KR101585815B1 - 공기 타이어 - Google Patents

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KR101585815B1
KR101585815B1 KR1020147011535A KR20147011535A KR101585815B1 KR 101585815 B1 KR101585815 B1 KR 101585815B1 KR 1020147011535 A KR1020147011535 A KR 1020147011535A KR 20147011535 A KR20147011535 A KR 20147011535A KR 101585815 B1 KR101585815 B1 KR 101585815B1
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미치오 히라야마
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 정전기가 방전되기 쉬운 공기 타이어(2)를 제공하는 것을 과제로 한다.
타이어(2)는, 관통부(8), 언더 트레드(6), 벨트(18), 카커스(16) 및 클린치(12)를 구비하고 있다. 카커스(16)는, 병렬된 다수의 코드와 도전성의 토핑 고무를 포함한다. 이 카커스의 하기 수식으로 표시되는 전기 저항 Rc는 1.0×108 Ω 미만이다.
Rc=ρ/g/(2×3.14×r)×L×10
이 수식에서, ρ는 카커스의 토핑 고무의 체적 고유 저항(Ωㆍcm)이며, g는 이 토핑 고무의 최소 두께(mm)이며, r은 타이어의 축으로부터 상기 클린치의 반경 방향 외측단까지의 거리(m)이며, L은 상기 보강층의 단부로부터 상기 클린치의 반경 방향 외측단까지의 상기 카커스의 길이(m)이다.

Description

공기 타이어{PNEUMATIC TIRE}
본 발명은 공기 타이어에 관한 것이다. 상세하게는, 트레드 및 사이드월이 비도전성인 공기 타이어에 관한 것이다.
타이어의 사이드월 및 트레드의 보강제로서 카본블랙이 일반적이다. 카본블랙은 도전성 물질이다. 카본블랙을 포함하는 사이드월 및 트레드는 도전성이 우수하다. 차량에서 발생한 정전기는, 림, 사이드월 및 트레드를 통해 노면에 방전된다.
카본블랙 대신에, 또는 카본블랙과 함께, 실리카가 트레드에 배합되는 경우가 있다. 실리카의 배합에 의해, 구름 저항이 작은 타이어를 얻을 수 있다. 실리카는 비도전성 물질이다. 트레드가 실리카를 포함하는 타이어는 도전성이 떨어진다. 이 타이어가 장착된 차량에는 정전기가 대전하기 쉽다. 정전기는 라디오 노이즈를 초래한다. 또한 정전기는 스파크에 의해 드라이버에게 불쾌감을 준다.
일본 특허 공개 평9-266280호 공보(일본 특허 제3964511호)에는 단자부를 구비한 타이어가 개시되어 있다. 이 단자부는 언더 트레드와 일체로 성형되어 있다. 이 단자부는 트레드를 관통하여 트레드면에 노출되어 있다. 정전기는, 림, 사이드월, 언더 트레드 및 단자부를 통해 노면에 방전된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평9-266280호 공보
최근, 환경에 대한 배려의 기운이 고조되고, 타이어에는 한층 더 저연비 성능이 요구되고 있다. 한층 더 저연비 성능을 실현할 목적으로, 사이드월에 실리카가 배합되는 경우가 있다. 실리카의 배합에 의해 구름 저항이 작은 타이어를 얻을 수 있다. 그러나, 실리카를 포함하는 사이드월의 체적 고유 저항은 크다. 이 타이어가 언더 트레드 및 단자부를 구비하고 있더라도, 림과 언더 트레드 사이의 통전이 차폐된다. 이 타이어의 전기 저항은 크다. 이 타이어가 장착된 차량에는 정전기가 대전하기 쉽다.
본 발명의 목적은, 정전기가 방전되기 쉬운 공기 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 공기 타이어는,
(1) 그 외면이 트레드면을 이루는 비도전성의 트레드;
(2) 트레드의 반경 방향 내측에 위치하는 도전성의 언더 트레드;
(3) 트레드를 관통하여, 그 일단이 트레드면에 노출되고, 타단이 언더 트레드에 이르는 도전성의 관통부;
(4) 각각이 트레드의 단부로부터 반경 방향 대략 내측 방향으로 연장되는 비도전성의 한 쌍의 사이드월;
(5) 각각이 사이드월의 단부로부터 반경 방향 대략 내측 방향으로 연장되는 도전성의 한 쌍의 클린치;
(6) 각각이 클린치보다 축방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드;
(7) 트레드 및 사이드월의 내측을 따라서, 한쪽 비드와 다른쪽 비드 사이에 걸쳐 있는 카커스; 그리고
(8) 상기 언더 트레드의 반경 방향 내측에서 카커스와 적층되는 도전성의 보강층을 구비한다. 카커스는, 병렬된 다수의 코드와, 도전성의 토핑 고무를 포함한다. 이 카커스의 하기 수식으로 표시되는 전기 저항 Rc는 1.0×108 Ω 미만이다.
Rc=ρ/g/(2×3.14×r)×L×10
이 수식에서, ρ는 카커스의 토핑 고무의 체적 고유 저항(Ωㆍcm)이며, g는 이 토핑 고무의 최소 두께(mm)이며, r은 타이어의 축으로부터 클린치의 반경 방향 외측단까지의 거리(m)이며, L은 보강층의 단부로부터 클린치의 반경 방향 외측단까지의 카커스의 길이(m)이다.
바람직하게는, JATMA 규격에 준거하여 측정된 타이어의 전기 저항 Rt는 1.0×108 Ω 미만이다.
바람직하게는, 카커스의 토핑 고무의 최소 두께 g는 0.07 mm 이상이다. 이 토핑 고무는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 바람직하게는, 이 고무 조성물은 100 질량부의 기재 고무와, 35 질량부 이상의 카본블랙을 포함한다. 바람직하게는, 카커스의 토핑 고무의 체적 고유 저항은 1.0×108 Ωㆍcm 미만이다.
사이드월은 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 바람직하게는, 이 고무 조성물은 100 질량부의 기재 고무와, 35 질량부 이상의 실리카를 포함한다.
타이어가, 카커스의 내측에 위치하는 내측 라이너를 구비해도 좋다. 이 내측 라이너는 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 바람직하게는, 이 고무 조성물은 100 질량부의 기재 고무와, 35 질량부 이상의 실리카를 포함한다.
타이어가, 카커스와 내측 라이너의 사이에 위치하는 인슐레이션을 더 구비해도 좋다. 이 인슐레이션은 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 바람직하게는, 이 고무 조성물은 100 질량부의 기재 고무와, 35 질량부 이상의 실리카를 포함한다.
다른 관점에 의하면, 본 발명에 따른 공기 타이어는,
(1) 그 외면이 트레드면을 이루는 비도전성의 트레드;
(2) 트레드의 반경 방향 내측에 위치하는 도전성의 언더 트레드;
(3) 트레드를 관통하여, 그 일단이 트레드면에 노출되고, 타단이 언더 트레드에 이르는 도전성의 관통부;
(4) 각각이 트레드의 단부로부터 반경 방향 대략 내측 방향으로 연장되는 비도전성의 한 쌍의 사이드월;
(5) 각각이 사이드월의 단부로부터 반경 방향 대략 내측 방향으로 연장되는 도전성의 한 쌍의 클린치;
(6) 각각이 클린치보다 축방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드;
(7) 트레드 및 사이드월의 내측을 따라서, 한쪽 비드와 다른쪽 비드 사이에 걸쳐 있는 카커스; 그리고
(8) 상기 언더 트레드의 반경 방향 내측에서 카커스와 적층되는 도전성의 보강층을 구비한다. 카커스는, 병렬된 다수의 코드와, 도전성의 토핑 고무를 포함한다. 이 타이어의 JATMA 규격에 준거하여 측정된 전기 저항 Rt는 1.0×108 Ω 미만이다.
본 발명에 따른 공기 타이어는, 클린치, 카커스, 보강층, 언더 트레드 및 관통부를 통하여 정전기가 방전된다. 이 타이어가 장착된 차량에서는 라디오 노이즈가 억제된다. 이 타이어를 구비한 차량에서는 스파크도 억제된다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태에 따른 공기 타이어의 일부가 도시된 단면도이다.
도 2는, 도 1의 타이어의 카커스의 일부가 도시된 확대 사시도이다.
도 3은, 도 2의 III-III선을 따른 확대 단면도이다.
도 4는, 도 1의 타이어가 림 및 전기 저항 측정 장치와 함께 도시된 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공기 타이어의 일부가 도시된 단면도이다.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 바람직한 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에는, 공기 타이어(2)가 나타나 있다. 도 1에서, 상하 방향이 타이어(2)의 반경 방향이고, 좌우 방향이 타이어(2)의 축방향이고, 지면과의 수직 방향이 타이어(2)의 둘레 방향이다. 도 1에서, 일점쇄선 CL은 타이어(2)의 적도면을 나타낸다. 이 타이어(2)의 형상은, 트레드 패턴을 제외하고, 적도면에 대하여 대칭이다.
이 타이어(2)는, 트레드(4), 언더 트레드(6), 관통부(8), 사이드월(10), 클린치(12), 비드(14), 카커스(16), 벨트(18), 내측 라이너(20), 인슐레이션(22) 및 체이퍼(24)를 구비하고 있다. 이 타이어(2)는 튜브리스 타입이다. 이 타이어(2)는 승용차에 장착된다.
트레드(4)는, 반경 방향 외측 방향으로 볼록한 형상을 나타내고 있다. 트레드(4)는 노면과 접지하는 트레드면(26)을 형성한다. 트레드면(26)에는 홈(28)이 새겨져 있다. 이 홈(28)에 의해 트레드 패턴이 형성되어 있다. 트레드(4)는 비도전성을 갖는다. 본 발명에서 비도전성이란, 상기 부재의 체적 고유 저항이 1.0×108 Ωㆍcm 이상인 것을 의미한다. 특히, 비도전성 부재의 체적 고유 저항은 1.0×1010 Ωㆍcm 이상이다.
트레드(4)는 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 디엔계 고무의 구체예로는, 천연고무(NR), 폴리이소프렌(IR), 폴리부타디엔(BR), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(NBR) 및 폴리클로로프렌(CR)을 들 수 있다. 디엔계 고무에는, 공액 디엔계 모노머와 방향족 비닐계 모노머의 공중합체가 포함된다. 이 공중합체의 구체예로는, 용액 중합 스티렌-부타디엔 공중합체(S-SBR) 및 유화 중합 스티렌-부타디엔 공중합체(E-SBR)를 들 수 있다. 트레드(4)에 특히 적합한 폴리머는, 용액 중합 스티렌-부타디엔 공중합체이다.
트레드(4)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 실리카를 포함하고 있다. 이 트레드(4)를 구비한 타이어(2)의 구름 저항은 작다. 실리카는 타이어(2)의 저연비 성능에 기여한다. 저연비 성능과 트레드(4)의 강도의 관점에서, 실리카의 양은 기재 고무 100 질량부에 대하여 40 질량부 이상이 바람직하고, 50 질량부 이상이 보다 바람직하고, 60 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은 100 질량부 이하가 바람직하다.
트레드(4)의 고무 조성물은, 건식 실리카, 습식 실리카, 합성 규산염 실리카 및 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다. 실리카의 질소 흡착 비표면적(BET)은 150 ㎡/g 이상이 바람직하고, 175 ㎡/g 이상이 특히 바람직하다. 입수가 용이한 실리카의 질소 흡착 비표면적은 250 ㎡/g 이하이다.
트레드(4)의 고무 조성물은, 실리카와 함께 실란커플링제를 포함하고 있다. 이 실란커플링제에 의해, 고무 분자와 실리카 사이의 견고한 결합이 얻어지는 것으로 추측된다. 이 커플링제에 의해, 실리카와 다른 실리카 사이의 견고한 결합이 얻어지는 것으로 추측된다.
트레드(4)의 고무 조성물이, 다른 보강제로서 소량의 카본블랙을 포함해도 좋다. 카본블랙은 트레드의 내마모성에 기여한다. 소량의 카본블랙은, 실리카에 의한 저연비 성능을 대폭 저해하지는 않는다. 카본블랙의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 20 질량부 이하가 바람직하고, 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 5 질량부 이하가 특히 바람직하다.
트레드(4)의 고무 조성물은 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
언더 트레드(6)는, 반경 방향에 있어서 트레드(4)의 내측에 위치하고 있다. 언더 트레드(6)는 트레드(4)와 접합되어 있다. 언더 트레드(6)는 도전성을 갖는다. 본 발명에서 도전성이란, 상기 부재의 체적 고유 저항이 1.0×108 Ωㆍcm 미만인 것을 의미한다. 특히, 도전성 부재의 체적 고유 저항은 1.0×107 Ωㆍcm 이하이다.
언더 트레드(6)는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 언더 트레드(6)에도 이용될 수 있다. 언더 트레드(6)에 특히 적합한 폴리머는, 용액 중합 스티렌-부타디엔 공중합체이다.
언더 트레드(6)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함하고 있다. 카본블랙은 도전성 물질이다. 고무 조성물이 주요 보강제로서 카본블랙을 포함함으로써, 언더 트레드(6)의 도전성이 얻어진다. 도전성의 관점에서, 카본블랙의 양은 기재 고무 100 질량부에 대하여 45 질량부 이상이 바람직하고, 55 질량부 이상이 보다 바람직하고, 65 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은 100 질량부 이하가 바람직하다.
언더 트레드(6)의 고무 조성물은, 채널블랙, 퍼네스블랙, 아세틸렌블랙 및 서멀블랙을 포함할 수 있다. 카본블랙의 흡유량은 5 ㎤/100 g 이상 300 ㎤/100 g 이하가 바람직하다.
언더 트레드(6)의 고무 조성물은 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
관통부(8)는 트레드(4)를 관통하고 있다. 관통부(8)의 단부(30)는 트레드면(26)에 노출되어 있다. 관통부(8)는 언더 트레드(6)에까지 이르고 있다. 관통부(8)는 둘레 방향으로 연장되어 있다. 바꾸어 말하면, 관통부(8)는 고리형이다. 타이어(2)가 고리형이 아니라, 둘레 방향에 있어서 서로 이격된 복수의 관통부를 구비해도 좋다.
관통부(8)는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 본 실시형태에서는, 관통부(8)는 언더 트레드(6)와 일체이다. 관통부(8)의 고무 조성물은 언더 트레드(6)의 고무 조성물과 동일하다. 이 관통부(8)는, 언더 트레드(6)와 마찬가지로 도전성을 갖는다.
사이드월(10)은, 트레드(4)의 단부로부터 반경 방향 대략 내측 방향으로 연장되어 있다. 이 사이드월(10)의 반경 방향 외측단은 트레드(4)와 접합되어 있다. 이 사이드월(10)의 반경 방향 내측단은 클린치(12)와 접합되어 있다. 이 사이드월(10)은 카커스(16)의 손상을 방지한다. 사이드월(10)은 비도전성을 갖는다.
사이드월(10)은, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 사이드월(10)에도 이용될 수 있다. 내컷트성 및 내후성의 관점에서, 사이드월(10)에 특히 적합한 폴리머는 천연고무 및 폴리부타디엔이다.
사이드월(10)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 실리카를 포함하고 있다. 트레드(4)에 관해서 전술한 실리카를, 사이드월(10)이 포함할 수 있다. 이 사이드월(10)을 구비한 타이어(2)의 구름 저항은 작다. 실리카는 타이어(2)의 저연비 성능에 기여한다. 저연비 성능과 사이드월(10)의 강도의 관점에서, 실리카의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 35 질량부 이상이 바람직하고, 45 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은 100 질량부 이하가 바람직하다.
사이드월(10)의 고무 조성물이, 다른 보강제로서 소량의 카본블랙을 포함해도 좋다. 카본블랙은 사이드월의 강도에 기여한다. 소량의 카본블랙은, 실리카에 의한 저연비 성능을 대폭 저해하지는 않는다. 카본블랙의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 20 질량부 이하가 바람직하고, 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 5 질량부 이하가 특히 바람직하다.
사이드월(10)의 고무 조성물은 실란커플링제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물은 또한, 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
클린치(12)는 사이드월(10)의 반경 방향 대략 내측에 위치하고 있다. 클린치(12)는, 축방향에 있어서, 비드(14) 및 카커스(16)보다 외측에 위치하고 있다. 클린치(12)는 도전성을 갖는다. 클린치(12)는 림의 플랜지(32)와 접촉하고 있다. 플랜지(32)는 스틸 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 따라서, 플랜지(32)는 도전성을 갖는다.
클린치(12)는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 클린치(12)에도 이용될 수 있다. 내마모성의 관점에서, 클린치(12)에 특히 적합한 폴리머는 천연고무 및 폴리부타디엔이다.
클린치(12)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함하고 있다. 언더 트레드(6)에 관해서 전술한 카본블랙이, 클린치(12)에도 이용될 수 있다.
클린치(12)의 고무 조성물은 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
비드(14)는, 클린치(12)의 축방향 내측에 위치하고 있다. 비드(14)는, 코어(34)와, 이 코어(34)로부터 반경 방향 외측 방향으로 연장되는 에이펙스(36)를 구비하고 있다. 코어(34)는 링형이며, 권취된 비신축성 와이어를 포함한다. 와이어의 전형적인 재질은 스틸이다. 에이펙스(36)는, 반경 방향 외측 방향으로 갈수록 끝이 가늘어진다. 에이펙스(36)는 고경도의 가교 고무로 이루어진다.
카커스(16)는 카커스 플라이(38)로 이루어진다. 카커스 플라이(38)는, 양측의 비드(14) 사이에 걸쳐 있고, 트레드(4) 및 사이드월(10)을 따르고 있다. 카커스 플라이(38)는, 코어(34)의 둘레를 축방향 내측으로부터 외측을 향해 꺾여서 접혀 있다. 이 접힘에 의해, 카커스 플라이(38)에는 메인부(40)와 접힘부(42)가 형성되어 있다. 접힘부(42)는 클린치(12)와 적층되어 있다. 카커스(16)가 2 이상의 플라이를 가져도 좋다.
도 2에는, 카커스 플라이(38)의 일부가 나타나 있다. 카커스 플라이(38)는, 병렬된 다수의 코드(44)와 토핑 고무(46)로 이루어진다. 각각의 코드(44)가 적도면에 대하여 이루는 각도의 절대치는 75°~90°이다. 바꾸어 말하면, 이 카커스(16)는 레이디얼 구조를 갖는다. 코드(44)는 유기 섬유로 이루어진다. 바람직한 유기 섬유로서, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 레이온 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 및 아라미드 섬유가 예시된다.
토핑 고무(46)는 도전성을 갖는다. 이 토핑 고무(46)는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 토핑 고무(46)에도 이용될 수 있다. 토핑 고무(46)에 특히 적합한 폴리머는 천연고무이다.
토핑 고무(46)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함하고 있다. 이 고무 조성물은, 언더 트레드(6)에 관해서 전술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 카본블랙은 도전성 물질이다. 고무 조성물이 주요 보강제로서 카본블랙을 포함함으로써, 토핑 고무의 도전성이 얻어진다. 도전성의 관점에서, 카본블랙의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 35 질량부 이상이 바람직하고, 45 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은 100 질량부 이하가 바람직하다.
토핑 고무(46)의 고무 조성물은 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
도 3은, 도 2의 III-III선을 따른 확대 단면도이다. 도 3에서, 화살표 D로 나타낸 것은 카커스 코드(44)의 직경이며, 화살표 T로 나타낸 것은 카커스 플라이(38)의 두께이다. 본 명세서에서는, 차(T-D)는 토핑 고무의 최소 두께 g로 칭해진다.
카커스 코드(44)는 비도전성을 갖는다. 따라서, 카커스(16)가 도전성을 갖기 위해서는, 토핑 고무(46)의 최소 두께 g가 충분히 큰 것이 필요하다. 최소 두께 g는 0.07 mm 이상이 바람직하고, 0.08 mm 이상이 보다 바람직하고, 0.09 mm 이상이 특히 바람직하다.
최소 두께 g는, 카커스 플라이(38)의 두께 T에 비교해서 매우 작다. 따라서, 카커스(16)가 도전성을 갖기 위해서는, 토핑 고무(46)의 체적 고유 저항 ρ이 충분히 작은 것이 필요하다. 체적 고유 저항 ρ은 1.0×108 Ωㆍcm 미만이 바람직하고, 1.0×107 Ωㆍcm 이하가 보다 바람직하고, 8.0×106 Ωㆍcm 이하가 특히 바람직하다.
벨트(18)(보강층)는, 언더 트레드(6)의 반경 방향 내측에 위치하고 있다. 벨트(18)는 카커스(16)와 적층되어 있다. 벨트(18)는 카커스(16)를 보강한다. 벨트(18)는 내측층(48) 및 외측(50)을 포함한다. 도 1에서 분명한 바와 같이, 축방향에 있어서, 내측층(48)의 폭은 외측(50)의 폭보다 약간 크다. 도시되어 있지 않지만, 내측층(48) 및 외측(50)의 각각은, 병렬된 다수의 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 각 코드는 적도면에 대하여 경사져 있다. 경사 각도의 절대치는, 통상은 10° 이상 35° 이하이다. 내측층(48)의 코드의 적도면에 대한 경사 방향은, 외측(50)의 코드의 적도면에 대한 경사 방향과는 반대이다. 코드의 바람직한 재질은 스틸이다. 따라서, 코드는 도전성을 갖는다. 벨트(18)의 축방향 폭은, 타이어(2)의 최대폭의 0.7배 이상이 바람직하다. 벨트(18)가 3 이상의 층을 구비해도 좋다.
벨트(18)의 토핑 고무는 도전성을 갖는다. 이 토핑 고무는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 토핑 고무에도 이용될 수 있다. 토핑 고무에 특히 적합한 폴리머는 천연고무이다.
토핑 고무의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함하고 있다. 이 고무 조성물은, 언더 트레드(6)에 관해서 전술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 카본블랙은 도전성 물질이다. 고무 조성물이 주요 보강제로서 카본블랙을 포함함으로써, 토핑 고무의 도전성이 얻어진다. 코드 및 토핑 고무가 도전성이기 때문에, 벨트(18)의 전기 저항은 매우 작다.
내측 라이너(20)는 카커스(16)의 내측에 위치하고 있다. 적도면의 근방에서, 내측 라이너(20)는 카커스(16)의 내면에 접합되어 있다. 이 내측 라이너(20)는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물은 공기 차폐성이 우수한 기재 고무를 포함한다. 내측 라이너(20)의 전형적인 기재 고무는, 부틸고무 또는 할로겐화부틸고무다. 내측 라이너(20)는 타이어(2)의 내압을 유지한다.
내측 라이너(20)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 실리카를 포함하고 있다. 트레드(4)에 관해서 전술한 실리카를, 내측 라이너(20)는 포함할 수 있다. 이 내측 라이너(20)를 구비한 타이어(2)의 구름 저항은 작다. 실리카는 타이어(2)의 저연비 성능에 기여한다. 저연비 성능과 내측 라이너(20)의 강도의 관점에서, 실리카의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 35 질량부 이상이 바람직하고, 45 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은 100 질량부 이하가 바람직하다.
내측 라이너(20)의 고무 조성물이, 다른 보강제로서 소량의 카본블랙을 포함해도 좋다. 카본블랙은 내측 라이너(20)의 강도에 기여한다. 소량의 카본블랙은, 실리카에 의한 저연비 성능을 대폭 저해하지는 않는다. 카본블랙의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 20 질량부 이하가 바람직하고, 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 5 질량부 이하가 특히 바람직하다.
내측 라이너(20)의 고무 조성물은 실란커플링제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물은 또한, 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
내측 라이너(20)의 고무 조성물이, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함해도 좋다.
인슐레이션(22)은, 카커스(16)와 내측 라이너(20) 사이에 끼워져 있다. 인슐레이션(22)은, 카커스(16)와 견고하게 접합되고, 내측 라이너(20)와도 견고하게 접합된다. 인슐레이션(22)에 의해, 내측 라이너(20)의 카커스(16)로부터의 박리가 억제된다.
인슐레이션(22)은, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 인슐레이션(22)에도 이용될 수 있다. 카커스(16) 및 내측 라이너(20)에 대한 접착성의 관점에서, 인슐레이션(22)에 특히 적합한 폴리머는, 천연고무 및 유화 중합 스티렌-부타디엔 공중합체이다.
인슐레이션(22)의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 실리카를 포함하고 있다. 트레드(4)에 관해서 전술한 실리카를, 인슐레이션(22)이 포함할 수 있다. 이 인슐레이션(22)을 구비한 타이어(2)의 구름 저항은 작다. 실리카는, 타이어(2)의 저연비 성능에 기여한다. 실리카의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 35 질량부 이상이 바람직하고, 45 질량부 이상이 특히 바람직하다. 이 양은, 100 질량부 이하가 바람직하다.
인슐레이션(22)의 고무 조성물이, 다른 보강제로서 소량의 카본블랙을 포함해도 좋다. 카본블랙은 인슐레이션(22)의 강도에 기여한다. 소량의 카본블랙은, 실리카에 의한 저연비 성능을 대폭 저해하지는 않는다. 카본블랙의 양은, 기재 고무 100 질량부에 대하여 20 질량부 이하가 바람직하고, 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 5 질량부 이하가 특히 바람직하다.
인슐레이션(22)의 고무 조성물은 실란커플링제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물은 또한, 황 및 가황 촉진제를 포함하고 있다. 이 고무 조성물이, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 스테아르산, 산화아연 등을 포함해도 좋다.
인슐레이션(22)의 고무 조성물이 주요 보강제로 카본블랙을 포함해도 좋다.
체이퍼(24)는 비드(14)의 근방에 위치하고 있다. 타이어(2)가 림에 조립되면, 이 체이퍼(24)가 림과 접촉한다. 이 접촉에 의해 비드(14)의 근방이 보호된다. 체이퍼(24)는, 천과 이 천에 함침한 가교 고무로 이루어진다. 체이퍼(24)는 비도전성을 갖는다.
이 타이어(2)에서는, 플랜지(32), 클린치(12), 카커스(16), 벨트(18)(보강층), 언더 트레드(6) 및 관통부(8)를 통하여 정전기가 방전된다. 클린치(12)와 벨트(18) 사이의 도전을 담당하는 것은 카커스(16)이다. 클린치(12)와 벨트(18) 사이에서의 카커스(16)의 전기 저항 Rc가 작은 것에 의해, 타이어(2)의 도전성이 얻어진다. 카커스(16)의 하기 수식으로 표시되는 전기 저항 Rc는 1.0×108 Ω 미만이 바람직하다.
Rc=ρ/g/(2×3.14×r)×L×10
이 수식에서, ρ는 카커스(16)의 토핑 고무(46)의 체적 고유 저항(Ωㆍcm)이며, g는 토핑 고무(46)의 최소 두께(mm)이며, r은 타이어(2)의 축으로부터 클린치(12)의 반경 방향 외측단(52)까지의 거리(m)이며, L은 보강층의 단부(54)로부터 클린치(12)의 반경 방향 외측단(52)까지 카커스(16)의 길이(m)이다. 이 수식에서, (2×3.14×r)는 클린치(12)의 반경 방향 외측단(52)의 둘레 길이이다. 전기 저항 Rc는, 8.8×107 Ω 이하가 보다 바람직하고, 7.1×107 Ω 이하가 특히 바람직하다.
도 1에서 화살표 L1로 나타낸 것은, 클린치(12)와 카커스(16)의 접촉 길이이다. 도전성의 관점에서, 길이 L1은 5 mm 이상이 바람직하고, 10 mm 이상이 특히 바람직하다.
도 1에서 화살표 L2로 나타낸 것은, 카커스(16)와 벨트(18)의 접촉 길이이다. 도전성의 관점에서, 길이 L2는 5 mm 이상이 바람직하고, 10 mm 이상이 특히 바람직하다.
도 1에서 화살표 L3으로 나타낸 것은, 벨트(18)와 언더 트레드(6)의 접촉 길이이다. 도전성의 관점에서, 길이 L3은 5 mm 이상이 바람직하고, 10 mm 이상이 특히 바람직하다.
도 1에서 폭 W로 나타낸 것은, 관통부(8)의 노출면의 폭이다. 충분히 방전이 이루어진다는 관점에서, 폭 W는 3 mm 이상이 바람직하고, 5 mm 이상이 특히 바람직하다.
도 4에는, 타이어(2)와 함께, 림(56) 및 전기 저항 측정 장치(58)가 나타나 있다. 이 측정 장치(58)는, 절연판(60), 금속판(62), 축(64) 및 저항계(66)를 구비하고 있다. 절연판(60)의 전기 저항은 1.0×1012 Ω 이상이다. 금속판(62)의 표면은 연마되어 있다. 이 금속판(62)의 전기 저항은 10 Ω 이하이다. 이 측정 장치(58)가 이용되고, JATMA 규격에 준거하여, 타이어(2)의 전기 저항 Rt가 측정된다. 측정전에, 타이어(2)의 표면에 부착된 오염 및 이형제가 제거된다. 이 타이어(2)는 충분히 건조된다. 이 타이어(2)가 알루미늄 합금제의 림(56)에 조립된다. 조립시에, 타이어(2)와 림(56)의 접촉부에 윤활제로서 비누물이 도포된다. 이 타이어(2)에, 내압이 200 kPa가 되도록 공기가 충전된다. 이 타이어(2) 및 림(56)이 시험실에서 2시간 유지된다. 시험실의 온도는 25℃이며, 습도는 50%이다. 이 타이어(2) 및 림(56)이 축(64)에 부착된다. 이 타이어(2) 및 림(56)에 5.3 kN의 하중이 0.5분간 부하되고 나서, 이 하중이 해방된다. 이 타이어(2) 및 림(56)에 다시 5.3 kN의 하중이 0.5분간 부하되고 나서, 이 하중이 해방된다. 이 타이어(2) 및 림(56)에 5.3 kN의 하중이 2.0분간 더 부하되고 나서, 이 하중이 해방된다. 그 후, 축(64)과 금속판(62) 사이에 1000 V의 전압이 인가된다. 인가가 시작되고 나서 5분 경과후의 축(64)과 금속판(62) 사이의 전기 저항이 저항계(66)로 측정된다. 측정은, 타이어(2)의 둘레 방향을 따라서 90° 간격의 4곳에서 행해진다. 얻어진 4개의 전기 저항 중 최대치가 이 타이어(2)의 전기 저항 Rt이다.
전기 저항 Rt는 1.0×108 Ω 미만이 바람직하다. 전기 저항 Rt가 1.0×108 Ω 미만인 타이어(2)에서는, 정전기가 대전하기 어렵다. 이 관점에서, 전기 저항 Rt는 8.8×107 Ω 이하가 보다 바람직하고, 7.1×107 Ω 이하가 특히 바람직하다.
본 발명에서는, 타이어의 각 부재의 치수 및 각도는, 타이어가 정규 림에 조립되어 정규 내압이 되도록 타이어에 공기가 충전된 상태로 측정된다. 측정시에는, 타이어에는 하중이 가해지지 않는다. 본 명세서에서 정규 림이란, 타이어가 의거하는 규격에서 정해진 림을 의미한다. JATMA 규격에서의 「표준 림」, TRA 규격에서의 「Design Rim」 및 ETRTO 규격에서의 「Measuring Rim」은 정규 림이다. 본 명세서에서 정규 내압이란, 타이어가 의거하는 규격에서 정해진 내압을 의미한다. JATMA 규격에서의 「최고 공기압」, TRA 규격에서의 「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」에 게재된 「최대치」 및 ETRTO 규격에서의 「INFLATION PRESSURE」는 정규 내압이다. 승용차용 타이어의 경우는, 내압이 180 kPa인 상태로 치수 및 각도가 측정된다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공기 타이어(68)의 일부가 도시된 단면도이다. 이 타이어(68)는, 트레드(4), 언더 트레드(6), 관통부(8), 사이드월(10), 클린치(12), 비드(14), 카커스(16), 벨트(18), 밴드(70), 내측 라이너(20), 인슐레이션(22) 및 체이퍼(24)를 구비하고 있다. 도 1에 도시된 타이어(2)가 벨트(18)만을 갖는 보강층을 구비하고 있는 데 비해, 도 5에 도시된 타이어(68)는, 벨트(18)와 밴드(70)를 갖는 보강층을 구비하고 있다. 이 타이어(68)의 밴드(70) 이외의 부재의 구성은, 도 1에 도시된 타이어(2)의 그것들과 동일하다.
밴드(70)는, 언더 트레드(6)의 반경 방향 내측에 위치하고 있다. 밴드(70)는 벨트(18)와 적층되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 밴드(70)는, 병렬된 다수의 코드와 토핑 고무로 이루어진다. 코드는 나선형으로 감겨 있다. 이 밴드(70)는 소위 조인트리스 구조를 갖는다. 코드는 실질적으로 둘레 방향으로 연장되어 있다. 둘레 방향에 대한 코드의 각도는 5° 이하, 나아가 2° 이하이다. 이 코드에 의해 벨트(18)가 구속되기 때문에, 벨트(18)의 리프팅이 억제된다. 코드는 유기 섬유로 이루어진다. 바람직한 유기 섬유로는, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 및 아라미드 섬유가 예시된다.
밴드(70)의 토핑 고무는 도전성을 갖는다. 이 토핑 고무는, 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되어 있다. 이 고무 조성물의 바람직한 기재 고무는 디엔계 고무이다. 도 1에 도시된 타이어(2)의 트레드(4)에 관해서 전술한 디엔계 고무가, 토핑 고무에도 이용될 수 있다.
토핑 고무의 고무 조성물은, 주요 보강제로서 카본블랙을 포함하고 있다. 이 고무 조성물은, 도 1에 도시된 타이어(2)의 언더 트레드(6)에 관해서 전술한 카본블랙을 포함할 수 있다. 카본블랙은 도전성 물질이다. 고무 조성물이 주요 보강제로서 카본블랙을 포함함으로써, 밴드(70)의 도전성이 얻어진다.
이 타이어(68)에서는, 플랜지(32), 클린치(12), 카커스(16), 벨트(18), 밴드(70), 언더 트레드(6) 및 관통부(8)를 통하여 정전기가 방전된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과가 명확해지지만, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되어서는 안된다.
[실시예 1]
도 1에 도시된 구조를 갖는 타이어를 제작했다. 이 타이어의 사이즈는 「195/65R15」였다. 이 타이어의 부재에 이용되고 있는 고무 조성물이 하기의 표 5에 나타나 있다. 이들 고무 조성물의 상세한 것이 하기 표 1 내지 4에 나타나 있다. 각 고무 조성물의 조제에서는, 우선 황 및 가황 촉진제를 제외한 약품과, 기재 고무가, 벤버리믹서로 혼련된다. 이 혼련으로 얻어진 혼련물이 이축 오픈롤로 더 혼련되면서, 황 및 가황 촉진제가 첨가된다. 이 혼련에 의해 고무 조성물이 얻어진다. 이들 고무 조성물로 이루어진 부재가 예비 성형 공정에서 접합되어, 로우커버(raw cover)가 얻어진다. 이 로우커버가 몰드에 투입되고, 170℃의 온도하에서 15분간 가열되어 타이어가 얻어진다.
[실시예 2-8 및 비교예 1-4]
하기의 표 5-7에 나타낸 고무 조성물을 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2-8 및 비교예 1-4의 타이어를 얻었다.
Figure 112014040863842-pct00001
Figure 112014040863842-pct00002
Figure 112014040863842-pct00003
Figure 112014040863842-pct00004
고무 조성물의 기재 고무 및 약품의 상세한 것은 이하와 같다.
NR : RSS#3
S-SBR : 아사히카세이사의 상품명 「E10」
말단기 : 아미노산, 변성율 : 51 질량%, 스티렌 함유량 : 39 질량%,
비닐 결합량 : 31 질량%, Mw/Mn : 2.1
E-SBR : JSR사의 상품명 「SBR1502」
스티렌 함유량 : 23.5 질량%
브로모부틸고무 : 일본부틸사의 상품명 「브로모부틸 2255」
BR : 우베흥산사의 상품명 「우베폴 BR150B」
카본블랙 N220 : 미쓰비시화학사의 상품명 「N220」
카본블랙 N330 : 미쓰비시화학사의 상품명 「N330」
카본블랙 N550 : 미쓰비시화학사의 상품명 「N550」
카본블랙 N660 : 미쓰비시화학사의 상품명 「N660」
역청탄 : 콜필러사의 상품명 「오스틴블랙 325」
실리카 : 데구사사의 상품명 「울트라실 VN3」
질소 흡착 비표면적 : 175 ㎡/g
실란커플링제 : 데구사사의 상품명 「Si69」
비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술피드
왁스 : 오우치신흥화학공업사의 상품명 「선녹 N」
노화 방지제 : 오우치신흥화학공업사의 상품명 「노크랙 6C」
N-1,3-디메틸부틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민
오일 : 재팬에나지사의 상품명 「JOMO 프로세스 X140」
스테아르산 : 니찌유사
산화아연 : 미쓰이금속광업사의 상품명 「아연화 1호」
황 : 쯔루미화학사의 분말황
가황 촉진제 CZ : 오우치신흥화학공업사의 상품명 「녹셀러 CZ」
가황 촉진제 D : 오우치신흥화학공업사의 상품명 「녹셀러 D」
[구름 저항]
구름 저항 시험기를 이용하여, 하기의 측정 조건으로 구름 저항을 측정했다.
사용 림 : 15×6 J
내압 : 200 kPa
하중 : 6.96 kN
속도 : 80 km/h
그 결과가, 비교예 1이 기준이 된 지수로서 하기의 표 5 내지 7에 나타나 있다. 수치가 작을수록 바람직하다.
[전기 저항]
도 4에 도시된 방법으로 타이어의 전기 저항 Rt를 측정했다. 그 결과가, 하기의 표 5 내지 7에 나타나 있다.
Figure 112014040863842-pct00005
Figure 112014040863842-pct00006
Figure 112014040863842-pct00007
본 발명에 따른 공기 타이어는 여러가지 차량에 장착될 수 있다.
2, 68 : 공기 타이어 4 : 트레드
6 : 언더 트레드 8 : 관통부
10 : 사이드월 12 : 클린치
14 : 비드 16 : 카커스
18 : 벨트 20 : 내측 라이너
22 : 인슐레이션 24 : 체이퍼
32 : 플랜지 38 : 카커스 플라이
44 : 카커스 코드 46 : 토핑 고무
70 : 밴드

Claims (9)

  1. 그 외면이 트레드면을 이루는 비도전성의 트레드;
    상기 트레드의 반경 방향 내측에 위치하는 도전성의 언더 트레드;
    상기 트레드를 관통하여, 그 일단이 트레드면에 노출되고, 타단이 상기 언더 트레드에 이르는 도전성의 관통부;
    각각이 상기 트레드의 단부로부터 반경 방향 내측 방향으로 연장되는 비도전성의 한 쌍의 사이드월;
    각각이 사이드월의 단부로부터 반경 방향 내측 방향으로 연장되는 도전성의 한 쌍의 클린치;
    각각이 클린치보다 축방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드;
    상기 트레드 및 상기 사이드월의 내측을 따라서, 한쪽 비드와 다른쪽 비드 사이에 걸쳐 있는 카커스; 그리고
    상기 언더 트레드의 반경 방향 내측에서 상기 카커스와 적층되어 있는 도전성의 보강층
    을 구비하고,
    상기 카커스가, 병렬된 다수의 코드와 도전성의 토핑 고무를 포함하고,
    하기 수식으로 표시되는 상기 카커스의 전기 저항 Rc가 1.0×108 Ω 미만인 것인 공기 타이어.
    Rc=ρ/g/(2×3.14×r)×L×10
    (이 수식에서, ρ는 상기 카커스의 토핑 고무의 체적 고유 저항(Ωㆍcm)이며, g는 이 토핑 고무의 최소 두께(mm)이며, r은 타이어의 축으로부터 상기 클린치의 반경 방향 외측단까지의 거리(m)이며, L은 상기 보강층의 단부로부터 상기 클린치의 반경 방향 외측단까지의 상기 카커스의 길이(m)이다.)
  2. 제1항에 있어서, JATMA 규격에 준거하여 측정된 전기 저항 Rt가 1.0×108 Ω 미만인 것인 공기 타이어.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카커스의 토핑 고무의 최소 두께 g가 0.07 mm 이상인 것인 공기 타이어.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카커스의 토핑 고무가 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되고, 이 고무 조성물이 100 질량부의 기재 고무와 35 질량부 이상의 카본블랙을 포함하는 것인 공기 타이어.
  5. 제4항에 있어서, 상기 카커스의 토핑 고무의 체적 고유 저항이 1.0×108 Ωㆍcm 미만인 것인 공기 타이어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사이드월이 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되고, 이 고무 조성물이 100 질량부의 기재 고무와 35 질량부 이상의 실리카를 포함하는 것인 공기 타이어.
  7. 제1항에 있어서, 상기 카커스의 내측에 위치하는 내측 라이너를 더 구비하고, 이 내측 라이너가 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되고, 이 고무 조성물이 100 질량부의 기재 고무와 35 질량부 이상의 실리카를 포함하는 것인 공기 타이어.
  8. 제7항에 있어서, 상기 카커스와 상기 내측 라이너 사이에 위치하는 인슐레이션을 더 구비하고, 이 인슐레이션이 고무 조성물이 가교됨으로써 성형되고, 이 고무 조성물이 100 질량부의 기재 고무와 35 질량부 이상의 실리카를 포함하는 것인 공기 타이어.
  9. 그 외면이 트레드면을 이루는 비도전성의 트레드;
    상기 트레드의 반경 방향 내측에 위치하는 도전성의 언더 트레드;
    상기 트레드를 관통하여, 그 일단이 트레드면에 노출되고, 타단이 상기 언더 트레드에 이르는 도전성의 관통부;
    각각이 상기 트레드의 단부로부터 반경 방향 내측 방향으로 연장되는 비도전성의 한 쌍의 사이드월;
    각각이 사이드월의 단부로부터 반경 방향 내측 방향으로 연장되는 도전성의 한 쌍의 클린치;
    각각이 클린치보다 축방향 내측에 위치하는 한 쌍의 비드;
    상기 트레드 및 상기 사이드월의 내측을 따라서, 한쪽 비드와 다른쪽 비드 사이에 걸쳐 있는 카커스; 그리고
    상기 언더 트레드의 반경 방향 내측에서 상기 카커스와 적층되는 도전성의 보강층
    을 구비하고,
    상기 카커스가, 병렬된 다수의 코드와 도전성의 토핑 고무를 포함하며,
    JATMA 규격에 준거하여 측정된 전기 저항 Rt가 1.0×108 Ω 미만인 것인 공기 타이어.
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