 대해 인접배치된 상기 베이스 또는 베이스-윙의 외면의 적어도 일부위로 연장된 그의 외면의 적어도 일부분위에 얇은 고무 피복물을 가지며, 이때 상기 고무 피복물은 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하고 상기 트레드 캡 및 베이스 또는 베이스-윙과 황-동시가황경화된다)의 황 가황경화 트레드를 갖는 고무 타이어에 관한 것이다.

또다른 태양으로, 본 발명은 수성 피복 조성물의 제조 및 조성, 및 상기와 같은 트레드와 관련된 피복 방법에 관한 것이다.

공기식 고무 타이어는 통상적으로 다양한 고무들, 전형적으로 황 경화성의 디엔-기재 탄성중합체의 블렌드일 수 있는 고무 트레드로 제조된다. 트레드 부분을 비롯하여, 타이어 고무는 전형적으로 카본 블랙 강화 충전제로 강화된다.

상기를 나타내기 위해서, 타이어를 원주상 트레드 및 그를 지지하는 카커스로 이루어진 것으로 본다. 상기 카커스는 비교적 통상적인 요소들, 예를들어 측벽, 비이드(bead), 내부라이너, 및 직물 강화된 플라이를 비롯한 지지 카커스 플라이로 구성되는 것으로 보나, 이들 요소들로 제한되는 것은 아니다. 타이어의 쇼울더(shoulder) 부분은 타이어의 측벽이 트레드와 만나는 타이어 부분으로 간주한다. 이 부분은 통상적으로 예리한 경계선이 아니며 그의 실제 위치는 타이어에 따라 다소 달라질 수도 있다. 상기 카커스의 비이드 부분은 전형적으로 카본 블랙 강화된 고무로 둘러싸인 비교적 비신장성인 와이어 다발로 구성되며, 타이어 자체에 장착되어 타이어/테 또는 타이어/휠 조립체(상기 조립체 자체는 통상적으로 자동차에 장착되도록 적용된다)를 형성하는 금속테와 접촉하도록 디자인된다. 상기 테는 전형적으로 강철 또는 알루미늄, 또는 이들의 합금이며, 따라서 상기 금속이 매우 낮은 전류 저항성을 갖는 것으로 간주되기 때문에 전기 전도성이다. 상기 강철 및 알루미늄 테와 같은 금속 테에 대해 본원에 사용된 금속이란 용어는 상기 분야의 숙련가들에게 이해되는 바와 같이 전기 전도성 금속을 의미한다.

일부 타이어 구조재에서, 금속 테에 대한 비이드 요소의 충격 흡수를 돕도록 상기 타이어 구조재의 비이드 영역에 예를들어 치퍼(chipper) 및 차퍼(chaffer)와 같은 카본 블랙 강화된 고무 요소들을 배치시킬 수 있음은 인식되어 있다. 상기 설명과 관련하여, 타이어 카커스의 상기 비이드 요소는 달리 나타내지 않는한 상기와 같은 다른 고무요소들을 포함하고자 한다.

실제로는 상기 금속테 및 공기식 타이어 카커스에 의해 싸여 있는 공동(cavity)에 공기압을 적용시킨다.

공기식 타이어 및 타이어 카커스 뿐아니라, 상기와 같은 타이어/휠 또는 타이어/테 조립체의 상기와 같은 구성 요소들, 또는 요소들은 상기와 같은 타이어 분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다.

고무 자체는 일반적으로 실질적인 전기 절연체, 또는 다른 말로, 다소 불량한 전기 전도체라 간주된다.

카본 블랙 강화된 고무 차량 타이어는 일정 정도의 전류 저항을 여전히 제공하면서, 상기 카본 블랙 강화재가 없는 고무보다 상당히 높은 전기 전도성, 또는 보다 낮은 전류 저항을 갖는다.

본원에서 연속적인 전기 소산 경로는, 지면위를 지나고자 하는 차량상에 구비된 상기와 같은 타이어/테 조립체에 대해서, 지면-접촉 트레드 요소를 포함하는 타이어의 카본 블랙 강화된 고무를 통해 타이어/휠(타이어/테) 조립체의 전기 전도성 금속 테와 지면간에 발생하는 것으로 간주된다.

이와 같은 방식으로, 본원에서는 타이어 또는 타이어/휠 조립체가 지면을 지나거나 회전함에 따라 상기 차량의, 또는 차량내의 요소들에 의해 발생될 수 있는 잠재적인 전기 에너지가 상기 타이어 카커스 및 트레드의 카본 블랙 강화된 고무 경로(이는 본원에서 주로 타이어의 외부 고무면에 대한 것으로 이해된다)를 통해 타이어/체 조립채의 테에서 지면으로 소산되는 것으로 간주된다.

따라서, 하나의 태양으로, 본원에서 타이어 카커스 및 관련 트레드의 카본 블랙 강화된 고무는 통상적으로 전기 에너지를 소산시키는 연속 경로를 제공하며, 상기에 의해 지상을 지나는 차량에서 회전하는 타이어의 동력학적 조건하에서 생성되고/되거나 축적되는 정전기 전하를 억제하거나 제거하는 것으로 간주된다.

대부분의 카본 블랙들은 어느 정도 전기 전도성이지만, 몇몇 카본 블랙은 다른 것들보다 더 전기 전도성이며, 이를 종종 전기 전도성 카본 블랙이라 칭한다. 이러한 전기 전도성 카본 블랙은 때때로 전기 전도성이 유용한 인자인 다양한 공업제품들에 사용되는 것으로 여겨지거나 이해된다. 그러나 지금까지 알려진 바로는, 상기 전기 전도성 카본 블랙은, 일차적으로는 상기와 같이 분류된 전기 전도성 카본 블랙이 고무 타이어 트레드에 대해 통상적으로 최상의 고무 강화 카본 블랙이라 간주되지 않았기 때문에 카본 블랙-강화된 고무 타이어 트레드의 상업적인 제작에 사용되지 않고 있다.

본 발명의 목적을 위해서, 전기 전도성 카본 블랙은 예를들어 유화 중합으로 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체와 같은 디엔-기재 탄성 중합체와 50phr의 양으로 혼합되고 생성 혼합물이 황 경화되는 경우, 본원에서 이후에 개시하게 되는 바와 같이 ASTM D257-66, G 방식에 따라 10,000Ω 이하의 표면 전기 저항을 나타내는 조성물을 제공하는 것이다.

하나의 태양으로, 실리카로 정량적으로 강화되고 따라서 단지 최소량, 예를들어 10phr이하의 카본 블랙을 함유하는, 지면과 접촉하도록 디자인된 외부 고무 트레드를 갖는 카본 블랙 강화된 고무 타이어가 종종 제조될 수 있다.

상기와 같은 실리카 강화된 타이어 트레드 구조물에서, 상기 타이어의 기타 다양한 고무 요소들, 즉 상술한 타이어 카커스는 카본 블랙으로 정량적으로 강화되고, 따라서 어느 정도의 전기 전도성을 가지지만, 실리카 강화된 트레드 자체는 실질적으로 보다 적은 전기 전도성, 즉 다른 말로, 실질적으로 높은 전기 저항을 갖게 되어 상기 타이어 카커스와 지면사이에 어느 정도의 전기 절연 효과를 발생시킨다. 이러한 타이어 구조는 차량상의 타이어의 동적인 회전 상태에 의해 발생될 수 있는 정전기를 실질적으로 타이어에서 지면으로, 및 특히 타이어/테 조립체의 금속테에서 타이어 트레드의 외면, 따라서 지면으로 소산시키는 경향이 적다. 따라서, 정전기가 발생하거나 증가할 가능성은 카본 블랙 강화된 트레드를 갖는 유사한 타이어보다 상기와 같은 타이어 구조재의 경우에 더 높을 것으로 생각된다.

따라서, 정량적인 실리카로 강화된 고무 트레드, 및 존재하는 경우 최소의 카본 블랙 강화재를 갖는 상기와 같은 타이어에 누전 또는 정전기 소산을 위해 고안된 경로를 제공하는 것이 바람직하다.

실리카 강화된 고무 트레드의 외면상에 카본 블랙-함유 고무 조성물의 피복물을 적용시켜 타이어가 차량에서 회전하면서 타이어의 카본 블랙 강화된 고무 측벽 부분을 지면에 연결시키는 누전 또는 소산 경로를 촉진시키는 것도 고려할 수 있음이 확인되었다. 사실상, 수성 또는 유성 조성물로서 적용될 수 있고 때때로 예비-경화 도료라 칭하는 탄성증합체/카본 블랙 피복물을 종종 다양한 생 또는 미가황경화 타이어 구조재의 표면에 적용시킨 후에 상기 타이어를 가황경화시킨다. 상기와 같은 예비-경화 도료를 사용하는 목적은 타이어와 그의 관련된 가황경화 금형간의 마찰을 감소시키고 가황경화 공정동안 상기 타이어와 금형 사이에서의 공기 누출을 증가시키는 것이다. 예를들어, 미합중국 특허 제 4,857,397, 및 4,329,265 호를 참조한다.

그러나, 얇은 외부 고무 피복물은, 타이어 트레드 표면에 적용되는 경우, 상기 타이어가 사용됨에 따라 비교적 빠르게 마모되고 돌출/홈 형상을 갖는 타이어 트레드의 홈내의 면에만 피복물이 남게 될 것이다. 따라서, 본원에서는 타이어에서 지면으로의 전기적 소산을 촉진시키기 위해 타이어 트레드 홈 벽상의 단지 매우 작은 부분의 피복물만이 지면에 직접 제공되거나 또는 지면과 접촉하는데 실제로 유효하다고 간주된다.

따라서, 본원에서는 실용화를 위해서, 상기와 같은 얇은 카본 블랙-함유 고무 피복물이 타이어 돌출부 자체의 외면상의 피복물에 의존하지 않고 실리카 강화된 고무 타이어 트레드 홈의 벽으로부터 지면으로 전하를 소산시키기 위해 전기 전도성이 매우 높아야 한다고 생각된다.

발생된 전기 에너지의 소산이 완전히 이해될 수는 없지만, 전기는 강철 테로부터 지면으로, 타이어 카커스의 카본 블랙 강화된 고무면과 상기 피복면을 통해 주로 전달된다고 생각된다.

상기와 같은 피복물은 수성의 필름 형성 카본 블랙 함유 고무 조성물로서 적용되는 것이 매우 바람직하다. 상기 필름 피복물은 고무표면에 적용될때 필름 형성 특성이 요구됨에 따라, 상기 피복물은 상기 트레드 표면 및 궁극적으로는 트레드내의 홈 표면상에 실질적으로 연속적인 필름을 형성할 것이 기대된다. 또한 상기 피복물은 타이어 트레드 표면, 궁극적으로는 그의 홈 벽에 적합하게 부착되는 것이 바람직하다.

그러나, 고무 라텍스와 전기 전도성 카본 블랙의 수성 분산액의 블렌드로 구성되고 미가황경화 고무 조성물상에 피복된 후에 상업적인 제작 환경에서 실용적인 허용가능한 기간내에 건조되는 수성 고무 조성물을 배합하는 것은 특히 난제이다. 상업적인 전기 전도성 카본 블랙 수 분산액은 통상 카본 블랙 20 내지 25중량% 정도의 농도로 적용되는 것으로 이해된다. 대부분의 합성 고무 라텍스들은 상업적으로 예를들어 폴리부타디엔 고무 약 40 내지 43중량% 및 스티렌/부타디엔 공중합체 탄성중합체 약 40 내지 약 50중량% 정도의 탄성중합체 농도로 제공된다. 천연 고무가 약 65 내지 70%의 고무를 갖는 라텍스로서 제공될 수도 있다. 본원에서는 상기 비교적 묽은 전기 전도성 카본 블랙 분산액과 합성 라텍스의 블렌딩은 너무 희석되어, 상기 조성물을 고온 고무면에 적용시키고/시키거나 외부열을 상기 피복물에 가한 후에 상기를 고무면상에 피복시키는 경우 외에는 비교적 짧은 피복 건조 기간을 요구하는 상업적인 타이어 제작 실시에 대해 고도로 실용적이기에는 물이 너무 많이 함유된 수 혼합물을 생성찰 것으로 예상된다.

하나의 태양으로, 돌출부 및 홈의 조합이 통상적으로 배열된 타이어 트레드의 경우, 상기 피복물이 타이어의 카본 블랙 강화된 고무 부분, 즉 타이어 카커스 및 트레드 캡/베이스 구조물중의 트레드 베이스와 연결되도록, 측벽과 트레드가 만나는 타이어 부분인 타이어의 카본 블랙 강화된 고무 쇼울더와 상기 홈들이 연결되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적을 위해, 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지된 타이어 트레드 캡/베이스 구조에서 상기 캡을 실질적으로 실리카 강화시키고 그의 베이스를 실질적으로 카본 블랙 강화시킬 것이 기대된다.

따라서, 상기 고무 피복물은 (i) 상기 조건하에서 전기 에너지의 소산을 위해 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하고, (ii) 돌출부와 홈들로 구성된 타이어 트레드 구조물의 홈 벽 및 트레드와 일체화되도록 고무 타이어 트레드와 동시가황경화되고, (iii) 대단히 얇아서 타이어의 부피를 감지할 정도로 증가시키지않으며 상기 트레드의 트레드 특성에 감지할정도의 영향을 미치지 않고, (iv) 제작 공정에 실용적이기 위해서 적당하게 짧은 건조 시간을 갖는 수성 조성물로서 적용시킬 수 있는 것이 바람직하다.

본원에서 상기 고무 도막이 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유한다 함은 상기 피복물이 전하를 적당하게 소산시키기에 충분한 양의 카본 블랙을 함유해야 함을 의미하지만, 상기 고무 도막중의 카본 블랙의 농도가 너무 높으면 상기 도막이 고무면상에서 과도하게 균열되어 연속 피복 필름 태양에 방해된다고 간주된다. 실제로, 본원에서는 상기 피복물의 얇음이 상기 타이어의 부피를 그의 가황경화 금형에서 증가시키지 않으며 상기 타이어의 트레드 특성을 감지할 정도로 손상시키지 않는데 중요하다고 생각된다. 사실상, 하나의 태양으로, 상기 필름은 타이어 사용시 상기 타이어 트레드 돌출부의 외면으로부터 마모될 것이라 예상된다.

상기와 같은 피복물이 성공적으로 수성이기 위해서, 본원에서는 상기 피복 조성물이 (i) 유화 중합 제조된 합성 고무(들) 및 천연 고무 라텍스로부터 선택된 염기성 pH를 갖는 하나 이상의 수성 고무 에멀젼, 및 (ii) 염기성 pH를 갖는 카본 블랙의 수 분산액의 블렌드로 구성되어야 할 것으로 간주된다. 본원에서 상기 염기성 pH는 상기 합성 및 천연 고무 에멀젼에 대해 통상적으로 기대되는 동시에 매우 바람직하고, 추측컨대 라텍스에 대한 카본 블랙 분산액의 첨가로 에멀젼으로부터 고무가 사전 침전되거나 또는 응고되지 않도록 하기 위해서 필요한 것으로 간주된다.

또한 상기 수성 피복 조성물은 피복되는 고무면을 습윤시키며 건조시 상기면상에 연속 필름을 형성시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 하나 이상의 습윤제 및 추측컨대 증점제, 소포제, 보존제 및 살균제를 상기 염기성 피복 조성물에 가할 수 있음은 물론이다.

본원에 사용된 바와 같이, 고무 타이어 트레드에 대해 사용될 수도 있는 "실리카로 정량적으로 강화된", "정량적으로 실리카 강화된 고무"등의 용어는 약 40 내지 약 90phr 범위의 실리카, 및 임의로 약 10phr 이하량의 카본 블랙 강화 충전제를 함유하는 상기와 같은 고무 트레드를 지칭한다.

본원에 사용된 "phr" 이란 용어는 통상적인 관행에 따라 "고무 100중량부당 각 물질의 부"를 지칭한다.

본 발명에 따라, (A) 수성 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 라텍스, 유화 중합 제조된 폴리부타디엔 라텍스 및 천연 시스 1,4-폴리이소프렌 라텍스중에서 선택된 하나 이상의 라텍스 및 (B) 전기 전도성 카본 블랙의 수성 분산액의 블렌드를 포함하는 수성 고무 조성물을 제공하며, 이때 상기 카본 블랙은 약 25 내지 약 200, 바람직하게 약 40 내지 약 100phr 양으로 존재하고, 상기 고무/카본 블랙 조성물은 건조 및 황 경화시 ASTM 시험 D257-66, G 방식에 따르는 표면 저항이 약 10,000Ω 미만임을 특징으로 한다.

실제로, 하나의 태양으로, 상기 수성 고무 조성물은 (A) 약 8.5 내지 약 13.5 범위의 pH, 및 약 50 내지 약 75, 때때로 바람직하게 약 65 내지 약 75%의 고무 농도를 갖고, 상기 고무중에 약 23 내지 약 35%의 결합된 스티렌을 함유하는 하나 이상의 수성 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 라텍스; 및 약 9 내지 약 11 범위의 pH 및 약 50 내지 약 70중량%의 고무 농도를 갖는 천연 시스 1,4-폴리이소프렌 고무 라텍스; 및 임의로 약 8 내지 약 10 범위의 pH 및 약 40 내지 약 60중량%의 고무 농도를 갖는 추가의 유화 중합 제조된 폴리부타디엔 라텍스와 (B) 약 20 내지 약 30중량%의 카본 블랙이 분산된 약 8 내지 약 10 범위의 pH를 갖는 전기 전도성 카본 블랙의 수성 분산액의 블렌드를 포함할 수도 있으며, 이때 상기 카본 블랙은 약 25 내지 약 200, 바람직하게 약 40 내지 약 100phr의 양으로 존재하며 상기 고무/카본 블랙 조성물은 건조 및 황 경화시 ASTM 시험 D257-66, G 방식에 따르는 표면 저항이 약 10,000Ω 미만임을 가짐을 특징으로 한다.

본원에서 본 발명의 중요성 및 중대한 핵심은 (i) 고무 라텍스 및 (ii) 전기 전도성 카본 블랙의 수 분산액으로 구성된 수성 피복 조성물의 실리카 강화된 고무 타이어 트레드에 대한 적용 및 제조이다.

고무 및 카본 블랙의 유성, 때로는 수성 블렌드로 구성된 예비-경화 피복물이 다년간 미가황경화 타이어 표면에 적용되어온 것은 인정되지만, 본 발명에 따른 수성 조성물의 위와 같은 적용 및 제법은 신규하고 진보적인 것으로 여겨진다. 특히, 스티렌/부타디엔 라텍스는 통상적으로 탄성중합체 약 20 내지 약 35중량% 정도의 고무 농도로 제조된다. 상기 60 내지 약 72중량%의 탄성중합체를 함유하는 농축된 스티렌/부타디엔 라텍스는 사실상 단지 상기 라텍스 수의 일부를 분별증류시키거나 또는 달리 제거하여 고무 농도를 증가시키고, 따라서 그의 수 함량을 감소시킴으로써 제조됨은 물론이다. 상당히 고함량의 탄성 중합체를 갖는 상기와 같은 라텍스들이 예를들어 포움 고무 제품의 상업적인 제조에 보다 통상적으로 사용됨은물론이다.

본원에서 탄성중합체 약 40 내지 약 50중량%, 또는 가능하다면 심지어 60중량%에 달하는 통상적인 고무 함량을 갖는 유화 중합 제조된 폴리부타디엔 라텍스는, 피복 조성물에 대한 첨가제로서 사용하거나, 다른 라텍스에 대해 추가로 사용하지 않는 한, 또는 상기 피복물을 고온 고무 표면에 적용시키고/시키거나 외부에서 열을 가하지 않는 경우 상기 라텍스중의 그의 농도를 50% 이상으로 증가시키지 않는 한 본 발명에 정량적으로 실제로 사용하기에 너무 묽은 것으로 간주한다.

카본 블랙의 비이온성 또는 음이온성 수 분산액을 사용하는 것은 양이온성 분산제 유도된 분산액을 사용하는 것에 비해, 고무 라택스 분야의 숙련가에게 이해되는 바와 같이 카본 블랙 분산액이 고무 라텍스와 혼화되도록 하는데 중요한 것으로 간주된다.

실제로, 습윤제를 가하여 상기 수성 고무 피복 조성물에 의한 미가황경화 고무면의 습윤화를 촉진시키는 것은 중요한 것으로 간주된다. 오일 함량을 비롯한 미가황경화 고무면의 조성에 어느정도 좌우되어 대개 약 1 내지 3phr의 습윤제가 사용된다. 전형적으로 고농도의 고무 가공 오일을 함유하는 고무 표면 조성물은 상기 고무면을 효과적으로 적시기 위해 고농도의 습윤제를 갖는 수성 고무 피복 조성물이다. 상기와 같은 습윤제 사용의 적합성은 피복 분야의 숙련가에게 공지된 것으로 이해된다.

본원에 사용된 "라텍스"란 용어는 고무 유화액이 건조 고무로 부터 재-용해 및 재-유화되지 않고 생성되거나 회수된채로 사용되는 것을 가리킨다.

상기 전기 저항값은 통상적으로 타이어 트레드에 사용된 보통의 카본 블랙 강화된 고무 조성물의 저항값보다 실질적으로 낮다. 따라서, 이를 위해서 카본 블랙의 양이 50phr인 황 경화성 고무 및 황 경화된 고무 조성물과 혼합시 ASTM 시험 D257-66, G 방식에 따라 10,000Ω미만의 표면 전기 저항을 갖는 전기 전도성 카본 블랙을 사용할 필요가 있다.

경화된 피복물에 대한 상기 최대 전기 저항은 상기 타이어 돌출부 외면의 피복물이 마모된 후에 타이어 트레드 홈 벽상의 얇은 피복물층에 의한 것이므로 중요한 것으로 간주된다.

본원에서 상기 표면 저항은 타이어 표면상의 피복의 전기 소산능의 지표로 간주한다.

사실상, 상기와 같은 고무 피복 조성불은 본원에서 타이어에서 지면으로의 적합한 누전 또는 전기적 소산을 위해 구상된 경로를 제공하기 위해서, 그 자체가 상기 ASTM 시험 D257-66 G 방식에 따르는 전기 저항이 약 1,000,000,000Ω 이상일 수 있는 실리카 강화된 고무 타이어 트레드 조성물을 위해 여러 면에서 바람직한 것으로 간주된다.

또한 본 발명에 따라, (A) 본 발명의 수성 조성물로 이루어진 피복물을, 상기 피복물이 연장되어 미가황경화 황 경화성 고무 타이어 트레드 캡의 외면에 인접하여 위치한 하부의 트레드 베이스의 외면의 적어도 일부를 덮는 방식으로 상기 캡/베이스 구조물의 캡의 외면에 적용하는 단계, 및 (B) 상기 피복물을 건조시키는 단계를 포함하는 고무 타이어 트레드의 제조 방법을 제공하며, 이때 상기 캡 고무는 약 40 내지 약 90phr의 실리카 및 약 10phr이하의 카본 블랙을 함유하고, 상기 하부의 베이스 고무는 예를들어 약 30 내지 약 50phr의 카본 블랙을 함유함으로써 카본 블랙 강화된다.

상기 방법은 또한 상기 타이어 구조재의 다른 요소들과 접촉하게될 트레드 스톡의 표면을 제외하고, 미가황경화 트레드 스톡의 외면을 본 발명의 피복물로 피복시킨 후에 상기 트레드 스톡을 상기 타이어 구조재내에 배치시키도록 고안된다.

또한 본 발명에 따라, (i) 약 40 내지 약 90phr의 정량적인 실리카 강화재 및 10phr 미만의 카본 블랙을 함유하는, 돌출부와 홈이 배열된 외부의 원주상 황 경화된 고무 트레드 요소 및 (ii) 약 40phr 이상의 카본 블랙을 함유하는 황 가황경화 카본 블랙 강화된 고무 요소로 구성된 카커스 요소를 포함하는 공기식 고무 타이어를 제공한다.

또한 본 발명에 따라, 베이스의 윙이 베이스로부터 측방향 바깥쪽으로 연장되고 타이어 카커스의 측벽 부분위로 방사상 안쪽으로 연장되며, 피복물이 트레드 캡의 외면에 인접 배치된 베이스-윙 외면의 적어도 일부로 연장되어 이를 덮고 상기 트레드 베이스-윙과 타이어 카커스 측벽 사이의 내면은 피복물이 배제된 캡/베이스-윙 구조의 트레드를 갖는 타이어의 제조 방법을 제공한다.

일반적으로 본 발명의 얇고 건조된 동시가황경화 피복물은 타이어 표면상에서 약 0.005cm미만의 두께를 갖는다.

"동시가황경화"이란 용어는 피복 조성물을 타이어와 함께 가황경화시킴으로써 이들이 대향일체화되어 간단한 적층물이 됨을 의미한다. 상기 동시가황경화는통상적으로 상기 얇은 피복물을 건조시킨 후에 타이어면상의 유리 황을 통한 자생 가황경화에 의해 발생할 수 있다. 한편, 경화제를, 황 경화 촉진제(들) 및/또는 황을 포함할 수 있는 그의 수 분산액으로서 피복 조성물에 가할 수도 있다.

하나의 태양으로, 본 발명의 수성 고무 조성물은 예를들어 라텍스 또는 라텍스들을 카본 블랙의 수 분산액과 블렌딩시키는 단계에 의해 적당하게 제조될 수 있다.

유화 중합 제조된 E-SBR이란 스티렌과 1,3-부타디엔이 수성 유화액으로서 공중합된 것을 의미한다. 상기는 방해분야에 잘 공지되어 있다.

상기 유화 중합 제조된 스터렌/부타디엔 공중합체 고무(E-SBR)는 예를들어 결합된 스티렌 약 23 내지 약 35%의 중간 내지 비교적 적은 스티렌 함량을 갖는 것이 바람직하다.

상기 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무는 고무 분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다.

본 발명의 실시에서, 정량적인 실리카 강화된 고무 트레드에 대한 카본 블랙 강화된 상도막을 예를들어 분무 또는 브러싱에 의해 상기 트레드에 적합하게 적용시킬 수 있다.

타이어 조립체를 승온 조건하에서, 예를들어 약 150 내지 180℃ 범위에서 적합한 금형에서 가황경화시킨다.

첨부된 도면들은 본 발명을 더욱 잘 이해하기 위해서 제공된 것이지만, 이들 도면으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

제 1 도는 캡/베이스-윙 구조의 트레드 요소위에 본 발명의 피복물이 적용된 미가황경화 타이어 구조재의 횡단면 사시도이다.

제 2 도는 트레드 캡이 특히 홈 벽을 포함한 트레드의 외면에서 본 발명의 피복물과 함께 돌출부 및 홈 형태를 갖는 캡/베이스-윙 구조의 트레드를 지지 카커스 요소의 일부와 함께 나타내는 가황경화 타이어의 횡단면도이다.

제 3, 4 및 5 도는 외면에 본 발명의 피복물이 적용된 다양한 압출된 미가황경화 직사각형 트레드 스톡 스트립 구조물의 횡단면도이다. 특히 제 3 도는 윙이 베이스와 동일한 고무 조성을 갖는 베이스-윙위에 트레드 캡을 갖는 트레드 스톡을 도시하며, 제 4 도는 윙이 베이스와 상이한 고무 조성을 갖는 상기와 같은 구조물을 도시하고, 제 5 도는 트레드 베이스가 윙을 갖지 않는 유사한 구조물을 도시한다.

제 6 도는 윙이 트레드 캡의 측벽 부분위에 놓이고 돌출부 및 홈이 배열된 트레드 캡/베이스-윙 구조(이때 상기 홈은 타이어의 쇼울더 부분과 소통된다)를 지지 카커스와 함께 나타내고, 또한 상기 윙의 일부, 및 상기 돌출부 및 홈들의 표면을 포함한 타이어의 표면위의 동시가황경화된 본 발명의 피복물을 나타내는 가황경화 타이어 구조재의 횡단면 사시도이다.

제 7 도는 홈 벽면상의 피복물은 남아있고 타이어 돌출부의 외면 부분의 피복물은 마모된, 제 6 도의 트레드를 도시한다.

도면들에 있어서, 트레드 베이스(6)가 본원에서 베이스-윙이라고도 칭하는 윙 연장부(17)를 갖는 상기 트레드 베이스(6) 및 트레드 캡(2)으로 구성된 원주상트레드 요소를 갖는 타이어 구조재(1)을 제공한다. 상기 타이어는 카본 블랙 고무로 둘러싸인 비이드(5), 카본 블랙 강화된 측벽(4), 및 지지 카커스 플라이(10) 및 벨트(11)로 구성된 카커스(3)를 갖는다.

상기 고무 트레드 캡(2)은 정량적 양, 즉 약 65phr의 실리카, 및 최소량, 즉 약 6phr의 카본 블랙을 함유한다.

상기 고무 트레드 베이스(6) 및 연결된 윙(17)(존재한다면)은 측벽 고무(4) 및 비이드(5)의 고무와 같이 40phr 이상의 카본 블랙으로 카본 블랙 강화된다.

50phr 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 수성 피복물(7)을 트레드 베이스(6) 또는 트레드 베이스-윙(17)의 일부 외면위에 연장된 트레드 캡(2)의 표면에 적용시킨다. 상기 트레드를 타이어 카커스상에 배치하기 전에 예비 경화시키는 경우, 상기 피복물(7)은 타이어 카커스에 적용되는 면을 제외한 베이스-윙(17) 또는 트레드 베이스(6)상의 영역으로 연장된다.

피복물(7)을 건조시키고 피복된 트레드 및 카커스의 조립체를 가황경화시켜 동시가황경화 피복물(7)을 갖는 돌출부(12) 및 홈(13)을 갖고 상기에 의해 홈(13) 벽면 및 바닥면, 및 돌출부(12)의 외면이 통합된 트레드 형태(18)를 갖는 타이어를 제조한다. 사실상, 상기 타이어상의 피복물은 쇼울더 부분과 직접 연결됨으로써 트레드 베이스 또는 베이스-윙과 직접 연결되어 트레드로부터 타이어의 비이드 영역까지의 전기 전도성 경로가 형성된다.

하나의 태양으로, 상기 피복물(7)은 트레드 돌출부(12)의 외면에서 마모되어 상기 트레드의 벽 및 바닥상에 동시가황경화 피복물(7)을 함유하는 연결된 홈(13)을 갖는 돌출부(20)가 생성된다.

다르게는, 상기 피복물(7)을 압출된 미가황경화 트레드 스톡(14), (15)또는 (16)에 적용시킨 후에 상기 피복된 트레드 스톡을 타이어 구조재(1)내에 배치시킨 다음 상기 조립체를 승온 및 승압 조건하에서 가황경화시켜 가황경화 타이어를 제조한다.

상기 방식으로, 타이어/테 조립체(상기 자체는 도시되어 있지않음)의 금속테와 접촉하도록 타이어 구조재에 배치된 비이드 요소(5)와 상기 피복물(7) 사이에 연속적인 디엔-기재 탄성중합체 경로를 제공한다.

실제로, 피복물(7)을 상기 수성 조성물로서 적용시키며 건조시킨 다음 상기 조립체를 적합한 가황경화 조건하에서 가황경화시키며, 상기 건조된 피복물(7)은 상기 타이어 구조재의 동시가황경화 트레드(2)의 외면으로 된다.

본원에서는, 지면에 제공되는 피복물 부분이, 특히 타이어 트레드 돌출부의 외면에서 마모된 후에, 비교적 최소량이라 간주되기 때문에, 전기적 소산 경로를 제공하는 본 발명의 목적을 위해서 상기 피복물(7)의 카본 블랙이 전기 전도성 유형의 카본 블랙인 것이 중요하다.

트레드가 될 부분 위 및 상기 트레드에 인접한 소형-윙이 될 부분 위에는 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 고무 피복물이 있다.

트레드 스톡이 타이어 구조재내에 배치될때 상기 타이어 구조재의 다른 부분들과 접촉하게될 고무 압출 부분은 피복시키지 않는 것이 중요하다. 이는 상기 피복물이 타이어 구조재의 가황경화시 트레드에 각종 요소들이 접착되는 것을 방해함을 방지하기 위한 것이다.

피복된 트레드 스톡과 함께 상기 타이어 구조재를, 본원에서 돌출부 및 홈이라 칭하는 것들이 배열된 트레드를 갖는 타이어를 제조하기에 적합한 방식으로 성형시키고 가황경화시킨다. 타이어와 함께 동시가황경화되는 상기 피복물은 상기 돌출부의 외면, 및 홈의 벽 및 기부를 덮으며 트레드와 측벽사이의 타이어의 쇼울더 부분에 배치되는 상기 윙의 카본 블랙 강화된 고무로까지 연장된다.

차량의 적합한 강성 금속테에 장착되고 부풀려진 타이어가 지면을 따라 회전함에 따라, 상기 전기 전도성 피복물에 의해 누전 또는 전기 소산 경로가 상기 트레드, 따라서 지면과 타이어의 쇼울더 부분 사이에 생성된다.

트레드 돌출부의 지면 접촉 외면상의 피복물이 마모되는 경우 지면과 상기 타이어의 쇼울더간의 전기 경로는 홈 경로가 상기 타이어의 쇼울더 부분까지 연장되기 때문에 상기 트레드 홈 벽상의 피복물에 의해 유지된다.

본 발명의 실시에서, 캡 및 베이스, 또는 베이스-윙을 포함한 트레드 뿐아니라 트레드 베이스 또는 베이스-윙과 접촉하는 카커스 고무에 대해 황 가황경화성 탄성중합체가 고려된다. 상기 고무의 선택은 본 발명의 기본 조작을 위해서 중요하지 않지만, 황 경화 또는 가황경화에 이용할 수 있는 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 디엔-기재 탄성중합체가 직접적으로 고려된다. 상기와 같은 용도에 대표적인 각종 황 경화성 탄성중합체로는 천연 시스 1,4-폴리이소프렌 고무, 및 이소프렌 및 부타디엔과 같은 디엔의 합성 중합체 및 공중합체, 예를들어 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 및 이소프렌/부타디엔 공중합체, 및 예를들어 스티렌 및 알파 메틸 스티렌과 같은 방향족 비닐 화합물과의 공중합체가 있으며, 대표적인 것은 스티렌/부타디엔 공중합체이고, 이들은 유기 용액 또는 수성 유화 중합에 의해 제조되나, 상기 예들은 단지 예시적인 것이며 총망라된 것은 아니다. 상기와 같은 탄성중합체들은 타이어 제조에 있어서의 용도에 대해 공지되어 있다.

고무 배합 용도에 통상적으로 사용되는 규산 안료는 대개 침전된 규산 안료(본원에서는 실리카라 칭한다)이다.

사용된 규산 안료들은 예를들어 가용성 실리케이트, 예를들어 나트륨 실리케이트의 산성화에 의해 수득된 것들과 같은 침전된 실리카일 수 있다.

질소 기체를 사용하여 측정시, 상기 실리카의 BET 표면적은 예를들어 약 50 내지 약 300, 다르게는 약 120 내지 약 200㎡/g의 범위일 수 있다. 표면적을 측정하는 BET 방법 이 문헌[Journal of the American Chemical Society, Vol. 60, pp. 304(1930)에 개시되어 있다.

상기 실리카는 또한 예를들어 약 100내지 약 400, 대개 약 150 내지 약 300 범위의 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수치를 가질 수 있다.

각종 시판 실리카들을 본 발명에 사용할 수 있으며, 예를들어 상표명 Hi-Sil 210, 243등으로 PPG 인더스트리즈(PPG Industries)에서 시판하는 실리카; Z116SMP 및 Z16SGR로 롱-푸랑(Rhone-Poulenc)에서 시판하는 실리카; 및 예를들어 VN2 및 VN3로 데구사 AG(Degussa AG)에서 시판하는 실리카등이 있으나, 이들로 제한되지는 않는다.

정량적인 실리카 강화재를 고무 타이어 트레드에 사용하는 경우, 상기 실리카를 통상적으로 커플링제, 또는 종종 강화재라 칭하는 것과 함께 사용한다.

실리카가 고무에 대해 강화 효과를 갖도록 하는 방식으로 실리카 표면과 고무 탄성중합체 분자 모두와 반응할 수 있는 화합물들(이들중 다수는 커플링제 또는 커플러로서 당해분야의 숙련가들에게 일반적으로 알려져 있다)이 종종 사용된다. 상기와 같은 커플링제를 예를들어 실리카 입자들과 예비혼합하거나 또는 예비반응시키거나, 또는 고무/실리카 가공, 또는 혼합 단계중에 고무 배합물에 가할 수도 있다. 상기 커플링제 및 실리카를 고무/실리카 혼합 또는 가공 단계중에 고무 배합물에 별도로 가하는 경우, 그 후에 상기 커플링제가 동일반응계에서 실리카와 배합되는 것으로 간주한다.

특히, 상기와 같은 커플링제는 예를들어 실리카 표면과 반응할 수 있는 구성 성분, 또는 잔기(실란 부분), 및 또한 고무, 특히 탄소-탄소 이중 결합 또는 불포화기를 함유하는 황 경화성 고무와 반응할 수 있는 구성 성분 또는 잔기를 갖는 실란을 포함할 수도 있다. 상기와 같은 방식으로, 상기 커플러는 실리카와 고무사이에 연결 브릿지로서 작용하며, 이로써 실리카의 고무 강화 측면을 향상시킨다.

하나의 태양으로, 상기 커플링제의 실란은 명백하게 실리카 표면에, 추측상 가수분해를 통해 결합을 형성하며, 상기 커플링제의 고무 반응성 성분은 고무 자체와 결합한다.

실리카와 고무의 결합에 사용되는 다수의 커플링제, 예를들어 폴리설파이드 성분, 또는 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드와 같은 구조를 함유하는 실란 커플링제가 교지되어 있다.

트레드 고무 뿐아니라 카커스 고무의 고무 조성물을 고무 배합 분야에 일반적으로 공지된 방법에 의해, 예를들어 각종 황 경화성 구성 고무들을 다양한 통상적으로 사용되는 첨가제 물질, 예를들어 황과 같은 경화 보조제, 황성화제, 지연제 및 촉진제, 가공 첨가제, 예를들어 오일, 점착성 수지를 포함한 수지, 실리카 및 가소제, 충전제, 안료, 지방산, 산화 아연, 왁스, 산화 방지제 및 오존화 방지제, 교질화제 및 강화물질, 예를들어 카본 블랙과 혼합함으로써 배합할 수 있음은 당해분야의 숙련가들에게 쉽게 이해될 것이다. 당해분야의 숙련가들에게 공지된 바와 같이, 황 경화성 및 황 가황경화 물질(고무)의 목적하는 용도에 따라, 상기 언급한 첨가제들을 선택하며 통상적인 양으로 통상적으로 사용한다.

이후에, 전형적으로 본 발명을 위한 카본 블랙(사용되는 경우)의 첨가를 개시한다. 점착제 수지의 전형적인 양은, 본 발명의 실시에 사용되는 트레드 고무에 사용될 것이라 예상되지는 않지만, 약 0.5내지 약 10phr, 대개 약 1 내지 약 5phr을 차지할 수 있다. 가공 보조제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 50phr이다. 상기와 갈은 가공 보조제의 예로는 방향족, 나프텐계 및/또는 파라핀계 가공 오일이 있다. 산화 방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr이다. 대표적인 산화 방지제의 예로는 디페닐-p-페닐렌디아민, 및 기타 예를들어 문헌[Vanderbilt Rubber Handbook(1978), pp. 344-346]에 개시된 것들이 있다. 오존화 방지제(사용되는 경우)의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr이다. 지방산 또는 그의 금속염(사용되는 경우)의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 3phr로, 예를들어 스테아르산 및/또는 스테아르산 아연이 있다. 산화아연의 전형적인 양은 약 2 내지 약 5phr이다. 왁스의 전형적인 양은 1 내지 5phr이다. 종종 미정질 왁스가 사용된다. 교질화제(사용되는 경우)의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 0.3phr로 예상된다. 전형적인 교질화제의 예로는 팬타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐 디설파이드가 있다.

고무의 가황경화는 일반적으로 황 가황경화제의 존재하에서 수행된다. 적합한 황 가황경화제의 예로는 황 원소(유리 황) 또는 황 공여 가황경화제, 예를들어 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물이 있다. 바람직하게, 황 가황경화제는 황원소이다. 당해분야의 숙련가들에게 공지된 바와 갈이, 황 가황경화제는 일반적으로 황 가황경화성 고무 조성물에 약 0.5 내지 약 4phr, 또는 몇몇 경우에 약 8phr 이하, 바람직하게 약 1.5 내지 약 2.5phr 범위, 때때로 2 내지 2.5phr 범위의 양으로 사용된다.

촉진제는 일반적으로 가장경화에 필요한 시잔 및/또는 온도를 조절하고 가황경화물의 성질들을 개선시키기 위해서 다수의 황 가황경화성 고무 조성물에 사용된다. 지연제는 또한 가황경화 속도를 조절하는데 사용될 수 있다. 예를들어 황 가황경화성 고무 조성물의 가황경화를 위한 몇몇 상황하에서, 단일의 촉진제 시스템, 즉 제 1 촉진제 시스템을 사용할 수도 있다. 가황경화 촉진제를 사용하는 경우, 통상적으로 제 1 촉진제(들)는 예를들어 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게 약 0.8 내지 약 1.5phr 범위의 총량으로 사용된다. 또다른 실시태양으로, 제 1 및 제 2 촉진제의 배합물을 사용할 수 있으며, 상기 제 2 촉진제는 예를들어 가황경화물을 활성화시키고 그 특성들을 개선시키기 위해서 약 0.05 내지 약 3 phr의 양으로 사용된다. 상기 촉진제들의 배합은 최종 특성에 대해 상승 효과를 생성시킬 것으로 예상되며상기 촉진제들중 어느 하나를 단독으로 사용한 것보다 다소 우수한 결과가 얻어진다. 또한, 통상의 공정 온도에 의해서는 영향 받지 않으나, 통상적인 가황경화 온도에서는 만족스러운 경화를 생성시키는 지연된 작용 촉진제를 때때로 사용할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 유형의 촉진제로는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트가 있다. 바람직하게, 제 1 촉진제는 설펜아미드이다. 2차 촉진제를 사용하는 경우, 상기 제 2 촉진제는 바람직하게 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다. 황 가황경화제 및 촉진제(들)의 존재 및 상대적인 양은 본 발명의 태양으로 간주되지 않으며, 커플링제와 함께 강화 충전제로서 사용되는 실리카의 용도가 보다 주로 고려된다.

그러나, 본원에 논의된 바와 같이, 상기 첨가제들의 존재 및 상대적인 양은 달리 참고로 하는 경우를 제외하고 본 발명의 중요한 태양으로 간주되지 않으며, 특히 고무면상의 피복물의 자생 황 경화에 의존하는 경우 정량적으로 실리카 강화된 고무 타이어 트레드면에 대한 상술한 피복물의 적용이 보다 주로 고려된다.

타이어를 당해분야의 숙련가들에게 쉽게 명백한 다양한 방법들에 의해 제작하고, 형상화하고, 성형하고 경화시킬 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예들을 참고로 더욱 잘 이해될 수 있으며, 실시예들에서 부 및 퍼센트는 달리 나타내지 않는한 중량기준이다.

실시예 I

카본 블랙 및/또는 실리카를 함유하는 고무 조성물의 표면 저항을 측정하기위해서 변형된 ASTM 방법 D2S7-66을 사용한다. 본원에 사용된 상기 ASTM 과정의 변형은 상기 ASTM 방법의 전압을 500 볼트에서 0.1볼트로 감소시켜 피복된 고무 샘플의 매우 낮은 표면 저항의 측정을 도모하는 상기 전압의 변경으로 필수적으로 이루어진다. 상기 변형된 ASTM 방법을 ASTM D257-66 G 방식이라 칭한다. 상기 G 방식은 공식적인 ASTM 표기가 아니며, 어떠한 ASTM 위원회에도 그 논평이 제출되지 않았으며, 단지 본원에서 사용된 상기 변형을 지칭한다.

ASTM D257-66 G 방식에 사용된 샘플 제조 및 상대 전압을 하기 표 1 및 2에 예시한다.

A. 장치

본원에서 수행된 측정을 위해서, 미국 오하이오주 클레블랜드 소재의 케이쓸리 인스트루먼츠 인코포레이티드(Keithley Instruments, Inc.)의 하기 장치를 사용하였다:

1) 모델 6105 저항 어댑터

2) 모델 487 피코 전류계/소오스(source), 약 1mV 내지 505V로 조절 가능한 조절된 전압 공급원.

표면 저항의 측정을 위해서, 직경 10.2cm 및 두께 약 0.2cm를 갖는 가황경화 고무 조성물 원반을 사용하며, 이 원반은 이후에 개시되는 바와 같이 제조되는 피복된 원반에 비해 두께가 약간 더 크다, 즉 약 0.002 내지 약 0.005cm 더 크다.

표면 저항은 하기 식으로 계산된다:

x = (P/g)(R)

상기식에서,

1) R 은 ASTM D257-66 과정에 기술된 바와 같이 측정된 표면 전기저항(Ω)이고,

2) P 는 사용된 특정 전극 배열에 대해 보호원 전극의 유효 한계, 또는 5.4in x pi(13.7cm x pi)이고,

3) g 는 전극간의 거리, 또는 0.125in(0.32cm)이다.

환상 전극을 사용하는 상기 모델 6105에 대해서, P/g 는 53.4이다.

시편을 모델 6105 장치내에 적당하게 놓고 적당한 전력 공급 전압을 적용시킬 때, 전류는 상기 장치의 전기계상에서 판독하며 표면저항치는 하기의 계산을 통해 알 수 있다:

R = (53.4/I)(V)

상기식에서,

1) R 은 샘플의 표면 저항이고,

2) V 는 포저 공급원(poser supply)으로부터 인가된 전압(볼트 또는 밀리볼트)이고,

3) I 는 전기계에서 판독한 전류이다.

B. 샘플 제조

카본 블랙 및 실리카 강화재를 사용하여 고무 조성물을 제조하였다. 상기 조성물의 성분들을 2단계, 즉 염기성 성분들에 대한 첫번째 단계에 이어서 경화제에 대한 두번째 단계로 혼합하였다. 상기와 같은 혼합 공정은 고무 혼합 분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다. 첫번째 단계로, 상기 성분들을 약 160 내지 170℃의 온도에서 약 3분간 고무 혼합기에서 혼합한 다음 상기 혼합물을 상기 혼합기로부터 회수하여 약 25℃로 냉각시켰다. 두번째 단계로, 상기 혼합물을 경화제 성분들과 함께 약 110℃에서 약 1.5분간 고무 혼합기에서 혼합한 후에, 최종 혼합물 또는 조성물을 상기 혼합기로부터 회수하고 약 25℃로 냉각시켰다. 생성된 조성물을 카본 블랙 강화된 고무 조성물 및 실리카 강화된 고무 조성물에 대해 약 150℃의 승온 및 약 18분의 조건하에서 가황경화시켰다. 본 실시예의 목적을 위해, 상기 고무 조성물을 카본 블랙 강화된 고무에 대해서는 조성물 실험 X로, 실리카 강화된 고무에 대해서는 조성물 실험 Y로 나타낸다. 상기 각각의 조성물들은 하기 표 1에 나타낸물질들로 구성되었다.

1. 더 굿이어 타이어 & 러버 캄파니로부터 부덴(Budene) 1207로서 시판되는 시스 1,4-폴리부타디엔 탄성중합체

2. 고무 가공 오일 28.13부 및 E-SBR 75부를 함유하는, 23.5%의 결합된 스티렌과 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 탄성중합체, 더 굿이어 타이어 & 러버 캄파니로부터 플리오플렉스(Plioflex) 1712로서 시판됨

3. 롱-푸랑사의 Z1165MP 실리카

4. 비스-(3-에톡시실릴프로필)테트라설파이드와 카본 블랙의 50/50 비의 혼합물, 데구사로부터 X50S로서 시판됨

5. 방향족 고무 가공 오일

6. 미정질 왁스의 혼합물

7. 파라 페닐렌 디아민 유형의 산화 방지제

8. 테트라메틸 티우람 디설파이드 촉진제

C. 수성 고무 피복 조성물

전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 수성 고무 조성물을 정량적 양의 전기 전도성 카본 블랙을 함유하도록 제조하였다. 상기 수성 조성물은 수성 라텍스 유화액을 전기 전도성 카본 블랙의 수 분산액과 블렌딩함으로써 제조하였다.

상기 실리카 강화된 고무 조성물 Y의 미가황경화 샘플 원반의 한면을 전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 수성 고무 조성물로 브러싱에 의해 피복시켰다.

상기 피복된 원반을 약 150℃에서 약 18분간 가황경화시켰다. 본원에서는 상기 피복물을 상기 조성물과 동시가황경화시키는 것으로 간주한다. 상기 피복물은 약 0.002 내지 약 0.005cm의 추정 두께를 가졌다.

전기 전도성 카본 블랙을 함유하는 수성 고무 피복 조성물은 하기 표 2에 나타낸 물질들 또는 성분들로 구성되었다. 상기 조성물에 에어 프로덕츠(Air Products)의 설피놀(Surfynol) 465 에폭실화된 테트라 메틸데실렌디올 습윤제 약1phr을 사용하였다.

1. 약 60중량%의 고무 함량 및 약 10.8의 pH를 갖는 천연 고무 라텍스(시스 1,4-폴리이소프렌).

2. 약 70중량%의 탄성중합체 함량을 갖는 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 탄성중합체(이때 상기 공중합체는 약 23%의 결합된 스티렌을 함유하며 약 10.5의 pH를 갖는다), 더 굿이어 타이어 & 러버 캄파니로부터 LPF 5356으로서 시판됨.

3. 약 20중량%의 카본 블랙 및 약 9의 pH를 갖는 카본 블랙/수 분산액, 전기 전도성 카본 블랙 분산액으로, 볼든 케미칼스(Borden Chemicals)로부터 AQUABLAK 320으로서 시판됨.

ASTM D257-66에 따라 측정된, 전압 조절된 X 및 Y 샘플 및 상기 피복된 조성물 Y 샘플(원반)의 표면 저항을 하기 표 3에 나타낸다.

경험상, 대단히 낮은 표면 저항때문에, 전압을 0.5V, 심지어 0.1V 정도까지 낮추어 상기 장치의 전류계가 과부하되지 않도록 할 필요가 있었다.

상기 ASTM D257-66, G 방식은 상술한 0.1볼트의 전압을 사용한다.

1. OL 은 단순히 상기 장치의 밀리전류계가 과부하된 것을 의미한다.

본원에서 상기 실시예들은 적합한 전기 경로가 고무 라텍스 및 전기 전도성 카본 블랙의 블렌드로 구성된 본 발명에 사용된 피복물의 적용에 의해 비교적 절연성인 실리카 강화된 고무 표면상에 형성될 수 있음을 입증한 것으로 간주된다. 또한 이들 실시예들은 상기와 같은 피복불을 적합한 건조 시간으로 절연성 실리카 강화된 트레드로 구성된 트레드를 갖는 타이어의 제조에 적용시켜 상기 타이어에서 지면으로의 전기 에너지의 소산에 적합한 전기적 경로를 생성시킬 수 있음을 입증한 것으로 간주된다.

본 발명을 예시하기 위해 몇몇 대표적인 실시태양 및 상세한 설명을 나타내었지만, 본 발명의 진의 또는 범위로부터 이탈됨없이 본원내에서 다양한 변화 및수정을 수행할 수 있음은 당해분야의 숙련가들에게 자명할 것이다.

제 1 도는 캡/베이스-윙 구조의 트레드위에 본 발명의 피복물이 적용된 미가황경화 타이어 구조재의 횡단면 사시도이다.

제 2 도는 캡/베이스-윙 구조의 트레드를 나타내는 가황경화 타이어의 횡단면도이다.

제 3, 4 및 5 도는 외면에 본 발명의 피복물이 적용된 다양한 압출된 미가황경화 직사각형 트레드 스톡 스트립 구조물의 횡단면도이다.

제 6 도는 윙이 트레드 캡의 측벽 부분위에 좋이고 돌출부 및 홈이 배열된 트레드 캡/베이스-윙 구조, 및 또한 상기 트레드의 표면위에 동시가황경화된 본 발명의 피복물을 나타내는 가황경화 타이어 구조재의 횡단면 사시도이다.

제 7 도는 타이어 돌출부의 외면 부분의 피복이 마모된, 제 6 도의 트레드를 도시한다.

Claims (5)

1. (A) 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 라텍스, 유화 중합 제조된 폴리부타디엔 라텍스 및 천연 고무 시스 1,4-폴리이소프렌 라텍스중에서 선택된 하나 이상의 수성 고무 라텍스 및

   (B) 카본 블랙이 25 내지 200phr의 양으로 존재하는 전기 전도성 카본 블랙의 수성 분산액의 블렌드를 포함하고,

   건조 및 황 경화시 ASTM 시험 D257-66, G 방식에 따르는 표면 저항이 10,000Ω 미만임을 특징으로 하는

   수성 고무 조성물.
2. (A) 제 1항에 따르는 수성 고무 조성물로 이루어진 피복물을, 상기 피복물이 연장되어 캡/베이스 구조의 미가황경화 황 경화성 고무 타이어 트레드 캡의 외면에 인접배치된 하부의 트레드 베이스의 외면의 적어도 일부를 덮도록 상기 캡의 외면에 적용하는 단계 및

   (B) 상기 피복물을 건조시키는 단계를 포함하며,

   상기 캡 고무가 40 내지 90phr의 실리카 및 10phr이하의 카본 블랙을 함유하고, 상기 하부의 베이스 고무가 약 40 내지 약 60phr의 카본 블랙을 함유함을 특징으로 하는

   고무 타이어 트레드의 제조 방법.
3. 제 2 항에 따라 제조된 피복된 타이어 트레드를 사용하여 타이어 구조재를 형성하는 단계, 및

   상기 피복된 타이어 구조재를 금형 내에서 성형하고 가황경화시켜 돌출부 및 이와 연결된 홈을 갖도록 배향된 트레드를 갖는 타이어를 형성하되, 상기 피복물을 동시가황경화시키고 이를 돌출부의 외면, 및 홈의 벽면 및 바닥면 위로 연장시키는 단계를 포함하며;

   상기 피복물이 트레드 베이스 및/또는 타이어 카커스의 카본 블랙 강화 고무의 일부로 연장되어 이와 접촉하고;

   적용된 피복물의 두께가 0.005cm 미만임을 특징으로 하는,

   타이어의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   트레드가 캡/베이스-윙 구조를 갖고, 상기 베이스의 윙이 상기 베이스의 측방향 연장부이며, 피복물가 상기 트레드 캡의 외면에 인접배치된 베이스-윙의 외면의 적어도 일부로 연장되어 이를 덮음을 특징으로 하는

   트레드의 제조방법.
5. 제3항에 있어서,

   트레드가, 베이스의 윙이 베이스로부터 측방향 바깥쪽으로 연장되고 타이어카커스의 측벽 부분위의 방사상 안쪽으로 연장된 캡/베이스-윙의 구조이고, 피복물이 상기 트레드 캡의 외면에 인접배치된 베이스-윙의 외면의 적어도 일부로 연장되어 이를 덮지만 트레드 베이스 및 베이스-윙과, 타이어 카커스 측벽간의 내면은 덮지 않음을 특징으로 하는

   타이어의 제조 방법.