KR100984070B1 - 차륜용 고성능 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은

- 개개의 비드를 형성하기 위해 양 측면 단부들이 개개의 우측 및 좌측 비드 와이어(102)와 결합되는 실질적으로 도넛 형태의 카커스 구조물(101);

- 상기 카커스 구조물에 대해 반지름 방향으로 외부 위치에 붙여진 벨트 구조물(106);

- 상기 벨트 구조물에 반지름 방향으로 겹쳐진 트레드 밴드(109);

- 상기 트레드 밴드에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에 붙여진 가교 엘라스토머 재료의 적어도 하나의 층(111);

- 상기 카커스 구조물에 대해 양 측면 상에 옆으로 붙여진 한 쌍의 측벽(108)을 포함하는 차륜용 타이어(100)에 관한 것으로, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 다음 특성:

- 70℃에서 측정한 20MPa 이상, 바람직하게는 25MPa 내지 50MPa의 동적 탄성 모듈(E′);

- 100% 신장시(M100) 인장 모듈과 10% 신장시(M10) 인장 모듈 사이에 1.5 이상, 바람직하게는 2 내지 5의 비율을 가진다. 바람직하게는 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 상기 트레드 밴드와 상기 벨트 구조물 사이에 위치한다.

차륜용 타이어, 트레드 밴드, 벨트 구조물, 카커스 구조물

Description

차륜용 고성능 타이어{High performance tyre for vehicle wheels}

본 발명은 차륜용 타이어, 특히 고성능 타이어에 관한 것이다.

차륜용 타이어, 특히 하이-파워 차량을 위해 설계된 타이어 또는 보다 일반적으로 높은 작동 속도 및/또는 극한 주행 상태를 포함하는 용도를 위한 타이어와 같은 고성능 타이어의 생산 분야에서, 예를 들어, 트레드 블럭 안정성, 접지력, 스티어링 안정성, 코너링 안정성, 승차감의 면에서 최고의 성능을 제공하려는 요구를 크게 느끼고 있다.

통상 "HP" 및 "UHP"("High Performance" and "Ultra High Performances) 타이어로 불리는 상기 타이어들은 특히 각각 210km/h 내지 240km/h 및 240km/h 이상의 최대 속도를 제공하는 "V" 및 "Z" 군에 속하는 것들이다.

보통은, 실질적으로 도넛 형태이고 주로 "비드 와이어"로 불리는 둘레 방향으로 연장할 수 없는 개개의 환형 강화요소들과 결합된 축방향으로 대향하는 측면 단부들을 구비한 하나 이상의 카커스 플라이로 필수적으로 제조되는 카커스 구조물을 포함한다.

밀폐된 고리 형태이며 필수적으로 서로에 대해 그리고 인접 카커스 플라이들에 포함된 코드들에 대해 적절하게 배향된 직물 또는 금속 코드로 제조된 하나 이 상의 벨트 스트립을 포함하는 벨트 구조가 반지름 방향으로 외부 위치에 카커스 구조물에 사용된다.

벨트 구조물의 반지름 방향으로 외부 위치에, 적절한 두께의 엘라스토머 재료의 밴드로 이루어진 트레드 밴드가 제공된다.

마지막으로, 한 쌍의 측벽이 타이어의 양 측면 상에 제공되고, 상기 측벽의 각각은 트레드 밴드의 상응하는 측면 단부에 근접하게 위치한 소위 숄더 부위 와 개별 비드 와이어에 상응하게 위치된 소위 비드 사이에 포함된 타이어의 측면부를 덮는다.

고성능 타이어에서, 높은 작동 속도 및/또는 극한 주행 조건하에서 우수한 성능을 확보하기 위해서, 트레드 밴드에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에, 낮은 두께와 높은 인장 특성들(특히 인장 모듈과 파괴시 응력)을 가진 적어도 한 층의 엘라스토머 재료가 제공될 수 있다.

상기 층의 기계적 특성들은 다량의 황; 다량의 카본 블랙 또는 높은 강화 능력을 가진 매우 곱고 구조화된 카본 블랙을 사용하여 엘라스토머 재료의 가교 밀도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 기계적 특성들을 증가시키는 상기 방식들은 많은 단점들을 유발시킬 수 있다.

예를 들어, 다량의 황을 사용하면 현저한 복귀 현상(reversion phenomena)을 일으켜, 사용하는 동안 타이어 성능의 변형을 초래할 수 있다. 반면에, 카본 블랙은 엘라스토머 재료에 현저한 히스테리시스 특성을 제공하는 것으로 알려져 있는데, 즉 동적 조건하에서 열 분산이 증가하여 타이어의 회전 저항을 증가시킨다. 또 한, 다량의 카본 블랙은 비가교 엘라스토머 재료의 점도를 현저하게 증가시키고, 그 결과 가공성과 압출성에 악영향을 미친다.

따라서, 트레드 밴드 밑의 상기 층의 기계적 특성들을 향상시키는데 주로 다른 방법들이 사용된다. 보통은, 엘라스토머 재료는 폴리아마이드 섬유(특히, "아라미드 섬유"로 공지된 방향족 폴리아마이드), 폴리에스터 섬유 또는 폴리올레핀 섬유와 같은 유기 섬유에 의해 강화된다.

예를 들어, 본 출원인의 국제특허출원 WO 00/24596호는 트레드 밴드와 벨트 플라이 사이에 배치된 화합물 재료의 엘라스토머 중간층을 구비한 타이어를 개시하고 상기 엘라스토머 중간층은 섬유-강화 재료로 제조된다. 상기 엘라스토머 중간층은, 예를 들어, 다른 기계적 특성들 중에서 인장 모듈을 향상시키기 위해 아라미드 섬유(즉, Kevlar^® 펄프)와 같은 짧은 강화 섬유들로 강화될 수 있다.

유럽특허출원 EP 691,218은 강화 가황 조성물을 포함하는 공기압 타이어용 타이어 구성요소를 개시하며, 상기 조성물은 그 안에 분산된 10GPa 미만, 바람직하게는 6GPa 미만의 모듈을 갖는 부분적으로 배향된 섬유들의 유효 강화량을 가진 가황 엘라스토머 메트릭스 재료를 포함한다. 대체 실시예로서, 타이어 구성요소는 부분적으로 배향된 섬유와 원섬유화된 펄프 섬유(즉, Kevlar^® 펄프)의 혼합물로 강화될 수 있다. 상기한 가황 조성물은 공기압 타이어의 트레드 베이스로 특히 유용하다고 알려져 있다.

본 출원인은 거친 핸들링 조건하에서 향상된 성능과 일반적인 주행 조건(즉, 부드러운 핸들링)하에서 사용하는 동안 우수한 조종성과 승차감을 결합한 차륜용 타이어, 특히 고성능 타이어를 제공하는데 문제에 직면하였다.

본 출원인은, 특히 높은 작동 속도 및/또는 극한 주행 조건(즉, 거친 핸들링) 하에서 사용될 때, 타이어는 가로 방향과 세로 방향 모두에서 현저한 힘에 영향을 받게 되어, 양 방향에서 타이어의 강화가 필요하다는 것을 알았다.

본 출원인은 상기한 특성들의 조합은 아라미드 섬유들을 함유하는 엘라스토머 재료로 제조된 트레드 밴드 밑에 위치한 층으로 강화할 때는 얻을 수 없다는 것을 알았다. 먼저, 본 출원인은 아라미드 섬유들은 현저한 비등방성 행동을 갖는데, 즉 타이어에 필수적으로 세로 방향 강화, 즉, 필수적으로 타이어의 둘레 방향에서의 강화를 주기 위해서, 층을 형성하기 위해 미경화된 엘라스토머 재료의 압출 및 캘린더링하는 동안 발생된 전단력의 방향(주로 "캘린더링 방향"으로 부름)으로 아라미드 섬유들이 실질적으로 향하는 것을 알았다. 또한, 본 출원인은 아라미드 섬유들에 의해 엘라스토머 재료에 부여된 강화는 재료가 받는 응력이 증가할 때 실질적으로 변하지 않는다는 것을 알았다.

반면에, 본 출원인은 기계적 특성들을 증가시키기 위해서 엘라스토머 재료에 첨가된 아라미드 섬유들의 양을 증가시키면 반드시 원하는 효과를 나타내지 않는다는 것을 알았다. 사실상, 분산력이 나쁘기 때문에, 다량의 아라미드 섬유들은 미경화된 엘라스토머 재료의 가공성을 나쁘게 할 수 있고 기계적 특성들 및 표면 외관의 면에서 최종 제품의 품질을 나쁘게 할 수 있다. 이것이 타이어를 제조하는 동안 또는 사용하는 동안 타이어의 다른 구성요소들로부터 강화층이 찢어지고 분리되게 할 수 있다.

본 출원인은 이제 트레드 밴드에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에, 70℃에서 측정한 20MPa 이상의 동적 탄성 모듈(E′), 100% 신장시(M100) 인장 모듈과 10% 신장시(M10) 인장 모듈 사이에 1.5 이상의 비율을 가진 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층을 사용함으로써 높은 작동 속도 및/또는 극한 주행 조건(거친 핸들링)에서 사용하는 동안 보통의 주행 조건(부드러운 핸들링)하에서 우수한 행동, 특히 편안함과 조종성이 결합된 향상된 성능을 나타내는 타이어를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명의 첫 번째 태양에 따라, 본 발명은

- 개개의 비드를 형성하기 위해 양 측면 단부들이 개개의 우측 및 좌측 비드 와이어와 결합되는 실질적으로 도넛 형태의 카커스 구조물;

- 상기 카커스 구조물에 대해 반지름 방향으로 외부 위치에 붙여진 벨트 구조물;

- 상기 벨트 구조물에 반지름 방향으로 겹쳐진 트레드 밴드;

- 상기 트레드 밴드에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에 붙여진 가교 엘라스토머 재료의 적어도 하나의 층;

- 상기 카커스 구조물에 대해 양 측면 상에 옆으로 붙여진 한 쌍의 측벽을 포함하는 차륜용 타이어에 관한 것으로, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 다음 특성:

- 70℃에서 측정한 20MPa 이상, 바람직하게는 25MPa 내지 50MPa의 동적 탄성 모듈(E′);

- 100% 신장시(M100) 인장 모듈과 10% 신장시(M10) 인장 모듈 사이에 1.5 이상, 바람직하게는 2 내지 5의 비율을 가진다.

상기 동적 탄성 모듈(E′)은 마찰-압축 모드에서 인스트론 동적 장치를 사용하여 측정하는 반면, 인장 모듈은 표준 ISO 37:1994에 따라 측정할 수 있다. 상기 측정 방법에 대한 보다 상세한 내용은 이후의 실시예들에 소개될 것이다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 23℃에서 측정한 30MPa 이상, 바람직하게는 35MPa 내지 70MPa의 동적 탄성 모듈(E′)을 가진다.

다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 타이어의 적도면에 실질적으로 직각인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈에 대한 타이어의 적도면에 실질적으로 평행인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈의 백분율 변화량이 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하이다.

상기 변화율은 층을 형성하는 재료의 비등방성 행동의 지표가 되는데, 이는 타이어의 적도면에 평향한 방향은 층을 형성하기 위해 미경화된 재료가 압출 장치(또는 선택적으로 캘린더링 장치)로부터 나오는 방향과 실질적으로 상응하기 때문이다.

한 바람직한 실시예에 따라, 가교 엘라스토머 재료의 상기 적어도 한 층은 2mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 내지 1.5mm의 두께를 가진다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 상기 트레드 밴드와 상기 벨트 구조물 사이에 위치된다.

다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 상기 벨트 구조물과 상기 카커스 구조물 사이에 위치된다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 연속된 신장 요소의 복수의 코일에 의해 형성된다.

바람직하게는, 상기 트레드 밴드는 연속된 신장 요소의 복수의 코일에 의해 형성되고, 상기 신장 요소는 가교가능한 엘라스토머 재료로 이루어진다. 상기 신장 요소는, 예를 들어, 상기 가교가능한 엘라스토머 재료를 압출함으로써 생성될 수 있다. 바람직하게는, 그린 타이어는 도넛형 지지체 상에 타이어의 구조 요소를 조립함으로써 얻어진다. 도넛형 지지체 상에 다양한 구성요소들을 형성 및/또는 증착하는 방법의 더욱 상세한 내용은, 예를 들어, 본 출원인의 국제특허출원 WO 01/36185 및 유럽특허 EP 976,536에 기술되어 있다.

상기한 기계적 특성들의 조합은 적어도 하나의 층상 무기 재료에 엘라스토머 재료를 첨가함으로써 편리하게 얻을 수 있다. 상기 층상 무기 재료의 첨가는 엘라스토머 재료의 다른 특성들(즉, 점도, 분산력, 그린 접착성, 히스테리시스)에 원치 않는 효과를 일으키지 않고 기계적 특성들의 상기 조합을 제공한다.

본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라, 상기 엘라스토머 재료는:

(a) 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머;

(b) 0.01 nm 내지 30 nm, 바람직하게는 0.05 nm 내지 15 nm, 더욱 바람직하게는 0.1 nm 내지 2 nm 두께의 개별층을 가진 적어도 하나의 층상 무기 재료를 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 엘라스토머 재료는 (c) 적어도 하나의 카본 블랙 강화 충전제를 더 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 실란 결합제(d)를 더 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 층상 무기 재료 (b)는 1 phr 내지 120 phr, 바람직하게는 5 phr 내지 80 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재한다.

발명의 상세한 설명과 아래의 청구항을 위해서, "phr" 이란 용어는 다이엔 엘라스토머 폴리머의 100 중량부 당 엘라스토머 재료의 소정 성분의 중량부를 의미한다.

한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에서 사용될 수 있는 층상 무기 재료(b)는, 예를 들어, 몬모릴로나이트(montmorillonite)와 같은 스멕타이트(smectites), 논트로나이트(nontronite), 베이델나이트(beidellite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 사우코나이트(sauconite), 버미쿨라이트(vermiculite), 할로이사이트(halloisite), 세리사이트(sericite) 또는 이들의 혼합물과 같은 파일로실리케이트(phyllosilicate)로부터 선택될 수 있다. 몬모릴로나이트가 특히 바람직하다.

층상 무기 재료(b)에 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)와 더욱 혼합되도록 하기 위해서, 상기 층상 무기 재료(b)는 상용화제(compatiblizer)로 표면 처리될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 상용화제는 다음 일반식 (I)을 갖는 4차 암모늄 또는 포스포늄 염으로부터 선택될 수 있다:

상기 식에서

- Y는 N 또는 P를 나타내고;

- R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동일하거나 다를 수 있으며, 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알킬 또는 하이드록시알킬 그룹; 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알켄일 또는 하이드록시알켄일 그룹을 나타내고; R₅는 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알킬렌 그룹; C₆-C₁₈ 아릴 그룹; C₇-C₂₀ 아릴알킬 또는 알킬아릴 그룹; 산소, 질소 또는 황과 같은 원소를 포함할 수 있는 C₅-C₁₈ 사이클로알킬 그룹을 나타내는 -R₅-SH 또는 -R₅-NH를 나타내고;

- X^{n -}는 염소 이온, 황산 이온 또는 인산 이온과 같은 음이온을 나타내며;

- n은 1, 2 또는 3을 나타낸다.

층상 무기 재료(b)를 상용화제로 표면 처리하는 것은 층상 무기 재료와 상용화제 사이의 이온 교환 반응에 의하는 것과 같은 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다; 더 상세한 내용은, 예를 들어, 미국특허 US 4,136,103호, US 5,747,560호 또는 미국특허 US 5,952,093호에 개시되어 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있고 상업적으로 이용할 수 있는 층상 무기 재료(b)의 예는 라비오사 케미카 미네라리아 에스.피.에이.의 Dellite^® 67G의 이름으로 공지된 제품이다.

한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에서 사용될 수 있는 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)는 타이어 생산에 특히 적합한 황-가교가능한 엘라스토머 재료에 공통으로 사용되는 것, 즉 엘라스토머 폴리머 또는 일반적으로 20℃, 바람직하게는 0℃ 내지 -110℃의 유리전이온도를 갖는 불포화 사슬과의 코폴리머로부터 선택될 수 있다. 이런 폴리머 또는 코폴리머는 천연이거나 용액 중합, 에멀션 중합 또는 60중량% 이상의 양으로 모노바이닐아렌 및/또는 극성 코모노머로부터 선택된 적어도 하나의 코모노머와 선택적으로 혼합된 하나 이상의 컨쥬케이트 다이올레핀의 기상 중합에 의해 얻을 수 있다.

상기 컨쥬케이트 다이올레핀은 일반적으로 4 내지 12개, 바람직하게는 4 내지 8개의 탄소 원자를 함유하고, 예를 들어, 1,3-부타다이엔, 아이소프렌, 2,3-다이메틸-1,3-부타다이엔, 1,3-펜타다이엔, 1,3-헥사다이엔, 3-부틸-1,3-옥타다이엔, 2-페닐-1,3-부타다이엔 또는 이의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 1,3-부타다이엔 및 아이소프렌이 특히 바람직하다.

코모노머로 선택적으로 사용될 수 있는 모노바이닐아렌은 일반적으로 8 내지 20개, 바람직하게는 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하고, 예를 들어, 스타이렌; 1-바이닐나프탈렌; 2-바이닐나프탈렌; 예를 들어, α-메틸스타이렌, 3-메틸스타이렌, 4-프로필스타이렌, 4-사이클로헥실스타이렌, 4-도데실스타이렌, 2-에틸-4-벤질스타이렌, 4-p-톨릴스타이렌, 4-(4-페닐부틸)스타이렌 또는 또는 이의 혼합물과 같은 스타이렌의 다양한 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알킬아릴 또는 아릴알킬 유도체로부터 선택될 수 있다. 스타이렌이 특히 바람직하다.

선택적으로 사용될 수 있는 극성 코모노머는, 바이닐파이리딘, 바이닐퀴놀린, 아크릴산 및 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴 또는 이의 혼합물과 같은 알킬아크릴산 에스터, 나이트릴 또는 이의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에서 사용될 수 있는 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)는 예를 들어, 시스-1,4-폴리아이소프렌(천연 또는 합성, 바람직하게는 천연 고무), 3,4-폴리아이소프렌, 폴리부타다이엔(특히 높은 1,4-시스 함량을 가진 폴리부타다이엔), 선택적으로 할로겐화 아이소프렌/아이소부텐 코폴리머, 1,3-부타다이엔/아크릴로나이트릴 코폴리머, 스타이렌/1,3-부타다이엔 코폴리머, 스타이렌/아이소프렌/1,3-부타다이엔 코폴리머, 스타이렌/1,3-부타다이엔/아크릴로나이트릴 코폴리머 또는 이의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 엘라스토머 재료는 천연 고무인 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)의 총중량에 대해 적어도 10중량%, 바람직하게는 20중량% 내지 100중량%를 포함한다.

상기 엘라스토머 재료는 올레핀 코모노머를 가진 하나 이상의 모노올레핀의 적어도 하나의 엘라스토머 폴리머 또는 이의 유도체(a')를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 모노올레핀은 에틸렌 및, 예를 들어, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 또는 이의 혼합물과 같은 일반적으로 3 내지 12개 탄소 원자를 함유하는 α-올레핀으로부터 선택될 수 있다. 에틸렌과 α-올레핀, 선택적으로 다이엔과의 코폴리머; 아이소부텐 호모폴리머 또는 소량의 다이엔과의 코폴리머, 이 코폴리머는 선택적으로 적어도 부분적으로 할로겐화된다. 선택적으로 존재하는 다이엔은 일반적으로 4 내지 20개의 탄소 원자를 함유하고 1,3-부타다이엔, 아이소프렌, 1,4-헥사다이엔, 1,4-사이클로헥사다이엔, 5-에틸리덴-2-노보넨, 5-메틸렌-2-노보넨, 바이닐노보넨 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이들 중에서, 에틸렌/프로필렌 코폴리머(EPR) 또는 에틸렌/프로필렌/다이엔 코폴리머(EPDM); 폴리아이소부텐; 부틸 고무; 할로부틸 고무, 특히 클로로부틸 또는 브로모부틸 고무; 또는 이의 혼합물이 특히 바람직하다.

적절한 반응 종결제 또는 결합제와 반응하여 기능화되는 다이엔 엘라스토머 폴리머(a) 또는 엘라스토머 폴리머(a')가 사용될 수 있다. 특히, 유기금속 개시제(특히 유기리튬 개시제)의 존재하에서 음이온 중합에 의해 얻은 다이엔 엘라스토머 폴리머는 개시제로부터 유도된 잔류 유기금속 그룹과 이민, 카보다이이민, 알킬틴 헬라이드, 치환된 벤조페논, 알콕시실란 또는 아릴옥시실란과 같은 적절한 반응 종결제 또는 결합제와의 반응에 의해 기능화될 수 있다(예를 들어, 유럽특허 EP 451, 604, 또는 미국특허 US 4,742,124 및 미국특허 4,550,142).

상기한 대로, 상기 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 카본 블랙 강화 충전제(c)를 더 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 본 발명에서 사용될 수 있는 카본 블랙 강화 충전제(c)는 20m²/g 이상의 표면적(ISO 표준 6810:1995에서 기술된 대로 CTAB 흡수에 의해 결정)을 갖는 것들로부터 선택될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 카본 블랙 강화 충전제(c)는 0.1 phr 내지 120 phr, 바람직하게는 20 phr 내지 90 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재한다.

상기한 대로, 상기 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 실란 결합제(d)를 더 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 본 발명에서 사용될 수 있는 실란 결합제(d)는 다음 일반식 (II)의 적어도 하나의 가수분해 가능한 실란 그룹을 갖는 것들로부터 선택될 수 있다:

(R)₃Si-C_nH_2n-X (II)

상기 식에서, 동일하거나 다른 R은 적어도 하나의 R이 알콕시 또는 아릴옥시 그룹이라면 알킬, 알콕시 또는 아릴옥시 그룹 또는 할로겐 원자로부터 선택되고; n은 1 내지 6을 포함하는 정수이고; X는 나이트로소, 머캡토, 아미노, 에폭사이드, 바이닐, 이미도, 클로로, m과 n은 1 내지 6을 포함하는 정수이고 R은 상기와 같은 -(S)_mC_nH_2n-Si-(R)₃로부터 선택된다.

실란 결합제들 중에서 비스(3-트라이에톡시실릴-프로필)테트라설파이드 및 비스(3-트라이에톡시실릴프로필)-다이설파이드가 특히 바람직하다. 상기 결합제는 그대로 사용될 수 있거나 조성물에 잘 혼합되도록 하기 위해 엘라스토머 불활성 충전제(예를 들어, 카본블랙)와 적절한 혼합물로 사용될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 상기 실란 결합제(d)는 0.1 phr 내지 10 phr, 바람직하게는 0.5 phr 내지 5 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재한다.

적어도 하나의 강화 충전제가 일반적으로 0.1 phr 내지 120 phr, 바람직하게는 20 phr 내지 90 phr의 양으로 상기 엘라스토머 재료에 첨가되는 것이 유익할 수 있다. 강화 충전제는 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트, 탄산칼슘, 고령토 또는 이의 혼합물과 같은 특히 타이어용으로 가교된 제조품에 대해 통상적으로 사용되는 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 실리카는 50m²/g 내지 500m²/g, 바람직하게는 70m²/g 내지 200m²/g의 BET 표면적(ISO 표준 5794/1에 따라 측정)을 가진 발열 실리카 또는 바람직하게는 침강 실리카일 수 있다.

실리카를 포함하는 강화 충전제가 존재할 때, 엘라스토머 재료는 가황하는 동안 실리카와 상호작용할 수 있고 실리카를 다이엔 엘라스토머 폴리머에 연결할 수 있는 실란 결합제(d)를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 사용될 수 있는 실란 결합제(d)의 예들은 이미 상술하였다.

한 바람직한 실시예에 따라, 타이어 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 5MPa 내지 25MPa, 바람직하게는 7MPa 내지 20MPa의 동적 탄성 모듈(E′)을 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성된다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 100℃에서 측정된 3MPa 내지 10MPa, 더욱 바람직하게는 3.5MPa 내지 8MPa의 동적 탄성 모듈(E′)을 가진다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 23℃에서 측정된 0.20 내지 0.90, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.70의 탄젠트 델타(tan delta)를 가진다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 100℃에서 측정된 0.10 내지 0.35, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.30의 탄젠트 델타(tan delta)를 가진다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 23℃에서 측정된 65 내지 85, 더욱 바람직하게는 70 내지 80의 IRHD 경도를 가진다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 100℃에서 측정된 45 내지 75, 더욱 바람직하게는 55 내지 66의 IRHD 경도를 가진다.

상기 동적 탄성 모듈(E′)과 상기 탄젠트 델타는 마찰-압축 모드에서 인스트론 동적 장치를 사용하여 측정될 수 있는 반면, 상기 IRHD 경도는 표준 ISO 48:1994 oppure 48:1994/Amd 1:1999에 따라 측정될 수 있다.

상기 측정 방법들에 대한 보다 상세한 내용은 이후에 나타낸 실시예들에 주어질 것이다.

바람직하게는, 상기 가교 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머 및 반지름 방향의 내부층(트레드 베이스)의 가교가능한 조성물에 대해 기술한 것과 같은 타이어 생산에 특히 적절한 황-가교가능한 엘라스토머 재료에 통상적으로 사용되는 것들로부터 선택된 적어도 하나의 강화 충전제를 포함한다.

트레드 베이스 및 트레드 캡을 위한 상기 엘라스토머 재료는 특히 다이엔 엘라스토머 폴리머에 통상적으로 사용되는 황-기초 가황 시스템으로 공지된 기술에 따라 가황될 수 있다. 이를 위해서, 하나 이상의 열기계적 처리 단계 후에, 황-기초 가황제는 가황 가속제와 함께 조성물에 포함된다. 최종 처리 단계에서, 어떤 원치 않는 선-가교 현상을 피하기 위해 온도는 일반적으로 120℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이하로 유지한다.

가장 유익하게 사용되는 가황제는 황 또는 황(황 도너)을 함유하는 분자이고, 가속제 및 활성제는 당업자에게 공지되어 있다.

특히 효과적인 활성제는 특히 ZnO, ZnCO₃인 아연 화합물, ZnO 및 지방산으로부터 엘라스토머 재료에서 제위치로 형성되는 것이 바람직한 스테아르산염 아연과 같은 8 내지 18개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 지방산의 아연염 및 BiO, PbO, Pb₃O₄, PbO₂, 또는 이의 혼합물이다.

통상적으로 사용되는 가속제는 다이티오카바메이트, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 설펜아마이드, 티우람, 아민, 크산테이트 또는 이의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

상기 엘라스토머 재료는 조성물이 사용되는 특정한 용도를 기초로 하여 선택되는 다른 통상적으로 사용되는 첨가제를 포함한다. 예를 들어, 다음은 상기 조성물에 첨가될 수 있다: 항산화제, 항-노화제, 가소제, 접착제, 항-오존제, 변형 수지, 섬유(예를 들어, Kevlar^® 펄프) 또는 이의 혼합물.

특히, 가공성을 더욱 향상시키기 위해서, 예를 들어, 방향족 오일, 나프텐 오일, 프탈레이트, 대두유 또는 이의 혼합물과 같은 미네랄 오일, 식물유, 합성유 또는 이의 혼합물이 상기 엘라스토머 재료에 첨가될 수 있다. 가소제의 양은 일반적으로 0 phr 내지 70 phr, 바람직하게는 5 phr 내지 30 phr이다.

상기 엘라스토머 재료는 당업계에 공지된 기술에 따라 강화 충전제 및 선택적으로 존재하는 다른 첨가제와 폴리머 성분을 함께 혼합하여 제조할 수 있다. 혼합은, 예를 들어, 개방-밀 형태의 개방 혼합기 또는 접선 로터(tangential rotor)(밴버리) 또는 인터록킹 로터(인터믹스)를 구비한 형태의 내부 혼합기를 사용하여 수행되거나 코-니더 타입(ko-kneader type)(버스) 또는 공동 회전 또는 역전 회전 트윈-스크루 타입의 연속 혼합기에서 수행될 수 있다.

본 발명은 본 발명에 따라 제조된 타이어의 일부의 단면인 도 1-2를 참조하여 다수의 예시적 실시예에 의해 더욱 상세하게 기술될 것이다.

"a"는 축방향을 나타내고 "r"은 반지름 방향을 나타낸다. 간단하게 하기 위해, 도 1은 타이어의 단지 일부를 도시하고, 나머지 부분은 반지름 방향 "r"에 대해 동일하고 대칭적으로 배열되도록 나타나지 않는다.

타이어(100)는 적어도 하나의 카커스 플라이(101)를 포함하는 카커스 구조물(2)을 포함하고, 카거스 플라이의 양측의 측면 단부는 각각의 비드 와이어(102)와 결합한다. 카커스 플라이(101)와 비드 와이어(102) 사이의 결합은 도 1에 도시한 대로 소위 카커스 백-폴드(101a)를 형성하기 위해 비드 와이어(102) 주위의 카커스 플라이(101)의 양측의 측면 단부를 뒤로 접음으로써 이루어진다.

선택적으로, 종래의 비드 와이어(102)는 동심 코일(도 1에 도시되지 않음)에 배열된 길게 신장된 부품으로 형성된 둘레방향으로 신장되지 않는 한 쌍의 환상 삽입물로 대체될 수 있다(예를 들어, 본 출원인 이름의 유럽특허 EP 928 680 및 EP 928 702 참조). 이런 경우에, 카커스 플라이(101)는 상기 환상 삽입물 주위에서 뒤로 접히지 않고, 결합은 제 1 카커스 위로 외부에 붙여진 제 2 카커스 플라이(도 1에 도시되지 않음)에 의해 제공된다.

카커스 플라이(101)는 일반적으로 서로 평행하게 배열되고 엘라스토머 재료의 층으로 적어도 부분적으로 코팅된 복수의 강화 코드로 이루어진다. 이런 강화 코드는 주로, 예를 들어, 레이온, 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 직물 섬유 또는 금속 합금(예를 들어, 구리/아연, 아연/망간, 아연/몰리부덴/코발트 합금 등)으로 코팅되고 함께 꼰 강철 와이어로 제조된다.

카커스 플라이(101)는 주로 레디얼 형태인데, 즉, 카커스 플라이는 둘레방향에 대해 실질적으로 직각 방향으로 배열된 강화 코드를 포함한다. 각 비드 와이어(102)는 타이어(100)의 내부 둘레방향 단부를 따라 형성된 비드에 둘러싸이고, 내부 둘레방향 단부에 의해 타이어는 차량 바퀴(도 1에 도시되지 않음)의 일부를 형성하는 림과 결합한다. 각각의 카커스 백-폴드(101a)에 의해 형성된 공간은 비드 와이어(102)가 박힌 비드 충전제(104)를 함유한다. 마찰방지 스트립(도 1에 도시되지 않음)은 카커스 백-폴드(101a)에 대해 축방향으로 외부 위치에 위치될 수 있다.

벨트 구조물(106)은 카커스 플라이(101)의 둘레를 따라 붙여진다. 도 1의 구체적인 실시예에서, 벨트 구조물(106)은 통상 금속 코드인 복수의 강화 코드를 포함하는 2개의 벨트 스트립(106a, 106b)을 포함하고, 강화 코드는 각 스트립에서 서로 평행하고 인접한 스트립을 가로질러서 둘레방향에 대해 소정의 각을 형성하도록 배향되어 있다. 반지름 방향으로 최상부에서, 벨트 스트립(106b)은 일반적으로 둘레방향에 대해 약간 각지게 배열되고 엘라스토머 재료에 의해 코팅되고 함께 결합된 직물 코드인 복수의 강화 코드를 포함하는 통상적으로 "0°벨트"로 공지된 적어도 하나의 제로 디그리(zero-degree) 강화층(106c)에 선택적으로 붙여질 수 있다.

또한 측벽(108)은 카커스 플라이(101)의 외부에 사용되고, 이 측벽은, 축방향의 외부 위치에서, 비드(103)로부터 벨트 구조물(106)의 단부까지 연장된다.

측면 단부가 측벽(108)과 연결된 트레드 밴드(109)는 벨트 구조물(106)에 대해 반지름 방향으로 외부 위치에서 둘레방향으로 붙여진다. 외부에, 상기 트레드 밴드(109)는 노면과 접촉하도록 설계된 회전면(109a)을 갖는다. 회전면(109a) 위로 분포된 다양한 모양과 크기의 복수의 블럭을 형성하기 위해서 횡단 노치(도 1에 도시되지 않음)에 의해 연결된 둘레의 그루브는 간단하게 하기 위해 도 1에 매끄럽게 나타낸 상기 표면(109a)에 일반적으로 만들어진다.

본 발명에 따른 가교 엘라스토머 재료(111)의 층은 상기 벨트 구조물(106)과 상기 트레드 밴드(109) 사이에 위치한다.

도 1에 도시된 대로, 가교 엘라스토머 재료(111)의 층은 균일한 두께를 가질 수 있다.

선택적으로, 가교 엘라스토머 재료(111)의 층의 두께는 가로 방향에서 변할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 가교 엘라스토머 재료(111)의 층의 두께는 중앙 지역에서보다 외부 단부 근처에서 더 클 수 있다.

도 1에서, 가교 엘라스토머 재료(111)의 상기 층은 상기 벨트 구조물(106)의 전개도의 표면에 실질적으로 상응하는 표면 위로 연장된다. 선택적으로, 가교 엘라스토머 재료(111)의 상기 층은, 예를 들어 상기 벨트 구조물(106)의 양측 측면부(도 1에 도시되지 않음)에서, 상기 벨트 구조물(106)의 전개도의 적어도 일부를 따라서만 연장된다.

통상적으로 "소형-측벽"으로 공지된 엘라스토머 재료(110)로 제조된 스트립은 측벽(108)과 트레드 밴드(109) 사이의 연결부에 선택적으로 존재할 수 있고, 일반적으로 상기 소형-측벽은 트레드 밴드와의 공동 압출성형에 의해 얻어지고 트레드 밴드(109)와 측벽(108) 사이의 기계적 상호작용을 향상시킨다. 선택적으로, 측벽(108)의 단부는 트레드 밴드(109)의 측면 단부를 직접 덮는다.

튜브 없는 타이어의 경우에, 타이어의 팽창된 공기를 통과시키지 않는 "라이너"로 일반적으로 공지된 타이어 고무 층(112)이 카커스 플라이(101)에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에 제공될 수 있다.

도 2는 도 1의 동일한 타이어(100)를 도시하는데, 유일한 차이점은 본 발명에 따른 가교 엘라스토머 재료(111)의 층이 상기 벨트 구조물(106)과 상기 카커스 플라이(101) 사이에 위치한다는 사실이다.

본 발명에 따른 타이어를 생산하는 방법은 유럽특허 EP 199 064, 미국특허 US 4 872 822, US 4 768 937에서 공지된 기술과 장치를 사용하여 수행될 수 있고, 상기 방법은 그린 타이어를 제조하는 적어도 하나의 단계와 이 타이어를 가황하는 적어도 하나의 단계를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 타이어를 생산하는 방법은 타이어의 다양한 구조적 요소(카커스 플라이, 벨트 구조물, 비드 와이어, 충전제, 측벽 및 트레드 밴드)에 상응하는 여러 반제품을 미리 서로 개별적으로 제조하는 단계를 포함하고, 상기 반제품들은 적절한 제조 장치를 사용하여 함께 결합된다. 다음으로, 이어지는 가황 단계를 통해 상기한 반제품을 결합하여 일체식 블럭, 즉 완제품 타이어를 생산한다.

상기 반제품을 제조하는 단계는 종래 기술에 따라 상기 반제품으로 제조된 다양한 혼합물을 제조하고 성형하는 단계보다 선행될 것이다.

이렇게 제조한 그린 타이어를 이어지는 성형과 가황 단계로 보낸다. 이를 위해서, 가황이 완결되었을 때 타이어의 외부 표면을 형성하기 위해 카운터몰드(countermoulded)된 벽을 가진 주형 공동 내부에서 가공되는 타이어를 수용하도록 설계된 가황 주형이 사용된다.

반제품을 사용하지 않고 타이어 또는 타이어의 부품을 생산하는 다른 방법은, 예를 들어, 상기한 EP 928 680 및 EP 928 702에 기술되어 있다.

그린 타이어는 타이어의 내부 표면에 의해 형성된 공간에 가압 유체를 주입시켜 성형할 수 있어서, 주형 공동의 벽에 대해 그린 타이어의 외부 표면을 압축한다. 널리 사용되는 성형 방법들 중 하나에서, 엘라스토머 재료로 제조된, 가압하에서 증기 및/또는 다른 유체가 채워진 가황 챔버는 주형 공동 내부에 밀폐된 타이어의 내부에서 팽창된다. 이런 방식으로, 그린 타이어는 주형 공동의 내벽에 대해 밀쳐져서, 원하는 주조물을 얻는다. 선택적으로, 주조물은 타이어에 특허 EP 242 840에 기재된 대로 얻어지는 타이어의 내부 표면의 형태에 따라 형성된 도넛 금속 지지체를 제공함으로써 팽창성 가황 챔버 없이 수행될 수 있다. 도넛 금속 지지체와 원료 엘라스토머 재료 사이의 열팽창 계수의 차이는 적절한 주형 압력을 얻기 위해 사용된다.

이 시점에서, 타이어에 존재하는 원료 엘라스토머 재료를 가황하는 단계가 수행된다. 이를 위해서, 가황 주형의 외벽은 가열 액체(일반적으로 증기)와 접촉하도록 위치시켜 외벽을 100℃ 내지 230℃ 사이의 최대 온도에 도달시킨다. 동시에, 100℃ 내지 250℃의 최대 온도로 가열되는 주형 공동의 벽에 대해 타이어를 압축시키는데 사용되는 동일한 압축 유체를 사용하여 타이어의 내부 표면을 가황 온도로 가열한다. 엘라스토머 재료의 중량 전체에 만족할 만한 정도의 가황을 얻기 위해 필요한 시간은 일반적으로 3분 내지 90분 사이로 변할 수 있고 주로 타이어의 치수에 의존한다. 가황이 완결되었을 때, 타이어를 가황 주형으로부터 제거한다.

본 발명은 오로지 설명의 목적으로서 주어지고 본 발명을 한정하고자 하는 의도가 아닌 몇 개의 실시예에 대하여 아래에 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 타이어의 일부의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 타이어의 일부의 단면도이다.

실시예 1-2

엘라스토머 재료들의 제조

표 1에 주어진 엘라스토머 재료들은 다음과 같이 제조하였다(다양한 성분의 양은 phr으로 주어진다).

황, 가속제(DCBS) 및 HMT를 제외한 모든 성분들을 5분(1^st 단계) 동안 내부 믹서(모델 폴미니 PL 1.6)에서 함께 혼합하였다. 온도가 145±5℃에 도달하자마자, 엘라스토머 재료를 방출하였다. 그런 후에 황, 가속제 및 HMT를 첨가하였고 개방형 롤 믹서(2^nd 단계)에서 혼합하였다.

실시예	1(*)	2
1st 단계
NR	80	100
N326	55	55
산화 아연	5	5
스테아르산	2	2
레소르시놀	1.3	1.3
항산화제	2	2
Si69®	-	4
Kevlar®	26	-
Dellite®67G	-	40
2nd 단계
DCBS	1.3	1.3
PVI	0.2	0.2
황	3.0	3.0
HMT	1.5	1.5

(*): 비교예

NR: 천연 고무;

E-SBR 1712: 에멀션-제조 부타다이엔-스타이렌 코폴리머(Europrene^® 1712 - 리머리 유로파);

N326: 카본 블랙;

항산화제: 페닐-p-페닐리덴다이아민;

Si69: 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 테트라설파이드(데구사-휼);

Kevlar^® 엔지니어링 엘라스토머: 23중량%의 Kevlar^®과 77중량%의 천연고무(듀폰)의 혼합물;

Dellite^® 67G: 스멕타이트 군에 속하는 유기-변형 몬트모릴로나이트(라비오사 치미카 미네라리아 에스.피.에이.);

DCBS(가속제): 벤조타이질-2-다이사이클로헥실-설펜아마이드(Vulkacit^® DZ/EGC - 베이어);

PVI(지연제): N-사이클로헥실티오프탈이미드(Santogard^® PVI - 몬산토);

HMT: 헥사메틸렌 테트라아민.

상기한 대로 얻은 비가교 재료에 대해 ISO 표준 289-1:1994에 따라 100℃에서 무니 점도(Mooney viscosity) ML(1+4)를 측정하였다. 얻은 결과를 표 2에 나타내었다.

ISO 표준 37:1994에 따른 동적 기계적 특성은 10분 동안 170℃에서 가황된 상기 엘라스토머 재료의 샘플에 대해 캘린더링 방향과 수직 방향 모두에서 다른 신장률(10%, 50% 및 100%)로 측정하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다.

또한 표 2는 다음 방법에 따라 마찰-압축 모드에서 인스트론 동적 장치를 사용하여 측정된 동적 기계적 특성을 나타낸다. 최초 길이에 대해 10% 세로 방향 변형까지 압축-선하중을 가하고(compression-preloaded), 전체 검사 동안 미리 고정된 온도(23℃ 또는 70℃)로 유지한 원통 형태(길이 = 25mm; 지름 = 14mm)를 가진 가교 재료의 검사 조각을 10Hz 주기로 선하중하에서 길이에 대해 ±2.2%의 진폭을 가진 동적 정현변형(sinusoidal strain)을 가하였다. 동적 기계적 특성은 동적 탄성 모듈(E′) 및 탄젠트 델타(손실 인자)로 표현하였다. 공지된 대로, 탄젠트 델타 값은 모두 상기 동적 측정법에 의해 결정된 점성 모듈(E′′)과 탄성 모듈(E′) 사이의 비율로서 계산된다.

실시예	1(*)	2
점도 ML(1+4)	48.4	37.3
정적 기계적 특성들
캘린더링의 방향
10% 모듈(MPa)	10.82	3.90
50% 모듈(MPa)	11.38	7.88
100% 모듈(MPa)	11.14	12.17
M100/M10(1)	1.03	3.12
파괴시 응력(MPa)	13.60	20.50
캘린더링에 수직인 방향
10% 모듈(MPa)	5.89	3.87
50% 모듈(MPa)	7.91	7.85
100% 모듈(MPa)	8.67	11.95
M100/M10(1)	1.47	3.09
파괴시 응력(MPa)	16.46	21.20
동적 기계적 특성들
E′(23℃)(MPa)	31.28	53.36
E′(70℃)(MPa)	24.24	37.40
탄젠트 델타(23℃)	0.241	0.311
탄젠트 델타(70℃)	0.180	0.258

(*): 비교예;

⁽¹⁾: 100% 신장률에서 인장 모듈과 10% 신장률(M10)에서의 인장 모듈 사이의 비율.

표 2에 주어진 결과들은 본 발명(실시예 2)에 개시된 엘라스토머 재료로부터 얻은 가교 제조 생성물은, 특히 인장 모듈, 파괴시 응력 및 동적 탄성 모듈에 대해 정적 및 동적 모두에서 향상된 기계적 특성들을 가진다. 또한, 본 발명에 따른 엘라스토머 재료는 가해진 신장률이 증가할 때 세로 강화와 가로 강화 모두를 나타내며 인장 모듈의 증가를 나타낸다. 상기 결과들은 히스테리시스 특성들에 악영향을 미치지 않고 얻었다. 게다가, 표 2에 나타낸 결과들은 상기 엘라스토머 재료의 점도값은 증가하지 않은 것을 나타낸다.

실시예 3-4

도 1에 따른 타이어는 실시예 1(실시예 3 - 비교예) 및 실시예 2(실시예 4 - 본 발명에 따름)에 따른 가교 엘라스토머 재료의 층을 포함하게 제조하였다.

표 3에 주어진 트레드 밴드의 엘라스토머 재료는 실시예 1-2에 개시된 대로 제조하였다(다양한 구성요소들의 양은 달리 나타내지 않는 한 phr로 나타낸다).

실시예	4
1st 단계
BR	25
E-SBR 1721	75
실리카	35
N234	35
산화아연	3
스테아르산	2
항산화제	2
미세결정 왁스	1
Si69®	1.75
방향족 오일	15
2nd 단계
CBS	1.8
DPG	1.9
황	1.4

BR: 하이-시스 1,3 폴리부타다이엔(Europrene^® 네오시스 BR40 - 폴리머리 유로파);

E-SBR 1721: 에멀션 제조 부타다이엔-스타이렌 코폴리머(Europrene^® 1721 - 폴리머리 유로파);

실리카: 165m2/g과 동일한 BET 표면적을 가진 침전된 실리카(Zeosil® 1165 MP - 로엔-폴렌);

N2234: 카본 블랙;

항산화제: 페닐-p-페닐렌다이아민;

Si69: 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 테트라설파이드(데구사-휼);

CBS(가속제): N-사이클로헥실-2-벤조티아질-설펜아마이드(Vulkacit^® CZ - 바이어);

DPG: 다이페닐 구아니딘(제품 Vulkacit^® D - 바이어).

실시예 1-2에 보고된 대로 정적 기계적 특성들을 측정하였다. 얻은 결과들을 표 4에 나타내었다. 동적 기계적 특성들은 다음 방법들에 따라 마찰-압축 모드에서 인스트론 동적 장치를 사용하여 측정하였다. 최초 길이에 대해 10% 세로 방향 변형까지 압축-선하중을 가하고(compression-preloaded), 전체 검사 동안 미리 고정된 온도(23℃ 또는 70℃)로 유지한 원통 형태(길이 = 25mm; 지름 = 14mm)를 가진 가교 재료의 검사 조각을 10Hz 주기로 선하중하에서 길이에 대해 ±3.33%의 진폭을 가진 동적 정현변형(sinusoidal strain)을 가하였다. 동적 기계적 특성은 동적 탄성 모듈(E′) 및 탄젠트 델타(손실 인자)로 표현하였다. 공지된 대로, 탄젠트 델타 값은 모두 상기 동적 측정법에 의해 결정된 점성 모듈(E′′)과 탄성 모듈(E′) 사이의 비율로서 계산된다. 얻은 결과를 표 4에 나타내었다. 10분 동안 170에서 가황된 상기 엘라스토머 재료의 샘플에 ISO 표준 48에 따라 23℃와 100℃에서 IRHD 등급의 경도를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 4에 나타내었다.

실시예	4
정적 기계적 특성
100% 모듈(MPa)	2.5
300% 모듈(MPa)	11.0
파괴시 응력(MPa)	17.3
파괴시 신장률(%)	474
IRDH 경도(23℃)	75.0
IRDH 경도(100℃)	63.0
동적 기계적 특성
E′(23℃)(MPa)	11.56
E′(100℃)(MPa)	6.02
탄젠트 델타(23℃)	0.439
탄젠트 델타(100℃)	0.194

285/40R19 크기를 가진 타이어를 페라리 F137에 장착하고 레이싱 서킷에서 테스트하였다: 얻은 결과를 표 5에 나타내었다.

타이어 행동을 평가하기 위해서, 시험 운전자는 가속과 감속에서 일정한 속도로 수행한 일부 특징적인 조종(예를 들어, 차선 변경, 곡선 진입, 곡선 탈출)을 하였다. 그런 후에 시험 운전자는 타이어 행동을 판단하였고 상기의 조종을 하는 동안 타이어 성능에 따라 점수를 할당하였다.

핸들링은 일반적으로 시험 운전자에 의해 수행되는 작동의 형태에 따라 두 가지 선택(부드러운 핸들링과 거친 핸들링)으로 나뉜다. 부드러운 핸들링은 정상 주행 상태, 즉, 정상 속도와 우수한 가로방향 그립의 상태하에서 타이어를 사용하는 것이다. 반대로, 거친 핸들링 시험은 밀착이 제한되는 경우, 즉, 극한 주행 상태에서 타이어의 행동을 기술한다. 후자의 경우에, 시험 운전자는 평균적인 운전자가 예견할 수 없는 위험한 상황: 고속에서 급격한 핸들 조작, 장애물을 피하기 위해서 차선의 급격한 변화, 급격한 제동 등에서 수행될 수 있는 조종을 수행한다.

두 가지 형태의 시험을 수행하였다: 정상 속도(부드러운 핸들링)에서의 행동과 밀착이 제한되는 상황(거친 핸들링)에서의 행동.

부드러운 핸들링 시험에 관한 한, 시험 운전자는 중심부에서의 빔(emptiness), 즉 작은 핸들 조작 각에 대한 자동차의 지연과 반응도; 곡선 진입 시의 핸들 조작에 대한 반응의 신속성; 곡선에서 주행할 때 핸들 조작에 대한 반응의 점진성; 곡선에서의 센터링(centring), 즉, 연속적으로 핸들을 조작하지 않고도 일정한 반경으로 곡선에서 차량을 유지하는 타이어의 능력; 리얼라인먼트(realignment), 즉 자동차가 억제되고 둔화된 가로 진동을 가진 채로 곡선의 출구에서 직선 경로로 돌아오게 하는 타이어의 능력을 평가하였다.

거친 핸들링 시험에 관한 한, 시험 운전자는 급격하게 방향 전환할 때 핸들에 가해지는 힘; 삽입의 신속성, 즉 제한된 속도로 곡선에 진입할 때 위치 변화에서 타이어의 행동; 밸런싱, 즉 자동차의 오버스티어링 또는 언더스티어링의 정도; 수율(yield), 즉 과도한 응력 변형이 없어서 자동차 안정성과 조종성을 손상시키지 않고 급격한 차선의 변화로 발생한 부하의 강하고 빠른 전달을 흡수하는 타이어 능력; 곡선에서 감속, 즉 제한속도로 곡선을 주행하는 동안 가속기의 급격한 감속에 의한 불안정성을 약화시키는 타이어의 능력; 조종성, 즉 미끄러진 후에 자동차를 직선으로 유지하거나 돌아오게 하는 타이어 능력을 평가하였다.

표 5는 타이어 조종성에 대한 시험 운전자의 점수표를 요약하였다. 상기 시험의 결과는 점수 시스템을 통해 시험 운전자에 의해 표시된 주관적 의견을 나타내는 평가 등급으로 나타내었다. 다음 표에서 재생된 값들은 여러 시험(예를 들어, 5-6회 시험)에서 얻은 값들과 여러 시험 운전자들에 의해 받은 값들의 평균값을 나타낸다. 값의 등급은 최소 4부터 최대 9까지이다.

		3(*)	4
핸들 조작 행동 (부드러운 핸들링)	중심부에서의 빔	7.0	7.0
	신속성	7.0	7.0
	점진성	7.0	7.0
	곡선에서의 센터링	7.5	7.5
	리얼라인먼트	7.5	7.5
한계에서의 행동 (거친 핸들링)	삽입의 신속성	7.0	7.0
	밸런싱	6.5	7.0
	수율	6.5	7.0
	곡선에서의 배출	6.5	7.5
	언더스티어링	7.0	7.0
	오버스티어링	6.5	7.5
	조종성	6.5	7.5

(*): 비교예.

표 5에 나타낸 결과들은 본 발명에 따른 타이어(실시예 4)는 비교예 타이어(실시예 3)에 비해 우수한 행동을 가지는데, 고속 작업 속도 및/또는 극한 주행 조건(거친 핸들링)에서 사용하는 동안 정상 주행 조건(부드러운 핸들링) 하에서 우수한 행동, 특히 편안함과 조종성이 결합된 향상된 성능을 나타낸다.

본 발명의 내용 중에 있음

Claims (51)

1. 개개의 비드를 형성하기 위해 양 측면 단부들이 개개의 우측 및 좌측 비드 와이어와 결합되는 실질적으로 도넛 형태의 카커스 구조물;

   상기 카커스 구조물에 대해 반지름 방향으로 외부 위치에 붙여진 벨트 구조물;

   상기 벨트 구조물에 반지름 방향으로 겹쳐진 트레드 밴드;

   상기 트레드 밴드에 대해 반지름 방향으로 내부 위치에 붙여진 가교 엘라스토머 재료의 적어도 하나의 층;

   상기 카커스 구조물에 대해 양 측면 상에 옆으로 붙여진 한 쌍의 측벽을 포함하며, 상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 다음 특성:

   70℃에서 측정한 20MPa 이상의 동적 탄성 모듈(E′);

   100% 신장시(M100) 인장 모듈과 10% 신장시(M10) 인장 모듈 사이에 1.5 이상의 비율을 갖는 차륜용 타이어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 70℃에서 측정한 25MPa 내지 50MPa의 동적 탄성 모듈(E′)을 갖는 차륜용 타이어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 100% 신장시(M100) 인장 모듈과 10% 신장시(M10) 인장 모듈 사이에 2 내지 5의 비율을 갖는 차륜용 타이어.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 23℃에서 측정한 30MPa 이상의 동적 탄성 모듈(E′)을 갖는 차륜용 타이어.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 23℃에서 측정한 35MPa 내지 70MPa의 동적 탄성 모듈(E′)을 갖는 차륜용 타이어.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 타이어의 적도면에 실질적으로 직각인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈에 대한 타이어의 적도면에 실질적으로 평행인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈의 백분율 변화량이 20% 이하인 차륜용 타이어.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 타이어의 적도면에 실질적으로 직각인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈에 대한 타이어의 적도면에 실질적으로 평행인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈의 백분율 변화량이 15% 이하인 차륜용 타이어.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 타이어의 적도면에 실질적으로 직각인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈에 대한 타이어의 적도면에 실질적으로 평행인 방향에서 측정한 10% 신장(M10)시의 인장 모듈의 백분율 변화량이 5% 이하인 차륜용 타이어.
9. 제 1 항에 있어서,

   가교 엘라스토머 재료의 상기 적어도 한 층은 2mm 미만의 두께를 갖는 차륜용 타이어.
10. 제 9 항에 있어서,

    가교 엘라스토머 재료의 상기 적어도 한 층은 0.5mm 내지 1.5mm의 두께를 갖는 차륜용 타이어.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 상기 트레드 밴드와 상기 벨트 구조물 사이에 위치되는 차륜용 타이어.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 상기 벨트 구조물과 상기 카커스 구조물 사이에 위치되는 차륜용 타이어.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 가교 엘라스토머 재료의 적어도 한 층은 연속된 신장 요소의 복수의 코일에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는:

    (a) 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머;

    (b) 0.01 nm 내지 30 nm 두께의 개별층을 가진 적어도 하나의 층상 무기 재료를 포함하는 차륜용 타이어.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 0.05nm 내지 15nm의 두께의 하나의 개별층을 가진 층상 무기 재료를 포함하는 차륜용 타이어.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 0.1nm 내지 2nm의 두께의 하나의 개별층을 가진 층상 무기 재료를 포함하는 차륜용 타이어.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 1 phr 내지 120 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 5 phr 내지 80 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
19. 제 14 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 몬모릴로나이트(montmorillonite)와 같은 스멕타이트(smectites), 논트로나이트(nontronite), 베이델나이트(beidellite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 사우코나이트(sauconite), 버미쿨라이트(vermiculite), 할로이사이트(halloisite), 세리사이트(sericite) 또는 이의 혼합물과 같은 파일로실리케이트(phyllosilicate)로부터 선택되는 차륜용 타이어.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 몬모릴로나이트인 차륜용 타이어.
21. 제 14 항에 있어서,

    상기 층상 무기 재료(b)는 상용화제(compatiblizer)로 표면 처리되는 차륜용 타이어.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 상용화제는 다음 일반식 (I)을 갖는 4차 암모늄 또는 포스포늄 염:

    

    (상기 식에서

    Y는 N 또는 P를 나타내고;

    R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동일하거나 다르며, 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알킬 또는 하이드록시알킬 그룹; 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알켄일 또는 하이드록시알켄일 그룹을 나타내고; R₅는 선형 또는 가지형 C₁-C₂₀ 알킬렌 그룹; C₆-C₁₈ 아릴 그룹; C₇-C₂₀ 아릴알킬 또는 알킬아릴 그룹; 산소, 질소 또는 황과 같은 원소를 포함할 수 있는 C₅-C₁₈ 사이클로알킬 그룹을 나타내는 -R₅-SH 또는 -R₅-NH를 나타내며;

    X^{n -}는 염소 이온, 황산 이온 또는 인산 이온과 같은 음이온을 나타내고;

    n은 1, 2 또는 3을 나타낸다)으로부터 선택되는 차륜용 타이어.
23. 제 14 항에 있어서,

    상기 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)는 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 차륜용 타이어.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)는 시스-1,4-폴리아이소프렌, 3,4-폴리아이소프렌, 폴리부타다이엔, 선택적으로 할로겐화 아이소프렌/아이소부텐 코폴리머, 1,3-부타다이엔/아크릴로나이트릴 코폴리머, 스타이렌/1,3-부타다이엔 코폴리머, 스타이렌/아이소프렌/1,3-부타다이엔 코폴리머, 스타이렌/1,3-부타다이엔/아크릴로나이트릴 코폴리머 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 차륜용 타이어.
25. 제 14 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는 천연 고무인 상기 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)의 총중량에 대해 적어도 10 중량%를 포함하는 차륜용 타이어.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는 천연 고무인 상기 적어도 하나의 다이엔 엘라스토머 폴리머(a)의 총중량에 대해 20 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 차륜용 타이어.
27. 제 14 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는 올레핀 코모노머를 가진 하나 이상의 모노올레핀의 적어도 하나의 엘라스토머 폴리머 또는 이의 유도체(a')를 더 포함하는 차륜용 타이어.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 폴리머(a')는 에틸렌/프로필렌 코폴리머(EPR) 또는 에틸렌/프로필렌/다이엔 코폴리머(EPDM); 폴리아이소부텐; 부틸 고무; 할로부틸 고무; 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 차륜용 타이어.
29. 제 14 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 카본 블랙 강화 충전제(c)를 더 포함하는 차륜용 타이어.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 카본 블랙 강화 충전제(c)는 20m²/g 이상의 표면적(ISO 표준 6810:1995 에서 기술된 대로 CTAB 흡수에 의해 결정)을 갖는 차륜용 타이어.
31. 제 29 항에 있어서,

    상기 카본 블랙 강화 충전제(c)는 0.1 phr 내지 120 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 카본 블랙 강화 충전제(c)는 20 phr 내지 90 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
33. 제 14 항에 있어서,

    상기 엘라스토머 재료는 적어도 하나의 실란 결합제(d)를 더 포함하는 차륜용 타이어.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 실란 결합제(d)는 다음 일반식 (II)의 적어도 하나의 가수분해 가능한 실란 그룹을 갖는 것:

    (R)₃Si-C_nH_2n-X (II)

    (상기 식에서, 동일하거나 다른 R은 적어도 하나의 R이 알콕시 또는 아릴옥 시 그룹이라면 알킬, 알콕시 또는 아릴옥시 그룹 또는 할로겐 원자로부터 선택되고; n은 1 내지 6을 포함하는 정수이고; X는 나이트로소, 머캡토, 아미노, 에폭사이드, 바이닐, 이미도, 클로로, m과 n은 1 내지 6을 포함하는 정수이고 R은 상기와 같은 -(S)_mC_nH_2n-Si-(R)₃로부터 선택된다)으로부터 선택되는 차륜용 타이어.
35. 제 33 항에 있어서,

    상기 실란 결합제(d)는 0.01 phr 내지 10 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
36. 제 35 항에 있어서,

    상기 실란 결합제(d)는 0.5 phr 내지 5 phr의 양으로 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
37. 제 14 항에 있어서,

    적어도 하나의 추가 강화 충전제가 0.1 phr 내지 120 phr의 양으로 상기 엘라스토머 재료에 존재하는 차륜용 타이어.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 강화 충전제는 실리카인 차륜용 타이어.
39. 제 37 항에 있어서,

    적어도 하나의 실란 결합제(d)가 존재하는 차륜용 타이어.
40. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 5MPa 내지 25MPa의 동적 탄성 모듈을 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
41. 제 40 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 7MPa 내지 20MPa의 동적 탄성 모듈을 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
42. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 3MPa 내지 10MPa의 동적 탄성 모듈을 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 3.5MPa 내지 8MPa의 동적 탄성 모듈을 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
44. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 0.20 내지 0.90의 탄젠트 델타를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
45. 제 44 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 0.30 내지 0.70의 탄젠트 델타를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
46. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 0.10 내지 0.35의 탄젠트 델타를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
47. 제 46 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 0.15 내지 0.30의 탄젠트 델타를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
48. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 65 내지 85의 IRHD 경도를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
49. 제 48 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 23℃에서 측정된 70 내지 80의 IRHD 경도를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
50. 제 1 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 45 내지 75의 IRHD 경도를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.
51. 제 50 항에 있어서,

    상기 트레드 밴드는 100℃에서 측정된 55 내지 66의 IRHD 경도를 가진 가교 엘라스토머 재료에 의해 형성되는 차륜용 타이어.

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