KR20110073357A - 타이어용 트레드 형성 방법 및 혼합형 고무 조성물 적용 방법 - Google Patents

타이어용 트레드 형성 방법 및 혼합형 고무 조성물 적용 방법 Download PDF

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KR20110073357A
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tire
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리차드 마이클 디시도키
레베카 리 댄도
게리 로버트 버그
닐 필립 스터버
칼 트레버 로스 풀포드
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
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Abstract

혼합형 고무 조성물을 타이어 성형 드럼 또는 코어에 직접 적용하기 위한 방법 및 장치가 기재되어 있다. 이 방법은 메인 압출기 및 메인 기어 펌프를 통해 제 1 고무 화합물을 압출하는 단계를 포함한다. 제 2 고무 화합물은 제 2 압출기를 통해 제 2 기어 펌프 내로 압출된다. 제 2 기어 펌프로부터의 출력물은 메인 압출기로 급송된다. 제 2 화합물에 대한 제 1 화합물의 비율은 메인 기어 펌프 및 제 2 기어 펌프의 속도를 조절함으로써 변경된다. 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물로 형성된 고무의 연속적인 스트립이 타이어 성형기 상에 직접 적층되어, 제 1 혼합 비율을 갖는 제 1 고무 층을 형성한다. 메인 기어 펌프 및 제 2 기어 펌프의 속도는 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 제 2 혼합 비율을 얻도록 조절되며, 상기 제 2 혼합 비율로 형성된 고무의 스트립이 타이어 성형 드럼 또는 코어에 적용된다.

Description

타이어용 트레드 형성 방법 및 혼합형 고무 조성물 적용 방법{METHOD FOR FORMING STRATIFIED RUBBER ARTICLE}
본 발명은 개략적으로 타이어 제조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 맞춤 고무 혼합물의 연속 생산에 관한 것이다.
타이어 제조업계는 고도로 경쟁적인 산업 환경뿐만 아니라 기술에 있어서의 진보로 인해 보다 복잡한 디자인으로 진행되어 왔다. 구체적으로, 타이어 설계자는 소비자의 요구를 충족하기 위해 타이어 내에 복합 고무 화합물(multiple rubber compounds)을 사용하고자 한다. 타이어에 대해 복합 고무 화합물을 사용하면 상당히 많은 수의 화합물이 제조업자의 다양한 타이어 라인에 사용될 필요를 초래할 수 있다. 비용 및 효율성의 이유로, 타이어 제조업자는 각 화합물과 관련된 고비용으로 인해 사용 가능한 화합물의 수를 제한하고자 한다. 각 화합물은 일반적으로 밴버리 혼합기(banbury mixer)의 사용을 필요로 하는데, 이는 고비용의 자본 지출을 수반한다. 또한, 밴버리 혼합기는 질긴 또는 강성의 고무 화합물을 혼합하는데 어려움이 있다. 밴버리 혼합기로부터 생성된 화합물은 일반적으로 타이어 성형 플랜트로 이송되므로, 추가적인 이송 비용을 필요로 한다. 화합물의 저장 기간은 한정되지 않으며, 특정 기간 내에 사용되지 않으면 폐기된다.
따라서, 밴버리 혼합기의 사용의 필요성을 실질적으로 줄이는 한편, 2가지 또는 그 이상의 화합물을 함께 혼합하는 것에 의해 타이어 성형기에서 맞춤 혼합하며 화합물과 다른 첨가물의 비율을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 개량된 방법 및 장치가 요구된다. 비생산적인 화합물 및/또는 생산적인 화합물 양자 모두가 함께 혼합될 수 있다. 경화 촉진제를 구비한 맞춤형 화합물을 제조할 수 있게 하는 타이어 성형기에서의 시스템을 갖는 것이 요구된다. 또한, 해결되어야 할 추가적인 문제는 타이어 성형기에서 연속적으로 화합물을 생성하는 것이다.
본 발명은, 제 1 실시형태에서, 제 1 화합물 및 제 2 화합물로부터 형성되며 2개 이상의 층의 고무를 포함하는 타이어용 트레드를 형성하는 방법으로서, 메인 압출기 및 메인 기어 펌프를 통해 제 1 고무 화합물을 압출하는 단계와, 제 2 압출기 및 제 2 기어 펌프를 통해 메인 압출기 내로 제 2 고무 화합물을 압출하는 단계와, 메인 기어 펌프의 속도 및 제 2 기어 펌프의 속도를 조절함으로써 제 2 화합물에 대한 제 1 화합물의 비율을 변경하며, 제 1 화합물 및 제 2 화합물로 형성된 고무의 연속적인 스트립을 타이어 성형기에 직접 적용하여 제 1 혼합 비율을 갖는 제 1 고무 층을 형성하는 단계와, 메인 기어 펌프 및 제 2 기어 펌프의 속도를 조절하여 제 2 화합물에 대한 제 1 화합물의 제 2 혼합 비율을 얻으며, 제 2 화합물에 대한 제 1 화합물의 제 2 혼합 비율로 형성된 고무의 연속적인 스트립을 적용하여 제 1 고무 층 위에 제 2 혼합 비율을 갖는 제 2 고무 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
정의
"가로세로비"는 타이어 섹션의 폭에 대한 높이의 비율을 의미한다.
"축방향의" 및 "축방향으로"는 타이어의 회전축에 평행한 선 또는 방향을 의미한다.
"비드" 또는 "비드 코어"는 개략적으로 환상 인장 부재를 포함하는 타이어의 부분을 의미하는 것으로서, 반경 방향 내측 비드는, 플라이 코드로 둘러싸이며, 플리퍼(flipper), 칩퍼(chipper), 에이펙스(apexes) 또는 필러, 토우 가드(toe guard) 및 채퍼(chafer)와 같은 다른 보강 요소의 유무에 관계없이 성형되는 림(rim)에 대해 타이어를 유지하는 것과 관련된다.
"벨트 구조체" 또는 "보강용 벨트"는 적어도 2개의 환상 층 또는 플라이의 평행한 코드를 의미하는데, 이는 직조 또는 부직이며, 트레드(tread)의 하부에 있으며, 비드에 고정되지 않고, 타이어의 적도 평면(equatorial plane)에 대해 17° 내지 27° 범위의 각도로 경사진 좌측 및 우측 코드를 갖는다.
"브레이커" 또는 "타이어 브레이커"는 벨트 또는 벨트 구조체 또는 보강용 벨트와 동일한 것을 의미한다.
"카카스"는 원통형 또는 환형 형상으로 접합하기에 적합한 또는 이미 접합된 길이로 절결되어 있는 타이어 플라이 재료 및 다른 타이어 구성요소의 적층체를 의미한다. 추가 구성요소는 성형된 타이어를 생성하도록 가황 처리되기 전에 카카스에 첨가될 수도 있다.
"원주 방향의"는 축방향에 수직인 환상 트레드의 표면의 주변을 따라 연장되는 선 또는 방향을 의미하며, 이는 또한 단면에서 볼 때 그의 반경이 트레드의 축방향 곡률을 형성하는 인접한 원형 곡선의 세트의 방향을 말한다.
"코드"는 플라이를 보강하는데 사용되는 화이버(fibers)를 포함하는 보강 스트랜드(strands) 중 하나를 의미한다.
"내측 라이너"는 튜브리스 타이어의 내면을 형성하며 타이어 내에서 팽창용 유체를 포함하는 탄성체 또는 다른 재료의 층 또는 층들을 의미한다.
"삽입체"는 일반적으로 런플랫형(runflat-type) 타이어의 측벽을 보강하는데 사용되는 보강재로서, 트레드의 하부에 있는 탄성 삽입체를 말한다.
"플라이"는 코드 보강형 층의 탄성중합체 코팅된, 반경 방향 배치형 또는 평행형 코드를 의미한다.
"반경 방향의" 또는 "반경 방향으로"는 타이어의 회전축 쪽으로 또는 그로부터 이격되는 방향을 의미한다.
"래디얼 플라이 구조체"는, 적어도 하나의 플라이가 타이어의 적도 평면에 대해 65° 내지 90°의 각도로 배향된 보강용 코드를 갖는 하나 또는 그 이상의 카카스 플라이를 의미한다.
"래디얼 플라이 타이어"는 비드로부터 비드까지 연장되는 플라이 코드가 타이어의 적도 평면에 대해 65° 내지 90°의 코드 각도로 놓여 있는, 벨트형(belted) 또는 원주 방향 구속형(circumferentially-restricted) 공기 타이어를 의미한다.
"측벽"은 트레드와 비드 사이의 타이어의 부분을 의미한다.
"적층 구조체"는 하나 이상의 층의 타이어 또는 내측 라이너, 측벽, 선택적 플라이 층과 같은 탄성 중합체 구성요소로 제조된 가황 처리되지 않은 구조체를 의미한다.
"생산적인 화합물(productive compound)"은 촉진제, 황 및 고무를 경화시키는데 필요한 다른 재료를 포함한 고무 화합물을 의미한다.
"비생산적인 화합물(non-productive compound)"은 촉진제, 황 또는 경화제(들) 중 하나 또는 그 이상을 갖지 않는 고무 화합물을 의미한다.
본 발명에 의하면, 밴버리 혼합기의 사용의 필요성을 실질적으로 줄이는 한편, 2가지 또는 그 이상의 화합물을 함께 혼합하는 것에 의해 타이어 성형기에서 맞춤 혼합하며 화합물과 다른 첨가물의 비율을 제어하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 혼합 시스템의 개략도,
도 2는 혼합 시스템으로부터의 예시적인 출력물을 도시하는 개략도,
도 3은 본 발명의 트레드의 단면 프로파일을 도시하는 도면,
도 4는 혼합 시스템으로부터 생성된 출력물에 대한 10% 스트레인에서의 탄젠트 델타(100℃, ㎐)에 대한 그로쉬 마찰 캘 레이트(Grosch abrasion Cal. Rate vs Tan delta at 10% strain)의 차트,
도 5는 격자점으로 분할된 트레드 프로파일을 도시하는 개략도,
도 6은 본 발명의 연속 층상 트레드를 도시하는 도면.
첨부 도면을 참조하여 예시에 의해 본 발명을 설명한다.
도 1은 타이어용 또는 타이어 구성요소용 고무 조성물을 제조하는데 사용하는 연속 혼합 시스템을 위한 장치(10) 및 방법의 제 1 실시예를 도시한다. 연속 혼합 시스템은 타이어 분야에 한정되지 않으며, 예컨대 컨베이어, 호스, 벨트 등과 같이 타이어와 무관한 다른 고무 구성요소를 제조하는데 사용될 수도 있다. 이 혼합 시스템은 타이어 성형 드럼 또는 다른 타이어 성형 장치에 대한 고무 조성물의 직접 적용을 위해 타이어 성형기에 직접 제공될 수도 있다. 도 1은 메인 압출기(extruder)(20)를 포함하는 연속 혼합 장치(10)를 도시한다. 압출기(20)는 제 1 화합물(A)을 수용하기 위한 입구(22)를 갖는데, 제 1 화합물(A)은 생산적인 고무 조성물이거나 또는 비생산적인 고무 조성물일 수도 있다. 압출기는 고무 또는 탄성 중합체 화합물의 처리에 적합한 임의의 상용 압출기를 포함할 수도 있다. 압출기는 핀형 압출기, 트윈 스크류 또는 단일 스크류 압출기, 또는 링형 압출기와 같이 당업자에게 일반적으로 공지된 상용 압출기를 포함할 수도 있다. 사용에 적합한 상용 압출기 중 하나는 네덜란드의 VMI 홀랜드 BV에 의해 판매되는 멀티컷 트랜스퍼믹스(multicut transfermix; MCT) 압출기이다. 바람직하게, 이 압출기는 대략 8의 L/D를 가지며, 약 5 내지 25의 범위, 바람직하게는 10 내지 15일 수도 있다. 링형 압출기, 핀형 압출기 또는 MCT형 압출기가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 압출기는, 약 80℃ 내지 약 150℃의 범위, 바람직하게는 약 90℃ 내지 약 120℃ 범위의 온도로 화합물(A)을 가열하며, 필요에 따라 고무 조성물을 소련(素練)하는 기능을 한다.
"화합물(B)"라고 불리는 제 2 화합물은 압출기(20)로 유입되어 화합물(A)과 혼합된다. 화합물(B)도 생산적인 고무 조성물이거나 비생산적인 고무 조성물일 수도 있다. 화합물(B) 조성물의 예는 아래에서 보다 상세히 기술된다. 화합물(B)은 메인 압출기(20)로 유입되기 전에 제 2 압출기(40) 및 제 2 기어 펌프(42)에 의해 먼저 압출된다. 화합물(B)은 제어된 양으로 기어 펌프(42)로부터 메인 압출기로 출력된다. 제 2 압출기(40)는 종래의 핀형, 링형, 듀얼 스크류형 또는 단일 스크류형 압출기일 수도 있다. 기어 펌프(42)는 계량용 장치 및 펌프로서 기능하며, 유성 기어, 베벨 기어 또는 다른 기어 등의 기어를 가질 수도 있다. 또한, 압출기(40) 및 기어 펌프(42)는 조합 유닛일 수도 있다. 바람직하게, 화합물(B)은 입구(22)와 입구(22)로부터 측정된 압출기의 약 1/3 길이 사이에서 메인 압출기로 유입된다.
메인 압출기는 정밀하게 제어된 양으로 화합물(A) 및 화합물(B)을 서로 혼합한다. 소정의 위치에 있는 오일 펌프(60)를 통해 메인 압출기(20) 내로 오일이 선택적으로 분사될 수도 있다. 오일은 혼합 챔버 내의 화합물 혼합물의 점도를 제어한다.
장치(10)는 1차 촉진제와 같은 하나 이상의 첨가제를 펌핑하기 위한 제 1 첨가제 펌핑 장치(70)를 더 포함할 수도 있는데, 1차 촉진제는 메인 압출기(20) 또는 기어 펌프(25)에 있는 혼합물에 선택적으로 첨가될 수도 있다. 이 장치는 2차 촉진제와 같은 하나 이상의 첨가제를 메인 압출기(20) 또는 기어 펌프(25) 내로 펌핑하기 위한 제 2 첨가제 펌핑 장치(80)를 더 포함할 수도 있다. 이 장치는 3차 촉진제와 같은 하나 이상의 첨가제를 메인 압출기(20) 또는 기어 펌프(25) 내로 펌핑하기 위한 제 3 첨가제 펌핑 장치(90)를 더 포함할 수도 있다. 첨가제 펌프(70, 80, 90)는 기어 펌프, 기어 펌프 및 압출기의 조합체, 벤츄리 펌프 또는 당업자에게 공지된 다른 펌핑 수단일 수도 있다.
하나 초과의 촉진제가 사용되는 경우, 이들은 별개로 또는 함께 혼합물 내에 첨가될 수도 있다. 예컨대, 1차 촉진제와 2차 촉진제가 함께 첨가될 수도 있다. 촉진제는 가황 처리(vulcanization)에 필요한 시간 및/또는 온도를 제어하며 고무의 특성을 개선하는데 사용된다. 촉진제는 분말 형태이거나, 또는 수지 또는 고무 베이스 내에 캡슐화된 분말일 수도 있다. 촉진제 조성물의 예는 아래에서 보다 상세히 기술된다.
다른 첨가제는 경화제 또는 전구체(precursor)를 포함하며, 이들도 첨가제 펌프(90)를 통해 압출기(20)에 첨가될 수도 있다. 경화제의 일 예는 황이다. 황은 고체 형태로 첨가될 수도 있다.
메인 압출기(20)는 화합물(A) 및 화합물(B)과, 선택적인 오일, 선택적인 촉진제 및 선택적인 첨가제의 정밀한 화합물일 수도 있는 고무 혼합물을 출력한다. 화합물(C)의 출력 혼합물은 메인 압출기(20)로부터 배출되어 기어 펌프(25)로 유입된다. 바람직하게, 기어 펌프(25)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 코어, 재생 타이어용 타이어 블랭크 버프드 카카스(tire blank buffed carcass) 또는 타이어 성형 드럼 상에 직접 적용하기 위한 타이어 성형 스테이션(95) 근처에 위치 설정된다. 바람직하게, 기어 펌프(25)는 기어 펌프(25)로부터 출력된 화합물 제제(compound formulation)를 타이어 성형기(95)에 스트립으로 적용하기 위한 특수 노즐 또는 성형 다이(92)를 포함할 수도 있으며, 이 스트립은 타이어 성형 드럼 또는 코어 상에 권취된다.
화합물(B)의 체적 유량(volumetric flow rate)에 대한 화합물(A)의 체적 유량의 비는 화합물(A)용 기어 펌프(25)의 속도 및 화합물(B)용 기어 펌프(42)의 속도의 비에 의해 정밀하게 제어된다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(10)으로부터의 화합물 출력물은 체적에 있어서 20%의 화합물(A)과 80%의 화합물(B)의 비율을 포함할 수도 있다. 선택적으로, 시스템으로부터의 화합물 출력물은 체적에 있어서 35%의 화합물(B)과 65%의 화합물(A)의 비율을 갖는 혼합물(D)을 포함할 수도 있다. 선택적으로, 시스템으로부터의 화합물 출력물은 체적에 있어서 10%의 화합물(B)과 90%의 화합물(A)의 비율을 갖는 혼합물(Z)을 포함할 수도 있다. 화합물(B)에 대한 화합물(A)의 비는 0:100% 내지 100:0%의 범위일 수 있다. 이 비율은 컴퓨터 컨트롤러(100)에 의해 기어 펌프(25) 및 기어 펌프(42)의 속도를 변화시킴으로써 순간적으로 조절될 수 있다. 컴퓨터 컨트롤러(100)는 부가적으로 작동 온도, 작동 압력, 펌프 또는 스크류 속도와 같은 압출기 및 기어 펌프 작동 변수를 제어할 수도 있다.
바람직하게, 컴퓨터 컨트롤러(100)는 각 압출기의 출구 압력을 위한 압력 목표값을 설정한다. 압출기 속도는 컨트롤러에 의해 제어되며, 압력 목표값이 충족될 때까지 변동된다. 압출기 출구 압력 목표값은 압출기 내의 재료의 역류를 야기함으로써 혼합의 품질에 영향을 미친다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같은 단면 프로파일을 갖는 층상 트레드(stratified tread)(200)가 형성된다. 층상 트레드는 2개 이상의 층으로 구성된다. 바람직하게, 반경 방향 최외측 층(210)은 고 마모 저항을 갖는 트레드 화합물[화합물(A)]로 형성된다. 고 마모 저항 트레드 화합물은 고 충전재를 구비한 강성 화합물(stiff compound)인 경향이 있다. 반경 방향 최내측 층(220)은 바람직하게는 저 회전 저항(rolling resistance) 또는 극저 회전 저항을 갖는 화합물[화합물(B)]로 형성된다. 저 회전 저항을 갖는 화합물은 일반적으로 저 충전재를 구비한 연성 화합물이다. 저 회전 저항의 화합물은 고 마모율을 갖는 경향이 있다. 중간 층(230)은 바람직하게는 반경 방향 최외측 층(210)[화합물(A)] 및 반경 방향 최내측 층(220)[화합물(B)]용으로 선택된 화합물의 혼합물로 형성된다.
트레드를 형성하기 위해, 제 1 층의 화합물(A)이 형틀 또는 타이헝 성형기 상으로 압출된다. 트레드는 타이어 성형기 상에 스트립으로 압출될 수도 있다. 도 1의 혼합 시스템이 사용되어 선택된 소정의 화합물(A)이 압출기(20)로 급송될 수도 있다. 화합물(A)은 기어 펌프(25)로부터 배출되고, 노즐(92)을 통해 타이어 성형 드럼(95) 상으로 급송된다. 화합물(A)은 소정의 프로파일로 타이어 드럼 상에 압출된다.
중간 층(230)을 형성하기 위해, 화합물(A)은 화합물(B)과 혼합된다. 화합물(B)은 저 회전 저항 특성을 갖도록 선택된다. 중간 층에 대한 소정의 특성은 화합물의 혼합 비율에 영향을 미친다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 화합물(B)에 대한 화합물(A)의 50-50의 비율은 저 마모 저항을 갖는 저 회전 저항 화합물을 생성한다(C점). 화합물(B)에 대한 화합물(A)의 비율을 75-25로 조절하면, C점과 비교할 때 약간 더 높은 회전 저항을 가지며 최저의 마모 저항을 갖는 화합물을 생성한다(C"점). 소정의 혼합 비율이 선택된 후, 화합물(A)은 정밀한 혼합을 얻기 위한 기어비를 사용하여 화합물(B)과 혼합된다. 그 후에, 혼합물은 소정의 프로파일로 타이어 성형 드럼 상에 압출된다.
다음으로, 타이어 성형 드럼 상의 중간 층 위에 화합물(B)을 소정의 프로파일로 압출함으로써 외측 층이 형성된다. 외측 층은 소정의 특성을 달성하기 위해 화합물(A)과 화합물(B)의 혼합물일 수도 있다.
도 6은 층상 트레드 프로파일(300)의 제 2 실시예를 도시한다. 반경 방향 외측면(305)은 100%의 화합물(A)로 형성된다. 본 예에서, 화합물(A)은 고 마모 저항을 갖도록 선택된다. 고 마모 저항의 트레드 화합물은 고 충전재를 구비한 강성 화합물인 경향이 있다. 반경 방향 최내측 층(310)은 화합물(B)로 형성된다. 화합물(B)은, 다른 화합물 특성이 선택될 수도 있지만, 저 회전 저항 특성을 갖도록 선택된다.
트레드를 형성하기 위해, 도 1의 혼합 시스템이 사용되어 소정의 화합물(A)이 압출기(20)로 급송될 수도 있다. 화합물(A)은 기어 펌프(25)로부터 배출되어 노즐(92)을 통해 타이어 성형 드럼(95)으로 급송된다. 화합물(A)은 타이어 드럼 상에 제 1 층으로 압출된다. 그리고, 제 1 층 위에 제 2 층이 압출된다. 제 2 층은 화합물(A) 및 화합물(B)의 혼합물이다. 일 예에서, 제 2 층은 10%의 화합물(A)과 90%의 화합물(B)로 형성될 수도 있다. 도 1의 혼합 시스템은 기어 펌프(25) 및 기어 펌프(42)의 속도를 통해 조절되어 출력 혼합물이 10%의 화합물(A)과 90%의 화합물(B)을 포함하게 한다. 그리고, 제 2 층 위에 제 3 층이 압출된다. 제 3 층은 20%의 화합물(A)과 80%의 화합물(B)을 포함할 수도 있다. 그리고, 제 3 층 위에 30-70의 비율을 갖는 제 4 층이 압출될 수도 있다. 외측 층이 100%의 화합물(A)로 형성될 때까지 이 처리가 반복될 수도 있다.
또한, 트레드는 축방향에 있어서의 고무 혼합물의 조성 또는 혼합 비율을 변화시킴으로써 형성될 수도 있다. 또한, 트레드는 필요에 따라 축방향 및 반경 방향 모두에 있어서의 고무 혼합물의 조성 또는 혼합 비율을 변화시킴으로써 형성될 수도 있다. 도 5는 소량의 증분으로 분할된 트레드 프로파일의 일부를 도시한다. 일단 이상적인 트레드 프로파일이 설계되면, 트레드 프로파일을 소량 증분의 블록(A, B, C)을 분할하고, 각 증분 블록에 대하여 소정의 혼합 비율을 선택한다. 컴퓨터 제어를 활용하면, 소정의 혼합 비율을 갖는 하나 이상의 스트립이 타이어 성형 드럼에 적용될 수도 있다. 혼합 비율은 필요에 따라 반경 방향, 축방향, 또는 두 방향 모두에 있어서 변동될 수도 있다.
하기는 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있는 조성물이다.
Ⅰ. 촉진제 조성물
일 실시예에서, 단일 촉진제 시스템, 즉 1차 촉진제가 사용될 수도 있다. 1차 촉진제(들)는 총량에 있어서 약 0.5phr 내지 약 4phr, 선택적으로는 약 0.8phr 내지 약 1.5phr 범위로 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 1차 촉진제와 2차 촉진제의 조합물은, 가황 처리된 고무의 특성을 활성화하고 개선하기 위해, 2차 촉진제가 약 0.05phr 내지 약 3phr과 같이 상대적으로 적은 양으로 사용되는 상태로 사용될 수도 있다. 이들 촉진제의 조합물은 최종 특성에 대한 시너지 효과를 야기할 것이 기대되며, 어느 하나의 촉진제만을 사용하여 생성된 것보다 다소 낫다. 또한, 일반적인 처리 온도에 의해 영향을 받지 않으나 통상의 가황 처리 온도에서 만족할만한 경화를 야기하는 지연 작용 촉진제(delayed action accelerators)가 사용될 수도 있다. 또한, 가황 억제제(vulcanization retarders)가 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수도 있는 적절한 타입의 촉진제는 아민, 이황화물, 구아니딘, 티오우레아(thioureas), 티아졸, 티우람(thiurams), 술폰아미드, 디티오카르밤산염(dithiocarbamates) 및 크산틴산염(xanthates)이다. 일 실시예에서, 1차 촉진제는 술폰아미드이다. 2차 촉진제가 사용되는 경우, 2차 촉진제는 구아니딘, 디티오카르밤산염 또는 티우람 화합물일 수도 있다. 적절한 구아니딘은 디페닐구아니딘 등을 포함한다. 적절한 티우람은 테트라메틸티우람 디설파이드, 테트라에틸티우람 디설파이드, 및 테트라벤질티우람 디설파이드를 포함한다.
Ⅱ. 고무 조성물
고무 화합물에서 사용될 수도 있는 대표적인 고무는 아크릴로니트릴/디엔 공중합체, 천연고무, 활로겐화 부틸 고무, 부틸 고무, 시스-1,4-폴리이소프렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 시스-1,4-폴리부타디엔, 스티렌-이소프렌-부타디엔 3량체, 에틸렌/프로필렌/디엔 단량체(EPDM)라고도 공지된 에틸렌-프로필렌 3량체, 및 특히 에틸렌/프로필렌/디사이클로펜타디엔 3량체를 포함한다. 상기 고무들의 혼합물이 사용될 수도 있다. 각 고무 층은 동일한 고무 조성물로 구성될 수 있고, 또는 교호하는 층이 상이한 고무 조성물일 수도 있다.
고무 화합물은 판상 충전재를 포함할 수도 있다. 판상 충전재의 대표적인 예는 탈크, 점토, 운모 및 이들의 혼합물을 포함한다. 사용시에, 판상 충전재의 양은 고무 100 중량부에 대하여 약 25 내지 150 중량부(본 명세서에서는 phr이라고도 함)의 범위이다. 바람직하게, 고무 화합물 내의 판상 충전재의 레벨은 약 30phr 내지 약 75phr의 범위이다.
다양한 고무 조성물이 종래의 고무 합성 성분과 합성될 수도 있다. 통상적으로 사용되는 종래의 성분은 카본 블랙, 실리카, 커플링제(couplng agents), 점착 부여제 수지, 가공 보조제, 산화 방지제, 오존 분해 방지제, 스테아린산(strearic acid), 활성제, 왁스, 오일, 황 함유 가황제(sulfur vulcanizing agents) 및 해교제(peptizing agents)를 포함한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 마모 저항 및 다른 특성의 희망하는 정도에 따라, 상술한 특정 첨가제가 일반적으로 종래의 양으로 사용된다. 카본 블랙의 전형적인 첨가는 고무의 중량으로 약 10 내지 150 중량부, 바람직하게는 50 내지 100 중량부를 포함한다. 실리카의 전형적인 양은 10 내지 250 중량부, 바람직하게는 30 내지 80 중량부이며, 실리카 및 카본 블랙의 혼합물도 포함된다. 점착 부여제 수지의 전형적인 양은 약 2 내지 10 중량부를 포함한다. 가공 보조제의 전형적인 양은 1 내지 5 중량부를 포함한다. 산화 방지제의 전형적인 양은 1 내지 10 중량부를 포함한다. 오존 분해 방지제의 전형적인 양은 1 내지 10 중량부를 포함한다. 스테아린산의 전형적인 양은 0.50 내지 3 중량부를 포함한다. 촉진제의 전형적인 양은 1 내지 5 중량부를 포함한다. 왁스의 전형적인 양은 1 내지 5 중량부를 포함한다. 오일의 전형적인 양은 2 내지 30 중량부를 포함한다. 황 원소, 아민 디설파이드, 폴리머릭 폴리설파이드(polymeric polysulfides), 황 함유 올레핀 부가물(sulfur olefin adducts) 및 이들의 혼합물과 같은 황 함유 가황제는 약 0.2 내지 8 중량부 범위의 양으로 사용된다. 해교제의 전형적인 양은 약 0.1 내지 1 중량부를 포함한다.
Ⅲ. 오일
또한, 고무 조성물은 70phr까지의 가공 오일을 포함할 수도 있다. 가공 오일은 전형적으로 탄성중합체를 늘이는데 사용되는 신장용 오일로서 고무 조성물 내에 포함될 수도 있다. 가공 오일은 고물 합성 동안 직접 오일의 첨가에 의해 고무 조성물 내에 포함될 수도 있다. 사용된 가공 오일은 탄성중합체 내에 존재하는 신장용 오일 및 합성 동안 첨가된 가공 오일 모두를 포함할 수도 있다. 적절한 가공 오일은 방향유, 파라핀유, 납사유(naphthenic oil), 식물성유, 및 MES, TDAE, SRAE, 중질 납사유(heavy naphthenic oil) 등의 저 PCA 오일(low PCA oils)을 포함하여 당해 기술분야에서 공지되어 있는 다양한 오일을 포함한다. 적절한 저 PCA 오일은 IP346 방법에 의한 측정시에 3 중량% 미만의 다환식 방향족 함량(polycyclic aromatic content)을 갖는 것을 포함한다. IP346 방법에 대한 절차는 영국 석유 협회에 의해 2003년에 출간된 석유 및 관련 제품의 분석 및 실험을 위한 표준 방법 및 영국 표준 2000 파트 62판(Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related products and British Standard 2000 Parts, 2003, 62nd edition)을 기초로 할 수도 있다.
본 명세서에 제공된 본 발명에 대한 설명의 관점에서 본 발명의 변형예가 가능하다. 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 특정의 대표적 실시예가 개시되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화예 및 변형예가 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 의도된 전체 범위 내에 있을 변화예가 기술된 구체적 실시예 내에서 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
10 : 연속 혼합 시스템용 장치 20 : 메인 압출기
25 : 기어 펌프 40 : 압출기
42 : 기어 펌프 60 : 오일 펌프
70 : 제 1 첨가제 펌핑 장치 80 : 제 2 첨가제 펌핑 장치
90 : 제 3 첨가제 펌핑 장치 92 : 노즐
95 : 타이어 성형 드럼 100 : 컨트롤러

Claims (6)

  1. 제 1 화합물 및 제 2 화합물로부터 형성되며 2개 이상의 층의 고무를 포함하는 타이어용 트레드를 형성하는 방법에 있어서,
    메인 압출기 및 메인 기어 펌프를 통해 제 1 고무 화합물을 압출하는 단계와,
    제 2 압출기 및 제 2 기어 펌프를 통해 상기 메인 압출기 내로 제 2 고무 화합물을 압출하는 단계와,
    상기 메인 기어 펌프의 속도 및 상기 제 2 기어 펌프의 속도를 조절함으로써 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 비율을 변경하며, 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물로 형성된 고무의 연속적인 스트립을 타이어 성형기에 직접 적용하여 제 1 혼합 비율을 갖는 제 1 고무 층을 형성하는 단계와,
    상기 메인 기어 펌프 및 상기 제 2 기어 펌프의 속도를 조절하여 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 제 2 혼합 비율을 얻으며, 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 상기 제 2 혼합 비율로 형성된 고무의 연속적인 스트립을 적용하여 상기 제 1 고무 층 위에 제 2 혼합 비율을 갖는 제 2 고무 층을 형성하는 단계를 포함하는
    타이어용 트레드 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 기어 펌프의 속도 및 상기 제 2 기어 펌프의 속도를 조절하여 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 제 3 혼합 비율을 제공하며, 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 상기 제 3 혼합 비율로 형성된 고무의 연속적인 스트립을 상기 제 2 고무 층 상에 적용함으로써, 상기 제 2 고무 층 위에 제 3 고무 층을 형성하는 것을 특징으로 하는
    타이어용 트레드 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고무의 연속적인 스트립은 노즐과 함께 기어 펌프를 사용하여 타이어 성형기에 적용되는 것을 특징으로 하는
    타이어용 트레드 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 저 회전 저항 특성을 갖는 것을 특징으로 하는
    타이어용 트레드 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물은 고 마모 저항 특성을 갖는 것을 특징으로 하는
    타이어용 트레드 형성 방법.
  6. 타이어 성형 드럼 또는 코어 상에 혼합형 고무 조성물을 직접 적용하는 방법에 있어서,
    메인 압출기를 통해 제 1 화합물을 압출하는 단계와,
    제 2 압출기를 통해 제 2 화합물을 압출하며, 제 2 기어 펌프를 통해 상기 제 2 화합물을 펌핑하는 단계와,
    상기 제 2 기어 펌프의 출력물을 상기 메인 압출기로 그리고 그 후에는 메인 기어 펌프를 통과하도록 유도하는 단계와,
    상기 메인 기어 펌프 및 상기 제 2 기어 펌프의 속도를 조절하여 상기 제 2 화합물에 대한 상기 제 1 화합물의 소정의 혼합물을 제공하며, 상기 혼합물을 혼합 챔버 내에서 촉진제와 함께 혼합하는 단계를 포함하는
    혼합형 고무 조성물 적용 방법.
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