KR100403069B1 - 카본블랙을함유하는외부캡이장착된실리카보강고무트레드를갖는타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본블랙 보강된 고무 카커스로 구성되고, 고무 트레드가 실리카에 의해 정량적으로 보강되고, 정량적 양의 카본볼랙을 함유하는 상기 고무 트레드의 외부 표면상에 얇은 일체형의 고무 외부 캡을 갖는 고무 타이어에 관한 것이다.
하나의 양태에서, 본원에서 외부 상부캡으로서 언급하기도 하는 상기 외부 캡은 통상 지면과 접촉되는 트레드의 외부 표면을 가로질러 연장되고, 다른 양태에서, 상기 외부 상부캡은 지면과 접촉되는 상기 트레드 표면의 외곽부, 즉 주변 모서리 위로만 연장된다.
외부의 카본블랙 보강된 고무 트레드 상부캡은 상기 외부 트레드 상부캡에서 타이어 카커스의 비드부로의 감소된 전기 저항의 통로 및 따라서 차량에서 노면으로의 상기 통로를 제공하는 방식으로, 타이어의 하나 이상의 카본블랙 보강된 고무 성분과 결합한다.

Description

카본블랙을 함유하는 외부 캡이 장착된 실리카 보강 고무 트레드를 갖는 타이어
본 발명은 카본블랙으로 보강된 카커스(carcass), 및 정량적인 실리카 보강물 및 최소량의 카본블랙을 함유하는 고무 트레드를 갖춘 고무 타이어에 관한 것이며, 임의의 경우에 상기 트레드는 정량적 양의 카본블랙, 및 경우에 따라서 최소량의 실리카를 함유하는 고무로 구성되며 지면에 접촉하도록 된 트레드의 외부 표면상에 얇은 일체적 고무 외부 상부캡 층을 갖고 있다.
하나의 양태에서, 본 발명은 또한 가황되고 카본블랙으로 보강된 카커스 및, 캡/베이스 구조, 특히 캡/베이스-윙 구조의 가황된 트레드를 갖는 고무 타이어에 관한 것이며,이때 상기 트레드 캡은 실리카에 의해 정량적으로 보강되고, 상기 카커스의 측벽부 위로 연장되는 하부의 베이스, 또는 임의의 경우에 베이스-윙은 카본블랙으로 보강되고, 상기 트레드 캡은 상기 트레드 캡의 적어도 일부분 에서 얇은 일체적 고무 외부 상부캡 층을 갖고 상기 트레드 베이스, 또는 임의의 경우에 베이스-윙의 외부 표면부 위로 연장되고, 선택적으로 타이어 카커스의 측벽과 접촉될 수 있으며, 여기서 상기 얇은 일체적의 고무 외부 상부캡 층은 정량적 양의 카본블랙 및 임의의 경우에 최소량의 실리카를 함유하고,임의의 경우에 상기 트레드 캡 및 베이스 또는 베이스-윙과 동시가황된다.
카본블랙으로 보강된 일체적의 고무 외부 트레드 상부캡은 지면과 접촉하도록 하는 방식으로 상기 트레드의 외부 표면과 일체적으로 되고, 상기 타이어 트레드의 외부 표면을 가로질러서 또는 선택적으로 단지 상기 트레드의 외부 표면의 주변 모서리 위에만 연장될 수 있다.
외부 트레드 상부캡은 타이어 카커스의 하나 이상의 카본블랙 보강 구성요소와 결합하여 상기 외부 트레드 상부캡에서 타이어 카커스의 비드부로의 감소된 전기 저항의 연속적인 통로를 제공한다. 이러한 감소된 전기 저항은 실리카르 보강된 타이어 트레드 자체와 타이어 카커스의 비드부 사이의 전기 저항과 비교된다.
공기압 고무 타이어는 전형적으로 황 경화성 또는 임의의 경우에 황 경화된 디엔계 탄성중합체인 다양한 고무의 블렌드일 수 있는 고무 트레드로 통상 제조한다. 트레드부를 포함하여 타이어 고무는 전형적으로 카본블랙 보강 충전제, 및 임의의 경우에 최소량의 실리카로 보강된다.
하나의 양태에서, 고무 타이어의 트레드는, 통상 트레드의 외부 부분이 캡이고, 트레드 캡과 지지 타이어 카커스 사이의 트레드의 기본 부분이 그의 베이스인 캡/베이스 구조로 제조한다. 캡부는 통상 지면에 접촉하도록 고안되어 있어서 그와 관련된 특성을 갖고, 베이스부는 일반적으로 타이어 카커스위에 덧씌워지고 통상 캡을 지지하도록 고안되어 지면에 접촉하지는 않는다. 이러한 캡/베이스 구조는 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 본 발명의 목적을 위해 트레드 캡이 실질적으로 실리카로 보강되고 하부의 트레드 베이스가 실질적으로 카본블랙으로 보강되도록 한 캡/베이스 구조의 트레드가 고안되었다.
하나의 양태에서, 타이어 트레드 또는 캡/베이스 구조의 트레드 베이스는, 트레드부 또는 임의의 경우에 트레드 베이스가 타이어 카커스중 타이어 측벽의 외부 표면을 지나서 바깥쪽으로 연장될 수 있는 베이스-윙의 형태로 존재할 수 있다.
통상적인 트레드,및 임의의 경우에 트레드 캡/베이스 구조물은 전형적으로 압출 공정에 의해 제조하며, 상기 압출 공정에서 캡/베이스 구조물의 경우에는 캡 및 베이스는 함께 압출되어 일체화된 압출물로 성형된다. 이러한 트레드 압출 공정은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
예시하기 위해, 타이어는 원주상의 트레드 및 그의 지지 카커스로 구성되어 있다고 본다. 상기 카커스는 비록 제한되지는 않지만 카본블랙으로 보강된 고무 측벽 (상기 측벽의 외부 표면부는 예를들면 백색 이산화티타늄과 같은 적당한 안료에 의해 착색될 수 있지만 카본블랙은 함유하지 않는다), 비드, 아펙스(apex), 내부 라이너 및 패브릭 보강된 플라이를 비롯한 지지 카커스 플라이를 포함하는 비교적 통상적인 요소로 구성되어 있다고 본다. 타이어의 쇼율더(shoulder)영역은 타이어 측벽이 그의 트레드와 접촉하는 타이어부인 것으로 여겨진다. 상기 영역은 통상적으로 날카로운 경계선이 아니며, 그의 실제 위치는 타이어마다 약간 다를 수 있다. 카커스의 비드부는 전형적으로 카본블랙 보강된 고무에 싸여있고 타이어 자체가 장착되어 타이어/림 어셈블리를 형성하는 금속 림과 접촉하도록 된 와이어의 비교적비연장성 번들로 구성되며, 상기 어셈블리 자체는 자동차, 특히 자동차 휠상에 장착되기에 적당하다. 림은 전형적으로 강철 또는 알루미늄 또는 그의 합금이고, 따라서 상기 금속이 전기 흐름에 대해 상당히 낮은 저항을 갖는 것으로 여겨지기 때문에 전기 전도성이다. 금속 림에 대해서 본원에서 사용된 "금속"이란 용어는, 예를들면 당분야의 숙련자에게 이해되는 상기 언급된 강철 및 알루미늄 림과 같은 전기 전도성 금속을 의미한다.
"카본블랙 보강된"이란 용어는 카본블랙으로 보강된 타이어 카커스 고무의 고무 구성요소가 정략적인 양, 통상 25 phr 이상의 카본블랙 보강물 및 임의의 경우에 최소량의 실리카를 함유하며, 카본블랙과 실리카의 중량비가 5/1 이상임을 의미한다.
일부 타이어 구조물에서, 예를들면 칩퍼(chipper) 및 체이퍼(chafer)로도 알려진 구성요소와 같은 카본블랙으로 보강된 고무 구성요소를 타이어 구조물의 비드 영역에 위치시켜 금속 림에 대해 비드 구성요소를 완충작용하는 것을 보조할 수 있다고 알려져 있다. 이러한 문맥에서, 타이어 카커스의 상기 언급된 비드 구성요소란 달리 언급하지 않으면 기타 관련 고무 구성요소를 포함하고, 따라서 타이어 카커스의 일부가 된다.
실제로, 당분야의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 공기압 타이어로도 언급될 수 있는 타이어는 금속 림상에 탑재되고, 공기 압력을 금속 림과 공기압 타이어 카커스에 의해 싸여진 공동에 적용한다.
공기압 타이어 및 타이어 카커스의 상기 언급된 구조 구성 요소 또는 구성요소 뿐만 아니라 상기 타이어/림 어셈블리는 또한 이러한 타이어 분야에서 친숙한 것으로 알려져 있다.
혼합되지 않은 고무 그 자체는 실질적으로 전기 절연체 또는 다시말하여 극히 불량한 전기 전도체로 일반적으로 여겨지고 있음은 인식하는 것이 중요하다.
카본블랙으로 보강된 고무 자동차 타이어는, 전기 흐름에 대해 여전히 일정한 저항을 제공하면서, 카본블랙으로 보강되지 않은 고무보다 상당히 높은 전기 전도성 또는 전기 흐름에 대한 보다 낮은 저항을 갖는다.
지면을 돌아다니도록 고안된 자동차에 장착된 타이어/림 어셈블리에 있어서, 비교적 낮은 전기 저항의 연속적인 통로는 상기 타이어/휠 (타이어/림) 어셈블리의 전기 전도성 금속 림과 외부 타이어 트레드 표면, 및 거기서부터 지면과 접촉하는 트레드 구성요소를 포함한 타이어의 카본블랙으로 보강된 고무를 통한 지면 사이에 형성되는 것으로 여겨진다.
이러한 방식에서, 본원에서는 지면에서 움직임에 따라서 회전휠 및 관련 타이어/림 어셈블리와 같은 움직이는 자동차 내부 또는 자동차의 구성요소에 의해 잠재적으로 만들어질 수 있는 잠재적 전기 에너지가, 상기 자동차상의 타이어/림 어셈블리의 림으로부터, 타이어 카커스 및 트레드, 또는 캡/베이스 구조물중 트레드의 트레드 캡의 카본블랙으로 보강된 고무 통로를 통해 지면으로 소산되는 것으로 여겨지며, 여기서 상기 트레드 또는 임의의 경우에 트레드 캡은 통상 지면과 접촉하도록 된 타이어의 외부 고무 표면이다.
또한, 하나의 양태에서, 타이어 카커스 및 관련된 트레드의 카본블랙으로 보강된 고무는 잠재적인 전기 에너지를 소산시키고, 따라서 지면을 따라 움직이는 자동차의 회전 타이어의 동력학적 조건하에 구축 및/또는 축적으로부터 정전 하전을 지연시키거나 또는 제거시키기에 낮은 전기 저항을 제공하는 것으로 여겨진다.
선택적으로, 실제로 지면과 접촉하도록 고안되며 실리카에 의해 정량적으로 보강되고, 또한 예를들면 15 phr 이하와 같은 단지 최소량의 카본블랙을 함유하도록 제조된 외부 고무 트레드를 갖는, 카본 블랙으로 보강된 고무 타이어가 종종 제조될 수 있다.
이러한 실리카로 보강된 타이어 트레드 구조물에서, 타이어, 즉 상기 언급된 전체의 타이어 카커스의 다양한 기타 고무 구성요소는 카본블랙 및 임의의 경우에 최소량의 실리카에 의해 정량적으로 보강되고, 따라서 1 메그오옴 이하의 비교적 낮은 전기 저항을 가질 수 있는 반면, 실리카로 보강된 트레드 자체는 1000 메그오옴 이상의 상당히 높은 전기 저항을 가질 수 있으며, 또한 이러한 트레드는 타이어 카커스와 지면 사이에 일정한 전기 절연 효과를 창출한다. 이러한 타이어 구조물은 타이어로부터 지면으로, 및 특히 타이어/림 어셈블리의 금속 림으로부터 타이어 트레드, 이로부터 지면으로 정전기를 소산시키는 능력을 그다지 갖지 못하며, 이는 움직이는 자동차의 타이어 회전의 동력학적 조건에 의해 발생할 수 있다. 따라서, 생성 또는 증가하는 잠재적인 정전기는 카본블랙으로 보강된 트레드를 갖는 유사한 타이어보다 실리카로 보강된 트레드를 갖는 상기 타이어 구조물에서 높다고 여겨진다.
따라서, 실리카에 의해 정량적으로 보강된 고무 트레드 및 임의의 경우에 최소량의 카본블랙 보강물을 갖는 타이어에 대해 타이어 비드부와 트레드 외부 표면 사이에 비교적 낮은 전기 저항의 적합한 통로를 제공하는 것이 바람직하다.
발생된 전기 에너지의 소산은 완전히 이해할 수는 없지만, 자동차 타이어에 관한 한 전기는 주로 강철 또는 알루미늄의 금속 림으로부터, 예를들면 타어이 카커스의 카본블랙으로 보강된 고무 표면상에서부터 또는 상기 표면을 통해 카본블랙으로 보강된 고무 트레드의 외부 표면 및 거기서부터 지면으로 전달될 수 있는 것으로 여겨진다.
정량적으로 실리카 보강된 고무 트레드의 외부 표면상에 카본블랙을 함유하는 고무 조성물의 유기 용매계 코팅 또는 수계 코팅을 적용하는 것이 타이어의 카본블랙 보강된 고무 측벽 영역을 외부 트레드 표면 및 거기서부터 자동차의 타이어가 회전함에 따라 지면으로 연결되는 비교적 낮은 저항의 통로를 촉진한다고, 생각할 수 있다. 실로, 수계 또는 유기 용매계 조성물로서 적용할 수 있고, 예비-경화 도료로 불리기도 하는 탄성체/카본블랙 코팅은, 타이어가 적당한 주형에서 경화되기 이전에 그린(Green) 또는 비가황된 타이어 구조물의 다양한 표면에 도포된다. 이러한 예비-경화 도료의 목적은, 예를들면 타이어와 그의 관련된 경화 주형 사이의 마찰을 감소시키고, 경화 작업시 타이어와 주형 사이에 공기 추기를 증가시키는 것이다. 예를들면, 미합중국 특허 제 4,857,397 호 및 제 4,329,265 호를 참고한다.
그러나, 타이어 트레드 표면에 적용하는 경우, 얇은 외부 고무 코팅은 타이어를 사용하는 경우 전형적으로 비교적 빠르게 마모되어, 돌기/홈(lug/groove) 고안 또는 구조를 갖는 타이어 트레드중의 홈의 표면상에만 상기 코팅물을 남기는 것으로 여겨진다. 따라서, 본원에서, 실리카에 의해 정량적으로 보강된 트레드를 갖는 타이어에 있어서 상기 타이어로부터 지면으로의 비교적 낮은 전기 저항을 촉진하도록 하기 위해서는, 코팅물의 매우 작은 부분, 즉 타이어 트레드의 돌기 벽상의 코팅막의 두께로도 실제로 직접 지면에 제공하거나, 또는 지면에 접촉하는데 유용한 것으로 여겨진다.
따라서, 실용적이려면, 실리카 보강된 고무 트레드의 외부 표면상의 카본블랙 보강된 트레드의 외부 상부캡 층이 상기 트레드와 일체적인 얇은 카본블랙-함유 고무층이고, 특히 돌기 벽을 포함하는 타이어 트레드 홈에서 트레드에 대한 우수한 접착력을 가지고, 타이어 돌기 벽면의 외부 상부캡 층의 바닥에 대해 충분한 단면 두께, 또는 표면적이 존재하여, 트레드의 돌기의 외부 표면으로부터 상기 층이 마포된 이후에도 효과적일 수 있도록 해야한다고 여겨지고 있다.
하나의 선택적인 양태에서, 돌기 및 홈이 결합되어 통상적으로 이루어진 타이어 트레드에 있어서, 카본블랙으로 보강된 외부캡층이 타이어의 카본블랙으로 보강된 고무부, 즉 트레드 캡/베이스 구조의 경우 트레드 베이스를 포함한 타이어 카커스와 보다 완전히 연결시키기 위해, 홈은 직/간접적으로 측벽 및 트레드가 만나는 타이어 영역인 타이어의 카본블랙으로 보강된 고무 쇼올더와 연결되는 것이 바람직하다.
당분야의 숙련자에게 공지되고, 본 발명의 목적을 위한 타이어 트레드 캡/베이스 구조에 있어서, 상기 캡은 실질적으로 실리카로 보강되고, 그의 베이스는 실질적으로 카본블랙으로 보강되는 것이 계획되었다.
실제로, 고무 외부 트레드 상부캡 층은 (i) 정량적 양의 카본블랙을 함유하고, 상기 언급된 조건하에서 전기 에너지를 소산시키는데 보조하기 위해 비교적 낮은 전기 저항을 갖고, (ii) 돌기 및 홈으로 이루어진 타이어 트레드 구조물의 홈 벽 및 트레드와 일체적이 이루어지도록 고무 타이어 트레드와 동시가황시키고, (iii) 상기 트레드의 트레드 특성에 그다지 영향을 주지 않을 정도로 비교적 얇고, (iv) 돌기 및 홈 구조물의 트레드중에 돌기 벽상에 층의 횡단면이 지면에 대해 적합하게 낮은 전기 저항을 나타낼 수 있도록 충분히 두꺼워 극히 낮은 전기 저항을 갖는 카본블랙으로 카본블랙의 선택을 제한할 필요가 없는 것이 바람직하다. 실로, 타이어의 사용시 타이어 트레드 돌기의 외부 표면으로부터 외부 캡 고무 조성물이 마모되어 돌기 벽상의 외부 캡층의 횡단면 또는 두께가, 트레드로부터 지면으로의 비교적 낮은 전기 저항의 통로가 나타내도록, 좌우된다.
본원에서 사용된 "실리카에 의해 정량적으로 보강된", "정량적으로 실리카 보강된 고무" 등의 용어는 일반적으로 약 30 내지 약 100, 바람직하게는 약 30 내지 약 90 phr의 실리카 및 선택적으로 약 20 phr 이하를 함유하는 트레드 캡/베이스 구조물에서 타이어 트레드와의 결합 및 고무 타이어 트레드 캡과의 결합에 사용된다. 통상 실리카와 카본블랙의 중량비는 2/1 이상 및 때때로 10/1 이상이 바람직하다.
본원에서 사용되고, 통상적인 수행에 따르는 "phr"이란 용어는 "고무 100 중량부당 각 물질의 중량부"를 의미한다. 본원에서 기재시, 고무 및 탄성체는 교대로사용한다.
본원을 기재함에 있어서, 용어 "가황된" 또는 "가황성"은 경우에 따라 용어 "경화된" 및 "경화성"과 호환성있게 사용될 수 있다.
본 발명에 따라서, 타이어 트레드는 (i) 트레드 및 (ii) 상기 트레드의 외부 표면의 적어도 일부위의 외부 상부캡으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트의 종방향 스트립으로 이루어지고, 여기서 상기 트레드는 약 30 내지 약 100, 선택적으로 약 40 내지 약 90 phr의 침강 실리카, 및 선택적으로 약 20 phr 이하의 카본블랙을 함유하고, 상기 트레드 외부의 상부캡은 약 80 내지 약 150의 CTAB가를 갖는 약 25 내지 약 100 phr의 카본블랙을 함유한다.
하나의 양태에서, 타이어 트레드에 있어서, 카본블랙을 사용하는 경우 실리카와 카본블랙의 중량비가 약 2/1 이상 및 바람직하게는 10/1 이하가 때때로 바람직하다.
또한 본 발명에 따라서, 타이어 트레드는 (i) 트레드 캡, (ii) 하부의 트레드 베이스, (iii) 선택적으로 미니윙, 및 (iv) 외부 캡층으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트의 종방향 스트립으로 구성된다.
또한 본 발명에 따라서, 공기압 타이어는 측벽, 비드부 및 주변 고무 트레드를 함유하는 카본블랙 보강된 고무 카커스로 이루어지며, 상기 트레드는 (i) 트레드 및 (ii) 외부 상부캡 층으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트로 이루어지고; 여기서, 상기 상부캡 층은 상기 타이어 카커스의 적어도 일부와 접촉하고, 지면과 접촉하도록 된 상기 트레드의 외부 표면부 위로 연장되고; 상기 트레드는 약 30 내지 약 100 phr의 침강 실리카, 및 선택적으로 약 20 phr 이하의 카본블랙을 함유하고, 상기 트레드 외부의 상부캡은 약 80 내지 약 150의 CTAB가를 갖는 카본블랙 약 25 내지 약 100 phr을 함유한다.
이러한 타이어는 가황되어 상기 트레드 상부캡이 동시가황되고 상기 트레드와 일체적을 이루며, 상기 트레드는 돌기 및 홈 구조를 갖는다.
본 발명의 하나의 양태에서, 상기 상부캡 층이 지면과 접촉하도록 된 외부 트레드 표면의 각 면의 주변 외부 표면과 일체적을 이루고, 그 주변을 덮으며, 트레드의 전체 외부 표면보다는 적게 덮도록 되어 있는 이러한 타이어가 제공되었다. 예를들면, 이러한 상부캡 층은 트레드의 외부 표면의 50% 미만을 덮을 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 타이어 카커스의 측벽이 타이어 트레드 면의 원주상의 말단의 적어도 일부로 연장되고, 상기 트레드 및 상기 오버레이(overlay) 측벽 사이에 위치하는, 동시압출되고 동시가황된 상부 캡층화된 트레드의 접착물을 갖는 타이어가 제공된다.
또한, 본 발명에 따라서, 공기압 타이어는 측벽 및 비드부를 갖는 카본블랙 보강된 고무 카커스, 및 캡/베이스 구조물의 원주상 고무 트레드로 이루어지고, 상기 트레드가 (i) 트레드 캡, (ii) 하부의 트레드 베이스, (iii) 선택적으로 미니윙, 및 (iv) 외부 상부캡 층으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트로 구성되고; 미니윙을 사용하는 경우, 상기 트레드 베이스 및/또는 미니윙이 타이어 카커스의 측벽과 접촉하고, 상기 미니윙을 사용하는 경우, 상기 미니윙은 상기 타이어 카커스 측벽의 일부 위로 연장되고, 상기 상부 캡 층이 상기 타이어 카커스측벽과 접촉한 상태로 상기 트레드 베이스 및/또는 미니윙의 적어도 일부와 접촉하면 그로부터 지면과 접촉하도록 된 상기 트레드 캡의 외부 표면부 및 그 위로 접촉하여 연장되고; 상기 트레드 캡이 약 30 내지 약 100 phr의 침강 실리카 및 선택적으로 약 20 phr 이하의 카본블랙을 함유하고; 상기 트레드 외부 상부캡, 상기 트레드 비드 및 선택적인 미니윙이 약 80 내지 약 150의 CTAB가를 갖는 카본블랙 약 25 내지 약 100 phr를 함유하는 공기압 타이어를 제공한다.
이러한 타이어는 가황되어 상기 트레드 상부캡이 동시가황되고, 상기 트레드 캡 및 상기 트레드 캡 및/또는 선택적인 미니윙과 일체적을 이루고, 상기 트레드 캡이 돌기 및 홈 구조를 갖는다.
본 발명의 하나의 양태에서, 상기 상부캡 층이 지면과 접촉하도록 된 외부 트레드 표면의 각 면의 주변 외부 표면과 일체적을 이루고, 주변을 덮으며, 상기 트레드의 전체 외부 표면보다는 적게 덮는 타이어가 제공된다. 예를들면, 이러한 상부캡 층은 트레드의 외부 표면의 50% 미만을 덮을 수 있다.
본 발명의 또다른 양태에서, 상기 트레드 상부캡이 상기 트레드 베이스, 또는 미니윙을 사용하는 경우, 미니윙의 외부 표면과 일체적을 이루고, 상기 표면을 덮지만, 단 상기 트레드 상부캡 층이 트레드 베이스, 또는 미니윙을 사용하는 경우, 카커스 측벽과 접촉하는 미니윙의 원주상의 말단의 적어도 일부를 덮는 타이어를 제공한다.
언급된 트레드 구성요소, 즉 트레드, 트레드 캡, 트레드 베이스 및 미니윙은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다. 명확하게 하기 위해, 첨부된 도면을 참고로한다.
"동시압출" 및 "동시압출된"이란 용어는 고무 구성요소가 동일한 다이를 통해 압출되고, 단순히 따로따로 압출되는 것이 아니라 함께 결합되어 압출되는 것을 의미한다.
본 발명의 수행에 있어서, 상기 트레드 라미네이트는 약 80℃ 내지 약 150℃, 보다 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도에서 동시압출에 의해 성형된다.
트레드 구성요소의 고온 동시압출은 다른 방법으로는 쉽게 달성할 수 없는 라미네이트의 일체적 구조를 만드는데 특히 유리하다. 일반적으로, 트레드 캡, 트레드 베이스 및 트레드 미니윙의 동시압출은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
외부 트레드 상부캡 층은 전형적으로 약 0.005 내지 약 0.08 cm로 가황된 트레드의 외부 표면 두께를 갖는다. 상기 두께는 상기에서 지적한 바와 같이 중요하다.
외부 트레드 상부캡 층은 트레드에 의해 동시압출되고 동시가황된다는 측면에서 트레드와 일체적일 수 있는 것으로 여겨진다. 또한, 외부 트레드 상부캡 층은 특히 약 50℃ 미만의 온도에서 용매 기본의 고무 조성물로 비교적 찬 트레드를 코팅시키거나 또는 비교적 찬 타이어 트레드에 비교적 냉각 예비-압출된 고무 스트립을 적용시키고, 상기 어셈블리를 동시가황시키므로써 성형되는 단순하지 않은 라미네이트이다.
상기 언급된 트레드 외부 캡이 트레드와, 또는 트레드 캡/베이스 구조물의경우, 트레드의 캡 및 베이스와 동시압출되어 성형된 것은, (1) 라미네이트의 구성요소의 접착이 그의 고온 비가황된 상태로 압출된 라미네이트로 성형되기 때문에 보다 우수해지고, (ii) 보다 우수한 동시가황공정이 수행되고, (iii) 노출된 표면 오염의 가능성이 감소되거나 또는 제거되기 때문에, 트레드 캡상에 용매계 고무 코팅을 간단히 도포하는 것보다 상당한 잇점을 갖고 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 특히 외부 캡층에 대한 카본블랙은 수행상 적합하게 전기 전도성이며, 즉 카본블랙을 함유하는 고무 조성물에 있어서 발생하는 전기 에너지를 적합하게 소산시키기에 적합한 전기 저항을 갖는다는 것은 바람직하다. 타이어의 전기 저항은 실시예 I에 기재된 GT-R 시험에 의해 측정한 경우 약 100 메그오옴 이하 및 최대 약 100 메그오옴이어야 하는 것으로 여겨진다.
실제로, 본 발명의 타이어는, GT-R 시험에 따라서 상기 트레드 상부캡 층 부재의 타이어가 200 메그오옴을 초과하는 전기 저항을 갖고, 상기 트레드 상부캡을 갖는 상기 타이어가 100 메그오옴 미만의 전기 저항을 갖고, 상기 상부캡 층이 약 0.005 내지 약 0.08 cm의 두께를 가짐을 특징으로 한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 카본블랙은 약 80 내지 약 150의 CTAB 가에 의해 설명되는 충분한 표면적을 갖는 카본블랙이다. 타이어 트레드 보강물로서 전형적으로 사용된 대부분의 카본블랙은 상기 범위내의 CTAB가를 갖는 것으로 인식된다. 카본블랙에 대한 CTAB 표면적 값 및 측정 방법은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
또한 본 발명에 따라서, 타이어는 상기 동시압출된 트레드 외부의 상부캡 층을 갖는 외부 주변의 실리카 보강된 트레드와 함께 가황된 카본블랙으로 보강된 탄성체로 이루어진 카커스 구성요소로 구성된다.
실제로, 상기 타이어의 트레드는 돌기 및 홈 구조를 갖는다.
또한 본 발명에 따라서, 캡/베이스 구조의 트레드를 갖는 카본블랙 보강된 고무 타이어가 제공되며, 여기서, 상기 트레드 캡은 이들의 외부 표면의 적어도 일부분 위에 외부 트레드 상부캡 층을 가지고, 이때 상기 트레드 베이스 트레드 캡 및 트레드 외부 캡은 개별적으로 황-경화성 디엔 탄성체계 조성물로 구성되고, 상기 트레드 베이스는 주로 카본블랙으로 보강되고, 상기 트레드 캡은 주로 실리카로 보강되고, 상기 외부 상부캡 층은 주로 카본블랙으로 보강된 고무 조성물로 구성됨을 특징으로 한다.
"동시가황된"이란 용어는 동시압출된 트레드 구성요소가 고무타이어 카커스와 함께 동시가황됨을 의미한다. 이러한 동시가황은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
또한 본 발명에 따라서, 타이어의 제조 방법은 (A) 실리카 보강된 가황성 고무 트레드 및 얇은 카본블랙으로 보강된 가황성 고무 트레드 외부의 상부캡 층의 라미네이트로서 타이어 트레드 조성물을 동시 압출시키는 단계 및 (B) 상기 타이어 트레드 조성물을 카본블랙 보강된 고무의 타이어 카커스상에 적용하여 그의 타이어 어셈블리를 형성시키는 단계를 포함하며; 상기 얇은 외부 상부캡의 일부분은, 지면과 접촉하고 타이어 카커스의 하나 이상의 다른 카본블랙 보강된 고무 구성요소와 접촉하는 것이 의도된 트레드의 외부 표면의 적어도 일부분에 부착되거나 상기 일부분을 지나 연장된다.
하나의 양태에서, 라미네이트의 압출된 타이어 트레드부는 캡/베이스 구조로 이루어지고, 여기서 트레드 캡부는 실리카 보강된 고무이고, 트레드 베이스부는 카본블랙 보강된 고무이고, 상기 언급된 얇은 외부 상부캡 층은 지면과 접촉되는 것이 의도된 상기 트레드 캡의 외부 표면의 적어도 일부에 부착되어 있다.
생성된 타이어 어셈블리는 적합한 주형에서 성형되고 황 경화되어 가황된 타이어로 성형된다.
상기 언급된 트레드 상부캡 층은, 타이어 트레드가 지면과 접촉하고 있는 경우 그 자체와 지면 사이에서, 타이어를 금속 림상에 장착하는 경우 그 자체와 금속 타이어 림을 포함한 타이어 카커스 비드부사이에서 GT-R 시험에 따라 100 미만, 바람직하게는 20 미만의 메그오옴의 연속적인 전기 통로를 형성하도록 고안되어 있다.
비록 제한되지는 않지만, 다양한 가황성 탄성체 및 그의 조합 타이어의 다양한 요소의 구조물중에 사용될 수 있다.
탄성체는 공액 디엔 탄화수소의 단독중합체 및 공중합체, 및 공액 디엔 및 방향족 비닐 화합물(예: 스티렌 및 알파메틸스티렌)의 공중합체를 포함한다. 다양한 디엔의 대표예는 이소프렌 및 부타디엔이다. 다양한 탄성체의 대표예는 시스 1,4-폴리이소프렌(천연 및 합성), 시스 1,4-폴리부타디엔, 스티렌/부타디엔 공중합체의 에멀젼 및 유기 용액 중합 제조된 공중합체, 이소프렌/부타디엔 공중합체, 3,4-폴리이소프렌, 약 30 내지 약 70%의 비닐 함량을 함유하는 중간 비닐 폴리부타디엔 및 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원공중합체이다.
타이어는 고무 타이어 카커스상에 동시압출된 트레드를 형성시키므로써 구조화 된다. 이러한 구조화 및 구축 공정은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
타이어 어셈블리는 승온, 예를들면 약 140℃ 내지 약 180℃의 조건하에 적합한 주형에서 가황한다.
트레드의 동시가황되고 카본블랙 보강된 고무 트레드 외부 상부캡은 실리카 보강된 타이어 트레드와 비교하는 경우, 지면과 타이어 비드부 및 거기서부터 타이어가 장착되는 자동차 휠의 금속 림사이의 정전기의 소산을 위한 통로인 비교적 낮은 전기 저항 통로를 제공한다.
타이어 트레드는 사용시 마모되어 고무 트레드 외부의 상부캡층이 돌기 및 홈 구조를 갖는 타이어 트레드의 돌기의 외부 표면으로부터 마모된 후라도, 정전기의 소산을 위한 통로가 돌기/홈 구조의 트레드의 돌기 벽상에 외부 트레드 상부캡 층에 의해 유지된다.
비록 본 발명이 첨부된 도면의 예시에 제한되는 것은 아니지만, 상기 도면은 본 발명을 더욱 이해하도록 제공된다.
도면을 참고로 하여, 동시압출된 비가황 고무 트레드 (1) 내지 (6)의 횡단면도는, 타이어를 구축하고 적합한 주형에서 타이어를 성형하고 가황시킨 후 형성된 부분, 즉 통상적으로 지면과 접촉하도록 된 상부 트레드 캡 (8), 트레드를 지지하는 선택적인 트레드 베이스 (7) 및 타이어의 트레드 및 측벽 (12)부분을 단축시킬 수 있는 선택적인 미니윙(7A) 및 (7B)인 부분을 도시한다. 트레드가 될 연장부, 및트레드에 인접하고 미니윙 (7A) 또는 (7B)이 될 부분 위에, 정량적 양의 카본블랙 및 임의의 경우에 최소량의 실리카를 함유하는 고무의 얇고 동시압출된 고무 외부의 상부캡 층 (9) 또는 (9A)이 있다.
트레드 베이스가, 통상 바람직하지만, 선택적인 타이어 트레드의 구성요소이라는 것을 인식하는 것이 중요하다. 상기 언급된 미니윙(7A) 및 (7B)은 통상적으로 트레드의 캡/베이스 구조에서 트레드 베이스의 일부 또는 연장부이다. 미니윙은 트레드의 독립적으로 동시압출된 구성요소일 수 있다. 트레드 캡/베이스 구조에서의 미니윙은 타이어 구축 및 제조 분야의 숙련자에게는 공지되어 있는 것으로 여겨진다.
모든 트레드 구성요소, 즉 선택적인 베이스, 캡, 외부의 일체적 상부캡, 및 임의의 경우에 베이스 미니윙은 실제로 다중 압출기에서 함께 압출되어 트레드 스트립 구조물을 형성한다. 이러한 압출 공정은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
실제로, 선택적인 고무 트레드 베이스 (7)은 미니윙이 존재하는 경우 미니윙과 같이 카본블랙으로 보강되고, 고무 트레드 캡 (8) 또는 베이스가 없는 트레드 자체는 실리카로 보강되고, 상기 언급된 동시 압출된 외부의 고무 캡 (9)은 카본블랙으로 보강된다.
외부 상부캡 층의 압출부는, 선택적인 트레드 베이스 (7)의 선택적인 베이스-윙 (7A) 또는 (7B)의 외부 표면과 연결됨으로써(예를 들어, 접경하거나 덮어씌움으로써) 접촉할 수 있지만, 선택적인 트레드 베이스(7)의 상기 베이스-윙 (7A) 또는 (7B)의 말단부(10)(완전한 말단 또는 최말단은 아님)까지 연장될 수 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 제 4 도, 제 5 도 및 제 6 도에 예시된 바와 같이, 동시압출된 외부 캡층 (9)은 예를들면 그의 말단부(10)에서 그의 내부 말단 (19)으로 연장함으로써, 단지 부분적으로 트레드 또는 트레드 캡 (8)을 포함할 수 있다.
타이어 카커스상에 만들어진 동시압출된 트레드를 포함하는 제 7 도에 예시된 바와 같이 타이어 구조는 적합한 주형에서 성형되고 가황되어 제 8, 9 및 10 도에 예시된 바와 같이 돌기 (14) 및 홈 (15)으로 언급되는 구조의 트레드를 갖는 타이어로 형성된다. 타이어와 함께 동시가황된 상기 동시압출된 외부 캡층 (9)은 본 발명의 양태로서 돌기(8)의 외부 표면 및 벽 및 홈 (15)의 기저부를 포함하고, 그의 모서리(10)는 상기 미니윙 (7A) 또는 (7B)의 카본블랙 보강된 고무의 적어도 일부로 연장되어 상기 일부를 덮고, 상기 미니윙 (7A) 또는 (7B)는 트레드와 측벽 (12)이 결합하는 타이어의 쇼울더 영역에 위치된 타이어 측벽(12)의 일부을 덮는다.
자동차의 휠상에 장착되는 적합한 전기 전도성의 단단한 금속 림상에 장착되고 팽창되는 타이어가 지면에서 회전되는 경우, 전기 소산을 위한 통로는 상기 림과 트레드, 및 그로부터 지면 사이에서, 타이어의 하나 이상의 기타 카본블랙으로 보강된 고무 구성요소와 접촉하는 상기 언급된 전기 전도성 상부캡 층에 의해 생성된다.
트레드 돌기 (14) 외부의 지면과 접촉하는 표면상의 상기 외부 상부캡 (9)이기본 트레드 캡 (8)의 일부 (18)가 나타날 정도로 마모되는 경우, 타이어의 지면 및 쇼올더 사이의 전기 통로는 트레드 돌기(8) 벽상의 상기 외부 캡 (9)에 의해 유지되고, 상기 외부 캡 (9)은 지면과 접촉하고, 또한 홈 통로를 연결시켜 타이어의 상기 카본블랙 보강된 카커스로 연장된다.
실제로, 고무 배합용으로 통상 사용된 규토질 안료는 바람직하게는 침강 규토질 안료 (본원에서는 실리카로서 언급한다)이다.
본 발명에서 바람직하게 사용된 규토질 안료 (실리카)는 예를들면 나트륨 실리케이트와 같은 가용성 실리케이트의 산성화에 의해 수득되는 실리카와 같은 침강 실리카이다.
규토질 안료 (실리카)는 예를들면 50 내지 10,000 Å, 바람직하게는 50 내지 400 Å의 기본 입자 크기를 갖는다. 질소 가스를 사용하여 측정하는 상기 안료의 BET 표면적은 바람직하게는 약 50 내지 약 300 ㎡/g, 바람직하게는 약 120 내지 약 200 ㎡/g이다. 표면적 측정의 BET 방법은 문헌 [Journal of the American Chemical Society, Volume 60, page 304 (1930)]에 기재되어 있다.
실리카는 또한 전형적으로 약 100 내지 약 400, 통상 약 150 내지 약 300의 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수가를 갖는다.
실리카 입자가 크기가 보다 작을 수가 있지만, 실리카는 예를들면 전자현미경에 의한 측정시 약 0.01 내지 약 0.05 마이크론의 평균 기본 입자 크기를 갖는다.
다양한 상업적으로 구입가능한 실리카는 본 발명에 사용할 수 있으며, 비록제한되지는 않지만, 예를들면 명칭 210, 243 등의 상표명 Hi-Sil하의 PPG 인더스트리즈로부터 상업적으로 구입가능한 실리카, 제오실(Zeosil) 1165MP와 같은 론-폴렝(Rhone-Poulenc)사로부터 구입가능한 실리카 및 명칭 VN2, VN3 및 3370의 데구싸(Degussa) AG사로부터 구입가능한 실리카가 있다.
정량적인 실리카 보강물은 고무 타이어 트레드에 바람직하며, 특히 침강 실리카는 통상 커플링제와 함께 사용하거나 또는 실리카 커플링제로서 언급하기도 한다.
실리카가 고무에 대해 보강 효과를 주는 방식에서, 실리카 표면과 고무 탄성체 분자 모두와 반응할 수 있는, 일반적으로 커플링제로서 당분야의 숙련자에게 알려진 많은 화합물을 통상 사용한다. 이러한 커플링제는 예를들면 실리카 입자와 예비혼합 또는 예비반응시키거나, 또는 고무/실리카 가공시 또는 혼합 단계에서 고무 혼합에 첨가시킬 수 있다. 커플링제 및 실리카를 고무/실리카 혼합 또는 가공 단계시 고무 혼합에 따로따로 첨가하는 경우, 커플링제를 실리카와 동일계내에서 결합시킨다.
특히, 이러한 커플링제는, 예를들면 실리카 표면과 반응할 수 있는 구조 구성요소 또는 잔기, 및 또한 고무, 특히 탄소-탄소의 이중결합을 함유하는 가황성 고무와 반응할 수 있는 구조 구성요소 또는 잔기를 갖는 실란 또는 불포화 실란으로 구성될 수 있다. 이러한 방식에서, 커플링제는 실리카와 고무 사이의 결합 가교로서 작용하고, 따라서 실리카의 고무 보강물로서의 역할을 향상시킨다.
하나의 양태에서, 커플링제의 실란은 아마 가수분해를 통해 분명하게 실리카표면에 결합을 형성하고, 커플링제의 고무 반응성 구성요소는 고무 자체와 결합한다.
다양한 커플링제는 예를들면 폴리설파이드 구성요소를 함유하는 실란 커플링제 또는 비스-(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드와 같은 구조와 같이 실리카와 고무를 결합하는데 사용하도록 교시되어 있다.
트레드 고무의 고무 조성물은 일반적으로 다양한 가황성 구성요소의 고무를 다양한 통상 사용되는 첨가제 물질, 예를들면 황, 활성화제, 지연제 및 가속화제와 같은 경화 보조제; 오일, 점착부여 수지와 같은 수지, 실리카 및 가소화제와 같은 가공 첨가제; 충전제, 안료, 지방산, 산화아연, 왁스, 산화방지제와 오존열화제, 펩타이제 및 카본블랙과 같은 보강 물질을 혼합시키는, 고무 배합 분야에서 알려진 방법에 의해 배합된다는 것은 당분야의 숙련자에게는 쉽게 이해된다. 당분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이, 가황성 및 가황된 물질 (고무)의 목적하는 용도에 따라서, 상기 언급된 첨가제를 선택하고, 통상 통상적인 양으로 사용한다.
전형적으로 본 발명을 위한 카본블랙의 첨가는 상기 언급된 바와 같다. 점착부여 수지를 사용하는 경우, 그의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 10 phr, 통상 약 1 내지 약 5 phr이다. 가공 보조제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 50 phr을 포함한다. 이러한 가공 보조제는 예를들면 방향족, 나프텐계, 및/또는 파라핀계 가공유를 포함할 수 있다.
산화방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr이다. 대표적인 산화방지제는 예를들면 디페닐-p-페닐렌디아민 및 예를들면 문헌[Vanderbilt RubberHandbook, page 344-346 (1978)]에 개시된 바와 같은 기타 화합물일 수 있다. 항오존제의 전형적인 양은 약 1 내지 5 phr을 포함한다. 전형적인 지방산은 약 0.5 내지 약 3 phr의 스테아르산을 포함할 수 있다. 산화아연의 전형적인 양은 약 2 내지 약 5 phr을 포함한다. 왁스의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr을 포함한다. 통상 미정질 왁스를 사용한다. 펩타이징제의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 1 phr을 포함한다. 전형적인 펩타이제는 예를들면 펜타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐디설파이드일 수 있다.
가황 공정은 가황제의 존재하에 수행한다. 적합한 가황제는 황 원소(유리 황) 또는 황을 공여하는 가황제, 예를들면 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물을 포함한다. 바람직하게는, 가황제는 황 원소이다. 당분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이, 가황제는 약 0.5 내지 약 4 phr, 일부 경우에서는 약 8 phr 이하의 양으로 사용하고, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2.5, 때때로 2 내지 2.5 phr을 사용한다.
가속화제는 가황 공정에 필요한 시간 및/또는 온도를 조절하고 가황 특성을 개선시키는데 사용한다. 지연제는 또한 가황 속도를 조절한다. 하나의 태양에서, 단일 가속화제 시스템은 제 1 가속화제로서 사용할 수 있다. 통상적이고 바람직하게는, 제 1 가속화제는 총량 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.5 phr을 사용한다. 다른 태양에서, 제 1 또는 제 2 가속화제와 결합하여 사용할 수 있으며, 이때 가황물질의 특성을 활성화시키고, 개선시키기 위해 제 2 가속화제는 약 0.05 내지 약 3 phr의 양으로 사용한다. 이들 가속화제의 결합은 최종 특성에대해 상승 효과를 제공하고, 가속화제 단독의 사용에 의해 제공되는 것보다 다소 우수해지는 것으로 기대된다. 또한, 지연 작용을 하는 가속화제를 사용할 수 있으며, 이는 정상적인 가공 온도에 의해 영향을 받지 않고 정상적인 가황 온도에서 만족스런 경화를 유발한다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 형태의 가속화제는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트이다. 바람직하게는 제 1 가속화제는 설펜아미드이다. 제 2 가속화제를 사용하는 경우, 제 2 가속화제는 바람직하게는 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다. 가황제 및 가속화제의 존재량 및 상대적인 양은 커플링제와 혼합하여 보강 충전제로서 실리카를 사용하는 것에 상당히 관계된 본 발명의 한 양태로 여기지는 않는다.
상기 첨가제의 존재량 및 비교량은 주로 트레드의 실리카 보강된 부분상에 카본블록 보강된 고무의 트레드 외부 캡을 갖고 트레드의 외부 표면에서 트레드의 비드부로의 비교적 낮은 전기 저항의 통로를 제공하는 타이어에 상당히 관계된 본 발명의 양태로는 여기지 않는다.
타이어는 당분야의 숙련자에게 쉽게 이해될만한 다양한 방법에 의해 구축되고, 형성되고, 성형되고, 경화될 수 있다.
본 발명은 달리 언급하지 않으면 부 및 %가 중량을 기준으로 하는 하기 실시예를 참고로 하여 더욱 이해될 것이다.
실 시 예 1
본 발명의 목적을 위해, 타이어의 전기저항은 타이어가 장착되는 전기 전도성의 단단한 금속 (예, 강철 또는 알루미늄 합금) 림의 도움으로 측정하고, 림의 타이어 및 타이어 어셈블리가 가압되는 편평한 구리 플레이트와 림 사이에 관련된 전기 저항을 측정하기 위해 전압 및 도구를 적용한다.
본원에서 기재된 시험은 시험 GT-R로 칭한다. 이러한 시험은 규정된 ASTM 또는 타이어 공업 연합회의 시험 절차는 아니다.
장 치:
1. 금속 휠 림과 타이어 비드 사이에 위치된 약 3인치의 길이 및 약 0.5인치의 폭의 얇고 편평한 구리 스트립;
2. 두께 약 0.25 인치, 길이 약 18 인치 및 폭 13 인치의 편평한 구리 플레이트;
3. 두께 약 1 인치, 길이 약 21 인치 및 폭 약 18 인치의 비교적 투명한 기계용 렉산(Lexan?) (제네랄 일렉트릭사 제품) 폴리카보네이트 플라스틱 블록;
4. 전압원 및 저항계 ((메사츄세츠주 보스톤시 소재의) AEMC 메그오옴 메터 모델 5000);
5. (a) 구리 스트립에서 메그오옴메터 및 (b) 구리 플레이트의 한쪽 구석에서 메그오옴메터까이의 적당한 구리 전도성 와이어;
6. 타이어;
7. 전기 전도성 강철 휠 림; 및
8. 구리 플레이트에 대한 타이어/림 어셈블리를 가압하는 장치 및 관련된 압력 측정 장치.
시험 절차의 이해를 위해, 참고로 제 11 도에서 도식적으로 단순화한 전체 장치의 일부를 나타내고, 제 12 도에서는 관련된 단순화한 전기 흐름도를 나타낸다.
단순화한 도면에 있어서, 타이어 (20)는 강철 림상에 장착되고, 특정한 타이어를 위해 타이어 앤드 림 어소시에이션(T&RA) 규격 팽창률 100%까지 공기압을 팽창시켜 타이어/림 어셈블리를 형성시킨다. 다양한 타이어에 대한 T&RA 규격은 당분야의 숙련자에게는 공지되어 있다.
구리 플레이트 (22)는 폴라카보네이트 플라스틱 블록 (23)의 표면상의 중앙에 오고, 플레이트 (22)의 네 구석 각각에서 매우 작은 금속 나선으로 블록 (23)에 고정된다.
타이어/림 어셈블리는 타이어/림 어셈블리의 림을 통해 맞추어진 전기적 전도성 금속 가로막대, 전도성 기부 플레이트에 고정된 적당한 전도성 금속 직립체 또는 플랫폼으로 구성된 적당한 장치 (21)상에 위치된다. 구리 플레이트 (22)를 갖춘 폴리카보네이트 플라스틱 블록(23)은 상기 금속 플레이트 또는 장치 (21)의 플랫폼상에 위치된다. 타이어/림 어셈블리의 타이어 (20)는 상기 구리 플레이트 (22)상에 위치된다. 적당한 상기 금속 직립체를 통해 장치 (21)에 의해 힘을 적용하고, 따라서 상기 금속 가로막대가 타이어/림 어셈블리의 림에 가압하고, 따라서 구리 플레이트에 대한 타이어 (20)에 타이어의 T&RA 규격 하중의 85%로 가압한다.
하나의 절연된 구리 와이어는 상기 언급된 구리 스트립과 메그오옴메터 사이에 연결되고, 하나의 절연된 구리 와이어는 상기 언급된 구리 플레이트의 한쪽 구석과 메그오옴메터 사이에 연결된다.
전압 (DC 전압)은 와이어를 통해 상기 언급된 구리 스트립과 구리 플레이트에 적용된다.
타이어의 전기 저항은 (i) 타이어 및 (ii) 렉산 블록의 평행 저항에 대한 하기 공식에 적용하여 정한다:
상기식에서, Rp는 구리 플레이트/렉산?블록 어셈블리의 전기 저항이며, 이러한 경우에 1500G 오옴이고, Rt는 타이어 저항이고, Rm은 메그오옴메터에 의해 측정된 저항이다.
순서에 의해 약 33 마이크로앰프의 일정 전류를 상기 언급된 구리 스트립 및 상기 언급된 구리 플레이트에 대해 메그오옴메터에 의해 측정된 약 1300 볼트 이하의 다양한 전압을 초기에 적용한다. 저항(Rm)은 장치상의 눈금으로부터 바로 읽는다. 상기 초기 절차는 일반적으로 트레드 캡 및 캡/베이스 구조물의 트레드용 베이스를 포함하여 카본블랙 보강된 고무 카배스 및 카본블랙 보강된 트레드를 갖는 타이어를 위해 충분하다.
그러나, 거의 실리카 보강된 외부 트레드 캡을 갖는 트레드를 갖춘 타이어에 있어서, 전기 저항은 너무 커서 쉽게 장치의 눈금을 읽어 측정할 수 없다. 이러한상황에서, 500볼트의 증가된 DV 전압을 적용하고, 저항 (Rm)은 이때 장치의 눈금으로부터 바로 읽는다.
실 시 예 II
본원에서 타이어 A, B, C 및 D로 나타낸 공기압 타이어를 P225/60R16 형 및 크기로 제조하였다. 모든 타이어는 관련된 비드 및 측벽을 갖춘 동일한 카본블랙 보강된 고무 카커스를 가졌다. 모든 카이어는 동일한 표면 구조를 가졌다. 모든 트레드는 동일한 표면 구조의 돌기(lug)및 홈(groove) (쇼율더 영역에서 타이어 측벽과 연결되어 있다)를 가졌다.
모든 타이어 트레드는 트레드 베이스-윙 및 캡, 또는 트레드 베이스로 구성된 동시압출된 라미네이트, 캡 및 완전 또는 부분적인 외부 캡으로 구성되어 있다.
타이어는 실리카 보강된 고무 트레드 캡으로 동시압출된 카본블랙 보강된 고무로 구성된 트레드 베이스-윙을 가졌다.
본원에서 타이어 B로 나타낸 타이어는 고무 캡으로 동시압출된 카본블랙 보강된 고무 베이스로 구성된 트레드를 갖고, 이는 트레드 캡의 외부 표면을 가로지르는 카본블랙 보강된 외부 상부캡과 함께 침강 실리카로 정량적으로 보강되어 있다.
본원에서 타이어 C로 나타낸 타이어는 도면의 제 4 도에 나타낸 방식으로 동시압출된 외부 트레드 캡이 상기 트레드 캡상에 단지 부분적으로만 압출된 것을 제외하고는, 타이어 B와 유사한 트레드를 가졌다.
본원에서 타이어 D로서 나타낸 타이어는 트레드 두께의 반을 마모시켜 외부캡을 외부 돌기 표면으로부터 제거한 것을 제외하고는, 타이어 C와 유사하게 하였다.
타이어들은 상기 언급된 시험 GT-R에 의해 전기 저항에 대해 평가하였다.
각 트레드 베이스, 캡 및 상부캡에 대한 조성물을 하기 표 1 내지 3에 나타낸 물질로 구성시켰다.
타이어 A의 트레드는 표 1에 나타낸 베이스 및 표 2에 나타낸 캡의 동시압출물이었다.
타이어 B의 트레드는 표 1의 베이스, 표 2의 캡 및 표 3의 상부캡의 동시 압출물이었다.
타이어 C 및 D의 트레드는 표 1의 베이스, 표 2의 캡 및 표 4의 부분적인 상부캡의 동시압출물이었다.
상기 언급된 동시압출 트레드는 타이어 카커스상에 적합하게 구축하고, 그의 어셈블리를 약 15분동안 약 160℃의 온도에서 타이어 주형중에 가황시켜 돌기 및홈의 트레드 구조로 경화된 공기압 타이어를 형성시켰다.
1) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니사의 부덴(Budene?) 1207로서 구입한 시스 1,4-폴리부타디엔 고무.
2) 천연 고무 (시스 1,4-폴리이소프렌).
3) 고무 가공 오일, 가소화제, 수지 및 왁스.
4) 디-아릴 파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸 퀴놀린 형태.
1) 약 23% 함량의 스티렌을 갖는, 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니사로부터 구입가능한 에멀젼 중합 제조된 SBR.
2) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니사로부터 구입한 약 -45℃의 Tg 및 약 50%의 이소프렌 함량을 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 탄성체.
3) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니사의 부덴?1207로서 구입한 시스 1,4-폴리부타디엔 고무.
4) 천연 고무 (시스 1,4-폴리이소프렌).
5) E-SBR의 건조 중량 (오일 부재)을 기준으로 E-SBR중의 약 9.4부의 고무 가공 오일 및 약 14부의 추가의 고무 가공 오일 이외에, 추가로 가소화제, 수지 및왁스를 첨가하였다.
6) 디-아릴 파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸 퀴놀린 형태.
7) 후버 캄파니(Huber Company)사의 제오폴(Zeopol) 8745로서 구입한 실리카.
8) 테트라설파이드와 N330 카본블랙의 50/50 블렌드 (따라서 50% 활성으로 여겨짐)로서, 데구싸사로부터 X50S로서 상업적으로 구입가능한 비스-3-(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 (50% 활성).
1) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니사로부터 구입가능한 약 23%의 스티렌 함량을 갖는 에멀젼 중합 제조된 SBR.
2) 천연 고무 (시스 1,4-폴리이소프렌).
3) E-SBR의 건조 중량 기준으로 E-SBR중의 약 33.8부로서 고무 가공 오일, 및 약 11부의 추가의 고무 가공 오일 이외에, 추가로 가소화제, 수지 및 왁스를 첨가하였다.
4) 디-아릴 파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸 퀴놀린 형태.
실 시 예 II
전기 저항 측정은 상기 기재된 GT-R 시험으로 타이어 A, B, C 및 D를 시험하였다. 시험 결과는 하기 표 4에 나타낸다.
상기 전기 저항 측정은 실리카 보강된 고무를 갖는 타이어에 있어서, 트레드의 외부 표면상에 동시압출, 동시가황된 상부캡 층을 적용하여 타이어의 전기 저항을 상당히 감소시켰음을 나타낸다.
특히, 타이어 A에서 약 20,000 메그오옴의 전기 저항을 갖는 실리카 보강된 트레드를 갖는 타이어에 있어서, 동시압출, 동시가황된 완전한 상부캐층을 (i) 타이어 B에 대해 트레드의 외부 표면상에 적용하는 경우, 약 3 메그오옴으로 타이어의 전기 저항이 감소되거나, (ii) 타이어 C에 대해 트레드의 외부 표면부에 적응하는 경우, 약 18 메그오옴으로 타이어의 전기 저항이 감소되거나, 또는 (ii) 타이어 D에 대해 트레드의 외부 표면상에 적용하고, 트레드 돌기의 외부 표면의 층을 마모시키므로써 약 14 메그오옴으로 타이어의 전기 저항이 감속되었다. 타이어 D에 대한 전기 저항값은 타이어 C에 대한 전기 저항값보다 적다는 것이 인식되지만, 이들 값은 실험 변수내에 포함된다고 여겨진다.
특정한 대표 실시태양 및 설명은 본 발명을 예시하기 위한 것이지만, 당분야의 숙련자에게는 다양한 변화 및 변형이 본 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도는 선택적인 캡/베이스 또는 캡/베이스-윙 구조를 나타내면서, 얇은 고무 외부 상부캡부를 갖고, 정량적 양의 카본블랙 보강물을 함유하며, 압출되고 실리카 보강되고 비가황된 황 경화성 고무 트레드 스트립의 횡단면도이다.
제 4 도, 제 5 도 및 제 6 도는 외부 상부캡부가 트레드 스트립의 외부 모서리부에서 트레드 표면의 단지 일부만을 덮은 것을 제외하고는, 제 1 도 내지 제 3 도와 유사하다.
제 7 도는 타이어 카커스상에 위치된 비가황되고 압출된 트레드 스트립을 갖는 캡/베이스 구조의 트레드를 갖는 타이어의 횡단면의 사시도이다.
제 8 도는 동시압출된 외부 캡층을 갖는 선택적인 캡/베이스 트레드 구조를 나타내는, 트레드 영역에서 형성되고 가황된 타이어 일부의 횡단면도이고, 상기 트레드의 상승된 돌기부 및 감춰진 홈 구조가 예시된다.
제 9 도는 트레드의 돌기 및 홈 구조와 함께 동시압출된 외부 상부캡 층을 갖는 선택적인 캡/베이스 트레드 구조를 나타내는, 성형되고 가황된 타이어의 횡단면의 사시도이다.
제 10 도는 상기 언급된 외부 트레드 상부캡 층의 일부가 마모되거나 벗겨진 것을 예시함을 제외하고는, 제 9 도와 유사하다.
제 11 도 및 제 12 도는 실시예 I에 기재되어 있으며 GT-R 시험으로 일컬어지는 전기 저항 시험에 관한 것이다.

Claims (5)

  1. 측벽과 비드부를 갖는 카본블랙 보강된 고무 카커스(carcass), 및 원주상 고무 트레드로 구성된 공기압 타이어에 있어서, 상기 트레드가 (i) 트레드 및 (ii) 외부 상부캡 층으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트로 이루어지되,
    상기 상부캡 층이 상기 타이어 카커스의 적어도 일부와 접촉하고, 지면과 접촉하도록 된 상기 트레드의 외부 표면부 위로 연장되고, 상기 트레드(i)가 30 내지 100 phr의 침강 실리카, 및 20 phr 이하의 카본블랙을 함유하고;
    상기 트레드 외부 상부캡(ii)이 80 내지 150의 CTAB가를 갖는 카본블랙 25 내지 100 phr를 함유함을 특징으로 하는,
    공기압 타이어.
  2. 측벽과 비드부를 갖는 카본블랙 보강된 고무 카커스, 및 캡/베이스 구조의 원주상 고무 트레드로 구성된 공기압 타이어에 있어서, 상기 트레드가 (i) 트레드 캡, (ii) 하부의 트레드 베이스, (iii) 미니윙(miniwing), 및 (iv) 외부 상부캡 층으로 이루어진 동시압출된 가황성 고무 라미네이트로 이루어지되,
    상기 트레드 베이스 및/또는 미니윙이 타이어 카커스의 측벽과 접촉하고,
    상기 미니윙이 상기 타이어 카커스 측벽의 일부 위로 연장되고,
    상기 상부캡 층이 상기 타이어 카커스 측벽과 접촉하는 상기 트레드 베이스 및/또는 미니윙의 적어도 일부와 접촉하면서 그로부터, 지면과 접촉하도록 된 상기트레드 캡의 외부 표면부 및 그위로 연장되고;
    상기 트레드 캡이 30 내지 100 phr의 침강 실리카, 및 20 phr 이하의 카본블랙을 함유하고;
    상기 트레드 외부 상부캡, 상기 트레드 베이스 및 미니윙이 25 내지 100 phr의 카본블랙을 함유함을 특징으로 하는,
    공기압 타이어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트레드 상부캡이 미니윙의 외부 표면과 일체적이면서 이를 덮지만, 상기 트레드 상부캡 층이 카커스 측벽과 접촉하는 상기 미니윙의 원주상의 말단의 적어도 일부는 제외함을 특징으로 하는
    공기압 타이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 카커스의 측벽이, 타이어 트레드의 측부의 원주상 말단의 적어도 일부위로 연장되고, 트레드의 부착성이고 동시압출되고 동시가황된 상부캡 층이 상기 트레드와 상기 상부의 측벽 사이에 위치함을 특징으로 하는
    공기압 타이어.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 및 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일체적 상부캡 층이, 지면과 접촉되도록 된 상기 외부 트레드 표면의 각 면의 주변 외부 표면과 일체적이면서 이를 원주상으로 덮지만, 상기 트레드의 외부 표면을 전부 덮지는 않으며, GT-R 시험에 의해, 상기 트레드 상부캡 층을 갖지 않는 상기 타이어가 200 메그오옴보다 큰 전기 저항을 갖는 반면, 상기 트레드 상부캡을 갖는 상기 타이어가 100 메그오옴 미만의 전기 저항을 갖고; 상기 상부캡 층이 0.005 내지 0.8 cm의 두께를 가짐을 특징으로 하는
    공기압 타이어.
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