KR101290721B1 - 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노면에 직접 접촉되며, 제1 실리카를 포함하는 상층 캡트레드부, 그리고 상기 상층 캡트레드부의 내면에 위치하며, 제2 실리카를 포함하는 하층 캡트레드부를 포함하며, 상기 제1 실리카의 평균 입경은 상기 제2 실리카의 평균 입경 보다 작은 것인 타이어를 제공한다.
상기 타이어는 많은 함량의 실리카를 포함하면서도 실리카를 효율적으로 배합할 수 있으며, 젖은 노면의 물을 빠른 속도로 흡수한 후, 신속하게 배출함으로써, 젖은 노면에서의 부족한 그립 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

타이어{TIRE}
본 발명은 젖은 노면에서 그립 성능이 우수한 타이어에 관한 것이다.
우천시에 운전자들이 겪는 가장 큰 문제점은 젖은 노면에서의 그립 성능의 저하 및 타이어의 배수성의 문제이다. 일반 운전자들에게도 상기의 문제점들은 우천시의 중요한 문제점으로 운전시에 주의를 요하나, 고속주행을 하는 모터 레이싱 경기 등에서는 더더욱 큰 문제가 되고 있다．
종래 젖은 노면에서의 타이어의 배수성 측면이나 그립 성능을 향상시키기 위하여 고무 조성물에 실리카의 함량을 증가시키는 배합을 적용한다． 그러나， 실리카의 함량을 증가시키는 경우에는 실리카 자체의 특성상 분산을 열악하게 하는 문제점이 있다.
또한, 레이싱용 타이어의 경우에는 공기압을 조절하는 방식을 적용하여 경기 초반에는 많은 양의 공기압을 타이어에 부여하여 트레드부의 배수라인을 뚜렷하게 형성하고 좀 더 많은 양의 배수가 이루어질 수 있도록 하는 방법이나 트레드부의 패턴의 변화 등을 시도해왔다． 그러나，경기 초반에 타이어에 많은 양의 공기압을 부여하는 경우에는 주행시에 타이어 내부의 열에 의하여 공기가 팽창하여 타이어에 큰 무리를 줄 수 있고， 패턴의 변화에도 한계가 있다．
또한， 젖은 노면에서의 주행은 발열에 취약한 특성도 가지고 있어서 배수성만을 향상시켜서는 주행력 향상에 한계가 있고 그립 성능의 향상이 함께 이루어져야 한다는 어려운 측면이 있다．
본 발명의 목적은 많은 함량의 실리카를 포함하면서도 실리카를 효율적으로 배합할 수 있으며, 젖은 노면의 물을 빠른 속도로 흡수한 후, 신속하게 배출함으로써, 젖은 노면에서의 부족한 그립 성능을 향상시킬 수 있는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 노면에 접촉되며, 제1 실리카를 포함하는 상층 캡트레드부, 그리고 상기 상층 캡트레드부의 내면에 위치하며, 제2 실리카를 포함하는 하층 캡트레드부를 포함하며, 상기 제1 실리카의 평균 입경은 상기 제2 실리카의 평균 입경 보다 작은 것인 타이어를 제공한다.
상기 제1 실리카는 평균 입경이 0.5um 이상 4.0um 미만이고, 상기 제2 실리카는 평균 입경이 4.0um 이상 9.0um 이하일 수 있다.
상기 제1 실리카는 N2SA 표면적이 400m2/g 이상 980m2/g 이하이고, 상기 제2 실리카는 N2SA 표면적이 80m2/g 이상 400m2/g 미만일 수 있다.
상기 상층 캡트레드부는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제1 실리카를 10 내지 90 중량부로 포함하고, 상기 하층 캡트레드부는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제2 실리카를 10 내지 90 중량부로 포함할 수 있다.
상기 상층 캡트레드부, 상기 하층 캡트레드부 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 원료고무 100 중량부에 대하여 10 내지 90 중량부의 카본블랙을 더 포함하고, 상기 카본블랙은 DBP 흡유량이 200 내지 740ml/100g이고, BET 비표면적이 480 내지 990m2/l일 수 있다.
상기 상층 캡트레드부와 상기 하층 캡트레드부의 중량비는 40:60 내지 50:50일 수 있다.
상기 타이어 트레드는 상기 하층 캡트레드부 내면에 위치하는 언더트레드부를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 요부 발췌 단면도이다.
도 1을 참고하면, 상기 타이어(1)는 트레드부(10), 사이드월부(20), 벨트부(30), 카카스부(40) 및 이너라이너부(50)를 포함한다. 상기 사이드월부(20), 벨트부(30), 카카스부(40) 및 이너라이너부(50)는 본 발명이 속하는 타이어 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 적용될 수 있으므로, 본 명세서에서 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 상기 타이어(1)는 상기 구조로 한정되지 않으며 종래에 알려진 모든 타이어의 구조가 적용될 수 있다.
상기 트레드부(10)는 지면과 직접 접촉하는 부분으로 자동차의 구동력 및 제동력을 노면에 전달한다. 상기 사이트월(20)은 상기 카카스부(40)를 외부의 충격으로부터 보호하고 스티어링 휠의 움직임을 비드(도시하지 않음)를 거쳐 상기 트레드부(10)에 전달하는 중간 위치 역할을 한다. 상기 벨트부(30)는 노면 접지력 및 핸들링 등의 성능을 조절하는 스틸 벨트(Steel Belt)와 상기 스틸 벨트 층간의 분리를 방지하기 위한 보강 캡플라이(Capply)와 벨트 쿠션(Belt Cushion) 등의 구성을 포함할 수 있다.
상기 카카스부(40)는 타이어의 골격을 이루는 뼈대 역할을 하며 상기 이너라이너(50)와 함께 공기압을 유지하여 외부로부터 부가되는 하중을 지지하는 역할을 한다. 상기 이너라이너(50)는 타이어 내부의 공기압을 유지하는 기능을 한다.
한편, 상기 트레드부(10)는 노면에 직접 접촉되며, 제1 실리카를 포함하는 상층 캡트레드부(11), 상기 상층 캡트레드부(11)의 내면에 위치하며, 제2 실리카를 포함하는 하층 캡트레드부(12), 그리고 선택적으로 상기 하층 캡트레드부(12)의 내면에 위치하는 언더트레드부(13)를 포함할 수 있다. 상기 언더트레드부(13)는 본 발명이 속하는 타이어 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용될 수 있는 바, 본 명세서에서 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1 실리카의 평균 입경은 상기 제2 실리카의 평균 입경 보다 작다. 상기 상층 캡트레드부(11)와 상기 하층 캡트레드부(12)는 평균 입경이 서로 다른 실리카를 포함함에 따라, 종래의 캡트레드부에 비하여 빠른 속도로 노면의 물을 흡수하고 빠른 속도로 배출할 수 있으며, 상기 상층 캡트레드부(11)와 상기 하층 캡트레드부(12)에 존재하는 서로 다른 평균 입경을 갖는 실리카 간의 마찰로 인하여 젖은 노면에서의 부족한 그립 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 노면과 직접적인 접촉을 하는 상기 상층 캡트레드부(11)에 포함된 제1 실리카는 동일 시간 내에 더 많은 양의 물을 흡수하기 위해서 평균 입경이 상기 제2 실리카에 비해 작으며, 상기 제2 실리카는 흡수된 물을 용이하게 배출시키기 위하여 상기 제1 실리카에 비해 평균 입경이 크다. 또한, 크기가 서로 다른 실리카 간의 마찰로 인하여 발생하는 압력 차이로 물을 신속하게 배출할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 실리카는 평균 입경이 0.5um 이상 4.0um 미만이고, 바람직하게 1.0 내지 2.0um일 수 있고, 상기 제1 실리카는 N2SA 표면적이 400m2/g 이상 980m2/g 이하이고, 바람직하게 580 내지 780m2/g일 수 있다. 상기 제1 실리카의 평균 입경 또는 N2SA 표면적이 상기 범위 내인 경우 동일 시간 내에 더 많은 양의 물을 흡수할 수 있다.
상기 제2 실리카는 평균 입경이 4.0um 이상 9.0um 이하이고, 바람직하게 4.5 내지 5.5um일 수 있고, 상기 제2 실리카는 N2SA 표면적이 80m2/g 이상 400m2/g 미만이고, 바람직하게 110 내지 310m2/g일 수 있다. 상기 제2 실리카의 평균 입경 또는 N2SA 표면적이 상기 범위 내인 경우 상기 제1 실리카가 흡수한 물을 보다 용이하게 배출시킬 수 있다.
또한, 상기 상층 캡트레드부(11)와 상기 하층 캡트레드부(12)의 중량비는 40:60 내지 50:50일 수 있다. 상기 상층 캡트레드부(11)와 상기 하층 캡트레드부(12)의 중량비가 상기 범위 내인 경우 상기 제1 실리카와 제2 실리카 사이의 마찰로 인하여 젖은 노면에서의 부족한 그립 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 상층 캡트레드부(11)는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제1 실리카를 10 내지 90 중량부, 바람직하게 30 내지 60 중량부로 포함할 수 있고, 상기 하층 캡트레드부(12)는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제2 실리카를 10 내지 90 중량부, 바람직하게 30 내지 60 중량부로 포함할 수 있다. 상기 상층 캡트레드부(11)와 상기 하층 캡트레드부(12)에서 각각 상기 제1 실리카 및 제2 실리카의 함량이 90 중량부를 초과하는 경우 실리카 함량의 과량으로 인하여 고무 조성물 제조시 배합에 어려움을 겪을 수 있으며, 10 중량부 미만인 경우 상기 서로 다른 입경의 실리카를 첨가함에 따라 얻을 수 있는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 타이어(1)는 캡트레드부를 두 층으로 분리하여, 상기 상층 캡트레드부(11) 및 상기 하층 캡트레드부(12)에 각각 실리카를 포함함에 따라 기존에 비해 더욱 많은 함량의 실리카를 포함하면서도 효율적인 배합을 도모할 수 있다.
상기 원료고무는 천연고무, 합성고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 천연고무는 일반적인 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다.
상기 일반적인 천연고무는 천연고무로서 알려진 것이면 어느 것이라도 사용될 수 있고, 원산지 등이 한정되지 않는다. 상기 천연고무는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하지만, 요구 특성에 따라서 트랜스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무 외에, 예컨대 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트랜스-1,4-이소프렌을 주체로서 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다.
상기 변성 천연고무는, 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한 것을 의미한다. 예컨대, 상기 변성 천연고무로는 에폭시화 천연고무(ENR), 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등을 들 수 있다.
상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 변성 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무(BR), 변성 부타디엔 고무, 클로로 술폰화 폴리에틸렌 고무, 에피클로로 하이드린 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴 부타디엔 고무, 클로리네이티드 폴리에틸렌 고무, 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌(SEBS) 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌디엔(EPDM) 고무, 하이팔론 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌 비닐아세테이트 고무, 아크릴 고무, 히드린 고무, 비닐 벤질 클로라이드 스티렌 부타디엔 고무, 브로모 메틸 스티렌 부틸 고무, 말레인산 스티렌 부타디엔 고무, 카르복실산 스티렌 부타디엔 고무, 에폭시 이소프렌 고무, 말레인산 에틸렌 프로필렌 고무, 카르복실산 니트릴 부타디엔 고무, 브로미네이티드 폴리이소부틸 이소프렌-코-파라메틸 스티렌(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene, BIMS) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
특히, 상기 원료고무는 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 공액 디엔 방향족 비닐 공중합체, 나이트릴 공액 디엔 공중합체, 수소화 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소화 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 올레핀 고무, 말레산으로 변형된 에틸렌-프로필렌 고무, 부틸 고무, 이소부틸렌과 방향족비닐 또는 디엔모노머의 공중합체, 아크릴 고무, 이오노머, 할로겐화 고무 및 클로로프렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 상층 캡트레드부(11), 상기 하층 캡트레드부(12) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 10 내지 90 중량부의 카본블랙을 더 포함할 수 있다. 상기 카본블랙의 함량이 10 중량부 미만이면 충진제인 카본블랙에 의한 보강 성능의 향상이 미미할 수 있고, 90 중량부를 초과하면 고무 조성물의 가공성이 불리해질 수 있다.
상기 카본블랙은 DBP 흡유량이 200 내지 740ml/100g이고, BET 비표면적이 480 내지 990m2/l일 수 있다. 상기 상층 캡트레드부(11) 또는 상기 하층 캡트레드부(12)는 각각 제1 실리카 및 제2 실리카를 포함하고 있기 때문에, 상기 카본블랙의 DBP 흡유량이 740ml/100g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 수 있고, 200ml/100g 미만이면 충진제인 카본블랙에 의한 보강 성능의 향상이 미미할 수 있으며, 상기 카본블랙의 BET 비표면적이 990m2/l을 초과하면 타이어용 고무 조성물의 가공성이 불리해질 수 있고, 480m2/l 미만이면 충진제인 카본블랙에 의한 보강 성능의 향상이 미미할 수 있다.
상기 타이어(1)는 승용차용 타이어, 경주용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 트럭 타이어 또는 버스 타이어 등일 수 있으며, 경주용 타이어인 것이 바람직하다. 또한, 상기 타이어는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있으며, 레디얼 타이어인 것이 바람직하다.
상기 타이어(1)를 제조하는 방법은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.
다만, 상기 상층 캡트레드부(11) 또는 상기 하층 캡트레드부(12)는 상기 원료고무와 상기 제1 실리카 또는 제2 실리카를 배합하여 제조한 타이어 트레드용 고무 조성물을 가황시켜 제조할 수 있다. 이때, 상기 타이어 트레드용 고무 조성물은 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 커플링제, 노화방지제 또는 연화제 등의 각종의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 각종의 첨가제는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 이들의 함량은 통상적인 타이어 트레드용 고무 조성물에서 사용되는 배합비에 따르는 바, 특별히 한정되지 않는다.
상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 수지 가류제, 산화마그네슘 등의 금속산화물을 사용할 수 있다.
상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제와, 테트라메틸티우람 디설파이드(tetramethylthiuram disulfide, TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드(tetraethyltriuram disulfide, TETD), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가류제를 사용할 수 있다. 상기 유황 가류제로는 구체적으로 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수 있다.
상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4.0 중량부로 포함되는 것이 적절한 가황 효과로서 원료고무가 열에 덜 민감하고 화학적으로 안정하게 해준다는 점에서 바람직하다.
상기 가류촉진제는 가황 속도를 촉진하거나 초기 가황 단계에서 지연작용을 촉진하는 촉진제(accelerator)를 의미한다.
상기 가류촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 예컨대 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS) 또는 N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS)와 같은 술펜아미드계 가류촉진제, 2-머캅토벤조티아졸(MBT) 또는 디벤조티아질디설파이드(MBTS)와 같은 티아졸계 가류촉진제, 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD)와 같은 티우람계 가류촉진제, 디페닐구아니딘(DPG)과 같은 구아니딘계 가류촉진제를 사용할 수 있다.
상기 가류촉진제는 가류 속도 촉진을 통한 생산성 증진 및 고무 물성의 증진을 극대화시키기 위하여 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4.0 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류촉진조제는 상기 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 무기계 가류촉진조제, 유기계 가류촉진조제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 무기계 가류촉진조제로는 산화아연(ZnO), 탄산아연(zinc carbonate), 산화마그네슘(MgO), 산화납(lead oxide), 수산화 칼륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 유기계 가류촉진조제로는 스테아르산, 스테아르산 아연, 팔미트산, 리놀레산, 올레산, 라우르산, 디부틸 암모늄-올레이트(dibutyl ammonium oleate), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
특히, 상기 가류촉진조제로서 상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용할 수 있으며, 이 경우 상기 산화아연이 상기 스테아르산에 녹아 상기 가류촉진제와 유효한 복합체(complex)를 형성하여, 가황 반응 중 유리한 황을 만들어냄으로써 고무의 가교 반응을 용이하게 한다.
상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 및 0.5 내지 3 중량부로 사용할 수 있다.
상기 제1 또는 제2 실리카와 고무의 상용성을 향상시키기 위하여 커플링제를 더 사용할 수 있다. 상기 커플링제로는 설파이드계 실란 화합물, 머캅토계 실란 화합물, 비닐계 실란 화합물, 아미노계 실란 화합물, 글리시독시계 실란 화합물, 니트로계 실란 화합물, 클로로계 실란 화합물, 메타크릴계 실란 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있고, 설파이드계 실란 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 설파이드계 실란 화합물은 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)테트라설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)테트라설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)트리설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)트리설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)트리설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)트리설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)트리설파이드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)디설파이드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)디설파이드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)디설파이드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)디설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)디설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 2-트리메톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필벤조티아졸테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 머캅토 실란 화합물은 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 2-머캅토에틸트리메톡시실란, 2-머캅토에틸트리에톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 비닐계 실란 화합물은 에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 아미노계 실란 화합물은 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 글리시독시계 실란 화합물은 γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 니트로계 실란 화합물은 3-니트로프로필트리메톡시실란, 3-니트로프로필트리에톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 클로로계 실란 화합물은 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 2-클로로에틸트리메톡시실란, 2-클로로에틸트리에톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 메타크릴계 실란 화합물은 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필 메틸디메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필 디메틸메톡시실란 및 이들의 조합로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 커플링제는 상기 실리카의 분산성 향상을 위하여 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 커플링제의 함량이 1 중량부 미만일 경우 실리카의 분산성 향상이 부족하여 고무의 가공성이 저하되거나 저연비 성능이 저하될 수 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우 실리카와 고무의 상호작용이 너무 강하여 저연비 성능은 우수할 수 있으나 제동 성능이 매우 저하될 수 있다.
상기 연화제는 고무에 가소성을 부여시켜 가공을 용이하게 하기 위하여 또는 가황 고무의 경도를 저하시키기 위하여 고무 조성물에 첨가되는 것으로, 고무 배합시나 고무 제조시에 사용되는 오일류 기타 재료를 의미한다. 상기 연화제로는 석유계 오일, 식물유지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 석유계 오일로는 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 방향족계 오일 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 파라핀계 오일의 대표적인 예로 미창 오일 주식회사의 P-1, P-2, P-3, P-4, P-5, P-6 등을 들 수 있고, 상기 나프텐계 오일의 대표적인 예로는 미창 오일 주식회사의 N-1, N-2, N-3 등을 들 수 있으며, 상기 방향족계 오일의 대표적인 예로는 미창 오일 주식회사의 A-2, A-3 등을 들 수 있다.
그러나, 최근 환경 의식의 고조와 함께 상기 방향족계 오일에 포함된 폴리사이클릭 아로마틱 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, 이하, "PAHs"라 한다)의 함량이 3 중량% 이상일 때는 암 유발 가능성이 높은 것으로 알려진바, TDAE(treated distillate aromatic extract) 오일, MES(mild extraction solvate) 오일, RAE(residual aromatic extract) 오일 또는 중질 나프텐성 오일을 바람직하게 사용할 수 있다.
특히, 상기 연화제로서 사용하는 오일은 상기 오일 전체에 대하여 PAHs 성분의 총 함량이 3중량% 이하이고, 동점도가 95℃ 이상(210 ℉ SUS), 연화제 내의 방향족 성분이 15 내지 25중량%, 나프텐계 성분이 27 내지 37중량% 및 파라핀계 성분이 38 내지 58중량%인 TDAE 오일을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 TDAE 오일은 상기 TDAE 오일을 포함한 타이어 트레드의 저온 특성, 연비 성능을 우수하게 하면서도 PAHs의 암 유발 가능성 등의 환경적 요인에 대해서도 유리한 특성을 갖는다.
상기 연화제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0 내지 150 중량부로 사용하는 것이 원료고무의 가공성을 좋게 한다는 점에서 바람직하다.
상기 노화방지제는 산소에 의해서 타이어가 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키기 위하여 사용되는 첨가제이다. 상기 노화방지제로는 아민계, 페놀계, 퀴놀린계, 이미다졸계, 카르밤산 금속염, 왁스 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
상기 아민계 노화방지제로는 N-페닐-N'-(1,3-디메틸)-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디아릴-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-사이클로헥실 p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-옥틸-p-페닐렌디아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 페놀계 노화방지제로는 페놀계인 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-이소부틸리덴-비스(4,6-디메틸페놀), 2,6-디-t-부틸-p-크레졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 퀴놀린계 노화방지제로는 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 그 유도체를 사용할 수 있고, 구체적으로 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-아닐리노-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, 6-도데실-2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 왁스로는 바람직하게 왁시 하이드로카본을 사용할 수 있다.
상기 노화방지제는 노화 방지 작용 이외에 고무에 대한 용해도가 커야 하고, 휘발성이 작고 고무에 대하여 비활성이어야 하며, 가황을 저해하지 않아야 한다는 등의 조건을 고려할 때, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 많은 함량의 실리카를 포함하면서도 실리카를 효율적으로 배합할 수 있으며, 젖은 노면의 물을 빠른 속도로 흡수한 후, 신속하게 배출함으로써, 젖은 노면에서의 부족한 그립 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 요부 발췌 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 타이어의 제조]
하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 상층 캡트레드부 및 하층 캡트레드부를 50:50 중량비로 포함하는 타이어를 제조하였다. 상기 상층 캡트레드부 및 하층 캡트레드부를 제외한 타이어의 구성은 통상의 타이어의 제조방법에 따랐다. 다만, 비교예 1 및 2의 경우 캡트레드부를 단층으로 형성하였다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
상층 캡 트레드부 원료고무(1)
(고무/오일)		 218.25
(100/
118.25)		 - 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)
카본블랙(2) 50.0 - 50.0 50.0 50.0 50.0
제1 실리카(3) 10.0 - 10.0 30.0 60.0 90.0
산화아연 3.0 - 3.0 3.0 3.0 3.0
스테아린산 1.0 - 1.0 1.0 1.0 1.0
유황 1.0 - 1.0 1.0 1.0 1.0
제1 가류촉진제(5) 2.5 - 2.5 2.5 2.5 2.5
제2 가류촉진제(6) 2.0 - 2.0 2.0 2.0 2.0
하층 캡
트레드부		 원료고무(1)
(고무/오일)		 - 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)		 218.25
(100/
118.25)
카본블랙(2) - 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
제2 실리카(4) - 10.0 10.0 30.0 60.0 90.0
산화아연 - 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
스테아린산 - 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
유황 - 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
제1 가류촉진제(5) - 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
제2 가류촉진제(6) - 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
(단위: 중량부)
(1) 원료고무: 천연고무/TDAE 오일
(2) 카본블랙: 초미립자 카본블랙(DBP 흡유량 360ml/100g, BET 비표면적 800㎡/l)
(3) 제1 실리카: 평균 입경이 1.5um이고, N2SA 표면적이 680m2/g인 실리카
(4) 제2 실리카: 평균 입경이 5.0um이고, N2SA 표면적이 210m2/g인 실리카
(5) 제1 가류촉진제: N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS)
(6) 제2 가류촉진제: 디페닐구아니딘(DPG)
[실험예: 제조된 타이어의 물성 측정]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 타이어를 이용하여 그 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
하기 표 2에서 무니점도(ML1+4(125℃))는 SMS ASTM 규격 D1646에 의해 측정하였다. 무니점도는 미가류 고무의 점도를 나타내는 값으로 수치가 낮을수록 미가류 고무의 가공성이 우수함을 나타낸다.
경도는 DIN 53505에 의해 측정하였다. 경도는 조종 안정성을 나타내는 것으로 그 값이 높을수록 조종 안정성이 우수함을 나타낸다.
300% 모듈러스(Modulus)는 300% 신장시의 인장강도로서, ISO 37 규격에 의해 측정하였고, 수치가 높을수록 우수한 강도를 나타낸다.
신장률은 인장 시험기에서 시험편이 끊어질 때까지의 스트레인 값을 %로 나타내는 방법으로 측정하였다. 상기 신장률은 그 값이 클수록 우수한 신장률을 나타낸다.
점탄성은 RDS(Rheometrics Dynamic Spectrometer) 측정기를 사용하여 0.1% 변형(strain)에 10Hz Frequency 하에서 -60℃에서 80℃ 까지 tanδ를 측정하였다. 이 때, 0℃ tanδ 값이 높을수록 젖은 노면에서의 제동성능이 우수함을 나타내며, 60℃ tanδ 값이 낮을수록 낮은 회전저항을 가짐을 나타낸다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
무니점도 62 61 64 67 72 74
경도
(Shore A)		 60 59 62 65 67 68
300% 모듈러스
(Mpa)		 40.5 40.7 42.1 51.2 57.9 59.1
신장율(%) - - 810 757 731 725
0℃ tanδ 0.154 0.161 0.182 0.199 0.251 0.361
60℃ tanδ 0.101 0.107 0.117 0.131 0.144 0.172
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 4에서 제조된 타이어는 비교예 1 및 2에서 제조된 타이어에 비하여 젖은 노면에서의 성능을 나타내는 0℃ tanδ가 증가하여 젖은 노면에서의 성능 향상을 기대할 수 있으며, 60℃ tanδ 역시 비약적으로 증가하는 경향을 보여, 노면이 댐프(damp)한 조건에서 역시 그립 성능의 향상을 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 : 타이어
10 : 트레드부
11 : 상층 캡트레드부 12 : 하층 캡트레드부
13 : 언더 트레드부
20 : 사이드월부 30 : 벨트부
40 : 카카스부 50 : 이너라이너부

Claims (7)

  1. 노면에 접촉되며, 제1 실리카를 포함하는 상층 캡트레드부, 그리고
    상기 상층 캡트레드부의 내면에 위치하면서 외부로 노출되며, 제2 실리카를 포함하는 하층 캡트레드부, 그리고
    상기 하층 캡트레드부 내면에 위치하는 언더트레드부를 포함하며,
    상기 제1 실리카는 평균 입경이 0.5um 이상 4.0um 미만, N2SA 표면적이 400m2/g 이상 980m2/g 이하이고,
    상기 제2 실리카는 평균 입경이 4.0um 이상 9.0um 이하, N2SA 표면적이 80m2/g 이상 400m2/g 미만이며,
    상기 상층 캡트레드부는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제1 실리카를 30 내지 90 중량부로 포함하고,
    상기 하층 캡트레드부는 원료고무 100 중량부에 대하여 상기 제2 실리카를 30 내지 90 중량부로 포함하는 타이어.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상층 캡트레드부, 상기 하층 캡트레드부 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 원료고무 100 중량부에 대하여 10 내지 90 중량부의 카본블랙을 더 포함하고,
    상기 카본블랙은 DBP 흡유량이 200 내지 740ml/100g이고, BET 비표면적이 480 내지 990m2/l인 것인 타이어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상층 캡트레드부와 상기 하층 캡트레드부의 중량비는 40:60 내지 50:50인 것인 타이어.
  7. 삭제
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