KR101377361B1 - 웨트성능이 우수한 공기입 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨트성능이 우수한 공기입 타이어를 개시한다.
본 발명에 따르는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어는 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무와, 실리카 또는 카본블랙을 보강제로 포함하는 공기입 타이어의 트레드부에 0.3 내지 1㎜의 두께로 적층되는 유무기하이브리드 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 카본 블랙을 주요 필러(FILLER)로 사용하는 공기입 타이어 트레드 표면에 유무기하이브리드 코팅층을 구비하여 젖은 노면의 물과의 접촉각이 120°이상되도록 하여 배수성능을 향상되고 아울러 제동성능 및 마모성능이 우수하다.

Description

웨트성능이 우수한 공기입 타이어{Pneumatic tire with improved wet-grip propery}

본 발명은 웨트성능이 우수한 공기입 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카본 블랙을 주요 필러(FILLER)로 사용하는 공기입 타이어의 트레드부 표면에 유무기하이브리드 코팅층을 구비하여 젖은 노면의 물과의 접촉각이 120°이상되도록 하여 배수성능을 향상시킨 웨트성능이 우수한 공기입 타이어에 관한 것이다.

승용차가 도로주행시 비가 오거나 안개가 짙은 상황에서 젖은 노면에서의 타이어의 제동력을 향상시키 특성, 즉 웨트(wet)성능이 우수한 타이어는 고무 조성물에 스티렌 함량이 높은 스티렌 부타디엔 고무 또는 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무에서 부타디엔을 고무 구조에 비닐의 함량을 높인 고무를 각각 사용하거나 이를 혼합하여 사용하고 있는 실정이다.

그러나 이는 타이어의 제조공정상 별도의 고무원료를 준비/제조해야 하는 공정상 공수의 증가, 가공성 등이 저감되는 문제가 있다.

또 다른 웨트성능을 향상시키는 방법으로 트레드 고무 조성물에 카본 블랙 대신 친수성이 강한 실리카(SILICA)를 많이 사용하는 방법이 있다.

그러나, 이러한 실리카는 회전 저항을 감소시키고 웨트성능을 향상하는 효과는 있지만 친수성이 강해 비극성인 고무인 천연 고무(NR), 스티렌 부타디엔 고무 (SBR), 부타디엔 고무(BR) 등 타이어에 주로 사용되는 폴리머와 상용성이 약해 분산성이 저감되는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여 타이어 원료에 분산제, 공정오일, 실란커플링제 등 별도의 첨가제를 사용하여, 커플링시키거나 그 표면 개질시키는 등의 방법으로 실리카의 분산 문제를 해결 하고 있는 실정이다.

또한 종래에 사용되는 카본 블랙이 적용된 공기입 타이어는 실리카를 주요 필러(FILLER)로 사용되는 타이어에 비하여 마모성능에서는 장점을 보이나 웨트성능이 낮은 단점을 아울러 가진다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 카본 블랙을 주요 필러(FILLER)로 사용하는 공기입 타이어 트레드 표면에 유무기하이브리드 코팅층을 구비하여 젖은 노면의 물과의 접촉각이 120°이상되도록 하여 배수성능을 향상시키고 아울러 제동성능 및 마모성능이 우수한 공기입 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무와, 실리카 또는 카본블랙을 보강제로 포함하는 공기입 타이어의 트레드부에 0.3 내지 1㎜의 두께로 적층되는 유무기하이브리드 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 유무기하이브리드 코팅층은 불소계고분자로 표면이 개질된 제올라이트로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제올라이트는 그 평균입도가 90 내지 110㎚인 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 유무기하이브리드 코팅층은 젖은 노면에서의 물과의 접촉각이 120° 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 불소계고분자는 화학식 1의 고분자인 것일 수 있다.

<화학식 1>

XC₂F₄CH₂CH₂0COCH=CH₂(단, X는 H 또는 Cl)

본 발명에 따르는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어에 의하면, 카본 블랙을 주요 필러(FILLER)로 사용하는 공기입 타이어 트레드 표면에 유무기하이브리드 코팅층을 구비하여 젖은 노면의 물과의 접촉각이 120°이상되도록 하여 배수성능을 향상되고 아울러 제동성능 및 마모성능이 우수하다.

이하, 본 발명의 실시예에 따르는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. .

먼저, 본 발명에 따르는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어는 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무와, 실리카 또는 카본블랙을 보강제로 포함하는 공기입 타이어의 트레드부에 0.3 내지 1㎜의 두께로 적층되는 유무기하이브리드 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 원료고무는 특별히 그 종류를 한정할 것은 아니나, 천연고무 또는 합성고무를 단독으로 또는 혼용하여 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 보강제를 사용되는 실리카나 카본블랙은 앞서 언급한 대로 각각의 장점과 단점을 가지는바, 웨트성능의 확보를 위하여 사용되는 범위는 물론 내구성과 같은 필요한 물성을 확보하기 위하여도 사용될 수 있다.

아울러, 상기 타이어의 트레드부(tread area)는 공기입 타이어가 차량에 장착되어 도로면과 맞닿는 부분을 말하는 것으로, 그 종류나 구조를 특별히 한정하는 것은 아니며, 젖은 노면에서 웨트성능을 확보하기 위하여 사용되는 것이면 충분하다 하겠다.

한편, 상기 유무기하이브리드 코팅층은 상기 트레드부의 상부에 적층되는 구조로 지면에 직접적으로 맞닿아 마찰력을 확보할 뿐만 아니라, 젖은 노면에서 제동력을 증가시키기 위한 것으로, 그 두께는 0.3 내지 1㎜인데, 만일 0.3㎜미만이면, 제동력 기여가 미미할 수 있고, 반대로 1㎜를 초과하면, 그 코팅층이 차량 주행중에 트레드부와 분리가 될 수 있어 제동력이 저감될 수 있고, 아울러 주행특성에도 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 상기 유무기하이브리드 코팅층은 불소계고분자로 표면이 개질된 제올라이트(zeolite)로 이루어진 것일 수 있는데, 상기 제올라이트는 미세기공(micro porous)을 구비하고 있어 불소계고분자로 개질하기 유리하고, 그 평균입도가 90 내지 110㎚인데, 만일 90㎚ 미만이면, 표면 개질시 불소계고분자가 충분히 결합되지 아니할 수 있고, 반대로 110㎚을 초과하면 개질후 입도가 크게 증가하여 코팅이 어렵거나 사용중 내구성이 저감될 수 있다.

상기 제올라이트를 불소계고분자로 개질하는 방법은 특별하게 한정할 것은 아니다.

이러한 유무기하이브리드 코팅층은 젖은 노면에서의 물과의 접촉각이 120° 이상인 것일 수 있는데, 접촉각이 120°이상이 확보되어야 접촉된 물의 배수가 원활하여 제동력이 확보될 수 있으며, 여기서 접촉각의 상한은 특별하게 한정할 것은 아니나 이상적으로 180°이하에 존재하는 한 배수성능이 극대화될 수 있다.

아울러, 상기 불소계고분자는 XC₂F₄CH₂CH₂0COCH=CH₂로 표기되는 고분자일 수 있는데, 여기서 X는 수소(H)나 염소(Cl)를 의미하며, 그 분자사슬의 일단에 비닐기(Vinly)를 가지고 있어, 제올라이트의 표면 개질시 라디칼 반응에 유익하다.

또한, 본 발명에서 공기입 타이어의 트레드부는 가류제, 가류촉진제, 연화제, 노화방지제 등의 통상의 타이어 고무에 적용되는 첨가제를 사용할 수 있음은 물론이다.

아울러, 본 발명의 웨트성능이 우수한 공기입 타이어는 실리카 보강제를 사용하지 아니하고, 카본블랙을 적용하는 경우에 배수성능을 극대화할 수 있음도 또 하나의 그 특징이라 할 수 있다.

실시예 및 비교예

하기 표 1의 조성에 따라 카본블랙 또는 실리카를 적용한 트레드부 고무를 사용하여 공기입 타이어를 각각 제조하였으며(규격:195/65R 15), 특히 실시예의 경우에는 유무기하이브리드 코팅층을 형성하였는데, 이는 제올라이트와 ClC₂F₄CH₂CH₂0COCH=CH₂를 용매 A,A'- 아조비스 이소 부틸로 니트림(azobisisobutyroninitrile ,ABIN) 과 1,1,2-트리 클로로- 1,2,2-트리플루오로 에탄에 유리반응기에 투입하여 60℃를 유지하며 4시간 반응시켜 타이어의 표면에 스프레이건을 이용하여 코팅한 것이며, 이들에 대한 타이어의 성능평가를 Traction Trailer를 이용하여 ECE117시험법에 따라 수행하고, 마모성능은 자동차에 타이어를 장착하고 이를 통상적인 방법으로 실험하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

(단위:중량부)

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2
고무 카본블랙 실리카 실란커플링제	100 80	100 80 12.5	100 80	100 80
ZnO#S S/A 실리카분산제	3 2	3 2 3	3 2	3 2
S CZ DPG	1.8 1.95 1.5	1.8 1.95 1.5	1.8 1.95 1.5	1.8 1.95 1.5
무기 불소 고분자 SPRAY	--	--	0.1 ~0.3 mm 도포	0.5 ~1 mm 도포

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2
WET Grip	100	110	105	115
마모 성능	100	85	100	100

상기 표 2를 참조하면, 비교예에 비하여 본 발명에 따르는 실시예에 의한 공기입타이어는 우수한 웨트성능을 확보하면서도, 내구성에도 이익이 됨을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 천연고무 또는 합성고무로 이루어진 원료고무와, 실리카 또는 카본블랙을 보강제로 포함하는 공기입 타이어의 트레드부에 0.3 내지 1㎜의 두께로 적층되는 유무기하이브리드 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하되,
   상기 유무기하이브리드 코팅층은 하기 화학식 1의 불소계고분자로 표면이 개질된 제올라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어.
   <화학식 1>
   ClC₂F₄CH₂CH₂0COCH=CH₂
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제올라이트는 그 평균입도가 90 내지 110㎚인 것을 특징으로 하는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 유무기하이브리드 코팅층은 젖은 노면에서의 물과의 접촉각이 120° 이상인 것을 특징으로 하는 웨트성능이 우수한 공기입 타이어.
5. 삭제