KR100553986B1 - 내구성을 향상시킨 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성능을 향상시킨 타이어에 관한 것으로서, 천연고무 40∼80중량%와 할로겐화 부틸 고무 20∼60중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 디부틸프탈레이트 흡유량이 60∼120㎖/100g이고 요오드 흡착량이 40∼120mg/g인 카본블랙 40∼80중량부 및 코발트 염 1∼4중량부를 포함하는 고무조성물로 제조된 보강 스트립을, 내측으로부터 제1벨트와 제2벨트가 적층된 벨트부 끝단 하단부에 제1벨트 끝단과 카카스 사이로부터 사이드월과 트레드윙 고무의 계면에 이르도록 부착시켜 얻어진 것으로, 이는 벨트 세퍼레이션을 줄여 타이어의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

내구성을 향상시킨 타이어{Pneumatic tire}

도 1은 타이어의 구조를 나타낸 단면으로서, 타이어 주행시 내부에서 발생되는 응력을 부위별로 설명하기 위한 것이고,

도 2는 본 발명에 따라 보강 스트립을 부착시킨 타이어의 구조를 나타낸 단면도이다.

<도면 주요 부호의 상세한 설명>

1 - 제1벨트, 2 - 제2벨트

3 - 카카스 4 - 트레드

5 - 트레드윙 6 - 사이드월
10 - 보강 스트립

본 발명은 내구성을 향상시킨 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벨트부 끝단 부위에 주로 발생되는 벨트 세퍼레이션을 줄여주기 위해 벨트 끝단 하부에 고무간 접착력이 우수하면서 내공기 투과성이 우수한 고무 스트립을 부착시켜 얻어진 타이어에 관한 것이다.

승용차용 타이어에 있어서 장기간 주행이 거듭될 시 가장 중요한 성능 중의 하나는 타이어 벨트 부위의 세퍼레이션(separation) 성능인데, 이는 일반적으로 타이어의 내구성능으로 나타내진다.

보통 승용차용 타이어에 있어서 벨트부 내구성능에 영향을 미치는 인자들로는 여러 가지가 있겠으나, 그 중 가장 큰 요인은 벨트부 스틸 와이어(steel wire)를 감싸고 있는 벨트고무 조성물과 와이어 간의 접착력, 그리고 벨트 부위의 구조 등이라 할 수 있다.

이러한 벨트 부위의 내구성능을 향상시키기 위한 방법의 일환으로 종래에는 스틸 와이어(steel wire)와 벨트 고무간 접착력을 향상시키고자 하였는 바, 이를 위해 벨트고무의 조성을 변경하는 방법; 구조 측면에서는 벨트부 끝 상단에 나일론 에지 커버를 부착해주거나 또는 제1, 2 벨트 층간에 스트립 고무를 부착하여 벨트부위의 보강을 통한 내구성 향상기술을 사용하였다.

타이어의 구조를 도 1을 참조하여 설명하면, 타이어 주행시 내부에서 발생되는 응력은 주로 B 부분에 집중되는데, 그 이유는 A 부분은 상단 트레드부(4)의 벨트층(제1벨트(1), 제2벨트(2))이 존재하고, C 부분은 비드부 및 카카스(3) 턴업(turn up)에 의한 투 플라이(two ply) 효과로 응력이 상대적으로 작아지기 때문이다.

또한, 타이어 내부 공기 중의 산소 역시 응력 집중에 의해 숄더부로 침투되어 벨트부위의 와이어의 부식을 촉진시키거나 벨트고무 조성물의 노화를 촉진시킨다.

이에, 본 발명자는 벨트부 끝단 부위에 주로 발생되는 벨트 세퍼레이션을 줄여주기 위한 방법을 모색하던 중, 고무간 접착력이 우수하면서 내공기 투과성이 우수한 고무 스트립을 응력이 집중되는 벨트 끝단 하부 위치에 부착한 결과, 팽창 타이어(inflated tire)의 내부에서 발생되는 응력이 타이어 숄더부(벨트 끝단부)로 집중되는 것을 방지하고 또한 타이어 내부 공기 중의 산소의 숄더부 침투를 억제해줌으로써 벨트 고무의 물성 저하에 의한 내구성 저하를 개선할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 벨트 끝단부와 카카스 및 사이드월과 트레드윙 고무 계면 사이에 집중되는 응력을 완화시킬 수 있도록 접착력이 우수하면서 내공기 투과성이 우수한 고무조성물로 제조된 스트립을 부착시켜 숄더부 세퍼레이션을 억제할 수 있는 승용차용 타이어를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 승용차용 타이어는 천연고무 40∼80중량%와 할로겐화 부틸 고무 20∼60중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 디부틸프탈레이트 흡유량이 60∼120㎖/100g이고 요오드 흡착량이 40∼120mg/g인 카본블랙 40∼80중량부 및 코발트 염 1∼4중량부를 포함하는 고무조성물로 제조된 보강 스트립을, 내측으로부터 제1벨트와 제2벨트가 적층된 벨트부 끝단 하단부에 제1벨트 끝단과 카카스 사이로부터 사이드월과 트레드윙 고무의 계면에 이르도록 부착시킨 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내구성능이 향상된 타이어에 관한 것으로서, 승용차용 타이어 제1벨트 에지 끝을 중심으로 제1벨트와 카카스 사이로부터 트레드윙 고무부와 사이드월의 계면에 이르기까지 보강 스트립을 부착시킨 것이다. 통상 승용차용 타이어의 벨트부는 타이어 내측으로부터 제1벨트와 제2벨트가 적층된 구조를 갖는다.

본 발명에서 보강 스트립을 제조하는 원료는 내공기 투과성과 접착력이 우수한 것인 바, 구체 조성은 천연고무 40∼80중량%와 할로겐화 부틸 고무 20∼60중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 카본블랙을 40∼80중량부로 포함하며, 접착제로서 코발트염을 1∼4중량부로 함유한다.

여기서 할로겐화 부틸 고무는 브로모 또는 클로로 부틸 고무이다. 이같은 할로겐화 부틸고무는 내공기 투과성이 우수하여, 천연고무와 혼합하여 사용하면 타이어 내부로부터 숄더부로의 산소 투입을 억제해 줌으로써 숄더부 세퍼레이션을 방지할 수 있도록 한다. 할로겐화 부틸 고무는 원료고무 중 20∼60중량%로 포함되는 것이 바람직한 바, 만일 그 함량이 20중량% 미만이면 내공기투과성이 저조해 산소투입이 용이해져 세퍼레이션 방지에 효과가 없으며, 60중량% 초과면 주변 고무층과의 접착이 불리해져 주행 중 발열에 의해 세퍼레이션에 오히려 불리해 지게 된다.

보강제로서 포함되는 카본블랙은 디부틸프탈레이트 흡유량이 60∼120㎖/100g이고, 요오드 흡착량이 40∼120mg/g인 것이 바람직하다.

그리고, 코발트 염은 접착제로서 첨가되는 바, 산의 형태로는 나프터네이트, 스테아레이트, 보레이트, 네오데카노에이트 등을 들 수 있다. 이같은 접착제는 원료고무 100중량부에 대하여 코발트 함량 기준으로 0.2∼1중량부로 포함되는 것이 바람직한 데, 그 함량이 0.2중량부 미만이면 고무간 접착력 저하로 인한 고무층간 분리가 예상되며, 1중량부 초과면 고무의 제조가공성이 크게 저하되는 단점이 있다.

그밖에 보강 스트립 고무 조성물에는 가공유, 유황 및 기타의 배합제를 포함함은 물론이다.

이같이 얻어진 보강 스트립을 벨트 끝 하단부에 제1벨트 에지 끝을 중심으로 제1벨트와 카카스 사이로부터 트레드윙 고무와 사이드월의 계면에 이르는 위치에 부착시키는 바, 구체적인 위치는 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1벨트(1)와 카카스(3) 사이로부터 트레드윙(5)고무와 사이드월(6)의 계면에 이르도록 보강 스트립(10)이 부착된다.

보강 스트립은 폭 20∼60mm이고 두께 0.3∼3.0mm 인 것이 바람직한데, 만일 그 두께가 0.3mm보다 얇으면 부착효과가 저조해질 뿐만 아니라 가공측면에서도 매우 어려워지며, 3.0mm보다 더 두꺼워지면 타이어 내측 인너부의 단차 발생으로 주행이 거듭되면서 인너라이너 크랙 등을 유발시킬 수 있게 된다.

이같은 보강 스트립은 알려진 나일론 스트립 등과 적층구조로 적용되어질 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 1∼2 및 제조비교예 1∼2

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성비로서 고무조성물을 제조하였다.

이와같이 얻어진 고무조성물을 시험실에서 얇은 쉬트로 만든 다음 각 시험항목에 맞게 가류를 실시하여 시편을 얻은 다음, 이에 대하여 300% 모듈러스, 인장강도, 산소투과성 및 카카스 고무층과의 접착력을 측정하였다.

여기서, 산소투과성은 시험기의 한쪽면을 진공상태로 하고 다른 한쪽면에서 일정한 산소 압력을 가하여 양쪽면의 압력차에 의하여 시험편을 투과하는 산소의 압력 상승을 압력 변환기로 측정하는 방법으로 수행하였고, 산소 압력을 가한 쪽의 압력 변화를 측정하고 그 결과치에 있어 제조비교예 1의 값을 100으로 환산하여 지수화하여 나타내었는 바, 지수값이 클수록 산소투과성이 낮은 것, 즉 내공기투과성이 우수한 것으로 평가한다.
그리고 카카스 고무층과의 접착력은 카카스와 위에서 얻은 고무 시편을 서로 접착가류한 뒤 인장시험기에서 박리시험을 통해 측정하였다.

그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

	제조예		제조비교예
	1	2	1	2
천연고무	60	40	100	-
할로겐화 부틸고무	40	60	-	100
카본블랙	60	60	60	60
접착제	2	2	2	-
가공유	4	4	4	4
유황	8	8	8	3
기타 배합제	8~12	8~12	8~12	8~12
300% 모듈러스(kgf/㎠)	140	130	170	40
인장강도(kg/㎠)	180	175	210	90
산소투과도 지수	109	121	100	110
접착력(kg)	31	26	35	6
할로겐화 부틸고무: 클로로 또는 브로모 부틸고무 카본블랙: DBP 흡유량 60∼120㎖/100g이고, 요오드 흡착량 40∼120mg/g인 카본블랙 접착제: 코발트 나프터네이트 기타 배합제: 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 점착제 등

실시예 1∼2 및 비교예 1∼2

상기 제조예 1 내지 2로부터 얻어진 고무 각각을 두께 0.5mm, 폭 45mm로 제 작하여 도 2에 나타낸 바와 같이 위치하도록 타이어 성형 작업시 보강 스트립을 부착시켜 통상의 방법에 따라 195/70R14규격의 타이어를 제작하였다. 이를 각각 실시예 1과 2로 한다.

그리고, 제조비교예 1과 2로부터 얻어진 고무를 1:1로 혼용하여 같은 규격의 보강스트립을 제작하고 도 2에 나타낸 바와 같이 위치하도록 부착시켜 통상의 방법에 따라 195/70R14규격의 타이어를 제작하였다. 이를 비교예 2로 한다.

비교예 1은 보강스트립을 부착시키지 않은 통상의 타이어이다.

이와같이 제작된 타이어에 대하여 실내내구시험 및 세퍼레이션 길이를 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실내내구시험은 드럼 상에서 타이어를 주행시켜 벨트부 세퍼레이션이 일어나는 시간을 측정하여 지수로 나타낸 것으로서, 지수가 클수록 내구성이 우수함을 나타낸다. 실내내구시험 조건은 타이어에 3.5kg/㎠의 공기압으로 산소를 주입하고 80℃에서 5일간 노화시킨 뒤 다시 2.0kg/㎠의 공기압, 80% 하중에서 80kg/hr의 속도로 주행시켜 매일 20kg/hr 씩 속도를 증가시키는 조건이다.

세퍼레이션 길이는 실내내구 시험 종료 타이어를 4분할하여 제1∼2벨트 충간에 발생되는 최대 세퍼레이션 길이를 측정한 값이다.

	실시예		비교예
	1	2	1	2
실내내구시험 (지수)	113	117	100	113
세퍼레이션 길이(mm)	4	2	12	6

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 제1벨트와 카카스 사이로부터 트레드윙 고무부와 사이드월 계면에 이르는 위치에 접착력이 우수하며 내공기 투과성 또한 우수한 고무 조성물로부터 얻어진 일정 폭과 두께를 갖는 스트립을 부착시켜 얻어진 타이어는 벨트 세퍼레이션을 줄여 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. (2회정정)천연고무 40∼80중량%와 할로겐화 부틸 고무 20∼60중량%로 이루어진 원료고무 100중량부에 디부틸프탈레이트 흡유량이 60∼120㎖/100g이고 요오드 흡착량이 40∼120mg/g인 카본블랙 40∼80중량부 및 코발트 염 1∼4중량부를 포함하는 고무조성물로 제조된 보강 스트립을,

   내측으로부터 제1벨트와 제2벨트가 적층된 벨트부 끝단 하단부에, 제1벨트 끝단과 카카스 사이로부터 사이드월과 트레드윙 고무의 계면에 이르도록 부착시킨 타이어.
2. 제 1 항에 있어서, 보강 스트립은 폭 20∼60mm이고 두께 0.3∼3.0mm인 것임을 특징으로 하는 타이어.
3. 제 1 항에 있어서, 코발트 염은 코발트 나프터네이트, 코발트 스테아레이트, 코발트 보레이트 및 코발트 네오데카노에이트 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 타이어.

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