KR20120132346A

KR20120132346A - 공기 타이어

Info

Publication number: KR20120132346A
Application number: KR1020120050190A
Authority: KR
Inventors: 타츠야 미야자키
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-12-05

Abstract

본 발명은 내구성이 뛰어난 공기 타이어를 제공한다. 사이드월 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 사이드월은 특정량의 황을 함유한 사이드월용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어가 제공된다. 또한, 클린치 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 클린치는 특정량의 황을 함유한 클린치용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어가 제공된다.

Description

공기 타이어{PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 공기 타이어에 관한 것이다.

공기 타이어는 노면과 접하는 트레드 이외에도, 사이드월, 카카스(carcass), 클린치 등의 다양한 부재로 구성되어 있다. 종래 기술의 각 부재에 사용되는 고무 조성물의 배합 설계에 있어서는, 각 부재의 고무 조성물에 대하여 실험 테스트를 통해 각 부재마다 가장 양호한 고무 조성물을 설계하고(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 3), 이 실험 테스트의 평가 결과에 따라 각각 가장 양호한 고무 조성물로 구성된 각 부재를 조합하여 공기 타이어를 제작하고 있었다. 그러나, 이렇게 제작한 공기 타이어의 내구성이 실험 테스트 결과로부터 기대되는 내구성보다 낮아지는 경우가 빈번하다는 문제가 있었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 등록 제4308289호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2008-24913호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허 등록 제4246245호 공보

본 발명은 상기 과제를 해결하고 내구성이 뛰어난 공기 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 과제에 대하여 연구한 결과, 가황중이나 타이어의 사용중에 부재 간에 황이 이동하고, 이 황의 이동에 의해 각 부재에서 물성의 변화가 발생해, 결과적으로 제작한 공기 타이어의 내구성이 실험 테스트 결과에서 기대되는 내구성보다 낮아진다는 가설에 도달했다.

그리고 카카스에 사용되는 카카스 코드 피복용 고무 조성물(the rubber composition for a carcass topping)로부터의 황의 이동에 주목하여, 카카스 코드 피복용 고무 조성물과 카카스에 인접한 부재(예를 들어 사이드월, 클린치 등)에 사용되는 고무 조성물(예를 들어 사이드월용 고무 조성물, 클린치용 고무 조성물 등)의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하도록 제작한 공기 타이어의 내구성이 매우 우수하다는 것을 발견하였다. 또한, 발명자는 각 부재 특유의 기대 성능에 따라 황 함유량의 범위를 결정하여, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 첫 번째 형태에 따르면, 사이드월 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 사이드월은 고무 성분 100 질량부에 대하여 황 함유량이 1.41 질량부를 초과하고 2.5 질량부 미만인 사이드월용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는, 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 아래 관계식을 만족하는 공기 타이어가 제공된다.

-0.2 < (카카스 코드 피복용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) - (사이드월용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) < 1.1

본 발명의 첫 번째 형태에 있어서, 사이드월용 고무 조성물의 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.61 질량부를 초과하고 2.3 질량부 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 첫 번째 형태에 있어서, 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부를 초과하고 3.5 질량부 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 첫 번째 형태에 있어서, 사이드월용 고무 조성물의 프로세스 오일의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 10 질량부 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 첫 번째 형태에 있어서, 사이드월용 고무 조성물의 알킬페놀-염화황 축합물의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.2?6 질량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 형태에 따르면, 클린치 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 클린치는, 고무 성분을 포함하며 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량이 1.71 질량부를 초과하고 2.9 질량부 미만인 클린치용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 아래 관계식을 만족하는 공기 타이어가 제공된다.

-0.6 < (카카스 코드 피복용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) - (클린치용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) < 1.1

본 발명의 두 번째 형태에 있어서, 클린치용 고무 조성물의 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부를 초과하고 2.7 질량부 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 형태에 있어서, 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부를 초과하고 3.5 질량부 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 형태에 있어서, 클린치용 고무 조성물의 술펜아미드계 가황촉진제의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 2.5?3.5 질량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 형태에 있어서, 클린치용 고무 조성물의 알킬페놀-염화황 축합물의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.2?6 질량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 첫 번째 형태에 따르면, 사이드월 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 사이드월은 특정량의 황을 포함한 사이드월용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어이기 때문에 내구성이 뛰어나다. 또한 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률도 얻을 수 있다.

본 발명의 두 번째 형태에 따르면, 클린치 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 클린치는 특정량의 황을 포함한 클린치용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어이기 때문에 내구성이 뛰어나다. 또한, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률도 얻을 수 있다.

<본 발명의 첫 번째 형태>

본 발명의 첫 번째 형태에 따르면, 사이드월 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서, 사이드월은, 고무 성분을 포함하며 고무 성분 100 질량부에 대하여 황 함유량이 1.41 질량부를 초과하고 2.5 질량부 미만인 사이드월용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는, 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 다음 관계식을 만족한다.

카카스로부터 사이드월로의 황의 이동이 진행되면 사이드월 고무의 가교 밀도가 증가하여, 사이드월 고무의 균열 성장 저항성 및 파단 신장률이 크게 악화되며, 또한 카카스와 접하는 딥 표면(dip surface)에 분리(separation)가 발생하기 쉽게 되어, 내구성이 크게 악화된다. 한편, 상기 이동에 의해 황이 감소하게 된 카카스에서는 카카스 코드 주위의 황 농도가 저하되어, 카카스 코드와 카카스 코드 피복용 고무 조성물 사이의 황의 재결합에 필요한 황이 부족해져 내구성이 저하된다.

반대로, 사이드월에서 카카스로 황이 이동하는 경우 이동량이 많으면 사이드월의 경도(Hs)가 저하되고, 그에 따라 조종 안정성이 저하된다. 그리고 카카스에서의 황의 양이 증가하여 카카스 코드와의 접착성이 좋아지지만, 균열 성장 저항성이 저하되어, 내구성 저하를 초래한다.

반면, 본 발명의 첫 번째 형태에서는, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 위의 관계식을 만족시키는 동시에, 사이드월용 고무 조성물에 특정량의 황이 함유되어 있기 때문에, 황의 이동을 억제하여 황의 이동량을 적절히 조절할 수 있어, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 얻을 수 있다.

본 발명의 첫 번째 형태의 공기 타이어는 사이드월 및 카카스를 포함한다.

카카스는 카카스 코드 및 카카스 코드 피복 고무층으로 이루어진 부재이며, 케이스라고도 불린다. 구체적으로 예를 들어, 일본 특허공개 제2008-75066호 공보의 도 1 등에 도시된 부재이다.

사이드월은 카카스 외부에 배치된 부재이며, 구체적으로 예를 들어, 일본 특허공개 제2008-75066호 공보의 도 1 등에 도시된 부재이다.

본 발명의 첫 번째 형태에서, 사이드월은 사이드월용 고무 조성물로 제작되며, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작된다.

본 발명의 첫 번째 형태에서, 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량은 다음 관계식을 만족시킨다. 이에 따라, 공기 타이어의 내구성을 적합하게 향상시킬 수 있다. -0.2 이하의 경우, 카카스 코드와 카카스 코드 피복용 고무의 접착성이 저하되어, 내구성 저하가 초래된다. 또한 1.1 이상의 경우, 사이드월(특히 사이드월의 표층)의 가교 밀도가 증가하고 균열 성장 저항성이 저하하여, 내구성 저하가 초래된다.

본 명세서에서, 황 함유량은 고무 조성물에 배합되는 가황제 내의 순수한 황의 총 함유량을 의미한다. 여기서 순수한 황의 함유량이란, 예를 들어 가황제로서 오일 함유 황을 사용하는 경우에는, 오일 함유 황에 포함된 순수 황의 양을 의미하고, 또한 가황제로서 황 원자를 함유하는 화합물(예를 들면, 알킬페놀-염화황 축합물)을 사용하는 경우에는, 상기 화합물에 포함된 황 원자의 양을 의미한다.

상기 관계식의 하한은 0이 바람직하고, 0.2가 보다 바람직하다.

상기 관계식의 상한은 1.0이 바람직하고, 0.9가 보다 바람직하다.

아래에서는, 본 발명의 첫 번째 형태에서 사용되는 사이드월용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물에 대하여 설명한다.

(사이드월용 고무 조성물)

사이드월용 고무 조성물에 사용할 수 있는 가황제는 특별히 한정되지 않지만, 적합한 예로는 황, 알킬페놀-염화황 축합물 등을 들 수 있다. 가황제로는 황이 바람직하며, 황과 함께 알킬페놀-염화황 축합물을 배합하는 것도 바람직하다.

황의 예로는 분말황, 침전황, 콜로이드황, 불용성황, 고분산성황 등을 들 수 있다.

알킬페놀-염화황 축합물을 배합함으로써, 통상의 황 가교에 비해서 열적으로 안정된 가교 구조를 형성할 수 있고, 연료 효율성과 내구성을 크게 향상시킬 수 있으며, 조종 안정성의 향상도 달성할 수 있다. 또한 알킬페놀-염화황 축합물은 고무 성분과 강력히 결합하기 때문에, 해당 축합물에 포함된 황은 이동하기 어렵다고 생각된다.

알킬페놀-염화황 축합물로는, 아래 식 (1)로 표시되는 알킬페놀-염화황 축합물이 바람직하다.

식 중, R은 탄소수 5?15의 알킬기 또는 아밀기를 의미하며, 이들은 서로 동일하거나 다를 수 있다. x 및 y는 서로 동일하거나 다른 1?4의 정수를 의미한다. 또한 m은 0?300의 정수를 의미한다.

알킬페놀-염화황 축합물의 고무 성분 중에의 분산성을 양호하게 하기 위해, m은 0?300의 정수이며, 0?100의 정수가 바람직하고, 3?100의 정수가 보다 바람직하다. m이 3 이상의 경우, 스코치 지연성(scorch delay), 조종 안정성, 연료 효율성, 파단 신장률 및 내구성의 향상 효과가 크다. 높은 경도가 효율적으로 발현되게 하기 위해(즉, 리버전 억제를 위해), x 및 y는 각각 1?4의 정수이며, 모두 2가 바람직하다. 알킬페놀-염화황 축합물의 고무 성분 중에의 분산성을 양호하게 하기 위해, R은 탄소수 5?15의 알킬기 또는 아밀기이며, 탄소수 8?15의 알킬기가 바람직하다. 탄소수가 8 이상이면, 스코치 지연성, 조종 안정성, 연료 효율성, 파단 신장률 및 내구성의 향상 효과가 크다.

상기 알킬페놀-염화황 축합물은 공지의 방법으로 준비할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 알킬페놀과 염화황을 몰비 1 : 0.9?1.25 로 반응시키는 방법 등을 들 수 있다.

상기 알킬페놀-염화황 축합물의 구체적인 예로서 Taoka Chemical Co., Ltd., 제작의 TACKIROL V200 (식 (1)에서 R = C₈H₁₇; x = 2; y = 2; m = 0?100의 정수) 및 TS3101 (식 (1)에서 R = C₁₂H₂₅; x = 2; y = 2; m = 170?210의 정수) 등을 들 수 있다.

상기 알킬페놀-염화황 축합물의 황 함유량은, 상기 축합물을 연소로에서 800?1000℃로 가열하여 SO₂ 가스 또는 SO₃ 가스로 변환한 후, 가스 발생량으로부터 황의 양을 광학적으로 정량하여 구한 비율을 말한다.

상기 알킬페놀-염화황 축합물의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.2 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5 질량부 이상이다. 0.2 질량부 미만에서는, 알킬페놀-염화황 축합물을 배합한 효과를 충분히 얻을 수 없다. 상기 함유량은 바람직하게는 6 질량부 이하, 보다 바람직하게는 2 질량부 이하이다. 6 질량부를 초과하는 경우, 내구성이 크게 저하될 우려가 있다.

사이드월용 고무 조성물에 있어서, 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.41 질량부를 초과하고, 바람직하게는 1.61 질량부를 초과하며, 보다 바람직하게는 1.85 질량부를 초과한다. 1.41 질량부 이하에서는, 카카스로부터의 황의 유입량이 많아져, 사이드월 고무의 균열 성장 저항성, 파단 신장률이 크게 악화되며, 또한 카카스와 접하는 딥 표면에 분리가 발생하기 쉽게 되어 내구성이 크게 악화된다. 또한 충분한 조종 안정성을 얻을 수 없다. 상기 함유량은 2.5 질량부 미만, 바람직하게는 2.3 질량부 미만, 보다 바람직하게는 2.2 질량부 미만이다. 2.5 질량부 이상에서는 파단 신장률(특히 열 노화 후의 파단 신장률), 균열 성장 저항성, 연료 효율성 및 내구성이 저하된다.

사이드월용 고무 조성물의 고무 성분에 사용할 수 있는 고무는 특별히 한정되지 않지만, 그 예로는 천연고무(NR), 이소프렌고무(IR), 부타디엔고무(BR), 스티렌 부타디엔고무(SBR), 스티렌 이소프렌 부타디엔고무(SIBR), 클로로프렌고무(CR) 및 아크릴로니트릴 부타디엔고무(NBR) 등의 디엔계고무를 들 수 있다. 고무는 단독으로 사용해도 좋고, 두 종류 이상을 병용해도 좋다. 그 중에서도, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 얻기 위해서는, NR 또는 BR이 바람직하고, NR 및 BR을 병용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 NR은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 SIR20, RSS＃3, TSR20, IR2200 등 타이어공업에 있어서 일반적인 것을 사용할 수 있다.

고무 성분 100 질량% 중의 NR 함유량은 바람직하게는 40 질량% 이상, 보다 바람직하게는 50 질량% 이상이다. 상기 NR 함유량은 바람직하게는 80 질량% 이하, 보다 바람직하게는 70 질량% 이하이다. NR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성이 확보된다.

상기 BR은 특별히 한정되지 않고, 타이어공업에서 일반적인 것들을 사용할 수 있다. 예를 들면 Zeon Corporation 제조 BR1220, Ube Industries, Ltd., 제조 BR150B 등의 높은 시스 함유량(high cis-content)의 BR, Ube Industries, Ltd., 제조 VCR412, VCR617 등의 1,2-신디오탁틱 폴리부타디엔 결정(SPB)을 포함하는 BR, Polimeri Europa 제조 Europrene BR HV80 등의 높은 비닐 함유량의 BR, 희토류계 촉매를 사용하여 합성된 BR(희토류계 BR) 등이다. 또한 주석 화합물에 의해 변성되는 주석 변성 부타디엔고무(주석 변성 BR)를 사용할 수도 있다. 그 중에서도 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 얻을 수 있는 희토류계 BR이 바람직하다. 또한 희토류계 BR과 함께 주석 변성 BR을 사용하면, 연료 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 희토류계 BR의 합성에 사용되는 희토류계 촉매로는 공지의 것을 사용할 수 있고, 그 예로는 란탄 계열 희토류 원소 화합물, 유기 알루미늄 화합물, 알루미녹산, 할로겐 함유 화합물, 필요에 따라 루이스 염기를 포함하는 촉매 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 란탄계열 희토류 원소 화합물로서 네오디뮴(Nd) 함유 화합물을 이용한 Nd계 촉매가 특히 바람직하다.

상기 란탄 계열 희토류 원소 화합물로는 원자 번호 57?71의 희토류 금속의 할로겐화물, 카르복실산염, 알코올레이트, 티오알코올레이트, 아미드 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 전술했듯이 Nd계 촉매의 사용이 높은 시스 함유량, 낮은 비닐 함유량의 BR을 제공한다는 점에서 바람직하다.

유기 알루미늄 화합물로는, AlR^aR^bR^c(식 중, R^a, R^b, R^c는 서로 동일하거나 다른, 수소 또는 탄소수 1?8의 탄화수소기를 나타낸다)로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 알루미녹산의 예로는 비고리형 알루미녹산 및 고리형 알루미녹산을 들 수 있다. 할로겐 함유 화합물로서는 AlX_kR^d ₃ _-k(식 중, X는 할로겐, R^d는 탄소수 1?20의 알킬기, 아릴기 또는 아랄킬기, k는 1, 1.5, 2 또는 3을 나타낸다)로 표시되는 할로겐화 알루미늄; Me₃SrCl, Me₂SrCl₂, MeSrHCl₂ 또는 MeSrCl₃ 등의 할로겐화 스트론튬; 사염화규소, 사염화주석 또는 사염화티타늄 등의 금속 할로겐화물을 들 수 있다. 루이스 염기는 란탄 계열 희토류 원소 화합물의 착물 형성에 사용되며, 아세틸아세톤, 케톤 또는 알코올 등과 같은 화합물이 적합하다.

부타디엔의 중합시, 상기 희토류계 촉매는 유기용매(n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 톨루엔, 크실렌, 벤젠 등)에 용해된 상태에서 사용해도 좋고, 실리카, 마그네시아, 염화 마그네슘 등의 적당한 담체에 담지시켜 사용해도 좋다. 중합 조건은 용액 중합 또는 벌크 중합 중 어느 것이라도 좋고, 바람직한 중합 온도는 -30?150℃이며, 중합 압력은 다른 조건에 따라 임의로 선택해도 좋다.

상기 희토류계 BR에서, 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)는 바람직하게는 1.2 이상, 보다 바람직하게는 1.5 이상이다. 1.2 미만이면, 가공성이 현저하게 악화되는 경향이 있다. 상기 Mw/Mn은 바람직하게는 5 이하, 보다 바람직하게는 4 이하이다. 5를 초과하면, 내마모성의 개선 효과가 떨어지는 경향이 있다.

상기 희토류계 BR의 Mw는 바람직하게는 30만 이상, 보다 바람직하게는 50만 이상이며, 또한, 바람직하게는 150만 이하, 보다 바람직하게는 120만 이하이다. 또한, 상기 희토류계 BR의 Mn은 바람직하게는 10만 이상, 보다 바람직하게는 15만 이상이며, 또한 바람직하게는 100만 이하, 보다 바람직하게는 80만 이하이다. Mw 또는 Mn이 하한 미만이면, 내마모성이 저하되고 연료 효율성이 악화되는 경향이 있다. 상한을 초과하면, 가공성이 악화될 수 있다.

본 발명에서, Mw와 Mn의 값은 GPC(gel permeation chromatograph)를 이용하고 폴리스티렌 표준값에 따라 조정하여 결정된 값이다.

상기 희토류계 BR의 시스 함유량은 바람직하게는 90 질량% 이상, 보다 바람직하게는 93 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 95 질량% 이상이다. 시스 함유량이 90 질량% 미만이면, 내마모성 및 연료 효율성이 저하될 수 있다.

상기 희토류계 BR의 비닐 함유량은 바람직하게는 1.8 질량% 이하, 보다 바람직하게는 1.0 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.3 질량% 이하이다. 비닐 함유량이 1.8 질량%를 초과하면, 내마모성이 저하될 수 있다.

본 발명에서, 희토류계 BR의 비닐 함유량(1,2-부타디엔 기본 단위의 양) 및 시스 함유량(시스-1,4-부타디엔 기본 단위의 양)은 적외선 흡수 스펙트럼 분석법에 의해서 측정할 수 있다.

고무 성분 100 질량% 중의 BR 함유량은 바람직하게는 20 질량% 이상, 보다 바람직하게는 30 질량% 이상이다. 상기 BR 함유량은 바람직하게는 60 질량% 이하, 보다 바람직하게는 50 질량% 이하이다. BR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 제공한다.

프로세스 오일은 황-가교 폴리머 구조를 풀리게 하여, 황의 이동을 촉진시킨다. 프로세스 오일의 황 이동 촉진 효과는 C5계 수지 등의 다른 연화제보다 크다. 또한, 사이드월용 고무 조성물의 가교 밀도가 비교적 낮기 때문에, 만일 고무 조성물의 프로세스 오일 함유량이 적다면 카카스로부터의 황 유입이 더욱 억제될 수 있다. 따라서, 프로세스 오일의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 10 질량부 이하가 바람직하다. 10 질량부를 초과하면, 카카스로부터 황의 유입량이 증가하여, 내구성이 저하될 우려가 있다.

사이드월용 고무 조성물에는 카본 블랙을 배합해도 좋다. 카본 블랙을 배합함으로써 보강성을 높일 수 있고, 결과적으로 내구성과 조종 안정성을 향상시킬 수 있다. 사용할 수 있는 카본 블랙의 예로는 GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF 등을 들 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

카본 블랙을 사용하는 경우, 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적(N₂SA)은 20 m²/g 이상이 바람직하다. N₂SA가 20 m²/g 미만에서는, 내구성 및 조종 안정성이 저하될 수 있다. 카본 블랙의 N₂SA는 100 m²/g 이하가 바람직하고, 60 m²/g 이하가 보다 바람직하다. N₂SA가 100 m²/g을 초과하면, 충분한 연료 효율성과 가공성을 얻지 못할 우려가 있다.

여기서, 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적은 JIS K 6217-2:2001에 의해 구한 것이다.

카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대해 바람직하게는 10 질량부 이상, 보다 바람직하게는 20 질량부 이상이다. 10 질량부 미만에서는, 충분한 보강성을 얻을 수 없고, 내구성 및 조종 안정성이 악화되는 경향이 있다. 카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대해 바람직하게는 100 질량부 이하, 보다 바람직하게는 70 질량부 이하이다. 100 질량부를 초과하면, 연료 효율성이 악화될 수 있다.

상기 고무 조성물은 전술한 성분 외에도 고무 공업에서 통상 사용되는 배합제, 예를 들어 충전제(실리카 등), 왁스, 산화방지제, 노화방지제, 가황활성제(스테아린산, 산화아연 등), 가황촉진제 등을 함유하여도 좋다.

가황촉진제의 예로는 구아니딘계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 티아졸계, 술펜아미드계, 티오요소계, 티우람계, 디티오카르밤산염계, 크산틴산염계 화합물 등이 있다. 이러한 가황촉진제는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋다. 이 중에서도 고무 조성물에의 분산성과 가황물의 물성 안정성의 관점에서, 술펜아미드계 가황촉진제(예를 들어, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴 술펜아미드(TBBS), N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴 술펜아미드(CBS), N,N-디시클로헥실-2-벤조티아졸릴 술펜아미드(DCBS), N,N-디이소프로필-2-벤조티아졸 술펜아미드)가 바람직하고, TBBS가 보다 바람직하다.

가황촉진제의 배합량은 고무 성분 100 질량부에 대해 바람직하게는 0.4 질량부 이상이다. 또한, 상기 배합량은 2.0 질량부 이하가 바람직하며, 1.5 질량부 이하가 보다 바람직하다. 가황촉진제의 배합량이 상기 범위 내에 있으면, 사이드월 고무로서 적합한 가교 밀도 및 균열 성장 저항성을 얻을 수 있어, 황의 이동량을 적당한 양으로 조절할 수 있으며, 따라서 본 발명의 효과를 더 성공적으로 얻을 수 있다.

사이드월용 고무 조성물의 제조 방법은 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예컨대 상기의 각 성분을 오픈 롤 밀, 밴버리 믹서 등의 고무 혼련 장치를 사용하여 혼련하는 방법 등으로 제조할 수 있다.

(카카스 코드 피복용 고무 조성물)

카카스 코드 피복용 고무 조성물의 고무 성분에 사용할 수 있는 고무로, 특별히 한정되지 않지만, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 디엔계 고무를 사용할 수 있다. 고무는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 그 중에서도, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 확보할 수 있다는 점에서 NR 또는 SBR이 바람직하고, NR과 SBR을 병용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 NR과 SBR 및 BR의 병용도 균열 성장 저항성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.

NR은 특별히 한정되지 않고, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 동일한 것들을 사용할 수 있다.

고무 성분 100 질량% 중의 NR 함유량은 바람직하게는 50 질량% 이상, 보다 바람직하게는 60 질량% 이상이다. 상기 NR 함유량은 바람직하게는 90 질량% 이하, 보다 바람직하게는 80 질량% 이하이다. NR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성이 확보된다.

SBR은 특별히 제한되지 않고, 유화 중합 스티렌 부타디엔 고무(E-SBR), 용액 중합 스티렌 부타디엔 고무(S-SBR) 등 타이어 공업에서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 얻을 수 있다는 점에서 E-SBR이 바람직하다.

고무 성분 100 질량% 중의 SBR 함유량은 바람직하게는 10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 20 질량% 이상이다. 상기 SBR 함유량은 바람직하게는 50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 40 질량% 이하이다. SBR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 제공한다.

사용할 수 있는 가황제는 특별히 한정되지 않으며, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 것을 사용할 수 있다.

카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부를 넘는 것이 바람직하고, 2.41 질량부를 넘는 것이 보다 바람직하다. 1.91 질량부 이하에서는 카카스 코드와의 접착성이 저하하여, 내구성 저하가 초래될 수 있다. 또한, 충분한 연료 효율성 및 파단 신장률을 얻지 못할 우려가 있다. 상기 함유량은 바람직하게는 3.5 질량부 미만, 보다 바람직하게는 3.1 질량부 미만, 더욱 바람직하게는 3.0 질량부 미만이다. 3.5 질량부 이상에서는, 파단 신장률 및 균열 성장 저항성이 저하하여, 내구성 저하가 초래될 수 있다. 또한, 충분한 연료 효율성을 얻지 못할 우려가 있다. 황 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성 및 연료 효율성을 유지하면서, 양호한 파단 신장률, 균열 성장 저항성, 카카스 코드와의 접착성을 얻을 수 있어 결과적으로 양호한 내구성이 확보된다.

프로세스 오일의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대해서 4?12 질량부가 바람직하다. 프로세스 오일의 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 시트 가공성을 얻을 수 있고, 또한 황 이동량을 적당한 양으로 조절할 수 있다.

카카스 코드 피복용 고무 조성물에는 카본 블랙을 배합하여도 좋다. 카본 블랙을 배합하여 보강성을 높일 수 있고, 이에 따라 내구성 및 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.

카본 블랙을 사용하는 경우, 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적(N₂SA)은 40 m²/g 이상이 바람직하고, 60 m²/g 이상이 보다 바람직하다. N₂SA가 40 m²/g 미만이면, 내구성 및 조종 안정성이 저하될 우려가 있다. 또한, 카본 블랙의 N₂SA는 150 m²/g 이하가 바람직하고, 100 m²/g 이하가 보다 바람직하다. N₂SA가 150 m²/g을 초과하면, 분산성이 나빠질 수 있고, 충분한 연료 효율성을 얻지 못할 우려가 있다.

카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 10 질량부 이상, 보다 바람직하게는 20 질량부 이상이다. 10 질량부 미만에서는, 충분한 보강성을 얻을 수 없고, 내구성과 조종 안정성이 악화되는 경향이 있다. 또한 카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 90 질량부 이하, 보다 바람직하게는 60 질량부 이하이다. 90 질량부를 초과하면, 연료 효율성이 악화될 우려가 있다.

코드와의 접착성을 향상시키기 위해, 카카스 코드 피복용 고무 조성물은 레조시놀(resorcinol) 수지(축합물), 변성 레조시놀 수지(축합물), 크레졸 수지, 변성 크레졸 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 메틸렌 공여체와 함께 배합해도 좋다.

상기 고무 조성물에는 상기 성분 외에 기존 고무 공업에서 사용되는 배합제, 충전제(예를 들어 실리카), 왁스, 산화 방지제, 노화 방지제, 가황활성제(스테아린산, 산화아연 등), 가황촉진제 등을 함유하여도 좋다.

가황촉진제로는, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 것을 적합하게 사용할 수 있다.

가황촉진제의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.3 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.8 질량부 이상, 더욱 바람직하게는 0.9 질량부 이상이다. 또한 해당 함유량은, 바람직하게는 2.5 질량부 이하, 보다 바람직하게는 1.7 질량부 이하이다. 가황촉진제의 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 카카스 코드 피복 고무로 적합한 가교 밀도를 얻을 수 있으며 동시에 황 이동량을 적절하게 조절할 수 있어, 본 발명의 효과가 보다 성공적으로 얻어진다.

카카스 코드 피복용 고무 조성물의 제조 방법으로는, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 방법을 이용할 수 있다.

본 발명의 첫 번째 형태의 공기 타이어는, 전술한 고무 조성물을 사용하여 일반적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 필요에 따라 각종 첨가제를 배합한 가황 이전 단계의 고무 조성물을, 타이어의 각 부재의 형상으로 압출 가공하여(사이드월의 경우, 사이드월용 고무 조성물이 사이드월의 형태로 형성되고, 카카스의 경우는 가황 이전 단계의 시트 형태의 카카스 코드 피복용 고무 조성물을 카카스 코드에 상하로부터 압착 피복하여 카카스의 형태로 형성된다), 타이어 성형기 상에서 통상의 방법으로 성형하고 다른 타이어 부재와 함께 접합시켜 미가황 타이어를 형성한 후, 가황기 안에서 가열 가압하여 타이어를 제조할 수 있다.

카카스 코드의 예로는 폴리에틸렌, 나일론, 아라미드, 유리 섬유, 폴리에스테르, 레이온, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 섬유로부터 생산된 코드를 들 수 있다. 또한 여러 종류의 섬유로부터 생산된 하이브리드 코드를 사용해도 좋다.

<본 발명의 두 번째 형태>

본 발명의 두 번째 형태의 공기 타이어는 클린치 및 카카스를 포함한다. 클린치는, 고무 성분을 포함하고 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량이 1.71 질량부를 초과하고 2.9 질량부 미만인 클린치용 고무 조성물로 구성된다. 카카스는, 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 구성된다. 여기서 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 아래 관계식을 만족시킨다.

카카스로부터 클린치로의 황의 이동이 진행되면, 클린치 고무의 가교 밀도가 증가하여 클린치 고무의 파단 신장률이 크게 악화되고, 또한 카카스와 접하는 딥 표면에 분리가 발생하기 쉽게 되어, 내구성이 크게 악화된다. 한편, 상기 이동에 의해 황이 감소하게 된 카카스에서는, 카카스 코드 주변의 황 농도가 저하되어, 카카스 코드와 카카스 코드 피복용 고무 조성물 사이의 황의 재결합에 필요한 황이 부족해져 내구성이 저하된다.

반대로 클린치로부터 카카스로 황이 이동하는 경우, 이동량이 많으면 클린치의 경도(Hs)가 저하되고, 림-미끄러짐 저항성(내구성)과 조종 안정성의 저하가 초래된다. 그리고 카카스의 황의 양이 증가하여 카카스 코드와의 접착성이 좋아지지만, 균열 성장 저항성이 저하되어, 내구성 저하를 초래한다.

반면, 본 발명의 두 번째 형태에서는, 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 위의 관계식을 만족시키는 동시에, 클린치용 고무 조성물에 특정량의 황이 함유되어 있기 때문에, 황의 이동을 억제하여 황의 이동량을 적절히 조절할 수 있어, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 얻을 수 있다.

본 발명의 두 번째 형태의 공기 타이어는 클린치 및 카카스를 포함한다.

클린치는 사이드월의 안쪽 모서리에 위치한 림과의 접촉부를 커버하는 고무 부분으로, 클린치 에이펙스 또는 고무 채퍼라고도 한다. 구체적으로 예를 들어, 일본 특허 공개 제2008-75066호 공보의 도 1 등에 도시된 부재이다. 카카스는 전술한 것과 같다.

본 발명의 두 번째 형태에서, 클린치는 클린치용 고무 조성물로 제작되며, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작된다.

본 발명의 두 번째 형태에서, 클린치용 고무 조성물 및 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량은 다음 관계식을 만족시킨다. 이에 따라, 공기 타이어의 내구성을 적합하게 향상시킬 수 있다. -0.6 이하의 경우, 클린치로부터 카카스로 황이 이동하여 클린치의 경도(Hs)가 저하되고, 림-미끄러짐 저항성(내구성)과 조종 안정성의 저하가 초래된다. 또한 1.1 이상의 경우, 카카스로부터 클린치로 황이 이동하여 클린치에서는 파단 신장률의 저하, 카카스에서는 카카스 코드와의 접착성의 저하가 일어나, 내구성 저하가 초래된다.

상기 관계식의 하한은 -0.4가 바람직하고, -0.2가 보다 바람직하다.

아래에서는, 본 발명의 두 번째 형태에서 사용되는 클린치용 고무 조성물에 대하여 설명한다. 카카스 코드 피복용 고무 조성물은 전술한 본 발명의 첫 번째 형태와 같다.

(클린치용 고무 조성물)

클린치용 고무 조성물에 사용할 수 있는 가황제는 특별히 한정되지 않으며, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 것을 적합하게 사용할 수 있다. 사이드월용 고무 조성물과 마찬가지로, 가황제로는 황이 바람직하며, 황과 함께 알킬페놀-염화황 축합물을 배합하는 것도 바람직하다.

알킬페놀-염화황 축합물의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.2 질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5 질량부 이상이다. 0.2 질량부 미만이면, 알킬페놀-염화황 축합물을 배합한 효과(특히 연료 효율성)가 충분히 얻어지지 않는다. 상기 함유량은 바람직하게는 6 질량부 이하, 보다 바람직하게는 2 질량부 이하이다. 6 질량부를 초과하면, 내구성(특히 파단 신장률)이 크게 저하될 우려가 있다.

클린치용 고무 조성물에 있어서, 황 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.71 질량부를 초과하고, 바람직하게는 1.81 질량부를 초과하며, 보다 바람직하게는 1.91 질량부를 초과한다. 1.71 질량부 이하에서는, 카카스로부터 황의 유입량이 많아져, 클린치 고무의 파단 신장률이 크게 악화되며, 또한 카카스와 접하는 딥 표면에서 분리가 발생하기 쉽게 되어, 내구성이 크게 악화된다. 또한 충분한 조종 안정성 및 연료 효율성을 얻을 수 없게 된다. 상기 함유량은 2.9 질량부 미만, 바람직하게는 2.7 질량부 미만, 보다 바람직하게는 2.5 질량부 미만이다. 2.9 질량부 이상에서는, 클린치 고무 자체의 열 산화 열화(heat oxidation degradation)로 인해 내마모성이 저하되고, 마모된 부분(the abraded portion)에 균열이 생겨 내구성이 저하된다. 황 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성, 연료 효율성을 유지하면서 양호한 파단 신장률, 균열 성장 저항성, 내마모성을 얻을 수 있어, 결과적으로 양호한 내구성이 확보된다.

클린치용 고무 조성물의 고무 성분에 사용할 수 있는 고무는 특별히 한정되지 않지만, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 디엔계 고무를 사용할 수 있다. 고무는 단독으로 사용해도 좋고 두 종류 이상을 병용해도 좋다. 그 중에서도, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 확보할 수 있다는 점에서 NR 또는 BR이 바람직하고, NR 및 BR을 병용하는 것이 보다 바람직하다.

NR은 특별히 한정되지 않고, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 것을 사용할 수 있다.

고무 성분 100 질량% 중의 NR 함유량은 바람직하게는 10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 20 질량% 이상이다. 상기 NR 함유량은 바람직하게는 50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 40 질량% 이하이다. NR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성이 확보된다.

BR은, 특별히 한정되지 않고, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성을 확보할 수 있다는 점에서, 전술한 희토류계 BR 또는 1,2-신디오탁틱 폴리부타디엔 결정을 포함하는 BR(VCR)이 바람직하다. 또한, 희토류계 BR과 함께 주석 변성 BR을 사용하면, 연료 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.

고무 성분 100 질량% 중의 BR 함유량은 바람직하게는 50 질량% 이상, 보다 바람직하게는 60 질량% 이상이다. 상기 BR 함유량은 바람직하게는 90 질량% 이하, 보다 바람직하게는 80 질량% 이하이다. BR 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률을 유지하면서 양호한 내구성이 확보된다.

클린치용 고무 조성물은 가교 밀도가 비교적 높기 때문에, 프로세스 오일의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 고무 성분 100 질량부에 대하여 3?12 질량부가 바람직하며, 3?7 질량부가 보다 바람직하다. 프로세스 오일의 함유량이 상기 범위 내이면, 황의 이동량을 적절한 수준으로 조절할 수 있다.

클린치용 고무 조성물에는 카본 블랙을 배합하는 것이 바람직하다. 카본 블랙을 배합함으로써 보강성을 높일 수 있고, 결과적으로 내구성과 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.

카본 블랙을 사용하는 경우, 카본 블랙의 질소 흡착 비표면적(N₂SA)은 40 m²/g 이상이 바람직하고, 60 m²/g 이상이 보다 바람직하다. N₂SA가 40 m²/g 미만에서는 내구성 및 조종 안정성이 저하될 수 있다. 또한 카본 블랙의 N₂SA는 150 m²/g 이하가 바람직하고, 100 m²/g 이하가 더 바람직하다. N₂SA가 150 m²/g을 초과하면, 충분한 연료 효율성을 얻지 못할 우려가 있다.

카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대해 바람직하게는 30 질량부 이상, 보다 바람직하게는 50 질량부 이상이다. 30 질량부 미만에서는, 충분한 보강성을 얻을 수 없고, 내구성 및 조종 안정성이 악화되는 경향이 있다. 카본 블랙의 함유량은 고무 성분 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 120 질량부 이하, 보다 바람직하게는 80 질량부 이하이다. 120 질량부를 초과하면, 연료 효율성이 악화될 수 있다.

가황촉진제(바람직하게는 술펜아미드계 가황촉진제)의 배합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 2.5 질량부 이상, 보다 바람직하게는 2.8 질량부 이상이다. 또한 상기 배합량은 3.5 질량부 이하가 바람직하다. 가황촉진제의 배합량이 상기 범위 내에 있으면, 클린치 고무로서 적합한 가교 밀도를 얻을 수 있어, 양호한 조종 안정성 및 연료 효율성과 함께 황의 이동량을 적절한 수준으로 조절할 수 있으며, 결과적으로 본 발명의 효과를 더 성공적으로 얻을 수 있다.

클린치용 고무 조성물의 제조 방법으로는, 전술한 사이드월용 고무 조성물과 같은 방법을 이용할 수 있다.

본 발명의 두 번째 형태의 공기 타이어는, 전술한 고무 조성물을 사용하여 일반적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 필요에 따라 각종 첨가제를 배합한 가황 이전 단계의 고무 조성물을, 타이어의 각 부재의 형상으로 압출 가공하여(클린치의 경우, 클린치용 고무 조성물이 클린치의 형태로 형성되고, 카카스의 경우는 가황 이전 단계의 시트 형태의 카카스 코드 피복용 고무 조성물을 카카스 코드에 상하로부터 압착 피복하여 카카스의 형태로 형성된다), 타이어 성형기 상에서 통상의 방법으로 성형하고 다른 타이어 부재와 함께 접합시켜 미가황 타이어를 형성한 후, 가황기 안에서 가열 가압하여 타이어를 제조할 수 있다.

카카스 코드로는, 전술한 본 발명의 첫 번째 형태와 같은 것을 사용할 수 있다.

<실시예>

이하 실시예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이러한 예에만 한정되는 것은 아니다.

아래는 실시예 및 비교예에서 사용된 각종 화학 약품의 목록이다.

NR: TSR20

SBR: Zeon Corporation 제조 SBR1502 (E-SBR)

BR1: LANXESS K.K. 제조 CB24 (Nd계 촉매를 사용하여 합성한 BR ; Tg: -116℃ ; 시스 함유량: 96 질량% ; 비닐 함유량: 0.7 질량% ; ML₁ ₊₄(100℃): 45 ; Mw/Mn: 2.69 ; Mw: 500,000 ; Mn: 186,000)

BR2: Zeon Corporation 제조 BR1250H (주석 변성 BR)

카본 블랙 1: Mitsubishi Chemical Corporation 제조 DIABLACK H (N330 ; N₂SA: 79 m²/g)

카본 블랙 2: Mitsubishi Chemical Corporation 제조 DIABLACK E (N550 ; N₂SA: 41 m²/g)

실리카: Degussa 제조 ULTRASIL VN3 (N₂SA: 175 m²/g)

산화방지제: Sumitomo Chemical Co., Ltd. 제조 ANTIGENE 6C (N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민)

SUMIKANOL 620: Taoka Chemical Co., Ltd. 제조 변성 레조시놀 수지

SUMIKANOL 507A: Taoka Chemical Co., Ltd. 제조 메틸렌 공여체

산화아연: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. 제조 산화아연 #1

스테아린산: NOF Corporation 제조 스테아린산 "Tsubaki"

10% 오일 함유 불용성 황: Nippon Kanryu Industry Co., Ltd. 제조 SEIMI OT

TBBS: Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. 제조 NOCCELER NS (N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴 술펜아미드)

프로세스 오일: H&R 제조 TDAE

왁스: Nippon Seiro Co., Ltd. 제조 Ozoace 0355

V200: Taoka Chemical Co., Ltd. 제조 TACKIROL V200 (알킬페놀-염화황 축합물 (황 함유량: 24 질량%, 질량 평균 분자량: 9,000), 식 (1)의 R = C₈H₁₇ ; x = 2 ; y = 2 ; m = 0?100의 정수)

TS3101: Taoka Chemical Co., Ltd. 제조 TS3101 (알킬페놀-염화황 축합물 (황 함유량: 27 질량%, 질량 평균 분자량: 62,000), 식 (1)의 R = C₁₂H₂₅ ; x = 2 ; y = 2 ; m = 170?210의 정수)

C5 수지: Maruzen Petrochemical Co., Ltd. 제조 Marukarez T-100AS

(실시예 및 비교예)

표 1?3의 배합량에 따라 SUMIKANOL 507A, 가황제 및 가황촉진제 이외의 재료를 밴버리 믹서를 사용하여 150℃에서 5분간 혼련하여 혼합 반죽을 얻었다. 그런 다음, 얻어진 혼합 반죽에 적절하게 SUMIKANOL 507A, 가황제 및 가황촉진제를 첨가하여 오픈 롤 밀을 사용하여 80℃에서 3분간 혼련하여 미 가황 고무 조성물을 얻었다. 얻어진 미 가황 고무 조성물의 일부를 170℃에서 12분간 가압 가황하여 가황 고무 조성물을 얻었다.

또한, 얻어진 미 가황 고무 조성물의 다른 일부를, 클린치용 고무 조성물의 경우, 클린치 형상으로 성형하고, 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 경우, 1.2mm 두께의 피복용 고무 시트를 성형한 후 그 시트를 카카스 코드(폴리에스테르 코드)에 피복하는 방법으로 카카스 형상으로 성형하고, 사이드월용 고무 조성물의 경우, 사이드월 형상으로 성형했다. 그리고 표 2 및 표 3에 도시된 조합에 따라 다른 타이어 부재와 접합시켜, 170℃에서 12분간 가압 가황함으로써, 시험용 공기 타이어(195/65R15)를 제작했다.

얻어진 가황 고무 조성물과 시험용 공기 타이어를 사용하여 다음의 평가를 하였다. 각각의 시험 결과를 표 1?3에 나타내었다.

(복소 탄성률(경도; E^*), 연료 효율성(tanδ))

점탄성 스펙트로미터(Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. 제조)를 이용하여 온도 70℃, 초기 변형 10%, 동적 변형 2%, 주파수 10Hz 조건에서 각 가황 고무 조성물의 손실 탄젠트(tanδ) 및 복소 탄성률(E^*)을 측정했다.

tanδ값이 작을수록 롤링 저항이 작고 연료 효율성이 뛰어남을 나타낸다. E^*가 클수록 조종 안정성이 뛰어남을 나타낸다.

(인장 시험)

가황 고무 조성물로 이루어진 3호 아령형 시험편을 사용하여, JIS K 6251 "가황 고무 또는 열가소성 고무 - 인장응력-변형률 특성을 구하는 방법”에 따라서 상온에서 인장 시험을 실시하여 파단 신장률 EB(%)를 측정했다. EB가 클수록 파단 신장률이 뛰어남을 나타낸다.

(드럼 내구성(고 하중 내구 드럼 시험))

JIS 규격의 최대 하중(최대 내압) 230% 부하 조건에서, 상기 타이어를 20km/h 속도로 드럼 주행시켜 타이어가 손상될 때까지의 주행 거리를 측정했다. 그리고, 기준 타이어의 지수를 100으로 하여 다음 계산식을 이용해 각 타이어의 주행 거리를 내구성 지수로 표시했다. 내구성 지수가 높을수록 내구성이 뛰어나고 성능이 양호함을 나타낸다.

기준 타이어는 표 2에서는 카카스 코드 피복용 고무 조성물 A와 사이드월용 고무 조성물 I를 조합한 공기 타이어, 표 3에서는 카카스 코드 피복용 고무 조성물 A와 클린치용 고무 조성물 I를 조합한 공기 타이어로 하였다.

드럼 내구성 평가 결과가 이탤릭으로 되어있는 것은 비교예에 해당하고, 평가 결과가 이탤릭으로 되어있지 않은 것은 실시예에 해당한다.

(내구성 지수) = (각 타이어의 주행 거리) / (기준 타이어의 주행 거리) × 100

표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 사이드월 및 카카스가 있는 공기 타이어로서, 사이드월이 특정량의 황을 포함한 사이드월용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되고, 사이드월용 고무 조성물과 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어는 내구성이 우수했다. 또한, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률도 얻어졌다.

사이드월용 고무 조성물 A보다 프로세스 오일 함유량이 많은 사이드월용 고무 조성물 H를 사용하여 제작한 공기 타이어는 사이드월용 고무 조성물 A를 사용하여 제작한 공기 타이어에 비해 내구성이 열등했다.

카카스 코드 피복용 고무 조성물 A를 사용하여 제작한 공기 타이어의 내구성이 매우 우수했다. 카카스 코드 피복용 고무 조성물 F를 사용하여 제작한 공기 타이어는 연료 효율성이 매우 우수했다.

표 1 및 표 3에 나타난 바와 같이, 클린치 및 카카스가 있는 공기 타이어로서, 클린치가 특정량의 황을 포함한 클린치용 고무 조성물로 제작되고, 카카스는 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되고, 클린치용 고무 조성물과 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 특정 관계식을 만족하는 공기 타이어는 내구성이 우수했다. 또한, 양호한 조종 안정성과 연료 효율성 및 파단 신장률도 얻어졌다.

클린치용 고무 조성물 A보다 프로세스 오일 함유량이 많은 클린치용 고무 조성물 H를 사용하여 제작한 공기 타이어는 클린치용 고무 조성물 A를 사용하여 제작한 공기 타이어에 비해 내구성이 열등했다.

클린치용 고무 조성물 A보다 가황촉진제의 함유량이 적은 클린치용 고무 조성물 E를 사용하여 제작한 공기 타이어는 클린치용 고무 조성물 A를 사용하여 제작한 공기 타이어에 비해 내구성이 열등했다.

카카스 코드 피복용 고무 조성물 A를 사용한 공기 타이어의 내구성이 매우 우수했다.

Claims

사이드월 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서,
상기 사이드월은, 고무 성분을 포함하고 고무 성분 100 질량부에 대해 황 함유량이 1.41 질량부 초과 2.5 질량부 미만인 사이드월용 고무 조성물로 제작되고,
상기 카카스는, 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며,
상기 사이드월용 고무 조성물 및 상기 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 아래 관계식을 만족하는 것인 공기 타이어.
-0.2 < (카카스 코드 피복용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) - (사이드월용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) < 1.1
제1항에 있어서, 상기 사이드월용 고무 조성물의 황 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.61 질량부 초과 2.3 질량부 미만인 것인 공기 타이어.
제1항에 있어서, 상기 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부 초과 3.5 질량부 미만인 것인 공기 타이어.
제1항에 있어서, 상기 사이드월용 고무 조성물의 프로세스 오일 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 10 질량부 이하인 것인 공기 타이어.
제1항에 있어서, 상기 사이드월용 고무 조성물의 알킬페놀-염화황 축합물 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.2 내지 6 질량부인 것인 공기 타이어.
클린치 및 카카스를 포함하는 공기 타이어로서,
상기 클린치는, 고무 성분을 포함하고 고무 성분 100 질량부에 대해 황 함유량이 1.71 질량부 초과 2.9 질량부 미만인 클린치용 고무 조성물로 제작되고,
상기 카카스는, 고무 성분을 포함한 카카스 코드 피복용 고무 조성물로 피복된 카카스 코드로 제작되며,
상기 클린치용 고무 조성물 및 상기 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 아래 관계식을 만족하는 것인 공기 타이어.
-0.6 < (카카스 코드 피복용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) - (클린치용 고무 조성물의 고무 성분 100 질량부에 대한 황 함유량) < 1.1
제6항에 있어서, 상기 클린치용 고무 조성물의 황 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부 초과 2.7 질량부 미만인 것인 공기 타이어.
제6항에 있어서, 상기 카카스 코드 피복용 고무 조성물의 황 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 1.91 질량부 초과 3.5 질량부 미만인 것인 공기 타이어.
제6항에 있어서, 상기 클린치용 고무 조성물의 술펜아미드계 가황촉진제의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 2.5 내지 3.5 질량부인 것인 공기 타이어.
제6항에 있어서, 상기 클린치용 고무 조성물의 알킬페놀-염화황 축합물의 함유량이 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.2 내지 6 질량부인 것인 공기 타이어.