KR101999020B1 - 시트 및 이를 포함하는 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시트 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 상기 시트는 타이어 코드(tire cords), 상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고 상기 토핑 고무 표면에 위치하는 전도성 섬유(fiber)를 포함한다.
상기 시트는 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용한 타이어에 우수한 전도성을 부여할 수 있다.

Description

시트 및 이를 포함하는 타이어{SHEET AND TIRE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 시트 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용한 타이어에 우수한 전도성을 부여할 수 있는 시트 및 이를 포함하는 타이어에 관한 것이다.
과거 카본계 고무 조성물은 정전기에 대한 큰 문제가 없었으나, 차량의 트랙션, 연비 절감 요구성능의 증가에 따라 실리카 고함유(high Loading Silica) 고무 조성물의 적용이 증가하고 있다. 실리카 함량이 높은 고무 조성물은 정전기를 노면으로 방출하는데 문제가 있다.
이렇게 저회전저항(Low Rolling Resistance, LRR)을 갖는 타이어에서 정전기를 노면으로 방출하기 위한 방법으로, 보통은 전기전도성 LRR 사이드월 고무 조성물 혹은 전기전도성 LRR 카카스 고무 조성물 개발을 고려할 수 있다. 그러나 자동차 제조업체에서 요구하는 수준인 1000 V에서 100 MΩ 이하의 저항 값을 갖는 LRR 고무 조성물의 개발은 매우 어려운 실정이다.
또한, LRR 성능과 전기전도성은 트레이드 오프 관계에 있어서 LRR 성능과 전기전도성을 동시에 만족하는 고무 조성물을 개발하는데 많은 시간과 비용이 필요하다. 특히, 기존의 사이드월 고무 조성물의 회전저항의 영향도가 크기 때문에, 사이드월을 통전성을 포기한 채 낮은 회전저항 특성의 고무 조성물을 사용하게 될 경우, 카카스 고무 조성물에 통전성을 부여하는 방법을 사용하는 것이 보통의 방법이다. 그러나 카카스 고무 조성물에 통전성을 부여하기 위해서는 통전성을 높이고 고무의 강도나 모듈러스가 올라가는 방향인 스트럭쳐(structure)가 발달한 카본블랙을 사용하여야 한다. 이러한 방법은, 고무 조성물이 압연 가공 중 발열에 불리하여, 가공성이 어려운 문제점이 있고, 원하는 통전성을 얻기 위해 더욱 구조가 발달된 카본을 사용할 경우 점점 가공성이 불리해지는 단점이 있기에 실제 타이어에서 통전성과 낮은 회전저항을 동시에 양립하는 것은 기술적으로 어려움이 많다.
본 발명의 목적은 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용한 타이어에 우수한 전도성을 부여할 수 있는 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 시트를 포함하는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어 코드(tire cords), 상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고 상기 토핑 고무 표면에 위치하며, 합성 섬유 또는 천연 섬유의 표면에 금속이 도금된 전도성 섬유(fiber)를 포함하는 시트를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 타이어 코드(tire cords), 상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고 상기 토핑 고무 표면에 위치하며, 카본 파이버(carbon fiber)와 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(fiber)를 포함하는 시트를 제공한다.
상기 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 천연 섬유는 레이온 섬유, 라이오셀 섬유 및 코튼(cotton) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 전도성 섬유는 상기 표면에 금속이 도금된 합성 섬유 또는 천연 섬유와 상기 표면에 금속이 도금되지 않은 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 것일 수 있다.
상기 전도성 섬유의 직경은 0.05 내지 0.5 mm, 방적사(spun yarn) 기준으로 5 내지 100 번수('S)이고, 필라멘트사(filament yarn) 기준으로 50 내지 1000 데니어(denier)일 수 있다.
상기 전도성 섬유는 전기 도금, 무전해 도금, 화학적 기상 증착 도금 및 물리적 기상 증착 도금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 합성 섬유 또는 천연 섬유의 표면에 금속을 도금할 수 있다.
상기 시트는 상기 전도성 섬유를 1 내지 60 개 포함할 수 있다.
상기 전도성 섬유는 상기 시트의 양면 또는 타이어 트레드와 마주보는 일면에 위치할 수 있다.
상기 타이어 코드와 상기 전도성 섬유가 이루는 각도의 예각은 0 내지 90˚일 수 있다.
상기 전도성 섬유는 상기 토핑 고무 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태일 수 있다.
상기 토핑 고무는 천연고무 20 내지 50 중량부 및 에멀젼 중합 스타이렌 부타디엔 고무 50 내지 80 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙 20 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.
상기 토핑 고무는 합성 스타이렌 부타디엔 고무 10 내지 40 중량부 및 천연고무 60 내지 90 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 제 1 카본블랙 10 내지 40 중량부 및 STSA 값이 70 내지 80 m2/g이고, COAN 값이 83 내지 93 cc/100g이고, OAN 값이 96 내지 108 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 76 내지 88 mg/g인 제 2 카본블랙 20 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기 시트는 카카스(carcass)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 시트를 포함하는 타이어를 제공한다.
상기 타이어는 1000 V의 전압에서 0.1 MΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가질 수 있다.
본 발명의 시트는 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용한 타이어에 우수한 전도성을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트가 카카스인 경우를 나타내는 평면도이다.
도 2는 상기 도 1을 A-A' 선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 시트는 타이어 코드(tire cords), 상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고 상기 토핑 고무 표면에 위치하는 전도성 섬유(fiber)를 포함한다.
예를 들어, 상기 시트는 타이어에 사용되면서 상기 토핑 고무로 토핑된 타이어 코드를 포함하는 것이면 어느 것이나 가능하며, 예를 들면 카카스를 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 상기 시트가 카카스인 경우를 나타내는 평면도이고, 도 2는 상기 도 1를 A-A' 선으로 절단한 단면도이다. 이하, 상기 도 1 및 2를 참고하여 상기 시트에 대하여 설명한다.
상기 도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 시트(100)는 타이어 코드(10)와 상기 타이어 코드(10)를 토핑하는 토핑 고무(20)를 포함한다. 상기 토핑 고무(20)는 상기 타이어 코드(10)를 감싸면서 상기 타이어 코드(10) 사이사이로 침투하여 상기 시트(100)가 형성되도록 한다.
상기 타이어 코드(10)는 일반적으로 타이어에 사용되는 카카스용 코드이면 어느 것이나 사용 가능하며, 스틸 코드(steel code)나 직물 코드(textile code) 등을 이용할 수 있다.
한편, 상기 시트(100)는 상기 토핑 고무(20) 표면에 배치되는 전도성 섬유(30)을 포함한다. 상기 전도성 섬유(30)를 통하여 상기 시트(100)는 전도성을 가지게 되고, 이를 포함하는 타이어의 정전기 성능을 개선시킬 수 있다.
상기 전도성 섬유(30)는 일 예로 합성 섬유 또는 천연 섬유의 표면에 금속이 도금된 전도성 섬유(30)일 수 있고, 다른 일 예로 카본 파이버(carbon fiber)와 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(30)일 수 있다.
상기 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 천연 섬유는 레이온 섬유, 라이오셀 섬유 및 코튼(cotton) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 합성 섬유 또는 천연 섬유 표면에 도금된 금속은 전기전도성이 우수한 구리, 은, 금, 백금 등일 수 있다. 일 예로, 상기 표면에 구리가 도금된 합성 섬유 또는 천연 섬유는 상기 합성 섬유 또는 천연 섬유를 황산 구리 등의 금속염을 포함하는 전해액에 침지한 후 전기 도금 또는 무전해 도금하거나, 화학적 기상 증착 또는 물리적 기상 증착 등의 방법을 통해서도 도금할 수 있다.
상기 카본 파이버와 상기 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(30)의 제조 방법은 상기 타이어 코드(10) 제조시 여러 종류의 섬유를 혼방하는 기술이 이미 잘 알려져 있으므로 이를 적용하여 어려움 없이 제조할 수 있다. 상기 전도성 섬유(30)로 상기 카본 파이버만을 적용하는 것이 전도성 면에서 바람직하나, 이 보다 상기 카본 파이버와 상기 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(30)를 적용하는 것이 가격적인 부분이나, 압연물 시트에 부착되어야 하는 작업성 면에서 바람직하다.
또한, 상기 전도성 섬유(30)는 상기 표면에 금속이 도금된 합성 섬유 또는 천연 섬유와 상기 표면에 금속이 도금되지 않은 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 것일 수 있다. 상기 표면에 금속이 도금된 합성 섬유 또는 천연 섬유와 상기 표면에 금속이 도금되지 않은 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(30)의 경우 가격적인 부분이나, 압연물 시트에 부착되어야 하는 작업성 면에서 장점이 있다.
상기 전도성 섬유(30)의 직경은 제조의 용이성과 타이어의 내구성 및 전도성 성능을 고려하여 0.05 내지 0.5 mm, 방적사(spun yarn) 기준으로 5 내지 100 번수('S)이고, 필라멘트사(filament yarn) 기준으로 50 내지 1000 데니어(denier)일 수 있다. 여기서, 상기 번수는 면번수, 모번수, 마번수가 있고, 상기 면번수는 면사의 무게가 1 파운드(453 g)일 때 840 야드(768 m) 길이가 되면 1 번수라 하고, 상기 모번수는 모사의 무게가 1 kg일때 1 km 길이가 되면 1 번수라 하고, 상기 마번수는 마사의 무게가 1 파운드(453 g)일때 300 야드(274 m) 길이가 되면 1 번수라 한다. 또한, 상기 데니어는 필라멘트사 길이 9000 m를 기준으로 1 g일때 1 데니어라 한다. 상기 전도성 섬유(30)의 직경이 0.05 mm 미만, 방적사 기준으로 100 번수('S) 초과 방적사 기준으로 5 번수('S) 미만, 필라멘트사 기준으로 50 데니어 미만인 경우 인장 강력이 부족하여 작업성에 불리할 수 있고, 0.5 mm 초과, 방적사 기준으로 5 번수('S) 미만, 필라멘트사 기준으로 1000 데니어 초과인 경우 너무 굵어서 타이어 내부에서 이물질로 작용할 수 있다.
상기 전도성 섬유(30)는 정전기 성능과 강성 증가를 위해서 많을 수록 좋지만, 이에 따라 타이어의 중량이 증가하므로, 타이어의 중량 및 성능을 고려하여 10 내지 50mm, 바람직하게 10 내지 30mm의 간격으로 배열될 수 있고, 상기 시트(100)는 상기 전도성 섬유(30)를 1 내지 60 개 포함할 수 있다. 상기 전도성 섬유(30)의 간격이 10 mm 미만인 경우 경제적으로 비효율적이며, 타이어에서 이물질로 작용하여 타이어의 내구성이 저하될 수 있고, 50mm를 초과하는 경우 원하는 수준의 전기전도도를 확보하지 못할 수 있다. 상기 전도성 섬유(30)가 1 개 미만이면 제조되는 타이어 1본당 최소 1개의 전도성 섬유(30)가 들어갈 수 없어 전기전도도를 확보할 수 없으며, 60 개를 초과하면 경제적으로 비효율적이며, 지나치게 많은 개수로, 타이어 상 내구의 문제가 있을 수 있다.
상기 전도성 섬유(30)는 상기 토핑 고무(20)의 일면뿐만 아니라, 상기 토핑 고무(20)의 양면에 위치할 수 있다. 상기 전도성 섬유(30)가 상기 토핑 고무(20)의 일면에만 위치하는 경우 상기 전도성 섬유(30)는 상기 시트(100)가 타이어 트레드와 마주보는 일면에 위치할 수 있다.
상기 전도성 섬유(30)는 상기 타이어 코드(10)에 대하여 어느 각도 또는 방향으로도 배치될 수 있으나, 상기 시트(100)가 상기 타이어에 장착되는 경우, 상기 타이어의 원주 방향에 대하여 비스듬하거나 수직 방향으로 배치되어 원주 방향으로 감기는 타이어 코드(10) 이외에 타이어의 강성과 내구 성능을 향상시키는 구조로도 활용할 수 있다. 따라서, 상기 타이어 코드(10)와 상기 전도성 섬유(30)가 이루는 각도의 예각은 0 내지 90˚일 수 있다. 또한, 상기 전도성 섬유(30)는 상기 토핑 고무(20) 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태일 수 있다.
다만, 상기 전도성 섬유(30)는 상기 토핑 고무(20)의 양 끝단까지 연장되어 상기 토핑 고무(20)의 양 끝단에서 노출되는 것이 정전기 성능을 더욱 개선시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 전도성 섬유(30)는 상기 시트(100)의 압연 공정 또는 재단 공정시 상기 시트(100)의 표면에 부착될 수 있다. 구체적으로, 상기 시트(100)가 캘린더를 통과한 직후에서부터 압연물의 권취 공정 사이의 공정 중 임의의 부분에서 상기 시트(100) 표면에 상기 전도성 섬유(30)를 부착시킬 수 있다. 이때, 부착 방법은 진행 중인 압연된 시트(100)의 표면에 상기 전도성 섬유(30)를 공급함과 동시에 롤러 등을 이용하여 부착과 함께 눌러주거나, 섬유 가이드(yarn guide)를 장착하여 상기 전도성 섬유(30)의 부착 위치를 고정한 후, 상기 압연된 시트(100)의 이동에 맞추어 부착하는 등의 방식을 적용할 수 있다.
상기 시트(100)는 타이어에 응집되는 정전기를 효과적으로 노면에 방출함에 따라, 상기 시트(100)를 포함하는 타이어는 1000 V의 전압에서 0.1 MΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가질 수 있다. 상기 타이어가 1000 V의 전압에서 저항값이 0.1 MΩ 미만 값을 가지도록 하기 위해서는 다른 트레이드 오프(trade off) 항목들이 많으며, 예를 들어 통전 컴파운드를 추가 적용하거나 전도성 섬유를 과도하게 사용함으로써 회전 저항(LRR)에 불리해질 수 있고, 100 MΩ을 초과하는 경우 타이어의 정전기를 배출하지 못할 수 있다.
상기 시트(100)는 차량에서 전해져 오는 정전기를 타이어 트레드 부까지 효과적으로 이동시켜 지면까지 전달할 수 있다. 이를 통하여, 고무 조성물의 조성 이외의 부분에서 전기전도도를 부여함에 따라, 카카스 토핑 고무 조성물 및 사이드월 고무 조성물의 LRR(Low Rolling Resistance)용 개발에 대한 자유도를 높여줄 수 있다. 즉, 상기 사이드월 고무 조성물과 상기 카카스 토핑 고무 조성물에 전기전도도에 대한 요구도가 감소되므로, 회전저항을 개선하기 위한 고무 조성물을 적용할 수 있고, 결과적으로 상기 전도성 섬유(30)를 적용함으로써, 정전기 문제의 해소와 낮은 회전저항의 연비개선 타이어를 제조할 수 있다.
이에 따라, 상기 토핑 고무(20)는 일반적으로 타이어에 사용되는 텍스타일 코드용 토핑 고무이면 어느 것이나 적용 가능하지만, 상기 토핑 고무(20)는 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용할 수 있다. 상기 토핑 고무(20)는 천연고무 20 내지 50 중량부, 에멀젼 중합 스타이렌 부타디엔 고무 50 내지 80 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙 20 내지 60 중량부로 이루어진 LRR 특성이 우수한 조성을 가질 수 있다. 상기 토핑 고무(20)가 상기와 같이 조성되는 경우 스타이렌 부타디엔 고무가 포함된 점에서 접착에 유리하며, 구조가 발달하지 않은 카본블랙을 사용함에 따라 내부 발열이 감소하여 회전 저항에 유리하고, 카본블랙의 중량부도 적게 가져감에 따라 발열이 줄어드는 점에서 바람직하다. 상기 타이어는 상기와 같은 조성의 토핑 고무(20)를 포함하는 경우에도, 상기 시트(100)를 포함함에 따라 1000 V의 전압에서 0.1 MΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙은 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙일 수 있다.
그럼에도, 상기 토핑 고무(20)는 상기 시트(100)의 전기전도도를 더욱 향상시키기 위하여 통전성 토핑 고무 조성물일 수도 있다. 상기 통전성 토핑 고무 조성물은 합성 스타이렌 부타디엔 고무 10 내지 40 중량부, 천연고무 60 내지 90 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙 10 내지 40 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 잘 발달한 제 2 카본블랙 20 내지 50 중량부로 이루어진 조성을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙은 STSA 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙일 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 잘 발달한 제 2 카본블랙은 STSA 값이 70 내지 80 m2/g이고, COAN 값이 83 내지 93 cc/100g이고, OAN 값이 96 내지 108 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 76 내지 88 mg/g인 카본블랙일 수 있다.
또한, 상기 사이드월 고무는 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용할 수 있다. 상기 사이드월 고무는 천연고무 30 내지 70 중량부, 합성 부타디엔 고무 30 내지 70 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙 20 내지 70 중량부로 이루어진 조성을 가질 수 있다. 상기 사이드월 고무가 상기와 같이 조성되는 경우 발열이 감소하여, 연비가 우수한 점에서 바람직하다. 상기 타이어는 상기와 같은 조성의 사이드월 고무를 포함하는 경우에도, 상기 시트(100)를 포함함에 따라 1000 V의 전압에서 0.1 MΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙은 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙일 수 있다.
한편, 상기 사이드월 고무는 상기 타이어의 전기전도도를 더욱 향상시키기 위하여 통전성 토핑 고무 조성물일 수도 있다. 상기 통전성 사이드월 고무 조성물은 천연고무 70 중량부, 합성 부타디엔 고무 30 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙 30 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙 20 중량부로 이루어진 조성을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙은 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙일 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙은 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 118 내지 129 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 91 내지 101 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 108 내지 118 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 150 내지 165 mg/g인 카본블랙일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타이어는 상기 시트(100)를 포함한다. 도 3은 상기 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 타이어(200)는 트레드부(210), 사이드월부(220), 벨트부(230), 카카스부(240) 및 이너라이너부(250)를 포함한다. 상기 타이어(200)는 상기 구조로 한정되지 않으며 종래에 알려진 모든 타이어의 구조가 적용될 수 있다.
상기 트레드부(210)는 지면과 직접 접촉하는 부분으로 자동차의 구동력 및 제동력을 노면에 전달하며, 캡트레드(211)와 언더트레드(212)를 포함할 수 있다. 상기 사이드월(220)은 상기 카카스부(240)를 외부의 충격으로부터 보호하고 스티어링 휠의 움직임을 비드(도시하지 않음)를 거쳐 상기 트레드부(210)에 전달하는 중간 위치 역할을 한다. 상기 벨트부(230)는 노면 접지력 및 핸들링 등의 성능을 조절하는 벨트(Belt)와 상기 스틸 벨트 층간의 분리를 방지하기 위한 보강 캡플라이(Capply)와 벨트 쿠션(Belt Cushion) 등의 구성을 포함할 수 있다. 상기 카카스부(240)는 타이어의 골격을 이루는 뼈대 역할을 하며 상기 이너라이너(250)와 함께 공기압을 유지하여 외부로부터 부가되는 하중을 지지하는 역할을 한다. 상기 이너라이너(250)는 타이어 내부의 공기압을 유지하는 기능을 한다.
이때, 상기 시트(100)는 상기 카카스부(240)에 적용 가능하다. 상기 타이어(200)가 상기 카카스부(240)에 상기 시트(100)를 포함하는 경우, 차량에서 발생한 정전기는 차량의 휠(wheel)을 통해 상기 사이드월(220)로 전달되고, 이어서 상기 벨트부(230), 상기 카카스부(240) 및 상기 트레드부(210)를 지나가며 지면에 배출된다.
한편, 상기 타이어(200)는 바람직하게 일반 승용 타이어일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 타이어(200)는 승용차용 타이어, 경트럭 타이어, SUV타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 바이어스 트럭 타이어 또는 바이어스 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어(200)는 레디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3)
하기 표 1 및 표 2에서와 같이, 타이어 225/45R17 규격을 선정하여, 비교예 1 내지 3에서는 일반 면재질 섬유를 사용하였고, 실시예 1 내지 7에서는 구리 도금된 전도성 섬유를 사용하여 카카스를 제조하였다. 상기 비교예 1 내지 3과 상기 실시예 1 내지 7에서는 타이어 1본에 섬유 8 개를 사용하였다.
구분 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
규격 225/45R17 225/45R17 225/45R17 225/45R17 225/45R17
적용 부위 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면
적용 섬유 면 재질 30 's 방적사 구리가 전기 도금된 30 's 폴리우레탄 계 방적사 구리가 전기 도금된 150 데니어 폴리우레탄 계 필라멘트사 구리가 전기 도금된 30 's Nylon66 방적사 구리가 전기 도금된 30 's Rayon계 방적사
카카스 토핑 고무 조성물1) 일반 고무 조성물(비통전) 일반 고무 조성물(비통전) 일반 고무 조성물(비통전) 일반 고무 조성물(비통전) 일반 고무 조성물(비통전)
사이드월 고무 조성물2) 일반 고무 조성물(통전) 일반 고무 조성물(통전) 일반 고무 조성물(통전) 일반 고무 조성물(통전) 일반 고무 조성물(통전)
1) 카카스 토핑 고무 조성물: 합성 스타이렌-부타디엔 고무 30 중량부, 천연고무 70 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 발달하지 않은 특성을 가지는 카본블랙 70 중량부로 이루어진 비 통전성 일반 고무 조성물. 상기 파티클 사이즈가 크고 구조가 발달하지 않은 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임.
2) 사이드월 고무 조성물: 천연고무 70 중량부, 합성 부타디엔 고무 30 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙 30 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙 20 중량부로 이루어진 통전성을 가지는 고무 조성물. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙은 STSA 값이 123 m2/g이고, COAN 값이 96 cc/100g이고, OAN 값이 113 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 160 mg/g인 카본블랙임.
구분 비교예 2 비교예3 실시예 5 실시예 6 실시예 7
규격 225/45R17 225/45R17 225/45R17 225/45R17 225/45R17
적용 부위 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면 카카스 표면
적용 섬유 면 재질 30 's
방적사		 면 재질 30 's
방적사		 구리가 전기 도금된 30 's 폴리우레탄 계 방적사 구리가 전기 도금된 30 's Nylon66 방적사 구리가 전기 도금된 30 's Rayon계 방적사
카카스 토핑 고무 조성물1) LRR 고무 조성물
(비통전)		 통전 고무 조성물 LRR 고무 조성물
(비통전)		 LRR 고무 조성물
(비통전)		 LRR 고무 조성물
(비통전)
사이드월 고무 조성물2) LRR 고무 조성물
(비통전)		 통전 고무 조성물 LRR 고무 조성물
(비통전)		 LRR 고무 조성물
(비통전)		 LRR 고무 조성물
(비통전)
1) 카카스 토핑 고무 조성물(LRR 고무 조성물): 에멀젼 중합 스타이렌 부타디엔 고무 70 중량부, 천연고무 30 중량부를 포함하는 원료고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 특성을 가지는 카본블랙 30 중량부로 이루어진 LRR 고무 조성물. 상기 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임.
카카스 토핑 고무 조성물(통전 고무 조성물): 합성 스타이렌 부타디엔 고무 30 중량부, 천연고무 70 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙 30 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 상대적으로 구조가 잘 발달한 제 2 카본블랙 40 중량부로 이루어진 통전성 토핑 고무 조성물. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 잘 발달한 제 2 카본블랙은 STSA 값이 75 m2/g이고, COAN 값이 88 cc/100g이고, OAN 값이 102 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 82 mg/g인 카본블랙임.
2) 사이드월 고무 조성물(LRR 고무 조성물): 천연고무 50 중량부, 합성 부타이엔 고무 50 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙 충전재 50 중량부로 이루어진 LRR 고무 조성물. 상기 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임.
사이드월 고무 조성물(통전 고무 조성물): 천연고무 70 중량부, 합성 부타디엔 고무 30 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙 30 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙 20 중량부로 이루어진 통전성이 우수한 고무 조성물.
상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제 1 카본블랙은 STSA 값이 34 m2/g이고, COAN 값이 74 cc/100g이고, OAN 값이 90 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 36 mg/g인 카본블랙임. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙은 STSA 값이 123 m2/g이고, COAN 값이 96 cc/100g이고, OAN 값이 113 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 160 mg/g인 카본블랙임.
[실험예 1]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 타이어의 통전 성능 및 내구 성능을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
구분 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
전기저항
(타이어상 측정)		 90 MΩ 1 MΩ 0.5 MΩ 0.9 MΩ 2.0 MΩ
고속내구성 100 min 100 min 100 min 100 min 100 min
일반내구성 60 hr 60 hr 60 hr 60 hr 60 hr
장기내구성 400 hr 400 hr 400 hr 400 hr 400 hr
RRc (Index) 100 100 100 95 95
구분 비교예 2 비교예3 실시예 5 실시예 6 실시예 7
전기저항
(타이어상 측정)		 29.9 GΩ 60 MΩ 15 MΩ 20 MΩ 21 MΩ
고속내구성 100 min 100 min 100 min 100 min 100 min
일반내구성 60 hr 60 hr 60 hr 60 hr 60 hr
장기내구성 400 hr 400 hr 400 hr 400 hr 400 hr
RRc (Index) 95 105 95 95 95
상기 표 3 및 표 4에서, 상기 전기저항은 타이어의 접지부와 림 부에 1000 V의 전압을 인가하여 저항을 측정하였고, 상기 고속내구성, 일반내구성, 및 장기내구성은 로드 인덱스(Load Index) 대비 140%, 80km/h의 조건에서 측정하였다. 상기 회전저항(RRc)는 ISO 20580 방법으로 측정하였고, 비교예 1을 100으로 인덱싱하였고, 낮은 값이 우수함을 나타낸다.
상기 표 3 및 표 4를 참고하면, 비교예 1에 비해 실시예 1 내지 4의 경우 전기저항이 낮아져 통전 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 4의 경우 통전 성능이 향상되었음에도 내구성능 및 회전저항(RR)의 변화가 없음을 확인하였다.
또한, 비교예 2 내지 3을 참고하면, 카카스 토핑 고무 조성물 및 사이드월 고무 조성물로 상기 LRR 고무 조성물 적용시 통전 성능이 매우 저하됨을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 5 내지 7은 LRR 고무 조성물을 카카스 토핑 고무 조성물과 사이드월 고무 조성물에 사용하는 경우에도 상기 전도성 섬유를 적용함으로써 전기저항이 낮아져 통전 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 5 내지 7의 경우 통전 성능이 향상되었음에도 내구성능 및 회전저항(RR)의 변화가 없음을 확인하였다.
이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 시트
10: 타이어 코드
20: 토핑 고무
30: 전도성 섬유
200: 타이어
210: 트레드부
211: 캡트레드 212: 언더트레드
220: 사이드월부
230: 벨트부
240: 카카스부
250: 이너라이너부

Claims (16)

  1. 타이어 코드(tire cords),
    상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고
    상기 토핑 고무 표면에 위치하며, 합성 섬유 또는 천연 섬유의 표면에 금속이 도금된 전도성 섬유(fiber)를 포함하며,
    상기 토핑 고무는 천연고무 20 내지 50 중량부 및 에멀젼 중합 스타이렌 부타디엔 고무 50 내지 80 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙 20 내지 60 중량부를 포함하거나, 또는
    상기 토핑 고무는 합성 스타이렌 부타디엔 고무 10 내지 40 중량부 및 천연고무 60 내지 90 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 제 1 카본블랙 10 내지 40 중량부 및 STSA 값이 70 내지 80 m2/g이고, COAN 값이 83 내지 93 cc/100g이고, OAN 값이 96 내지 108 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 76 내지 88 mg/g인 제 2 카본블랙 20 내지 50 중량부를 포함하는 것인 시트.
  2. 타이어 코드(tire cords),
    상기 타이어 코드를 토핑(topping)하는 토핑 고무, 그리고
    상기 토핑 고무 표면에 위치하며, 카본 파이버(carbon fiber)와 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(fiber)를 포함하며,
    상기 토핑 고무는 천연고무 20 내지 50 중량부 및 에멀젼 중합 스타이렌 부타디엔 고무 50 내지 80 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA(Statistical Thickness Surface Area) 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN(Oil Absorption Number of Compressed Sample) 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN(Oil Absorption Number of Sample) 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 카본블랙 20 내지 60 중량부를 포함하거나, 또는
    상기 토핑 고무는 합성 스타이렌 부타디엔 고무 10 내지 40 중량부 및 천연고무 60 내지 90 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부, 및 STSA 값이 29 내지 39 m2/g이고, COAN 값이 69 내지 79 cc/100g이고, OAN 값이 85 내지 95 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 31 내지 41 mg/g인 제 1 카본블랙 10 내지 40 중량부 및 STSA 값이 70 내지 80 m2/g이고, COAN 값이 83 내지 93 cc/100g이고, OAN 값이 96 내지 108 cc/100g이고, 요오드 흡착량 값이 76 내지 88 mg/g인 제 2 카본블랙 20 내지 50 중량부를 포함하는 것인 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 시트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 천연 섬유는 레이온 섬유, 라이오셀 섬유 및 코튼(cotton) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 상기 표면에 금속이 도금된 합성 섬유 또는 천연 섬유와 상기 표면에 금속이 도금되지 않은 합성 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 것인 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 전기 도금, 무전해 도금, 화학적 기상 증착 도금 및 물리적 기상 증착 도금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 합성 섬유 또는 천연 섬유의 표면에 금속을 도금한 것인 시트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유의 직경은 0.05 내지 0.5 mm, 방적사(spun yarn) 기준으로 5 내지 100 번수('S)이고, 필라멘트사(filament yarn) 기준으로 50 내지 1000 데니어(denier)인 것인 시트.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시트는 상기 전도성 섬유를 1 내지 60 개 포함하는 것인 시트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 상기 시트의 양면 또는 타이어 트레드와 마주보는 일면에 위치하는 것인 시트.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타이어 코드와 상기 전도성 섬유가 이루는 각도의 예각은 0 내지 90˚인 것인 시트.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 상기 토핑 고무 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태인 것인 시트.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시트는 카카스(carcass)인 것인 시트.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 시트를 포함하는 타이어.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 타이어는 1000 V의 전압에서 0.1 MΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가지는 것인 타이어.
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