KR100816127B1 - 공기 주입 타이어 및 이의 제조 방법 - Google Patents

공기 주입 타이어 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

트레드 고무 본체(11a)보다 전기 저항값이 낮은 복수개의 도전성 고무 부재(20)가 공기 주입 타이어(10) 원주 방향으로 간격을 두어 상기 트레드 고무 본체(11a)의 외주면으로부터 트레드 고무 본체(11a)에 매설된다. 이들 도전성 고무 부재(20)의 직경 방향 외단(20a)은 트레드부 외주면(11c)에 노출시키고 있다. 직경 방향 내단(20b)은 트레드부(11)의 타이어 직경 방향의 내측에 설치된 스틸 벨트층(15) 또는 트레드 고무 본체(11a)와 스틸 벨트층(15)과의 사이에 설치된 도전성 고무층(11b)에 접촉시킨다.

Description

공기 주입 타이어 및 이의 제조 방법{PNEUMATIC TIRE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
도 1은 본 발명의 실시 형태의 공기 주입 타이어의 단면도이다.
도 2(a)는 트레드부의 주요부 확대 단면도이다.
도 2(b)는 도전성 고무 부재의 사시도이다.
도 3은 트레드면을 도시한 도면이다.
도 4는 공기 주입 타이어의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 실시 형태의 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 고무 시험편을 도시한 도면이다.
도 7은 타이어의 전기 저항값의 측정 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 종래예를 도시한 도면이다.
본 발명은 공기 주입 타이어 및 상기 공기 주입 타이어의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 차량 내의 정전기를 노면에 방출할 수 있는 공기 주입 타이어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 차량용 공기 주입 타이어에서는 여러 가지의 성능이 요구되고 있으며, 특히, 우수한 웨트 그립 특성, 코너링 특성, 고속 특성, 내마모 특성이 요구되고 있다. 이들 성능을 만족시키기 위해 공기 주입 타이어의 트레드부에 사용하는 고무재로서 실리콘 고무 등의 높은 비율로 규산을 함유하는 고무재가 사용되는 경우가 있다.
그러나, 이러한 고무재는 전기 저항이 높기 때문에, 차량 내의 정전기를 노면에 방출할 수 없다. 그러므로, 정전기가 차량에 축적되어 라디오 등의 전파 장해를 일으키기 쉬운 문제가 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 출원인은 일본 특허 공개 평성 제9-71112호 공보(특허 문헌 1)에 있어서, 차량의 정전기를 노면에 방전할 수 있는 공기 주입 타이어(1)를 제안하고 있다. 상기 공기 주입 타이어(1)에서는 도 8에 도시하는 바와 같이, 트레드부(2)에 도전성을 갖는 고무재로 이루어지는 도전 부재(3)를 설치한다. 상기 도전 부재(3)의 도전층(3a)을 트레드 고무 본체(4)의 직경 방향 내측에 배치한다. 관통부(3b)를 도전층(3a)으로부터 직경 방향 외측을 향하여 돌출시킨다. 상기 관통부(3b)의 선단을 트레드부(2) 외면의 트레드면(5)에 노출시키고 있다. 상기 관통부(3b)의 선단은 노면에 접촉한다. 차체에 발생하는 정전기의 전하를 도 8의 화살표 6으로 표시하는 바와 같이 전달하여 방전시킨다. 이에 따라 정전기를 차량에 축적시키지 않고, 라디오 등의 전파 장해의 발생을 방지하고 있다.
특허 문헌 1의 타이어는 타이어 제조시에 트레드부(2)를 압출 성형기로 압출 성형하고 있다. 그러므로, 상기 방전 대책용 도전 부재(3)를 설치하는 경우, 트레 드부(2)를 형성하는 트레드 고무 본체(4)와 도전 부재(3)를 하나의 구금으로부터 압출 성형기로 압출 성형해야 한다. 그러므로, 방전 대책용 도전 부재(3)를 설치하기 위한 새로운 압출 성형기가 필요해진다. 따라서, 설비면에서 비용이 높아지는 문제가 있다.
또한, 압출 성형으로 방전 대책용 도전 부재(3)를 설치하면, 트레드면(5)에 노출되는 도전 부재(3)의 관통부(3b)는 타이어 원주 방향으로 연속적으로 연장되는 구성이 된다. 트레드 고무 본체(4)와 도전 부재(3)의 마모량이 상위하기 때문에, 주행 후의 마모에 차가 발생한다. 상기한 바와 같이 트레드면(5)의 원주 방향으로 연속하여 관통부(3b)의 선단이 노출된다. 그러므로, 원주 방향으로 연속한 마모 라인이 발생하기 쉬워져, 외관상 미관이 나빠지는 문제도 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제9-71112호 공보
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 방전 대책용 도전성 고무 부재를 새로운 압출 성형기를 필요로 하지 않고 간단히 장착할 수 있으며, 또한 원주 방향으로 연속적인 마모 라인을 발생시키는 일 없이 차량 내의 정전기를 효율적으로 노면에 방출할 수 있는 공기 주입 타이어 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 트레드 고무 본체보다 전기 저항값이 낮은 복수개의 도전성 고무 부재가 타이어 원주 방향으로 간격을 두어 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 타이어 직경 방향으로 매설되고, 이들 도전성 고무 부재의 외단면은 트레드부의 외주면에 노출시키고 있는 동시에, 내단은 트레드부의 타이어 직경 방향의 내측에 설치된 벨트 또는 상기 트레드 고무 본체와 벨트와의 사이에 설치된 도전성 고무층에 접촉시키며, 또한 이들 도전성 고무 부재의 형상은 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 끼워넣기(wedging) 가능한 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 주입 타이어를 제공하고 있다.
상기 도전성 고무 부재는 트레드 고무 본체의 외주면측으로부터 원주 방향으로 소요 간격을 두어 끼워넣기 가능한 쐐기 형상 또는 원추 형상으로 한다. 도전성 고무 부재는 원주형은 아니다. 즉, 도전성 고부 부재의 단면적은 이의 축 방향에서 일정하지 않고, 도전성 고무 부재는 원추형이다. 즉, 도전성 고무 부재는 타이어의 직경 방향에서 외단으로부터 내단을 향하여 점진적으로 작아진다. 더욱 구체적으로는, 원추 형상으로 성형한 도전성 고무 부재를 트레드부에 끼워넣는 경우, 선단이 찌부러져 원추대 형상으로 된다. 또한, 원추 형상이 바람직하지만, 각추형이라도 좋다.
이와 같이, 원추 형상으로 하고 있음으로써, 도전성 고무 부재를 트레드 고무 본체에 외주면으로부터 용이하게 끼워넣을 수 있어, 도전성 고무 부재의 직경 방향 내단을 트레드부 내부의 상기 벨트 또는 트레드 고부 본체와 벨트 사이에 배치된 도전성 고무층에 확실하게 접촉시킬 수 있다.
또한, 트레드면에 노출된 외단면은 소요 면적을 가짐으로써, 노면과 확실하게 접촉시킬 수 있다. 차체의 정전기를 노면에 방출할 수 있다.
트레드면에 노출된 도전성 고무 부재는 외단면의 직경을 10 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은 직경을 10 mm보다 크게 하여도 전기 저항을 그 이상 작게 할 수 없어, 타이어의 회전 저항에 악영향을 미치기 때문이다. 또한, 도전성 고무 부재의 외단면의 직경은 1 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 도전성 고무 부재의 길이는 타이어의 직경 방향 치수에 대응하여 가변된다.
상기 도전성 고무 부재는 트레드면의 원주 방향으로 30 mm∼100 mm의 간격을 두고 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 100 mm를 초과하면 차량 주행시에 1 이상의 도전성 고무 부재가 노면과 접촉하지 않게 될 우려가 있기 때문이다. 한편, 30 mm 이하인 경우, 트레드면은 트래드면과 노면 사이의 접촉 범위 내에서 노면과 접촉하는 다수의 전도성 고무 부재를 갖는다. 하나의 도전성 고무 부재이면 차체의 정전기를 노면에 방출하기에 충분하다.
또한, 도전성 고무 부재는 원주 방향으로 일렬로 형성할 수 있다. 그러나, 그 크기에 따라 축선 방향으로 복수열 설치하여도 좋다. 복수열 설치하는 경우에는 지그재그 배치로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 노면의 요철에 유연하게 대응할 수 있다.
또한, 도전성 고무 부재 중 1 이상은 타이어의 적도 중심(타이어 축선 방향의 중심에 위치하는 원주 방향 라인)을 사이에 두는 접지 영역에 배치하고, 그 외단면을 노출시켜 배치하며, 항상 1 이상의 도전성 고무 부재를 노면과 접촉시키는 것이 바람직하다. 특히, 적도를 따라 도전성 고무 부재를 원주 방향에 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 적도 영역에 도전성 고무 부재를 배치하면, 차량 주행 및 정지중에도 항상 확실하게 트레드부에 설치한 도전성 고무 부재 중 1 이상을 노면에 접촉시킬 수 있어, 차체의 정전기를 노면에 연속적으로 방출할 수 있다.
본 발명에서는 상기한 바와 같이, 트레드면에 원주 방향으로 간격을 두고 도전성 고무 부재를 노출시킴으로써, 도전성 고무 부재의 노출면이 노면과 접촉한다. 결과적으로 차체의 정전기가 차체→카카스→벨트(→도전성 고무층)→도전성 고무 부재를 통하여 노면에 방출된다. 이에 따라 차체에 정전기가 축적되는 것을 방지하여 정전기 축적에 의한 라디오 등의 전파 장해를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 도전성 고무 부재는 타이어의 원주 방향으로 연속적으로 연장시키는 것은 아니고, 타이어 원주 방향으로 간격을 두어 도전성 고무 부재가 트레드면에 점재하도록 배치하고 있다. 따라서, 트레드 고무 본체와 도전성 고무 부재에서 내마모성이 달라서 타이어 사용에 의한 마모량이 달라도, 도전성 고무 부재를 타이어 원주 방향으로 연속적으로 연장시켜 선 형상의 줄을 형성하는 특허 문헌 1과는 달리, 도전성 고무 부재가 선 형상의 줄을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 특허 문헌 1의 타이어에서는 트레드 고무 본체와 도전성 고무 부재를 하나의 구금으로부터의 압출 성형기에 의한 압출에 의해 성형할 필요가 있었다. 한편, 본 발명에서는 트레드 고무 본체의 외면으로부터 도전성 고무 부재를 끼워넣는 등의 방법에 의해 트레드 고무 부재를 형성할 수 있다. 따라서, 타이어 제조 공정 중 트레드 고무를 압출 성형하는 공정에서 트레드부에 도전성 고무 부재를 설치하기 위한 설비가 불필요해진다. 이에 따라 타이어 제조 비용의 저감을 도모할 수 있 다.
상기 도전성 고무 부재의 체적 고유 저항은 트레드 고무 본체의 체적 고유 저항보다 작게 한다. 트레드 고무 본체의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 이상으로 한다. 상기 도전성 고무 부재의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 미만, 바람직하게는 1.0×107 Ω·cm 이하로 한다.
상기 트레드 고무 본체 및 도전성 고무 부재의 각 체적 고유 저항의 측정 방법은 후술한다. 도전성 고무 부재가 고도전성을 갖게 하기 위해, 카본 또는 금속 분말을 포함하는 전자 도전제 또는/및 이온 도전제를 포함하는 도전제가 고무 성분에 배합된 것으로부터 성형하고 있다.
상기 타이어에 림(rim)을 장착하여 내압을 200 kPa로 하여 도전성 타이어 장착축에 장착하는 동시에, 상기 도전성 고무 부재를 노출시킨 트레드부의 외표면에 도전성 금속판을 접촉시키고, 상기 타이어 장착축과 도전성 금속판과의 사이의 전기 저항 측정기를 개설하며, JATMA 규정에 준거하여 타이어 장착축에 전압을 인가하여, 측정한 타이어의 전기 저항값이 1.0×106 Ω∼1.0×108 Ω의 범위, 바람직하게는 6.0×106 Ω∼8.9×107 Ω의 범위인 것이 바람직하다.
상기 도전성 부여 수단 중에서도, 특히 카본의 배합량을 높이는 것이 바람직하다.
상기 트레드 고무 본체에도 보강용으로서 통상 카본은 배합되어 있다. 따라 서, 도전성 고무 부재의 카본 함유율은 트레드 고무 본체의 카본 함유율보다 크게 하고 있다.
상세하게는, 도전성 고무 부재에 있어서 카본은 15 질량%∼30 질량%로 배합되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 15 질량% 미만이면, 도전성 고무 부재의 전기 저항값이 충분히 작아지지 않아, 차체의 정전기를 충분히 노면에 방출할 수 없기 때문이다. 보다 바람직하게는 17 질량% 이상, 특히 20 질량% 이상이 바람직하다.
한편, 카본 함유량은 30 질량% 이하이다. 바람직하게는 25 질량% 이하, 보다 바람직하게는 20 질량% 이하이다. 30 질량%보다 많은 카본을 함유시키면, 타이어의 회전 저항이 커진다. 그 결과로서 연비가 높아지고, 고무의 경도가 지나치게 높아진다.
상기 트레드 고무 본체의 카본 배합량은 20 질량% 이하이다. 바람직하게는 17 질량% 이하, 특히 15 질량% 이하가 바람직하다. 이것은 20 질량%보다 많은 카본을 함유시키면, 타이어의 회전 저항이 커져 연비가 높아지기 때문이다. 한편, 카본 함유량이 5 질량% 이하이면, 트레드 고무 본체가 불충분하게 보강되어 마모되기 쉽다.
트레드 고무 본체 및 도전성 고무 부재에 카본을 배합하고, 상기 카본 배합량을 변경함으로써 전기 저항값을 바꾸는 경우, 트레드 고무 본체와 도전성 고무 부재의 고무 성분은 동일하게 하는 것이 마모량에 차이를 발생시키지 않는 점에서 바람직하다.
이 고무 성분으로서는 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 합 성 이소프렌 고무, 니트릴 고무, 클로로프렌 고무를 사용할 수 있다. 이들 고무를 단독으로 또는 2 이상을 조합하여 사용한다.
도전성 고무 부재가 고도전성을 갖게 하기 위해, 카본 대신에 다른 도전성 필러를 배합하거나, 또는 카본와 함께 다른 도전성 필러를 배합하여도 좋다. 상기 도전성 필러로서는 Ag, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, 스테인레스, 티탄, 황산바륨 등을 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 필러나 카본 등을 도전제로 바꾸어 F-기, S04 -기를 함유하는 유기 금속염을 포함하는 이온 도전제를 배합하여도 좋다.
도전성 고무 성분을 고무 성분에 배합하여도 좋다.
또한, 본 발명은 상기 공기 주입 타이어의 제조 방법을 제공한다. 가황 공정 전의 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 상기 도전성 고무 부재를 끼워넣는다. 이 방법에서, 그 후 트레드 고무 본체는 가황된다.
상기 제조 방법에 의하면, 타이어의 트레드 고무 본체에 도전성 고무 부재를 끼워넣는 것만으로 차체의 정전기를 노면에 방출하기 위한 도전성 고무 부재를 매설할 수 있다. 이에 따라, 타이어의 제조 공정 중 트레드 고무를 압출 성형하는 공정에서 트레드 고무 본체와 도전성 고무 부재를 동시에 압출 성형할 필요가 없어진다. 따라서, 도전성 고무 부재를 트레드부에 설치하기 위한 새로운 압출 성형기가 불필요해져서, 생산 설비의 비용의 저감을 도모할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 타이어의 트레드면에 원주 방향으로 간격을 두고 점재 배치한 도전성 고무 부재를 노출시키고, 상기 도전성 고무 부재의 노출면을 노면과 접촉시키고 있다. 이에 따라 차체의 정전기를 노면에 방출하여 정전기 축적을 방지할 수 있다. 따라서, 라디오 등의 전파 장해를 방지할 수 있다. 또한, 트레드 고무 본체와 마모량이 상위한 도전성 고무 부재를 원주 방향으로 연속하여 트레드면에 배치하지 않고, 간격을 두어 배치하고 있다. 이에 따라 마모량의 차이에 기인하는 연속한 줄의 형성을 방지할 수 있다. 따라서, 타이어의 외관을 손상시키지 않는다.
또한, 본 발명의 도전성 고무 부재는 타이어의 원주 방향으로 연속적으로 연장시키지 않고 점재시키고 있다. 따라서 본 발명에서는 트레드부의 외면으로부터 끼워넣어 배치할 수 있다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 도전성 고무 부재와는 달리, 트레드 고무 본체와 도전성 고무 부재를 하나의 구금으로부터의 압출 성형기에 의한 압출에 의해 성형할 필요가 없다. 따라서, 트레드부에 도전성 고무 부재를 설치하기 위한 설비가 불필요해진다. 이에 따라 타이어 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
바람직한 형태의 상세한 설명
본 발명의 실시 형태의 공기 주입 타이어를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 자동차용 공기 주입 라디얼 타이어(10)[이하, 타이어(10)라고 칭함]의 실시 형태를 도시한다. 도 1은 타이어축을 포함하는 타이어 자오선(子午線) 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 타이어(10)는 트레드부(11)와, 상기 트레드 부(11)의 양단으로부터 직경 방향 내단으로 연장하는 한 쌍의 사이드월부(12)와, 상기 사이드월부(12)의 내단에서 타이어 휠의 림(17)과 끼워 맞춰지는 비드부(13)를 구비하고 있다. 또한, 타이어(10)는 트레드부(11)로부터 사이드월부(12)를 거쳐 연장되고, 비드부(13)의 비드 코어(16)의 원주에서 되접혀져 걸려지는 카카스(14)를 더 구비하고 있다. 카카스(14)의 말단은 차체부에 고정되어 있다. 타이어(10)는 트레드부(11)의 내측 및 카카스(14)의 타이어(10) 직경 방향 외측에 배치된 스틸 벨트층(15)을 더 구비하고 있다.
트레드부(11)는 타이어 직경 방향 외측의 트레드 고무 본체(11a)와, 상기 트레드 고무 본체(11a)와 스틸 벨트층(15)과의 사이에 설치된 도전성 고무층(11b)과, 트레드 고무 본체(11a)로부터 도전성 고무층(11b)으로 끼워넣어진 도전성 고무 부재(20)로 이루어진다.
도전성 고무 부재(20)는 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 원추대 형상으로 하고 있다. 원추대의 축은 타이어 직경 방향으로 연장한다. 타이어 직경 방향의 외단(20a)은 노면과 접촉하는 트레드면(11c)의 홈(11d)을 설치하고 있지 않은 트레드면(11c)의 개소에 노출시키고 있다. 한편, 타이어 직경 방향의 내단(20b)은 트레드부(11)의 직경 방향 내측에 설치한 스틸 벨트층(15)에 접촉시키고 있다.
즉, 도전성 고무 부재(20)는 트레드면(11c)으로부터 스틸 벨트층(15)에 걸쳐서 트레드부(11)의 트레드 고무 본체(11a)와 도전성 고무층(11b)을 관통하고 있다.
도전성 고무 부재(20)의 외단(20a)은 진원 형상이며, 직경은 5 mm이다. 내단(20b)의 직경은 2 mm로 하고 있다.
상기 도전성 고무 부재(20)는 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 타이어 축선 방향으로 특정 간격을 두고 배치하고, 중앙의 1개는 타이어 축선 방향의 중앙 타이어 적도선(CL) 상에 배치하며, 타이어 적도선(CL)으로부터 소정 간격으로 타이어 축선 방향의 양측에 간격을 두고 나머지 2개를 배치하고 있다.
또한, 타이어 원주 방향에는 도 3에 도시하는 바와 같이, 30 mm∼100 mm의 간격을 두고 배치하고 있다.
이들 트레드부(11)에 배치하는 도전성 고무 부재는 모두 차량 주행시에 노면에 접촉하는 영역 내에 배치하고 있다.
도전성 고무 부재(20)는 15 질량% 이상 30 질량% 이하의 비율로 도전성 부여제로서 카본을 배합한다. 압출 성형에 의해 형성된 도전성 고무 부재(20)의 체적 고유 저항을 1.0×108 Ω·cm 미만, 바람직하게는, 1.0×107 Ω·cm가 되도록 설정하고 있다.
상기 도전성 고무 부재(20)는 상기 고무 성분으로서 트레드 고무 본체(11a)의 고무 성분과 동일한 고무를 이용하고 있다.
트레드부(11)의 트레드 고무 본체(11a)는 고무 성분 100 질량%에 대하여 10 질량%의 카본을 보강재로서 배합하고 있다. 이에 따라, 상기 트레드 고무 본체(11a)의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 이상이 된다. 즉, 도전성 고무 부재(20)는 트레드 고무 본체(11a)보다 체적 고유 저항을 매우 작게 하고 있다.
또한, 트레드 고무 본체(11a)보다 내층에 설치하는 도전성 고무층(11b)은 고 무 성분을 트레드 고무 본체(11a)와 동일하게 배합한다 그러나, 도전성 고무층(11b)은 카본의 배합량을 트레드 고무 본체(11a)보다는 많게 하여 체적 고유 저항을 1.0×108 Ω·cm 미만의 1.0×107 Ω·cm로 하고 있다. 이 도전성 고무층(11a)에 상기 도전성 고무 부재(20)의 내단측의 외주면이 접촉한다. 이에 따라 도전성 고무 부재(20)는 도전성이 된다. 도전성 고무 부재(20)의 내단면(20b)은 스틸 벨트층(15)과 접촉한다. 이에 따라 도전성 고무 부재(20)는 도전성이 된다.
상기 트레드 고무 본체(11a), 도전성 고무층(11b) 및 도전성 고무 부재(20)의 고무 성분으로서는 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무 등을 이용하고 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 가황 성형 전의 생 타이어(10')를 제조하는 공정에서 트레드부(11)에 외면측으로부터 원추 형상의 도전성 고무 부재(20)를 끼워넣고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 원추 형상의 도전성 고무 부재(20)의 뾰족한 선단이 스틸 벨트층(15)에 접촉하여 찌부러져 원추대 형상이 될 때까지 끼워넣는다. 그 후, 타이어(10')를 가황하여 트레드면(11c)에 트레드 패턴을 형성한 타이어(10)를 얻는다.
상기 구성에 의하면, 트레드부(11)에 끼워넣은 도전성 고무 부재(20)가 트레드면(11c)에 노출된다. 이에 따라 도전성 고무 부재(20)의 노출면이 노면과 접촉한다. 이에 따라 차체의 정전기가 도 1 중의 화살표로 표시하는 바와 같이, 차체→카카스(14)→스틸 벨트층(15)→도전성 고무층(11b)→도전성 고무 부재(20)를 통하여 노면에 방출된다. 이에 따라 정전기 축적에 의한 라디오 등의 전파 장해를 방지할 수 있다.
또한, 도전성 고무 부재(20)는 타이어의 원주 방향(X)으로 연속하여 연장시켜 형성하는 것은 아니고, 타이어 원주 방향(X)으로 간격을 두고 설치하고 있기 때문에, 트레드 고무 본체(11a)에 도전성 고무 부재(20)를 끼워넣음으로써 형성할 수 있다. 따라서, 타이어의 제조 공정 중 트레드 고무를 압출 성형하는 공정에 있어서, 트레드부(11)에 도전성 고무 부재(20)를 설치하기 위한 설비가 불필요해진다. 그러므로, 타이어 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
도 5는 상기한 실시 형태의 변형예를 도시한다.
본 변형예의 타이어(10)에서는 원추 형상의 도전성 고무 부재(20)가 타이어직경 방향으로 연장되고, 타이어 직경 방향의 외단(20a)이 트레드면(11c)에 노출되는 한편, 타이어 직경 방향의 내단(20b)이 트레드부(11)의 도전성 고무층(11b)에 끼워넣어진다. 변형예의 타이어(10)는 도전성 고무 부재(20)의 내단(20b)이 스틸 벨트층(15)에 접촉하지 않는 점에서 상기 실시 형태와 상위하다.
상기 구성이어도 차체의 정전기가 차체→카카스(14)→스틸 벨트층(15)→도전성 고무층(11b)→도전성 고무 부재(20)를 통하여 노면에 방출된다. 이에 따라 정전기 축적에 의한 라디오 등의 전파 장해를 방지할 수 있다.
변형예는 상기한 실시 형태와 동일한 구성, 작용 및 효과를 가진다. 따라서, 실시 형태에서와 동일한 변형예의 부분은 실시 형태와 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
다음에, 본 발명의 실시예 및 비교예의 공기 주입 타이어에 대해서 설명한 다.
실시예 1∼5 및 비교예 1, 2의 공기 주입 타이어는 타이어 사이즈가 195/65R15, 림 사이즈가 15×6.5-JJ, 공기압이 200 kPa이다. 실시예 및 비교예의 타이어를 각각 2000 cc의 자동차에 장착한다. 1명의 시험자가 승차하여 조종 안정성, 승차감, 라디오 소음 및 진동에 대해서 평가하였다.
실시예 1∼5 및 비교예 2의 도전성 고무 부재는 동일한 도전성 고무로부터 성형하였다. 실시예 1∼5 및 비교예 1, 2의 트레드부에는 동일한 트레드 고무를 이용하였다.
상기 도전성 고무를 얻기 위해 고무 성분으로서 SBR을 이용하고, 카본 블랙 외에, 산화 아연, 스테아린산, 노화 방지제, 아로마 오일, 유황 등을 첨가하여 SBR 함유 도전성 고무 부재의 조성물을 혼련한 후에, 후술하는 실시예 및 비교예에 기재한 형상이 되도록 금형으로 성형하였다.
상기 트레드 고무를 얻기 위해 고무 성분으로서 SBR을 이용하고, 카본 블랙 외에, 실리카, 산화 아연, 스테아린산, 노화 방지제, 아로마 오일, 유황 등을 배합하며, 상기 카본 함유량은 12 질량%로 한 트레드 고무 본체의 조성물을 혼련한 후, 압출 성형기로 성형하였다.
상기 도전성 고무 부재 및 트레드 고무 각각의 체적 고유 저항은 하기 방법으로 측정하였다. 도전성 고무 부재에서는 상기 고무 조성물을 제조하여 가황 고무 시트를 제작하였다. 이 고무 시트로부터 도 6에 도시하는 고무 시험편(30)(a＝1 mm, b＝20 mmL＝70 mm 총 길이 A≥100 mm)을 제작하였다. 상기 고무 시험편(30)의 표면에 절연 테이프를 붙인 후에 소정 간격을 두고 전극(31, 31) 역할을 하는 도전성 페이스트를 절연 테이프에 도포하였다.
상기 시료를 온도 23±2℃의 조건하에서 48시간 유지한 후, 전극(31, 31) 사이의 저항값(R)을 동온도에서 측정하였다. 그 후 Rv＝(a×b×R)/L의 식에 각 수치를 넣어 체적 고유 저항을 산출하였다.
트레드 고무도 상기 도전성 고무와 동일한 방법으로 체적 고유 저항을 산출하였다.
산출한 결과, 실시예 및 비교예 2에서 사용한 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 미만의 6.0×106 Ω·cm였다. 트레드 고무의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 이상의 2.0×109 Ω·cm였다.
실시예 1∼5 및 비교예 1, 2의 구성 및 평가 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.
Figure 112006087617874-pat00001
(실시예 1)
실시 형태와 동일한 공기 주입 타이어로 하였다. 즉, 도전성 고무 부재는 상기 도전성 고무 성분을 혼련한 후에, 금형으로 원추 형상으로 성형하여 얻었다. 트레드부의 외면에 노출되는 진원의 직경을 5 mm로 하였다.
한편, 트레드 고무는 상기 고무 성분을 혼련한 후, 압출 성형기로 성형하여 얻었다.
가황 성형 전의 트레드 고무에 대하여 상기 도전성 고무 부재를 타이어 축선 방향으로 30 mm 간격을 두는 동시에 타이어 원주 방향으로 50 mm 간격을 두어 끼워넣었다. 그 후, 180℃, 10분 가열하여 가황 성형하였다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드면의 전기 저항값은 하기에 기재한 측정 방법으로 측정시 8.0×106 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 100이었다.
상기 타이어의 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드면의 전기 저항값의 측정은 도 7에 도시하는 바와 같이, 절연판(51)과, 상기 절연판(51)에 배치된 도전성 금속판(52)과, 타이어(T)를 유지하는 도전성 타이어 장착축(53)과, 전기 저항 측정기(54)를 구비한 측정 장치를 이용하여, JATMA 규정에 준거하여 측정하였다.
타이어(T)는 표면의 이형제나 오물이 충분히 제거되고, 또한 충분히 건조되는 동시에, 알루미늄 합금으로 이루어지는 도전성 림(16×7 JJ)에 장착된다. 내압(200 kPa), 하중(5.3 kN: 최대 부하 능력의 80%의 하중)이 타이어(T)에 부하된다. 시험 환경 온도(시험실 온도)는 25℃로 설정하였다. 습도는 50%로 설정하였다. 금속판(52)은 표면이 매끄럽게 연마되었다. 그 전기 저항값은 10 Ω 이하로 설정하였다. 절연판(51)은 그 전기 저항값을 1012 Ω 이상으로 설정하였다. 전기 저항 측정기(54)의 측정 범위는 1.0×103∼1.6×1016이었다. 100∼1000 V의 전압을 인가하여 타이어의 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드면의 전기 저항값을 얻었다.
시험은 다음 절차로 행해진다.
(1) 이형제 및 오물이 충분히 제거되고, 또한 충분하게 건조된 타이어(T)에 비누물을 이용하여 림이 장착된다.
(2) 타이어(T)는 시험실 내에서 2시간 방치된 후, 타이어 장착축(53)에 장착된다.
(3) 적응 부하 작업을 수행한다. 구체적으로는 타이어(T)에 상기 하중을 0.5분간 부하한다. 해방 후에 추가로 상기 하중을 0.5분간 부하한다. 해방 후에 추가로 2분간 부하한다.
(4) 그 후, 100 V∼1000 V의 전압이 타이어 장착축(53)에 인가된다. 5분 경과한 시점에서 타이어 장착축(53)과 도전성 금속판(52)과의 사이에 개설한 전기 저항 측정기(54)에 의해, 타이어의 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드면의 전기 저항값을 측정한다.
(실시예 2)
트레드부의 도전성 고무 부재의 노출면을 직경 10 mm의 진원으로 형성하였다. 타이어 직경 방향의 내단은 스틸 벨트층에 접촉시켰다. 도전성 고무 부재의 카본 함유량은 30 질량%로 하였다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드부 표면의 전기 저항값은 6.0×106 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 100이었다.
(실시예 3)
트레드부의 도전성 고무 부재의 노출면을 직경 20 mm의 진원으로 형성하였다. 타이어 직경 방향의 내단은 스틸 벨트층에 접촉시켰다. 도전성 고무 부재의 카본 함유량은 30 질량%로 하였다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드부 표면의 전기 저항값은 6.2×106 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 101이였다.
(실시예 4)
트레드부의 도전성 고무 부재의 노출면을 직경 10 mm의 진원으로 형성하였다. 타이어 직경 방향의 내단은 스틸 벨트층에 접촉시켰다. 도전성 고무 부재의 카본 함유량은 20 질량%로 하였다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드부 표면의 전기 저항값은 1.2×107 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 100이었다.
(실시예 5)
트레드부의 도전성 고무 부재의 노출면을 직경 10 mm의 진원으로 형성하였다. 타이어 직경 방향의 내단은 스틸 벨트층에 접촉시켰다. 도전성 고무 부재의 카본 함유량은 15 질량%로 하였다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드부 표면의 전기 저항값은 8.9×107 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 100이었다.
(비교예 1)
도전성 고무 부재를 설치하지 않았다. 타이어의 트레드부 표면의 전기 저항값은 1.6×109 Ω이었다.
(비교예 2)
실시예 2와 동일한 도전성 고무 부재를 이용하였다. 타이어 직경 방향의 내단은 도전성 고무층 및 스틸 벨트층에 접촉시키지 않았다.
성형된 타이어의 상기 도전성 고무 부재의 노출 부분을 포함하는 트레드부 표면의 전기 저항값은 1.5×109 Ω이었다. 후술하는 비교예 1의 타이어의 질량을 100으로 하였을 때의 타이어의 질량(지수)은 100이었다.
실시예 및 비교예의 타이어를 차제에 장착하여 조종 안정성, 승차감, 라디오 소음 및 진동에 대해서 실차 평가를 행하였다.
조종 안정성, 승차감 및 진동에 대해서는 5 단계로 평가하였다. 점수가 클수록 양호하였다는 것을 나타내고 있다. 라디오 소음에 대해서는 소음의 유무를 평가하였다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 도전성 고무 부재의 일단을 트레드면에 노출시키는 동시에, 타단을 스틸 벨트층에 접촉시킨 실시예 1∼3에서는 전기 저항을 저하시킴으로써 차체의 정전기를 방출하여 라디오 소음의 발생을 방지할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 도전성 고무 부재를 설치하고 있지 않은 비교예 1 및 도전성 고무 부재를 설치하였지만 스틸 벨트층, 도전성 고무층 중 어디에도 접촉시키지 않은 비교예 2에서는 전기 저항이 저하하지 않고 라디오 소음이 발생하였다.
또한, 도전성 고체 본체에 도전성 고무 부재를 설치하여도 타이어의 질량, 조종 안정성, 승차감 및 진동에 악영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다. 도전성 고무 부재 노출면의 직경을 20 mm로 하여도 직경이 10 mm인 경우와 전기 저항이 변하지 않음이 확인되었다. 게다가, 직경을 20 mm로 하면 도전성 고무 부재를 압입함으로써, 트레드부의 게이지 균일성의 정밀도가 나빠진다. 그 결과로 비균일성을 원인으로 하는 진동이 관찰되었다.

Claims (10)

  1. 트레드 고무 본체보다 전기 저항값이 낮은 복수개의 도전성 고무 부재가 타이어 원주 방향으로 간격을 두어 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 타이어 직경 방향으로 매설되고, 이들 도전성 고무 부재의 외단면은 트레드부의 외주면에 노출시키고 있는 동시에, 내단을 트레드부의 타이어 직경 방향의 내측에 설치된 벨트 또는 상기 트레드 고무 본체와 벨트와의 사이에 설치된 도전성 고무층에 접촉시키며, 또한 이들 도전성 고무 부재의 형상은 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 끼워넣기(wedging) 가능한 형상으로 되어 있고,
    상기 트레드 고무 본체의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 이상이 되는 한편, 상기 도전성 고무 부재의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ω·cm 미만이 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 주입 타이어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 고무 부재는 상기 트레드 고무 본체의 외주면측의 외단으로부터 내단을 향하여 단면적이 축소되는 원추 형상이 되고, 외단면의 직경은 10 mm 이하로 되어 있는 것인 공기 주입 타이어.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도전성 고무 부재는 하기 (1) 내지 (3)으로부터 선택되는 도전제가 고무 성분에 배합되어 있는 것인 공기 주입 타이어:
    (1) 카본 또는 도전성 필러,
    (2) 이온 도전제,
    (3) 카본 또는 도전성 필러와 이온 도전제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트레드 고무 본체 및 상기 도전성 고무 부재에 카본이 배합되고,
    상기 도전성 고무 부재의 카본 함유율은 트레드 고무 본체의 카본 함유율보다 크게 되는 공기 주입 타이어.
  5. 제4항에 있어서, 상기 트레드 고무 본체의 카본 함유율은 0 질량% 초과 내지 15 질량% 이하인 공기 주입 타이어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도전성 고무 부재 중 1 이상은 그 직경 방향 외단면을, 타이어의 적도 중심으로부터 타이어의 축 방향으로 위치하는 접지 영역에 노출시키고 있는 것인 공기 주입 타이어.
  7. 제1항에 있어서, 림(rim)을 장착하여 내압을 200 kPa로 하고, 도전성 타이어 장착축에 장착하는 동시에, 상기 도전성 고무 부재를 노출시킨 트레드부의 표면에 도전성 금속판을 접촉시키며, 상기 타이어 장착축과 도전성 금속판과의 사이에 전기 저항 측정기를 개설하고, JATMA 규정에 준거하여 타이어 장착축에 전압을 인가하여 측정한 타이어의 전기 저항값이 1.0×106 내지 1×108 Ω인 것인 공기 주입 타 이어.
  8. 제1항에 따른 공기 주입 타이어의 제조 방법으로서, 가황 공정 전의 상기 트레드 고무 본체의 외주면으로부터 상기 도전성 고무 부재를 끼워넣고, 그 후 가황하는 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 트레드 고무 본체 및 상기 도전성 고무 부재에 카본이 배합되고,
    상기 도전성 고무 부재의 카본 함유율은 15 질량% 이상 30 질량% 이하로 배합되어 있는 것인 공기 주입 타이어.
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