KR100198251B1 - 트럭 및 버스용 타이어 트래드용 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강제로서 입자경 및 응집체 크기가 크고 응집체 구조가 발달된 카본블랙을 사용함으로써 고무조성물의 분산성이 개선되고, 결합제로서, 실리카 함량이 적은 유기실란을 사용함으로써 발열특성 및 회전저항이 개선된 트럭 및 버스용 타이어 트래드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 카본블랙은 요오드 흡수가가 90-120mg/g, 질소흡착 비표면적이 100∼140㎡/g이며, 디부틸프탈레이트 흡유량이 130∼165ml/100g, 착색력이 95∼110%이며, DST가 0.08∼0.15μm, ΔDST가 0.04∼0.08μm인 것이 바람직하며, 실리카 처리된 유기실란은 실리카의 함량이 5∼15중량%이고, 실란의 함량이 95∼85중량%인 것이 바람직하다.

카본블랙의 사용량은 원료고무 100중량부에 대하여 40∼60중량부이고, 실리카 처리된 유기실란의 사용량은 3∼15중량부이다.

Description

트럭 및 버스용 타이어 트래드용 고무조성물

본 발명은 트럭 및 버스용 타이어, 특히 내절단성 및 낮은 회전저항 특성이 요구되는 비포장 도로용 타이어의 트래드부에 적합한 고무조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 보강제 사용시 문제가 된 카본블랙의 분산성개선 및 타이어의 발열특성을 개선하기 의해 실리카 처리된 유기실란을 일정량 사용한 트럭 및 버스용 타이어 트래드 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 보강제로 사용되는 카본블랙과 충진제로 사용되는 실리카는 재료자체의 특성으로 인해 고무에 배합시 우수한 가류고무특성을 나타내나 재료의 배합수준, 분산상태 및 결합정도에 따라 고무조성물의 제특성은 달라질 수도 있다.

예를 들면, 트럭, 버스 등의 타이어 트래드에 대해서는 주행조건에 따라 고도의 내마모성이 요구되므로 SAF(N-110), ISAF(N-220) 등의 입자경이 작고, 비표면적이 큰 카본블랙을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나, 이와 같이 입자경이 작고 비표면적이 큰 카본블랙을 사용할 경우 배합고무조성물의 분산성이 나빠져서 내마모성이 떨어지고 발열성이 증대되어 회전저항이 아주 나빠지며, 주행중 축열에 의해 타이어의 내부구조가 파괴되거나 또는 구성재료의 노화를 촉진하는 등 위험을 초래한다.

실리카의 경우에는, 미세입자인 실리카 및 규산염이 공업적으로 생산되어 기존의 보강제인 카본블랙을 대체하기 위해 많은 용도개발 결과 신발산업에 있어서는 실리카의 사용량이 매우 증대되었으나 보강제나 충진제가 대량으로 사용되는 타이어 산업에는 대량으로 사용되지 못하고 있는 실정인 데, 그 이유는 실리카가 카본블랙에 비해 보강성이 떨어질 뿐만 아니라 가격 또한 비싸기 때문이다.

한편, 최근에는 자동차용 고무제품에 대하여 승용차의 연료절약, 대형규격 타이어의 사용 수명(Running Life)향상, 자동차의 소음 및 진동감소 등과 같은 여러 가지 특성이 요구되고 있다. 더욱이, 이러한 요구는 가류고무의 에너지 손실과 밀접한 관계가 있으며, 특히 고무조성물의 제특성중 반발탄성, 발열특성 및 탄델타(Tanδ: 저장 모듈러스에 대한 탄성 모듈러스의 비) 등은 동적 특성의 에너지손실의 지표가 된다.

따라서, 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 가류고무 조성물의 동적특성향상이 중요하게 다루어지고 있으며, 최근에는 보강제 및 충진제배합 고무조성물에 유기실란(Organosilane)을 첨가하여 가류고무조성물의 물리적 성질(인장강도, 모듈러스, 경도, 신장율, 마모특성 및 발열 특성)을 향상시키고 있다.

본 발명의 목적은 제동성 및 내마모성은 기존의 제품과 동일하게 유지되면서 발열특성 및 회전저항특성이 크게 향상된 타이어 트래드용 고무조성물을 제공하는데 있으며, 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 응집체 크기 및 분포가 개선된 카본블랙과 실리카가 처리된 유기실란을 트래드용 고무조성물에 적용함을 특징으로 한다.

본 발명에서는 타이어의 마모성능이 떨어지지 않는 범위의 입자경 및 비표면적을 가지고 있으며, 응집체크기 및 응집체 분포도는 기존보다 크고 넓은 범위를 가지고 있어 고무와 배합시 분산성이 개선될 수 있는 카본블랙을 사용한다.

이와 같이 보강제인 카본블랙의 분산성이 개선되는 것은 카본블랙의 구조뿐만 아니라 응집체 크기 및 분포가 커서 혼합기에서 고무와 배합시 카본블랙 단위면적당 전단 응력이 크기 때문이다.

따라서, 본 발명에서 사용되는 카본블랙으로는 요오드 흡수가가 90-120mg/g의 범위에 있고, 질소흡착 비표면적이 100∼140㎡/g이며, 디부틸프탈레이트 흡유량이 130∼165ml/100g이고, 착색력은 95∼110%인 것이 바람직하며, 또한 DST가 0.08∼0.15μm이고, ΔDST가 0.04∼0.08μm범위에 있는 것이 바람직하다.

카본블랙의 사용량은 천연고무 및 합성고무로 된 원료고무 100중량부에 대하여 40∼60중량부의 범위가 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 실리카 처리된 유기실란은 보강제와 고무와의 결합력 증대를 위해 실리카 97중량%와 실란 3중량%의 혼합비를 갖는 기존의 결합제보다 실리카 함량 및 실리카의 비표면적은 작고 유기실란의 관능기 및 함량은 증가된 것이 바람직하다. 이와 같이 유기실란의 함량이 증가함으로써 고무 및 보강제와의 결합력이 증가될 뿐만 아니라 소량의 실리카가 사용된 관계로 배합물 중 고무와 보강제와의 공극이 커서 발열특성이 개선될 수 있다.

본 발명에서의 실리카 처리된 유기실란은 실리카의 함량이 95∼85중량%이고, 실란의 함량은 5∼15중량%의 범위이며, 첨가량은 원료고무 100중량부에 대하여 3∼15중량부의 범위가 적당하다.

실리카처리된 유기실란의 함량이 3중량부 미만일 경우는 고무조성물의 제특성이 요구치만큼 나타나지 않으며, 15중량부를 초과할 경우에는 가류시스템에 지장을 초래하게 되므로 본 발명의 효과를 나타내면서 기존의 가류시스템을 유지하기 위하여는 3∼15중량부의 범위가 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예]

표 1의 조성에 따라 고무조성물을 제조한 후, 각 고무조성물을 이용한 가류고무의 물성을 ASTM규격에 준하여 시험하였고, 그 결과는 표 2와 같다.

이상에서와 같이 본 발명에서는 보강제로서 입자경 및 응집체 크기가 크고, 응집체 구조가 발달된 카본블랙을 사용함으로써 고무조성물의 분산성이 개선되고, 고무와 카본블랙간의 결합력 향상을 위해 기존보다 실리카 함량이 적은 유기실란을 사용함으로써 실리카 사용에 따른 마모특성의 하락이 방지되며, 여타 제특성은 기존의 결합제를 사용한 가류고무의 특성과 유사하면서 발열특성 및 회전저항이 개선되며, 특히 실리카함량이 높은 기존결합제를 이용한 경우에 비해 내절단성(cutting chipping)이 현저히 개선된다.

Claims (1)

1. 원료고무 100중량부에 대하여 요오드 흡수가가 90-120mg/g, 질소흡착 비표면적이 100∼140㎡/g이며, 디부틸프탈레이트 흡유량이 130∼165ml/100g, 착색력이 95∼110%이며, DST가 0.08∼0.15μm, ΔDST가 0.04∼0.08μm범위인 카본블랙을 40-60중량부 함유하며, 실리카의 함량이 95∼85중량%이고 실란의 함량이 5∼15중량%인 실리카처리된 유기실란을 3∼15중량부 함유함을 특징으로 하는 고무조성물.