KR102326574B1 - 정전기 방출 성능이 개선된 타이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 방출 성능이 개선된 타이어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양측에 턴업부를 포함하는 카카스층을 구비하는 타이어에 있어서, 상기 카카스층은 트레드부측과 대면하는 일면 또는 양면 상에 위치하는 1 내지 60 개의 전도성 섬유를 포함하고, 상기 카카스층의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키며, 상기 카카스층의 엣지부를 감싸면서 형성되어 있는 전도성 고무를 더 포함하며, 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어에 관한 것이다.

Description

정전기 방출 성능이 개선된 타이어{TIRE IMPROVED DISCHARGING PROPERTY OF STATIC ELECTRICITY}

본 발명은 정전기 방출 성능이 개선된 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형시 공기입 부적합 해소 목적으로 카카스 압연물 표면에 섬유 코드와 동일한 방향으로 놓여진 에어 블리드 얀(Air Bleed Yarn)을 전도성 섬유로 대체하여 적용함으로써, 타이어에 응집되는 정전기를 효과적으로 노면으로 방출할 수 있는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어에 관한 것이다.

종래의 카본계 컴파운드는 정전기에 대한 큰 문제가 없었으나, 차량의 트랙션, 연비 절감 요구성능의 증가에 따라 고함량(High Loading) 실리카 컴파운드의 적용이 증가하고 있다. 실리카 함량이 높은 컴파운드는 정전기를 노면으로 방출하는데 문제가 있다.

이처럼 낮은 회전저항(Low Rolling Resistance, LRR)을 갖는 타이어에서 정전기를 노면으로 방출하기 위한 방법으로, 보통은 전기 전도성 LRR 사이드월 컴파운드 혹은 전기 전도성 LRR 카카스 컴파운드 개발을 고려할 수 있다. 그러나 자동차 제조업체에서 요구하는 수준인 1,000 V에서 100 MΩ 이하의 저항값을 갖는 LRR 컴파운드의 개발이 매우 어려운 것이 사실이다. 요구성능이 높아지고 있기 때문에 LRR 성능과 전기전도성은 트레이드 오프 관계에 있어 LRR 성능과 전기 전도성을 동시에 만족하는 컴파운드를 개발하는데 많은 시간과 비용이 필요하다. 특히, 기존의 사이드월 컴파운드의 회전저항의 영향도가 크기 때문에, 사이드월의 통전성을 포기한채 낮은 회전저항 특성의 컴파운드를 사용하게 될 경우, 카카스 컴파운드에 통전성을 부여하는 방법을 사용하는 것이 보통의 방법이다. 그러나 카카스 컴파운드에 통전성을 부여하기 위해서는 통전성을 높이고 고무의 강도나 모듈러스가 증가하는 방향인 스트럭쳐가 발달한 카본블랙을 사용하여야 한다. 이러한 방법은, 컴파운드가 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.

이후 한국등록특허 제10-1999020호 및 제10-1999002호 발명에서는 기존 압연물의 표면에 부착하는 에어 블리드 얀(Air Bleed Yarn) 방적사에 전도성을 부여하는 방법으로, 통전성이 낮고, 낮은 회전저항 특성의 컴파운드로 조합된 타이어에서 우수한 전도성을 부여하고자 하였고 효과를 확인하였다. 그러나 해당 기술에도 한계가 있는데, 카카스 토핑 컴파운드의 선정에 있어서, LRR을 극단적으로 추구하게 될 경우, 완전히 통전이 안됨에 있어서, 카카스층의 내층과 외층으로 전자가 미량이라도 통과해야 전도성 에어 블리드 얀(Air Bleed Yarn)이 작동을 하지만, 전기가 카카스층을 통과할 수 없을 시, 통전성능 확보가 어려울 수 있는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 에어 블리드 얀(Air Bleed Yarn)을 전도성 섬유로 대체하여 차량에서 전해져오는 정전기를 트레드부까지 효과적으로 이동시켜 지면까지 전달함으로써 타이어에 응집되는 정전기를 효과적으로 노면으로 방출할 수 있는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 정전기 방출 성능이 개선된 타이어는, 양측에 턴업부를 포함하는 카카스층을 구비하며, 상기 카카스층은 트레드부측과 대면하는 일면 또는 양면 상에 위치하는 1 내지 60 개의 전도성 섬유를 포함하고, 상기 카카스층의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키며, 상기 카카스층의 엣지부를 감싸면서 형성되어 있는 전도성 고무를 더 포함하며, 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 갖는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전도성 고무는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10 Ω/cm 내지 1.0 × 10⁷ Ω/cm인 고무 조성물로 제조된 것일 수 있다.

그리고, 상기 타이어는, 상기 카카스층의 턴업부에서 상기 카카스층의 타면과 접촉하고 있는 림쿠션부를 더 포함하며, 상기 전도성 고무는, 상기 카카스층의 엣지부를 감싸면서 폴딩되어 있는 전도성 폴딩 고무이거나, 상기 카카스층의 타면 엣지부에서 상기 카카스층의 외측으로 연장되어 형성된 전도성 고무 스트립이 상기 카카스층의 엣지부와 대면하는 상기 카카스층의 일면 특정부위에 부착되어 있는 전도성 고무 스트립이거나, 또는 상기 카카스층의 일면 엣지부에서 상기 카카스층의 외측으로 연장되어 형성된 제1 전도성 고무 스트립과, 상기 카카스층의 타면 엣지부에서 상기 카카스층의 외측으로 연장되어 형성된 제2 전도성 고무 스트립이 상기 카카스층의 외측에서 서로 부착되어 있는 전도성 양면 고무 스트립인 것일 수 있다.

이때, 상기 전도성 폴딩 고무는, 상기 턴업부의 내측면으로 폴딩된 부분이 상기 카카스층의 일면 특정부위에 접촉하고 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖도록 폴딩되어 있고, 상기 턴업부의 외측면으로 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부와 접촉이 되도록 폴딩되어 있는 것일 수 있다.

그리고, 상기 전도성 고무 스트립은, 상기 카카스층의 일면 특정부위에 부착되어 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖고, 상기 턴업부의 외측면에서 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부와 접촉이 되도록 형성되어 있는 것일 수 있다.

또한, 상기 전도성 양면 고무 스트립은, 상기 제1 전도성 고무 스트립이 상기 카카스층의 일면 특정부위에 접촉하고 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖고, 상기 제2 전도성 고무 스트립이 상기 턴업부의 외측면에서 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부와 접촉이 되도록 형성되어 있는 것일 수 있다.

한편, 상기 전도성 섬유는 1.0 × 10³ Ω/cm 이하의 저항을 갖는 것일 수 있다.

그리고, 상기 전도성 섬유는 상기 카카스층 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태인 것일 수 있다.

또한, 상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유로 방적된 것일 수 있다.

그리고, 상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유와, 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금되지 않은 천연 섬유가 혼방된 것일 수 있다.

여기서, 상기 인조 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

그리고, 상기 인조 재생 섬유는 레이온 섬유 및 라이오셀 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

또한, 상기 천연 섬유는 면(Cotton, 코튼) 섬유, 마(아마, 대마, 저마, 황마) 섬유 및 동물의 모(Hair) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

그리고, 상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 섬유와, 표면에 금속이 도금되지 않은 섬유가 10:90 내지 90:10의 중량비로 혼방되어 있는 것일 수 있다.

또한, 상기 전도성 섬유의 직경은 방적사(spun yarn) 기준으로 10 내지 100 번수(`S)인 것일 수 있다.

한편, 상기 카카스층은, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 것일 수 있다.

그리고, 상기 타이어는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 사이드월부를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 카카스층의 표면에 위치하는 전도성 섬유를 포함하고 있고, 카카스층의 엣지부를 감싸면서 카카스층의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키는 전도성 고무를 포함함으로써, 타이어 림부에서 트레드부까지 통전성을 확보하게 되어, 타이어에 응집되는 정전기를 효과적으로 노면으로 방출할 수 있다.

또한, 타이어 림부에서 트레드부까지의 통전성을 전도성 섬유로 확보하게 되면, 사이드월부 고무조성물과 카카스용 고무조성물의 전기전도도에 대한 요구가 감소하게 되므로, 회전저항 성능을 개선할 수 있도록 낮은 손실 모듈러스(E˝)를 갖는 고무조성물을 적용할 수 있다.

결과적으로, 타이어 림부에서 타이어 트레드부에 이르기까지 안정적인 통전 path를 확보할 수 있게 되고, 사이드월부 고무조성물과 카카스용 고무조성물의 회전저항 성능을 극대화하기 위해, 카본블랙의 함량을 매우 낮추거나, 스트럭쳐가 발달하지 않은 카본블랙을 주로 사용하게 됨에 따라 완전 부도체에 가까운 상태가 되더라도, 타이어에 응집되는 정전기 방출 문제 해소와 낮은 회전저항을 갖는 연비가 개선된 타이어를 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 타이어 중, 카카스층의 엣지부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 타이어 중, 카카스층의 엣지부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 타이어 중, 카카스층의 엣지부를 확대하여 나타낸 도면이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 타이어 중, 카카스층의 엣지부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 정전기 방출 성능이 개선된 타이어(100)는, 양측에 턴업부(11)를 포함하는 카카스층(10)을 구비하며, 상기 카카스층(10)은 트레드부(30)측과 대면하는 일면 또는 양면 상에 위치하는 1 내지 60 개의 전도성 섬유(20)를 포함하고, 상기 카카스층(10)의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키며, 상기 카카스층(10)의 엣지부를 감싸면서 형성되어 있는 전도성 고무(12)를 더 포함하며, 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 카카스층(10)의 표면에 위치하는 전도성 섬유(20)를 포함하고 있고, 카카스층(10)의 엣지부를 감싸면서 카카스층(10)의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키는 전도성 고무(12)를 포함함으로써, 타이어 림부(70)에서 트레드부(30)까지 통전성을 확보하게 되어, 타이어(100)에 응집되는 정전기를 효과적으로 노면으로 방출할 수 있다.

상기 전도성 섬유(20)는, 기존의 카카스층(10)에 공기입 부적합 해소를 위해 사용되는 에어 블리드 얀(Air Bleed Yarn)의 적용방식과 동일하게 이루어지므로 추가적인 설비 개선이 필요하지 않다.

나아가, 타이어 림부(70)에서 트레드부(30)까지의 통전성을 전도성 섬유(20)로 확보하게 되면, 사이드월부(40) 고무조성물과 카카스층(10)용 고무조성물의 전기전도도에 대한 요구가 감소하게 되므로, 회전저항 성능을 개선할 수 있도록 낮은 손실 모듈러스(E˝)를 갖는 고무조성물 개발에 대한 자유도를 높여줄 수 있는 장점이 있다. 즉, 상기 사이드월부(40) 고무조성물과 상기 카카스층(10)용 고무조성물의 전기전도도에 대한 요구도가 감소되므로, 회전저항을 개선하기 위한 고무조성물을 적용할 수 있고, 결과적으로 상기 전도성 섬유(20)를 적용함으로써, 정전기 문제의 해소와 낮은 회전저항(LRR)의 연비개선 타이어를 제조할 수 있다.

상기 전도성 섬유(20)는 1.0 × 10³ Ω/cm 이하의 저항을 갖는 것일 수 있는데, 상기 저항 범위를 만족함으로써, 타이어 림부(70)로부터 전달되어 온 정전기가 상기 카카스층(10)의 표면을 거쳐 트레드부(30)에까지 효율적으로 전달될 수 있다.

상기 전도성 섬유(20)는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유로 방적된 것일 수 있다.

그리고, 상기 전도성 섬유(20)는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유와, 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금되지 않은 천연 섬유가 혼방된 것일 수 있다.

이때, 상기 인조 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

그리고, 상기 인조 재생 섬유는 레이온 섬유 및 라이오셀 섬유로 이루어진 재생 셀룰로오즈 섬유군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

또한, 상기 천연 섬유는 면(Cotton, 코튼) 섬유, 마(아마, 대마, 저마, 황마 등) 섬유 및 동물의 모(毛, Hair) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

상기 인조 섬유, 즉, 인조 합성 섬유, 인조 재생 섬유, 또는 천연 섬유 표면에 도금된 금속은 전기전도성이 우수한 구리, 은, 금, 백금 등일 수 있다.

일 예로, 표면에 구리가 도금된 인조 섬유 또는 천연 섬유는 상기 인조 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 인조 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(20)의 제조 방법은 기존의 이종 소재의 방적사 혼방기술로서 이미 잘 알려져 있으므로 이를 적용하여 어려움 없이 제조할 수 있다.

표면에 금속이 도금된 인조 섬유 또는 천연 섬유와 상기 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 섬유 또는 천연 섬유가 혼방된 전도성 섬유(20)의 경우 가격적인 부분이나, 압연물 시트에 부착되어야 하는 작업성 면에서 장점이 있다.

더욱 구체적으로, 상기 전도성 섬유(20)는 일반적인 석유계 합성 섬유 또는 셀룰로오스계 섬유에 금속을 도금하여 얻은 스테이플 섬유(Staple fiber, 단섬유)를 코튼(cotton) 섬유와 혼방을 하여 제조할 수 있다. 금속을 도금한 스테이플 섬유를 100% 적용할 경우, 타이어(100)의 우수한 전기전도성을 얻을 수 있겠으나, 가격이 상승하는 문제점이 발생한다. 또한 스테이플 섬유가 아닌 필라멘트(Filament) 타입의 장섬유를 사용하는 경우, 카카스층(10)에 부착시, 기계적인 점착에 불리하고, 공정 중 전도성 섬유가 분리될 수 있다. 여기서 금속이 도금된 스테이플 섬유는 다음과 같은 공정을 거쳐 제조된다. 우선 일반적인 석유계 합성 섬유(PET, Acryl, Nylon6, Nylon66)와 재생셀룰로즈 섬유(Rayon, Lyocell, Tencell) 등의 연속 섬유에 대해, 금속염에 침지를 통한 방식 등을 통해 도금을 진행하며, 이렇게 얻어진 금속이 도금된 장섬유는, 여러가지 방법을 통해 텍스처링(Texturing) 가공이 진행된다. 이때, 텍스처링 가공을 하는 이유는, 방적을 위해서 카딩(Carding) 및 코밍(Combing)을 통해 슬라이버를 제조한 뒤 방적이 진행되는데, 직선성이 강한 필라멘트 장섬유는 일정 길이로 커팅 후, 방적을 하여도 방적이 불가능하기 때문에 텍스처링 가공을 통하여 크림프(Crimp)를 부여하게 된다. 텍스처링 가공은 헛꼬임(False twist)을 이용하는 방법이 대표적이며, 에어 텍스처링을 진행하거나, 혹은 열가소성 섬유의 경우에는 스터퍼 박스를 통하여 텍스처링 가공을 진행한다. 이렇게 텍스처링 가공을 통해 얻어진 금속이 도금된 얀을 1 내지 5 cm의 길이로 절단하여, 금속염이 도금되지 않은 코튼(Cotton, 면) 섬유, 혹은 크림프가 부여된 석유계 합성섬유(Polyester계열 섬유, N6와 같은 지방족 아미드(amide) 섬유, 아크릴(Acryl) 섬유 및 모다크릴(Modacryl) 섬유 등), 혹은 재생 셀룰로오즈 섬유(Rayon, Lyocell, tencell 등)와 혼방을 진행할 수 있다.

상기 전도성 섬유(20)는 표면에 금속이 도금된 섬유와, 표면에 금속이 도금되지 않은 섬유가 10:90 내지 90:10의 중량비로 혼방되어 있는 것일 수 있고, 구체적으로 40:60 내지 60:40의 중량비로 혼방되어 있는 것일 수 있다. 상기 전도성 섬유(20)의 혼방 비율이 10:90의 중량비 미만이면 전기전도도가 너무 낮을 수 있고, 상기 전도성 섬유(20)의 혼방 비율이 90:10의 중량비를 초과하거나, 혼방하지 않고, 100 % 표면에 금속이 도금된 섬유만을 사용하게 될 경우, 비용적인 측면에서 불리할 수 있고, 금속이 도금된 섬유 기재가 아크릴(Acryl)일 경우, 높은 신율 때문에 작업성이 저하될 수 있고, 압연물에 부착이 불리할 수 있으며, 비용적인 측면에서도 불리하다.

상기 전도성 섬유(20)의 직경은 제조의 용이성과 타이어(100)의 내구성 및 전도성 성능을 고려하여 방적사(spun yarn) 기준으로 10 내지 100 번수(`S)일 수 있다. 여기서, 상기 번수는 면번수이다. 상기 면번수는 면사의 무게가 1 파운드(453 g)일 때 840 야드(768 m) 길이가 되면 1 번수라 한다. 상기 전도성 섬유(20)의 섬도가 방적사 기준으로 10 번수('S) 미만인 경우 너무 굵어서 타이어(100) 내부에서 이물질로 작용하여, 타이어(100) 내구에 불리할 수 있고, 방적사 기준으로 100 번수('S) 초과인 경우 강력이 너무 취약하여, 상기 전도성 섬유(20)를 카카스층(10)의 표면에 부착시 작업성이 불리할 수 있다.

상기 전도성 섬유(20)는 정전기 성능 증가를 위해서는 카카스층(10)의 표면에 많이 위치하고 있을수록 좋지만, 이에 따라 타이어(100)의 비용적인 측면과, 이물질로서의 작용이 내구성능에 불리하므로, 비용적인 측면과 전기전도성을 고려하여 20 내지 500 mm, 바람직하게 50 내지 400 mm의 간격으로 배열될 수 있고, 상기 카카스층(10)은 상기 전도성 섬유(20)를 1 내지 60 개 포함할 수 있다. 상기 전도성 섬유(20)의 간격이 20 mm 미만인 경우 경제적으로 비효율적이며, 타이어(100)에서 이물질로 작용하여 타이어의 내구성이 저하될 수 있고, 500 mm를 초과하는 경우 원하는 수준의 전기전도도를 확보하지 못할 수 있다. 상기 전도성 섬유(20)가 1 개 미만이면 제조되는 타이어(100) 1본당 최소 1개의 전도성 섬유(20)가 들어갈 수 없어 전기전도도를 확보할 수 없으며, 60 개를 초과하면 경제적으로 비효율적이며, 지나치게 많은 개수로, 타이어(100)상 내구성의 문제가 발생할 수 있다.

한편, 전술한 방법에 따라 제조된 전도성 섬유(20)는 승용/경트럭/고성능 타이어의 텍스타일 카카스 코드의 압연 공정 중에 투입하는 것을 기본으로 하지만, 경우에 따라 압연 이후의 압연 시트에 대해 재단 설비에서 부착이 가능하다.

압연 공정 중 부착방법은 텍스타일 카카스 코드가 카렌더를 통과한 직후에서부터 압연물의 권취 공정 사이의 공정 중 임의의 부분에서 표면에 상기 전도성 섬유(20)를 부착시킬 수 있다. 이때 부착방법은 진행 중인 압연물의 표면에 섬유를 공급함과 동시에 롤러 등을 이용하여 부착과 함께 눌러주거나, 임의의 위치에 얀 가이드(yarn guide)를 장착하여 상기 전도성 섬유(20)의 부착 위치를 고정하고, 압연 시트의 이동에 맞추어 부착하는 등의 방식을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 전도성 섬유(20)는 타이어(100) 래디얼 방향에 대하여 어느 각도 또는 방향으로도 배치될 수 있으나, 카카스층(10)이 타이어(100)에 장착되는 경우, 상기 타이어(100)의 원주 방향에 대하여 비스듬하거나 수직 방향으로 배치되어 원주 방향으로 감기는 타이어 코드 이외에 타이어(100)의 강성과 내구 성능을 향상시키는 구조로도 활용할 수 있다. 그리고, 상기 전도성 섬유(20)는 상기 카카스층(10) 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태일 수 있다.

이렇게 제조된 카카스 재단물에 있어서, 타이어 성형시 카카스층(10)용 고무조성물에 카본블랙 보강재의 함량을 극단적으로 줄이거나, 스트럭쳐가 크게 발달하지 않은 카본블랙 보강재의 중량부를 기존 대비 낮춤으로써, 낮은 회전저항(LRR) 성능 향상을 추구하는 경우, 림쿠션부(60) 고무에서 벨트층(50)까지의 통전 path에 있어서, 카카스층(10)이 전기를 통과시키지 않는 배리어(barrier) 역할을 하게 될 경우, 타이어(100)의 정전기 배출 효과가 감소하게 되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 카카스층(10)의 일면과 타면간에 전기가 통할 수 있는 통로로서, 통전성을 확보하고 있는 전도성 고무 스트립을 카카스층(10)의 엣지부에 감싸거나, 카카스층(10) 재단면을 연장시킨 형태인 전도성 고무 스트립을 더 포함함으로써, 림쿠션부(60)에서 전달되는 전자(정전기)를 상기 전도성 섬유(20)에 전달시켜줄 수 있게 되고, 효과적인 통전성능을 얻을 수 있다. 부수적으로, 상기 전도성 고무(12)가 카카스층(10)의 엣지부를 감싸면서 폴딩되어 있는 전도성 폴딩 고무인 경우, 턴업부(11)에 의해 서로 마주하게 되는 카카스층(10)간의 간격을 최소 상기 전도성 고무(12)의 두께만큼 넓혀줌으로써 사이드월부(40)의 굽힘강성을 높여줄 수 있고, 내구성 측면에서 더욱 유리해질 수 있다.

이때, 상기 전도성 고무(12)는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10 Ω/cm 내지 1.0 × 10⁷ Ω/cm인 고무 조성물로 제조된 것일 수 있는데, 상기 범위를 만족하게 되면, 상기 전도성 고무(12)의 통전에 문제가 없다고 판단할 수 있다.

그리고, 상기 전도성 고무(12)는, 두께가 0.2 mm 내지 2 mm인 전도성 고무 스트립을 폴딩하거나, 또는 접착성이 있는 테이프형태로 제작하여 형성시킨 것일 수 있다. 상기 두께 범위 미만이면, 원활한 전기전도성을 확보하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기 두께 범위를 초과하면, 필요 이상으로 중량이 증가하거나, 사이드월부의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

그리고, 본 발명에 따른 타이어는, 타이어 림부(70)와 접촉하는 림쿠션부(60)를 더 구비하고 있는데, 상기 림쿠션부(60)는 카카스층(10)의 턴업부(11)측에 위치하여, 타이어 림부(70)와 타이어 고무간의 완충작용을 한다. 이때, 상기 림쿠션부(60)는 카카스층(10)의 턴업부(11)측에 위치하는 카카스층(10)의 타면과 접촉하여 위치하고 있다.

도 1 및 도 2는 상기 전도성 고무(12)가, 상기 카카스층(10)의 엣지부를 감싸면서 폴딩되어 있는 전도성 폴딩 고무인 것을 도시하고 있는데, 상기 전도성 폴딩 고무는, 상기 턴업부(11)의 내측면으로 폴딩된 부분이 상기 카카스층(10)의 일면 특정부위에 접촉하고 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖도록 폴딩되어 있고, 상기 턴업부(11)의 외측면으로 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부(60)와 접촉이 되도록 폴딩되어 있을 수 있다. 이때, 상기 턴업부(11)의 내측면은, 트레드부(30)측과 대면하는 상기 카카스층(10)의 일면과 동일한 면을 의미하고, 상기 턴업부(11)의 외측면은, 상기 카카스층(10)의 타면과 동일한 면을 의미한다.

전술한 바와 같은 폭 미만이 되도록 폴딩되는 경우, 통전되는 충분한 접촉면이 확보되지 않을 수 있는 문제가 발생될 수 있다.

도 3 및 도 4는 상기 전도성 고무가 전도성 고무 테이프인 본 발명의 다른 실시예에 대해 도시하고 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 전도성 고무는, 상기 카카스층(10)의 타면 엣지부에서 상기 카카스층(10)의 외측으로 연장되어 형성된 전도성 고무 스트립(16, 테이프)이 상기 카카스층(10)의 엣지부와 대면하는 상기 카카스층(10)의 일면 특정부위에 부착되어 있는 전도성 고무 스트립(16, 반제품)인 것일 수 있다. 이때, 상기 전도성 고무 스트립(16)은, 상기 카카스층(10)의 일면 특정부위에 부착되어 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖고, 상기 턴업부(11)의 외측면에서 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부(60)와 접촉이 되도록 형성되어 있는 것일 수 있다.

전술한 바와 같은 폭 미만이 되도록 부착되는 경우, 통전되는 충분한 접촉면이 확보되지 않을 수 있는 문제가 발생될 수 있다.

도 5 및 도 6은 상기 전도성 고무가 전도성 고무 반제품 스트립인 본 발명의 다른 실시예에 대해 도시하고 있다. 여기서, 상기 전도성 고무 반제품 스트립은, 카카스 반제품의 재단면 양면을 연결하는 접촉면이 존재하는 것이 아닌, 턴업 후, 카카스층(10) 재단면을 기준으로, 카카스층 등면과 배면을 연결하는 고무 반제품 스트립(테이프)이 부착되어 있는 고무 반제품 스트립인 것을 의미한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전도성 고무는, 상기 카카스층(10)의 일면 엣지부에서 상기 카카스층(10)의 외측으로 연장되어 형성된 제1 전도성 고무 스트립(13, 미가류 고무 반제품, 테이프)과 상기 카카스층(10)의 타면 엣지부에서 상기 카카스층(10)의 외측으로 연장되어 형성된 제2 전도성 고무 스트립(14)이 상기 카카스층(10)의 외측에서 서로 부착되어 있는 전도성 양면 고무 스트립(15)인 것일 수 있다. 이때, 상기 전도성 양면 고무 스트립(15)은, 상기 제1 전도성 고무 스트립(13, 테이프)이 상기 카카스층(10)의 일면 특정부위에 접촉하고 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖고, 상기 제2 전도성 고무 스트립(14)이 상기 턴업부(11)의 외측면에서 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부(60)와 접촉이 되도록 형성되어 있는 것일 수 있다.

상기 제1 및 제2 전도성 고무 스트립(13, 14)이 전술한 바와 같은 폭 미만이 되도록 형성되는 경우, 통전되는 충분한 접면이 확보되지 않을 수 있는 문제가 발생될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 카카스층(10)과 전도성 고무(12)를 포함하는 타이어(100)는 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 가지는데, 상기 타이어(100)가 1,000 V의 전압에서 저항값이 1 kΩ 미만 값을 가지도록 하기 위해서는 다른 트레이드 오프(trade off) 항목들이 많으며, 예를 들어 통전 컴파운드를 추가 적용하거나 전도성 섬유(20)를 과도하게 사용하게 되어, 낮은 회전저항(LRR) 성능에 불리해질 수 있고, 100 MΩ을 초과하는 경우 타이어(100)의 정전기를 배출하지 못하게 될 수 있다.

한편, 상기 카카스층(10)은, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 것일 수 있다.

상기 카카스층(10)으로는 일반적으로 타이어에 사용되는 텍스타일 카카스 코드용 고무 조성물 어느 것으로 제조된 것이라면 적용 가능하지만, 상기 고무 조성물은 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용할 수 있다.

상기 텍스타일 카카스 코드용 고무 조성물은 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 카카스층(10)을 형성하는 고무 조성물이 상기와 같이 조성되는 경우 스타이렌 부타디엔 고무가 포함되었다는 점에서 접착에 유리하며, 구조가 발달하지 않은 카본블랙을 사용함에 따라 내부 발열이 감소하여 회전 저항에 유리하고, 카본블랙의 중량부도 적게 함에 따라 발열이 줄어드는 점에서 바람직하다. 상기 타이어(100)는 상기와 같은 조성의 고무 조성물을 포함하는 경우에도, 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 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 카카스용 고무 조성물은 상기 카카스층(10)의 전기전도도를 더욱 향상시키기 위하여 통전성 고무 조성물일 수도 있다. 상기 통전성 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 제1 카본블랙 10 내지 40 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 잘 발달한 제2 카본블랙 20 내지 50 중량부로 이루어진 조성을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제1 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 제2 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.

한편, 상기 타이어(100)는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 사이드월부(40)를 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 사이드월부(40)는 통전성이 낮고, 낮은 회전 저항 특성의 고무 조성물을 적용할 수 있다. 상기 사이드월부(40)는 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 사이드월부(40)가 상기와 같이 조성되는 경우 발열이 감소하여, 연비가 우수하다는 점에서 바람직하다. 상기 타이어(100)는 상기와 같은 조성의 사이드월부 고무를 포함하는 경우에도, 1,000 V의 전압에서 1 kΩ 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 사이드월부(40) 고무 조성물은 상기 타이어(100)의 전기전도도를 더욱 향상시키기 위하여 통전성 고무 조성물일 수도 있다. 상기 통전성 고무 조성물은 천연고무 70 중량부, 합성 부타디엔 고무 30 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제1 카본블랙 30 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제3 카본블랙 20 중량부로 이루어진 조성을 가질 수 있다. 상기 파티클 사이즈가 상대적으로 크고 구조가 상대적으로 덜 발달한 제1 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 제3 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 발명에 따른 타이어(100)는, 트레드부(30), 사이드월부(40), 벨트층(50)부, 턴업부(11)를 포함하는 카카스층(10)부, 림쿠션부(60) 및 이너라이너부 등을 포함할 수 있고, 종래에 알려진 모든 타이어(100)의 구조가 적용될 수 있다.

상기 트레드부(30)는 지면과 직접 접촉하는 부분으로 자동차의 구동력 및 제동력을 노면에 전달하며, 캡트레드와 언더트레드를 포함할 수 있다. 상기 사이드월부(40)는 상기 카카스층(10)부를 외부의 충격으로부터 보호하고 스티어링 휠의 움직임을 비드를 거쳐 상기 트레드부(30)에 전달하는 중간 위치 역할을 한다. 상기 벨트층(50)부는 노면 접지력 및 핸들링 등의 성능을 조절하는 벨트와 상기 스틸 벨트 층간의 분리를 방지하기 위한 보강 캡플라이(Capply, 53)와 벨트 쿠션 등의 구성을 포함할 수 있다. 상기 카카스층(10)부는 타이어(100)의 골격을 이루는 뼈대 역할을 하며 상기 이너라이너와 함께 공기압을 유지하여 외부로부터 부가되는 하중을 지지하는 역할을 한다. 상기 이너라이너는 타이어(100) 내부의 공기압을 유지하는 기능을 한다.

이때, 차량에서 발생한 정전기는 차량의 휠(wheel)의 림부(70)를 통해 림쿠션부(60)로 전달되고, 림쿠션부(60)에서, 전도성 고무(12), 전도성 섬유(20, 트레드부측과 대면하고 있는 카카스층의 일면에 위치), 벨트층(50) 및 트레드부(30)의 침니로 전달되어, 결국엔 지면으로 배출된다.

한편, 상기 타이어(100)는 바람직하게 일반 승용 타이어일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 타이어(100)는 승용차용 타이어, 경트럭 타이어, SUV타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 바이어스 트럭 타이어 또는 바이어스 버스 타이어 등일 수 있다. 또한, 상기 타이어(100)는 래디얼(radial) 타이어 또는 바이어스(bias) 타이어일 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야의 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.

1. 비교예 1 내지 9 및 실시예 1 내지 3

하기 표 1 내지 표 3에서와 같이, 타이어 225/45R17 규격을 선정하여, 비교예 1, 6 및 7에서는 일반 면재질 섬유를 사용하였고, 나머지 비교예들 및 실시예들에서는 구리 도금된 섬유와 코튼 섬유가 혼방된 전도성 섬유를 사용하여 카카스를 제조하였다.

구분	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
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 아크릴 섬유와 코튼이 2:8로 혼방된 20 's 섬유 타이어 1본에 8개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 4:6으로 혼방된 20 's 섬유 타이어 1본에 8개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 6:4로 혼방된 20 's 섬유 타이어 1본에 8개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 6:4로 혼방된 30 's 섬유 타이어 1본에 8개 섬유 적용
카카스용 고무 조성물1)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)
사이드월 고무 조성물2)	일반 고무 조성물(비통전)(1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)	일반 고무 조성물(비통전) (1.0×106~1.0×107 Ω/㎝)

1) 카카스용 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 40 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 35 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙 10 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 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9
규격	225/45R17	225/45R17	225/45R17	225/45R17
적용 부위	카카스 표면	카카스 표면	카카스 표면	카카스 표면
적용 섬유	면 재질 30 's 방적사	면 재질 30 's 방적사	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 5:5로 혼방된 20 's 섬유 타이어 1본에 4개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 5:5로 혼방된 20 's 섬유 타이어 1본에 4개 섬유 적용
카카스용 고무 조성물1)	LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×109 Ω/㎝ 이상)	통전 고무 조성물 (1.0×106 Ω/㎝ 이하)	LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×109 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)
사이드월 고무 조성물2)	LRR 고무 조성물(비통전) (1.0×109 Ω/㎝ 이상)	통전 고무 조성물 (1.0×106 Ω/㎝ 이하)	LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×109 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)

1) 카카스용 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 40 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.카카스용 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 20 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.

카카스용 고무 조성물(초 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 35 중량부로 이루어진 초 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.

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 35 중량부, 파티클 사이즈가 상대적으로 작고 구조가 상대적으로 매우 잘 발달한 제 3 카본블랙 25 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.

사이드월 고무 조성물(초 LRR 고무 조성물): 천연고무 40 중량부, 합성 부타디엔 고무 60 중량부를 포함하는 원료 고무 100 중량부에 대하여, 파티클 사이즈가 크고 구조가 많이 발달하지 않은 카본블랙 충전재 35 중량부로 이루어진 초 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.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
규격	225/45R17	225/45R17	225/45R17
적용 부위	카카스 표면	카카스 표면	카카스 표면
적용 섬유	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 6:4로 혼방된 30 's 섬유 타이어 1본에 4개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 6:4로 혼방된 30 's 섬유 타이어 1본에 4개 섬유 적용	구리가 전기 도금된 아크릴 섬유와 코튼이 6:4로 혼방된 30 's 섬유 타이어 1본에 4개 섬유 적용
카카스용 고무 조성물1)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)
사이드월 고무 조성물2)	초 LRR 고무 조성물(비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)	초 LRR 고무 조성물 (비통전) (1.0×1010 Ω/㎝ 이상)
전도성 고무 적용 형태	카카스층 엣지부를 둘러싸도록 0.5 mm의 두께를 갖는 시트(림 쿠션부 고무 조성물 적용)를 카카스층의 일면 및 타면에 접촉하는 부위가 10 mm 폭을 갖는 수준이 되도록 전도성 폴딩 고무를 형성.	카카스층 엣지부의 일면에 부착되고, 10 mm 폭, 5 mm 돌출(off-set)되는 0.5 mm 두께를 갖는 제1 전도성 고무 스트립과,카카스층 엣지부의 타면에 부착되고, 15 mm 폭, 2 mm 돌출되는 0.5 mm 두께를 갖는 제2 전도성 고무 스트립의 돌출부를 부착한 전도성 양면 고무 스트립을 형성. 림 쿠션부와 8 mm 폭으로 overlap. 제1, 제2 전도성 고무 테이프는 림 쿠션부 고무 조성물 적용.	카카스층 엣지부의 타면에 부착되고, 25 mm 폭, 10 mm 돌출되는 0.5 mm 두께를 갖는 전도성 고무 스트립을 카카스층의 특정 일면에 부착. 림 쿠션부와 10 mm 폭으로 overlap. 전도성 고무 스트립은 림 쿠션부 고무 조성물 적용.

1) 카카스용 고무 조성물(초 LRR 고무 조성물): 비교예 9에서 사용된 것과 동일2) 사이드월 고무 조성물(초 LRR 고무 조성물): 비교예 9에서 사용된 것과 동일

2. 실험예

상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 타이어의 통전 성능 및 내구 성능을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4 내지 표 6에 나타내었다.

구분	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
전기저항 (타이어상 측정)	29.9 GΩ(NG)	10 MΩ(OK)	1.0 MΩ(OK)	0.5 MΩ(OK)	2.0 MΩ(OK)
고속내구성	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)
일반내구성	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)
장기내구성	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)
RRc (Index)	100	100	100	95	95

구분	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9
전기저항 (타이어상 측정)	29.9 GΩ(NG)	50 MΩ(OK)	10 MΩ(OK)	500 MΩ(NG)
고속내구성	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)
일반내구성	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)
장기내구성	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)
RRc (Index)	95	105	95	93

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
전기저항 (타이어상 측정)	30 MΩ(OK)	50 MΩ(OK)	30 MΩ(OK)
고속내구성	100 min(OK)	100 min(OK)	100 min(OK)
일반내구성	60 hr(OK)	60 hr(OK)	60 hr(OK)
장기내구성	400 hr(OK)	400 hr(OK)	400 hr(OK)
RRc (Index)	93	93	93

상기 표 4 내지 표 6에서, 상기 전기저항은 타이어의 접지부와 림 부에 1,000 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 4 내지 표 6을 참고하면, 비교예 1에 비해 비교에 2 내지 5의 경우 전기저항이 낮아져 통전 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한, 내구성 및 회전저항(RR) 시험을 통해 내구성 및 RR의 변화가 없음을 확인하였다. 또한 비교예 1 및 2를 통해 카카스용 고무 조성물 및 사이드월부 고무 조성물에 따라 전도성 섬유의 적용 여부에 따른 통전 성능과 RR 성능의 차이를 확인할 수 있다. 비교예 8은 LRR 고무 조성물을 카카스용과 사이드월용 고무 조성물로 사용하여 전기전도성을 확보하였음에도, 타이어상 낮은 회전저항을 확보하였음을 확인할 수 있다. 다만 비교예 9는 완전 부도체에 가까운 초 LRR 고무 조성물을 사용할 경우, 전도성 섬유를 사용하더라도 전기전도도 수준이 NG 수준으로 측정되었다.

한편, 실시예 1 내지 3은 비교예 9에서 사용된 고무 조성물과 동일한 초 LRR 고무 조성물을 카카스 및 사이드월부에 적용한 것이다.

실시예 1은 카카스층 엣지부에 전도성 폴딩 고무를 형성시킨 것으로, 전도성 고무 시트를 폭 22 mm 수준으로 준비하여, 양면 엣지부에 형성된 폭이 각각 10 mm 정도가 되도록 엣지부를 둘러싸도록 폴딩한 것이다. 그 결과, 림플렌지-림쿠션부-카카스층 턴업부 폴딩고무(외측)- 카카스 턴업부 폴딩고무(내측)-전도성 섬유-스틸벨트층-서브트레드-침니-노면의 순서로 전하가 배출되는 경로를 확보하였다.

실시예 2와 3은 전도성 고무의 폴딩을 진행하지 않고, 엣지테이프로 적용하여 단순 부착만을 진행하였다. 실시예 2는 카카스층 엣지부(끝단) 양면에 각각의 엣지테이프를 부착하는 방식을 택하였고, 실시예 3은 카카스층의 타면에만 부착하되, 카카스층의 일면에 형성된 전도성 섬유와 충분히 접촉할 수 있도록 전도성 고무 시트의 폭을 넓게 재단하여, 끝단에서 10 mm 정도가 돌출(off-set)되도록 부착하였다. 제조 불량률로 보았을 때, 스티프니스(stiffness)가 낮은 텍스타일 코드에 적용하는 데에 있어서 폴딩 방식보다, 엣지테이프 형식으로 단순 부착하더라도, 통전성능이 충분히 확보됨을 확인할 수 있다.

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.

10: 카카스층 11: 턴업부
12: 전도성 고무 13: 제1 전도성 고무 스트립
14: 제2 전도성 고무 스트립 15: 전도성 양면 고무 스트립
16: 전도성 고무 스트립 20: 전도성 섬유
30: 트레드부 40: 사이드월부
50: 벨트층 51: 제1 벨트
52: 제2 벨트 53: 캡플라이
60: 림쿠션부 70: 림부
100: 타이어

Claims (17)

1. 양측에 턴업부를 포함하는 카카스층을 구비하는 타이어에 있어서,
   상기 카카스층은 트레드부측과 대면하는 일면 또는 양면 상에 위치하는 1 내지 60 개의 전도성 섬유를 포함하고,
   상기 카카스층의 일면과 타면을 전기적으로 연결시키며, 상기 카카스층의 엣지부를 감싸면서 형성되어 있는 전도성 고무를 더 포함하며,
   1,000 V의 전압에서 1 kΩ 내지 100 MΩ의 저항값을 갖고,
   상기 카카스층의 턴업부에서 상기 카카스층의 타면과 접촉하고 있는 림쿠션부를 더 포함하며,
   상기 전도성 고무는 상기 카카스층의 일면 엣지부에서 상기 카카스층의 외측으로 연장되어 형성된 제1 전도성 고무 스트립과, 상기 카카스층의 타면 엣지부에서 상기 카카스층의 외측으로 연장되어 형성된 제2 전도성 고무 스트립이 상기 카카스층의 외측에서 서로 부착되어 있는 전도성 양면 고무 스트립이고,
   상기 전도성 양면 고무 스트립은, 상기 제1 전도성 고무 스트립이 상기 카카스층의 일면 특정부위에 접촉하고 있는 부위가 4 mm 이상의 폭을 갖고, 상기 제2 전도성 고무 스트립이 상기 턴업부의 외측면에서 2 mm 이상의 폭이 상기 림쿠션부와 접촉이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 고무는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10 Ω/cm 내지 1.0 × 10⁷ Ω/cm인 고무 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 섬유는 1.0 × 10³ Ω/cm 이하의 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
8. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 섬유는 상기 카카스층 표면에서 직선 형상 또는 물결 형상으로 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
9. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유로 방적된 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
10. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금된 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금된 천연 섬유와,
    표면에 금속이 도금되지 않은 인조 합성 섬유, 표면에 금속이 도금되지 않은 인조 재생 섬유 또는 표면에 금속이 도금되지 않은 천연 섬유가 혼방된 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 인조 합성 섬유는 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 폴리우레탄 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 인조 재생 섬유는 레이온 섬유 및 라이오셀 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 천연 섬유는 면(Cotton, 코튼) 섬유, 마 섬유 및 동물의 모(Hair) 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
14. 제10항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 표면에 금속이 도금된 섬유와, 표면에 금속이 도금되지 않은 섬유가 10:90 내지 90:10의 중량비로 혼방되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 전도성 섬유의 직경은 방적사(spun yarn) 기준으로 10 내지 100 번수(`S)인 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
16. 제1항에 있어서,
    상기 카카스층은, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.
17. 제1항에 있어서,
    상기 타이어는, 가류 이후의 저항이 1.0 × 10⁶ Ω/cm를 초과하는 고무 조성물로 제조된 사이드월부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 방출 성능이 개선된 타이어.

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