KR101497702B1 - 공기압 타이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 구성요소를 포함하는 공기압 타이어로서, 상기 하나 이상의 구성요소는 하나 이상의 보강용 폴리에스터 코드와 접촉하는 고무 조성물을 포함하며, 상기 폴리에스터 코드는 상기 폴리에스터 코드의 표면 상에 배치되는 RFL 접착제를 포함하되, 상기 RFL 접착제가 1 내지 20 중량%의 예비실레인화된 실리카를 포함하는, 공기압 타이어에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공기압 타이어에 관한 것이다.
타이어에서의 가황 고무와 텍스타일 보강재 간의 접착은 때때로 부적절하다. 접착 불량의 문제점은 임의의 종류의 타이어에서 일어날 수 있지만, 농업 및 공업용 광폭 타이어, 및 런플랫(runflat) 타이어가 텍스타일 보강재와 고무 간의 적절하지 못한 접착을 경험하게 되는 타이어의 구체적인 예이다.
농업 및 공업용 타이어는 전형적으로 크고 두꺼운 트레드 러그(tread lug)를 특징으로 한다. 이들 타이어의 경화는 가장 두꺼운 고무 구성요소들을 완전히 경화시키기 위해 긴 고온 주기를 필요로 한다. 고온의 장기간 경화는 보다 두꺼운 구성요소들을 경화하는 데 필요하지만, 이러한 극한 조건은 타이어의 보다 얇은 다른 구성요소들에게는 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이는 타이어 카커스(carcass)의 경우뿐 아니라, 코드와 고무 코트 간 양호한 접착 전개에 높은 경화 온도가 불리하게 작용하는 텍스타일 코드(textile cord)의 벨트 및 다른 삽입물(insert)의 경우에도 그러하다. 특히, 농업 또는 공업용 타이어에서의 폴리에스터 코드(cord)와 고무 간 접착은 보통 잘 되어도 불량할 따름이다. 코드와 고무 간 접착을 촉진하기 위해 농업 또는 공업용 타이어에 사용되는 최근의 접착제 시스템은 충분한 접착력을 제공하지 못하고 있다.
런플랫 타이어의 현재 기술은 카커스 보강재로서 레이온을 사용한다. 런플랫 카커스 제품에서 PET 폴리에스터 처리된 타이어 코드의 사용은 과도한 열 축적으로 인해 특히 런플랫 마일리지 면에서의 평가 결과가 과거에는 좋지 않았다. 이는 타이어 카커스의 경우뿐 아니라, 고온이 코드와 고무 코트 간 접착에 불리하게 작용하게 되는 텍스타일 코드의 벨트 및 기타 삽입물의 경우에도 그러하다. 특히, PET 폴리에스터 처리된 코드는 매우 높은 온도에 노출되는 경우 적절한 계면 결합 강도를 유지하는 능력이 만족스럽지 못하다. 요구되는 결합 강도보다 낮은 강도가 접착제/폴리에스터 표면 사이에서 일어날 수 있거나 폴리에스터 표면을 박리시킬 수 있다. 어느 경우든지, 처리된 코드의 생성 외관은 만족스럽지 못하며, 즉 접착제/엘라스토머가 표면을 따라 거의 존재하지 않는 백색이다.
따라서, 고온 및 장시간에서 또는 고온 작동 조건하에서 경화한 후에도 고무에 대한 접착력이 양호하게 되는 방식으로 처리된 폴리에스터 보강재를 구비한 타이어가 바람직하다.
본 발명은 하나 이상의 구성요소를 포함하는 공기압 타이어에 관한 것으로, 상기 하나 이상의 구성요소는 하나 이상의 보강 폴리에스터 코드와 접촉하는 고무 조성물을 포함하며, 상기 폴리에스터 코드는 상기 폴리에스터 코드의 표면 상에 배치되는 RFL 접착제를 포함하되, 상기 RFL 접착제가 1 내지 20 중량%의 예비실레인화된 실리카를 포함함을 특징으로 한다.
종래, 타이어의 카커스 플라이(ply) 구성요소는 타이어 카커스의 코드-보강된 구성요소이다. 타이어 카커스에는 종종 두 개 이상의 카커스 플라이 구성요소들이 사용된다. 카커스 플라이 구성요소 자체는 통상적으로 코드들이 고무 조성물 중에 매설되어 있는 통상적으로 플라이 코트로 지칭되는 다중 코드-보강된 구성요소이다. 플라이 코트 고무 조성물은, 고무를 비교적 대형인 가온 회전식 금속 실린더형 롤 위에서, 그 주위에서 및 그를 통과시켜 캘린더링(calendering)함으로써 다수의 코드 상에 통상적으로 도포된다. 이러한 타이어의 카커스 플라이 구성요소뿐만 아니라 고무 조성물 플라이 코트를 도포하는 캘린더링 방법은 당업계의 숙련자에게 널리 공지되어 있다. 이는 텍스타일 코드로 역시 형성되고 카커스 층들과 같은 방식으로 처리되는 타이어 벨트 층 경우에도 동일하게 적용된다. 폴리에스터 코드를 포함할 수 있는 타이어 케이싱(casing)의 다른 구성요소들로는 캡(cap) 플라이, 비드 삽입물 및 런플랫 측벽 삽입물이 포함된다.
실제로, 예를 들어 폴리에스터, 레이온, 아라미드 및 나일론을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 조성물의 코드가 카커스 플라이 또는 벨트에 사용될 수 있다. 이러한 코드 및 그의 구조물은 모노필라멘트(monofilament) 또는 트위스트형 필라멘트(twisted filament)로 당업계의 숙련자에게 익히 공지되어 있다. 특히, 폴리에스터 코드는 그 양호한 특성 및 비교적 낮은 단가로 인해 타이어에 사용하기 적합하다. 그러나, 본원에서 논의되었던 바와 같이, 지금까지의 타이어 플라이 코트와 폴리에스터 코드 간 접착력은 적절하지 못했다.
이제는 예비실레인화된 실리카를 포함하는 RFL로 처리된 폴리에스터 코드가 타이어의 폴리에스터와 인접하는 고무 간 접착력을 개선시키는 것으로 본 발명에 의해 밝혀졌다.
폴리에스터 코드의 처리는 레조시놀-포름알데하이드 수지, 하나 이상의 엘라스토머 라텍스 및 예비실레인화된 실리카를 포함하는 수성 RFL 에멀젼으로 상기 코드를 처리함을 포함한다.
하나의 실시양태에서, RFL은 레조시놀 포름알데하이드 수지, 스타이렌-부타 다이엔 공중합체 라텍스, 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 라텍스 및 블록 아이소사이아네이트를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 폴리에스터 코드는 초기에 폴리에폭사이드를 포함하는 수성 에멀젼으로 처리된 후 RFL 처리될 수 있다.
폴리에스터 코드는 타이어로 사용하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 폴리에스터 섬유로부터 제조될 수 있다. 폴리에스터 코드 사(yarn)는 전형적으로 중합체 용융물로부터 필라멘트의 압출에 의해 멀티필라멘트(multifilament) 번들로 제조된다. 폴리에스터 코드는 폴리에스터 섬유를 복수 개의 섬유들을 포함하는 사로 연신한 다음, 이들 복수 개의 사를 트위스트시켜 코드로 제조된다. 이러한 사를 방사유제(spin-finish)로 처리하여 필라멘트들끼리의 파손 및 필라멘트와 기계 장치 간 파손을 보호함으로써 양호한 기계적 특성을 확보할 수 있다. 일부 경우, 사는 코드로 트위스트되기 전 소위 접착력 활성화제에 의해 상부-코팅될 수 있다. 전형적으로 폴리에폭사이드를 포함하는 접착력 활성화제는 RFL 딥(dip)에 침지된 후 고무 화합물에 대한 폴리에스터 코드의 접착력을 개선시키도록 작용한다. 이러한 딥 시스템은, 코드 필라멘트 외피를 공격하여 접착제/코드 계면을 분해시키는 미량의 습기 및 아민을 함유하는 화합물에서의 고온의 장시간 경화에 견고하지 못하다. 단지 미량의 접착제만 남아 있어 보이는 누드 폴리에스터 코드는 전형적인 파손의 표시이다.
처리 단계에서, 폴리에스터 코드는 RFL 액체 중에 침지된다. 하나의 실시양태에서, RFL 접착제 조성물은 (1) 레조시놀, (2) 포름알데하이드, (3) 스타이렌-부 타다이엔 고무 라텍스, (4) 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 라텍스, (5) 블록화된 아이소사이아네이트 및 (6) 예비실레인화된 실리카로 구성된다. 레조시놀은 포름알데하이드와 반응하여 레조시놀-포름알데하이드 반응 생성물을 생성한다. 이 반응 생성물은 레조시놀의 페놀기와 포름알데하이드의 알데하이드기 간 축합 반응의 결과이다. 레조시놀 레졸 및 레조시놀-페놀 레졸은 라텍스 내의 동일 반응계에서 형성되든 수용액 중에서 별도로 형성되든, 접착제 혼합물 중의 다른 축합 생성물보다 현저히 우수하다.
레조시놀은 약 37% 포름알데하이드가 강염기, 예를 들어 수산화나트륨과 함께 첨가된 물에 용해될 수 있다. 강염기는 일반적으로 약 7.5% 이하의 레조시놀로 구성되어야 하며, 포름알데하이드 대 레조시놀의 몰비는 약 1.5 내지 약 2이어야 한다. 레졸 또는 축합 생성물 또는 수지의 수용액은 스타이렌-부타다이엔 라텍스 및 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 라텍스와 혼합된다. 상기 축합 생성물을 형성하는 레졸 또는 언급된 다른 축합 생성물 또는 재료는 5 내지 40 부(고형분) 및 바람직하게는 약 10 내지 28 부(고형분)의 라텍스 혼합물로 구성되어야 한다. 축합 생성물 형성 레졸 또는 레졸형 수지 형성 재료들은 바람직하게는 부분 반응하거나 반응하여 단지 일부가 물에 용해되어야 한다. 그 다음, 바람직하게는 충분한 물이 첨가되어 최종 딥(dip) 중 전체 고형분은 약 12 중량% 내지 28 중량%가 된다. 라텍스로부터의 중합체성 고형분 대 레조시놀/포름알데하이드 수지의 중량비는 약 2 내지 약 6이어야 한다.
RFL 접착제는 블록화된 아이소사이아네이트를 포함할 수 있다. 하나의 실시 양태에서, 약 1 내지 약 8 중량%의 블록화된 아이소사이아네이트의 고형분이 접착제에 첨가된다. 블록화된 아이소사이아네이트는 RFL 접착제 딥 중에 사용하도록 공지되어 있는 임의의 적합한 블록화된 아이소사이아네이트일 수 있으며, 그 예로는 카프로락탐 블록화된 메틸렌-비스-(4-페닐아이소사이아네이트), 예를 들어 이엠에스 아메리칸 그릴론, 인크(EMS American Grilon, Inc.)로부터 입수가능한 그릴본드(Grilbond)-IL6, 및 본원에 참고로 인용되는 미국특허 제3,226,276호, 제3,268,467호 및 제3,298,984호에 개시된 바와 같은 페놀 포름알데하이드 블록화된 아이소사이아네이트를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 블록화된 아이소사이아네이트로서는 1종 이상의 아이소사이아네이트와 1종 이상의 아이소사이아네이트 블로킹제 간의 반응 생성물이 사용될 수 있다. 아이소사이아네이트는 모노아이소사이아네이트, 예를 들어 페닐 아이소사이아네이트, 다이클로로페닐 아이소사이아네이트 및 나프탈렌 모노아이소사이아네이트, 다이아이소사이아네이트, 예를 들어 톨릴렌 다이아이소사이아네이트, 다이아니시딘 다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌, 다이아이소사이아네이트, m-페닐렌 다이아이소사이아네이트, 테트라메틸렌 다이아이소사이아네이트, 알킬벤젠 다이아이소사이아네이트, m-자일렌 다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실메테인 다이아이소사이아네이트, 3,3-다이메톡시페닐메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 1-알콕시벤젠-2,4-다이아이소사이아네이트, 에틸렌 다이아이소사이아네이트, 프로필렌 다이아이소사이아네이트, 사이클로헥실렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 다이페닐렌 다이아이소사이아네이트, 부틸렌-1,2-다이아이소사이아네이트, 다이페닐메테인-4,4'-다이아이소사이아네이트, 다이페닐에 테인 다이아이소사이아네이트, 1,5-나프탈렌 다이아이소사이아네이트 등, 및 트라이아이소사이아네이트, 예를 들어 트라이페닐메테인 트라이아이소사이아네이트, 다이페닐메테인 트라이아이소사이아네이트 등을 포함한다. 아이소사이아네이트-블로킹제는 페놀 예를 들어 페놀, 크레졸 및 레조시놀, 3급 알콜 예를 들어 t-부탄올 및 t-펜탄올, 방향족 아민 예를 들어 다이페닐아민, 다이페닐나프틸아민 및 자일리딘, 에틸렌이민 예를 들어 에틸렌 이민 및 프로필렌이민, 이미드 예를 들어 숙신산 이미드 및 프탈이미드, 락탐 예를 들어 ε-카프로락탐, δ-발레로락탐 및 부티로락탐, 우레아 예를 들어 우레아 및 다이에틸렌 우레아, 옥심 예를 들어 아세톡심, 사이클로헥산옥심, 벤조페논 옥심, 및 α-파이롤리돈을 포함한다.
중합체는 라텍스 형태 또는 다른 형태로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 및 스타이렌-부타다이엔 고무 라텍스가 RFL 첨가제에 첨가될 수 있다. 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체는 그 고형분 중량이 스타이렌-부타다이엔 고무의 고형분 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 100 중량%가 되도록 RFL 첨가제 중에 존재할 수 있으며, 달리 말하면 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 대 스타이렌-부타다이엔 고무의 중량비는 약 1 내지 약 2가 되도록 존재할 수 있다.
폴리에스터 코드 상에 분산된 RFL 첨가제는 예비-실레인화된 실리카를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 폴리에스터 코드 상에 분산된 RFL 첨가제는 전체 RFL 고형분을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%, 즉 약 1 내지 약 20 중량%의 예비-실레인화된 실리카를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 폴리에스터 코드 상에 분산된 RFL 첨가제는 약 5 내지 약 15 중량%의 예비-실레인화된 실리카를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 적합한 예비-실레인화된 실리카는 그 표면에 하이드록실기(예를 들어 실레인올기)를 갖는 침강 실리카를 폴리설파이드 가교기 내에 연결형 황 원자수가 평균 2 내지 약 3.8인 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드와 예비-반응시킴으로써 예비-실레인화된 침강 실리카(이의 응집체 포함) 또는 훈증(발열성) 실리카이다(이때 상기 처리는 실레인화된 침강 실리카를 고무 조성물과 블렌딩하기 전에 수행된다). 상기 예비-반응은, 실리카 및 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드가 RFL 조성물의 다른 성분들과 혼합되기 전에 혼합되어, 실리카의 실레인올기 및 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드의 알콕시기 간 반응이 다른 RFL 성분들과 혼합되기 전에 일어나도록 함을 의미한다. 따라서, 침강 실리카 및 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드는 실리카와 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드의 반응 생성물인 것으로 간주될 수 있다.
침강 실리카의 예비-실레인화 처리는 선택적으로는 이를 알킬실레인으로 처리함을 추가로 포함할 수 있으며, 이때 알킬실레인은 하기 화학식 1로 나타내어진다:
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 18, 바람직하게는 1 내지 8의 알킬 라디칼, 예를 들어 메틸, 에틸, 아이소프로필, n-부틸 및 옥타데실 라디칼이고; n은 1 내지 3이고; X는 할로겐, 즉 염소 또는 브롬 중에서 선택되는 라디칼, 바람직하게는 염소 라디칼, 및 알콕시 라디칼, 바람직하게는 알콕시 라디칼, 예를 들어 (R1O)-(여기서 R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬 라디칼, 예를 들어 메틸, 에틸 및 아이소프로필 라디칼, 바람직하게는 메틸 및 에틸 라디칼이다) 중에서 선택된다.
하나의 실시양태에서, 침강 실리카의 예비-실레인 처리에 사용되는 오가노머캅토알콕시실레인은 하기 화학식 2로 나타내어질 수 있다:
상기 식에서,
X는 할로겐, 즉 염소 또는 브롬 중에서 선택되는 라디칼, 바람직하게는 염소 라디칼, 및 탄소수 1 내지 16, 바람직하게는 1 내지 4의 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필 및 n-부틸 라디칼 중에서 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 16, 바람직하게는 1 내지 4의 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸 및 에틸 라디칼 중에서 선택되고; R3은 탄소수 1 내지 16, 바람직하게는 1 내지 4의 알킬렌 라디칼, 바람직하게는 프로필렌 라디칼이고; n은 0 내지 3, 바람직하게는 0이다.
하나의 실시양태에서, 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드는 예를 들어 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 폴리설파이드이다. 적합한 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드는 예를 들어 그 폴리설파이드 가교기 내에 평균 연결형 황 원자수가 약 2.2 내지 약 2.6, 또는 약 3.2 내지 약 3.8일 수 있다.
화학식 1의 전형적인 알킬실레인은, 예를 들어 트라이클로로 메틸 실레인, 다이클로로 다이메틸 실레인, 클로로 트라이메틸 실레인, 트라이메톡시 메틸 실레인, 다이메톡시 다이메틸 실레인, 메톡시 트라이메틸 실레인, 트라이메톡시 프로필 실레인, 트라이메톡시 옥틸 실레인, 트라이메톡시 헥사데실 실레인, 다이메톡시 다이프로필 실레인, 트라이에톡시 메틸 실레인, 트라이에톡시 프로필 실레인, 트라이에톡시 옥틸 실레인 및 다이에톡시 다이메틸 실레인이다.
하나의 실시양태에서, 화학식 2의 오가노머캅토알콕시실레인은, 예를 들어 트라이에톡시 머캅토프로필 실레인, 트라이메톡시 머캅토프로필 실레인, 메틸 다이메톡시 머캅토프로필 실레인, 메틸 다이에톡시 머캅토프로필 실레인, 다이메틸 메톡시 머캅토프로필 실레인, 트라이에톡시 머캅토에틸 실레인 및 트라이프로폭시 머캅토프로필 실레인이다. 상기 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드를 사용하는 실란화된 실리카의 전형적인 예는 데구사(Degussa)의 쿠프실(Coupsil™)이다. 3-머캅토프로필트라이에톡시실레인을 사용하는 실레인화된 실리카의 전형적인 예는 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)의 시프테인 엘피(Ciptane LP™)다.
하나의 실시양태에서, 비스(3-트라이알콕시실릴알킬) 폴리설파이드는, 예를 들어 그 폴리설파이드 가교기 내에 평균 연결형 황 원자수가 약 2 내지 약 3.8, 다르게는 약 2.2 내지 2.6 또는 약 3.2 내지 약 3.8인 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 폴리설파이드로 구성된다. 이러한 비스(3-트라이에톡시실릴프로필) 폴리설파이드의 전형적인 예는, 예를 들어 그 폴리설파이드 가교기 내에 평균 연결형 황 원자수가 약 3.2 내지 약 3.8인 것으로 이해되는 데구사의 Si69™ 및 그 폴리설파이드 가교기 내에 평균 연결형 황 원자수가 약 2.2 내지 약 2.6인 것으로 이해되는 데구사의 Si266™인 비스(3-트라이에톡시실릴프로필)이다.
중합체 라텍스를 우선 제조한 후, 부분 축합된 축합 생성물을 첨가하는 것이 통상 바람직하다. 그러나 성분들(레조시놀 및 포름알데하이드)은 비-축합된 형태로 상기 중합체 라텍스에 첨가될 수 있고, 전체 축합은 동일 반응계 내에서 진행될 수 있다. 라텍스가 알칼리성 pH 수준으로 유지되는 경우, 더욱 오랫동안 유지되고 더욱 안정해지는 경향이 있다.
하나의 실시양태에서, 폴리에스터 코드는 폴리에스터 사(yarn)가 코드로 트위스트된 후에, 그리고 예비실레인화된 실리카를 함유하는 RFL로 처리되기 전에 폴리에폭사이드에 의해 처리된다. 트위스트된 코드는 본원에서 에폭시 또는 에폭시 화합물로도 지칭되는 폴리에폭사이드의 수분산액에 침지된다. 폴리에스터 코드는 트위스트되기 전, 사이징(sizing) 또는 접착제 처리된 사로부터 형성될 수 있다. 종래의 접착제 활성 사, 즉 트위스트 전에 접착제 처리된 사를 사용하여 제조된 코드는 후속적으로 본원의 방법들을 사용하여 처리될 수 있다.
폴리에폭사이드로서, 지방족 폴리알콜 예를 들어 글라이세린, 프로필렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜, 헥세인 트라이올, 솔비톨, 트라이메틸올 프로페인, 3-메틸 펜테인트라이올, 폴리(에틸렌 글라이콜), 폴리(프로필렌 글라이콜) 등과 할로하이드린 예를 들어 에피클로로하이드린 간의 반응 생성물, 방향족 폴리알콜 예를 들어 레조시놀, 페놀, 하이드로퀴놀린, 플로로글루시놀 비스(4-하이드록시페닐)메테인과 할로하이드린 간의 반응 생성물, 노볼락형 페놀 수지 예를 들어 노볼락형 페놀 수지 또는 노볼락형 레조시놀 수지와 할로하이드린 간의 반응 생성물이 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 폴리에폭사이드는 오르토-크레졸 포름알데하이드 노볼락 수지로부터 유도된다.
폴리에폭사이드는 미립자 폴리에폭사이드의 수분산액으로서 사용된다. 하나의 실시양태에서, 폴리에폭사이드는 약 1 내지 약 5 중량%의 농도로 수분산액 중에 존재한다. 다른 실시양태에서, 폴리에폭사이드는 약 1 내지 약 3 중량%의 농도로 수분산액 중에 존재한다.
하나의 실시양태에서, 예비실레인화된 실리카를 함유하는 RFL에 의한 처리 전에, 건식 폴리에스터 코드는 폴리에폭사이드 수분산액 중에 침지된다. 코드는 약 0.3 내지 0.7 중량%의 폴리에폭사이드의 딥 픽업(dip pick up 또는 DPU)을 가능하게 하는 충분한 시간 동안 침지된다. 다른 실시양태에서, DPU는 약 0.4 내지 0.6 중량%이다. DPU는 침지된 코드 중량(침지된 코드의 건조 또는 경화 후)에서 비-침지된 코드 중량을 뺀 후, 이를 비-침지된 코드 중량으로 나눈 값으로 정의된다.
폴리에스터 코드는 분산조(dispersion bath)를 통해 연신시키거나 상기 코드를 배치(batch)에 침윤시킴으로써 연속 공정으로 폴리에폭사이드 수분산액 중에서 처리될 수 있다. 폴리에폭사이드 분산액 중에 침지시킨 후, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 코드를 건조 또는 경화하여 과량의 물을 제거한다.
하나의 실시양태에서, 코드는 RFL 침지액 중에서 약 1 내지 약 3초 동안 침지되고, 약 0.5분 내지 약 4분 동안 약 120℃ 내지 약 265℃의 온도에서 건조된 후, 고무로 캘린더링(calender)되고 경화된다. 사용된 건조 단계는 점진적으로 고온으로 유지되는 2개 이상의 건조 오븐에 코드를 통과시킴으로써 수행되는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 약 250℉(121℃) 내지 약 300℉(149℃)의 온도로 유지되는 제 1 건조 오븐을 통과시킨 다음, 약 350℉(177℃) 내지 약 500℉(260℃)의 온도로 유지되는 제 2 오븐을 통과시켜 코드를 건조시키는 것이 매우 바람직하다. 이러한 온도는 코드가 건조되는 온도라기보다 오븐 온도인 것으로 이해해야 한다. 코드는 바람직하게는 약 1분 내지 약 5분 내의 건조 오븐에서의 전체 체류 시간을 가질 것이다. 예를 들어, 바람직하게는 제 1 오븐에서 30초 내지 90초 및 제 2 오븐에서 30초 내지 90초의 체류 시간이 사용될 수 있다.
RFL 중에서 폴리에스터 코드를 처리하거나 처음에는 폴리에폭사이드 중에서, 그 다음 RFL 중에서 처리한 후, 처리된 코드를 고무 플라이 코트 화합물과 함께 플라이 층 내로 혼입시킨다.
통상적인 배합 성분들이 플라이 코트 고무 조성물의 제조에 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 최종 타이어에서의 플라이 코트는 타이어의 성분으로서 가황되었다. 예를 들어, 가황된 플라이 코트 고무 조성물은 보강제, 충전제, 해교제(peptizing agent), 안료, 스테아르산, 가속제, 가황제, 항오존제, 항산화제, 가 공유, 활성화제, 개시제, 가소제, 왁스, 예비-가황 억제제, 증량제 오일 등을 포함하는 통상적인 첨가제를 함유할 수 있다. 통상적인 가속제의 대표적인 예는 예를 들어 아민, 구아니딘, 티오우레아, 티올, 티우람, 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 크산테이트이며, 이는 전형적으로 약 0.2 내지 약 3 phr의 양으로 첨가될 수 있다. 대표적인 가황제로는 황 성분(유리 황) 또는 황-공여 가황제, 예를 들어 아민 다이설파이드, 중합체성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물을 포함한다. 가황제의 양은 고무의 유형, 특히 가황제의 유형에 따라 변할 것이지만, 일반적으로는 약 0.1 phr 내지 약 3 phr, 바람직하게는 약 0.5 phr 내지 약 2 phr이다. 고무 조성물에 존재할 수 있는 대표적인 분해방지제는 모노페놀, 비스페놀, 티오비스페놀, 폴리페놀, 하이드로퀴논 유도체, 포스파이트, 포스페이트 블렌드, 티오에스터, 나프틸아민, 다이페놀 아민 및 기타 다이아릴 아민 유도체, 파라-페닐렌 다이아민, 퀴놀린 및 블렌드된 아민을 포함한다. 분해방지제는 일반적으로 약 0.1 phr 내지 약 10 phr의 양으로 사용되며, 바람직하게는 약 2 내지 6 phr이다. 그러나 아민계 분해방지제는 본 발명의 실시에 바람직하지 않다. 사용될 수 있는 대표적인 해교제는 펜타클로로페놀이며, 이는 약 0.1 phr 내지 0.4 phr의 범위로, 바람직하게는 약 0.2 내지 0.3 phr의 범위로 사용될 수 있다. 본 발명의 고무 조성물에 사용될 수 있는 대표적인 가공유는, 예를 들어 지방족, 나프텐계 및 방향족 오일을 포함한다. 가공유는 약 0 내지 약 30 phr 범위의 통상적인 양으로 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 15 phr이다. 개시제는 약 1 내지 4 phr 범위의 통상적인 양으로 사용되며, 바람직하게는 약 2 내지 3 phr이다.
가속제는 통상적인 양으로 사용될 수 있다. 제 1 가속제만 사용되는 경우, 그 사용량은 약 0.5 내지 약 2 phr이다. 2가지 이상의 가속제의 조합이 사용되는 경우, 제 1 가속제는 일반적으로 0.5 내지 1.5 phr 범위의 양으로 사용되고, 제 2 가속제는 약 0.1 내지 0.5 phr 범위의 양으로 사용된다. 가속제의 조합 사용은 시너지 효과를 발휘하는 것으로 알려져 있다. 적합한 유형의 통상적인 가속제는 아민, 다이설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 크산테이트이다. 바람직하게는, 제 1 가속제는 설펜아마이드이다. 제 2 가속제가 사용되는 경우, 바람직하게는 구아니딘, 다이티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다.
통상적인 공기압 타이어는 공간 비드(space bead)에 접하는 노면에 적합하게 된 외부 원주의 트레드 및 상기 트레드로부터 방사상으로 확장되며 상기 트레드를 상기 비드에 연결하는 측벽부를 갖는 일반적인 토로이달(toroidal) 형태의 케이싱으로 구성된다. 상기 트레드는 당업계의 숙련자에게 용이하게 명백한 각종 방법에 의해 설치되고 형태화되고 몰딩되고 경화될 수 있다.
농업 또는 공업용 타이어의 경우, 그린(green) 타이어를 경화하는 전형적인 경화 주기는, 전체가 본원에 참고로 인용되는 미국출원 제10/768,480호에 개시된 바와 같은 전형적인 승용차용 소폭 타이어보다 높은 온도 및 보다 긴 경화 시간을 사용한다. 보다 긴 경화 시간 및 고온의 경화 온도는 농업 또는 공업용 타이어의 두껍고 무거운 고무 구성요소를 경화하는 데 충분하다. 이러한 구성요소는 전형적으로 타이어의 보다 얇은 부분보다 더 느리게 경화하는 트레드 러그를 포함한다. 트레드 러그는 2 ㎝ 내지 10 ㎝, 다르게는 5 ㎝ 내지 10 ㎝ 범위의 폭, 2 ㎝ 내지 60 ㎝, 다르게는 5 내지 60 ㎝ 범위의 길이, 및 2 ㎝ 내지 10 ㎝, 다르게는 5 내지 10 ㎝ 범위의 높이를 가질 수 있다. 트레드는 또한 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 편평한 경질 표면과 접촉하는 정상 팽창되고 정상 하중이 전가된 타이어의 전체 원주 360°에서 측정하였을 때, 약 15 내지 약 40% 범위의 접지율(net-to-gross ratio)을 가질 수 있다. 다르게는, 접지율은 약 15 내지 약 30% 범위일 수 있다. 따라서, 고온 및 장시간의 경화 주기는 두껍고 무거운 트레드 러그를 갖는 농업 또는 공업용 타이어의 경화 특징으로 당업계의 숙련자에게 이해될 것이다.
하나의 실시양태에서, 농업 또는 공업용 타이어는 약 160℃ 내지 약 190℃ 범위의 온도에서 경화될 수 있다. 다른 실시양태에서, 농업용 타이어는 약 160℃ 내지 약 180℃ 범위의 온도에서 경화될 수 있다. 농업용 타이어는 약 40분 내지 약 150분 범위의 시간 동안 경화될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 농업용 타이어는 약 60분 내지 약 120분 범위의 시간 동안 경화될 수 있다. 일반적으로, 상기 경화 시간 및 온도는 특징적으로 두껍고 무거운 농업 또는 공업용 타이어의 트레드를 경화하는 데 충분하다. 두껍고 무거운 트레드를 갖는 농업 또는 공업용 타이어는 특징적으로 장시간 및 고온을 사용하여 경화된다.
본 발명에 따르면, 폴리에스터 코드는 런플랫 타이어에서의 하나 이상의 보강 요소로 처리된다. 런플랫 타이어는 그 전체가 본원에 참고로 인용되는 미국 특허출원 제10/609,165호에 개시된 것일 수 있다. 각종 실시양태에서, 런플랫 타이어 구성요소는 카커스 보강 플라이, 측벽 보강재, 비드 영역 보강재 예를 들어 플 리퍼(flipper) 및 치퍼(chipper), 및 언더레이(underlay) 또는 오버레이(overlay)일 수 있다.
본 발명은 하기의 비-제한적인 실시예에서 추가로 설명된다.
실시예
1
실시예 1은 표준 고무 화합물에 대한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리에스터 코드의 접착력에 관한 본 발명의 코드 처리 효과를 예시한다. 접착제 활성화된 폴리에스터 사를 우선 트위스트시켜 폴리에스터 코드를 형성하였다. 이어서, 상기 코드를 침지시킴으로써 2중량%의 미립자 오르토-크레졸 포름알데하이드 노볼락 폴리에폭사이드 수지의 수분산액으로 처리한 후, 2-단계 건조를 수행하였다. 이어서, 상기 코드를 SBR 라텍스, 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 라텍스, 블록화된 아이소사이아네이트, 및 카본블랙 또는 예비실레인화된 실리카를 함유하는 RFL 딥으로 처리한 후, 2-단계 건조를 수행하였다. RFL 딥내 모든 성분들의 양은 전체 고체를 기준으로 한 중량% 및 상기 혼합물 상수의 고체 함량으로 표시된다.
실시예 1의 방법을 사용하여 처리한 폴리에스터 코드 패브릭 시료를 표준량의 첨가제 및 경화제를 함유하는 표준 고무 화합물에 대해 접착력을 시험하였다. PET 코드 패브릭(1440/2 7/9 TPI)은 각각 상기한 바와 같이 처리하였다.
접착력 시험용 시료를 폭 1"의 시편 상에서 표준 박리 접착력 시험에 의해 제조하였다. 0.30mm의 고무 코트 화합물로 코팅한 두 면을 갖는 패브릭 층을 겹쳐 서 고무처리된 패브릭을 제조한 후, 마일라(mylar) 윈도우 시이트와 분리된 두 층의 고무처리된 패브릭의 샌드위치를 제조하여 스트립 접착력 시료를 제조하였다. 상기 샌드위치를 경화시키고, 1" 시료 절단편을 마일라 내 각 윈도우 위의 중앙부에 두었다. 이어서, 경화된 시료를 시험 기기 상에서 180°로 당겨 마일라 윈도우에 의해 한정된 영역에서의 고무처리된 패브릭 간의 접착력에 관해 시험하였다. 코드 상의 고무 적용 범위 백분율은 시각적으로 비교하여 측정하였다. 대등한 시료들을 상기 경화 주기를 사용하여 경화하였다. 이어서, 경화된 시료를 상기 시험 조건들에서 접착력에 관해 시험하였다. 접착력 시험 결과를 3개의 표준 고무 화합물에 대한 접착력에 관해 표 1 내지 3에 제시하였다.
표 1 및 2의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 예비실레인화된 실리카의 사용은 카본블랙보다 동등하거나 더 높은 접착력 값을 보인다.
본 발명을 예시하기 위해 특정의 대표적 실시양태 및 상세한 설명이 제시되어 있지만, 이는 하기의 청구의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 수정이 이루어질 수 있음이 당해 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
Claims (5)
- 하나 이상의 구성요소(component)를 포함하는 공기압 타이어로서,상기 하나 이상의 구성요소는 하나 이상의 보강용 폴리에스터 코드와 접촉하는 고무 조성물을 포함하고,상기 폴리에스터 코드는 상기 폴리에스터 코드의 표면 상에 배치되는 레조시놀 포름알데하이드 라텍스(RFL) 접착제를 포함하되, 상기 RFL 접착제가 1 내지 20 중량%의 예비실레인화된 실리카를 포함하며,상기 예비실레인화된 실리카는, 오가노머캅토알콕시실레인, 또는 폴리설파이드 가교기 내의 연결형 황 원자수가 평균 2 내지 3.8인 비스(3-트라이알콕실릴알킬) 폴리설파이드에 의해 예비반응된 침강(precipitated) 또는 훈증(fumed) 실리카인,공기압 타이어.
- 제 1 항에 있어서,상기 RFL 접착제가 레조시놀-포름알데하이드 수지, 스타이렌-부타다이엔 공중합체, 비닐피리딘-스타이렌-부타다이엔 삼원공중합체 및 블록화된 아이소사이아네이트를 추가로 포함하는, 타이어.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 폴리에스터 코드가, 상기 폴리에스터 코드의 표면 상에 배치된 폴리에폭사이 드를 추가로 포함하는, 타이어.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 예비실레인화된 실리카가 실리카와 오가노머캅토알콕시실레인 또는 비스(3-트라이알콕실릴알킬) 폴리설파이드의 반응 생성물인, 타이어.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 하나 이상의 구성요소가 카커스 플라이, 캡 플라이, 비드 삽입물 및 측벽 삽입물로 이루어진 군 중에서 선택되는, 타이어.
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