KR19980024666A - 리브/그루브 외형의 접지면을 갖는 트럭용 타이어 - Google Patents

리브/그루브 외형의 접지면을 갖는 트럭용 타이어 Download PDF

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KR19980024666A
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페르난드 안토인 조셉 푸르곤
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스위셔 캐쓸린 엠
더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

본 발명은 러그/그루브(lug/groove) 외형의 접지면 캡(tread cap)과 대조적인 리브/그루브(rib/groove) 외형의 접지면 캡을 갖는 캡/베이스(cap/base) 구조의 고무 접지면을 갖는 타이어에 관한 것이다. 접지면 캡은 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 및 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무로 구성되고 카본 블랙 블렌드로 보강되고, 하부의 접지면 베이스는 카본 블랙으로 보강된 천연 시스 1,4-폴리이소프렌 고무로 주로 구성된다.
본 발명은 특히 본원에서 트럭용 타이어로 총칭되는 트럭용 및 버스용 타이어에 관한 것이다.

Description

리브/그루브 외형의 접지면을 갖는 트럭용 타이어
본 발명은 접지면 캡(cap)이 러그(lug)/그루브(groove)의 외형의 접지면 캡에 반대되는 리브(rib)/그루브의 구조인 캡/베이스 구조의 고무 접지면을 갖는 타이어에 관한 것이다. 이런 타이어는 비포장 도로의 자동차 용도보다는 주로 포장 도로상에서 이용되고자한다. 본 발명의 타이어는 타이어 접지면 둘레의 원주가 아닌 다수의 개별적인 접지면 러그로 구성되지 않고, 리브사이의 그루브가 결합되고 인접한 다수의 서로 분리된 연속적인 원주형의 리브의 접지면 캡을 갖고자한다.
본 발명은 특히 본원에서 집합적으로 트럭용 타이어로서 언급되는 트럭용 타이어 및 버스용 타이어에 관한 것이다.
공기 고무 타이어는 종래에는 카본 블랙(및 실리카 또는 카본 블랙과 실리카의 혼합물)으로 보강된 탄성중합체(들)로 구성된 접지면으로 제조된다.
본 발명은 보다 구체적으로는 트럭용 타이어, 및 상대적으로 큰 자동차 부하량을 지지하고 운반할 수 있을 것으로 통상적으로 예상되고 따라서 비교되는 승용차용 타이어보다 더 큰 내부 온도를 발생하는 경향이 있는 상대적으로 무거운 하중의 경트럭용 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 트럭용 타이어 접지면은 전형적으로 캡/베이스 구조이다. 본 발명의 접지면 캡은 러그/그루브 외형의 접지면 캡과 대조적인, 돌출된 리브의 외부면이 대지와 접촉하는 리브/그루브의 대지-접촉 외형을 갖는다.
접지면 캡 리브는 원주형으로 연장되어 타이어둘레를 연속적으로 감싼다. 접지면 베이스는 접지면 캡의 하부에 위치하여 이를 지지하고 접지면 캡과 타이어 골격사이에 위치한다. 일반적으로 접지면 캡 및 접지면 베이스는 타이어 구조의 경화되지않은 성분으로 함께 공압출되거나, 승온 및 승압의 조건하에서 적합한 주형으로 전체 타이어 구조와 함께 가황된다. 이런 구조 및 제조 방법은 당분야의 숙련된 이들에게 공지되어 있다.
접지면 베이스는 일반적으로 대지에 접촉되고자 하지않으므로 따라서, 일반적으로 접지면 성질, 예를 들면 견인력 및 접지면 내마모성과 같은 접지면 캡 성질과 동일한 척도를 갖고자한다.
실질적으로, 상대적으로 중하중용 타이어와 같은 경우, 리브 및 그루브 외형을 갖는 접지면 캡의 그루브의 경우 감소된 그루브 크랙킹이 종종 바람직하다. 일반적으로 발생하는 경우, 이런 그루브 크랙킹은 그루브의 중심근처와 같은 그루브의 바닥의 베이스 부분 또는 그루브의 베이스 부분이 그루브의 벽과 만나는 지점, 즉 소위 어깨에서 접지면 캡 그루브 내부에서 관찰될 수 있다.
캡/베이스 구조의 접지면은 주로 카본 블랙으로 보강된 접지면 베이스를 가질 것으로 예상된다. 타이어 접지면의 경우 캡/베이스 구조는 일반적으로 당분야에 숙련된 이들에게 공지되어있다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,157,218 호를 참조할 수 있다.
본원에서 사용되는 phr이란 용어는 종래의 관행에 따라, 고무 또는 탄성중합체 100중량당 각각의 물질의 부를 의미한다.
본 발명의 명세서에서, 용어 고무 및 탄성중합체는, 달리 규정되지않는한 상호교환되어 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 고무 조성물, 배합된 고무 및 고무 화합물은 달리 규정되지않는한, 다양한 성분 또는 물질과 블렌딩 또는 혼합된 고무를 의미하고, 이런 용어는 고무 혼합 또는 고무 배합 분야에서 숙련된 이들에게 공지되어있다.
본원에서 사용되는 중합체, 특히 탄성중합체의 Tg는 달리 규정되지않는한, 15℃의 가열 속도로 시차 주사 열량계로 온도 대 시간 곡선의 전이를 관찰함으로써 통상적으로 결정될 수 있는 이의 유리 전이 온도를 의미한다. 이런 Tg는 당분야에 숙련된 이들에게는 공지된 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 공기 타이어는 3개 내지 7개의 연속적인 원주형의 이격된 리브 및 이들 리브사이에서 상응하게 결합되어 인접한 2개 내지 6개의 그루브로 이루어진 리브/그루브 외형을 갖는 접지면 캡의 외부의 의도된 대지-접촉면을 갖고; 이때 타이어는 약 723 내지 약 792kpa(약 105 내지 약 115 psi)의 팽창압에서 약 1220㎏(2684lbs)이상, 다르게는 약 2730㎏(6006lbs)이상, 및 일반적으로는 약 2043 내지 약 5000㎏(약 4494 내지 약 11,000lbs)의 TRA 등급 최대 부하 한계 및 약 48㎝(19인치)이상, 다르게는 약 56㎝(22인치)이상, 및 일반적으로 약 48 내지 약 64㎝(약 19 내지 약 25인치)의 비드 직경을 갖고; (A) 접지면 캡이 탄성중합체 100중량부(phr)를 기준으로 (1) (a) 약 15 내지 약 25%의 스티렌 함량 및 약 -70℃ 내지 약 -80℃의 Tg를 갖는 유기 용액 중합에 의해 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 약 10 내지 약 40phr, 다르게는 약 25 내지 약 35 phr, 및 (b) 약 40 내지 약 60%의 이소프렌 함량 및 약 -60℃ 내지 약 -90℃의 Tg를 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 약 60 내지 약 80phr, 다르게는 약 65 내지 약 78 phr로 구성된 탄성중합체, 및 (2) (a) 약 115 내지 약 130g/㎏의 요오드 흡착값 및 약 105 내지 약 118㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 60 내지 약 70 중량% 및 상응하는 (b) 약 105 내지 약 113g/㎏의 요오드 흡착값 및 약 120 내지 약 130㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 40 내지 약 30 중량%로서 카본 블랙 보강 충진제 약 40 내지 약 80, 다르게는 약 50 내지 약 70 phr로 구성되고, (B) 접지면 베이스 탄성중합체가 카본 블랙 약 20 내지 약 60phr, 다르게는 약 25 내지 약 40 phr으로 보강된 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무인 캡/베이스 구조의 접지면을 갖는다.
한 양태에서, 접지면 캡은 리브 사이에서 결합되어 인접한 그루브와 함께 다수의 이격되고 연속적인 원주형 리브를 갖는 리브-그루브 외형을 갖는다. 그루브는 리브사이에 위치하고 따라서 타이어 접지면 외형의 리브에 연결된다는 의미에서 인접한 그루브이다. 이런 접지면 캡 구조는 당분야에 숙련된 이들에게 공지되어있고, 이런 타이어는 비포장 도로 자동차 용도에 비해 포장도로에서 사용하고자하는 것이다. 리브는 외부면을 가로지르는 다수의 사이프(sipe) 또는 매우 작은 미세 그루브를 가질수 있음이 당분야에서는 인식되어있지만, 본원에서는 이런 리브는 여전히 연속적인 것으로 간주되는데, 이는 사이프가 인식할만한 폭 또는 깊이가 없어서, 일반적으로 깊이가 몇 ㎜정도로 좁고 매우 얕고, 접지면 캡의 연결된 그루브의 완전한 깊이 또는 베이스까지 연장되지않기 때문이다. 접지면 리브 또는 접지면 돌출부에서의 사이프의 용도는 당분야는 숙련된 이들에게 공지된 것으로 생각된다.
타이어의 특징인 전술한 TRA 최대 등급 부하 한계는 전형적으로 종래의 승용차용 타이어 부하보다 실질적으로 더 높은 부하 조건하에서 작동되도록 디자인되는 트럭용 타이어를 나타내고자 하고, 따라서 전형적인 승용차용 타이어와 이런 트럭용 타이어를 차별화시킨다. TRA는 더 타이어 앤드 림 어소시에이션 인코포레이티드(The Tire and Rim Association Inc.)를 의미하고, 이는 타이어 제조에 숙련된 이들에게 공지되어있다. TRA는 타이어, 림(Rim) 및 연결된 부품의 제조 기준을 제공하기위해 이의 상호교환가능한 표준의 확립 및 공포 를 목적으로하는 협회이다. TRA는 연감, 예를 들면 1995년 연감을 발간하고, 이는 예를 들면 다양한 팽창압에서 최대 등급 부하값을 포함하는 트럭용 타이어 및 승용차용 타이어의 특징을 포함한다. 이는 대부분의 트럭용 타이어, 특히 증간 트럭용 타이어 및 상기는 종래의 승용차용 타이어보다 상당히 더 큰 다양한 팽창압에서 최대 등급 부하값을 갖는다. 따라서, 본원에서 이런 값은 본 발명에 따른 트럭용 타이어를 승용차용 타이어로부터 효과적으로 구별되게 한다. 본 발명을 개시할 목적으로 TRA 연감에 언급된 림 직경은 타이어 비드 직경과 동등하다. 적절하게는, 본원에서의 타이어 비드 직경은 비드의 와이어 부분이 아니라 고무로 캡슐화된 와이어 비드의 표면으로부터 측정되는 것으로 간주되고, 이것이 본원에서는 적절한 것으로 생각된다.
이전에 지적된 바와 같이, 본원에서는 트럭용 타이어, 주로 하나이상의 원주형이고 실질적으로 연속적인 접지면 리브를 갖는 접지면 외형을 갖는 타이어 및 일반적인 버스 타이어는 전형적으로 접지면 캡의 리브/그루브 표면에서의 그루브내에서 그루브 크랙킹을 억제할 필요가 더 큰 것으로 인식된다. 주로 비포장 도로에서 사용되는 것이 아닌 주로 포장도로상에서 사용되고자하는 트럭용 및 버스용 타이어 접지면 캡의 리브 외형은 당분야에 숙련된 이들에게는 공지된 것으로 생각된다.
본 발명의 리브/그루브 타이어 접지면을 위해서는, 본원에서는 접지면 캡이 이전에 개시된 카본 블랙과 함께 주로 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 및 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무로 구성된 캡/베이스 구조의 접지면이 바람직한 것으로 간주되고, 이때 접지면 캡 및 접지면 베이스 조성물은 협조하여 이런 전체 효과를 증진시킨다.
실질적으로, 이런 캡/베이스 접지면 구조는 단일 다이를 통해 접지면 캡과 접지면 베이스가 함께 공-압출되어 압출된 접지면 구조를 형성하도록 제조된다. 전형적으로, 접지면 캡용 비가황된 배합된 고무 조성물 및 접지면 캡은 약 100 내지 약 125℃의 범위, 종종 전형적으로 약 110℃의 온도에서 다이를 통해 압출되고, 따라서, 상대적으로 고온 압출 공정으로 간주되며, 이런 실제 압출 온도 자체는 고무 압출 공정에 대해서는 일반적인 것으로 간주된다. 그런다음, 압출된 접지면 원료는 고무 타이어 골격상에 구축되어 이의 조립체를 생성한다. 그런다음, 조립체를 승온에서 가황시키거나 경화시키고, 이때 타이어 접지면 리브/그루브 외형이 형성된다. 이런 전체 공정은 당분야에 숙련된 이들에게 공지되어있다.
이 방법에서는, 그런다음 접지면 캡 및 접지면 베이스의 전술된 공-압출 공정 및 공-가황함으로써, 접지면 캡과 접지면 베이스는 본원에서는 타이어의 일체적, 협동적 단위로 간주된다. 따라서, 본원에서는, 접지면 캡과 접지면 베이스는 바람직하게는 서로 협동하여 타이어의 그루브 크랙킹 내성을 개선시킨다.
따라서, 타이어의 허용가능한 그루브 크랙킹과 상대적으로 찬 작동 성질과 함께 접지면 내마모성은 타이어 골격 또는 케이스에 대한 더 장기적인 서비스 기간으로 자명하다.
특히, 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무는 약 -60℃ 내지 약 -80℃의 상대적으로 매우 낮은 Tg를 갖고, 이는 접지면 내마모성의 개선 또는 증가를 촉진하여 타이어 접지면 캡의 경우 상당히 중요하고 유리한 것으로 간주된다.
용액 중합 제조된 스티렌/부타디엔 고무는 본원에서는 접지면 내마모성의 개선 또는 크랙 진행에 대한 내성이 증가함에 따라 고무 조성물 인열 성질의 감소의 증가를 촉진시킨다는 점에서 타이어 접지면 캡에 사용하기에 중요하고 유리한 것으로 간주된다.
개시된 성질을 갖는 2개의 상이한 카본 블랙을 사용하는 것은 본원에서는 접지면 내마모성 및 열 발생의 감소의 개선을 촉진시키기위해 접지면 캡에 사용하기에 중요하고 유리한 것으로 간주된다.
접지면 캡용으로 본발명에서 사용하기위한 다양한 고무 보강 카본 블랙의 예는 문헌, 예를 들면[Vanderbilt Rubber Handbook(1978), p417]에서 발견될 수 있다.
105 내지 130g/㎏의 요오드 흡착값 및 105 내지 118㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙의 대표적인 예는 N299이다.
100 내지 113g/㎏의 요오드 흡착값 및 120 내지 128㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙의 대표적인 예는 N234이다.
접지면 고무의 고무 조성물이 고무 배합 분야에서 공지된 방법, 예를 들면 다양한 가황 성분 고무를 다양한 일반적으로 사용되는 첨가제 물질, 예를 들면 경화 보조제(예를 들면 황, 활성화제, 지연제 및 촉진제), 가공 첨가제(예를 들면, 오일, 점착 수지를 포함하는 수지, 실리카 및 가소화제, 충진제, 안료, 지방산, 산화 아연, 왁스, 산화방지제 및 이온화방지제), 펩티드화제 및 보강 물질(예를 들면, 실리카 및 카본 블랙)과 혼합에 의해 배합된다는 것은 당분야에 숙련된 이들에게 쉽게 이해된다. 당분야에 숙련된 이들에게 공지된 바와 같이, 가황성 또는 가황된 물질(고무)의 의도된 용도에 따라, 상기 언급된 첨가제가 선택되고 종래의 양으로 일반적으로 이용된다.
가공 보조제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 30 phr을 구성한다. 이런 가공 보조제는 예를 들면 방향족, 나프텐성 및/또는 파라핀성 가공 오일 및 다양한 아연계 비누와 같은 다양한 지방산의 블렌드를 포함할 수 있다.
산화방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 5 phr을 구성한다. 산화방지제의 대표적인 예는 디페닐-p-페닐렌디아민 및 예를 들면 문헌[The Vanderbilt Rubber Handbook(1978), p344-346]에 개시된 것들을 포함할 수 있다. 오존화방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr이다. 사용되는 경우, 스테아르산, 일반적으로 스테아르산과 다른 유사한 지방산(예를 들면 팔미트 산 등)의 블렌드로서 시판되는 지방산의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 4 phr을 구성한다.
산화 아연의 전형적인 양은 약 2 내지 약 5 phr을 구성한다. 왁스의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5 phr을 구성한다. 종종 미세결정성 왁스가 사용된다. 펩티드화제의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 1 phr을 구성한다. 전형적인 펩티드화제는 예를 들면 펜타클로로티오페놀 및 디벤즈아미도디페닐 디설파이드일 수 있다.
가황은 가황제의 존재하에서 수행된다. 적합한 가황제의 예는 황 원자(유리 황) 또는 황을 공여하는 가황제, 예를 들면 아민 디설파이드, 중합성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물을 포함한다. 바람직한 가황제는 황 원자이다. 당분야에 숙련된 이들에게 공지된 바와 같이, 가황제는 약 0.5 내지 약 4phr의 양으로 사용되고 약 1 내지 약 2.5 phr의 범위가 바람직하다.
가황에 필요한 시간 및/또는 온도를 제어하고 가황물의 성질을 개선시키기위해 촉진제가 사용된다. 가황 속도를 제어하기위해 또한 지연제가 사용된다. 한 양태에서 단일 촉진제 시스템은 즉, 제 1 촉진제로서 사용될 수 있다. 통상적이고 바람직하게는 제 1 촉진제(들)는 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 2.5 phr의 총량으로 사용된다. 다른 양태에서는 제 1 및/또는 제 2 촉진제의 혼합물이 사용될 수 있고, 활성화시키고 가황물의 성질을 개선시키기위해 제 2 촉진제는 약 0.05 내지 약 3 phr의 양으로 사용된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 유형의 촉진제는 아민, 디설파이드, 구아니딘, 티오우레아, 티아졸, 티우람, 설펜아미드, 디티오카바메이트 및 크산테이트이다. 바람직하게는, 제 1 촉진제는 설펜아미드이다. 제 2 촉진제가 사용되는 경우, 제 2 촉진제는 바람직하게는 구아니딘, 디티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다. 가황제 및 촉진제(들)의 존재 및 상대량은 본 발명의 양태로서 간주되지않고, 이는 주로 개시된 고무 블렌드중의 커플링제와 혼합된 보강 충진제로서의 실리카의 용도에 관한 것이다.
상기 첨가제의 존재 및 상대량은 본 발명의 한 양태로서 간주되지않고, 이전에 개시된 바와 같이 본 발명은 주로 접지면 베이스 탄성중합체가 카본 블랙으로 보강되고, 접지면 캡 탄성중합체가 개시된 침전된 실리카(필요한 실리카는 실리카 커플링제와 혼합되어 사용된다) 및 카본 블랙의 충진제로 보강된 접지면 캡 및 접지면 베이스의 탄성중합체의 특정한 혼합을 갖는 캡/베이스 구조를 갖는 접지면을 이용함을 특징으로하는, 필요한 크기 및 부하량을 갖는 트럭용 타이어에 관한 것이다.
타이어는 당분야에 숙련된 이들에게 쉽게 인식되는 다양한 방법으로 구축, 성형, 주형 및 경화될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참고하여 더욱 잘 이해될 수 있고, 실시예에서의 부 및 %는 달리 언급되지않으면 중량 기준이다.
실시예 1
고무 조성물(배합된 고무)은 유기 용액 중합에 의해 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 및 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무로 제조되었고, 본원에서는 시료 B로 언급된다. 천연 고무 (시스 1,4-폴리이소프렌 및 시스 1,4-폴리부타디엔 고무)로 구성된 대조용 고무 조성물이 제조되었고, 본원에서는, 대조용 시료 A로 언급된다.
고무 조성물은 여러 순차적 비-생산적 혼합 단계(경화제가 없는), 그런 다음 최종 생산적 혼합 단계(기본적으로 경화제)에서 성분들을 혼합한후, 결과로 생성된 조성물을 승온 및 압력, 즉 약 150℃에서 약 32분동안 경화시켜 제조되었다.
비-생산적 혼합 단계에서, 최종 생산적 혼합 단계에서 첨가되는 촉진제(들), 황 경화제 및 일부 산화방지제를 제외한 성분들을 제 1 비-생산적 단계에서 혼합하고, 단 카본 블랙은 제 1 비-생산적 혼합 단계(들)에서 첨가되었다. 성분들을 약 1 내지 약 5 분동안 약 165℃의 온도로 모두 밴버리(Banbury) 내부 유형의 혼합기내부에서 수행된 각각의 비-생산적 혼합 단계에서 혼합하였다.
결과로 생성된 고무 중합체(혼합물)에 밴버리 내부 유형 혼합기에 남아있던 성분들을 최종 생산적 혼합 단계에서 약 1 내지 약 2 분동안 약 120℃의 온도에서 혼합할 수 있다.
그런 다음 타이어 조립제를 형성하기위한 타이어 골격을 구축하는 타이어 접지면을 제조하기위해 고무를 사용하고, 타이어 조립체를 승온 및 압력의 조건하에서 가황하여 리브/그루브 외형을 갖는 접지면 캡을 갖는 접지면을 갖는 타이어를 형성하였다.
고무 조성물은 표 1에 나타난 성분으로 구성된다. 대부분의 부에 대한 값은 대략 정수가 되도록 단순 반올림하였다.
시료 A B
비-생산적 혼합 단계
천연 고무1 30
폴리부타디엔2 30
IBR3 70
S-SBR4 30
카본 블랙5 47.5
카본 블랙6 42.5
카본 블랙7 22.5
가공유 4 25
지방산 1 2
가소화제/수지/왁스 1 1.5
생산적 혼합 단계
산화 아연 3 3
산화방지제8 2.1 4.1
황 1.8 1.4
촉진제 0.85 1.2
1) 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무2) 에니켐 캄파니(Enichem company)의 제품인 NEO 시스(Cis) BR 40으로 수득된 시스 1,4-폴리부타디엔 고무3) 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니(The Goodyear Tire Rubber Company)에서 수득한 약 30%의 이소프렌 함량을 갖고 약 -83℃의 Tg를 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무4) 쉘 홀랜드 캄파니(Shell Holland company)에서 S1210으로 수득한 약 18%의 스티렌 함량을 갖고 약 -70℃의 Tg를 갖는 유기 용액 중합 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무5) N347 카본 블랙6) 약 108의 요오드값 및 약 124의 DBP값을 갖는 GPT(제네랄 퍼포즈 써말(General Purpose Thermal) 카본 블랙7) N229 카본 블랙8) 디아릴파라페닐렌 디아민 및 디하이드로-트리메틸퀴놀린 유형
경화 시료의 다양한 성질은 종래의 수단에 의해 결정되고 하기 표 2에서 보고된다.
시료 A B
300% 모듈러스(MPa) 9.1 7.2
인장 강도(MPa) 22.7 19.4
연신율(%) 585 615
쇼어 경도 A 56 62
탄성(100℃) 63 52
유연도 검사기 온도(℃) 26.6 40.2
100℃에서의 E'(MPa) 8.5 10.8
100℃에서의 Tan. δ 0.069 0.08
내마모성(N/㎜) 44 26
대조용 시료 A와 비교시 실험용 시료 B의 더 낮은 고온 탄성(100℃)은 시료 B용의 완전 합성 고무 조성물과 시료 A의 대조용 천연 고무/시스 1,4-폴리부타디엔 조성물간의 예상되는 더 높은 열 발생을 나타낸다. 고온 탄성값은 고무 조성물의 히스테리시스의 표식이고, 이는 동적 작동 조건동안 고무 조성물의 경우 잠재적인 내부 열 발생의 측정의 예상이다. 동일한 열 발생은 최소한 내열성에 대해서는 2개의 고무 조성물의 접지면이 있는 타이어의 경우 타이어 접지면의 수명이 실질적으로 동일함을 나타내는 경향이 있기 때문에, 이는 본원에서는 유리한 것으로 간주된다.
또한, 대조용 시료 A와 비교시 실험용 시료 B에 대한 더 높은 300% 동적 모듈러스값은 더 높은 강도를 나타낸다. 이런 성질은 실험용 시료 B의 고무 조성물을 갖는 타이어 접지면이 자동차상의 휠에 장착되고 작동 조건하에서 조작될 때 대조용 시료 A의 고무 조성물로 구성된 접지면을 갖는 유사한 타이어와 비교하면 더 나은 접지면 내마모성 및 개선된 건조 취급성을 가질 것을 예상할 수 있게 한다.
특히 비교용 대조용 조성물 A와 비교시, 타이어 기저 조성물 Y와 함께 실험용 타이어 접지면 캡 고무 조성물 B의 고무 조성물 성질은 본 발명의 캡/베이스 접지면 구축물이 실질적으로 동일하게 열이 축적되면서도 접지면 내마모성이 증가된 타이어를 제공할 것을 예상할 수 있게 한다.
인장 연신 및 300% 모듈러스값 시험에 대한 다양한 시험은 ASTM 시험 D412-92, 방법 B를 참조할 수 있다.
탄성 시험에 대해서는 DIN 53512를 참조할 수 있다.
쇼어 경도 A는 ASTM 2240-91에서와 같이 실온, 또는 약 23℃에서 측정된다.
유연성 검사기 시험은 ASTM 시험 D623을 참조할 수 있다.
유연성 검사기 시험은 본원에서는 중요한 것으로 간주되고, 이는 고무 시험 시료에서의 온도 증가 및 시간이 경과함에 따른 시료의 치수 변화를 구체적으로 측정하기 때문이다. 유연성 검사기 시험은 특히 타이어에 사용되는 고무 조성물 평가에 숙련된 이들에게 공지되어있다.
종종 인장 저장 모듈러스로 언급되는 E'값에 대해서는 문헌[Science and Technology of Rubber, 2판, 1994, Academic Press, San Diego, CA, James E. Mark 등 편집, p 249-254]을 참고할 수 있다. 고무 조성물의 특징을 규정하는 저장 모듈러스, E'의 용도는 당분야에 숙련된 이들에게 공지되어있다.
탄젠트 델타, 또는 Tan. δ는 E으로 공지된 인장 손실 모듈러스 대 인장 저장 모듈러스(E')의 비율이다. 이들 성질, 즉, E', E 및 탄젠트 델타는 고정된 진동수 및 온도(100℃)에서의 인장 변형에 대한 고무 시험 시료의 점성탄성 반응의 특징을 규정한다.
탄젠트 델타 및 인장 저장 모듈러스(E')는 고무 조성물 특징 규명 분야, 특히 타이어 및 타이어 접지면 분야에서는 숙련된 이들에게 공지되어있다. 인장 저장 모듈러스(E')값은 접지면 내마모율과 접지면의 평평함과 연관될 수 있는 고무 화합물 강도의 척도이다. 100℃에서의 탄젠트 델타값은 히스테리시스 또는 열 손실의 척도로 간주된다.
실시예 2
접지면 베이스가 시료 Y의 조성물로 제조되고 접지면 캡이 본원의 표 1에서 실험용 시료 B 및 실시예 1의 대조용 시료 A로 도시된 고무 조성물로 제조된 공-압출된 캡/베이스 구조의 접지면을 갖는, 10.00-20, 16PR-10PA의 크기를 갖는 타이어는 본원에서는 상응하는 실험용 타이어 B 및 대조용 타이어 A로 언급된다. 대지와 접촉되는 접지면 캡의 외부면은 5개의 연속적인 원주형의 이격된 리브와 4개의 결합되고 인접한 리브사이의 그루브가 있는 리브/그루브 외형이었다. 각각의 리브는 표면상에 다수의 사이프를 가지며, 본 발명의 목적을 위해서 리브는 여전히 연속적인 것으로 간주될 수 있고, 이는 특히 사이프가 리브의 표면에만 위치하고 그루브내부로 깊게 연장되지않고 물론 그루브의 바닥까지 연장되지않기 때문이다.
타이어는 타이어 시험 방법에 의해 시험되고 그 결과가 하기 표 3에 도시되었다. 대조용 타이어 A에 대한 값을 100으로하고 타이어 B에 대한 값은 대조용 타이어 A에 대한 값의 비교값으로 언급된다.
시험값 타이어 A 타이어 B
내구성(ECE 54) 100 100
롤링 내성 100 85
접지면 내마모성 100 125
쉐브론(Chevron) 리브 인열손상수 62 11
표 3은 본 발명의 타이어의 그루브가 크랙되는 경향이 급격히 감소됨을 나타내고, 이는 쉐브론 리브 인열 시험에 따른 손상의 수의 감소 및 또한 접지면 내마모성 시험후에 그루브 크랙이 없음에 의해 명확해졌다. 표 3의 손상수는 접지면 리브에 인접한 접지면 그루브의 바닥에서 관찰되는 크랙의 수를 의미한다.
표 3은 본 발명의 타이어가 각각 4개의 타이어로 수행된 2회의 시험에 대한 평균값의 범위가 약 116에서 약 119로 접지면 내마모성이 급격히 증가했음을 나타낸다. 이는 대조용 타이어 A와 비교된 이 이점이 시스 1,4-폴리이소프렌 고무 조성물인 접지면 베이스와 함께 주로 타이어에 이용된 접지면 캡 고무 조성물, 즉 카본 블랙 및 실리카 보강제(이에 첨부된 실리카 커플링제와 함께)가 첨부된 시스 1,4-폴리이소프렌 고무, 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 및 시스 1,4-폴리부타디엔 고무의 혼합물에 기인하는 것으로 간주된다.
언급된 쉐브론 리브 인열 시험은 적절한 차의 바퀴상의 테에 적절한 타이어(들)를 장착하고, 차를 도드라진 v-형(쉐브론-형태) 부분이 있는 도로위를 운전하여 수행될 수 있고, 손상의 성질은 그루브 크랙킹- 리브 인열로서 묘사될 수 있다. 손상수가 높을수록 성능이 더 나쁜 것으로 간주된다. 그루브내의 그루브 크랙킹은 접지면 리브 인열의 제 1 단계이다. 예를 들면, 리브 인열은 종종 그루브의 베이스가 그루브 벽과 만나는 지점인 영역에서 그루브의 어깨 영역의 접지면 그루브 크래킹된 결과이다.
언급된 내구성값은 타이어 내구성에 대해 ECE(유럽 규정) 시험 번호 54에 따른 값이다. 비교용 타이어의 내구성값은 타이어 A가 파열되기전에 약간 더 오래 사용됨을 나타내고, 이는 타이어 B에 비해 내부 열이 약간 더 적게 발생했음을 나타낸다. 실험용 타이어 접지면 캡/베이스 조합 B가 실질적으로 열 발생이 동일하면서 더 나은 내구성을 갖게하므로, 결과는 매우 중요한 것으로 간주된다. 개선된 내마모성은 접지면 마모를 기준으로 타이어 수명에 유리하고, 실질적으로 동일한 열 발생은 또한 타이어 내구성 또는 타이어 수명에 유리하다.
특정한 대표적 양태 및 세부사항이 본 발명을 예시할 목적으로 도시되지만, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지않고 다양한 변화 및 변형이 가능함이 당분야에 숙련된 이들에게는 명확할 것이다.
본 발명에 의하면, 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 및 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무로 구성되고 카본 블랙 블렌드로 보강된 접지면 캡, 및 카본 블랙으로 보강된 천연 시스 1,4-폴리이소프렌 고무로 주로 구성된 베이스를 갖는 리브/그루브 외형의 접지면 캡의 캡/베이스 구조의 고무 접지면을 가지고, 그루브 크랙킹이 감소되고 접지면 내마모성이 증가된 트럭용 타이어가 제공된다.

Claims (3)

  1. 3개 내지 7개의 연속적인 원주형의 이격된 리브(ribs) 및 이들 리브사이에서 상응하게 결합되어 인접한 2개 내지 6개의 그루브(grooves)로 이루어진 리브/그루브 외형을 갖는 접지면 캡(tread cap)의 외부의 의도된 대지-접촉면을 가지며;
    약 723 내지 약 792kpa(약 105 내지 약 115 psi)의 팽창압에서 약 1220㎏(2684lbs)이상의 TRA 등급 최대 부하 한계 및 약 48㎝(19인치)이상의 비드 직경을 가지며;
    (A) 접지면 캡이 탄성중합체 100중량부(phr)를 기준으로 (1) (a) 약 15 내지 약 25%의 스티렌 함량 및 약 -70℃ 내지 약 -80℃의 Tg를 가지며 유기 용액 중합에 의해 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 약 10 내지 약 40 phr 및 (b) 약 40 내지 약 60%의 이소프렌 함량 및 약 -60℃ 내지 약 -90℃의 Tg를 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 약 60 내지 약 80 phr로 구성된 탄성중합체, 및 (2) (a) 약 115 내지 약 130g/㎏의 요오드 흡착값 및 약 105 내지 약 118㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 60 내지 약 70 중량% 및 상응하는 (b) 약 105 내지 약 113g/㎏의 요오드 흡착값 및 약 120 내지 약 130㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 40 내지 약 30 중량%로서 카본 블랙 보강 충진제 약 40 내지 약 80 phr로 구성되고,
    (B) 접지면 베이스(tread base) 탄성중합체가 카본 블랙 약 20 내지 약 60 phr이 보강된 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무인 캡/베이스 구조의 접지면을 갖는, 캡/베이스 구조의 공기 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    약 723 내지 약 792 kpa의 팽창압에서 약 2043 내지 약 5000 ㎏의 TRA 등급 부하 한계 및 약 48 내지 약 64㎝의 비드 직경을 갖는 타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    접지면 캡이 3개 내지 7개의 연속적인 원주형의 이격된 리브 및 이들 리브사이에서 상응하게 결합되어 인접한 2개 내지 6개의 그루브를 가지며;
    하나이상의 리브가 그 표면상에 다수의 사이프를 가지며;
    약 723 내지 약 792kpa의 팽창압에서 약 2043 내지 약 5000㎏의 TRA 등급 최대 부하 한계 및 약 48 내지 약 64㎝(약 19 내지 약 25인치)의 비드 직경을 가지며;
    (A) 접지면 캡이 탄성중합체 100중량부(phr)를 기준으로 (1) (a) 약 15 내지 약 25%의 스티렌 함량 및 약 -70℃ 내지 약 -80℃의 Tg를 갖는 유기 용액 중합에 의해 제조된 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 약 25 내지 약 35 phr 및 (b) 약 40 내지 약 60%의 이소프렌 함량 및 약 -60℃ 내지 약 -90℃의 Tg를 갖는 이소프렌/부타디엔 공중합체 고무 약 65 내지 약 75 phr로 구성된 탄성중합체, 및 (2) (a) 약 115 내지 약 130g/㎏ 의 요오드 흡착값 및 약 105 내지 약 118㎤/100g 의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 60 내지 약 70 중량% 및 상응하는 (b) 약 105 내지 약 113g/㎏의 요오드 흡착값 및 약 120 내지 약 130㎤/100g의 DBP수를 갖는 카본 블랙 약 40 내지 약 30 중량%로서 카본 블랙 보강 충진제 약 50 내지 약 70 phr로 구성되고,
    (B) 접지면 베이스 탄성중합체가 카본 블랙 약 20 내지 약 60 phr으로 보강된 시스 1,4-폴리이소프렌 천연 고무인 캡/베이스 구조의 접지면을 갖는 공기 타이어.
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