KR101120787B1

KR101120787B1 - Pneumatic tire

Info

Publication number: KR101120787B1
Application number: KR1020100001328A
Authority: KR
Inventors: 나경주
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2012-03-22
Also published as: KR20110080898A

Abstract

본 발명은 공기입 타이어에 관한 것으로서, 인너라이너와 바디플라이 사이에, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카를 적용한 고무 배합물층을 포함하여 이루어지므로써 벨트 방향으로의 산소의 확산을 억제시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 공기입 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a pneumatic tire, comprising a rubber compound layer applied between the inner liner and the body ply, a porous silica loaded with a metal having a high affinity for oxygen, thereby suppressing the diffusion of oxygen in the belt direction. The present invention relates to a pneumatic tire capable of improving durability.

Description

Pneumatic Tires {PNEUMATIC TIRE}

자동차의 타이어는 무거운 하중을 지탱하며, 고속회전하는 물체로서, 가혹한 조건에서 견디기 위해서 카본블랙, 황, 실리카와 같은 다양한 화학약품이 사용되고 있으며, 폴리에스테르나 폴리아라미드 등의 섬유 코드가 사용되고 있고, 벨트와 비드부에는 강철 와이어가 사용되고 있다. Automobile tires carry heavy loads and rotate at high speeds. Various chemicals such as carbon black, sulfur, and silica are used to withstand harsh conditions, and fiber cords such as polyester and polyaramid are used. Steel wire is used for the bead part.

타이어의 내구성에 가장 큰 영향을 미치는 부분은 바디플라이와 비드, 벨트 코드와 고무간의 접착력으로서, 바디플라이는 타이어의 공기압을 유지시키며 타이어의 형태를 유지하는 기능을 하고, 비드는 림에 안착하게 만들어 차와 타이어가 한몸이 되도록 하며, 벨트는 노면과 타이어의 접지압을 고루 유지시켜 타이어의 주행성능에 많은 영향을 미치게 된다. The most influential part of the tire's durability is the adhesion between the body ply and the bead, the belt cord and the rubber. The body ply maintains the tire's air pressure and maintains the tire's shape, and the bead rests on the rim. The car and the tire to be one body, the belt is to maintain the road and tire ground pressure evenly affects the running performance of the tire.

섬유와 금속 코드의 접착력은 타이어의 내구성능을 유지시켜 안정한 차량 주행이 가능하게 하는데, 타이어에 미치는 여러가지 요인에 의해 노화가 발생하여 그 내구성을 떨어뜨린다. 부분적인 발열과 반복되는 굴곡, 힘의 집중이 원인이 되기도 하지만 산소에 의한 고무의 노화도 하나의 원인이 되기도 한다. The adhesive force between the fiber and the metal cord maintains the tire's durability and enables stable vehicle driving. Aging occurs due to various factors affecting the tire, thereby reducing its durability. Partial heat generation, repeated bending, and concentration of force may be the cause, but oxygen aging of rubber is also a cause.

열에 의한 고무의 노화는 노출되는 온도와 시간에 따라 그 내구성을 급격히 떨어뜨리는 결과를 보이기도 하지만, 질소 분위기에서 그 노화속도는 현저히 줄어든다는 사실을 여러 문헌을 통해 알게 되었다. The aging of rubber by heat has resulted in drastic deterioration of its durability with temperature and time of exposure, but it has been found in the literature that the rate of aging is significantly reduced in nitrogen atmosphere.

타이어 공기압에 의해 공기 중의 산소와 질소 분자의 확산이 일어나며, 인너라이너 층을 통해 확산된 산소와 질소는 바디플라이와 벨트층을 통과하여 트레드와 사이드 부분으로 빠져나간다. 적은 양의 산소와 질소는 확산 속도가 늦기는 하지만 확산되는 동안 산소는 금속 코드의 표면에 산화반응을 일으키면서 접착력을 서서히 감소시켜, 내구성을 떨어뜨리는 결과를 나타낸다. 이를 방지하기 위해 노화방지제를 사용하거나 인너라이너 층을 두껍게 하거나, 또는 부틸 함량을 높여 사용하기도 한다. 그러나, 노화방지제는 인체에 유해하여 그 사용량을 줄여나가거나 대체 재료를 찾는 추세이며, 또한, 인너라이너 층의 두께를 조절하거나 부틸 고무 함량을 높이는 방법은 타이어의 제조 원가를 높이며, 바디 플라이와의 접착력을 떨어뜨리는 결과를 나타내기도 한다. The tire air pressure causes diffusion of oxygen and nitrogen molecules in the air, and oxygen and nitrogen diffused through the innerliner layer pass through the body ply and the belt layer to the tread and side portions. Small amounts of oxygen and nitrogen slow down the diffusion rate, but during diffusion, oxygen causes an oxidation reaction on the surface of the metal cord, gradually decreasing the adhesion, resulting in deterioration of durability. To prevent this, an anti-aging agent may be used, the innerliner layer may be thickened, or the butyl content may be increased. However, anti-aging agents are harmful to the human body, reducing the amount of use or finding alternative materials. Also, the method of adjusting the thickness of the innerliner layer or increasing the butyl rubber content increases the manufacturing cost of the tire, and It may also result in poor adhesion.

본 발명의 목적은, 인너라이너와 바디플라이 사이에, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카를 적용한 고무 배합물층을 포함시킴으로써 벨트 방향으로의 산소의 확산을 억제시켜 내구성을 향상시킨 공기입 타이어를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to include a rubber compound layer applied with a porous silica on which a metal having high affinity for oxygen is supported between the inner liner and the body ply, thereby suppressing the diffusion of oxygen in the belt direction and improving durability. To provide.

본 발명에 따른 공기입 타이어는, 인너라이너와 바디플라이 사이에, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카를 적용한 고무 배합물층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The pneumatic tire according to the present invention is characterized in that it comprises a rubber compound layer applied with porous silica on which a metal having high affinity with oxygen is supported between the inner liner and the body ply.

본 발명의 공기입 타이어에 포함되는 상기 고무 배합물층은 원료고무 100중량부에 대하여, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카 20~50중량부를 포함하는 고무 조성물로 이루어진다.The rubber compound layer included in the pneumatic tire of the present invention is composed of a rubber composition comprising 20 to 50 parts by weight of porous silica on which a metal having high affinity with oxygen is supported, based on 100 parts by weight of the raw rubber.

상기 고무 배합물층에 사용되는 원료고무로는 천연고무 또는 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무를 사용하며, 그 종류에는 특별한 제한이 없다.As the raw material rubber used in the rubber compound layer, natural rubber or synthetic rubber or mixed rubber of natural rubber and synthetic rubber is used, and the type thereof is not particularly limited.

상기 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카는, 종래 공지된 방법에 따라, 산소와 친화력이 높은 금속의 전구체 화합물을 용매에 녹여 용액을 제조하고, 제조된 용액에 다공성 실리카를 함침시킴으로써, 다공성 실리카의 세공 중에 산소와 친화력이 높은 금속을 담지시킨 후 거름 종이에 걸러 건조시키고, 건조된 실리카를 소성처리하여 제조된다.The porous silica on which the metal having a high affinity for oxygen is supported is prepared by dissolving a precursor compound of a metal having a high affinity for oxygen in a solvent to prepare a solution, and impregnating the porous silica with the prepared solution. It is prepared by carrying a metal having a high affinity for oxygen in the pores of the silica and then drying it over a filter paper and firing the dried silica.

상기 다공성 실리카로는 메조포러스 물질이나 제올라이트와 같은 물질을 사용할 수 있다.As the porous silica, a material such as mesoporous material or zeolite may be used.

상기 다공성 실리카에 담지되는 산소와 친화력이 높은 금속의 예로서는, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 알루미늄, 아연, 철, 세륨 등을 들 수 있는데, 이들은 산소와 반응이 활발하여 산소를 저장하는 기능을 나타낼 수 있다. 특히 세륨은 산소 저장물질로서 산소 농도가 높은 곳에서는 산소와 결합하고, 산소 농도가 낮은 곳에서는 산소를 내어오는 역할을 한다.Examples of the metal having a high affinity for oxygen supported on the porous silica include potassium, calcium, sodium, magnesium, aluminum, zinc, iron, cerium, and the like, which are active with oxygen and exhibit a function of storing oxygen. Can be. In particular, cerium is an oxygen storage material, and combines with oxygen at a high oxygen concentration, and serves to bring out oxygen at a low oxygen concentration.

상기 고무 배합물층에 있어서, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카는 원료고무 100중량부에 대하여 20~50중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 다공성 실리카의 함량이 20중량부 미만인 경우에는 다공성 실리카의 첨가 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하는 경우에는 물성에 영향을 주어 바람직하지 않다.In the rubber compound layer, it is preferable to use 20 to 50 parts by weight of the porous silica loaded with a metal having a high affinity for oxygen, based on 100 parts by weight of the raw rubber, and when the content of the porous silica is less than 20 parts by weight, the porous The addition effect of silica is insignificant and undesirable, and when it exceeds 50 parts by weight, the physical properties are affected, which is not preferable.

상기 산소와 친화력이 높은 금속은 다공성 실리카에 대하여 1~20중량% 담지되는 것이 바람직한데, 1중량% 미만 담지된 경우에는 산소 저장량이 미비하여 바람직하지 않고, 20중량%를 초과하여 담지된 경우에는 그 효과가 더 이상 증진되지 않아 바람직하지 않다.The metal having a high affinity for oxygen is preferably supported by 1 to 20% by weight with respect to the porous silica. When less than 1% by weight is supported, the oxygen storage amount is inadequate, and when it is supported by more than 20% by weight. The effect is no longer enhanced and is undesirable.

본 발명의 공기입 타이어에 포함되는 상기 고무 배합물층에 통상적으로 타이어용 고무 조성물에 첨가되는 산화아연, 스테아르산, 카본블랙, 황, 가황촉진제 등의 첨가제를 통상의 사용량 범위에서 적절히 선택하여 첨가할 수 있다.To the rubber compound layer included in the pneumatic tire of the present invention, additives such as zinc oxide, stearic acid, carbon black, sulfur, and a vulcanization accelerator, which are usually added to the rubber composition for a tire, may be appropriately selected and added in a general usage range. Can be.

본 발명의 공기입 타이어에 포함되는 상기 고무 배합물층의 두께는 0.3~3mm인 것이 바람직한데, 두께가 0.3mm 미만인 경우에는 효과가 미비하여 바람직하지 않고, 두께가 3mm를 초과하는 경우에는 완제품 타이어의 내구력이 하락하여 바람직하지 않다.It is preferable that the thickness of the rubber compound layer included in the pneumatic tire of the present invention is 0.3 to 3 mm, but when the thickness is less than 0.3 mm, the effect is inadequate, and when the thickness exceeds 3 mm, the thickness of the finished tire Durability is lowered and is not desirable.

본 발명의 공기입 타이어는, 인너라이너와 바디플라이 사이에, 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카를 적용한 고무 배합물층을 포함하여 이루어지므로써 벨트 방향으로의 산소의 확산을 억제시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.The pneumatic tire of the present invention comprises a rubber compound layer applied with porous silica on which a metal having high affinity for oxygen is supported between the inner liner and the body ply, thereby suppressing the diffusion of oxygen in the belt direction and improving durability. Can be improved.

도 1은 산소투과 성능 시험장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an oxygen permeation performance test apparatus.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples. The following examples are merely examples for illustrating the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

하기 표 1의 조성대로 기준예, 실시예 및 비교예의 고무 배합물층용 고무 조성물을 제조한 후, 각 고무 조성물로 두께 0.8mm의 고무 시편을 제조하고, 도 1에 나타낸 시험장치를 사용하여, 챔버 1에는 30psi의 공기압을 채우고, 챔버 2에는 질소를 상압으로 채운 후, 기준예의 고무 시편에 각각 실시예와 비교예의 고무 시편을 접착시킨 두께 1.6mm의 시편 각각을 양 챔버의 가운데에 투입하여 산소투과율(%)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After preparing the rubber composition for the rubber compound layer of the Reference Example, Example and Comparative Example according to the composition of Table 1, to prepare a rubber specimen 0.8 mm thick with each rubber composition, using the test apparatus shown in Figure 1, Chamber 1 The air pressure of 30 psi was filled in the chamber, and the nitrogen was filled in the chamber 2 at atmospheric pressure. Then, each of the 1.6 mm thick specimens in which the rubber specimens of the example and the comparative example were bonded to the rubber specimens of the reference example was placed in the center of both chambers. %) Was measured and the results are shown in Table 2 below.

재료명Name of material 기준예Reference example 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 천연고무Natural rubber 2020 6060 6060 6060 부틸고무Butyl rubber 8080 4040 4040 4040 산화아연Zinc oxide 55 55 55 55 스테아르산Stearic acid 33 33 33 33 카본블랙Carbon black 4040 4040 55 55 실리카 1Silica 1 -- -- 3535 -- 실리카 2Silica 2 -- -- -- 3535 황sulfur 1.21.2 1.21.2 1.21.2 1.21.2 가황촉진제Vulcanization accelerator 22 22 22 22

주)week)

실리카 1 : 다공성 실리카(SBA-15, BET 850㎡/g)Silica 1: Porous Silica (SBA-15, BET 850㎡ / g)

실리카 2 : 세륨 5중량%가 담지된 다공성 실리카(Ceriun(III) Chloride Heptahydrate(Aldrich)를 사용하여 Incipient Wetness Method로 담지하였으며, N₂ Condition 2℃/min의 승온속도로 500℃까지 승온)Silica 2: Porous silica loaded with 5% by weight of cerium (Ceriun (III) Chloride Heptahydrate (Aldrich) was supported by Incipient Wetness Method, and heated to 500 ° C with a temperature increase rate of N ₂ Condition 2 ° C / min)

시험 기간Test period 기준예+비교예 1Reference Example + Comparative Example 1 기준예+비교예 2Reference Example + Comparative Example 2 기준예+실시예 1Reference Example + Example 1 1일1 day 0.8%0.8% 1.0%1.0% 0.2%0.2% 2일2 days 1.3%1.3% 1.5%1.5% 0.3%0.3% 3일3 days 1.7%1.7% 1.9%1.9% 0.4%0.4% 4일4 days 2.0%2.0% 2.1%2.1% 0.6%0.6% 5일5 days 2.2%2.2% 2.3%2.3% 0.8%0.8% 6일6 days 2.4%2.4% 2.4%2.4% 1.01.0 7일7 days 2.5%2.5% 2.6%2.6% 1.1%1.1%

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 산소투과 성능을 비교한 결과, 카본블랙만을 사용한 비교예 1 및 통상의 다공성 실리카를 사용한 비교예 2의 경우보다, 본 발명에 따른 산소와 친화력이 높은 금속이 담지된 다공성 실리카를 카본블랙과 함께 사용한 실시예 1의 경우 산소투과율이 현저히 낮음을 알 수 있다. 이는 실시예 1의 고무 조성물로 이루어진 고무 배합물층을 인너라이너와 바디플라이 사이에 배치할 경우 벨트층으로 확산, 이동되는 산소의 양을 현저히 줄일 수 있어, 결과적으로 산소로 인한 노화를 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있음을 나타낸다.
As shown in Table 2, as a result of comparing the oxygen permeation performance, compared with the case of Comparative Example 1 using only carbon black and Comparative Example 2 using ordinary porous silica, a metal having a high affinity for oxygen according to the present invention is supported In the case of Example 1 using the porous silica with carbon black it can be seen that the oxygen permeability is significantly low. When the rubber compound layer composed of the rubber composition of Example 1 is disposed between the inner liner and the body ply, the amount of oxygen diffused and transferred to the belt layer can be remarkably reduced, thereby preventing aging due to oxygen and improving durability. Indicates that it can be improved.

Claims

A pneumatic tire comprising a rubber compounding layer applied with porous silica loaded with cerium between the inner liner and the body ply.

The pneumatic tire according to claim 1, wherein the rubber compound layer is made of a rubber composition comprising 20 to 50 parts by weight of porous silica loaded with cerium, based on 100 parts by weight of the raw material rubber,

delete

The pneumatic tire according to claim 1 or 2, wherein the cerium is supported by 1 to 20% by weight based on the porous silica.

The pneumatic tire according to claim 1 or 2, wherein the rubber compound layer has a thickness of 0.3 to 3 mm.