KR102616112B1 - 타이어 - Google Patents

Abstract

스틸 코드가 매입된 고무체를 갖는 타이어로서, 스틸 코드와 고무체의 계면에 Zn_xCo_yO로 이루어지는 층이 형성되어 있고, x＋y가 5/6 이상 1 이하이다.

Description

타이어

본 발명은, 타이어에 관한 것이다.

특허문헌 1 등에 의해, 스틸 코드가 고무체에 매입된 자동차용 타이어가 알려져 있다. 특허문헌 1은, 스틸 코드의 표층 영역에 Co를 포함시킴으로써 초기 접착성을 개선하는 기술을 제안하고 있다.

일본공개특허공보 2002-13085호

"ZnO, ZnMnO and ZnCoO films grown by atomic layer deposition" Semicond. Sci. Technol. 27(2012)074009(14pp), IOP PUBLISHING, M I Lukasiewicz 외

이러한 스틸 코드에 있어서는, 고무와의 초기 접착성 외에, 내습열성이 요구된다. 타이어에 반복하여 고온이 작용하면, 수분과 타이어와 스틸 코드가 반응하여, 고무와 스틸 코드의 접착 강도가 저하되어 버린다. 이 반복 작용하는 수분과 열에 기인하는 경년(經年) 열화에 대한 내구성을 내습열성이라고 부르고 있다.

본 발명은, 초기 접착성과 내습열성이 우수한 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면,

스틸 코드가 매입된 고무체를 갖는 타이어로서,

상기 스틸 코드와 상기 고무체의 계면에 Zn_xCo_yO로 이루어지는 층이 형성되어 있고, x＋y가 5/6 이상 1 이하인, 타이어가 제공된다.

본 발명에 의하면, 초기 접착성과 내습열성이 모두 우수한 타이어가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 타이어의 단면도이다.
도 2는 참고예에 따른 타이어의 스틸 코드와 고무체의 계면의 모습을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 참고예에 따른 타이어의 스틸 코드와 고무체의 계면의 모습을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 타이어의 스틸 코드와 고무체의 계면의 모습을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 시료의 표면에 Zn_xCo_yO가 존재하는 경우에 XAFS에 의해 얻어지는 스펙트럼을 나타내고 있다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

<본 발명의 실시 형태의 개요>

맨 처음에 본 발명의 실시 형태의 개요를 설명한다.

본 발명에 따른 타이어의 일 실시 형태는,

(1) 스틸 코드가 매입된 고무체를 갖는 타이어로서,

상기 스틸 코드와 상기 고무체의 계면에 Zn_xCo_yO로 이루어지는 층이 형성되어 있고, x＋y가 5/6 이상 1 이하이다.

(2) 상기 실시 형태에 따른 타이어에 있어서,

상기 스틸 코드는, 강선과, 상기 강선 상에 형성된 Cu와 Zn을 포함하는 도금층을 갖고,

상기 도금층에 Co가 포함되어 있어도 좋다.

(3) 상기 실시 형태에 따른 타이어에 있어서,

상기 스틸 코드의 도금층의 표면에 Co가 노출되어 있어도 좋다.

(4) 상기 실시 형태에 따른 타이어에 있어서,

상기 고무체에 Co가 포함되어 있어도 좋다.

<본 발명의 실시 형태의 상세>

이하, 본 발명에 따른 타이어의 실시 형태의 예를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 예시에 한정되는 것은 아니고, 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 타이어(1)의 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 타이어(1)는, 트레드부(2)와, 사이드 월부(3)와, 비드부(4)를 구비하고 있다.

트레드부(2)는, 노면과 접하는 부위이다. 비드부(4)는, 트레드부(2)보다 내경측에 형성되어 있다. 비드부(4)는, 차량의 휠(W)의 림에 접하는 부위이다. 사이드 월부(3)는, 트레드부(2)와 비드부(4)를 접속하고 있다. 트레드부(2)가 노면으로부터 충격을 받으면, 사이드 월부(3)가 탄성 변형하여, 충격을 흡수한다.

또한, 타이어(1)는, 인너 라이너(5)와, 카커스(6)와, 벨트(7)와, 비드 와이어(8)를 구비하고 있다.

인너 라이너(5)는, 고무로 구성되어 있고, 타이어(1)와 휠(W)의 사이의 공간을 밀폐한다.

카커스(6)는, 타이어(1)의 골격을 형성하고 있다. 카커스는, 폴리에스테르, 나일론, 레이온 등의 유기 섬유와 고무에 의해 구성되어 있다.

벨트(7)는, 카커스(6)를 조여, 트레드부(2)의 강성을 높이고 있다. 벨트(7)는, 스틸 코드와 고무에 의해 구성되어 있다. 도시의 예에서는, 타이어(1)는 4층의 벨트(7)를 갖고 있다.

비드 와이어(8)는, 비드부(4)에 형성되어 있다. 비드 와이어(8)는, 스틸 와이어를 서로 꼬아 고무를 피복한 것이다. 비드 와이어(8)는, 카커스(6)에 작용하는 인장력을 받아낸다.

벨트(7)를 구성하는 스틸 코드(10)에는, 부타디엔 고무 등의 고무와의 초기 접착성과, 내습열성이 요구된다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 타이어(1)를 구성하는 고무질의 부분을 총칭하여 고무체라고 한다. 고무체에는, 스틸 코드(10)가 매입되어 있다.

스틸 코드(10)에 고무를 토핑하여, 가교 반응시키면 고무체가 스틸 코드(10)에 밀착된다. 이 가교 반응시켰을 때의 고무체와 스틸 코드(10)의 밀착 강도를 초기 접착성이라고 부른다.

타이어(1)의 사용시에는, 타이어(1)에 들어간 수분이 스틸 코드(10)와 고무체에 작용하여 서서히 스틸 코드(10)와 고무체의 밀착 강도를 저하시켜 버린다. 특히, 고온 다습의 지역에서 타이어(1)를 이용한 경우에는, 높은 온도 및 높은 습도가 반복하여 타이어(1)에 작용하여, 스틸 코드(10)와 고무체의 접착 강도의 저하를 촉진해 버릴 우려가 있다. 이러한 접착 강도의 열화는, 시간과 함께 증대하고, 또한, 고온 다습의 환경하에서 촉진된다.

이 반복 작용하는 열과 수분에 기인하는 밀착 강도의 저하에 대한 내구성을 내습열성이라고 부르고 있다.

본 실시 형태에 따른 타이어(1)는, 전술한 바와 같이, 벨트(7)나 비드 와이어(8)에 있어서 스틸 코드(10)가 고무체에 매입되어 있다. 본 실시 형태에 따른 스틸 코드(10)에 있어서는, 스틸 코드(10)와 고무체의 계면에 Zn_xCo_yO로 이루어지는 층이 형성되어 있다.

도 2는, 참고예에 따른 타이어(1)의 스틸 코드(10)와 고무체(20)의 계면의 모습을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 스틸 코드(10)는 강선(11)과, 강선(11)의 표면에 형성된 도금층(12)이 형성되어 있다. 도금층(12)에는, Cu와 Zn과 Co가 포함되어 있다. 고무체(20)에는, 탄소의 불포화 결합 외에, S가 포함되어 있다.

그런데, 고무체(20)와, 도금층(12)의 사이에는, 매우 얇은 ZnO막(13)이 형성되어 있다. 이 ZnO막(13)은 Cu 및 Fe의 희생 산화막으로서 기능하고 있고, e^－의 전자 전도나 Cu 등의 확산 이동의 저해는 하지 않는다. 고무체(20)와 ZnO막(13)의 사이에, 부호 14로 나타내는 (Cu_xS)_n이 형성되고, 이것이 고무체(20) 중의 탄소와 Cu를 연결시켜, 밀착성에 기여하고 있다고 생각된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 이 고무체(20)를 통하여 수분(H₂O)이 침입하고, 도금층(12)에 포함되는 Zn과 H₂O가 반응하여, 부호 15로 나타내는 ZnO가 형성되어 버린다. 이 ZnO(15)는, ZnO막(13)과 (Cu_xS)_n(14)의 사이에 형성되어 버린다. 이 ZnO(15)는 물러서, 도금층(12)과 고무체(20)를 연결시키는 것은 기대할 수 없다. 즉, 도금층(12)과 고무체(20)를 연결시키고 있던 (Cu_xS)_n(14)와 도금층(12)의 Cu의 사이에 두꺼운 ZnO(15)가 형성되어 버리기 때문에, 고무체(20)와 도금층(12)의 밀착성이 저하되어 버린다. 고온 다습의 환경에서는 이러한 반응이 촉진되어 버려, 밀착성이 저하되어 버린다고 생각된다.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 타이어(1)의 스틸 코드(10)와 고무체(20)의 계면의 모습을 나타내는 개략적인 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도금층(12) 또는 고무체(20)에 Co를 포함시키고, ZnO막(13)과 (Cu_xS)_n(14)의 사이에, ZnO막(13)의 일부의 Zn을 Co로 치환시킨 조성물(16)을 형성하는 것을 생각했다.

도금 중에 포함되는 Co 성분은, 습열 열화의 환경하에서는, 일부분이 산화되어 Co^2＋, Co^3＋의 형태를 취하지만, ZnO막(13) 중의 Zn^2＋와 치환함으로써 가수 균형을 취하도록 조성물(16)을 형성한다. 이 조성물(16)을 Zn_xCo_yO로 나타내면, x＋y가 5/6 이상 1.00 이하로 된다.

본 실시 형태에 따른 타이어(1)에 의하면, 스틸 코드(10)와 고무체(20)의 계면에 형성된 Zn_xCo_yO의 존재에 의해, H₂O에 의한 ZnO의 형성을 저해하여, (Cu_xS)_n(14)에 의한 도금층(12)과 고무체(20)의 밀착성이 양호하게 유지된다.

여기에서, Co는, Co^3＋와 Co^2＋의 형태를 취한다. Co^3＋가 ZnO의 일부의 Zn과 치환하면, Zn₃Co₂O₆이 형성된다. Co^2＋가 ZnO의 일부의 Zn과 치환하면 ZnCoO₂가 형성된다. 여기에서, 스틸 코드(10)와 고무체(20)의 계면에 형성된 Zn_xCo_yO는, O(산소)를 1로 하여 생각하면, Zn_(3/6)Co_(2/6)O와 Zn_(1/2)Co_(1/2)O의 중간 조성으로 되어 있다고 생각된다. 따라서, x＋y는 5/6(＝3/6＋2/6)∼1(＝1/2＋1/2)의 사이로 된다고 생각된다.

또한, Co는, 스틸 코드(10)의 도금층(12)에 포함되어 있어도, 고무체(20)에 포함되어 있어도 좋다. 스틸 코드(10)의 도금층(12)의 표면에 Co가 노출되어 있어도 좋다. 이 경우에는, Co를 도금층(12)의 내부에 매몰시킨 경우에 비해, 소량의 Co로, 도금층(12)과 고무체(20)의 밀착성을 양호하게 유지할 수 있다. 고무체(20)에 Co를 포함시키는 경우에는, Co를 포함하지 않는 염가의 스틸 코드를 사용하여 타이어(1)를 제작할 수 있다.

또한, Zn_xCo_yO의 존재는, 흡수형의 XAFS(X-ray Absorption Fine Structure)를 이용하면 확인할 수 있다. XAFS는, 비특허문헌 1등에 의해 알려져 있다.

도 5는, 시료의 표면에 Zn_xCo_yO가 존재하는 경우에 XAFS에 의해 얻어지는 스펙트럼을 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 실선은 Zn_xCo_yO에 기인하는 스펙트럼을 나타내고, 파선은 Co에 기인하는 스펙트럼을 나타내고 있다. XAFS에 의해 얻어지는 스펙트럼의 형상은, 조성에 따라서 상이하다.

본 실시 형태에 따른 타이어(1)의 Zn_xCo_yO를 갖는 조성물(16)에 대해서 XAFS를 이용하여 스펙트럼을 관찰하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 7724eV 부근, 7738eV 부근, 7770eV 부근에 피크가 관찰된다.

본 출원은, 2015년 10월 16일 출원의 일본특허출원(특원 2015-204895)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 기재된다.

1 : 타이어
2 : 트레드부
3 : 사이드 월부
4 : 비드부
5 : 인너 라이너
6 : 카커스
7 : 벨트
8 : 비드 와이어
10 : 스틸 코드
11 : 강선
12 : 도금층
13 : ZnO막
14 : (Cu_xS)_n
15 : ZnO
16 : 조성물
20 : 고무체

Claims (4)

1. 스틸 코드가 매입된 고무체를 갖는 타이어로서,
   상기 스틸 코드는, 강선과, 상기 강선 상에 형성된 Cu와 Zn을 포함하는 도금층을 갖고,
   상기 도금층에 Co가 포함되어 있고,
   상기 스틸 코드와 상기 고무체의 계면에 Zn_xCo_yO로 이루어지는 조성물의 층이 형성되어 있고,
   상기 고무체와 상기 도금층의 사이에 ZnO막이 형성되고,
   상기 도금층에 포함되어 있는 Co 성분은, 습열 열화의 환경하에서 일부분이 산화되어 Co^2＋ 또는 Co^3＋의 형태를 취하지만, 상기 ZnO막 중의 Zn^2＋와 치환함으로써 가수 균형을 취하도록 상기 조성물을 형성하고,
   x＋y가 5/6 이상 1 이하인, 타이어.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스틸 코드의 도금층의 표면에 Co가 노출되어 있는, 타이어.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 고무체에 Co가 포함되어 있는, 타이어.