KR100411325B1 - 카본블랙 강화된 고무외피를 갖는 실리카 강화된 고무트레드를 포함하는 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카본 블랙 강화된 고무 카커스로 구성되고, 전기적으로 비전도성인 충전제 안료, 예를 들어 실리카로 정량적으로 강화되고 다시 적어도 부분적으로, 바람직하게는 실질적으로 일정하거나 연속적인 조성의 탄소 강화된 고무에 의해 둘러싸인 고무 트레드를 갖는 고무 타이어에 관한 것이다.

하나의 태양에서, 상기 고무층은 통상적으로 지면과 접촉되고 타이어 트레드의 양쪽 단부 및 임의로 내면 모두를 둘러싸는 트레드 외면의 적어도 일부를 가로질러 연장되어, 캡/베이스 구조를 갖는 트레드의 트레드 캡이 될 수도 있다.

상기 고무층은 트레드 외면상의 상기층으로부터 타이어 카커스의 비이드 부분으로의 감소된 전기저항 경로, 따라서 자동차로부터 노면으로의 이러한 경로를 제공하는 방식으로 타이어의 하나 이상의 다른 카본 블랙 강화된 고무 성분과 연결된다.

하나의 태양에서, 트레드 구조물은 (i) 상기 트레드 고무 및 (ⅱ) 트레드 윙 및 트레드 외면상의 관련된 고무층 연장부로 구성된 고무층의 이중 압출물일 수도 있다.

Description

카본 블랙 강화된 고무 외피를 갖는 실리카 강화된 고무 트레드를 포함하는 타이어

본 발명은 카본 블랙 강화된 카커스, 및 (i) 전기적으로 비전도성인 정량적인 충전제 안료, 예를 들어 실리카, 강화제, 및 경우에 따라 소량의 전기 전도성인 카본블랙을 함유하는 트레드로 구성되고, 상기 트레드가 (ⅱ) 적어도 부분적으로, 바람직하게는 실질적으로 상기 트레드를 둘러싸고 전기 전도성인 카본 블랙으로 정량적으로 강화된, 일정하거나 연속적인 조성의 일체형(integral) 고무층을 갖는 고무 트레드 구조물을 갖는 고무 타이어에 관한 것이다.

상기 트레드 구조물은 상기 트레드와 상기 층의 이중 압출물일 수도 있다.

하나의 태양에서, 본 발명은 또한 황 가황된, 전기 전도성인 카본 블랙으로 강화된 카커스, 및 캡/베이스-윙 구조의 황 가황된 트레드를 갖는 고무 타이어에 관한 것으로, 상기 트레드에서 트레드 캡은 전기적으로 비전도성인 안료, 예를 들어 실리카, 및 경우에 따라 소량의 카본 블랙으로 정량적으로 강화되고, 그 아래의 베이스 및 외부 윙은 가변적인 두께 및 일정하거나 연속적인 고무 조성을 갖는 고무층으로 이루어지며, 이 고무층은 또한 지면과 접촉시키고자 하는 상기 트레드의 적어도 일부위에서 윙으로부터 연장된다.

상기 고무층은 타이어 카커스의 하나 이상의 다른 카본 블랙 강화된 성분과 연결되어 상기 외부 트레드면으로부터 타이어 카커스의 비이드 부분까지 감소된 전기 저항의 연속 경로를 제공한다. 이러한 감소된 전기 저항은 실리카 강화된 타이어 트레드 자체와 타이어 카커스의 비이드 부분사이의 전기 저항과 비교된다.

공기압 고무 타이어는 통상 전형적으로 황 경화성 또는 경우에 따라 황 경화된 디엔계 탄성중합체인 다양한 고무들의 블렌드일 수 있는 고무 트레드를 사용하여 제조된다. 타이어 고무는 그의 트레드 부분을 포함하여, 전형적으로 카본 블랙 강화 충전제 및 임의로 소량의 실리카로 강화된다.

하나의 태양에서, 고무 타이어의 트레드는 종종, 트레드 외부가 캡이고 상기 트레드 캡과 타이어 지지 카커스사이의 상기 트레드의 하부 부분이 그의 베이스인 캡/베이스 구조로 제조된다. 캡 부분은 대개 지면과 접촉하도록 되어 있고, 따라서 연관된 성질들을 가지며, 베이스 부분은 일반적으로 타이어 카커스위에 놓이고 대개 캡을 지지하도록 고안되며 따라서 지면과 접촉하지는 않는다. 이러한 캡/베이스 구조는 당해분야의 숙련가들에게 널리 공지되어 있다.

본 발명의 하나의 태양에서는, 본 발명의 목적을 위해서 트레드 캡이 실리카로 실질적으로 강화되고, 소량, 대개 약 15 phr 미만의 카본 블랙으로 강화되며, 하부의 트레드 베이스가 실질적으로 카본 블랙으로 강화된 캡/베이스 구조의 트레드를 고려한다.

하나의 태양에서, 타이어 트레드, 또는 캡/베이스 구조의 경우 트레드 베이스는 그의 양쪽에서 트레드 윙이 타이어 카커스의 타이어 측벽의 외면의 일부위로 바깥쪽으로 연장된 윙 연장부의 형태로 제공될 수도 있다. 이러한 트레드 윙을 때때로 "소형윙(miniwing)"이라 칭할 수도 있다. 따라서, 타이어 구조는 트레드 구조에 관한한 측벽-위-트레드 구조이다.

통상적인 트레드, 트레드 캡/베이스 및 트레드 윙 구조물은 전형적으로 압출공정에 의해 제조되는데, 캡/베이스-윙 구조의 경우, 예를 들어 캡, 베이스 및 윙을 함께 압출하여 한 조각의 통합된 압출부를 형성하는 것으로 알려져 있다. 이러한 트레드 압출 공정은 당해분야의 숙련가들에게 널리 알려져 있다. 그러나, 측벽-위-트레드 타이어 구조에서 통상적으로 트레드 윙은 주로 트레드 대 측벽 혼화성을 위해서 대략적으로 타이어 측벽 조성의 고무 조성으로 이루어진다.

본 발명의 실시에서, 대개 트레드 캡은 하나의 고무 조성을 가지며, 트레드 베이스 및 트레드 윙은 개별적으로 상이한 고무 조성을 갖는다. 사실, 트레드 윙은 보다 통상적으로 타이어 카커스의 측벽과 다소 유사한 고무 조성을 갖는다. 트레드 캡은 전형적으로 노면과의 접촉을 위해서 구상된 조성을 가지며, 따라서 적합한 견인력, 회전 저항성 및 트레드 마모 특성을 갖는다. 트레드 베이스가 통상적으로 노면과 접촉하도록 고안되는 것은 아니기 때문에, 트레드 베이스는 예를 들어 트레드 캡이 타이어 회전 저항성의 향상은 돕지만 견인력 및 트레드 마모를 증진시키지는 않도록 고안된 고무 조성을 가질 수도 있다.

이를 설명하기 위해서, 타이어를 주변부 트레드 및 그에 대한 지지 카커스로구성된 것으로서 생각한다. 지금까지 논의된 바와 같이, 트레드는 트레드 캡, 트레드 베이스 및 임의로 트레드 윙으로 구성될 수 있다. 카커스는 예를 들어 전기 전도성인 카본 블랙 강화된 고무 측벽(상기 측벽의 외면의 일부를 적합한 안료, 예를 들어 백색 이산화티탄으로 착색시킬 수도 있으며, 따라서 카본 블랙을 함유하지 않을 수도 있다), 비이드, 정점, 내부라이너 및 지지 카커스 플라이(직물 강화된 플라이 포함)를 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아닌 비교적 통상적인 요소들로 구성되는 것으로 생각된다. 타이어의 쇼울더 부분은 타이어의 측벽이 그의 트레드와 만나는 부분을 포함하는 것으로 간주된다. 예리한 표시선 및 그의 실제 위치는 타이어마다 다소 상이할 수도 있음이 통상적이다. 카커스의 비이드 부분은 전형적으로 카본 블랙 강화된 고무로 둘러싸인 비교적 비신장성인 와이어 다발로 구성되며, 타이어 자체를 장착하여 타이어/테 조립체(이 자체는 통상적으로 차량, 특히 차량의 바퀴상에 적재하기에 적합하다)를 형성하는 금속테와 접촉하도록 고안된다. 테는 전형적으로 강 또는 알루미늄, 또는 그와 합금이며, 따라서 금속이 매우 낮은 전기 저항을 갖는 것으로 간주되기 때문에 테는 전기 전도성이다. 본 발명에서 금속테에 대해 사용된 "금속"이란 용어는 전기적으로 전도성인 금속, 예를 들어 상기 언급한 강 및 알루미늄 테를 의미하며, 이는 당해분야의 숙련가들에 의해 이해될 것이다.

몇몇 타이어 구조물에서, 카본 블랙 강화된 고무 성분들, 예를 들어 때때로 치퍼(chipper) 및 차퍼(chafer)로 알려진 성분들을 타이어 구조물의 비이드 영역 또는 부분에 배치시켜 금속테에 대한 상기 비이드 성분의 충격 완화를 돕는 것이인지되어 있다. 이 점에 있어서, 타이어 카커스의 상기 언급한 비이드 성분에 대해, 상기 성분은 달리 나타내지 않는 한 상기와 같은 다른 관련된 고무 성분들을 포함하는 것이며, 이에 의해 타이어 카커스의 일부이다.

사실상, 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있는 바와 같이, 때때로 공기압 타이어라 칭하기도 하는 타이어를 금속테에 적재하고 공기압을 상기 금속테와 공기압 타이어 카커스에 의해 둘러싸인 공동에 적용시킨다.

지금까지의 공기압 타이어 및 타이어 카커스의 구성 요소들 또는 성분들, 및 상기와 같은 타이어/테 조립체도 또한 타이어 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.

배합되지 않은 단독적인 고무가 통상 실질적인 전기 절연체, 또는 다른 말로 다소 불량한 전기 전도체인 것으로 간주되는 것은 중요하다.

차량용의 카본 블랙 강화된 고무 타이어는 여전히 일정한 정도의 전기 저항을 제공하면서 카본 블랙 강화제가 없는 고무에 비해 상당히 높은 전기 전도성 또는 보다 낮은 전기 저항성을 갖는다.

본 발명에서 비교적 낮은 전기 저항의 연속 경로는, 지상을 운전하고자 하는 차량상에 적재된 타이어/테 조립체의 경우 지면-접촉 트레드 성분을 비롯한 타이어의 카본 블랙 강화된 고무를 통해 타이어/바퀴(타이어/테) 조립체의 전기 전도성 금속테 사이에서 외부 타이어 트레드 표면, 따라서 지면으로 발생하는 것으로 생각된다.

이러한 방식으로, 본 발명에서는 바퀴가 회전하고 관련된 타이어/테 조립체가 지상에서 이동함에 따라 움직이는 차량 또는 그 내부의 성분들에 의해 잠재적으로 생성될 수도 있는 잠재적인 전기 에너지가 차량의 타이어/테 조립체의 테로부터 타이어 카커스 및 트레드, 또는 캡/베이스 구조의 트레드의 트레드 캡(이때, 트레드 또는 경우에 따라 트레드 캡은 통상적으로 지면과 접촉되는 타이어의 외부 고무 표면이다)의 카본 블랙 강화된 고무 경로를 통해 지면으로 소산되는 것으로 생각된다.

따라서, 하나의 태양에서, 본 발명에서는 타이어 카커스 및 관련된 트레드의 카본 블랙 강화된 고무가 통상적으로 잠재적인 전기 에너지를 소산시키고, 이에 의해 지면을 통해 이동하는 차량의 회전하는 타이어의 동력학적 조건하에서 축적되고/되거나 쌓이는 정전하를 지연시키거나 제거하기에 충분히 낮은 전기 저항 경로를 제공하는 것으로 생각된다.

다르게는, 실제로 카본 블랙 강화된 고무 타이어를, 때때로 실리카 또는 다른 비전기전도성 충전제로 정량적으로 강화되고 따라서 단지 소량, 예를 들어 15 phr 이하, 때때로 10 phr 미만의 카본 블랙을 함유하며 지면과 접촉하도록 고안된 외부 고무 트레드를 갖는 것으로 제조할 수도 있다.

이러한 실리카 강화된 타이어 트레드 구조물에서, 다양한 다른 타이어 고무 성분들, 즉 상기 언급한 전체적인 타이어 카커스를 경우에 따라 소량의 실리카와 함께 카본 블랙으로 정량적으로 강화시키고 따라서 상기 카커스가 1 megohm 이하 정도로 비교적 낮은 전기 저항을 가질 수도 있는 반면, 실리카 강화된 트레드 자체는 20,000 megohm 이상 정도로 실질적으로 높은 전기 저항을 가질 수 있으며 따라서 이러한 트레드는 타이어 카커스와 지면 사이에 일정한 정도의 전기 절연 효과를 생성시킨다. 이러한 타이어 구조물은 정전기를 타이어로부터 지면으로, 특히 타이어/테 조립체의 금속테로부터 타이어 트레드의 외부 표면, 따라서 지면으로 소산시키는 경향이 실질적으로 적으며, 이는 움직이는 차량의 타이어의 동력학적인 회전 조건에 의해 발생될 수도 있다. 따라서,정전기가 축적되거나 증가될 가능성이 카본 블랙 강화된 트레드를 갖는 유사한 타이어에 비해 실리카 강화된 트레드를 갖는 타이어 구조물에서 보다 높을 것으로 생각된다.

따라서, 정량적인 실리카 강화된 고무 트레드 및 경우에 따라 소량의 카본 블랙 강화제를 갖는 타이어에 대해서 타이어 비이드 부분과 트레드 외부 표면간에 비교적 낮은 전기 저항의 적합한 경로를 제공하는 것이 바람직하다.

발생된 전기 에너지의 소산이 완전히 이해될 수는 없지만, 차량용 타이어에 관한 한, 전기는 주로 강 또는 알루미늄의 금속테로부터, 예를 들어 타이어 카커스의 카본 블랙 강화된 고무 표면상에서 또는 이를 통해 카본 블랙 강화된 고무 트레드의 외부 표면으로, 따라서 지면으로 전달될 수 있다.

얇은 외부 고무 코팅제를 타이어 트레드 표면에 적용시킨다면, 상기 코팅제는 타이어가 사용됨에 따라 비교적 급속히 마모되어, 전형적으로 돌기/홈 디자인 또는 형태를 갖는 타이어 트레드의 홈내의 표면상에만 코팅제를 남기게 될 것이다. 상기에 의해, 상기 코팅제의 매우 작은 부분, 즉 타이어 트레드 돌기 벽상의 코팅제의 두께만이 지면에 직접 제공되거나 지면과 접촉하여, 실리카로 정량적으로 강화된 트레드를 갖는 타이어에 대해, 타이어로부터 지면으로의 비교적 낮은 전기 저항을 촉진시키는데 실제로 이용될 수 있는 것으로 간주된다.

따라서, 실용적이기 위해서 실리카 강화된 고무 트레드 외면상의 카본 블랙 강화된 트레드 외부 상부 캡층은, 트레드와 통합되어 특히 돌기벽을 포함한 타이어 트레드 홈내에서 트레드에 대해 우수한 결합력을 갖는 얇은 카본 블랙-함유 고무층이어야 하며, 트레드 돌기의 외면으로부터 마모된 후에도 효과적이도록 타이어 돌기벽상의 외부 상부 캡층의 지면에 대한 충분한 횡단면 두께 또는 표면적을 제공해야 한다.

하나의 또다른 태양에서, 통상적으로 돌기 및 홈의 조합을 갖는 형태의 타이어 트레드에 대해서, 카본 블랙 강화된 외부 캡층을 타이어의 카본 블랙 강화된 고무 부분, 즉 타이어 카커스, 및 트레드 캡/베이스 구조의 경우에 트레드 베이스와 보다 충분히 연결시키기 위해, 홈을 측벽 및 트레드가 만나는 타이어의 영역인 타이어의 카본 블랙 강화된 고무 쇼울더와 직접 또는 간접적으로 연결시키는 것이 바람직하다.

당해분야의 숙련가들에게 잘 공지된 타이어 트레드 캡/베이스-윙 구조에서, 본 발명의 목적을 위해 캡을 소량의 카본 블랙과 함께 실질적으로 실리카로 강화시키고 그의 베이스 및 윙을 실질적으로 카본 블랙으로 강화시키도록 구상한다.

실제로, 외부 트레드 상부 캡층, 윙 및 트레드 베이스는 경우에 따라 (i) 정량적인 양의 카본 블랙을 함유하고 상기 언급한 조건하에서 전기 에너지의 소산을 돕도록 비교적 낮은 전기 저항을 가지며, (ⅱ) 트레드, 및 돌기 및 홈으로 구성된 타이어 트레드 형태의 홈벽과 함께 일체화되도록 고무 타이어 트레드와 동시에 가황되는 것이 바람직하다.

외부 캡 고무 조성물은 타이어 사용중에 타이어 트레드 돌기의 외면으로부터 마모되므로 돌기벽상의 외부 캡층의 횡단면 또는 두께는 트레드로부터 지면으로의 비교적 낮은 전기 저항 경로의 제공에 따라 달라질 것으로 예상된다.

도 1은 압출된, 실리카 강화되고 비가황된, 황 경화성 고무 트레드 스트립의 단면도로서, 정량적으로 카본 블랙 강화되고 트레드 베이스의 연장부이며 실질적으로 트레드 캡을 둘러싸는 일정한 조성의 고무층을 갖는 캡/베이스-윙 구조물을 도시한다.

도 2 및 3은 (1) 도 2에서와 같이 트레드 캡, 윙 및 외부 트레드 캡층과 삼중-압출되거나 또는 (2) 도 3에서와 같이 상기 이중 압출된 트레드 구조물에 별도로 적층시킴으로써 적용시킬 수도 있는, 트레드 캡 및 트레드 윙과 상이한 고무 조성을 갖는 트레드 베이스를 도시한다.

도 4는 타이어 카커스상에 조립체로서 배치된 상기 비가황되고, 동시-압출된 실질적으로 둘러싸는 고무층을 함유하고 캡/베이스 구조의 트레드를 갖는 타이어의 횡단면 사시도이다.

도 5는 성형되고 가황된 타이어의 트레드 부분의 일부에 대한 횡단면도로서, 관련된 동시-압출된, 실질적으로 둘러싸는 고무층을 갖는 캡/베이스-윙 트레드 구조(여기에는 트레드의 돌출된 돌기부 및 움푹 패인 홈 형태가 도시되어 있음)를 도시한다.

도 6은 성형되고 가황된 타이어의 횡단면 사시도로서, 트레드의 돌기 및 홈 형태와 함께 동시-압출된, 실질적으로 둘러싸는 고무층을 갖는 캡/베이스-윙 트레드 구조를 도시한다.

도 7은 트레드 돌기의 외면이 마모된 상기 외부 고무층의 일부를 도시하는 것을 제외하고는 도 6과 유사한 도면이다.

본 발명에 따라서, 2 개의 개별적인 측벽 및 2 개의 이격된 비이드 부분을 갖는 카본 블랙 강화된 고무 카커스, 및 트레드 및 한쌍의 이격된 트레드 윙(각각이 개별적으로 트레드의 양쪽으로부터 축방향 바깥쪽으로 연장되고 나란히 배치되어 타이어 카커스의 2 개의 각 측벽 부분의 외면의 적어도 일부와 겹쳐진다)으로 구성된 원주상 고무 트레드로 구성된 공기압 타이어가 제공되며, 여기에서 상기 트레드는 (i) 트레드 및 (ⅱ) 상기 각각의 트레드 윙으로부터 연장되고 지면과 접촉하도록 고안된 트레드 외면의 적어도 일부와 일체화되어 상기 부분을 덮는 외부 상부 트레드 캡층을 갖는 트레드 윙으로 구성된 이중-압출된 황 가황성 고무 적층물로 구성되며, 약 30 내지 약 100 phr의 침전된 실리카 및 임의로 약 20 phr 이하의 카본 블랙을 함유하고; 상기 트레드 윙 및 트레드 외부 상부 캡은 단일의 고무 조성을 가지며 약 30 내지 약 1000 ㎡/g 범위의 BET 값을 갖는 카본 블랙 약 25 내지 약 100 phr을 함유한다.

타이어를 가황시키면 상기 트레드 상부 캡이 동시에 가황되어 상기 트레드및 트레드 윙과 일체형으로 되고,이때 상기 트레드는 돌기 및 홈의 형태를 갖는다.

타이어를, 부하된 전기 저항 시험(편의상 본 발명에서는 시험 GT-L 이라 칭함)에 따라 트레드 상부 캡층이 없는 타이어는 20,000 megohm 이상의 전기 저항을 가지며 트레드 상부 캡을 갖는 타이어는 100 megohm 미만의 전기 저항을 갖고, 트레드 돌기 벽상의 상부 트레드 캡층은 약 0.01 내지 약 0.5 mm 범위의 두께를 갖는 것으로 적합하게 특성화될 수 있다.

본 발명의 하나의 태양에서, 일체형의 상부 트레드 캡층은 지면-접촉되기에 적합한 외부 트레드 표면의 각 측부의 주위 외면을 원주상으로 덮을 수 있으며 트레드 홈내의 트레드 돌기벽을 포함하여 트레드의 전체 외면의 약 20 내지 약 100%를 덮는다.

더욱 본 발명에 따라, 일정하거나 연속적인 단일 조성의 상기 실질적으로 둘러싸는 연속적인 고무층은 가변적인 두께를 가지며, (i) 약 0.1 내지 약 2 mm 범위의 두께를 갖는 임의적인 하부의 트레드 베이스, (ⅱ) 각각이 개별적으로 상기 트레드 캡 및 임의적인 트레드 베이스에 대해 바깥쪽으로 병렬배치된 2 개의 소형윙, (ⅲ) 상기 소형윙으로부터 지면-접촉시키고자 하는 트레드 캡 외면의 적어도 일부위로 연장된 약 0.01 내지 약 0.5 mm 범위의 두께를 갖는 외부 상부 캡층으로 이루어지며, 이때 상기 소형윙은 타이어 카커스의 측벽과 접촉하고; 상기 트레드 캡은 약 30 내지 약 100 phr의 침전된 실리카 및 임의로 약 20 phr 이하의 카본 블랙을 함유하며; 상기 고무층은 약 30 내지 약 1000 ㎡/g 범위의 BET 값을 갖는 카본 블랙 약 25 내지 약 100 phr, 바람직하게 약 35 내지 약 90 phr을 함유한다.

본 발명의 추가의 실시에서, (A) 2 개의 개별적인 측벽 및 2 개의 이격된 비이드 부분을 갖는 카본 블랙 강화되고 황 가황성인 고무 카커스 및 (B) 상기 카커스의 외부 원주상 표면주위에 원주상으로 일체화되어 배치된, 지면과 접촉시키고자 하는 황 가황성 고무 트레드 구조물(상기 트레드 구조물은 트레드 및 한쌍의 이격된 트레드 윙으로 구성되며, 상기 각각의 윙은 개별적으로 상기 트레드의 양쪽 측부로부터 축방향 바깥쪽으로 연장되고 병렬배치되어 타이어 카커스의 2 개의 각 측벽 부분의 외면의 적어도 일부와 겹쳐진다)의 가황된 타이어 조립체로 구성된 타이어의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 (i) (a) 상기 트레드 고무 조성물 부분 및 (b) 상기 각 트레드 윙 부분으로부터 연장되고 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 외면의 적어도 일부를 덮고 있는 외부 상부 트레드 캡층을 갖는 트레드 윙 고무 조성물 부분(여기에서 상기 트레드 윙 부분과 상부 트레드 캡층은 단일의 고무 조성을 갖고; 상기 트레드는 약 30 내지 약 100 phr의 침전된 실리카 및/또는 비-전도성 강화 충전제, 및 임의로 약 20 phr 이하의 카본 블랙을 함유하고; 상기 트레드 윙 및 트레드 외부 상부 캡은 단일의 고무 조성을 가지며 약 30 내지 약 1000 ㎡/g 범위의 BET 값을 갖는 카본 블랙 약 25 내지 약 100 phr을 함유한다)으로 구성된 황 가황성 고무 타이어 트레드 구조 적층물을 이중 압출시키는 단계; (ⅱ) 상기 이중 압출된 트레드 구조물을 상기 카커스의 원주상 외면위 및 그 둘레에 원주상으로 적용시켜 타이어 조립체를 제조하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 타이어 조립체를 승온 조건하에 적합한 금형에서 황 가황시켜 가황된 타이어를 제조하는 단계를 포함한다.

상기 트레드 구조물이 트레드 고무 조성물인 트레드 캡 부분과 트레드 베이스 부분의 캡/베이스 구조를 갖고, 상기 트레드 베이스가 상기 트레드 캡의 아래에 있으며 상기 트레드 윙으로 연장되어 상기 윙과 접촉하는 상기 제조 방법을 또한 제공하며, 이 방법에서, 트레드 구조물은 (i) 트레드 캡 고무 조성물 부분 및 (ⅱ) 상기 트레드 윙, 상기 윙의 상기 외부 상부 트레드 캡층의 연장부 및 트레드 베이스 고무 조성물 부분을 이중 압출시킴으로써 제조하며; 이때 상기 트레드 윙, 외부 상부 트레드 캡층 및 트레드 베이스는 상기 트레드 캡 부분을 실질적으로 둘러싸는 단일의 고무 조성물로 이루어진다.

상기 트레드 베이스가 상기 트레드 윙 및 연장된 상부 트레드층의 단일의 고무 조성과 상이한 고무 조성을 갖고, 상기 트레드 베이스 부분을 상기 트레드 캡 및 상기 트레드 윙, 및 상기 상부 트레드층 부분과 삼중 압출시켜 상기 타이어 트레드 구조물을 형성시킨 후에 상기 타이어 조런체를 제조하고 가황시키는 상기 제조 방법을 추가로 제공한다.

또한, 상기 트레드 베이스가 상기 트레드 윙 및 연장된 상부 트레드층의 단일의 고무 조성과 상이한 고무 조성을 갖고, 상기 트레드 베이스 부분을 상기 이중 압출된 트레드 캡과 상기 트레드 윙 및 상기 상부 트레드 층 부분에 적층시켜 상기 트레드 구조물을 형성시킨 후에 상기 타이어 조립체를 제조하고 가황시키는 상기 제조 방법을 제공한다.

하나의 태양에서, 타이어 트레드 캡의 경우, 실리카 대 카본 블랙(사용되는 경우)의 중량비가 약 2/1 이상, 바람직하게 10/1 이상인 것이 때때로 바람직하다.

이러한 타이어를 가황시킴으로써 상기 고무층을 상기 트레드 캡과 동시-가황시켜 일체화시키며, 이때 상기 트레드는 돌기 및 홈의 형태를 갖는다.

본 발명의 하나의 태양에서, 상기 고무층은 실질적으로 트레드를 둘러싸지만, 상기 고무층은 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 캡 외면의 30% 이하를 덮을 수도 있으며, 경우에 따라 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 외면의 20 내지 약 100%를 덮을 수도 있다.

본 발명의 하나의 태양에서, 상기 트레드 구조물은 (i) 상기 트레드 고무 및 (ⅱ) 상기 트레드 윙 및 외부 트레드층의 이중 압출물이다.

이러한 타이어를 가황시킴으로써 상기 고무층을 상기 트레드 캡과 동시-가황시켜 일체화시키며, 이때 상기 트레드 캡은 돌기 및 홈의 형태를 갖는다.

본 발명의 타이어 구조물이 트레드 자체내에 매몰된 고무의 전기 전도성 스트립과 무관하고, 대신에 측벽-위-트레드 형태의 타이어 구조물에서 트레드 소형윙의 연장부에 의존한다는 것은 중요하다.

참고로한 트레드 성분들, 즉 트레드, 트레드 캡, 트레드 베이스 및 소형윙은 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지된 트레드 성분들이다. 본 발명에서는 특히 트레드가 소량의 카본 블랙 강화제를 갖고 고무층이 정량적 양의 카본 블랙 강화제를 가질 때 트레드, 소형윙 및 트레드 캡 외면의 적어도 일부위의 외부 고무층이 일정하거나 연속적인 조성을 갖는 것은 신규한 것으로 생각된다.

"동시-압출" 및 "동시-압출된"이란 용어는 고무 성분들이 단순히 별도로 압출되지 않고 동일한 다이를 통해 압출되어 함께 결합됨을 의미한다.

본 발명의 실시에서, 약 80 내지 약 150℃, 바람직하게 약 100 내지 약 140℃ 범위의 온도에서 동시-압출시킴으로써 상기 트레드 적층물을 제조한다.

트레드 성분의 고온 동시-압출이, 달리 쉽게 수득할 수 없는 일체형 구조의 적층물을 제조하는데 특히 유리하다. 일반적으로, 트레드 캡, 트레드 베이스 및 트레드 윙(때때로 소형윙이라 칭함)의 동시-압출은 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다.

외부 트레드 상부 캡층은 전형적으로 트레드의 외면상에서 특히 전형적인 돌기 및 홈의 구조 또는 디자인의 트레드 돌기 벽상에 있을 때 약 0.01 내지 약 0.5 mm 범위의 가황된 두께를 갖는다. 이러한 두께는 돌기 벽상의 층과 홈의 기부 사이에서 변할 것으로 이해되지만, 본 발명에서 지적한 바와 같이 평균 두께가 중요하다.

외부 트레드 상부 캡층은 트레드와 동시-압출되고 동시-가황되는 의미에서 트레드와 일체형인 것으로 간주된다. 따라서, 외부 트레드 상부 캡층은 비교적 저온의 트레드를 용매 기재 고무 조성물로 코팅시키거나 또는 비교적 저온의 예비-압출된 고무 스트립을 비교적 저온의 타이어 트레드에, 특히 약 50 ℃ 미만의 온도에서 적용시키고 상기 조립체를 동시-가황시킴으로써 형성된 단순한 적층물이 아니다.

트레드 캡/베이스 구조물에서 트레드 캡과의 동시-압출에 의해 형성되는, 상기 언급한 부분적으로 또는 실질적으로 둘러싸는 일정한 조성의 고무층을 본 발명에서는 트레드 캡위에 용매 기재 고무 코팅제를 도포하거나 또는 개별적으로 가변조성을 갖는 트레드 성분들을 동시-압출시키는 것보다 상당히 이로운 것으로 간주하는데, 그 이유는 (i) 적층물의 성분들이 고온의 비가황된 상태로 압출된 적층물을 형성시키기 때문에 이들 성분들의 결합이 양호해지고, (ⅱ) 보다 양호한 동시-가황이 발생되며, (ⅲ) 노출된 표면 오염 가능성이 감소되거나 제거되는 것으로 생각되기 때문이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 전기 전도성 카본 블랙은 약 30 내지 약 1000 ㎡/g 범위의 BET 값에 의해 입증되는 충분한 표면적을 갖는 카본 블랙이다. 대부분의 카본 블랙은 어느 정도 전기 전도성이며 일부는 다른 것들보다 더 전기 전도성인 것으로 인식된다. 본 발명에서는 BET 방법을 사용하여 보다 전기 전도성인 것으로 여겨지는 카본 블랙을 표시한다. 타이어 트레드 강화 목적으로 전형적으로 사용되는 대부분의 카본 블랙들은 상기 범위내의 BET 값을 갖는 것으로 인식된다. 카본 블랙에 대한 BET 표면적 값 및 측정 방법은 당해분야의 숙련가들에게 잘 알려져 있다.

실제로, 상기와 같은 타이어의 트렌드는 돌기 및 홈의 형태를 갖는다.

본 발명에 사용된 "실리카로 정량적으로 강화된", "정량적인 실리카 강화된 고무" 등은 일반적으로 약 30 내지 약 100, 때로는 바람직하게 약 30 내지 약 90 phr의 실리카를 함유하며 또한 임의로 약 20 Phr 이하로 존재하는 카본 블랙을 함유할 수도 있는 타이어 트레드, 및 트레드 캡/베이스 구조에서 고무 타이어 트레드 캡과 관련하여 사용된다. 종종 실리카 대 카본 블랙의 비가 2/1 이상, 때때로 10/1 이상인 것이 바람직하다.

"카본 블랙" 강화된이란 용어는 카본 블랙 강화된 타이어 카커스 고무의 고무 성분이 정량적인 양, 통상적으로 25 phr 이상의 카본 블랙 강화제, 및 경우에 따라 소량의 실리카를 함유하고, 카본 블랙 대 실리카의 중량비가 5/1 이상임을 의미한다.

대부분의 카본 블랙은 어느 정도 전기적으로 전도성이며, 대부분의 고무 조성물을, 이들이 충분한 카본 블랙을 함유한다면 전기 전도성으로 만들거나, 또는 최소한 어느 정도 전기 전도성으로 만드는데, 일부 카본 블랙은 다른 것들보다 더 전기 전도성이다. 본 발명에서는 편의상 "전기 전도성 카본 블랙"이란 용어를 사용하여 30 gm/㎠ 이상의 BET 표면적을 가짐을 특징으로 하는 카본 블랙을 나타낸다. 카본 블랙의 BET 표면적은 질소 흡수 방법에 의해 이러한 표면적은 특성화하는 잘 공지된 기법이다.

본 발명에 사용된 "일정하거나 또는 연속적인 고무 조성"이란 용어는 고무 조성물이 기본적으로 지시된 고무 성분 전체에서 동일한 고무 조성을 가짐을 의미한다. 특히, 본 발명의 실시에서 트레드 소형윙 및 트레드 외부 캡층이 동일한 고무 조성을 가지며 단일하거나 또는 연속적인 조성 및 성분 또는 구성을 가짐을 의미한다. 따라서, 어떤 점에서는 외부 트레드 캡층은 단순히 트레드 소형윙의 연장부이다. 본 발명의 또다른 태양에서, 트레드 소형윙, 트레드 외부 캡층 및 트레드 베이스(사용되는 경우)는 동일한 고무 조성을 가지며 일체형 구조를 갖는다. 일체형 구조란 용어는 상기와 같은 타이어 트레드 성분들 모두가 단일의 일체화된 구조로 함께 연결됨을 의미한다.

통상적인 실시에 따라 본 발명에 사용된 "phr"이란 용어는 "고무 100 중량부당 개별적인 물질의 부"를 지칭한다. 본 발명의 설명부에서, 고무 및 탄성중합체는 상호호환적으로 사용되며, "가황된" 또는 "가황성"이란 용어는 경우에 따라 "경화된" 및 "경화성"이란 용어와 호환적으로 사용될 수도 있다.

"동시-가황된"이란 용어는 동시-압출된 트레드 성분들이 서로 및 고무 타이어 카커스와 함께 동시에 가황됨을 의미한다. 이러한 동시-가황은 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다.

생성된 타이어 조립체를 적합한 금형에서 성형하고 황 경화시켜 가황된 타이어를 제조한다.

다양한 황 가황성 탄성중합체 및 그의 배합물들을 타이어의 각종 요소들의 제작에 사용할 수도 있으나, 이들로 한정하는 것은 아니다.

고려되는 탄성중합체로는 공액 디엔 탄화수소의 단독중합체 및 공중합체, 및 공액 디엔과 방향족 비닐 화합물, 예를 들어 스티렌 및 알파메틸스티렌의 공중합체가 있다. 각종 디엔의 대표예로는 예를 들어 이소프렌 및 부타디엔이 있다. 다양한 탄성중합체의 대표예로는 예를 들어 시스 1,4-폴리이소프렌(천연 및 합성), 시스1,4-폴리부타디엔, 유화 중합 제조된 공중합체로서 스티렌/부타디엔 공중합체 및 유기 용액 중합 제조된 공중합체로서 스티렌/부타디엔 공중합체, 이소프렌/부타디엔 공중합체, 스티렌/이소프렌 공중합체, 3,4-폴리이소프렌, 약 30 내지 약 85%의 비닐함량을 갖는 비교적 비닐 함량이 높은 비닐 폴리부타디엔 및 스티렌/이소프렌/부타디엔 삼원중합체가 있다.

이어서 고무 타이어 카커스상에 동시-압출된 트레드를 조립함으로써 타이어를 제작한다. 이러한 제작 및 조립 방법은 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다.

타이어 조립체를 승온, 예를 들어 약 140 내지 약 180 ℃ 범위의 조건하에 적합한 금형에서 가황시킨다.

동시-가황되고 카본 블랙 강화된, 실질적으로 둘러싸는 고무층은 실리카 강화된 타이어 트레드에 비해 비교적 낮은 전기 저항의 경로를 제공하며, 따라서 지면과 타이어 비이드 부분, 따라서 타이어가 적재될 수 있는 자동차 바퀴의 금속테 사이에 정전기의 소산 경로를 제공한다.

타이어 트레드는 사용중 마모되어 고무 트레드 외부 상부 캡층이 돌기 및 홈의 형태를 갖는 타이어 트레드의 돌기의 외면으로부터 마모된 후에, 돌기/홈 형태의 트레드의 돌기 벽상의 외부 트레드 상부 캡층에 의해 정전기 소산 경로를 유지한다.

첨부된 도면은 본 발명의 추가의 이해를 위해 제공된 것이며, 본 발명이 이도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

도면에서, 동시-압출되고 비가황된 고무 트레드의 횡단면(도 1)은 타이어를 조립한 후 및 적합한 금형에서 타이어를 성형하고 가황시킬 때 통상적으로 지면과 접촉되는 트레드 캡(7), 및 연결 트레드 윙(8)과, 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 캡 외면의 적어도 일부위의 박층(9)으로서 상기 트레드 윙의 연장부를 연결시키는, 트레드를 지지하는 트레드 베이스(10)로서 단일의 일정하고 연속적인 고무 조성을 갖는 실질적으로 둘러싸는 고무층이 되는 부분을 갖는 것으로 도시된다.

도 1에 대해서, 트레드 캡(7), 및 트레드 캡(7) 및 트레드 베이스(10)에 인접한 소형윙(8)으로 될 연장부의 일부 사이에 정량적인 양의 카본 블랙 및 경우에 따라 소량의 실리카를 함유하는 고무의 얇은 이중 압출된 고무 외부 상부 캡층(9)이 있다.

도 1이 베이스(10)의 연장부로서 소형윙(8)을 도시하지만, 트레드 베이스(10)가 상술한 바와 같이 삼중 압출에 의해 형성되거나 또는 상기 이중 압출부에 적층되는 경우, 소형윙(18)과 트레드 베이스(10)가 모두 정량적으로 카본 블랙 강화된 고무 조성을 갖지만, 트레드 베이스(10)가 트레드 띤(8)과 상이한 고무 조성을 가질 수 있음은 물론이다.

상기 언급한 트레드 윙 또는 소형윙(8)은 통상적으로 트레드 캡/베이스 구조물에서 트레드 또는 트레드 베이스의 구조상 일부이거나 또는 그의 연장부이다. 트레드 캡/베이스 구조물에 대한 소형윙은 본 발명에서 타이어 조립 및 제작 분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있는 것으로 간주한다.

트레드의 모든 성분들, 즉 트레드 베이스, 트레드 캡, 외부의 일체형 상부 캡 및 소형윙을 일반적으로 다중 압출기에서 함께 압출시켜 트레드 스트립 구조물을 제조한다. 본 발명의 한 중요 태양은 바람직하게 단지 2 개의 고무 조성물로 구성될 수도 있는 트레드 구조물의 제조에 이중 압출을 이용하는 것이다. 상기 (i) 트레드 및 (ⅱ) 트레드 윙, 및 외부 트레드면상의 박층의 그와 관련된 연장부를 제조하기 위한 상기와 같은 이중 압출은 특히 트레드 자체가 실리카로 정량적으로 강화되고 트레드 외면상의 상기 트레드 윙 및 관련된 얇은 고무 연장부가 정량적으로 카본 블랙으로 강화된 경우에 신규하고 진보성 있는 것으로 여겨진다.

실제로, 임의적인 고무 트레드 베이스(10)는 소형윙과 같이 정량적으로 카본 블랙 강화되며, 고무 트레드 캡(7)은 정량적으로 실리카 강화되고, 상기 언급한 이중 압출된 외부 고무 상부 캡(9)은 정량적으로 카본 블랙 강화된다.

본 발명에서는 트레드 윙, 소형윙 및 외부 트레드층, 및 임의로 트레드 베이스로 구성된 고무층이 동일하고 일정한 단일의 정량적인 카본 블랙 고무 조성을 갖는 것을 상당히 신규한 것으로 간주한다. 이러한 고무층은 소형윙 및 외부 트레드층, 및 임의의 트레드 베이스의 두께 및 윤곽 요건을 수용하기 위해 가변적인 두께를 갖는 것으로 인식된다.

도 5, 6 및 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 하나의 태양에서, 상기 고무층의 이중 압출된 외부 트레드 층 부분은 단지 트레드 캡(7)을 부분적으로만, 즉, 예를 들어 트레드 윙으로부터, 트레드 윙의 내부 테두리로부터 타이어 트레드의 중심선까지 거리의 약 20 내지 약 80% 위치까지 연장시킴으로써 덮을 수 있다.

타이어 카커스상에 조립된 이중 압출된 트레드를 갖는 도 5의 타이어 구조물을 적합한 금형에서 성형시키고 가황시켜 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 본 발명에서 돌기(14) 및 홈(15)이라 지칭되는 것들을 갖는 형태의 트레드를 갖는 타이어를 제조한다. 본 발명의 태양으로서 타이어와 동시-가황되는 상기 실질적으로 둘러싸는 고무층의 이중 압출된 트레드층(9)은, 트레드 및 측벽(12)을 연결하는 타이어의 쇼울더 부분에 배치된 타이어 측벽(12)의 일부위에 놓인 상기 소형윙(8)의 카본 블랙 강화된 고무의 연장부로서 홈(15)의 기부와 돌기(14)의 외면 및 벽을 덮는 것으로 도시되어 있다.

차량의 바퀴상에 적재된 적합한 전기 전도성의 강성 금속테상에 적재되고 팽창된 타이어가 지면을 굴러감에 따라, 상기 타이어의 하나 이상의 다른 카본 블랙 강화된 고무 성분과 접촉하는 상기 전기 전도성 상부 캡층에 의해 상기 테와 트레드 사이, 따라서 지면과의 사이에 전기적 소산 경로가 생성된다.

트레드 돌기(14)의 외부 지면-접촉면상의 상기 외부 상부 캡(9)이 마모되어 하부 트레드 캡(7)의 일부(18)를 드러냄에 따라, 지면과 타이어 쇼울더간의 전기 경로는 트레드 돌기(15)(이들 자체는 지면과 접촉함) 벽상의 상기 외부 캡(9)에 의해, 또한 상기 타이어의 카본 블랙 강화된 카커스로 연장된 연결 홈 경로를 거쳐 유지된다.

상기 도면들에 도시된 바와 같이 본 발명은 전기적으로 전도성인 요소 또는 스트립 없이, 예를 들어 트레드와 트레드 윙사이를 포함하여 실리카 강화된 트레드내에 전적으로 배치되고 상기 트레드의 외면으로부터 트레드 카커스 또는 트레드 베이스의 정량적으로 카본 블랙 강화된 부분까지 연장되어 감소된 전기 저항의 경로를 생성시키는 정량적으로 카본 블랙 강화된 고무 조성물 없이 제공되는 것이 중요하다.

실제로, 고무 배합 용도에 통상적으로 사용되는 규소성 안료는 바람직하게 침전된 규소성 안료(본 발명에서는 실리카라 칭한다)이다.

본 발명에 바람직하게 사용되는 규소성 안료는 예를 들어 가용성 실리케이트, 예를 들어 나트륨 실리케이트의 산성화에 의해 수득할 수 있는 것과 같은 침전된 실리카이다.

규소성 안료(실리카)는 예를 들어 50 내지 10,000 옹스트롬, 바람직하게 50 내지 400 옹스트롬 범위의 최종 입자 크기를 가져야 한다. 상기 안료의 BET 표면적은 질소 기체를 사용하여 측정시 바람직하게 약 50 내지 약 300 ㎡/g, 보다 바람직하게 약 120 내지 약 200 ㎡/g 범위이다. 표면적은 측정하는 BET 방법은 문헌[Journal of the American Chemical Society, Volume 60, p. 304(1930)]에 개시되어 있지만, 장비들은 이제 보다 성가시거나 또는 상기 언급한 참고 문헌에 포함되고 상세히 개시된 BET 측정을 근접하게 측정하는 질소 흡수 표면적 측정치를 보다 편리하게 제공하는 하나 이상의 제조사들에 의해 제공된다.

실리카는 또한 전형적으로 약 100 내지 약 400, 대개 약 150 내지 약 300 범위의 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수값을 갖는다.

실리카는 전자 현미경에 의해 측정시 예를 들어 약 0.01 내지 0.05 μ 범위의 평균 최종 입자 크기를 갖는 것으로 예상되지만, 실리카 입자들의 크기는 훨씬 더

작을 수도 있다.

다양한 시판 실리카들, 예를 들어 PPG 인더스트리즈에서 상표명 Hi-Sil 210, 243 등으로 시판되는 실리카; 롱-푸랑사에서 상표명 Zeosil 1165MP로 시판되는 실리카; Degussa AG에서 상표명 VN2, VN3 및 BV3370GR로 시판되는 실리카; 및 J.M. Huber에서 Zeopol 8746으로 시판되는 실리카들을 본 발명에 사용할 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.

실리카 강화제, 특히 정량적인 실리카 강화제가 고무 타이어 트레드에 바람직한 경우, 침전된 미립상 실리카가 통상적으로 커플링제, 또는 때때로 실리카 커플러(coupler)라고 지칭되는 커플링제와 함께 사용된다.

실리카가 고무에 대해 강화 작용을 갖도록 하는 방식으로 실리카 표면 및 고무 탄성중합체 분자 모두와 반응할 수 있는 화합물(이들증 다수는 당해분야에 커플링제 또는 커플러로서 일반적으로 공지되어 있다)이 종종 사용된다. 이러한 커플링제를 예를 들어 실리카 입자와 예비배합 또는 예비반응시키거나, 또는 고무/실리카 가공 또는 혼합 단계중에 고무 혼합물에 가할 수도 있다. 커플링제 및 실리카를 고무/실리카 혼합 또는 가공 단계중에 고무 혼합물에 별도로 가하는 경우, 커플링제를 실리카와 동일반응계내에서 배합하는 것으로 생각된다.

특히, 이러한 커플링제는 예를 들어 실리카 표면과 반응할 수 있는 구성 성분, 또는 잔기(실란 부분), 및 또한 고무, 특히 탄소-탄소 이중 결합 또는 불포화기를 함유하는 황 가황성 고무와 반응할 수 있는 구성 성분 또는 잔기를 갖는 실란으로 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 커플러는 실리카와 고무사이의 연결 브릿지로서 작용하며, 따라서 실리카의 고무 강화 작용을 향상시킨다.

하나의 태양에서, 커플링제의 실란은 가수분해를 통해 실리카 표면과 명백하게 결합을 형성하며 커플링제의 고무 상호작용성 성분은 고무 자체와 결합한다.

실리카와 고무의 결합에 사용하기 위한 다수의 커플링제, 예를 들어 폴리설파이드 성분 또는 구조, 예를 들어 설파이드 브릿지에 2 내지 약 8 개의 연결 황원자를 함유하는 비스-(3-트리알콕시실릴알킬)폴리설파이드(대표적으로는, 설파이드 브릿지에 평균 약 3.5 내지 약 4 개의 연결 황원자를 함유하는 비스-(3-트리에톡시 실릴프로필)폴리설파이드(때로는 테트라설파이드라 칭함))를 함유하는 실란 커플링제가 교시되어 있다.

트레드 고무의 고무 조성물을 고무 배합 분야에 일반적으로 공지된 방법에 의해, 예를 들어 다양한 황-가황성 구성성분 고무를 통상적으로 사용되는 다양한 첨가제 물질들, 예를 들어 황과 같은 경화 보조제, 활성화제, 지연제 및 가속화제, 오일과 같은 가공 첨가제, 점착성 수지를 비롯한 수지, 실리카 및 가소제, 충전제, 안료, 지방산, 산화 아연, 왁스, 산화방지제 및 오존화방지제, 교질화제, 및 카본 블랙과 같은 강화 물질과 혼합함으로써 배합함이 당해분야의 숙련가들에 의해 쉽게 이해될 것이다. 당해분야의 숙련가들에게 공지된 바와 같이, 황 가황성 및 황 가황된 물질(고무)의 목적하는 용도에 따라, 상기 언급한 첨가제들을 선택하며 통상적인 양으로 통상적으로 사용한다.

본 발명을 위한 카본 블랙(사용되는 경우)의 전형적인 첨가를 개시한다. 점착제 수지(사용되는 경우)의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 10 phr, 대개 약 1 내지 약 5 phr이다. 가공 보조제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 50 phr이다. 이러한 가공 보조제로는 예를 들어 방향족의 나프텐계 및/또는 파라핀계 가공 오일이 있다. 산화방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr이다. 전형적인 산화방지제의 예로는 디페닐-p-페닐렌디아민 및 기타, 예를 들어 문헌[Vanderbilt Rubber Handbook, pp. 344-346 (1978)]에 개시된 것들이 있다. 오존화방지제의 전형적인양은 약 1 내지 7 phr이다: 스테아르산을 포함할 수 있는 지방산(사용되는 경우)의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 3 phr이다. 산화 아연의 전형적인 양은 약 2 내지 약 5 phr이다. 왁스의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr이다. 종종 미정질 왁스가 사용된다. 교질화제의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 1 phr이다. 전형적인 교질화제의 예로는 펜타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐 디설파이드가 있을 수 있다.

가황은 황 가황제의 존재하에서 수행한다. 적합한 황 가황제의 예로는-원소 황(유리 황) 또는 황 공여 가황제, 예를 들어 아민 디설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물이 있다. 바람직하게, 황 가황제는 원소 황이다. 당해분야에 잘 공지된 바와 같이, 황 가황제는 약 0.5 내지 약 4 phr, 또는 몇몇 상황하에서는 약 8 phr 이하의 양으로 사용되며, 약 1.5 내지 약 2.5 phr, 때로는 2 내지 2.5 phr 범위가 바람직하다.

가속화제를 사용하여 가황에 필요한 시간 및/또는 온도를 조절하고 가황물의 특성들을 개선시킨다. 지연제가 또한 가황 속도를 조절하는데 사용된다. 하나의 실시태양에서, 단일의 가속화제 시스템, 즉 주가속화제를 사용할 수도 있다. 통상적으로 및 바람직하게, 주가속화제(들)를 총 약 0.5 내지 약 4, 또는 약 1 내지 약 2 phr 범위의 양으로 사용한다. 또다른 실시태양에서, 주가속화제와 보조가속화제의 배합물을 사용할 수도 있으며, 이때 보조가속화제는 예를 들어 가황물을 활성화시키고 그의 성질을 개선시키기 위해서 약 0.05 내지 약 3 phr의 양으로 사용된다. 이들 가속화제들의 배합으로 최종 특성들에 상승 효과를 기대할 수 있으며, 이 효과는 어느 한 가속화제의 단독 사용에 의해 생성되는 것보다 다소 우수하다. 또한, 통상의 가공 온도에 의해서는 영향을 받지 않으나 통상적인 가황 온도에서는 만족스러운 경화를 생성시키는 지연된 작용의 가속화제를 사용할 수도 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 유형의 가속화제로는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트가 있다. 바람직하게, 주가속화제는 설펜아미드이다. 보조가속화제를 사용하는 경우, 이는 바람직하게 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다. 황 가황제 및 가속화제(들)의 존재 및 상대적인 양은 본 발명의 태양으로 간주되지 않으며, 본 발명은 보다 주로 커플링제와 함께 강화 충전제로서의 실리카의 사용에 관한 것이다.

상기 첨가제의 존재 및 상대적인 양은 본 발명의 태양으로 간주되지 않으며, 본 발명은 보다 주로 트레드의 실리카 강화된 부분 위에 카본 블랙 강화된 고무의 트레드 외부 캡을 가져 트레드의 외면으로부터 비이드 부분으로 비교적 낮은 전기저항의 경로를 제공하는 타이어에 관한 것이다.

당해분야의 숙련가들에게 쉽게 명백한 다양한 방법들에 의해 타이어를 조립, 형성, 성형 및 경화시킬 수 있다.

본 발명에 사용된 소형윙/트레드 베이스 고무 조성물, 및 또한 소형윙(들)의 트레드 캡 상부층 연장부의 조성은 이들 타이어 영역들에 배치되거나 위치된 타이어 성분들에 바람직하거나 요구되는 인열, 습윤 성능 및 탄력성을 얻기 위해서 개발된다. 전형적인 고무 조성물은 천연 고무(천연 시스 1,4-폴리이소프렌 고무), 유화 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무(E-SBR) 및 시스 1,4-폴리부타디엔고무의 블렌드를 함유한다. 천연 고무를 사용하여 고무의 내인열성을 향상시키고, E-SBR을 사용하여 습윤 트레드 성능(습윤 견인력)을 향상시키며, 폴리부타디엔 고무를 사용하여 탄력성을 향상시킨다. 고무 조성물중의 카본 블랙의 함량을 최적화하여 강화 및 탄력성을 얻는다. 약 50 내지 약 80 phr 범위의 카본 블랙 함량이 대개 만족스러운 것으로 간주된다. 타이어용 황 경화성 고무 조성물에 통상적인 다른 통상적인 고무 배합 성분들을 고무 조성물에 가한다.

본 발명의 실시를 위한 하나의 태양에서, 상기 트레드 상부 캡층은 단일의 고무 조성물로서 트레드 윙의 연장부로 되기 때문에, 타이어 트레드 성질과 보다 밀접한 성질들을 갖는 트레드 윙 고무 조성물을 제조하는 것이 중요하다. 이는 특히 측벽-위-트레드 타이어 구조에 대해 트레드 윙과 겹쳐지는 타이어 측벽 고무 조성물과 보다 밀접한 성질을 갖는 관련된 고무 조성물을 사용하여 트레드 윙을 제조하는 통상적인 종래의 실시와는 다른 것으로 생각된다.

하기 실시예들을 참고로 하여 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있으며, 실시예에서 부 및 퍼센트는 달리 나타내지 않는 한 중량 기준이다.

실시예 I

본 발명의 목적을 위해서, 전기 전도성 강성 금속(예를 들어 강)테상에 타이어를 적재하여 타이어/테 조립체를 만들고, 상기 타이어/테 조립체의 타이어위로 편평한 강판을 누르고, 상기 테와 상기 강판간의 관련된 전기 저항을 측정하기 위한 장치를 사용하여 타이어의 전기 저항을 측정한다.

본 실시예에 개시된 시험을, 설명을 위해 편의상 시험 GT-L이라 칭하는 부하된 전기 저항 시험으로서 나타낸다. 이때 상기 시험은 규정된 ASTM 또는 타이어 공업 협회 시험 공정이 아니다.

장치 및 공정:

1. 약 5 mm 이상의 두께 및 시험할 타이어의 바퀴자국보다 큰 길이 및 폭을 갖는 편평한 강판;

2. 적어도 상기 강판정도로 길고 넓으며 상기 강판의 바로 아래에 대향 배치된 전기 절연성의 전기적으로 비-전도성인 판(예를 들어 폴리에틸렌)-상기에 의해 절연판을 통한 강판으로부터의 절연 내성이 타이어 트레드(예: 상기 강판)와 상기 타이어/테 조립체의 강테간의 전기 저항에 대해 측정된 시험치의 100 배 이상으로 됨;

3. 100 볼트 이상의 전압 및 0.01 내지 3 와트의 전원, 및 ±10%의 정확도를 갖는 저항(ohm 또는 megohm) 판독을 위한 저항계 장치;

4. (a) 타이어/테 조립체 구리 스트립의 강테로부터 저항 장치까지; 및 (b) 강판으로부터 저항 장치까지의 적합한 구리 연결 배선;

5. 시험할 타이어;

6. 전기 전도성 강 바퀴테; 및

7. 타이어/테 조립체를 강판에 대향하여 압착시키기 위한 장치 및 관련된 압력 측정 장치.

시험 공정에 따라, 타이어를 강테상에 적재하고 약 2.2 바(본 발명에서 승용차용 래디알 타이어에 대한 기준으로 간주됨)의 시험 압력의 100%까지 공기압으로팽창시킨다.

시험에 앞서, 타이어를 강테상에서 시험 압력으로 15 내지 30 ℃의 주변 온도 및 60% 미만의 상대 습도에서 8 시간 이상동안 팽창시킨다.

타이어에 대해 그의 부하율에 의해 지시된 하중의 80% 크기로 시험 하중을 상기 강판에 대향된 타이어/테 조립체에 가한다.

타이어/테 조립체에 상술한 바와 같이 1 분내에 2회 하중을 가한다. 이어서 조립체에 3 분간 세번째로 하중을 가한 후에 전기 측정을 수행하고 테와 부하된 타이어 트레드 바로아래의 강판간의 저항(ohm 또는 megohm)을 기록한다. 이 공정을 타이어 주변의 대략적으로 동일하게 이격된 위치들에서 3회 이상 반복한다.

실시예 Ⅱ

본 발명에 타이어 A, B 및 C로서 나타낸, 185/70/R14 유형 및 크기를 갖는 공기압 고무 타이어를 제조한다. 이들 타이어들은 모두 관련된 비이드 및 측벽과 함께 동일한 카본 블랙 강화된 고무 카커스를 갖는다. 타이어들은 트레드 및 트레드-윙 구조를 가지며, 트레드 자체는 캡/베이스 구조를 갖는다. 모든 트레드는 동일한 표면 형태의 돌기 및 홈을 가지며 홈들은 쇼울더 부분에서 타이어의 측벽과 연결되어 있다.

타이어 "A"를 본 발명에서는 대조용으로 간주하며, 이는 (i) 트레드 캡 및 (ⅱ) 트레드 베이스, 및 각각이 트레드 축의 외부 테두리에서 상기 트레드에 병렬 배치되어 있고 그와 관련된 측벽의 일부위에 겹쳐있는 2 개의 이격된 트레드 윙의 이중 압출물로 구성된 트레드 구조를 가지며; 이때 트레드 캡 고무는 실리카로 정량적으로 강화되고 소량의 카본 블랙을 함유하며, 트레드 베이스 및 트레드 윙 고무는 실리카없이 카본 블랙으로 정량적으로 강화되어 있다.

타이어 "B" 및 "C"는 압출부 (ⅱ)가 상기 트레드 캡 압출부 (i) 외면의 일부위로 연장되고 이 부분과 일체화되어 있으며 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 캡 외면의 적어도 일부를 덮고 있는 얇은 고무층으로서 트레드 윙의 연장부를 또한 함유함을 제외하고 유사한 이중 압출 트레드 구조를 갖는다.

이들 타이어들은 모두 적합한 금형에서 가황된 후에 돌기 및 홈 형태의 트레드를 갖는다.

본 실시예의 목적을 위해서, 타이어 트레드를 캡/베이스 구조를 갖는 것으로서 기술하지만, 가능한 트레드 구조로서 간주되는 이러한 구조 및 본 실시예에 의해 예시된 상기 구조는 본 발명의 최선의 실시 방식을 적합하게 기술한다. 트레드에 대한 이러한 캡/베이스 구조에 대해서, 트레드 베이스는 (ⅱ) 트레드 윙 및 외부 트레드층 압출부의 일부이고 따라서 일정하거나 또는 단일의 동일한 고무 조성을 갖는 상기 이중 압출부를 갖거나, 또는 트레드 윙 고무의 어느 한 트레드와 상이한 고무 조성을 갖고 (1)트레드,윙 및 베이스 고무 조성물의 삼중 압출 또는 (2) 트레드 베이스를 상기 외부 트레드 층 연장부를 갖는 이중 압출부 또는 트레드 및 트레드 윙에 추가의 고무층으로서 적용시킴으로써 형성되는 이중 압출물일 수도 있다.

본 실시예에 타이어 "C"로서 나타낸 타이어는 가황된 트레드 돌기의 외부 부분 및 트레드 윙으로부터 연장된 동시-압출된 층의 수반되는 외부층이 마모되어 타이어 트레드의 외부 돌기 표면의 실리카 강화된 트레드 고무가 노출되었음을 제외하고 타이어 "B"와 동일하다.

타이어들을 상기 부하된 전기 저항 시험 "GT-L 시험"에 의해 그들의 전기 저항에 대해 평가한다.

각각의 트레드, 트레드 윙, 및 트레드 윙으로부터 연장된 외부 트레드층용의 조성물은 하기 표 1 내지 2에 나타낸 물질들로 구성된다.

특히, 대조용 타이어 A의 트레드는 트레드 외부층없이 (i) 표 1에 나타낸 트레드 고무 조성물 및 (ⅱ) 표 2의 트레드 베이스 및 소형윙 고무 조성물의 이중 압출물이다.

타이어 "B" 및 "C" 트레드는 (i) 표 1에 나타낸 트레드 고무 조성물 및 (ⅱ) 표 2에 나타낸 트레드 베이스, 소형윙 및 외부 트레드 캡층의 이중 압출물이다.

본 실시예에서 지적한 바와 같이, 타이어 "B"는, 타이어 "C"가 트레드 돌기가 마모된 외면을 가지며 따라서 상기 돌기의 외면으로부터 상부 트레드 캡층이 제거되어 트레드 홈내의 돌기 측면에 외부 트레드 캡층이 남아있는 것을 제외하고 타이어 "C"와 동일하다.

상기 이중 압출된 트레드를 타이어 카커스상에 적절히 조립시키고 이 조립체를 약 160 ℃에서 약 15분간 타이어 금형에서 가황시켜 돌기 및 홈의 트레드 형태를 갖는 경화된 공기압 타이어를 제조한다.

[표 1]

1) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로부터 수득할 수 있는, 약 40%의 스티렌 함량을 갖는 유화 중합 제조된 SBR.

2) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로부터 수득할 수 있는, 약 -45 ℃의 Tg 및 약 50%의 이소프렌 함량을 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 탄성중합체.

3) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로부터 Budene^?1207로 수득할 수 있는, 시스 1,4-폴리부타디엔 고무.

4) 천연 고무(시스 1,4-폴리이소프렌).

5) E-SBR중에 약 9.4부로 존재하는 고무 가공 오일로서, 이때 E-SBR의 양은 건조 중량(오일 비함유)을 기준으로 나타내었으며, 또한 약 15부의 추가의 고무 가공 오일, 가소제, 수지 및 왁스가 첨가되었다.

6) 디-아릴 파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸 퀴놀린 유형의 것.

7) 롱-푸랑사로부터 Zeosil 1165MP로서 수득된 실리카.

8) 테트라설파이드와 N330 카본 블랙의 50/50 블렌드(따라서 50% 활성으로 간주함)로서 Degussa로부터 X50S로 시판되는, 비스-3-(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(50% 활성)로서 수득된 것.

[표 2]

1) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니로부터 수득할 수 있는, 본 발명에서 건조 중량을 기준으로 기록된 약 23%의 스티렌 함량을 갖는 유화 중합 제조된 SBR.

2) 천연 고무(시스 1,4-폴리이소프렌).

3) 에니켐(Enichem)사로부터 Neocis^TMBR 40으로 수득된 시스 1,4-폴리부타디엔 고무.

4) E-SBR중에 약 10부로 존재하는 고무 가공 오일로서, 이때 E-SBR의 양은건조 중량(오일 비함유)을 기준으로 나타내었으며, 타이어 B 및 C의 경우 가소제 및 수지뿐아니라 고무 가공 오일 및 왁스가 첨가되었다.

5) 디-아릴 파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸 퀴놀린 유형의 것.

전기 저항의 측정은 본 발명에 개시된 부하된 전기 저항 시험 "GT-L 시험"을 사용하여 타이어 A, B 및 C에 대해 수행하였다. 시험 결과(평균값)를 하기 표 3에 나타낸다.

[표 3]

1) megohm

이들 전기 저항 측정치는 정량적으로 실리카 강화된 고무 트레드를 갖는 타이어의 경우, 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 외면위에 소형윙의 일부로서 이로부터 연장된, 이중-압출되고 동시-가황된, 정량적으로 카본 블랙 강화된 일체형 고무 상부 트레드 캡층의 적용으로 인해 타이어의 외부 트레드면과 내부 비이드 부분간의 타이어의 전기 저항이 현저하게 감소될 수 있음을 입증한다.

본 발명의 설명에서, 몇몇 경우에 삼중 압출 또는 삼중 압출 공정을 언급하였다. 통상의 실시에서 이러한 압출 또는 압출 공정을 종종 3회 압출 또는 3회 압출 공정을 언급하는 것으로 인지된다.

본 발명의 실시에서, 침전된 실리카를 고무 강화 충전제로서 기술하였다. 이러한 실리카를 본 발명의 실시에서 강화 충전제로서 사용하는 경우 이를 실리카 커플러와 함께 사용함은 물론이다.

본 발명을 예시하기 위해서 몇몇 대표적인 실시태양 및 세부사항을 나타내었지만, 본 발명의 진의 및 범위로부터 이탈됨없이 다양한 변화 및 변경들을 수행할 수 있음은 당해분야의 숙련가들에게 자명할 것이다.

Claims (5)

1. 2 개의 개별적인 측벽 및 2 개의 이격된 비이드 부분을 갖는 카본 블랙 강화된 고무 카커스, 및 트레드 및 각각의 윙이 개별적으로 상기 트레드의 양 측면에 나란히 배치되고 이 양 측면으로부터 축방향 바깥쪽으로 연장되어 타이어 카커스의 2 개의 각 측벽 부분의 외면의 적어도 일부와 겹쳐지는 한쌍의 이격된 트레드 윙으로 구성된 원주상 고무 트레드로 구성되고; 이 때

   상기 트레드가 (i) 트레드 및 (ⅱ) 상기 각각의 트레드 윙으로부터 연장되고 지면과 접촉하도록 고안된 트레드 외면의 적어도 일부와 일체화되어 적어도 상기 부분을 덮는 외부 상부 트레드 캡층을 갖는 트레드 윙으로 구성된 이중-압출된 황 가황성 고무 박층으로 이루어지며, 30 내지 100 phr의 침전된 실리카 및 임의로 20 phr 이하의 카본 블랙을 함유하고;

   상기 트레드 윙 및 트레드 외부 상부 캡이 단일의 고무 조성을 가지며 30 내지 1000 ㎡/g 범위의 BET 값을 갖는 카본 블랙 25 내지 100 phr을 함유하며;

   상기 실리카 강화된 트레드 구조물이, 트레드 조성물 자체내에 배치되고 지면과 접촉시키고자 하는 트레드 외면과 타이어 카커스 사이에 연장된 정량적으로 카본 블랙 강화되고 비교적 전기 전도성인 고무 요소 없이 제공되고;

   상기 일체형 상부 트레드 캡층이 지면과 접촉시키고자 하는 외부 트레드 표면의 각 측부의 주변 외면을 원주상으로 덮고 트레드의 전체 외면의 20 내지 100%를 덮는 것을 특징으로 하는,

   공기압 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트레드 구조물이 상기 양쪽 트레드 윙으로 연장되고 트레드 윙의 고무 조성물로 구성된, 상기 트레드의 아래에 있는 트레드 베이스를 또한 갖고; 상기 구조물이 (i) 상기 트레드 고무 조성물 및 (ⅱ) 상기 트레드 윙, 상기 트레드 외부 캡층 및 상기 트레드 베이스의 고무 조성물의 이중 압출물인 것을 특징으로 하는 타이어.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 트레드 구조물이 상기 양쪽 트레드 윙으로 연장되고 상기 트레드 및 트레드 윙의 고무 조성물과 상이한 정량적으로 카본 블랙 강화된 고무 조성물로 구성된, 상기 트레드의 아래에 있는 트레드 베이스를 또한 갖고; 상기 구조물이 (i) 상기 트레드 고무 조성물, (ⅱ) 상기 트레드 윙 및 상기 트레드 외부 캡층의 고무 조성물, 및 (ⅲ) 상기 트레드 베이스의 고무 조성물의 삼중 압출물인 것을 특징으로 하는 타이어.
4. 제 3 항에 있어서,

   가황되고 이에 의해 상기 트레드 상부 캡층이 상기 트레드 및 트레드 윙과 동시-가황되고 일체화되며, 상기 트레드가 돌기 및 홈의 형태를 갖는 특징으로 하는 타이어.
5. 제 1 항, 제 6 항, 제 3 항 및 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   시험 GT-L에 따라, 상기 트레드 상부 캡층이 없는 타이어가 20,000 megohm을 초과하는 전기 저항을 갖고, 상기 트레드 상부 캡을 갖는 타이어가 100 megohm 미만의 전기 저항을 가지며; 상기 트레드 돌기벽상의 상부 트레드 캡층이 0.01 내지 0.5 mm 범위의 두께를 가짐을 특징으로 하는 타이어.