KR100198486B1 - 타이어트레드용 고무조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트럭, 버스 및 승용차의 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입자경이 크고, 응집체 구조를 아주 크게 함과 동시에 응집체 크기가 기존보다 큰 카본블랙을 고무에 배합함으로써, 고속주행시 타이어의 회전저항을 최소화시키고 저발열 특성을 부여하고 내마모성은 현 수준과 동일하게 유지되는 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

Description

타이어트레드용 고무조성물

본 발명은 트럭, 버스 및 승용차의 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입자경이 크고, 응집체 구조를 아주 크게 함과 동시에 응집체 크기가 기존보다 큰 카본블랙을 고무에 배합함으로써, 고속주행시 타이어의 회전저항을 최소화시키고 저발열 특성을 부여하고 내마모성은 현 수준과 동일하게 유지되는 타이어트레드용 고무조성물에 관한 것이다.

카본블랙이 고무에 보강성을 부여한다는 사실이 발견된 이후 타이어의 개발속도는 눈부시게 발전하여 근래 들어서는 래디얼타이어의 등장 등 새로운 도약이 시도되고 있다.

이러한 타이어의 혁신과 함께 타이어의 요구특성도 다양해지고 있으며, 특히 고속주행시 승차감이나 회전저항을 개선하기 위하여 타이어 구조설계 및 회전저항이 우수한 고무 및 카본블랙의 사용 등 새로운 원재료의 개발에 연구개발이 이루어지고 있다.

원재료 측면에서 살펴볼 때 최근에는 타이어용 고무보다는 보강제인 카본블랙의 입자경, 구조발달 정도, 응집체 크기, 응집체 분포 등의 개선에 대해 카본블랙 제조업체 및 타이어업체가 공동으로 연구개발 활동을 벌이고 있는 것은 주지의 사실이다.

최근, 회전저항을 개선하기 위하여 타이어에 사용되는 고무 및 보강제에 대한 연구가 활발히 진행되어 저스틸렌계 고무, 카본블랙의 응집체크기 및 분포특성을 이용하여 회전저항 개선효과를 달성하였으나, 이는 작업성 및 가공성, 특히 분산불량 및 압출성 불량의 원인이 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 내마모성은 동일하게 유지되면서 분산성 개선은 물론 회전저항 특성을 개선하고자 기존의 저히스테리시스 카본블랙(Low Hysteresis Carbon Black)보다 입자경은 조금 크고, 응집체 구조가 아주 발달된 카본블랙을 배합하여 승용차, 트럭 및 버스의 회전저항 개선이 가능한 트래드 고무조성물을 발명하게 되었다.

일반적으로 고무보강용 카본블랙에는 요구되는 특성에 따라 여러가지 종류가 있으며, 이러한 품종특성이 고무에 배합되어 조성물의 계특성을 부여하는 주요한 인자가 된다.

이러한 이유 때문에 통상 카본블랙을 고무에 배합할 경우 카본블랙의 품위특성이 결정되어 있으므로 적용수단은 관용화 되어 있다.

예를들면, 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 효과가 있다.

그러나, 이와같이 입자경이 작고 비표면적이 큰 카본블랙의 사용은 배합고무 조성물의 발열성을 증대시킨다.

예를들면 타이어의 트래드부에 사용한 경우 주행중 축열에 의해 내부구조가 파괴되거나 또는 구성재료의 노화를 촉진시키는 등 위험을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 종래는 이와같은 발열특성을 개선하기 위하여 입자경 및 비표면적 보다는 응집체 크기 및 분포특성을 조절하여 타이어 트래드부에 적용하여 발열특성을 개선하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기존의 SAF급 카본블랙보다 입자경이 크고 응집체 구조를 아주 크게함과 동시에 응집체 크기가 기존보다 큰 카본블랙을 사용하여 회전저항을 최소화시키고 내마모성은 현재와 동일하게 유지될 수 있는 트럭, 버스 및 승용차용 타이어의 트래드용 고무조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명자들은 요오드흡착량(I₂NO.), DBP흡유량(CDBP), 응집체크기 및 분포가 특정범위에 있는 카본블랙을 천연고무 및 합성고무에 배합하면 저 히스테리시스 카본블랙(Low Hysteresis Carbon Black)의 발열특성 및 분산성이 개선되면서 내마모성은 현 수준과 동일하게 유지되고, 회전저항 특성을 나타내는 60℃ Tan δ 값이 개선되는 사실을 발견하여 트럭, 버스 및 승용차용 타이어의 트래부에 적합한 고무조성물을 완성하였다.

본 발명에 따른 타이어트레드용 고무조성물은 천연고무 및 합성고무 100중량부에 대하여 요오드흡착량(IA 또는 I₂NO.)이 90~120mg/g 범위에 있고, N₂SA는 100~140m²/g이며, DBP는 130~165ml/100g이고, 착색력은 95~110%인 카본블랙이 35~60중량부 함유됨을 특징으로 한다.

상기 카본블랙은 원심침강법 분석에 의해 얻어지는 산술평균 입자경(Dn)이 0.060~0.067㎛, 비표면평균 입자경(Ds)이 0.05~0.20㎛, 중량평균 입자경(Dw)이 0.08~0.15㎛이며, 중량평균 입자경대 산술평균 입자경인 Dw/Dn이 1.5~2.0 범위에 있고, 원심침강법에 의한 스톡모드(Stock Mode)경 최대빈도를 나타내는 Dst가 0.08~0.15㎛에 있고, 최대빈도의 50% 빈도가 얻어지는 최대, 최소 두점의 스톡모드경의 차이인 ΔDst 값이 0.04~0.08㎛ 범위에 있다. 또한, N₂SA/IA 값이 1.1~1.35이고, Δ(DBP-CDBP) 값이 10~30 범위에 있는 카본블랙을 사용한다.

이하, 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

[실시예]

표 1의 조성에 따라 고무조성물 재료를 반바리 믹서에 넣고 배합하여 고무조성물을 제조하였으며, 이들의 회전저항 특성 및 내마모도를 측정하였다(표 1 참조).

* 표 1에서 비교예는 종래의 트럭, 버스, 승용차용 타이어트레드용 고무조성물이고, 실시예는 본 발명에 따른 타이어트레드용 고무조성물의 바람직한 실시예를 나타낸 것임.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 타이어트레드용 고무조성물은 분산성 및 압축성이 향상되고 고속주행시 회전저항을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 천연고무 및 합성고무 100중량부에 대하여 IA(I₂NO.)가 90~120mg/g범위에 있고, N₂SA는 100~140m²/g이며, DBP는 130~165ml/100g이고, 착색력은 95~ 110%이며, 원심침강법 분석에 의해 얻어지는 산술평균 입자경(Dn)이 0.060~0.067㎛, 비표면평균 입자경(Ds)이 0.05~0.20㎛, 중량평균 입자경(Dw)이 0.08~0.15㎛이며, 중량평균 입자경 대 산술평균 입자경인 Dw/Dn이 1.5~2.0 범위에 있는 카본블랙을 35~60중량부 배합한 고무조성물.
2. 제1항에 있어서, 카본블랙은 원심침강법에 의한 Stock Mode경 최대빈도를 나타내는 Dst가 0.08~0.15㎛에 있고, 최대빈도의 50% 빈도가 얻어지는 최대, 최소 두점의 Stock Mode경의 차이인 ΔDst 값이 0.04~0.08㎛ 범위에 있는 고무조성물.
3. 제2항에 있어서, 카본블랙은 N₂SA/IA 값이 1.1~1.35이고, Δ(DBP-CDBP) 값이 10~30 범위에 있는 고무조성물.