KR101091489B1

KR101091489B1 - 공기입 타이어

Info

Publication number: KR101091489B1
Application number: KR1020080055789A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 구니사와; 게이이치 나카데라; 도루 이이즈카; 다카오 와다; 신이치 미야자키; 도시로 마츠오
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2011-12-07
Also published as: EP2014488A1; DE602008003716D1; US20130092300A1; US8869856B2; KR20110089390A; KR20080110534A; US20080308203A1; EP2014488B1; US20140299241A1

Abstract

구름 저항을 저감하면서 주행 시에 발생하는 정전기를 방출하는 공기입 타이어로서, 이 공기입 타이어의 트레드부, 브레이커부 및 사이드월부에 각각 형성되는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸ Ω·cm 이상이고, 상기 공기입 타이어는, 상기 트레드부 표면에 적어도 일부가 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무, 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무, 및 상기 통전 고무와 상기 비드부 고무를 전기적으로 접속하는 도전성 고무를 포함하며, 상기 통전 고무, 상기 비드부 고무 및 상기 도전성 고무의 체적 고유 저항값은 모두 1×10⁸ Ω·cm 미만이다.

구름 저항, 체적 고유 저항

Description

공기입 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 회전 저항이 낮게 억제되고, 타이어 주행 시의 정전기 발생을 경감하여 안전성이 향상된 공기입 타이어에 관한 것이다.

최근, 타이어의 구름 저항을 저감하고 웨트 그립 성능을 유지하는 목적으로, 타이어의 트레드부, 브레이커나 사이드월부 등에도 실리카를 이용하는 방법이 여러 가지 제안되고 있다. 그러나 실리카가 다량으로 배합된 경우, 타이어의 전기 저항이 높아지고, 예컨대 차량의 연료 보급 시에 정전기에 의한 스파크가 발생하여 연료에 인화하는 경우가 있으며, 사용 시의 안전성이 결여된다는 문제가 있다. 그래서 구름 저항의 저감 및 웨트 그립 성능의 유지가 실현되고, 정전기의 발생 방지도 가능한 타이어의 제공이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 평08-230407호 공보에는 도전성을 개선하고, 차체에 정전기가 축적됨으로써 생기는 방전 현상을 방지하는 것이 가능한 공기입 타이어로서, 트레드부를 구성하는 고무 조성물은, 고무 성분 100 중량부에 대하여 카본 블랙의 배합량이 50 중량부 이하로 비카본 블랙계 보강제를 함유하고, 사이드월부를 구성하는 고무 조성물은 카본 블랙의 배합량이 고무 성분 100 중량부에 대하여 40 중량부 이하이며, 트레드부 및 사이드월부에 도전성 박막이 배치되어 있다. 여기서 도전성 박막을 구성하는 고무 조성물은 카본 블랙의 배합량이 고무 성분 100 중량부에 대하여 60 중량부 이상이고 고무 조성물 전체의 35 중량% 이상인 것으로 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2000-190709호 공보에는 우수한 웨트 성능 등을 유지하면서, 타이어 전기 저항을 효과적으로 저감하고, 또한 이들의 특성을 타이어의 사용 초기부터 마모 한도에 걸쳐 안정적으로 발휘할 수 있는 공기입 타이어가 제안되어 있다. 여기서 트레드 고무는 실리카에 의해 보강된 체적 고유 저항값이 1×10⁸ Ω·cm 이상인 절연성 고무재로 이루어지는 주 트레드 고무부와, 체적 고유 저항값이 1×10⁸ Ω·cm 미만인 숄더부 도전성 고무재로 형성되며 주 트레드부와 함께 접지면을 이루고, 또한 접지면의 단부 가장자리로부터 타이어 축 방향 내측으로 접지 폭 3%∼35%의 거리를 이격하여 종단하는 외도전부를 포함하며, 외도전부는 두께가 0.01 mm∼1.0 mm인 시트형을 이뤄 가로 홈의 홈 벽, 홈 바닥을 포함하는 트레드 외표면에 노출되어 타이어 둘레 방향으로 연속되고, 윙 고무, 사이드월 고무 및 클린치 고무를 숄더부 도전성 고무재로 형성하는 한편, 외도전부를 윙 고무에 연속시킨 것을 특징으로 하는 공기입 타이어가 제안되어 있다.

일본 특허 공개 평10-036559호 공보에는 구름 저항이 작고, 내마모성, 웨트 성능이 우수하며, 전기 저항이 작은 타이어를 부여하는 타이어 사이드월용 고무 조성물로서, 특정 디엔계 고무 100 중량부에 대하여, 1차 입자 직경이 20 nm 이상, DBP 흡유량이 120 ml/100 g 이하 및 CTAB 표면적이 130 m²/g 이하인 카본 블랙 5∼50 중량부와, DBP 흡유량이 200 ml/100 g 이상, BET 질소 흡착 비표면적이 180 m²/g 이하인 침강성 실리카 10∼60 중량부와, 반응성의 팩터가 특정 범위 내로 제어되는 양의 실란 커플링제를 혼련하여 얻어지는 타이어 사이드월용 고무 조성물이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 평08-034204호 공보에는 실리카를 보강제로서 이용한 고저항률의 타이어 트레드용 고무 조성물로 구성되고, 소정의 횡폭을 가지며 길이 방향으로 연장되는 스트립과, 이 횡폭 내에서 길이 방향으로 부설되며, 트레드 스트립의 표면부터 바닥면까지 연장하여 설치된 10⁸Ω·cm 이하의 체적 저항률을 갖는 저저항률의 타이어용 고무 조성물로 구성된 도전성 스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드가 제안되어 있다.

그러나 특허 문헌 1∼4의 방법에 있어서는, 낮은 구름 저항과 높은 안전성을 충분히 만족시킬 수 있는 레벨로 고도로 양립시키는 점에서 아직 개선의 여지가 있다.

본 발명은 구름 저항을 낮게 유지하면서, 타이어 주행 시에 타이어 접지면 또는 타이어가 림과 접촉하는 영역에 발생하는 정전기의 축적을 효과적으로 방지한다. 그리고 저연비성을 손상하지 않고 사용 시의 안전성을 향상시킨 공기입 타이어를 제공한다.

본 발명은 트레드부와, 사이드월부와, 비드부와, 상기 트레드부로부터 상기 사이드월부를 경유하여 상기 비드부에 이르는 카카스와, 상기 카카스의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 포함한 공기입 타이어로서,

상기 트레드부, 상기 브레이커부 및 상기 사이드월부에 각각 형성되는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸Ω·cm 이상이고,

상기 공기입 타이어는, 상기 트레드부의 표면에 적어도 일부가 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무, 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무, 및 상기 통전 고무와 상기 비드부 고무를 전기적으로 접속하는 도전성 고무를 포함하며,

상기 통전 고무, 상기 비드부 고무 및 도전성 고무의 체적 고유 저항값은 모두 1×10⁸Ω·cm 미만인 공기입 타이어이다.

상기 비드부 고무는 클린치 고무 또는 채퍼 고무이다. 또한, 상기 통전 고무는 타이어 둘레 방향으로 연속하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 통전 고무는 두께가 0.2 mm∼2 mm의 범위가 바람직하다.

본 발명의 다른 형태는, 또한 트레드부와, 사이드월부와, 비드부와, 상기 트레드부로부터 상기 사이드월부를 경유하여 상기 비드부에 이르는 카카스와, 상기 카카스의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커를 포함한 공기입 타이어로서,

상기 트레드부, 상기 브레이커 및 상기 사이드월부에 각각 형성되는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸ Ω·cm 이상이고,

상기 공기입 타이어는, 또한 상기 브레이커 양단부의 하측 영역에 배치되는 숄더부 도전성 고무, 이 숄더부 도전성 고무와 적어도 5 mm의 접촉 영역을 가지며 브레이커 상측을 피복하는 피복 고무, 이 피복 고무와 접촉하여 일부가 트레드 표면에 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무, 상기 카카스의 하단과 접촉하여 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무를 포함하며,

상기 카카스를 구성하는 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무의 체적 고유 저항값은 모두 1×10⁸ Ω·cm 미만인 공기입 타이어이다.

그리고 카카스를 구성하는 상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무 중 적어도 하나에는, 금속박 또는 도전성의 카본 블랙이 배합되어 있는 것이 바람직하다.

상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무는, 질소 흡착 비표면적이 100 m²/g 이상인 카본 블랙이 고무 성분 100 질량부에 대하여 30∼100 질량부 배합되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무는, 금속박이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1∼10 질량부 배합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태는 트레드부와, 사이드월부와, 비드부와, 상기 트레드부로부터 상기 사이드월부를 경유하여 상기 비드부에 이르는 카카스와, 상기 카카스의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 포함한 공기입 타이어로서,

상기 트레드부, 상기 브레이커부 및 상기 사이드월부에 각각 형성되는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸ Ω·cm 이상이고,

상기 공기입 타이어는, 상기 카카스의 외측을 따라서, 적어도 상기 브레이커부의 양단으로부터 비드부에 이르는 사이드부 도전성 고무, 이 사이드부 도전성 고무와 접촉 영역을 가지며 브레이커부 상측을 피복하도록 배치되는 피복 고무, 이 피복 고무와 접촉하여 일부가 트레드의 표면에 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무, 상기 사이드부 도전성 고무의 하단과 접하여 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무를 포함하며,

상기 사이드부 도전성 고무, 상기 피복 고무 및 상기 통전 고무에 질소 흡착 비표면적이 600 m²/g 이상인 카본 블랙이 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부 이상 배합되고, 질소 흡착 비표면적이 70 m²/g 이상 250 m²/g 이하인 실리카가 고무 성분 100 질량부에 대하여 10∼55 질량부 배합되어 있으며, 모두 체적 고유 저항값은 1×10⁸Ω·cm 미만인 상기 공기입 타이어이다.

상기 카본 블랙은 케첸 블랙이 적합하게 사용된다. 또한 상기 비드부 고무의 체적 고유 저항값은 1×10⁸ Ω·cm 미만인 것이 바람직하다. 그리고 상기 사이드부 도전성 고무는 두께가 0.2 mm∼2 mm의 범위로 조정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태는 트레드부와, 사이드월부와, 비드부와, 상기 트레드부로부터 상기 사이드월부를 경유하여 상기 비드부에 이르는 카카스와, 상기 카카스의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커를 포함한 공기입 타이어로서,

상기 공기입 타이어는, 또한 상기 카카스를 구성하는 카카스 플라이와 상기 사이드월 고무 사이 및 브레이커와 트레드부 사이에 배치되고 두께가 0.2 mm∼3.0 mm인 전역 도전성 고무와, 상기 전역 도전성 고무와 접속하며 일부가 트레드부의 표면에 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무와, 상기 전역 도전성 고무의 하 단과 연결하여 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무를 포함하며,

상기 전역 도전성 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무의 체적 고유 저항이 1×10⁸ Ω·cm 미만인 공기입 타이어이다.

상기 전역 도전성 고무는 천연 고무 성분 100 질량부에 대하여 목타르 카본 블랙이 20∼100 질량부 배합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 공기입 타이어에 있어서는, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부를 각각 구성하는 고무의 구름 저항이 작은 고무 배합을 사용하는 한편, 비드부 고무는 사이드월부 및, 숄더부 도전성 고무를 통해 브레이커 상측에 배치된 피복 고무를 통과하여 트레드부에 노면과 접촉하도록 매설된 통전 고무와 전기적으로 접속함으로써, 타이어의 구름 저항을 경감하고, 타이어 주행 시에 타이어 접지면 또는 타이어가 림과 접촉하는 영역에 발생하는 정전기의 축적을 더 효과적으로 방지할 수 있다. 이것에 의해 타이어의 저연비성을 유지하면서 사용 시의 안전성이 향상된 공기입 타이어를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태인 공기입 타이어에 있어서는, 트레드부, 브레이커부 및 사이드월부에는 구름 저항이 작은 고무 조성물을 사용한다. 한편, 비드부 고무는 사이드부 도전성 고무를 통해 브레이커부 상측에 배치된 피복 고무에 접속하고, 노면과 접촉하도록 트레드부에 매설된 통전 고무와 전기적으로 접속하는 구조 로 되어 있다. 이러한 구조를 채용함으로써 타이어의 구름 저항을 경감하고, 타이어 주행 시에 타이어 접지면 또는 타이어가 림과 접촉하는 영역에 발생하는 정전기의 축적을 효과적으로 경감할 수 있다. 이것에 의해 타이어의 저연비성을 유지하면서 사용 시의 안전성이 향상된 공기입 타이어를 제공할 수 있다.

본 발명의 공기입 타이어에 있어서는, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부를 각각 구성하는 고무에 전기 저항이 높은 재료를 사용하는 한편, 카카스 플라이와 사이드월 고무 사이와 브레이커와 트레드부 사이에 전역 도전성 고무를 설치하여 이것을 노면과 접촉하는 통전 고무와 연결하고, 상기 전역 도전성 고무의 전기 저항 및 두께를 소정 범위로 설정함으로써, 구름 저항을 경감하며, 타이어 주행 시에 타이어 접지면 또는 타이어가 림과 접촉하는 영역에 발생하는 정전기의 축적을 더 효과적으로 방지할 수 있다. 이것에 의해 저연비성을 유지하면서 사용 시의 안전성이 향상된 공기입 타이어를 얻을 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면과 이점은 첨부 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

<기본구조>

본 발명의 공기입 타이어의 기본 구조를 타이어 단면의 우측 상반부를 도시하는 도 1에서 설명한다.

타이어(1)는 트레드부를 구성하는 트레드 고무(7)와, 그 양단으로부터 타이어 반경 방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부를 구성하는 사이드월 고무(8) 와, 각 사이드월부의 내측단에 위치하는 한 쌍의 비드부를 구비한다. 그리고 비드부에는 림 플랜지에 접하는 영역에 클린치 고무(3), 채퍼(9)가 배치된다. 그리고 한 쌍의 비드부 사이는 카카스(10)가 걸쳐지고, 이 카카스(10)의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 구성하는 브레이커 고무(9)가 배치된다. 이 카카스(10)는 카카스 코드를 배열하는 1개 이상의 카카스 플라이로 형성되고, 이 카카스 플라이는 트레드부로부터 사이드월부를 경유하여, 비드 코어(13)와, 이 비드 코어(13)의 상단으로부터 사이드월 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(11)의 주위를 타이어 축 방향의 내측으로부터 외측으로 되접혀, 되접힘부에 의해 걸린다.

본 발명의 공기입 타이어에 있어서는, 상기 트레드 고무(7)에 일부가 접지면에 노출되도록 통전 고무(6)가 배치되고, 이 통전 고무(6)는 도전성 고무에 의해 클린치 고무(3) 및/또는 채퍼 고무(2)의 비드부 고무에 전기적으로 접속하는 구조로 되어 있다. 이러한 구조에 의해서, 타이어 주행 중에 정전기가 발생하여도 타이어 외부에 방출할 수 있다.

여기서, 도전성 고무는 통전 고무로부터 비드부 고무에 연속적으로 접속하는 형태 외, 복수의 전도성 부재로 구성할 수도 있다.

<실시형태 1>

본 발명의 공기입 타이어의 구조는, 예컨대 도 1의 타이어 단면의 우측 상반부에 예시되는 것이다. 타이어(1)는 트레드부를 구성하는 트레드 고무(7)와, 그 양단으로부터 타이어 반경 방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부를 구성하는 사이드월 고무(8)와, 각 사이드월부의 내측단에 위치하는 클린치부를 구성하는 클 린치 고무(3) 및 림 상부에 위치하는 채퍼를 구성하는 채퍼 고무(2)를 구비한다. 또한 클린치부, 채퍼 사이에는 카카스(10)가 걸쳐지고, 이 카카스(10)의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 구성하는 브레이커 고무(9)가 배치된다. 이 카카스(10)는 카카스 코드를 배열하는 1개 이상의 카카스 플라이로 형성되고, 이 카카스 플라이는 트레드부로부터 사이드월부를 경유하여, 비드 코어(13)와, 이 비드 코어(13)의 상단으로부터 사이드월 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(11)의 주위를 타이어 축 방향의 내측으로부터 외측으로 되접혀, 되접힘부에 의해 걸린다. 브레이커부는 브레이커 코드를 배열한 2개 이상의 브레이커 플라이로 이루어지고, 각 브레이커 코드가 브레이커 플라이 사이에서 교차하도록 방향을 다르게 하여 중첩 배치하고 있다. 본 발명의 공기입 타이어에 있어서는, 트레드부와 브레이커부 사이에 피복 고무(5)가 설치된다. 이 피복 고무(5)와 적어도 5 mm의 접촉 영역을 가지며, 카카스 플라이와 브레이커부의 양단부 및 사이드월부 사이에 숄더부 도전성 고무(4)가 배치된다. 그리고 상기 피복 고무(5)에 접하여 트레드 고무(7)에 일부가 접지면에 노출되도록 통전 고무(6)가 배치되고, 이 통전 고무(6)는 상기 피복 고무(5), 숄더부 도전성 고무(4), 카카스(10) 및 비드부 고무인 클린치 고무(3) 및/또는 채퍼 고무(2)와 전기적으로 접속하는 구조로 되어 있다.

상기 구조를 채용함으로써 타이어 주행 시에 림과의 접촉 영역에 위치하는 비드부 고무, 또는 접지 영역에 발생하는 정전기는 타이어 내부에서의 전기적으로 접속된 도전성의 고무 부재를 통과하여 타이어의 외부에 방출된다.

<트레드 고무, 브레이커 고무, 사이드월 고무>

타이어를 구성하는 트레드 고무, 브레이커 고무, 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸Ω·cm 이상으로 설정된다. 종래, 고무 보강제로서 카본 블랙이 이용되고 있었지만, 이것을 실리카로 대체함으로써 구름 저항을 경감할 수 있다. 또한 실리카는 석유 유래의 재료가 아니기 때문에 석유 유래의 재료인 카본에 비해 환경 문제의 관점에서도 적합하게 채용된다. 그러나 실리카를 이용하는 경우, 체적 고유 저항이 커지는 경향이 있다. 본 발명에서는 실리카 배합을 기본으로 함으로써 타이어의 구름 저항의 경감 및 고무의 가공성 등의 기본 특성을 유지하고, 한편으로는 고무 조성물의 체적 고유 저항이 1×10⁸Ω·cm 이상인 높은 전기 저항의 문제점을 개선하는 것이다.

본 발명의 공기입 타이어에 있어서는, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무 각각에 함유되는 상기한 충전제 중 50 질량% 이상이 실리카인 것이 바람직하다. 충전제 중 50 질량% 이상을 실리카가 차지하는 경우, 타이어의 구름 저항의 저감 효과가 양호하다. 충전제 중 실리카가 차지하는 비율은 70 질량% 이상, 또한 90 질량% 이상이 보다 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 상기 충전제 모두가 실리카여도 좋지만, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무 각각의 도전성이나 기계적 강도를 조정할 목적으로 다른 충전제가 병용된다.

실리카는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무 각각에서의 고무 성분 100 질량부에 대하여 예컨대 5 질량부 이상 100 질량부 이하로 배합할 수 있다. 실리카의 배합량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부 이상인 경우, 타이어 의 구름 저항을 저감할 수 있고, 100 질량부 이하인 경우, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 제조 시에서의 미가류 고무 조성물의 점도 상승에 의한 가공성의 저하나 비용의 과도한 상승을 양호하게 방지할 수 있다.

실리카로서는 범용 고무에 일반적으로 이용되는 것을 사용할 수 있고, 예컨대 보강재로서 사용되는 건식법 화이트 카본, 습식법 화이트 카본, 콜로이드 실리카 등을 들 수 있다. 그 중에서도 함수규산을 주성분으로 하는 습식법 화이트 카본이 바람직하다.

실리카의 질소 흡착 비표면적(BET법)은, 예컨대 100 m²/g∼300 m²/g, 또한 150 m²/g∼250m²/g의 범위 내인 것이 바람직하다. 실리카의 질소 흡착 비표면적이 100 m²/g 이상인 경우, 보강 효과가 충분히 얻어짐으로써 타이어의 내마모성이 양호하게 향상한다. 한편, 이 질소 흡착 비표면적이 300 m²/g 이하인 경우, 각각의 고무 제조 시의 가공성이 양호하고, 타이어의 조종 안정성도 양호하게 확보된다. 또한, 질소 흡착 비표면적은 ASTM D3037-81에 준하여 BET법으로 측정된다.

<피복 고무>

본 발명에서의 피복 고무(5)는, 상기 숄더부 도전성 고무(4)와 상기 통전 고무(6)에 접하여 설치되는, 체적 고유 저항이 1×10⁸Ω·cm 미만으로 설정된 고무로 이루어진다. 상기 체적 저항값이 1×10⁸Ω·cm 미만이면 타이어의 도전성의 향상 효과가 원하는 정도 얻어진다. 또한, 이 체적 고유 저항은, 상기 숄더부 도전성 고무와 마찬가지로 설정할 수 있고, 바람직하게는 1×10⁷Ω·cm 이하이며, 보다 바람직하게는 1×10⁶Ω·cm 이하이고, 또한 1×10³Ω·cm 이상으로 하는 것이 바람직하며, 1×10⁴Ω·cm 이상으로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서 피복 고무(5)의 두께는 0.2 mm 이상이면 타이어 도전성의 향상 효과가 원하는 정도 얻어지고, 3.0 mm 이하이면 타이어의 구름 저항을 크게 악화시키지 않는다. 숄더부 도전성 고무의 두께는 0.5 mm∼2.0 mm, 특히 0.9 mm∼1.5 mm의 범위가 바람직하다. 상기 피복 고무(5)는 숄더부 도전성 고무와 통전 고무와 접하는 부분을 가지면 좋고, 트레드부와 브레이커부 사이 전체면에 걸쳐 설치하거나, 상기 통전 고무가 배치된 위치까지, 또는 그것을 초과하는 범위에서 부분적으로 설치하거나 할 수 있다.

또한, 피복 고무와 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무의 접하는 부분에 대해서, 상기 숄더부 도전성 고무와는 타이어 둘레 방향으로 띠형의 5 mm 이상의 폭으로 접촉되어 있는 부분이 있는 것이 바람직하고, 10 mm 이상 접촉되어 있는 것이 보다 바람직하다. 숄더부 도전성 고무와 피복 고무를 상기한 조건으로 접촉시킴으로써, 타이어의 도전성 효과를 충분히 얻을 수 있게 된다. 상기 통전 고무와의 접촉은 통전 고무의 타이어 폭 방향의 전체면이 접하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 피복 고무는 고무 성분 100 질량부에 대하여 30∼100 질량부의 범위 내에서 배합되는 카본 블랙을 함유하는 것이 바람직하다. 고무 성분 100 질량부에 대하여 30 질량부 이상인 카본 블랙이 배합되는 경우, 피복 고무의 도전성이 높아진다. 또한 카본 블랙의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 100 질량부 이하인 경우 내구성이 개선된다. 고무 성분 100 질량부에 대한 카본 블랙의 배합량은 35 질량부 이상, 또한 40 질량부 이상이 보다 바람직하고, 80 질량부 이하, 또한 70 질량부 이하가 보다 바람직하다.

피복 고무에 있어서 배합되는 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적은 100 m²/g 이상 1500 m²/g 이하로 되는 것이 바람직하다. 이 질소 흡착 비표면적이 100 m²/g 이상인 경우, 피복 고무의 기계적 강도가 양호하고, 1500 m²/g 이하인 경우 제조 시의 가공성을 확보하는 점에서 바람직하다. 이 질소 흡착 비표면적은 105 m²/g 이상이 보다 바람직하고, 또한 1300 m²/g 이하, 또한 1000 m²/g 이하가 보다 바람직하다. 여기서 카본 블랙은 석유외 자원인 목타르 카본 블랙이 적합하게 채용된다.

피복 고무는 카본 블랙 이외에, 충전제로서 예컨대 실리카 등을 함유하여도 좋지만, 양호한 도전성을 부여한다고 하는 관점에서, 충전제 중 8 질량% 이상, 15 질량% 이상, 또한 100 질량%를 카본 블랙이 차지하는 것이 보다 바람직하다.

상기 피복 고무는 실리카를 배합하는 경우, 고무 성분 100 질량부에 대하여 예컨대 10 질량부 이상, 55 질량부 이하 배합된다. 실리카의 배합량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 10 질량부 이상인 경우, 타이어의 구름 저항을 저감할 수 있고, 또한 55 질량부를 초과하면, 구름 저항이 악화된다.

실리카의 질소 흡착 비표면적(BET법)은, 예컨대 70 m²/g∼250 m²/g, 또한 80 m²/g∼240 m²/g의 범위 내인 것이 바람직하다. 실리카의 질소 흡착 비표면적이 70 m²/g 이상인 경우, 보강 효과가 충분히 얻어짐으로써 타이어의 내마모성이 양호하게 향상한다. 한편, 이 질소 흡착 비표면적이 250 m²/g 미만인 경우, 각각의 고무의 제조 시의 가공성이 양호하다. 또한, 질소 흡착 비표면적은 ASTM D3037-81에 준하여 BET법으로 측정된다.

상기 피복 고무는 금속박이 고무 성분 100 질량부에 대하여, 1∼10 질량부, 바람직하게는 1∼3 질량부 배합되고, 그 체적 고유 저항값을 낮게 조정할 수 있다. 여기서 금속박은 두께가 10 ㎛∼50 ㎛의 범위이고, 단경(D1)이 0.1 mm∼0.3 mm, 장경(D2)이 0.2 mm∼0.5 mm인 범위에서 종횡비(D2/D1)가 2∼5인 것이 사용된다.

<숄더부 도전성 고무>

본 발명에서의 숄더부 도전성 고무(4)는, 후술하는 카카스(10)를 구성하는 카카스 플라이와 브레이커부의 엣지 부분 및 사이드월부 사이에 설치되는, 체적 고유 저항이 1×10⁸Ω·cm 미만으로 설정된 고무로 이루어진다. 숄더부 도전성 고무(4)의 체적 고유값이 1×10⁸ Ω·cm 미만이면 타이어의 도전성의 향상 효과를 얻을 수 있다. 숄더부 도전성 고무(4)의 체적 고유 저항은, 바람직하게는 1×10⁷Ω·cm 이하이고, 1×10⁶Ω·cm 이하로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 도전성 성분이 다량으로 배합된 고무 조성물을 채용하면 전기 저항이 작아지지만, 한편으로는 타이어가 림에 접하는 영역에서의 전기 화학 반응이 촉진되어 림이 녹슬기 쉬워진다. 이것을 방지하기 위해서는 이 숄더부 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1×10³ Ω·cm 이상인 것, 또한 1×10⁴Ω·cm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.

숄더부 도전성 고무(4)는 전술한 것과 같이 카카스를 구성하는 카카스 플라이와 브레이커부의 엣지 부분 및 사이드월 사이에 타이어 둘레 방향으로 연속 또는 불연속으로 형성되어 있고, 그 두께 또는 형상 등은 특별히 제한은 없다.

상기 숄더부 도전성 고무(4)의 고무 배합은, 상기 피복 고무와 마찬가지로 카본 블랙 또는 금속박을 배합하여 도전성을 부여하고, 브레이커 양단부에서의 고무 박리를 경감하는 관점에서 고무 경도 등을 조정한 조성물을 채용할 수도 있다.

<통전 고무>

본 발명에 있어서, 통전 고무는 트레드부에 매설되며 그 일부는 타이어 접지면에 노출되고, 다른 일부는 숄더부 도전성 고무와 연결되어 있어 공기입 타이어의 주행 시에 발생한 정전기를 접지면에 효과적으로 방출한다. 도 1에서 통전 고무(6)는 트레드부(7)의 중앙부 1 지점에 매설된 구조로서 도시되어 있지만, 복수개의 통전 고무를 매설할 수도 있다. 그리고 타이어 폭 방향의 통전 고무의 폭(W)은, 예컨대 0.2 mm∼10 mm, 바람직하게는 0.9 mm∼1.5 mm이다. 이 폭이 0.2 mm 미만인 경우는 통전 효과는 적고, 한편 10 mm를 초과하면 트레드부에서의 통전 고무의 접지 영역이 상대적으로 증가하여 접지 특성을 손상하게 된다. 또한 통전 고무는 타이어 둘레 방향으로 연속층으로서 형성하는 것이 바람직하지만, 타이어 둘레 방향으로 단속적으로 형성할 수도 있다.

통전 고무의 체적 고유 저항은 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무보다 낮게 설정된다. 여기서 통전 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만이다. 통전 고무의 체적 고유 저항이 1×10⁸ Ω·cm 미만인 경우, 타이어의 도전성이 개선되어 정전기의 방출 효과를 얻을 수 있다. 이 통전 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷ Ω·cm 이하, 또한 1×10⁶ Ω·cm 이하가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항을 1×10⁸Ω·cm 이상으로 하고, 구름 저항이나 내구성 등의 타이어 성능을 유지하면서, 상기 숄더부 도전성 고무와 이것에 연결된 상기 숄더부 도전성 고무의 체적 고유 저항을 보다 낮게 조정하였기 때문에, 공기입 타이어에 발생한 정전기를 피복 고무, 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무 등에 의해 전기적인 접속 통로를 통해 효과적으로 방출할 수 있다.

본 발명의 통전 고무는, 상기 피복 고무와 마찬가지로 카본 블랙 또는 금속박을 배합하여 도전성을 부여하고, 접지 특성을 개선하는 관점에서 트레드 고무의 배합에 기초하여 도전성을 부여하는 배합 설계를 채용하는 것도 가능하다.

<카카스>

본 발명에서의 카카스(10)는 카카스 코드를 배열하는 1개 이상의 카카스 플 라이로 구성된다. 이 카카스 플라이는 카카스 코드를 평행하게 정렬하여 고무 안에 매설한 구성이다. 상기 카카스 코드를 구성하는 섬유 재료로서는 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 등을 예시할 수 있고, 이들은 단독으로 이용하여도 좋고 2종 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다. 그 중에서도 천연자원 재료이기 때문에 레이온을 이용하는 것이 바람직하고, 카카스 코드를 구성하는 섬유 재료에 대하여 레이온을 90 질량% 이상 배합하는 것이 바람직하다.

플라이 고무의 체적 고유 저항은 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무보다 낮게 설정된다. 여기서 플라이 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만이다. 통전 고무의 체적 고유 저항이 1×10⁸ Ω·cm 미만인 경우, 타이어의 도전성이 개선되어 정전기의 방출 효과를 얻을 수 있다. 이 플라이 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷ Ω·cm 이하, 또한 1×10⁶ Ω·cm 이하가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항을 1×10⁸Ω·cm 이상으로 하고, 구름 저항이나 내구성 등의 타이어 성능을 유지하면서, 상기 플라이 고무와, 이것에 전기적으로 접속된 상기 피복 고무, 상기 숄더부 도전성 고무 또한 통전 고무의 체적 고유 저항을 보다 낮게 조정하였기 때문에 공기입 타이어를 피복 고무, 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무 등과 함께 타이어의 전기 전도성이 한층 더 개선된다.

본 발명의 플라이 고무는 피복 고무와 실질적으로 동일한 배합을 채용할 수 있지만, 플라이 코드와의 접착성을 유지하는 관점에서 종래의 플라이 고무의 배합에 기초하여, 도전성을 부여하기 위해 카본 블랙 또는 금속박을 배합하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 플라이는 적어도 상기 클린치 고무 또는 채퍼 고무와도 접하도록 배치된다. 상기 숄더부 도전성 고무, 피복 고무 및 통전 고무를 연속한 구조로 하는 것에 추가로, 체적 고유 저항이 낮은 카카스 플라이를, 클린치 고무, 채퍼 고무 및 숄더부 도전성 고무 등이 접하는 배치로 하는 것에 의해, 림을 통한 정전기의 방출 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

<비드부 고무>

본 발명에서 「비드부 고무」는 클린치 고무 또는 채퍼 고무를 의미한다. 타이어가 주행할 때에 구동 기구에서 정전기가 발생하고, 이 정전기는 차 내에 축적되며, 림 및 비드부 고무를 통해 타이어 내부에도 축적된다. 이러한 정전기는 상기 숄더부 도전성 고무를 통과하여 접지면에 유효하게 방출되어야 한다. 도 1에 있어서 비드부 고무, 구체적으로는 클린치 고무 또는 채퍼 고무는, 상기 카카스(10)와 전기적으로 접속하고 있어야 한다. 여기서 클린치 고무는 도 1에 있어서, 타이어 비드부에서, 그 외측은 림 플랜지에 접하고, 내측은 카카스(10)의 되접힘 단부에 접하도록 배치되는 부호 3으로 표시되는 고무층을 말한다.

또한 채퍼 고무는 도 1에 있어서, 림의 베이스부로부터 플랜지부에 접하도록 비드부 외표면에 배치된다. 여기서 채퍼 고무(2)는 채퍼를 구성하는 고무를 의미한다. 즉, 채퍼가 코드 플라이층의 경우는 코드 피복 고무를, 고무 채퍼의 경우는 그 고무를 의미한다. 도 1에서의 채퍼 고무(2)는, 이들 개념을 포함하는 것으로서 도시되고 있다.

본 발명은 비드부 고무로서, 클린치 고무 또는 채퍼 고무 중 적어도 하나를 포함하고 있다. 여기서 비드부 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸Ω·cm 미만이다. 비드부 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만으로 함으로써 타이어의 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 이 비드부 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷ Ω·cm 미만, 또한 1×10⁶ Ω·cm 미만이 보다 바람직하다. 비드부 고무, 즉 클린치 고무, 채퍼 고무는 내마모성, 강성 및 경도가 요구되기 때문에, 상기 배합 설계에 추가로, 상기 숄더부 도전성 고무(4) 또는 통전 고무와 마찬가지로 카본 블랙 또는 금속박을 배합함으로써 도전성을 부여하는 배합 방법으로 전기 저항을 조정할 수 있다.

<실시형태 2>

본 발명의 공기입 타이어의 구조는, 예컨대 도 2의 타이어 단면의 우반분을 도시한다. 타이어(1)는 트레드부를 구성하는 트레드 고무(7)와, 그 양단으로부터 타이어 반경 방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 사이드월부를 구성하는 사이드월 고무(8)와, 각 사이드월부의 내측단에 위치하는 클린치부를 구성하는 클린치 고무(3) 및 림 상부에 위치하는 채퍼부를 구성하는 채퍼 고무(2)를 구비한다. 또한 양측의 비드부 사이에는 카카스(10)가 걸쳐지고, 이 카카스(10)의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 구성하는 브레이커 고무가 배치된다.

이 카카스(10)는 카카스 코드를 배열하는 1개 이상의 카카스 플라이로 형성되고, 이 카카스 플라이는 트레드부로부터 사이드월부를 경유하여, 비드 코어(13)와, 이 비드 코어(13)의 상단으로부터 사이드월 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(11)의 주위를 타이어 축 방향의 내측으로부터 외측으로 되접혀 걸린다. 브레이커부(9)는 브레이커 코드를 배열한 2개 이상의 브레이커 플라이로 이루어지고, 각 브레이커 코드가 브레이커 플라이 사이에서 교차하도록 방향을 다르게 하여 중첩 배치하고 있다. 본 발명의 공기입 타이어에서는 트레드부와 브레이커부 사이에 피복 고무(5)가 설치된다.

실시형태 2에 있어서는, 상기 피복 고무(5)와 접촉 영역을 가지며 카카스(10)에 인접하여, 적어도 브레이커부의 양단부로부터 클린치 고무(3)에 접하는 위치에 걸치는 사이드부 도전성 고무(14)가 배치되어 있는 것이 특징이다. 그리고 상기 피복 고무(5)에 접하여 일부가 접지면에 노출되도록 트레드 고무(7) 중에 통전 고무(6)가 배치되고, 이 통전 고무(6)는 상기 피복 고무(5), 사이드부 도전성 고무(14), 및 클린치 고무(3)와 전기적으로 접속하는 구조로 되어 있다.

상기 구조를 채용함으로써 타이어 주행 시에 림과의 접촉 영역에 위치하는 비드부 고무, 또는 접지 영역에 발생하는 정전기는 타이어 내부에서의 전기적으로 접속된 도전성의 고무 부재를 통과하여 타이어 외부에 방출된다.

이하, 실시형태 2의 특징 부분만을 설명하지만, 그 외의 구성은 실시형태 1과 실질적으로 동일하다.

<사이드부 도전성 고무>

본 발명에서의 사이드부 도전성 고무(14)는 카카스(10)의 외측에 인접하여, 적어도 브레이커부의 양단으로부터 사이드월부를 통과하여 비드부에 걸치도록 구성되고, 하단은 도전성의 클린치 고무(3)와 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있다. 그리고 사이드부 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만으로 설정되어 있다. 사이드부 도전성 고무(14)의 체적 고유값이 1×10⁸ Ω·cm 미만이면 타이어의 도전성의 향상 효과를 얻을 수 있다. 사이드부 도전성 고무(14)의 체적 고유 저항은, 바람직하게는 1×10⁷ Ω·cm 이하이고, 1×10⁶ Ω·cm 이하로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 도전성 성분이 다량으로 배합된 고무 조성물을 채용하면 전기 저항이 작아지지만, 한편으로는 타이어가 림에 접하는 영역에서의 전기 화학 반응이 촉진되어 림이 녹슬기 쉬워진다. 이것을 방지하기 위해서는, 이 사이드부 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1×10³ Ω·cm 이상인 것, 또한 1×10⁴ Ω·cm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 사이드부 도전성 고무는 카카스의 외측에 인접하여 배치되지만, 그 일부는 카카스와 브레이커 사이에 배치되고, 타이어 둘레 방향으로 연속 또는 불연속으로 형성되어도 좋다.

상기 사이드부 도전성 고무(14)의 고무 배합은, 상기 피복 고무와 실질적으로 동일한 배합을 채용할 수 있지만, 브레이커부의 양단에서의 고무 박리를 경감하는 관점에서 고무 경도 등을 조정한 조성물을 채용할 수도 있다.

<카카스>

본 발명에 있어서 카카스(10)는 카카스 코드를 배열하는 1개 이상의 카카스 플라이로 구성되다. 이 카카스 플라이는 카카스 코드를 평행하게 정렬하여 고무 안에 매설한 구성이다. 상기 카카스 코드를 구성하는 섬유 재료로서는 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 등을 예시할 수 있고, 이들은 단독으로 이용하여도 좋고 2종 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다. 그 중에서도 천연자원 재료이기 때문에 레이온을 이용하는 것이 바람직하고, 카카스 코드를 구성하는 섬유 재료에 대하여 레이온을 90 질량% 이상 배합하는 것이 바람직하다.

플라이 고무의 체적 고유 저항은 특별히 한정되지 않지만, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무와 마찬가지로 설정할 수 있다. 플라이 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만으로 하면, 인접하는 사이드부 도전성 고무와 함께, 타이어의 도전성이 개선되어 정전기의 방출 효과를 얻을 수 있다. 이 경우 이 플라이 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷ Ω·cm 이하, 또한 1×10⁶ Ω·cm 이하가 된다.

본 발명은 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항을 1×10⁸ Ω·cm 이상으로 하고, 구름 저항이나 내구성 등의 타이어 성능을 유지하면서, 상기 피복 고무, 상기 사이드부 도전성 고무 또한 통전 고무의 체적 고유 저항을 보다 낮게 조정하였기 때문에 공기입 타이어에 발생한 정전기를 피복 고무, 사이드부 도전성 고무 및 통전 고무 등과 함께 타이어의 전기 전도성이 한층 더 개선된다.

또한 상기 사이드부 도전성 고무는 상기 비드부 고무와도 접하도록 배치된 다. 상기 사이드부 도전성 고무, 피복 고무 및 통전 고무를 연속한 구조로 하는 것에 추가로, 체적 고유 저항이 낮은 비드부 고무 및 사이드부 도전성 고무 등이 접하는 배치로 하는 것에 의해, 림을 통한 정전기의 방출 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

<실시형태 3>

본 발명의 실시형태 3의 공기입 타이어의 단면도의 우반분을 도 3에 도시한다. 도 3에 있어서, 공기입 타이어(T)는 트레드부(31), 브레이커(32), 사이드월부(33) 및 비드부(34)를 구비하고, 또한 브레이커의 외측에 배치되는 조인트리스의 밴드(38), 한 쌍의 비드 코어(35)에 양단을 되접어 걸리는 카카스(37), 비드 코어(35)의 윗변으로부터 사이드월부(33) 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(36)를 갖고 있다. 특히 본 발명에서는 카카스(37)와 사이드월 고무 사이와, 브레이커(32)와 트레드부(31) 사이에 전역 도전성 고무(39)를 설치하고 있다. 그리고 그 상단부는, 트레드부(31) 내에 매설되어 접지면과 노출하는 통전 고무(311)와 연결되고, 그 하단부는 비드부(34)에 형성된 클린치 고무(310)와 연결되어 있다.

상기 구조를 채용함으로써 타이어 주행 시에 구동 기구에서 발생하고, 차 안 및 타이어 내부에 축적된 정전기는 전역 도전성 고무(39)를 통과하여 통전 고무(311)에 도달하며 접지면에 방출된다.

<전역 도전성 고무>

본 발명에 있어서, 전역 도전성 고무는 카카스(37)와 사이드월 고무 사이와, 브레이커(32)와 트레드부(31) 사이에 설치된다. 전역 도전성 고무의 상단부는 트레 드부(31) 내에 매설되어 접지면과 노출하는 통전 고무(311)와 연결되고, 그 하단부는 비드부(34)에 형성된 클린치 고무(310)와 연결되어 있다. 도 3에서는 전역 도전성 고무(39)는 트레드부의 전체면에 걸쳐 배치되는 형상을 도시하고 있지만, 트레드부의 단부에만 배치할 수도 있고, 적어도 그 일부가 통전 고무(311)와 연결되어 있으면 좋다. 또한, 도전 고무(39)의 하단부는 클린치 고무와 연결되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 전역 도전성 고무(39)의 두께는 0.2 mm 이상이면 타이어 도전성의 향상 효과가 원하는 정도 얻어지고, 3.0 mm 이하이면 타이어의 구름 저항을 크게 악화시키지 않는다. 전역 도전성 고무의 두께는 0.5 mm∼2.0 mm, 특히 0.9 mm∼1.5 mm의 범위가 바람직하다.

본 발명의 공기입 타이어에 형성되는 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸Ω·cm 미만으로 조정된다. 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항이 1×10⁸Ω·cm 미만인 경우, 타이어의 도전성의 향상이 확인된다. 이 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷Ω·cm 미만, 또한 1×10⁶Ω·cm 미만이 보다 바람직하다. 타이어의 도전성의 향상 효과라는 점에서 이 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항은 낮을수록 바람직하지만, 예컨대 도전성 성분을 다량으로 배합함으로써 전기 저항이 저하되고, 타이어가 림에 접하는 부분에서의 전기 화학 반응이 촉진되어 림이 녹슬기 쉬워지는 현상을 방지하는 관점에서는, 이 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항이 1×10³Ω·cm 이상, 또한 1×10⁴Ω·cm 이상으로 설정되는 것이 보다 바람직하 다.

본 발명에 있어서 상기 전역 도전성 고무는, 고무 성분 100 질량부에 대하여 20∼100 질량부의 범위 내에서 배합되는 카본 블랙을 함유하는 것이 바람직하다. 고무 성분 100 질량부에 대하여 20 질량부 이상인 카본 블랙이 배합되는 경우, 전역 도전성 고무의 도전성이 높아진다. 또한 카본 블랙의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 100 질량부 이하인 경우 내구성이 개선된다. 고무 성분 100 질량부에 대한 카본 블랙의 배합량은 35 질량부 이상, 또한 40 질량부 이상이 보다 바람직하고, 80 질량부 이하, 또한 70 질량부 이하가 보다 바람직하다.

전역 도전성 고무에 있어서 배합되는 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적은 100 m²/g 이상 1500 m²/g 이하가 되는 것이 바람직하다. 이 질소 흡착 비표면적이 100 m²/g 이상인 경우 전역 도전성 고무의 기계적 강도가 양호하고, 1500 m²/g 이하인 경우 제조 시의 가공성을 확보하는 점에서 바람직하다. 이 질소 흡착 비표면적은 105 m²/g 이상이 보다 바람직하고, 또한 1300 m²/g 이하, 또한 1000 m²/g 이하가 보다 바람직하다. 여기서 카본 블랙은 석유외 자원인 목타르 카본 블랙이 적합하게 채용된다.

전역 도전성 고무는, 카본 블랙 이외에, 충전제로서 예컨대 실리카 등을 함유하여도 좋지만, 양호한 도전성을 부여한다고 하는 관점에서, 충전제 중 8 질량% 이상, 또한 15 질량% 이상, 또한 100 질량%를 카본 블랙이 차지하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항을 1×l0⁸ Ω·cm 이상으로 하고, 구름 저항이나 내구성 등의 타이어 성능을 유지하면서, 상기 전역 도전성 고무와 이것에 연결된 상기 전역 도전성 고무의 체적 고유 저항을 보다 낮게 조정하였기 때문에, 공기입 타이어에 발생한 정전기를 전역 도전성 고무 및 통전 고무를 통해 효과적으로 방출할 수 있다.

또한, 실시형태 3에 있어서는, 브레이커 상측에 배치되는 피복 고무는 반드시 필요로 하지 않는다.

본 발명의 통전 고무는 전역 도전성 고무와 실질적으로 동일한 배합을 채용할 수 있지만, 접지 특성을 개선하는 관점에서 트레드 고무의 배합에 기초하여 도전성을 부여하는 배합 설계를 채용하는 것도 가능하다.

<비드부 고무>

여기서 비드부 고무는 클린치 고무 또는 채퍼 고무를 총칭하여 사용하는 용어이다. 타이어가 주행할 때에 구동 기구로부터 림 및 비드부 고무, 예컨대 클린치 고무를 통해 구동력이 전달되지만, 구동 기구에서 발생한 정전기는 차 안 및 타이어 내부에 축적된다. 이러한 정전기는 상기 전역 도전성 고무를 통과하여 접지면에 유효하게 방출되어야 한다. 도 3에 있어서 클린치 고무(310)는, 상기 전역 도전성 고무(39)와 연결되어 있어야 한다.

여기서 비드부 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁸ Ω·cm 미만이다. 통전 고무의 체적 고유 저항을 1×10⁸ Ω·cm 미만으로 함으로써 타이어의 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 이 비드부 고무의 체적 고유 저항은 1×10⁷Ω·cm 미만, 또한 1×10⁶ Ω·cm 미만이 보다 바람직하다. 비드부 고무는 내마모성, 강성 및 경도가 요구되기 때문에, 이러한 배합 설계에 추가로, 상기 전역 도전성 고무 및 통전 고무의 배합 방법으로 전기 저항을 조정할 수 있다.

<고무 조성물의 배합 설계>

본 발명의 공기입 타이어에서의 피복 고무, 숄더부 도전성 고무, 통전 고무, 플라이 고무, 채퍼 고무, 클린치 고무 및 트레드 고무, 브레이커 고무, 사이드월 고무는, 예컨대 이하의 고무 조성물로 구성되다.

고무 성분으로서는, 천연 고무(NR), 에폭시화 천연 고무, 탈단백 천연 고무, 디엔계 합성 고무를 바람직하게 들 수 있다. 디엔계 합성 고무로서는, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무(BR), 폴리이소프렌 고무(IR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 부틸 고무(IIR) 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종류 또는 2 종류 이상을 포함하는 고무 성분이 적합하다. 또한 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)란, 에틸렌-프로필렌 고무(EPM)에 제3 디엔 성분을 포함하는 것이다. 여기서 제3 디엔 성분으로서는, 예컨대 탄소수 5∼20의 비공역 디엔을 들 수 있고, 1,4-펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 1,5-헥사디엔, 2,5-디메틸-1,5-헥사디엔 및 1,4-옥타디엔, 또는 1,4-시클로헥사디엔, 시클로옥타디엔, 디시클로펜타디엔 등의 환상 디엔, 5-에틸리덴-2-노르보넨, 5-부틸리덴-2-노르보넨, 2-메탈릴-5-노르보넨 및 2-이소프로페닐-5-노르보넨 등의 알케 닐 노르보넨 등을 예시할 수 있다. 특히, 디시클로펜타디엔, 5-에틸리덴-2-노르보넨 등이 바람직하다.

피복 고무, 숄더부 도전성 고무, 통전 고무, 플라이 고무, 채퍼 고무 및 클린치 고무에 이용되는 고무 성분으로서는 디엔계 고무가 바람직하고, 그 중에서도 천연 고무(NR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무(BR), 폴리이소프렌 고무(IR), 에폭시화 천연 고무(ENR), 탈단백 천연 고무 등이 바람직하다.

상기 고무 조성물에는 타이어 고무 배합에서 일반적으로 채용되는 이하의 배합제를 적절하게 배합할 수 있다.

본 발명에서, 전술한 바와 같이 트레드 고무, 브레이커 고무, 사이드월 고무에 실리카를 배합하는 것이 바람직하다. 고무 조성물에 실리카를 배합하는 경우에는, 실란계 커플링제, 바람직하게는 황 함유 실란 커플링제를 예컨대 실리카 질량에 대하여 1 질량% 이상 20 질량% 이하로 배합하는 것이 바람직하다. 실란 커플링제를 1 질량% 이상 배합함으로써 타이어의 내마모성이 향상하고 구름 저항의 저감을 달성할 수 있다. 한편 실란 커플링제의 배합량이 20 질량% 이하인 경우, 고무의 혼련, 압출 공정에서의 그을름(스코치)이 생길 위험성이 적다.

황 함유 실란 커플링제로서는 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일-테트라설파이드, 트리메톡시실릴프로필-머캅토벤조티아졸테트라설파이드, 트리에톡시실릴프로필-메타크릴레이트-모노설파이드, 디메톡시메틸실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일-테트라설파이드, 비스-[3-(트리에톡시실릴)-프로필]테트라설파이드, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등이 예시된다. 그 외의 실란계 커플링제로서는 비닐트리클로로실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서는 용도에 따라서 그 외의 커플링제, 예컨대 알루미네이트계 커플링제, 티탄계 커플링제를 단독 또는 실란계 커플링제와 병용하여 사용하는 것도 가능하다.

고무 조성물에는, 그 외, 카본 블랙, 점토, 알루미나, 탈크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산화티탄 등의 충전제를 단독 또는 2종 이상 혼합하여도 이용할 수 있다.

고무 조성물에는 상기한 것 외에 가류제, 가류 촉진제, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 발포제 및 스코치 방지제 등을 첨가하는 것이 가능하다.

가류제로서는 유기 과산화물 또는 황계 가류제를 사용할 수 있다. 유기 과산화물로서는, 예컨대 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3 또는 1,3-비스(t-부틸퍼옥시프로필)벤젠, 디-t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠, t-부틸퍼옥시벤젠, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸실록산, n-부틸-4,4-디-t-부틸퍼옥시발러레이트 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 디큐밀퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤젠 및 디 -t-부틸퍼옥시-디이소프로필벤젠이 바람직하다. 또한 황계 가류제로서는, 예컨대 황, 모르폴린디설파이드 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서는 황이 바람직하다.

가류 촉진제로서는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계 또는 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 또는 크산테이트계 가류 촉진제 중 적어도 하나를 함유하는 것을 사용하는 것이 가능하다.

노화 방지제로서는 아민계, 페놀계, 이미다졸계의 화합물이나, 카르밤산금속염, 왁스 등을 적절하게 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에서는 혼련 가공성을 한층 더 향상시키기 위해 연화제를 병용하여도 좋다. 연화제로서는, 프로세스 오일, 윤활유, 파라핀, 유동 파라핀, 석유 아스팔트, 바셀린 등의 석유계 연화제, 피마자유, 아마인유, 카놀라유, 야자유 등의 지방유계 연화제, 톨유, 밀랍, 카나우바 왁스, 라놀린 등의 왁스류, 리놀레산, 팔미트산, 스테아르산, 라우르산 등의 지방산 등을 들 수 있다.

가소제로서는 DMP(프탈산디메틸), DEP(프탈산디에틸), DBP(프탈산디부틸), DHP(프탈산디헵틸), DOP(프탈산디옥틸), DINP(프탈산디이소노닐), DIDP(프탈산디이소데실), BBP(프탈산부틸벤질), DLP(프탈산디라우릴), DCHP(프탈산디시클로헥실), 무수히드로프탈산에스테르, DOZ(아젤라산디-2-에틸헥실), DBS(세바스산디부틸), DOS(세바스산디옥틸), 시트르산아세틸트리에틸, 시트르산아세틸트리부틸, DBM(말레산디부틸), DOM(말레산-2-에틸헥실), DBF(푸마르산디부틸) 등을 들 수 있다.

스코치를 방지 또는 지연시키기 위한 스코치 방지제로서는, 예컨대 무수프탈 산, 살리실산, 안식향산 등의 유기산, N-니트로소디페닐아민 등의 니트로소 화합물, N-시클로헥실티오프탈이미드 등을 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

실시예 1∼3, 비교예 1∼5

<비드부 고무: 클린치 고무, 채퍼 고무>

표 1, 2에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 비드부 고무 조성물 A-1, A-2, A-3을 조제하였다.

<플라이 고무의 조제>

표 3에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 플라이 고무 조성물 B-1, B-2를 조제하였다.

<숄더부 도전성 고무, 피복 고무, 통전 고무의 조제>

표 4∼6에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 숄더부 도전성 고무, 피복 고무 및 통전 고무 조성물 C∼E를 조제하였다.

<트레드 고무의 조제>

표 7에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 트레드 고무 조성물 F-1, F-2를 조제하였다.

<사이드월 고무의 조제>

표 8에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 사이드월 고무 조성물 G-1, G-2를 조제하였다.

<브레이커 고무의 조제>

표 9에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 브레이커 고무 조성물 H-1, H-2를 조제하였다.

표 1∼표 9에 있어서, 배합제의 상세는 이하와 같다.

주 1: 천연 고무는 타이 제조의 상품명「TSR20」이다.

주 2: SBR1500은 JSR사 제조의 스티렌-부타디엔 고무이다.

주 3: SBR1502는 JSR사 제조의 스티렌-부타디엔 고무이다.

주 4: 폴리부타다엔은 우베고산사 제조의 상품명 BR150B이다.

주 5: N220은 쇼와캐봇사 제조의 카본 블랙이다(질소 흡착 비표면적: 111 m²/g, DBP 흡유량: 115 ml/100 g).

주 6: N330은 미츠비시화학사 제조의 카본 블랙이다(질소 흡착 비표면적: 79 m²/g, DBP 흡유량: 105 ml/100 g).

주 7: ISAF는 미츠비시화학사 제조의 카본 블랙이다(질소 흡착 비표면적: 115 m²/g, DBP 흡유량: 114 ml/100 g).

주 8: 실리카 VN3은 데구사사 제조의 상품명 「VN3」이다. 질소 흡착 비표면적은 210 m²/g)이다.

주 9: 실란 커플링제는 데구사사 제조의 상품명 「Si69」이다.

주 10: 방향유는 재팬에너지사 제조의 상품명 X140이다.

주 11: 왁스는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「선녹 N」이다.

주 12: 노화 방지제는 스미토모화학사 제조의 상품명 「안티겐 6C」이다.

주 13: 스테아르산은 일본유지사 제조의 상품명 「스테아르산 츠바키」이다.

주 14: 아연화는 미츠이금속광업사 제조의 산화아연이다.

주 15: 황은 가루이자와제련사 제조의 상품명「분말 유황」이다.

주 16: 가류 촉진제(1)는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「녹셀러 NS-P」이다.

주 17: 불용성 황은 시코쿠카세이사 제조의 상품명 「뮤크론 OT20」이다.

<공기입 타이어의 제작>

표 1∼표 9의 고무 배합으로 조정한 고무 조성물을 표 10에 나타내는 조합으로 각각 이용하고, 트레드부, 사이드월부, 브레이커, 클린치 고무, 채퍼 고무, 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무에 적용하며, 통상법으로써 가류 성형하고, 도 1에 도시하는 구조를 갖는 사이즈 195/65R15의 공기입 타이어(실시예 1∼3, 비교예 1∼5)를 제작하였다.

여기서, 시작 타이어의 기본 구조는 다음과 같다.

카카스 플라이

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 90˚

코드 재료: 폴리에스테르 1800 데니어

브레이커

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 17˚×17˚

코드 재료: 스틸 코드 1×3

또한, 비교예 2는 도 1의 타이어 구조에 있어서 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무를 채용하지 않은 구조이고, 비교예 3은 도 1의 타이어 구조에 있어서 숄더부 도전성 고무를 채용하지 않은 구조이다. 그 외 실시예, 비교예는 피복 고무, 숄더부 도전성 고무, 통전 고무 등의 고무 배합이 서로 다른 것 이외는 동일한 타이어 구조이다. 또한, 피복 고무의 두께는 1 mm이고, 숄더부 도전성 고무의 두께는 1 mm이며, 통전 고무의 폭은 0.5 mm로 타이어 둘레 방향으로 연속한 구조의 것을 채용하였다.

<타이어의 성능 평가>

체적 고유 저항

표 1∼표 9의 고무 조성물을 이용하여 두께 2 mm, 15 cm×15 cm의 시험편을 작성하고, ADVANTEST사 제조의 전기 저항 측정 R8340A를 이용하여 전압 500 V, 기온 25℃, 습도 50%의 조건으로 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 값이 클수록 고무 조성물의 체적 고유 저항은 높다.

구름 저항

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 kPa를 충전하며, STL사 제조의 구름 저항 시험기를 이용하여, 속도 80 km/h, 하중 4.7 kN으로 구름 저항을 측정하였다. 구름 저항의 측정값을 하중으로 나눈 구름 저항 계수(RRC)에 대해, 비교예 5의 값을 100으로 하고, 실시예 1∼3, 비교예 1∼4의 구름 저항을 상대값으로 나타내고 있다. 값이 작을수록 구름 저항이 작고 성능이 우수하다. 결과를 표 10에 나타낸다.

타이어 도전성

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 kPa를 충전하며, 하중 4.7 kN으로 철판에 트레드부를 접지시키고, 인가 전압 100 V에서 타이어 림부와 철판 사이의 전기 저항값을 측정하였다. 결과를 표 10에 나타낸다.

표 10에 있어서, 비교예 1은 플라이 고무에 도전성이 낮은 고무 배합을 이용하고 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 2는 브레이커 고무에 도전성이 낮은 고무 배합을 이용하고, 또한 통전 고무, 숄더부 도전성 고무를 채용하지 않기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 3은 사이드월 고무에 도전성이 높은 고무 조성물을 이용하고, 도전 고무층을 이용하지 않기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 4는 채퍼 고무에 도전성이 낮은 고무 조성물을 이용하기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다.

실시예 1∼3은 체적 고유 저항이 6.1×10⁶Ω·cm인 도전성의 고무 조성물을 타이어의 구성 부분에 채용하는 한편, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부의 체적 고유 저항을 1×10⁸ Ω·cm 이상으로 하였기 때문에, 구름 저항과 타이어 도전성의 향상을 양립할 수 있고, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 구름 저항과 도전성이 모두 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 4, 5 및 비교예 6∼9

<비드부 고무: 채퍼 고무>

표 11에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 채퍼 고무 조성물 A1-1, A1-2, A1-3을 조정하였다.

<플라이 고무의 조제>

표 12에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 플라이 고무 조성물 B1-1, B1-2, B1-3을 조정하였다.

<숄더부 도전성 고무, 피복 고무, 통전 고무의 조제>

표 13∼15에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 숄더부 도전성 고무, 피복 고무 및 통전 고무 조성물 C1∼E1을 조제하였다.

<트레드 고무의 조제>

표 16에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 트레드 고무 조성물 F1을 조제하였다.

<사이드월 고무의 조제>

표 17에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 사이드월 고무 조성물 G1-1, G1-2를 조제하였다.

<브레이커 고무의 조제>

표 18에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 브레이커 고무 조성물 H1-1, H1-2를 조제하였다.

표 11∼표 18에 있어서, 배합제의 상세는 이하와 같다.

주 1: 천연 고무는 타이 제조의 상품명 「TSR20」이다.

주 2: SBR1500은 JSR사 제조의 스티렌-부타디엔 고무이다.

주 3: SBR1502는 JSR사 제조의 스티렌-부타디엔 고무이다.

주 4: 폴리부타디엔은 우베고산사 제조의 상품명 「BR150B」이다.

주 7: 실리카 VN3은 데구사사 제조의 상품명 「VN3」이다(질소 흡착 비표면적은 210 m²/g).

주 8: 실란 커플링제는 데구사사 제조의 상품명 「Si69」이다.

주 9: 방향유는 이데미츠고산사 제조의 상품명 「다이아나프로세스 AH-40」이다.

주 10: 왁스는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「선녹 N」이다.

주 11: 노화 방지제는 스미토모화학사 제조의 상품명 「안티겐 6C」이다.

주 12: 스테아르산은 일본유지사 제조의 상품명 「스테아르산 츠바키」이다.

주 13: 아연화는 미츠이금속광업사 제조의 산화아연이다.

주 14: 황은 가루이자와제련사 제조의 상품명 「분말 유황」이다.

주 15: 가류 촉진제(1)는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「녹셀러 NS-P」이다.

주 16: 불용성 황은 시코쿠카세이사 제조의 상품명 「뮤크론 OT20」이다.

주 17: 금속박은 두께 10 ㎛∼50 ㎛, 단경 0.1 mm∼0.3 mm, 장경 0.2 mm∼ 0.5 mm이다.

<공기입 타이어의 제작>

표 11∼표 18의 고무 배합으로 조정한 고무 조성물을 표 19에 나타내는 조합으로 각각 이용하여, 트레드부, 사이드월부, 브레이커, 클린치 고무, 채퍼 고무, 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무에 적용하고, 통상법으로써 가류 성형하며, 도 1에 도시하는 구조를 갖는 사이즈 195/65R15의 공기입 타이어(실시예 4, 5, 비교예 6∼9)를 제작하였다.

여기서, 시작 타이어의 기본 구조는 다음과 같다.

카카스 플라이

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 90˚

코드 재료: 폴리에스테르 1670 dtex/2

브레이커

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 24˚×24˚

코드 재료: 스틸 코드(2+2×0.25)

비교예 6은 플라이 고무에 체적 고유 저항이 높은 배합(B1-3)을 이용하고, 비교예 7은 도 1의 타이어 구조에서 숄더부 도전성 고무 및 통전 고무를 채용하지 않은 구조이다. 비교예 8은, 도 1의 타이어 구조에서 숄더부 도전성 고무를 채용하지 않은 구조이다. 비교예 9는 채퍼 고무에 체적 고유 저항이 높은 배합(A1-3)을 이용하고 있다.

또한, 피복 고무의 두께는 1 mm이고, 숄더부 도전성 고무의 두께는 1 mm이며, 통전 고무의 폭은 3 mm로 타이어 둘레 방향으로 연속한 구조의 것을 채용하였다.

<타이어의 성능 평가>

체적 고유 저항

표 11∼표 18의 고무 조성물을 이용하여 두께 2 mm, 15 cm×15 cm의 시험편을 작성하고, ADVANTEST사 제조의 전기 저항 측정 R8340A를 이용하여 전압 500 V, 기온 25℃, 습도 50%의 조건으로 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 값이 클수록 고무 조성물의 체적 고유 저항은 높다.

구름 저항

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 KPa를 충전하며, STL사 제조의 구름 저항 시험기를 이용하여, 속도 80 km/h, 하중 4.7 kN으로 구름 저항을 측정하였다. 구름 저항의 측정값을 하중으로 나눈 구름 저항 계수(RRC)에 대해, 비교예 6을 100으로 하고, 실시예 4, 5, 비교예 7∼9의 구름 저항을 상대값으로 나타내었다. 값이 작을수록 구름 저항이 작고 성능이 양호하다. 결과를 표 19에 나타낸다.

타이어 도전성

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 KPa를 충전하며, 하중 4.7 kN으로 철판에 트레드부를 접지시키고, 인가 전압 100 V에서 타이어 림부와 철판 사이의 전기 저항값을 측정하였다. 결과를 표 19에 나타낸다.

표 19에 있어서, 비교예 6은 플라이 고무에 도전성이 낮은 고무 배합을 이용하고 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 7은 브레이커 고무에 도전성이 낮은 고무 배합을 이용하고, 또한 통전 고무, 숄더부 도전성 고무를 채용하지 않기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 8은 사이드월 고무에 도전성이 높은 고무 조성물을 이용하고, 도전 고무층을 이용하지 않기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다. 비교예 9는 채퍼 고무에 도전성이 낮은 고무 조성물을 이용하고 있기 때문에 타이어의 도전성은 뒤떨어져 있다.

실시예 4, 5는 체적 고유 저항이 6.1×10⁶Ω·cm인 도전성의 고무 조성물을 타이어의 구성 부분에 채용하는 한편, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부의 체적 고유 저항을 1.0×10⁸ Ω·cm 이상으로 하였기 때문에, 구름 저항의 저감과 타이어 도전성의 향상을 양립할 수 있고, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 구름 저항의 저감을 달성할 수 있으며, 도전성도 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 6, 7 및 비교예 10, 11

<사이드부 도전성 고무, 피복 고무, 통전 고무의 조제>

표 20에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 사이드부 도전성 고무, 피복 고무 및 통전 고무 조성물 C2∼E2를 조제하였다.

<트레드 고무, 사이드월 고무, 브레이커 고무, 클린치 고무>

표 21∼표 24에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 압출 공정, 캘린더 공정을 거쳐 트레드 고무 조성물 F를 조제하였다.

표 20에 있어서 카본(Printex XE2B)의 질소 흡착 비표면적은 880 m²/g이다.

표 21∼표 24에 있어서, 배합제의 상세는 이하와 같다.

주 1: 천연 고무는 타이 제조의 상품명 「TSR20」이다.

주 2: SBR1500은 JSR사 제조의 스티렌-부타디엔 고무이다.

주 3: N220은 쇼와캐봇사 제조의 카본 블랙이다(질소 흡착 비표면적: 111 m²/g, DBP 흡유량: 115 ml/100 g).

주 4: N330은 미츠비시화학사 제조의 카본 블랙이다(질소 흡착 비표면적: 79 m²/g, DBP 흡유량: 105 ml/100 g).

주 5: 실리카 VN3은 데구사사 제조의 상품명 「VN3」이다(질소 흡착 비표면적은 175 m²/g)

주 6: 실란 커플링제는 데구사사 제조의 상품명 「Si69」이다.

주 7: 방향유는 이데미츠고산사 제조의 상품명 「다이아나프로세스 PS32」이다.

주 8: 왁스는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「선녹 N」이다.

주 9: 노화 방지제는 스미토모화학사 제조의 상품명 「안티겐 6C」이다.

주 10: 스테아르산은 일본유지사 제조의 상품명 「스테아르산 츠바키」이다.

주 11: 아연화는 미츠이금속광업사 제조의 산화아연이다.

주 12: 황은 가루이자와제련사 제조의 상품명 「분말 유황」이다.

주 13: 가류 촉진제(1)는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「녹셀러 NS-P」이다.

주 14: 불용성 황은 시코쿠카세이사 제조의 상품명 「뮤크론 OT20」이다.

표 20∼표 24의 고무 배합으로 조정한 고무 조성물을 표 25에 나타내는 조합으로 각각 이용하고, 트레드부, 사이드월부, 브레이커 고무, 클린치 고무, 피복 고무, 사이드부 도전성 고무 및 통전 고무에 적용하며, 통상법으로써 가류 성형하고, 도 2에 도시하는 구조를 갖는 사이즈 195/65R15의 공기입 타이어(실시예 6, 7, 비교예 10, 11)를 제작하였다.

여기서, 시작 타이어의 기본 구조는 다음과 같다.

카카스 플라이

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 90˚

코드 재료: 폴리에스테르 1500 데니어(1670 dtex/2)

브레이커

코드 각도: 타이어 둘레 방향으로 24˚×24˚

코드 재료: 스틸

또한, 피복 고무의 두께는 0.8 mm이고, 사이드부 도전성 고무의 두께는 1 mm이며, 통전 고무의 폭은 1.5 mm로 타이어 둘레 방향으로 연속한 구조의 것을 채용하였다.

<타이어 특성 평가>

체적 고유 저항

표 20∼표 24의 고무 조성물을 이용하여 두께 2 mm, 15 cm×15 cm의 시험편을 작성하고, ADVANTEST사 제조의 전기 저항 측정 R8340A를 이용하여 전압 500 V, 기온 25℃, 습도 50%의 조건으로 측정하였다. 그 결과를 표 20∼표 24에 나타낸다. 값이 클수록 고무 조성물의 체적 고유 저항은 높다.

구름 저항

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 2.0 MPa를 충전하며, STL사 제조의 구름 저항 시험기를 이용하여, 속도 80 km/h, 하중 4.7 kN으로 구름 저항을 측정하였다. 구름 저항의 측정값을 하중으로 나눈 구름 저항 계수(RRC)에 대해, 실시예 6, 7, 비교예 10, 11의 구름 저항을, 하기의 식

(구름 저항)=(비교예 1의 구름 저항 계수)/(실시예 6, 7, 비교예 11 각각의 구름 저항 계수)×100에 의해 비교예 10을 100으로 하여 표시하였다. 값이 클수록 구름 저항이 작고 성능이 양호하다. 결과를 표 25에 나타낸다.

타이어 도전성

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 2.0 MPa를 충전하며, 하중 4.7 kN으로 철판에 트레드부를 접지시키고, 인가 전압 100 V에서 타이어 림부와 철판 사이의 전기 저항값을 측정하였다. 결과를 표 25에 나타낸다.

표 25에 있어서, 비교예 10은 피복 고무, 통전 고무 및 사이드부 도전성 고무에 실리카 및 도전성 카본 블랙이 배합되어 있지 않다. 비교예 11은 피복 고무, 통전 고무 및 사이드부 도전성 고무에 카본 블랙이 전혀 배합되어 있지 않은 예이다.

실시예 6, 7은 체적 고유 저항이 1×10⁸ Ω·cm 미만인 도전성의 고무 조성물을 피복 고무, 통전 고무 및 사이드부 도전성 고무에 채용하는 한편, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부의 체적 고유 저항을 1×10⁸ Ω·cm 이상으로 하였기 때문에, 구름 저항과 타이어 도전성의 향상을 양립할 수 있고, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 구름 저항과 도전성이 모두 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 8, 비교예 12∼17

<전역 도전성 고무, 통전 고무 조성물의 조제>

표 26에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 150℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 전역 도전성 고무 및 통전 고무 조성물 A3∼C3을 조제하였다.

<트레드 고무 조성물의 조제>

표 26에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 트레드 고무 조성물 D3을 조제하였다.

<사이드월 고무 조성물의 조제>

표 26에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 사이드월 고무 조성물 E3, F3을 조제하였다.

<브레이커 고무 조성물의 조제>

표 26에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 종래법에 의해 브레이커 고무 조성물 G3, H3을 조제하였다.

<클린치 고무 조성물의 조제>

표 26에 나타내는 배합 성분 중 황 및 가류 촉진제를 제외한 성분을, 밀폐식 밴버리 믹서를 이용하여 140℃에서 4분간 혼련한 후, 황 및 가류 촉진제를 첨가하여 95℃에서 2분간 더 혼련하고, 정법에 의해 클린치 고무 조성물 I3, J3을 조제하였다.

고무 조성물의 체적 고유 저항의 측정

고무 조성물 A3∼J3에 대해, 150℃에서 30분간 가류 성형한 후에 있어서의 체적 고유 저항을 측정하고, 그 결과를 표 26에 나타낸다.

주 1: 천연 고무는 타이 제조의 상품명 「TSR20」이다.

주 2: 목타르 카본 블랙은 목탄을 제조할 때에 부생물로서 발생하는 목타르를 원료로 하여 오일 퍼니스법으로 제조하였다. 질소 흡착 비표면적은 125 m²/g, DBP 흡유량은 105 ml/100 g이다.

주 3: 실리카는 데구사사 제조의 상품명 「VN3」이다. 질소 흡착 비표면적은 175 m²/g이다.

주 4: 실란 커플링제는 데구사사 제조의 상품명 「Si69」이다.

주 5: 왁스는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「선녹 N」이다.

주 6: 노화 방지제는 스미토모화학사 제조의 상품명 「안티겐 6C」이다.

주 7: 스테아르산은 일본유지사 제조의 상품명 「스테아르산 츠바키」이다.

주 8: 아연화는 미츠이금속광업사 제조의 산화아연이다.

주 9: 황은 가루이자와제련사 제조의 상품명 「분말 유황」이다.

주 10: 가류 촉진제는 오우치신코화학사 제조의 상품명 「녹셀러 NS-P」이다.

주 11: 황은 불용성 황으로, 시코쿠카세이사 제조의 상품명 「뮤크론 OT20」이다.

<공기입 타이어의 제작>

전술한 방법으로 조정한 고무 조성물을 표 27에 나타내는 조합으로 각각 이용하여, 트레드부, 사이드월부, 브레이커, 클린치 고무, 전역 도전성 고무 및 통전 고무에 적용하고, 통상법으로써 가류 성형하며, 실시예 8, 비교예 12, 13, 17에 도 3의 구조를, 비교예 14∼16에 도 4의 구조를 채용하고, 사이즈 195/65R15의 공기입 타이어를 제작하였다.

또한, 도 3의 타이어는 통전 고무, 전역 도전성 고무가 형성되어 있고, 도 4는 이들 부재가 형성되어 있지 않다. 도 3에서 전역 도전성 고무의 두께는 1.0 mm이고, 타이어 둘레 방향으로 연속한 구조의 것을 채용하였다.

체적 고유 저항

표 26의 고무 조성물을 이용하여 두께 2 mm, 15 cm×15 cm의 시험편을 작성하고, ADVANTEST사 제조의 전기 저항 측정 R8340A를 이용하여 전압 500 V, 기온 25℃, 습도 50%의 조건으로 측정하였다. 그 결과를 표 26에 나타낸다. 값이 클수록 고무 조성물의 체적 고유 저항은 높다.

구름 저항

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 kPa를 충전하며, STL사 제조의 구름 저항 시험기를 이용하여 속도 80 km/h, 하중 4.7 kN으로 구름 저항을 측정하였다. 구름 저항의 측정값을 하중으로 나눈 구름 저항 계수(RRC)에 대해, 비교예 12의 값을 100으로 하고, 실시예 8, 비교예 12∼l7의 구름 저항을 상대값으로서 나타내었다. 값이 클수록 구름 저항이 크고 성능이 악화된다. 결과를 표 27에 나타낸다.

타이어 도전성

상기에서 제작한 공기입 타이어를 정규 림에 장착하고, 규정 내압 200 kPa를 충전하며, 하중 4.7 kN으로 철판에 트레드부를 접지시키고, 인가 전압 100 V에서 타이어 림부와 철판 사이의 전기 저항값을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표 27에 있어서, 비교예 12, 13은 전역 도전성 고무로서 체적 고유 저항이 충분히 저감되어 있지 않은 고무 조성물을 이용하고 있기 때문에 타이어 도전성의 향상을 실현할 수 없다. 또한, 비교예 17과 같이 도전 고무에 체적 고유 저항이 충분히 저감된 고무 조성물을 이용한 경우에도, 클린치 고무의 도전성이 뒤떨어지면 타이어의 도전성은 불충분한다. 또한 비교예 13∼16은 종래의 타이어 구조(단면 개략도를 도 4에 도시함)에 기초하는 것이고, 비교예 14는 도전성이 좋지 않으며, 비교예 15, 16은 구름 저항이 충분하지 않다.

이에 대하여, 체적 고유 저항이 6.1×10⁶ Ω·cm인 전역 도전성 고무를 형성하고, 트레드부, 브레이커 및 사이드월부의 체적 고유 저항을 1×10⁸ Ω·cm 이상으로 한 실시예 8에 있어서는, 구름 저항과 타이어 도전성을 고도로 양립할 수 있고, 본 발명에 따른 공기입 타이어는 구름 저항과 도전성이 모두 우수한 것을 알 수 있다.

구름 저항을 작게 유지하는 한편, 타이어 주행 시에 타이어에 발생하는 정전기를 효과적으로 방출할 수 있는 본 발명의 공기입 타이어는, 예컨대 승용차, 트럭, 버스, 중장비 등의 각종 차량에 대해 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명을 상세히 설명하고 도시하였지만, 이것은 예시를 위한 것일 뿐으로, 한정되는 것이 아니고, 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의해 해석되는 것이 명백히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 공기입 타이어 단면도의 우반분을 도시한다.

도 2는 본 발명의 실시형태 2의 공기입 타이어 단면도의 우반분을 도시한다.

도 3은 본 발명의 실시형태 3의 공기입 타이어 단면도의 우반분을 도시한다.

도 4는 종래의 공기입 타이어 단면도의 우반분을 도시한다.

Claims

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트레드부와, 사이드월부와, 비드부와, 상기 트레드부로부터 상기 사이드월부를 경유하여 상기 비드부에 이르는 카카스와, 상기 카카스의 타이어 반경 방향 외측에 브레이커부를 포함한 공기입 타이어로서,

상기 트레드부, 상기 브레이커부 및 상기 사이드월부에 각각 형성되는 트레드 고무, 브레이커 고무 및 사이드월 고무의 체적 고유 저항은 모두 1×10⁸ Ω·cm 이상이고,

상기 공기입 타이어는, 또한 상기 브레이커부 양단부의 하측 영역에 배치되는 숄더부 도전성 고무, 상기 숄더부 도전성 고무와 적어도 5 mm의 접촉 영역을 가지며 브레이커부 상측을 피복하는 피복 고무, 상기 피복 고무와 접촉하여 일부가 트레드의 표면에 노출되도록 트레드부에 매설되는 통전 고무, 상기 카카스의 하단과 접촉하여 비드부의 림 플랜지에 접하는 영역에 배치되는 비드부 고무를 포함하며,

상기 카카스를 구성하는 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무의 체적 고유 저항값은 모두 1×10⁸ Ω·cm 미만이고,

타이어 폭 방향의 상기 통전 고무의 폭(W)은 0.2 mm∼10 mm인 공기입 타이어.
제5항에 있어서, 카카스를 구성하는 상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무 중 적어도 하나에는 금속박 또는 도전성의 카본 블랙이 배합되어 있는 것인 공기입 타이어.
제5항에 있어서, 상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무는, 질소 흡착 비표면적이 100 m²/g 이상인 카본 블랙이 고무 성분 100 질량부에 대하여 30∼100 질량부 배합되어 있는 것인 공기입 타이어.
제7항에 있어서, 상기 플라이 고무, 상기 숄더부 도전성 고무, 상기 피복 고무, 상기 통전 고무 및 상기 비드부 고무는, 금속박이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1∼10 질량부 배합되어 있는 것인 공기입 타이어.
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