KR102402636B1 - 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어 - Google Patents

경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어 Download PDF

Info

Publication number
KR102402636B1
KR102402636B1 KR1020180071516A KR20180071516A KR102402636B1 KR 102402636 B1 KR102402636 B1 KR 102402636B1 KR 1020180071516 A KR1020180071516 A KR 1020180071516A KR 20180071516 A KR20180071516 A KR 20180071516A KR 102402636 B1 KR102402636 B1 KR 102402636B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rubber
tire
rubber compound
weight
adhesive layer
Prior art date
Application number
KR1020180071516A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190143690A (ko
KR102402636B9 (ko
Inventor
김다애
전옥화
이민호
최송연
임종하
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020180071516A priority Critical patent/KR102402636B1/ko
Priority to JP2019571969A priority patent/JP7128218B2/ja
Priority to CN201880044066.7A priority patent/CN110809517A/zh
Priority to US16/627,027 priority patent/US20200122508A1/en
Priority to EP18823490.0A priority patent/EP3628485A4/en
Priority to PCT/KR2018/007136 priority patent/WO2019004666A1/ko
Priority to PCT/KR2019/007540 priority patent/WO2019245337A1/ko
Publication of KR20190143690A publication Critical patent/KR20190143690A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102402636B1 publication Critical patent/KR102402636B1/ko
Publication of KR102402636B9 publication Critical patent/KR102402636B9/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/10—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J119/00—Adhesives based on rubbers, not provided for in groups C09J107/00 - C09J117/00
    • C09J119/02—Latex
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08—Reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2309/00—Parameters for the laminating or treatment process; Apparatus details
    • B32B2309/08—Dimensions, e.g. volume
    • B32B2309/10—Dimensions, e.g. volume linear, e.g. length, distance, width
    • B32B2309/105—Thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 섬유 기재, 상기 섬유 기재 상에 배치된 접착층 및 상기 접착층 상에 배치된 고무 컴파운드 층을 포함하고, 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL)를 포함하고, 상기 고무 컴파운드 층은 고무 컴파운드 액에 의해 형성된 것이며, 상기 고무 컴파운드 액은, 상기 고무 컴파운드 액 전체 중량에 대하여, 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하고, 고무 컴파운드 층은 5um 내지 200um 두께를 갖는 고무 보강재를 제공한다.

Description

경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어{RUBBER REINFORCING MATERIAL WITH REDUCED WEIGHT, METHOD OF PREPARING THE SAME AND TIRE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 타이어의 중량을 감소시킬 수 있는 경량화된 고무 보강재와 그 제조방법 및 이러한 고무 보강재를 포함하는 타이어에 대한 것이다.
최근 자동차의 성능이 향상되고 도로 상황이 개선됨에 따라 자동차의 주행속도가 점차 증가하고 있어, 고속 주행 시에도 타이어의 안정성 및 내구성을 유지할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 이를 위해, 타이어의 고무 보강재로 사용되는 타이어 코드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 최근에는 에너지 문제, 연료 효율 및 환경문제 등을 고려하여, 가벼우면서도 내구성이 우수한 타이어가 요구되고 있다.
타이어 코드는 사용되는 부위 및 역할에 따라 구분되며, 타이어를 전체적으로 지지하는 카카스, 고속주행에 따른 하중 지지 및 변형을 방지하는 벨트, 벨트의 변형을 방지하는 캡플라이로 크게 구분될 수 있다(도 1 참조). 특히, 최근 자동차의 주행속도가 증가함에 따라, 타이어의 벨트 부분이 변형되어 승차감이 저하되는 등의 문제가 발생하고 있어, 벨트의 변형을 방지하기 위한 캡플라이에 대한 중요도가 증가하고 있다.
벨트, 카카스 및 캡플라이의 소재로, 예를 들어, 나일론, 레이온, 아라미드 및 PET를 포함하는 폴리에스테르 등이 있다.
이 중 나일론은 다른 소재 대비 낮은 가격, 우수한 접착 성능 및 우수한 피로 후 접착성능을 갖기 때문에 다양한 규격의 타이어에 사용되고 있다. 캡플라이의 주요 기능 중 하나는 고속에서 벨트를 지지하는 것인데, 나일론은 높은 수축응력을 가지고 있어, 고속에서 벨트를 지지하는 성능이 우수하다. 그러나, 나일론은 낮은 모듈러스 값을 가지며, 상온 및 고온에서 변화가 크기 때문에 타이어가 변형되는 현상인 플랫 스팟과 같은 현상을 유발하는 등 캡플라이로서의 약점을 동시에 가지고 있다.
아라미드는 나일론에 비하여 낮은 수축응력, 우수한 크리프 특성 및 매우 높은 모듈러스 특성을 갖는다. 또한, 상온 및 고온에서 아라미드의 모듈러스의 변화량이 적어, 아라미드가 사용되는 경우, 장시간 주차한 후에도 타이어에서 플랫 스팟 현상이 거의 발행하지 않는다. 이러한 아라미드는 타이어의 품질이 매우 중요시되는 고급 타이어에 주로 사용되고 있으나, 높은 가격 때문에 범용적인 타이어에 적용되는데 어려움이 있다. 또한, 아라미드는 높은 모듈러스를 가져 타이어 성형 및 가류 중 팽창이 매우 어렵기 때문에 일반적인 타이어에 적용되기 어렵고, 낮은 절신으로 인하여 장기간의 내구성을 확보하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.
이를 보완하기 위하여 나일론과 아라미드를 같이 사용하는 하이브리드 구조의 합연사가 개발되어 왔다. 이러한 합연사를 이용하는 경우 타이어 제조 중 팽창 문제와 피로 내구성 문제를 해결할 수 있다.
나일론, 레이온, 아라미드, PET, 폴리에스테르 또는 하이브리드 합연사와 같은 섬유로 이루어진 타이어 코드는 고무와의 접착을 위해 일반적으로 고무 성분과 함께 압연된다. 즉, 타이어 제조 과정에서 압연 공정이 수반된다. 그런데, 타이어의 제조 과정에서 타이어 코드와 고무의 접착을 위한 압연 공정이 적용되는 경우, 공정 비용이 증가하며, 압연으로 인해 타이어의 밀도가 필요 이상으로 증가하여 타이어의 무게가 불필요하게 증가할 수 있다.
타이어 코드에 고무를 압연하는 공정에서는 일반적으로 고체 상태의 고무가 사용된다. 이와 같은 고무의 압연에 의해 형성된 제품은 200㎛ 이하, 특히 5㎛ 내지 30㎛ 정도의 얇은 박막 형태로 만들어지기 어려우며, 이러한 제품이 보강재로 사용되는 경우 타이어의 두께 및 무게가 증가한다.
한편, 최근 타이어 제조사에서는 타이어의 초경량화 및 보강재 경량화를 위해 고무층의 두께를 감소시키고자 한다. 구름저항(Rolling Resistance, R/R)은 타이어의 무게와 관련이 있으며, 자동차의 연료 소비와 이산화탄소 배출에 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 구름저항(R/R)이 클수록 자동차의 주행시 필요한 에너지가 증가한다. 또한, 자동차의 회전, 경사, 가속에 대한 저항은 자동차 무게와 밀접한 관련이 있다. 따라서, 타이어 경량화를 통해 자동차를 경량화하고, 그 결과 에너지 소비가 감소되도록 하는 연구도 진행되고 있다.
따라서, 두께가 얇으면서도 고무와의 접착력이 우수한 타이어 코드의 개발이 필요한 실정이다.
(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 제1995-330961호
(특허문헌 2) 일본 등록특허공보 제5909226호
본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 문제점들을 해소하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 고무에 대해 우수한 접착성을 갖는 고무 보강재를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 얇은 두께를 가지더라도 타이어 보강재로 우수한 성능을 발현할 수 있는 고무 보강재를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 고무층의 두께 및 타이어 경량화에 기여할 수 있는 고무 보강재를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 고체 상태의 고무를 사용하는 압연 공정을 통해서는 달성하기 어려운, 얇은 두께의 고무 컴파운층을 갖는 고무 보강재를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 이러한 고무 보강재의 제조방법 및 이러한 고무 보강재를 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 경량화된 타이어를 제공하고자 한다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 섬유 기재, 상기 섬유 기재 상에 배치된 접착층 및 상기 접착층 상에 배치된 고무 컴파운드 층을 포함하고, 상기 접착층은 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL)를 포함하고, 상기 고무 컴파운드 층은 고무 컴파운드 액에 의해 형성된 것이며, 상기 고무 컴파운드 액은 상기 고무 컴파운드 액 전체 중량에 대하여 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하는 고무 보강재를 제공한다.
상기 고무 컴파운드 층은 5㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는다.
상기 탄성 중합 조성물은 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 이소부틸렌 고무, 이소프렌 고무, 니트릴고무, 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함한다.
상기 용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 섬유 기재는 섬유 얀(yarn) 및 텍스타일 기재 중 어느 하나이다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 섬유 기재를 준비하는 단계, 상기 섬유 기재 상에 접착층을 형성하는 단계, 및 상기 접착층 상에 고무 컴파운드 액을 도포하고 열처리하여 상기 접착층 상에 고무 컴파운드 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 고무 컴파운드 액은 상기 고무 컴파운드 액 전체 중량에 대하여, 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하는, 고무 보강재의 제조방법을 제공한다.
상기 고무 컴파운드 층은 5㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는다.
상기 탄성 중합 조성물은 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 이소부틸렌 고무, 이소프렌 고무, 니트릴고무, 부틸고무 및 네오프렌 고무 중 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함한다.
상기 용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기의 고무 보강재를 포함하는 타이어를 제공한다.
상기 고무 보강재는 캡플라이, 벨트 및 카카스 중 적어도 하나에 적용된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고무 보강재는 고무에 대해 우수한 접착력을 가지기 때문에, 타이어 제조 과정에서 압연 공정을 거치지 않고도, 고무와 강력하게 접착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 압연 공정을 거치지 않고 고무 보강재가 고무에 접착되기 때문에, 타이어 제조 비용이 감소되고, 압연으로 인해 타이어의 밀도가 필요 이상으로 증가되는 것 및 타이어의 무게가 불필요하게 증가되는 것이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고무 보강재가 타이어의 캡플라이, 벨트 또는 카카스 등으로 사용되는 경우, 압연 공정이 생략될 수 있기 때문에 타이어의 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 타이어의 두께 및 전체 중량이 감소될 수 있다. 또한, 고무 보강재의 점착성이 크게 증대되어, 그린타이어 제조시 에어 포켓(Air pocket)이 감소하여 타이어 불량률이 감소된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어의 초경량화 및 보강재 경량화를 위해 고무층의 두께 감소시키고자 하는 타이어 제조사들의 요구를 만족시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 얇은 두께를 가지면서도 우수한 고무 보강 성능을 갖는 고무 보강재에 의해 타이어 무게가 감소되어 구름저항(R/R)이 낮아지고, 자동차의 연비가 개선될 뿐 아니라, 이산화탄소 배출량 역시 낮아질 수 있다.
특히, 배터리를 사용하는 전기자동차의 경우, 주행거리 및 연비 개선을 위해 차체의 무게 감소가 필요하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경량화된 타이어 보강재가 적용되는 경우, 타이어의 경량화가 이루어져, 전기자동차의 연비 개선 및 경제성이 향상될 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 부분 절개도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 합연사의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재에 대한 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 의해 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. 또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석된다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 고무 보강재(201, 301)를 포함하는 타이어(101)를 제공한다(도 1 및 도 2 참조).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(101)의 부분 절개도이다.
도 1을 참조하면, 타이어(101)는, 트레드(tread)(10), 숄더(shoulder)(20), 사이드 월(side wall)(30), 비드(bead)(40), 벨트(belt)(50), 이너 라이너(inner liner) (60), 카카스(cacass)(70) 및 캡플라이(capply)(90)를 포함한다.
트레드(10)는 직접 노면과 접촉하는 부분이다. 트레드(10)는 캡플라이(90)의 외측에 붙어있는 강력한 고무층으로, 내마모성이 우수한 고무로 이루어진다. 트레드(10)는 자동차의 구동력 및 제동력을 지면에 전달하는 직접적인 역할을 한다. 트레드(10) 영역에는 그루브(groove)(80)가 형성되어 있다.
숄더(20)는 트레드(10)의 모서리 부분으로 사이드 월(30)과 연결되는 부분이다. 숄더(20)는 사이드 월(30)과 함께 타이어의 가장 약한 부분 중 하나이다.
사이드 월(30)은 트레드(10)와 비드(40)를 연결하는 타이어(101)의 옆부분으로, 카카스(70)를 보호하고, 타이어에 측면 안정성을 제공한다.
비드(40)는 카카스(70)의 끝부분을 감아주는 철선이 들어있는 영역으로, 철선에 고무막을 입히고 코드지를 감싸는 구조로 되었다. 비드(40)는 타이어(101)를 휠 림(wheel rim)에 장착, 고정하는 역할을 한다.
벨트(50)는 트레드(10)와 카카스(70)의 중간에 위치한 코트층이다. 벨트(50)는 외부로부터의 충격이나 외적 조건에 의한 카카스(70) 등 내부 구성요소의 손상을 방지하는 역할을 하며, 트레드(10)의 형상을 편평하게 유지하여 타이어(101)와 노면의 접촉이 최상의 상태로 유지되도록 한다. 벨트(50)는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201, 301)를 포함할 수 있다(도 2 및 도 4 참조).
이너 라이너(60)는 튜브리스(tubeless) 타이어에서 튜브 대신 사용되는 것으로, 공기 투과성이 없거나 매우 적은 특수 고무로 만들어진다. 이너 라이너(60)는 타이어(101)에 충진된 공기가 새지 안도록 한다.
카카스(70)는 강도가 강한 합성섬유로 된 코드지가 여러 장 겹쳐져 만들어지며, 타이어(101)의 골격을 형성하는 중요한 부분이다. 카카스(70)는 타이어(101)가 받는 하중, 충격을 견디고 공기압을 유지하는 역할을 한다. 카카스(70)는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201, 301)를 포함할 수 있다.
그루브(80)는 트레드 영역에 있는 굵은 홈(void)을 지칭한다. 그루브(80)는 젖은 노면 주행시 타이어의 배수성을 높이는 기능을 한다.
캡플라이(90)는 트레드(10) 아래의 보호층으로, 내부의 다른 구성 요소들을 보호한다. 캡플라이(90)는 고속 주행 차량에 필수적으로 적용된다. 특히, 자동차의 주행속도가 증가함에 따라 타이어의 벨트 부분이 변형되어 승차감이 저하되는 등의 문제가 발생하고 있어, 벨트 부분의 변형을 방지하는 캡플라이(90)의 중요성이 증가되고 있다. 캡플라이(90)는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201, 301)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어(101)는 고무 보강재(201, 301)를 포함한다. 고무 보강재(201, 301)는 캡플라이(90)에 적용될 수 있으며, 벨트(50) 및 카카스(70) 중 적어도 하나에 적용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 고무 보강재(201, 301)를 제공한다. 본 발명의 다른 실시예들에 따른 고무 보강재(201, 301)는 섬유 기재(210, 110), 섬유 기재(210, 110) 상에 배치된 접착층(220) 및 접착층(220) 상에 배치된 고무 컴파운드 층(230)을 포함한다.
섬유 기재는 섬유 얀(yarn) 및 텍스타일 기재(210) 중 어느 하나일 수 있다. 섬유 얀은 합연사(110)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201)에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2의 고무 보강재(201)는 섬유 기재로 텍스타일 기재(210)가 사용된 것을 예시하고 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 섬유 기재로 섬유 얀(yarn)이 사용될 수도 있다.
텍스타일 기재(210)로, 섬유 얀(yarn)이 직조되어 이루어진 직물이 사용될 수 있다. 섬유 얀으로, 예를 들어, 2개 이상의 하연사(111, 112)가 상연되어 이루어진 합연사(110)가 사용될 수 있다(도 3 참조). 섬유 얀은 나일론, 레이온, 아라미드 및 PET를 포함하는 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 나일론, 레이온, 아라미드 및 PET를 포함하는 폴리에스테르를 이용하여 제조된 직물이 텍스타일 기재(210)로 사용될 수 있다. 예를 들어, 나일론, 레이온, 아라미드 및 PET를 포함하는 폴리에스테르 중에서 선택된 하연사들(111, 112)이 상연되어 이루어진 합연사(110)의 직조에 의하여 텍스타일 기재(210)가 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 합연사(110)는 서로 동일하지 않은 2개 이상의 하연사가 상연되어 이루어진 하이브리드 합연사를 포함한다. 이러한 하이브리드 합연사는, 예를 들어, 나일론 하연사 및 아라미드 하연사를 포함할 수 있다.
도 3은 합연사(110)의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 합연사(110)는 제1 하연사(111) 및 제2 하연사(112)를 포함하고, 제1 하연사(111)와 제2 하연사(112)는 함께 상연되어 있다. 제1 하연사(111)는 제1 꼬임 방향을 갖고, 제2 하연사(112)는 제2 꼬임 방향을 갖고, 제1 하연사(111)와 제2 하연사(112)는 함께 제3 꼬임 방향으로 상연되어 있다. 여기서, 제2 꼬임 방향은 제1 꼬임 방향과 동일한 방향일 수 있고, 제3 꼬임 방향은 상기 제1 꼬임 방향의 반대 방향일 수 있다. 그러나 꼬임 방향이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 꼬임수와 제2 꼬임수는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 제1 하연사(111)와 제2 하연사(112)는, 예를 들어, 150 내지 500TPM의 꼬임수를 가질 수 있다.
제1 하연사(111)와 제2 하연사(112)는 서로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 예를 들어, 제1 하연사(111)와 제2 하연사(112)는 각각 나일론, 레이온, 아라미드 및 PET를 포함하는 폴리에스테르 중에서 선택될 수 있다. 합연사(110)로, 예를 들어, 제1 하연사(111)가 나일론이고 제2 하연사(112)가 아라미드인 하이브리드 합연사가 있다.
접착층(220)은 레조시놀-포름알데하이드-라텍스를 포함한다. 예를 들어, 접착층(220)은 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL) 및 용제를 포함하는 접착 코팅액에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 접착층(220)은, 에폭시 화합물층 및 에폭시 화합물층 상에 배치된 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL)층을 포함할 수 있다.
레조시놀-포름알데하이드-라텍스는 "RFL"이라고도 하며, 접착 성분으로 작용한다. 레조시놀-포름알데하이드-라텍스는, 특히, 섬유 기재인 텍스타일 기재(210)와 고무 성분 사이의 친화도 및 접착력을 향상시켜 텍스타일 기재(210)와 고무 컴파운드 층(230)의 접착력을 향상시키고, 고무 보강재(201)와 고무 사이의 접착력을 향상시킨다. 그에 따라, 텍스타일 기재(210)와 고무 컴파운드 층(230)이 서로 분리되지 않고 안정적으로 부착되며, 타이어(101)의 제조과정에서 불량의 발생이 방지된다. 또한, 가류 후 완성된 타이어에서 고무 보강재(201)와 고무(예를 들어, 트레드 등)가 하나로 접착되어 우수한 접착력을 유지할 수 있다.
고무 컴파운드 층(230)은 탄성 중합 조성물 및 용매를 포함하는 고무 컴파운드 액에 의해 형성될 수 있다. 고무 컴파운드 액은 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함할 수 있다. 고무 컴파운드 액에 포함된 탄성 중합 조성물이 고무 컴파운드 층(230)을 구성한다.
보다 구체적으로, 고무 컴파운드 액에 포함된 용매의 휘발을 고려할 때, 제조시 기준으로, 고무 컴파운드 액은 10 내지 30 중량%의 탄성 중합 조성물 및 70 내지 90 중량%의 용매를 포함할 수 있다. 이 경우, 고무 컴파운드 액 제조 후 용매가 휘발하면, 고무 컴파운드 액에 포함된 탄성 중합체의 함량은 10 내지 40 중량%가 될 수 있다.
탄성 중합 조성물은 30 내지 70 중량%의 탄성 중합체 및 30 내지 70 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 탄성 중합 조성물은 예를 들어, 천연고무(NR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR) 및 이소부틸렌 고무(IBR), 이소프렌 고무(IR), 니트릴고무(NBR), 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함할 수 있다.
첨가제로, 고무 컴파운드 형성에 사용되는 첨가제들, 예를 들어, 카본블랙, 파라오일, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 황, 가황촉진제, 활성제, 점착제, 접착제 등이 있다.
용매는, 탄성 중합체를 용해할 수 있는 물질이라면, 그 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 특히, 고무 성분을 용해할 수 있는 물질은 본 발명의 일 실시예에 따른 용매로 사용될 수 있다. 예를 들어, 용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
고무 컴파운드 액에서 탄성 중합 조성물의 농도가 10 중량% 미만이면 고무 컴파운드 층(230)의 두께가 얇아져 점착성 및 접착력이 제대로 발현되지 못한다. 그에 따라, 타이어의 제조 특성 저하 및 주행시 타이어 불량 문제가 발생할 수 있다.
반면, 고무 컴파운드 액에서 탄성 중합 조성물의 농도가 40 중량%를 초과하면, 점도 상승으로 인해 교반성이 저하되어 고무 컴파운드 액의 분산성이 낮아지고, 이로 인해 코팅성 저하, 코팅 두께 불균일 등의 문제가 초래된다.
이러한 고무 컴파운드 층(230)은 천연고무(NR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR) 및 이소부틸렌 고무(IBR), 이소프렌 고무(IR), 니트릴고무(NBR), 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고무 컴파운드 층(230)은 5㎛ 내지 200㎛의 두께(t1)를 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)는 접착층(220)과 접하는 고무 컴파운드 층(230)의 일면에서부터 접착층(220)과 반대쪽에 위치하는 고무 컴파운드 층(230)의 타면까지의 거리로 측정된다.
고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 5㎛ 미만이면, 고무 컴파운드 층(230)이 충분한 점착성 및 접착력을 가지지 못하여 타이어 제조 특성이 저하되고, 타이어의 내구성 발현이 어려워지고, 타이어에 불량이 발생할 수 있다.
고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 200㎛를 초과하면, 고무 보강재(201)의 두께가 증가되어 타이어의 두께가 증가될 수 있다. 특히, 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 200㎛를 초과하면, 용매가 휘발하는 과정에서 고무 컴파운드 층(230) 내에 기포가 발생하여 고무 보강재(201)가 균일한 두께를 가지기 어렵고, 이를 타이어에 적용했을 때 타이어 내에 에어 포켓(Air Pocket)이 발생하여 타이어 품질이 저하되고 및 불량률이 높아질 수 있다. 또한, 두꺼운 고무 컴파운드 층(230) 형성을 위해 코팅 작업을 여러 번 수행해야 한다는 단점이 있어 공정상 비효율적이며, 타이어의 품질 저하 및 불량률이 초래될 수 있다.
보다 구체적으로, 고무 컴파운드 층(230)은 5㎛ 내지 30㎛의 두께(t1)를 가질 수 있다.
종래의 고무 보강재에 있어서, 섬유 기재(210, 110) 상에 고무 기재가 압연되어, 본 발명의 고무 컴파운드 층(230)에 대응되는 고무층이 형성된다. 고무 기재는 소정의 두께를 가지기 때문에, 종래 방법에 따라 형성된 고무 보강재의 고무층은 일반적으로 1000㎛ 이상의 두께, 적어도 800㎛ 이상의 두께를 가진다.
반면, 본 발명의 일 실시예 다른 고무 컴파운드 층(230)은 고무 컴파운드 액의 디핑 또는 코팅에 의하여 형성되기 때문에 200㎛ 이하의 얇은 두께(t1)를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고무 컴파운드 층(230)이 5㎛ 내지 200㎛의 얇은 두께(t1)를 가지기 때문에 고무 보강재(201)의 전체 두께가 얇아진다. 그에 따라, 이러한 고무 보강재(201)를 사용하는 타이어의 두께가 얇아질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201)는 타이어(101)의 캡플라이(90), 벨트(50) 또는 카카스(70)에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(301)에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4의 고무 보강재(301)는 섬유 기재로 합연사(110)가 사용된 것을 예시하고 있다. 합연사(110)는 이미 설명된 바와 같이, 2개 이상의 하연사(111, 112)가 상연되어 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 다른 합연사가 고무 보강재(301)의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(301)는 섬유 기재인 합연사(110), 합연사(110) 상에 배치된 접착층(220) 및 접착층(220) 상에 배치된 고무 컴파운드 층(230)을 포함한다.
합연사(110), 접착층(220) 및 고무 컴파운드 층(230)은 이미 설명되었으므로, 중복을 피하기 위하여 이들에 대한 상세한 설명은 생략된다.
이하, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201, 301)의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고무 보강재(201, 301)의 제조방법은, 섬유 기재(210, 110)를 준비하는 단계, 섬유 기재(210, 110) 상에 접착층(220)을 형성하는 단계 및 접착층 상(220)에 고무 컴파운드 액을 도포하고 열처리하여 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 층(230)을 형성하는 단계를 포함한다.
섬유 기재(210, 110)는 섬유 얀(yarn) 및 텍스타일 기재(210) 중 어느 하나일 수 있다. 섬유 얀으로 합연사(110)가 사용될 수 있다. 텍스타일 기재(210)는 섬유 얀(yarn)이 직조되어 형성된다. 합연사(110)로 서로 동일하지 않은 2개 이상의 하연사가 상연되어 이루어진 하이브리드 합연사가 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 하이브리드 합연사는 나일론 하연사 및 아라미드 하연사를 포함할 수 있다. 나일론 하연사는 300 내지 2000 de의 섬도를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로, 1100 내지 1400 de의 섬도를 가질 수 있다. 아라미드 하연사는 500 내지 3000 de의 섬도를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로 1300 내지 1700 de의 섬도를 가질 수 있다.
예를 들어, 300 내지 2000 de의 나일론 필라멘트를 제1 하연사(111)로, 500 내지 3000 de의 아라미드 필라멘트를 제2 하연사(112)로 하여, 케이블 코더(Cable Corder) 연사기를 이용하여 하연을 반시계 방향, 상연을 시계방향으로 하연과 상연을 동시에 각각 수행하여 합연사(110)를 제조할 수 있다. 합연사(110)는 150 내지 500 TPM의 꼬임수를 가질 수 있다.
접착층(220)은 섬유 기재(210, 110) 상에 형성된다.
접착층(220)은 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL) 및 용제를 포함하는 접착 코팅액에 의해 형성될 수 있다. 접착층(220)을 형성하는 단계는, 섬유 기재(210, 110) 상에 접착 코팅액을 도포하고 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
섬유 기재(210, 110) 상에 접착 코팅액을 도포하는 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 섬유 기재(210, 110)를 접착 코팅액에 침지(dipping)함으로써 섬유 기재(210, 110)상에 접착 코팅액이 도포되도록 할 수 있다. 예를 들어, 섬유 기재(210, 110)가 접착 코팅액을 통과함으로써 침지 공정이 이루어질 수 있다. 침지 공정은, 장력, 침지 시간 및 온도가 조절될 수 있는 침지 장치(Dipping Machine)에서 이루어 질 수 있다.
침지 공정뿐만 아니라, 블레이드 또는 코터를 이용한 코팅 또는 분사기를 이용한 분사에 의하여 섬유 기재(210, 110) 상에 접착 코팅액이 도포될 수도 있다.
접착층(220)을 형성하는 단계는, 섬유 기재(210, 110) 상에 접착 코팅액을 도포하고, 130 내지 170℃에서 80 내지 120초간 열처리하는 공정을 더 포함할 수 있다. 열처리는 열처리 장치에서 이루어질 수 있다. 열처리에 의하여 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL)층(222)이 경화 및 고정되어 접착층(220)이 완성된다. 이러한 열처리에 의하여 접착층(220)이 보다 안정적으로 형성될 수 있다.
첩착층(220) 형성 후, 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 액을 도포하고 열처리하여 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 층(230)을 형성한다.
고무 컴파운드 액은 탄성 중합 조성물 및 용매를 포함한다. 구체적으로, 고무 컴파운드 액은 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함한다. 고무 컴파운드 액에 포함된 용매의 휘발을 고려할 때, 제조시 기준으로, 고무 컴파운드 액은 10 내지 30 중량%의 탄성 중합 조성물 및 70 내지 90 중량%의 용매를 포함할 수 있다. 이 경우, 고무 컴파운드 액 제조 후 용매가 휘발하면, 고무 컴파운드 액에 포함된 탄성 중합체의 함량은 10 내지 40 중량%가 될 수 있다.
고무 컴파운드 액에서 탄성 중합 조성물의 농도가 10 중량% 미만이면 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 얇아져 점착성 및 접착력이 제대로 발현되지 못한다. 그에 따라, 타이어의 제조 특성 저하 및 주행시 타이어 불량 문제가 발생할 수 있다. 반면, 고무 컴파운드 액에서 탄성 중합 조성물의 농도가 40 중량%를 초과하면, 점도 상승으로 인해 접착액의 교반성이 저하되어 고무 컴파운드 액의 분산성이 낮아지고, 이로 인해 코팅성 저하, 코팅 두께 불균일 등의 문제가 초래된다.
따라서, 고무 컴파운드 액에 있어서, 탄성 중합 조성물의 농도는 10 내지 40중량%의 범위로 조정된다.
탄성 중합 조성물은 30 내지 70 중량%의 탄성 중합체 및 30 내지 70 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 탄성 중합 조성물은 예를 들어, 천연고무(NR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR) 및 이소부틸렌 고무(IBR), 이소프렌 고무(IR), 니트릴고무(NBR), 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함할 수 있다. 첨가제로 카본블랙, 파라오일, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 황, 가황촉진제, 활성제, 점착제, 접착제 등이 있다.
용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
고무 컴파운드 액을 접착층(220) 상에 도포하는 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 공지의 코팅 방법이 적용될 수 있다.
예를 들어, 고무 컴파운드 층(230) 형성을 위해, 접착층(220)으로 코팅된 섬유 기재(210, 110)가 고무 컴파운드 액에 침지될 수 있다. 이러한 침지에 의해 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 액이 도포된다.
또한, 콤마 코터(comma coater)를 이용한 콤마 코팅(comma coating)에 의해 고무 컴파운드 액이 접착층(220) 상에 도포될 수 있다. 이 때, 코팅은 80 내지 100℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다. 이러한 온도는 용매가 휘발될 수 있는 최저 온도에 해당된다.
그러나, 본 발명의 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 그라비어(Gravure) 코팅 방법, 마이크로 그라비어(Micro gravure) 코팅 방법 등에 의해 고무 컴파운드 액의 코팅이 이루어질 수 있다.
고무 컴파운드 액의 코팅 후, 코팅된 고무 컴파운드 액이 열처리 될 수도 있다. 즉, 고무 컴파운드 층(230)을 형성하는 단계는, 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 액을 도포한 후, 열처리 하는 단계를 포함할 수 있다.
열처리는 열처리 장치에서 이루어질 수 있다. 열처리를 위해, 80 내지 160℃의 온도에서 30 내지 150초간 열이 인가될 수 있다. 그에 따라, 접착층(220) 상에 고무 컴파운드 층(230)이 형성된다.
이러한 공정을 거쳐 고무 보강재(201, 301)가 제조되며, 제조된 고무 보강재(201, 301)는 와인더에 권취된다.
이 때, 고무 컴파운드 층(230)은 5㎛ 내지 200㎛의 두께(t1)를 가질 수 있다. 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 5㎛ 미만이며, 고무 컴파운드 층(230)이 충분한 점착성 및 접착력을 가지지 못하여 타이어 제조 특성이 저하되고, 타이어에 불량이 발생할 수 있다. 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 200㎛를 초과하면, 고무 보강재(201)의 두께가 증가되어 타이어의 두께가 증가될 수 있다.
보다 구체적으로, 고무 컴파운드 층(230)은 5㎛ 내지 30㎛의 두께(t1)를 가질 수 있다.
다음, 선택적으로 슬리팅(slitting) 단계가 실시될 수 있다.
필요에 따라, 또는 사용 목적에 적합하도록, 판상으로 제작된 고무 보강재(201)를 재단하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 이러한 재단을 슬리팅(Slitting)이라고 한다. 슬리팅 단계는 생략될 수도 있다. 재단, 또는 슬리팅 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
수요자 또는 고객사의 요청에 따라, 예를 들어 3mm 내지 50mm의 폭으로 또는 경사본수 개수를 한정하여, 통상적인 커터 나이프(Cutter Knife) 또는 히팅 나이프(Heating Knife)를 이용하여 고무 보강재(201)를 재단함으로써 슬리팅이 이루어질 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 재단된 고무 보강재(201)는 3mm 내지 50mm의 폭을 가질 수 있다.
이러한 과정을 거쳐, 본 발명의 실시예들에 따른 고무 보강재(201, 301)가 완성된다.
이와 같이 제조된 고무 보강재(201, 301)는, 예를 들어, 타이어(101)의 캡플라이(90)로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고무 보강재(201)는 고무에 대해 우수한 접착력을 가지며, 기존의 압연 공정을 없이도 고무와 용이하게 부착될 수 있다. 이러한 고무 보강재(201)가 캡플라이(90)로 사용되는 경우, 압연 공정이 생략될 수 있기 때문에 타이어의 제조 공정이 단순화될 수 있다. 또한, 캡플라이(90)의 점착성이 크게 증대되어, 그린타이어 제조시 에어 포켓(Air pocket)이 감소되어 타이어 불량률이 감소된다. 아울러, 압연 공정을 거치지 않기 때문에 얇고 가벼운 타이어(101)가 만들어질 수 있다.
이러한 고무 보강재(201, 301)는 벨트 및 카카스 중 적어도 하나에도 적용될 수도 있다.
이하, 발명의 구체적인 제조예 및 비교예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 제조예 및 비교예는 예시적으로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1>
(1) 텍스타일 기재의 제조: 나일론 평직 제직물 제조
630de의 총섬도를 갖는 나일론 필라멘트를 이용하여 원단 생지를 제직하였다. 이 때 제직밀도는 경사밀도 55th/inch, 위사밀도 46th/inch가 되도록 하여 직물 형태의 텍스타일 기재(210)을 제조하였다.
(2) 접착층 형성
텍스타일 기재(210)를 접착 코팅액에 딥핑한 후, 열처리하여 접착층(220)을 완성하였다. 이 때, 접착 코팅액은 전체 중량에 대하여 15 중량%의 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL) 및 85 중량%의 용제(물, H2O)를 포함한다. 또한, 텍스타일 기재(210) 상에 도포된 접착 코팅액은 150℃에서 100초 동안 열처리되었다.
(3)고무 컴파운드 층 형성
먼저, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 100중량부에 대하여 카본블랙 60 중량부, 파라오일 20 중량부, 산화아연 3 중량부, 스테아린산 2 중량부, 노화방지제(RUBBER ANTIOXIDANTS, BHT) 2 중량부, 황 2중량부 및 가황촉진제(vulcanization accelerators, ZnBX) 1 중량부를 포함하는 탄성 중합 조성물을 제조하였다.
다음, 톨루엔과 테트라하이드로퓨란이 20:80의 중량비로 혼합된 혼합 용매를 제조하였다.
다음, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 12%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하였다.
콤마 코터(comma coater)를 이용하여, 텍스타일 기재(210)에 형성된 코팅층(230) 상에 고무 컴파운드 액을 도포하고 80℃의 온도에서 용매를 휘발시켜 고무 컴파운드 층(230)을 형성하였다. 여기서, 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)는 10㎛였다. 그 결과, 고무 보강재(201)가 제조되었다.
(4)규격 재단된 캡플라이용 고무 보강재 제조
이와 같이 제조된 고무 보강재(201)를 10mm 폭으로 재단하여 캡플라이(90)용 고무 보강재를 제조하였다. 재단을 위해 커터 나이프(Cutter Knife)가 사용되었다.
(5) 타이어 제조
재단된 고무 보강재를 가지고 205/55R16 규격의 타이어를 제조하였다. 타이어 제조를 위해, 1300De/2ply HMLS 타이어 코오드를 포함하는 바디플라이 및 스틸 코드(Steel Cord) 벨트가 사용되었다.
구체적으로, 이너라이너 고무 상에 바디플라이용 고무를 적층하고, 비드 와이어 및 벨트부를 적층한 후 상기 제조된 고무 보강재를 투입하고, 트레드부, 숄더부 및 사이드월부 형성을 위한 고무층을 순차적으로 형성하여 그린타이어를 제조하였다. 이렇게 제조된 그린타이어를 가류 틀에 넣고 170℃에서 15분 동안 가류하여 타이어를 제조하였다.
<제조예 2>
고무 컴파운드 층(230)의 형성에 있어서, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 17%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하는 것, 및 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 18㎛ 라는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<제조예 3>
고무 컴파운드 층(230)의 형성에 있어서, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 25%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하는 것, 및 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 23㎛라는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<제조예 4>
고무 컴파운드 층(230)의 형성에 있어서, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 35%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하는 것, 및 고무 컴파운드 층(230)의 두께(t1)가 30㎛ 라는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<비교예 1>
고무 컴파운드 액을 이용한 고무 컴파운드 층(230)을 형성하는 대신, 1.6mm 두께를 갖는 고무를 텍스타일 기재(210) 상의 접착층(220)에 배치하고 압연하여 고무 보강재를 형성한다는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<비교예 2>
고무 컴파운드 층(230) 형성 공정을 생략한다는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<비교예 3>
고무 컴파운드 층(230)의 형성에 있어서, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 5%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<비교예 4>
고무 컴파운드 층(230) 형성에 있어서, 혼합 용매에 탄성 중합 조성물을 45%의 농도로 분산시켜 고무 컴파운드 액을 제조하는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 타이어를 제조하였다.
<시험예>
(1) 두께 측정
Mitutoyo社의 Vernier Calipers를 이용하여 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 컴파운드 층(230)의 두께를 측정하였다.
(2) 점착성(Tacky) 테스트
카카스 층에 사용되는 미가류 고무(두께 1.3mm)를 10cm x 20cm(폭 x 길이)로 자르고, 자른 미가류 고무 상단에 2cm x 15cm(폭 x 길이)의 PET 필름을 부착시켰다. PET 필름이 부착된 미가류 고무 상에 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 보강재를 적층하였다. 그리고, 5kgf 하중의 금속 원통형 추를 사용하여 고무 보강재를 3회 밀어 미가류 고무에 압착시켜 점착층 복합체를 제조하였다.
이와 같이 제조된 점착층 복합체를 2 내지 2.4cm의 길이로 절단한 후, 다시 5kg 금속 원통형 추를 사용하여 3회 밀어서 미가류 고무에 압착시켰다. 다음, 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 보강재의 노출면에 스카치 테이프(TM)를 2회 부착하여 연신이 되는 것을 방지한 다음, Instron Clampe(Grip, CAT. No. 2712-041)을 사용하여, PEEL 테스트 방법으로, 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 보강재의 점착성을 측정하였다. 이 때, Cross Head Speed는 125mm/min을 적용하였다.
(3) 접착력(PEEL) 테스트
미국 재료시험협회규격 ASTM D4393의 방법에 따라, 타이어의 카카스층에 대한 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 보강재의 접착 박리 강도를 측정하였다. 구체적으로, 1.6mm 두께의 고무시트, 코오드지, 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 각각의 고무 보강재, 1.6mm 두께의 고무시트, 코오드지, 1.6mm 두께의 고무시트를 순서대로 적층하여 시료를 제조한 후, 60kg/cm2의 압력으로 160℃에서 20분간 가황하였다. 다음, 가황된 시료를 재단하여 1 인치의 폭을 갖는 시편을 제조하였다. 이와 같이 제조된 시편에 대해, 만능재료 시험기(Instron社)를 이용하여 25℃에서 125mm/min의 속도로 박리 시험을 하여 카카스층에 대한 제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 고무 보강재의 접착력을 측정하였다. 이 때, 박리시 발생하는 하중의 평균값을 접착력으로 산정하였다.
(4) 고무 보강재의 무게지수
제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 각각 제조된 20개의 고무 보강재의 무게를 측정하여 평균값을 구한 후 비교하였다.
(5) 타이어 무게지수
제조예 1-4 및 비교예 1-4에서 각각 20본의 타이어를 제조하였다. 이와 같이 제조된 타이어의 무게를 측정하고 평균을 구하였다.
(6) 타이어 제조 불량률
제조예 1-4 및 비교예 1-4에 따라 타이어를 제조하는 과정 중 불량 발생률을 조사하였다. 타이어의 제조과정 특성상 고무 보강재가 일정 수준 이상의 점착성능을 보유하여야 흘러내림 현상이 없이 고무 보강재가 고무에 부착되어 타이어 제조과정까지 이어질 수 있다. 만약 고무 보강재가 일정 수준 이상의 점착성능을 갖지 않는다면, 타이어 제조과정 중 흘러내림으로 인한 불량이 발생할 수 있다. 또한 고무 컴파운드 층에 Air Pocket이 발생한다면 고무 컴파운드 층 내에서 계면 분리가 발생하여 타이어 불량이 발생할 수 있다.
제조예 1-4 및 비교예 1-4 각각에 대해 20본의 타이어를 제조하고 불량유무를 확인하여, 다음 식 1에 따라 타이어 제조 불량률을 구하였다.
[식 1]
타이어 제조 불량률(%)=[(양호한 타이어수)/(20, 타이어 평가 본수)] x 100
이상 측정된 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
탄성 중합 조성물의 농도 (중량%) 12 17 25 35 - - 5 45
용매 농도 (중량%) 87 83 75 65 - - 95 60
점착력(N/inch) 5.05 5.41 6.00 5.92 6.11 1.80 2.34 6.27
접착력(N/inch) 212.0 215.6 220.2 216.8 230.3 213.8 210.5 200.8
고무 컴파운드층의 두께(㎛) 10 18 23 30 800 0 4 180 ~ 230
보강재 무게(g) 104.5 115.0 122.5 125.5 512.5 94.0 99.0 251.5
타이어 무게(kg) 9.34 9.35 9.36 9.36 9.75 9.33 9.34 9.49
불량률(%) 10 5 5 10 5 85 50 55
표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 제조예 1 내지 4의 경우, 종래 방법에 따른 비교예 1과 비교하여, 고무 컴파운드 층(230)의 두께가 95% 이상 감소하였으며, 고무 컴파운드 층(230)의 두께 감소에도 불구하고, 동등 수준 점착력 및 접착력을 가짐을 알 수 있다. 또한, 제조예 1 내지 4에 따른 타이어의 무게는 비교예 1에 따른 타이어보다 0.39kg 내지 0.41kg 더 가볍다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 제조예 1 내지 4에 따른 고무 보강재는 비교예 2 및 3의 고무 보강재에 비하여 우수한 점착력을 가져 타이어 제조시 불량률이 크게 감소되었다. 비교예 2의 경우 고무 컴파운드 층이 형성되지 않아 낮은 점착력을 가진다. 비교예 3의 경우, 저농도의 탄성 중합 조성물을 포함하는 고무 컴파운드 액으로 고무 컴파운드층(230)이 제조되어, 고무 컴파운드 층(230)이 4㎛의 얇은 두께를 가지며 낮은 점착력을 가진다.
또한, 비교예 4의 경우, 고농도의 탄성 중합 조성물을 포함하는 고무 컴파운드 액으로 고무 컴파운드층(230)이 제조되어, 고무 컴파운드층(230)의 두께가 180 내지 230㎛로서 불균일하며, 다만 타이어 제조시 에어 포켓(Air Pocket) 발생이 감소되어 타이어 제조 불량률이 비교예 2에 비하여 감소하는 것을 확인할 수 있다.
10: 트레드 20: 숄더
30: 사이드 월 40: 비드
50: 벨트 60: 이너 라이너
70: 카카스 80: 그루브
90: 캡플라이 101: 타이어
110: 합연사 111: 제1 하연사
112: 제2 하연사 201: 고무 보강재
210: 텍스타일 기재 220: 접착층
230: 고무 컴파운드 층

Claims (11)

  1. 섬유 기재;
    상기 섬유 기재 상에 배치된 접착층; 및
    상기 접착층 상에 배치된 고무 컴파운드 층;을 포함하고,
    상기 접착층은 레조시놀-포름알데하이드-라텍스(RFL)를 포함하고,
    상기 고무 컴파운드 층은 고무 컴파운드 액에 의해 형성된 것이며,
    상기 고무 컴파운드 층은 5㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖고,
    상기 고무 컴파운드 액은, 상기 고무 컴파운드 액 전체 중량에 대하여, 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하고,
    상기 용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 섬유 기재는 섬유 얀(yarn) 및 텍스타일 기재 중 어느 하나이고,
    상기 탄성 중합 조성물은 탄성 중합체 및 첨가제로 이루어지고,
    상기 탄성 중합 조성물은 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 이소부틸렌 고무, 이소프렌 고무, 니트릴고무, 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함하고,
    상기 첨가제는 카본블랙, 파라오일, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 황, 및 가황촉진제를 포함하는,
    고무 보강재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 섬유 기재를 준비하는 단계;
    상기 섬유 기재 상에 접착층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착층 상에 고무 컴파운드 액을 도포하고 열처리하여, 상기 접착층 상에 고무 컴파운드 층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 고무 컴파운드 층은 5㎛ 내지 30㎛의 두께를 갖고,
    상기 고무 컴파운드 액은, 상기 고무 컴파운드 액 전체 중량에 대하여, 10 내지 40 중량%의 탄성 중합 조성물 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하고,
    상기 용매는 톨루엔, 나프타, 메탄올, 자일렌 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 섬유 기재는 섬유 얀(yarn) 및 텍스타일 기재 중 어느 하나이고,
    상기 탄성 중합 조성물은 탄성 중합체 및 첨가제로 이루어지고,
    상기 탄성 중합 조성물은 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 이소부틸렌 고무, 이소프렌 고무, 니트릴고무, 부틸고무 및 네오프렌 고무 중에서 선택된 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함하고,
    상기 첨가제는 카본블랙, 파라오일, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제, 황, 및 가황촉진제를 포함하는, 고무 보강재의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 의한 고무 보강재를 포함하는 타이어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고무 보강재는 캡플라이, 벨트 및 카카스 중 적어도 하나에 적용된, 타이어.
KR1020180071516A 2017-06-30 2018-06-21 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어 KR102402636B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180071516A KR102402636B1 (ko) 2018-06-21 2018-06-21 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
JP2019571969A JP7128218B2 (ja) 2017-06-30 2018-06-25 軽量化されたゴム補強材の製造方法
CN201880044066.7A CN110809517A (zh) 2017-06-30 2018-06-25 重量减轻的橡胶增强材料、其制备方法和包括其的轮胎
US16/627,027 US20200122508A1 (en) 2017-06-30 2018-06-25 Rubber reinforcing material with reduced weight, method for preparing the same and tire comprising the same
EP18823490.0A EP3628485A4 (en) 2017-06-30 2018-06-25 LIGHTWEIGHT RUBBER REINFORCEMENT MATERIAL, MANUFACTURING PROCESS FOR IT AND TIRES WITH IT
PCT/KR2018/007136 WO2019004666A1 (ko) 2017-06-30 2018-06-25 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
PCT/KR2019/007540 WO2019245337A1 (ko) 2018-06-21 2019-06-21 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180071516A KR102402636B1 (ko) 2018-06-21 2018-06-21 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20190143690A KR20190143690A (ko) 2019-12-31
KR102402636B1 true KR102402636B1 (ko) 2022-05-25
KR102402636B9 KR102402636B9 (ko) 2023-05-11

Family

ID=69051670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180071516A KR102402636B1 (ko) 2017-06-30 2018-06-21 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102402636B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012005751A1 (en) * 2010-06-15 2012-01-12 Milliken & Company Tacky finish and textile materials and articles treated therewith
JP2017500457A (ja) 2013-12-19 2017-01-05 カンパニー ジェネラレ デ エスタブリシュメンツ ミシュラン タイヤ用多成分複合補強物

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07330961A (ja) 1994-06-07 1995-12-19 Ube Ind Ltd タイヤコードコーティングゴム組成物
KR20130077474A (ko) * 2011-12-29 2013-07-09 코오롱인더스트리 주식회사 공기입 타이어
KR101413176B1 (ko) * 2012-10-31 2014-06-27 금호타이어 주식회사 타이어 가류용 블래더 이형 커버 및 이의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012005751A1 (en) * 2010-06-15 2012-01-12 Milliken & Company Tacky finish and textile materials and articles treated therewith
JP2017500457A (ja) 2013-12-19 2017-01-05 カンパニー ジェネラレ デ エスタブリシュメンツ ミシュラン タイヤ用多成分複合補強物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190143690A (ko) 2019-12-31
KR102402636B9 (ko) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7128218B2 (ja) 軽量化されたゴム補強材の製造方法
EP2222480B1 (en) Tire having a structural element reinforced with a hybrid yarn
EP2065225B1 (en) Pneumatic tire
EP2946947A1 (en) Pneumatic safety tire
EP2147805A2 (en) Pneumatic tire
CN111247009B (zh) 包括层压条带形式的增强元件的轮胎
KR20190003205A (ko) 타이어의 중량을 감소시킬 수 있는 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
KR102427757B1 (ko) 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
CN111295297B (zh) 包括层压条带形式的增强元件的轮胎
KR102414686B1 (ko) 우수한 점착성을 갖는 타이어 코드 및 그 제조방법
KR102402636B1 (ko) 경량화된 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
CN112874244A (zh) 包括织物条带的轮胎
TWI823133B (zh) 減量之橡膠強化材料、其製備方法以及包括其之輪胎
KR102505299B1 (ko) 타이어 코드, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
JP7462801B2 (ja) 軽量化されたゴム補強材、その製造方法およびそれを含むタイヤ
KR20220076295A (ko) 경량화된 고무 보강재, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어
WO2019245337A1 (ko) 고무 보강재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 타이어
KR102177497B1 (ko) 저중량 공기입타이어
US20220372672A1 (en) Tire cord, manufacturing method thereof and tire comprising same
KR20230067356A (ko) 경량화된 고무 보강재, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]