KR101869194B1 - 다층 트레드부를 포함하는 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면과 접촉하는 캡 트레드부, 상기 캡 트레드부의 내측에 위치하는 서브 트레드부, 상기 서브 트레드부의 내측에 위치하는 제1 벨트부, 상기 제1 벨트부의 내측에 위치하며 상기 제1 벨트부 보다 타이어 폭 방향으로 더 길게 연장되는 제2 벨트부를 포함하고, 상기 캡 트레드부는 캡 트레드 상부 및 캡 트레드 하부를 포함하고, 상기 캡 트레드 하부는 타이어 폭 방향의 중심선을 포함하는 중앙 영역과 상기 중앙 영역보다 타이어 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역을 포함하며, 상기 캡 트레드 하부의 외측 영역은 상기 캡 트레드 하부의 중앙 영역에 비하여 두께가 더 두꺼운 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어에 관한 것으로, 상기 타이어는 다중층 형태에 적절한 고무 조성물을 포함함으로써, 회전저항 성능 및 제동성능을 향상시킨 타이어를 제공할 수 있다.

Description

다층 트레드부를 포함하는 타이어{TIRE COMPRISING MUTI LAYER TREAD}

본 발명은 회전저항 성능 및 제동 성능을 향상시킨 다층 트레드부를 포함하는 타이어에 관한 것이다.

최근 자동차의 고성능화에 따라 타이어에 대한 소비자들의 요구 성능 또한 다각화, 극대화 되고 있으며, 지속적인 환경문제의 대두로 인하여 환경규제 또한 강화되고 있다. 주요한 요구 성능으로는 회전저항 성능, 제동성능, 내마모성, 승차감 및 조종성(Handling & Ride) 성능, 젖은 노면에서의 제동성 및 저연비성 등이 있으며 이들 중 한, 두 가지 성능이 우수한 타이어보다는 동시에 모든 성능을 겸비하는 타이어를 선호하는 추세이다. 그러나 종래에는 회전성능과 제동성능은 상반되는 성능으로 한 가지 성능을 택하다 보면 다른 한 가지 성능은 불리해지는 경향이 있었다. 주행에 의한 고무의 변형으로 발생하는 히스테리시스 열손실이 클수록 제동 성능은 우수해지며 이러한 히스테리시스 열손실이 적을수록 회전 저항이 감소하기 때문이다. 그러나 최근 소비자들은 제동 성능에 민감하게 반응하고 있으며 회전저항 성능과 제동 성능이 동시에 우수한 제품을 요구하는 실정이기 때문에 타이어 제조 업체에서는 새로운 신개념 소재의 응용을 검토하여 이러한 상반되는 문제를 해결 하기 위한 연구 개발이 필요해지고 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 종래 기술이 가지는 문제점을 극복하고 제동 성능 및 회전저항 성능이 동시에 개선된 우수한 타이어의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 회전저항 성능 및 제동 성능이 좋은 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명은 노면과 접촉하는 캡 트레드부, 상기 캡 트레드부의 내측에 위치하는 서브 트레드부, 상기 서브 트레드부의 내측에 위치하는 제1 벨트부, 상기 제1 벨트부의 내측에 위치하며 상기 제1 벨트부 보다 타이어 폭 방향으로 더 길게 연장되는 제2 벨트부를 포함하고, 상기 캡 트레드부는 캡 트레드 상부 및 캡 트레드 하부를 포함하고, 상기 캡 트레드 하부는 타이어 폭 방향의 중심선을 포함하는 중앙 영역과 상기 중앙 영역보다 타이어 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역을 포함하며, 상기 캡 트레드 하부의 외측 영역은 상기 캡 트레드 하부의 중앙 영역에 비하여 두께가 더 두꺼운 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 제공한다.

상기 캡 트레드 하부의 외측 영역은 상기 캡 트레드 상부 방향으로 돌출된 아치형 돌출부를 포함하고, 상기 아치형 돌출부의 끝단은 서브트레드와 접하고, 상기 캡 트레드 상부의 외측 영역 끝단은 타이어 숄더부와 접하는 것일 수 있다.

상기 아치형 돌출부 정점을 폭 방향 중심선과 평행하게 연장한 연장선은 제1 벨트부의 말단과 제2 벨트부의 말단 사이에 위치하는 것일 수 있다.

상기 서브트레드에 상기 아치형 돌출부의 끝단이 접하는 각도는 10 내지 80 °인 것일 수 있다.

상기 캡 트레드 전체 높이 100 길이%에 대하여, 상기 캡 트레드 하부 외측 영역의 아치형 돌출부의 정점의 높이는 10 내지 100 길이%이고, 상기 돌출부의 정점과 접하는 캡 트레드 상부 외측 영역의 높이는 0 내지 90 길이%인 것일 수 있다.

본 발명은 또한 상기 캡 트레드 상부는 히스테리시스가 1.0X10⁷ 내지 5.0X10⁷ (0 ℃ G")이고, 상기 캡 트레드 하부는 히스테리시스가 0.04 내지 0.1 (60 ℃ tanδ)인 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 제공한다.

본 발명은 타이어 회전저항 성능 및 제동 성능이 동시에 향상된 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 트레드 및 벨트부를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 비교예에 따른 타이어 트레드 및 벨트부를 나타낸 도면이다.

본 발명은 노면과 접촉하는 캡 트레드부, 상기 캡 트레드부의 내측에 위치하는 서브 트레드부, 상기 서브 트레드부의 내측에 위치하는 제1 벨트부, 상기 제1 벨트부의 내측에 위치하며 상기 제1 벨트부 보다 길게 연장되는 제2 벨트부를 포함하고, 상기 캡 트레드부는 캡 트레드 상부 및 캡 트레드 하부를 포함하고, 상기 캡 트레드 하부는 타이어 폭 방향의 중심선을 포함하는 중앙 영역과 상기 중앙 영역보다 타이어 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역을 포함하며, 상기 캡 트레드 하부의 외측 영역은 상기 캡 트레드 하부의 중앙 영역에 비하여 두께가 더 두꺼운 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 제공한다.

도 1은 상기 다층 트레드부를 포함하는 타이어를 나타낸 단면도이다. 이하, 도 1을 참고하여 상기 타이어를 구체적으로 설명한다.

도 1을 참고하면, 상기 타이어는 노면과 접촉하는 캡 트레드부(100), 상기 캡 트레드부의 내측에 위치하는 서브 트레드부(200), 상기 서브 트레드부의 내측에 위치하는 벨트부(300)를 포함하고, 상기 캡 트레드부(100)는 캡 트레드 상부(101) 및 캡트레드 하부(102)로 구성되고, 상기 캡트레드 하부(102)는 타이어 중심선(CL)을 포함하는 중앙 영역(CA)과 상기 중앙 영역(CA)보다 트레드 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역(OA)을 가지며, 상기 캡 트레드 하부(102)의 외측 영역(OA)은 아치형으로 두께가 확장된 것을 나타낸다.

상기 중심선(CL)은 타이어의 회전축선과 수직으로 교차하고 상기 중심선(CL)을 기준으로 타이어 양쪽이 대칭인 선이다. 상기 회전축선은 타이어가 통상의 사용 중에 회전하는 중심이 되는 축선이다.

타이어의 벨트부(300)는 타이어의 트레드부에 영향을 미치며, 벨트부(300)의 균일한 강성 분포는 노면의 그립력을 결정하여 핸들링 성능 및 승차감에도 영향을 미친다. 상기 벨트부(300)는 두 겹 이상인 것일 수 있다. 상기 타이어 벨트부(300)는 제1 벨트부(301) 및 제2 벨트부(302)를 포함하고, 상기 제1 벨트부(301)는 트레드부의 폭보다 짧고, 제2 벨트부(302)는 상기 제1 벨트부(301)의 폭보다 약간 크게하여 벨트 전체를 감싸는 구조로, 트레드부의 폭과 같거나 더 길게 사용할 수 있다. 상기 벨트부(300)가 세 겹 이상인 경우, 맨 위(서브 트레드(300)에 접하는)층을 제1 벨트부(301)로 하고, 맨 아래층을 제2 벨트부(302)로 한다. 통상적으로 벨트부(300)는 보강을 위하여 2층 이상을 사용하지만, 제1 벨트부(301)와 제2 벨트부(302)의 분리가 발생할 수 있다는 문제가 있다.

특히 벨트부(300)의 분리는, 제2 벨트부(302)와 길이가 상이한 상기 제1 벨트부(301)의 말단(EG1)에서 시작되는 경우가 많고, 이 부분에서 발열이 일어나 트레드부의 내구성을 감소시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기 부분과 수직으로 근접한 캡 트레드 하부(102)의 외측 부분(OA)의 두께를 확장시켜 상기 문제점을 해결하였다.

상기 캡 트레드 하부(102)의 외측 영역(OA)은 상기 캡 트레드 상부(101) 방향으로 돌출된 아치형 돌출부를 포함하고, 상기 아치형 돌출부의 끝단은 서브트레드(200)와 접하고, 상기 캡 트레드 상부(101)의 외측 영역 끝단은 타이어 숄더부(400)와 접하는 것일 수 있다.

특히 상기 아치형 돌출부 정점(PK)을 폭 방향 중심선(CL)과 평행하게 연장한 연장선은 제1 벨트부의 말단(EG1)과 제2 벨트부의 말단(EG2) 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 벨트부(301)의 위치에 따라 상기 아치형 돌출부의 정점(PK)을 이동시킬 수 있다.

상기 서브트레드(200)에 상기 아치형 돌출부의 끝단이 접하는 각도는 10 내지 80 °인 것일 수 있다.

상기 캡 트레드 하부(102)의 외측 영역(OA)을 확장시킴에 따라 상대적으로, 캡 트레드의 상부(101)는 중앙 영역이 두껍고, 외측 영역이 얇은 형태이다. 즉 캡 트레드 상부(101)의 높이를 (a), 캡 트레드 하부(102)의 높이를 (b), 캡 트레드부(100) 전체의 높이를 (c)라 할 때, (a)+(b)=(c)이고, (c)의 값은 중앙 영역과 외측 영역이 동일하다.

즉, 상기 전체 캡 트레드(100)의 높이(c)를 100 길이%라 할 때, 상기 확장된 캡 트레드 하부(102)의 외측 영역(OA) 정점의 높이(b')는 10 내지 100 길이%인 것일 수 있고, 캡 트레드 하부(102)의 중앙 영역(CA)의 높이(b'')는 0 내지 90 길이%인 것일 수 있다.

또한 상기 전체 캡 트레드부(100)의 폭 방향 길이 100 길이%라 할 때, 상기 캡 트레드 하부(102)의 타이어 중심선(CL)을 포함하는 중앙 영역(CA)의 길이는 40 내지 90 길이%인 것일 수 있고, 상기 중앙 영역(CA)보다 트레드 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역 양쪽 OA의 합은 10 내지 60 길이%인 것일 수 있다.

상기 캡 트레드 상부(101)는 0 ^oC에서의 G"가 1.0X10⁷ 내지 5.0X10⁷로, 히스테리시스 열손실이 크고, 상기 캡 트레드 하부(102)는 60 ^oC tanδ가 0.04 내지 0.1로, 히스테리시스 열손실이 작은 다층 트레드부를 포함하는 것일 수 있다. 히스테리시스를 조절함으로써 제동 성능과 회전저항(Rolling Resistance, RR) 성능이 최적화되는 조건을 설정하여 요구되는 타이어 성능을 만족시킬 수 있다.

본 발명에 따라 캡 트레드 하부 영역에 두꺼운 외측 영역을 포함하는 타이어 트레드부는 특히, 도 2와 같이 캡 트레드 하부의 외측 영역이 아치형이 아닌 상승하는 형태로, 정점의 위치가 제1 벨트의 말단이 아닌 트레드부의 말단에 위치하거나, 도 3과 같은 캡 트레드 하부의 정점이 벨트 끝단보다 안쪽에 위치하여 외측 영역이 정점에서 더 상승하거나 내려가지 않고 유지되도록 제조되는 타이어 트레드부 보다 회전저항 성능 및 제동 성능의 향상 정도가 더 우수하다.

또한 캡 트레드 하부의 외측 영역의 위치가 제1 벨트부의 말단(EG1)과 제2 벨트부의 말단(EG2) 사이에 위치하는 것이 아닌 도 4와 같이 내측으로 치우치는 경우 회전저항 성능이 저조하다.

상기 트레드부는 원료고무에 실리카를 더 포함할 수 있다. 상기 실리카는 구체적으로 상기 실리카는 질소흡착량이 100 내지 180 ㎡/g, CTAB 흡착량이 110 내지 170_㎡/g인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 실리카의 분산성 향상을 위하여 커플링제를 추가적으로 포함할 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 원료고무 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 커플링제의 함량이 10 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 제동성능이 매우 저하될 수 있다.

또한 상기 원료고무는, 스티렌 부타디엔 고무 또는 스티렌 부타디엔 고무와 부타디엔 고무의 합성고무인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 상기 캡 트레드 상부(101)의 원료고무는 원료고무 100 중량부에 대하여, 스티렌 부타디엔 고무 80 내지 90 중량부 및 부타디엔 고무 10 내지 20 중량부를 포함하고, 상기 캡 트레드 하부(102)의 원료고무는 원료고무 100 중량부에 대하여, 스티렌 부타디엔 고무 80 내지 100 중량부 및 부타디엔 고무 0 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 캡 트레드 하부(102)의 원료고무는 스티렌 부타디엔 고무 대신 천연고무를 사용할 수 있고, 바람직하게 원료고무 100 중량부에 대하여, 천연고무 50 내지 80 중량부 및 부타디엔 고무 20 내지 50 중량부를 포함하는 것일 수 있다.

상기 캡 트레드 상부(101)의 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 80 중량부 미만인 경우 높은 히스테리시스 물성을 얻기에 어렵고, 90 중량부를 초과하는 경우 배합이나 마모 등의 문제가 발생할 수 있다.

상기 스티렌 부타디엔 고무는 유리전이온도(Tg)가 -65 내지 -10 ℃인 것일 수 있고, 상기 유리전이온도의 범위를 갖는 스티렌 부타디엔 고무를 상기 원료고무로 적용하는 경우에는 제동특성을 향상시킬 수 있다. 이는 회전 저항 성능 및 저연비 성능에 유리한 이점으로 작용한다.

상기 캡 트레드부(100)를 제조하기 위한 고무 조성물은 선택적으로 추가적인 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 연화제, 노화방지제, 활성화제 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 타이어용 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 있고, 나프텐산 오일(Naphthenic oil)이 함유된 유황을 사용할 수 있다.

유황 가류제로는 구체적으로 원소 유황 또는 유황을 만들어 내는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드(amine disulfide), 고분자 유황 등을 사용할 수 있다.

상기 유기 과산화물은 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발레레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 가류제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5.0 중량부로 포함되는 것이 적절한 가류 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.

상기 술펜아미드계 가류촉진제로는, 예컨대 N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(CBS), N-tert-부틸-2-벤조티아질술펜아미드(TBBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아질술펜아미드, N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸술펜아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 술펜아미드계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티아졸계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아질디설파이드(MBTS), 2-머캅토벤조티아졸의 나트륨염, 2-머캅토벤조티아졸의 아연염, 2-머캅토벤조티아졸의 구리염, 2-머캅토벤조티아졸의 시클로헥실아민염, 2-(2,4-디니트로페닐)머캅토벤조티아졸, 2-(2,6-디에틸4-모르폴리노티오)벤조티아졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티아졸계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티우람계 가류촉진제로는, 예컨대 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람모노설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 디펜타메틸렌티우람헥사설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 펜타메틸렌티우람테트라설파이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티우람계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 티오우레아계 가류촉진제로는, 예컨대 티아카르바미드, 디에틸티오요소, 디부틸티오요소, 트리메틸티오요소, 디오르토톨릴티오요소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 티오우레아계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 구아니딘계 가류촉진제로는, 예컨대 디페닐구아니딘, 디오르토톨릴구아니딘, 트리페닐구아니딘, 오르토톨릴비구아니드, 디페닐구아니딘프탈레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구아니딘계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 디티오카르밤산계 가류촉진제로는, 예컨대 에틸페닐디티오카르밤산아연, 부틸페닐디티오카르밤산아연, 디메틸디티오카르밤산나트륨, 디메틸디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산아연, 디부틸디티오카르밤산아연, 디아밀디티오카르밤산아연, 디프로필디티오카르밤산아연, 펜타메틸렌디티오카르밤산아연과 피페리딘의 착염, 헥사데실이소프로필디티오카르밤산아연, 옥타데실이소프로필디티오카르밤산아연 디벤질디티오카르밤산아연, 디에틸디티오카르밤산나트륨, 펜타메틸렌디티오카르밤산피페리딘, 디메틸디티오카르밤산셀레늄, 디에틸디티오카르밤산텔루늄, 디아밀디티오카르밤산카드뮴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 디티오카르밤산계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 가류촉진제로는, 예컨대 아세트알데히드-아닐린 반응물, 부틸알데히드-아닐린 축합물, 헥사메틸렌테트라민, 아세트알데히드-암모니아 반응물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 이미다졸린계 가류촉진제로는, 예컨대 2-머캅토이미다졸린 등의 이미다졸린계 화합물을 사용할 수 있고, 상기 크산테이트계 가류촉진제로는, 예컨대 디부틸크산토겐산아연 등의 크산테이트계 화합물을 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 5.0 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 0.5 내지 5 중량부 및 0.5 내지 1.5 중량부로 사용할 수 있다. 상기 산화아연과 상기 스테아르산의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가황 속도가 느려 생산성이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 스코치 현상이 발생하여 물성이 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 식물유지로는 피마자유, 면실유, 아마인유, 카놀라유, 대두유, 팜유, 야자유, 낙화생유, 파인유, 파인타르, 톨유, 콘유, 쌀겨기름, 홍화유, 참기름, 올리브유, 해바라기유, 팜핵유, 동백유, 호호바유, 마카다미아너트유, 사플라워 오일, 동유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 연화제는 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 내지 50 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 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.

상기 캡 트레드부(100)를 제조하기 위한 고무 조성물은 통상적인 2단계의 연속 제조 공정을 통하여 제조될 수 있다. 즉, 110 내지 190 ℃에 이르는 최대 온도, 바람직하게는 130 내지 180 ℃의 고온에서 열기계적 처리 또는 혼련시키는 제1 단계("비생산" 단계라고 함) 및 가교결합 시스템이 혼합되는 피니싱 단계 동안, 전형적으로 110℃ 미만, 예를 들면 40 내지 100 ℃의 저온에서 기계적 처리하는 제2 단계("생산" 단계라고 함)를 사용하여 적당한 혼합기 속에서 제조할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 서술한 형태의 트레드부를 포함하는 것이다.

상기 타이어 트레드용 고무 조성물을 이용한 트레드부를 포함하는 타이어를 제조하는 방법은 종래에 타이어의 제조에 이용되는 방법이면 어느 것이든 적용이 가능한 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.

상기 타이어는 소형 트럭용 타이어(LTR), 승용차용 타이어일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

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 1: 고무 조성물의 제조]

하기 표 1과 같은 조성을 이용하여 하기의 실시예 및 비교예에 따른 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다. 상기 고무 조성물의 제조는 통상의 고무 조성물의 제조방법에 따랐으며 특별히 한정되지 않는다.

	실시예1		비교예 1
캡트레드	상부	하부	단층
SBR	90	90	80
BR	10	10	20
NR	-	-	-
실리카	95	50	80
CA(mm)	170		170
OA(mm)	70		70
b'(mm)	2		0
b"(mm)	5		0

SBR: 유리전이온도(Tg)가 -40℃인 스티렌 부타디엔 고무

BR: 유리전이온도(Tg)가 -35℃인 부타디엔 고무

NR: 타이어 제조시 사용되는 천연고무

실리카: 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N₂SA)이 140 ㎡/g이고, CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide)흡착 비표면적이 130 ㎡/g인 실리카

CA, OA, b', b": 타이어 트레드부의 구조는 도 1과 같이 제조하였다. 각각의 값은 mm로 나타내었고, OA는 양쪽 OA 길이의 합을 표시하였다.

[ 실험예 1: 회전저항 성능 및 제동 성능 평가]

실시예1과 비교예 1의 타이어 회전저항 성능 및 제동 성능을 하기 표 3에 나타내었다. 타이어는 225/45R 17 K415을 기준으로 하였고, 비교예 1의 실험값을 100으로 하여 인덱스화 하였다.

항목	실시예1	비교예1
	다중층	단층
회전저항 성능(Index%)	106	100
제동 성능(Index%)	107	100

상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1은 비교예 1 대비 약 7%이상 회전저항 성능 및 제동 성능이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

다중층 트레드에 적합한 고무를 선택적으로 적용한 경우 일반적인 타이어 대비 회전저항 성능 및 제동 성능이 향상되며 트레이드 오프(Trade-off) 현상을 극복할 수 있다는 것을 예상할 수 있었다. 즉 캡 트레드 하부는 회전저항 성능 위주 고무, 캡 트레드 상부에는 제동 성능 위주 고무를 적용하여 회전저항 성능 및 제동 성능 모두 향상 시킬수 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.

100: 캡 트레드부
101: 캡 트레드 상부 102: 캡 트레드 하부
200: 서브 트레드부
300: 벨트부
301: 제1 벨트부 302: 제2 벨트부
400: 숄더부
CL: 중심선 PK: 정점
CA: 중앙 영역 OA: 외측 영역
EG1: 제1 벨트부의 말단 EG2: 제2 벨트부의 말단
a: 캡 트레드 상부 길이 b: 캡 트레드 하부 길이
c: 캡 트레드 전체 길이

Claims (6)

1. 노면과 접촉하는 캡 트레드부,
   상기 캡 트레드부의 내측에 위치하는 서브 트레드부,
   상기 서브 트레드부의 내측에 위치하는 제1 벨트부,
   상기 제1 벨트부의 내측에 위치하며 상기 제1 벨트부 보다 타이어 폭 방향으로 더 길게 연장되는 제2 벨트부를 포함하고,
   상기 캡 트레드부는 캡 트레드 상부 및 캡 트레드 하부를 포함하고,
   상기 캡 트레드 하부는 타이어 폭 방향의 중심선을 포함하는 중앙 영역과 상기 중앙 영역보다 타이어 폭 방향의 양 말단에 배치되는 외측 영역을 포함하며,
   상기 캡 트레드 하부의 외측 영역은 상기 캡 트레드 상부 방향으로 돌출된 아치형 돌출부를 포함하고, 상기 아치형 돌출부의 끝단은 서브트레드와 접하고, 상기 캡 트레드 상부의 외측 영역 끝단은 타이어 숄더부와 접하며,
   상기 아치형 돌출부 정점을 폭 방향 중심선과 평행하게 연장한 연장선은 제1 벨트부의 말단과 제2 벨트부의 말단 사이에 위치하는 것인
   다층 트레드부를 포함하는 타이어.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 서브트레드에 상기 아치형 돌출부의 끝단이 접하는 각도는 10 내지 80 °인 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어.
5. 제1항에 있어서,
   상기 캡 트레드 전체 높이 100 길이%에 대하여, 상기 캡 트레드 하부 외측 영역의 아치형 돌출부의 정점의 높이는 10 내지 100 길이%이고, 상기 돌출부의 정점과 접하는 캡 트레드 상부 외측 영역의 높이는 0 내지 90 길이%인 것인 다층 트레드부를 포함하는 타이어.
6. 삭제

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