KR100526333B1 - 타이어 트레드 단부의 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미가황 트레드부의 접합 계면에 과황산암모늄(ammonium persulfate) 수용액을 도포한 후 접합하는 방법으로 수행되는 타이어 트레드 단부의 접합방법을 제공하는 바, 이는 접합효과가 탁월하여 종래 스티렌-부타디엔 고무계 시멘트 도포 방식이나 촉진제 용해액 도포방식을 대체할 수 있으며 수용성 물질을 사용함으로써 환경 오염 물질의 사용 및 방출을 사전에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

타이어 트레드 단부의 접합방법{Adhesive method for tire tread}

본 발명은 타이어 트레드 단부의 접합방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트레드 접합부의 벌어짐 현상을 개선하기 위해 트레드 단부에 과황산 암모늄 수용액을 도포하여 타이어 트레드 단부를 접합하는 방법에 관한 것이다.

자동차 주행시 타이어의 경우 고속에서의 조정안정성 및 가혹한 조건에서의 내구성능 확보가 요구되고 있는데, 주행 중 발생하는 타이어 접합부의 벌어짐 현상은 이러한 요구조건을 저하시키는 주요한 원인이 된다.

주행 중 트레드 접합부의 벌어짐 현상이 일어나게 되면 타이어의 진동이 심해지고 이로 인한 급격한 조정 안정성의 저하를 유발하게 된다. 또한 이러한 벌어짐 현상이 심화될 경우 타이어 트레드부가 타이어와 분리되는 치명적인 결과를 초래할 수도 있다.

이러한 트레드 접합부의 벌어짐 현상의 원인으로는 제한속도 이상의 차량운행, 차량의 무리한 하중(과적)으로 인한 타이어의 내구성 저하, 비포장 도로 등의 가혹한 도로조건 등을 들 수 있다.

이러한 트레드 접합부의 벌어짐 현상을 개선하기 위해 종래에는 다음과 같은 방법들을 사용하여 왔다.

첫 번째 방법으로, 타이어 트레드 접합부의 시멘트 도포방법이 있다.

미가황 트레드의 양끝단 접합부위에 천연고무계 및 스티렌-부타디엔 고무계 시멘트를 도포하여 성형 단계에서의 접착력을 향상시키는 방법이다. 하지만 이러한 방법은 단순한 계면간 접착력을 증가시켜줄 뿐 화학적인 결합력 증대에는 기여하지 못하는 바, 상기와 같은 가혹한 조건이 발생할 경우 접합부 벌어짐 현상이 일어나게 된다.

두 번째 방법으로, 타이어 트레드 접합 방식을 개선하는 방법이 있다.

일반적인 타이어 트레드 접합방식과 달리 접합부의 각도를 달리하여 비교적 넓은 접합 면적을 유지시켜 상대적으로 우수한 접합력을 유지하고자 하였다.

하지만 이러한 방식 역시 상기의 문제점을 완전히 해소시키지 못할 뿐 아니라 상대적으로 넓은 접합면을 가지게 되므로 성형시 불균일한 접합을 일으키기도 하는 등의 문제점을 가지고 있다.

세 번째로, 시멘트 조성물 개발에 의한 접착력 향상방법이 있다.

이는 상기한 첫 번째와 두 번째 방법의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 트레드 접합부의 촉진제 과량 사용을 통해 가류 후 접합력을 극대화하고, 가류제 증량 시멘트 조성물을 사용하는 등의 개선을 보인 방법이다. 이는 유기용매에 가황촉진제를 용해시켜 도포하는 방법인 바, 용이성 측면에서 불리한 단점을 보이고 있다.

기본적으로 시멘트 도포의 방법은 본래의 트레드 고무조성물의 종류에 따라 효과가 달라지는 등의 단점을 갖게 되며, 촉진제 다량 도포방식에서는 균일한 촉진제 용액의 제조 및 이의 관리, 사용면에서 여러 가지 불리한 점을 보유하고 있었다.

이에 본 발명자는 상술한 바와 같이 트레드 접합부의 접합방식의 문제점을 해결하기 위해 연구노력하던 중, 과황산암모늄(Ammonium Persulfate) 용액을 미가황 트레드부의 접합계면에 도포하여 트레드 접합을 실시한 결과, 접합효과적인 측면에서도 우수하고 사용 방식상 용이성을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 과황산암모늄(ammonium persulfate) 용액을 트레드부의 접합계면에 도포하는 단순한 방법으로 우수한 접착력을 발휘할 수 있는 타이어 트레드 접합방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트레드 접합방법은 미가황 트레드부의 접합 계면에 과황산암모늄 용액을 도포한 후 접합하는 방법으로 수행되는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

일반적인 유황에 의한 고무 조성물의 가류에서 형성되는 고무 조성물간의 화학적 결합구조를 분석하면, C-S-C, C-S-S-C 등의 결합구조가 주종을 이룬다.

그런데, 본 발명에서와 같이 트레드 접합계면에 과황산암모늄 용액을 도포한 후 가류할 경우 C-C 결합구조가 형성되는 바, 이 결합에너지가 상기와 같은 C-S-C나 C-S-S-C 구조에 비해 상대적으로 크므로 동일한 가혹 조건에서의 내구성능을 향상시킬 수 있다.

결합에너지는 다음 표 1과 같다.

결합구조	에너지(kJ/mol)
C-C	346
C-S-C	272
C-S-S-C	270

또한 C-C 결합의 특성상 열적 안정성을 가지게 되므로 타이어 주행 중 발생하는 발열에 의한 성능저하도 예방할 수 있다.

또한 수용성인 과황산암모늄의 사용을 통해 기존의 유기 용매 및 시멘트 사용에서 유발되는 유해 작업 환경 및 환경 오염물질의 배출도 방지하게 되는 효과를 가지게 된다.

본 발명은 과황산암모늄 용액을 미가황 트레드 접합시 계면에 도포한 후 접합하는 간단한 방법으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 다만, 접합 계면의 수분 증발을 위한 국부 가열이 필요한데, 이러한 가열은 계면의 접착력(점성)을 증가시키는 부수적인 효과도 부여하게 되어, 미가황 트레드의 접합을 더욱 더 용이하게 하여 준다.

본 발명의 효과를 설명하기 위하여 기존의 스티렌-부타디엔 고무계 시멘트 도포방식 및 촉진제 과량의 유기용매 사용 방식(KR-2003-0042890)과 비교평가 하였다.

비교평가에 사용된 조성은 다음 표 2와 같다.

	비교예 1SBR계 시멘트	비교예 2촉진제액	본 발명
스티렌-부타디엔 고무	100	-	-
카본블랙	60	-	-
노화방지제 1	2	-	-
노화방지제 2	1.5	-	-
프로세스 오일	10	-	-
점착제	5	-	-
산화아연/스테아린산	3/0.5	-	-
유황	2.5	-	-
가류 촉진제 1	0.3	25	-
가류 촉진제 2	0.7	-	-
유기용매		100	-
과황산암모늄 수용액		-	100
카본블랙: 디부틸프탈레이트 흡유량이 100∼130㎖/100g이고, 요오드 흡착량이 90∼130mg/g인 카본블랙노화방지제 1: N-페닐-N'-(1,3-디메틸 부틸)-p-페닐렌디아민노화방지제 2: 폴리-(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린)프로세스 오일: 아로마틱 오일점착제; p-tert-부틸-페놀 + 아세틸렌 축합물가류촉진제 1: 설펜아미드계 촉진제, 가류촉진제 2: 티우람계 촉진제

상기 비교예 1의 시멘트 조성물은 통상의 유기용매에 용해시켜 시멘트 고형분의 함량을 12%로 하여 접착력 시멘트 조성물을 제조하였다.

상기 비교예 1에 따른 시멘트 조성물과 비교예 2의 촉진제 용해액, 본 발명의 과황산암모늄 용액을 통상적인 미가류 트레드 조성물 시편의 접합면에 도포한 후, 타이어 접합방식과 유사하게 시험 시편을 접합하여 160℃에서 20분 조건으로 가류하여 최종 시험 시편을 제조하였다.

단 과황산암모늄 수용액의 농도는 5~60% 정도가 바람직하며, 수용액의 농도가 5% 미만이면 목적한 타이어 단부의 접착력 향상 효과를 보기에 충분치 않으며, 60%를 초과할 경우는 과포화된 과황산암모늄의 석출 결정으로 인해 접합 단부에 불균일한 도포를 야기하므로 적합하지 않다.

제조된 시편은 정하중 피로시험기에 의해서 스트레인 67%의 반복변형과 초당 10회의 속도로 테스트하여 접합부의 절단시까지의 횟수를 측정하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다. 이 실험은 4회 실시한 후 평균값을 산출한 결과로 나타내었다.

	비교예 1	비교예 2	본 발명
접합방법	SBR계 시멘트 도포	촉진제 용해액 도포	과황산암모늄용액 도포
파단 사이클	42,432	75,453	82,434

상기 표 3의 결과로부터, 통상의 시멘트 조성물을 도포하여 시험 시편을 제조한 비교예 1에 비하여, 비교예 2 및 본 발명의 경우는 월등한 접착력 향상효과를 보이고 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 비교예 1 내지 2 및 본 발명의 방법을 사용하여 실제 승용차용 타이어의 미가황 트레드 접합시에 적용하여 타이어 완제품을 제조하고 실차 시험을 통해 트레드 접합부 벌어짐 현상을 비교하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

실차 시험시 제조 타이어는 205/55R16규격으로, 시험차량으로는 경주용 투어링 카를 사용하고, 경주용 트랙을 가혹한 조건으로 주행 후 20바퀴, 40바퀴시 타이어 상태를 확인하였다.

	비교예 1	비교예 2	본 발명
벌어짐 현상(20바퀴 후)	미세 발생	미발생	미발생
벌어짐 현상(40바퀴 후)	발생 성장	미발생	미발생

상기 표 4의 결과로부터, 경주용 트랙 및 경주용 차량의 사용을 통해 가혹한 운행조건을 모사하여 시험을 실시한 결과 비교예 1의 경우 20바퀴 주행 이후부터 트레드 접합부 벌어짐 현상이 발생하여 주행 연장에 따라 벌어짐 현상이 심화되는 양상을 보였다. 반면 비교예 2 및 본 발명에서와 같이 접합된 타이어의 경우 40바퀴 주행 후에도 트레드 접합부 벌어짐 현상이 일어나지 않았다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 미가황 트레드부의 접합계면에 과황산암모늄 용액을 도포하여 트레드 접합을 실시하는 경우 접합효과가 탁월하여 종래 스티렌-부타디엔 고무계 시멘트 도포 방식이나 촉진제 용해액 도포방식을 대체할 수 있으며 수용성 물질을 사용함으로써 환경 오염 물질의 사용 및 방출을 사전에 방지할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.

Claims (2)

1. 미가황 트레드부의 접합 계면에 과황산암모늄(ammonium persulfate) 수용액을 도포한 후 접합하는 방법으로 수행되는 타이어 트레드 단부의 접합방법.
2. 제 1 항에 있어서, 과황산암모늄 수용액의 농도는 5 ~ 60% 임을 특징으로 하는 타이어 트레드 단부의 접합 방법