KR101486169B1 - 제동성이 우수한 타이어 트레드고무 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제동성이 우수한 타이어 트레드고무를 개시한다.
본 발명에 따르는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무는 타이어용 트레드고무에 있어서, 상기 트레드고무는 종횡비가 3 내지 10인 철가루를 함유하는 것을 특징이 있는데, 이에 의할 때, 젖은 노면이나 특히 겨울철 빙상 도로에서 타이어용 체인이나 징의 채용이 없이도 효과적인 제동력을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 도로의 내구성 확보에 유리하고, 승차감 및 정숙성을 향상시킬 수 있다.

Description

제동성이 우수한 타이어 트레드고무{Tyre tread rubber with excellent braking property}

본 발명은 제동성이 우수한 타이어 트레드고무에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 젖은 노면이나 특히 겨울철 빙상 도로에서 타이어용 체인이나 징의 채용이 없이도 효과적인 제동력을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 도로의 내구성 확보에 유리하고, 승차감 및 정숙성을 향상시키는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무에 관한 것이다.

일반적으로, 고무는 받는 힘의 유무에 따라 변형되거나 회복되는 성질이 있어 이러한 고무의 성질을 기초하여 타이어, 컨베이어, 벨트 및 신발 등 다양한 제품에 이용하고 있다.

이러한 고무를 재료로 하는 다양한 제품에 대해 제품의 특성에 맞도록 다양한 첨가제를 사용하고 있는데, 특히 타이어에 사용하는 고무는 그 강도를 높이기 위하여 여러가지 보강재를 사용하고 있으며, 대표적으로 카본블랙이 있다.

상기 카본블랙은 고무의 보강성능을 높이는 효과적인 보강재이긴 하지만, 회전저항과 정지 마찰 특성을 동시에 강화시키지는 못한다. 특히 타이어에 있어서 타이어 트레드의 회전저항 및 정지마찰 등의 특성들은 차량의 조종과 정지라는 관점에서 타이어의 성능에 매우 중요하다. 카본블랙의 첨가량이 증가할수록 고무의 정지 마찰 특성은 향상되지만, 회전저항 특성은 저하된다.

이러한 카본블랙의 단점을 극복하기 위하여 타이어용 고무의 인장강도와 마모성능을 높이기 위한 보강제로 실리카의 사용 또한 점차적으로 늘고 있는 추세이다.

이러한 실리카는 회전저항(rolling resistance, RR)과 마모 성능을 개선하는 효과외에도 고무의 인장강도를 강화시킬 수 있는데, 이는 실리카의 높은 기계적 안정성 때문이다.

이와 같이, 카본블랙과 실리카를 동시에 사용하는 경우에도 여전히 상기의 두가지 특성을 모두 만족할 만한 결과를 얻기에는 부족한 실정이다.

따라서, 눈, 빙판, 및/또는 물과 같은 젖은 노면에서의 제동력을 향상시키기 위해 실리카 이외에 고분자 단섬유와 같은 새로운 형태의 보강재를 첨가하고 있으나, 고분자 단섬유의 단가가 고가이므로 사용에 제약이 따르고 있다. 그리고 고분자 단섬유 또한 노면방향과 수평이 되게 제조됨에 따라 효율성이 크게 향상되지 못하는 실정이기도 하다.

한편, 제동력 향상을 위하여 대한민국공개특허공보 제2010-0118501호에서는 텅스텐이나 초경합금, 인조다이아몬드, cbn, 코런덤, 세라믹이나 금강사와 같은 슬립방지입자를 타이어 트레드에 혼합하여 사용하는 기술을 개시하고 있으나, 입자의 무방향성으로 인하여 제동력 향상에 큰 영향을 발휘하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 젖은 노면이나 특히 겨울철 빙상 도로에서 타이어용 체인이나 징의 채용이 없이도 효과적인 제동력을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 도로의 내구성 확보에 유리하고, 승차감 및 정숙성을 향상시키는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 타이어용 트레드고무에 있어서, 상기 트레드고무는 종횡비가 3 내지 10인 철가루를 함유하는 것을 특징으로 하는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 철가루 입자는 트레드와 도로면이 접하는 접지면에 대하여 10 내지 40°각도로 배향되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 철가루 입자의 배향은 5 내지 80T(테슬라) 자기장에 의하여 이루어지는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 철가루 입자는 황동으로 코팅된 것일 수 있다.

본 발명에 의하면, 젖은 노면이나 특히 겨울철 빙상 도로에서 타이어용 체인이나 징의 채용이 없이도 효과적인 제동력을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 도로의 내구성 확보에 유리하고, 승차감 및 정숙성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 타이어의 측면을 개략적으로 보여주는 그림이며,
도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 보여주는 상세한 그림이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 대하여 아래에서와 같이, 실시 가능한 예를 들어 설명하나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무는 타이어용 트레드고무에 있어서, 상기 트레드고무는 종횡비가 3 내지 10인 철가루를 함유하는 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 타이어의 측면을 개략적으로 보여주는 그림이며, 도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 보여주는 상세한 그림으로, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따르는 트레드(30)는 천연고무 또는 합성고무 소재로 이루어지며, 타이어(20)가 도로 노면(S)과 접하는 영역으로 타이어 숄더부(shoulder)와 경계(29)를 이루고 있고, 상기 트레드(30)는 종횡비가 3 내지 10인 철가루 입자(P)를 함유하고 있다.

상기 철가루 입자(P)는 짧은 방향 길이(종방향 길이)와 긴방향 길이(횡방향 길이)로 특정될 수 있는 범위에서 그 형상이 타원형, 실린더형, 불규칙 다각형 등 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 종횡비는 (긴방향 길이)÷(짧은방향 길이)로 정의될 수 있다.

만일, 상기 종횡비가 3 미만이면, 외부 자기장에 의한 특정방향으로의 배향이 어려울 수 있어 제동성 부여가 원활하지 않으며, 반대로 10을 초과하면 자기장에 의하여 철가루 입자가 배향하려 할 때 고무의 저항을 많이 받을 수 있어 배향이 어려운 문제가 생길 수 있다.

한편, 상기 철가루 입자(P)는 트레드(30)와 도로면(S)이 접하는 접지면에 대하여 10 내지 40°각도로 배향될 수 있다. 이때 상기 각도는 도 2에서의 'θ'에 해당하는 것으로 접지면과 철가루입자가 이루는 각도로 정의되며, 만일 상기 각도가 10°미만이면, 제동력 확보에 필요한 스파이크(spike) 작용이 부족할 수 있고, 반대로 40°를 초과하면, 철가루 표면과 고무와의 접착면이 분리될 수 있어 고무의 미세한 크랙 발생으로 타이어 마모를 가속화 시킬 수 있다.

이러한 철가루 입자(P)의 배향은 트레드고무가 압출되는 공정에서 압출기 토출단에 자기장을 형성시켜 특정 방향으로 이루어질 수 있으며, 상기 자기장은 5 내지 80T(테슬라)일 수 있는데, 만일 5T 미만이면, 철가루 입자의 배향이 어려울 수 있고, 반대로 80T를 초과하면, 철가루 입자의 배향 각도가 40도를 초과할 수 있고, 아예 배향성을 잃고 트레드 표면으로 집중될 수 있다.

아울러, 상기 철가루 입자는 그 표면이 황동으로 코팅될 수 있는데, 플라즈마 스퍼터 방법으로 도포가 가능하다.

여기서 상기 황동은 구리가 황과 결합하여 CuS의 접착층이 형성되는데, 이 접착층이 철가루 입자와 고무의 계면에서 접착력를 향상시키게 된다.

실시예 및 비교예

아래 표 1에 기재된 구성 및 함량으로 타이어용 트레드고무를 제조하여 그 물성을 표 2에 나타내었다.

구분	비교예	실시예1	실시예2	실시예3
원료고무	100	100	100	100
카본블랙	65	65	65	65
공정오일	45	45	45	45
일반 철가루	-	3	-	-
황동 코팅 철가루	-	-	3	6
산화아연	3	3	3	3
스테아린산	2	2	2	2
왁스	1.5	1.5	1.5	1.5
노화방지제	2	2	2	2
유황	1.5	1.5	1.5	1.5
가류촉진제	1	1	1	11

항목		비교예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
경도		100	104	107	110
300％ 모듈러스		100	102	106	112
인장강도		100	95	101	106
신율		100	89	99	98
제동력	Wet	100	106	110	115
	Snow	100	104	106	107
	Ice	100	102	111	119

상기 표 1 및 2를 참조하면,타이어용 트레드고무 압출기 토출구 부분에 40T 자기장이 형성될 수 있도록 전자석을 설치하였으며, 철가루 표면의 황동 코팅 유무와 함량 변화에 따른 성능 변화를 실험하였다. 황동 코팅이 없는 일반 철가루의 경우 인장 물성의 하락이 나타났으나, 제동 성능면 개선되는 결과를 보이며, 황동 코팅된 철가루 입자는 전반적인 제동성능이 향상되는 결과를 나타내며, 철가루 함량이 증가할수록 Ice제동력이 크게 향상됨을 알 수 있다.

타이어 20, 숄더부와 경계 29,
트레드 30, 도로 노면 S,
철가루 입자 P, 접지면과 철가루입자가 이루는 각도 θ

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 타이어용 트레드고무에 있어서, 상기 트레드고무는 종횡비가 3 내지 10인 철가루를 함유하고,
   상기 철가루 입자는 트레드와 도로면이 접하는 접지면에 대하여 10 내지 40°각도로 배향되며, 상기 철가루 입자의 배향은 5 내지 80T(테슬라) 자기장에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 철가루 입자는 황동으로 코팅된 것을 특징으로 하는 제동성이 우수한 타이어 트레드고무.

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