KR100303887B1 - 경량화 및 저연비화를 위한 타이어 사이드월 고무 조성물 - Google Patents
경량화 및 저연비화를 위한 타이어 사이드월 고무 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고기능화 고무-수지 복합체 비닐 시스 고무(Vinyl Cis Rubber : VCR)를 천연 고무와 폴리부타디엔 고무의 복합체에 일부 첨가하거나, 폴리부타디엔을 대체하여 천연 고무와 복합체로 사용하고, 동시에 카본블랙을 통상의 첨가량 보다 적게 사용하여서 타이어의 경량화 및 저연비화를 위해 사이드월부의 두께를 감소시킬 때, 내굴곡 피로성, 내외상성, 내열 노화성, 저발열성, 가공성 등이 손상되지 않고, 보강 성능은 향상된 특성을 갖는 타이어 사이드월 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.
Description
본 발명은 경량화 및 저연비화를 위한 타이어 사이드월 고무 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고기능화 고무-수지 복합체 비닐 시스 고무(Vinyl Cis Rubber : VCR)를 천연 고무 및 폴리부타디엔 고무에 일부 첨가하거나, 폴리부타디엔을 대체 사용하고, 동시에 카본블랙을 통상의 첨가량 보다 적게 사용하여서 타이어의 경량화 및 저연비화를 위해 사이드월부의 두께를 감소시킬 때, 내굴곡 피로성, 내외상성, 내열 노화성, 저발열성, 가공성 등이 손상되지 않고, 보강 성능은 향상된 특성을 갖는 타이어 사이드월 고무 조성물에 관한 것이다.
타이어의 사이드월부는 천연 고무와 폴리부타디엔 고무를 주로 사용하여 만들며, 사용 조건이 항시 굴곡피로를 받으므로 내굴곡 피로성능, 외부로부터의 충격에 의한 찢김, 크랙 등 내외상 성능 및 산소, 오존, 빛 등에 노출되어 있으므로 내후성 등이 많이 요구되는 부위이다.
따라서, 타이어 경량화 및 저연비화를 위해 사이드월부의 두께를 줄이면 내외상성, 내굴곡 피로성 및 가공성에 문제가 발생하고, 카본블랙 등 충전제의 양을 줄이면 고무-충전제 상호작용이 저하되어 보강성에 문제가 발생하는 한계성과 위험상이 있다.
또한, 두께 감소를 위해 고무 보강성의 향상 방안으로는 보다 보강성이 높은 충전제를 사용하거나 배합량을 증가시키는 것이 통상적인 방법이나, 이럴 경우 경도, 탄성율, 내구성 등의 성능은 개량되지만, 혼합성, 압출성 등 가공성 측면이나 발열은 불리해진다.
따라서, 종래의 충전재에 의한 보강 이외의 방법으로 보강하는 기술이 필요하게 되었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 타이어의 사이드월부가 갖는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 타이어의 경량화 및 저연비화를 위해 사이드월부의 두께를 감소시킬 때, 내굴곡 피로 성능, 내외상 성능, 내열 노화 성능, 저발열 성능, 가공 성능 등이 손상되지 않고, 보강 성능은 향상된 특성을 갖는 타이어 사이드월 고무 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 타이어 사이드월부 고무 조성물은 천연 고무 40 내지 60중량부, 폴리부타디엔 고무 0 내지 60중량부 및 고기능화된 고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR) 10 내지 60중량부에 카본블랙이 35 내지 55중량부 배합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고기능화된 고무-수지 복합체로 사용하는 비닐-시스 고무(VCR)는 매트릭스 고무로서 시스-1,4-폴리부타디엔(BR)에 섬유상 물질로는 고결정성의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)을 조합시켜서 제조된 것이다. 즉, 부타디엔을 용매 중에서 코발트(Co) 또는 알루미늄(Al)의 중합용 촉매하에 중합(1단계 중합)시켜서 된 시스-1,4-폴리부타디엔 고무(BR)를 매트릭스로 하고, 고결정성의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB) 수지를 촉매하에서 분산시켜서 중합시킨 후(2단계 중합) 정제 및 건조시켜서 제조된 고무-수지 복합체이다.
고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR)은 카본 블랙과 같은 충진제에 의한 보강이 아니라 중합시 원료 고무 자체에 수지가 단섬유상으로 형성되어 보강재로서 역할을 하게 되며, 매트릭스 고무인 시스-1,4-폴리부타디엔 고무(BR)와의 계면 상호 작용, 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 분자량, 분자량 분포 및 융점에 따라서 내열성, 내크랙성 등에 영향을 준자. 따라서, 고무를 매트릭스로 하여 결정성 고분자인 섬유상 물질로 보강시킨 복합계 고무를 신장(신장 굴곡 변형)시키면, 섬유상 물질의 근방에 응력 집중이 생겨 매트릭스 고무의 응력에 의한 결정화가 일어나게 되므로 고탄성화가 되며, 이러한 결정들은 크랙의 성장을 방해하고 억제하는 역할을 하게 되어 결과적으로 고반발탄성(저연비) 및 내크랙성을 향상시키게 된다.
비닐-시스 고무(VCR)의 제특성은 매트릭스 고무의 성질이나 보강재인 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 양, 형태, 성질 및 시스-1,4-폴리부타디엔(BR)과 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)간의 상호 작용에 따라서 결정된다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB) 수지의 형태는 시스-1,4-폴리부타디엔(BR) 매트릭스 중에서 직경이 0.02 내지 0.1 ㎛, 비표면적은 85 mg/g(원주로 가정) 정도의 단섬유상의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 보강 효과를 카본블랙과 비교해 볼 때, 약 3배 정도 우수하며, 이러한 보강 효과는 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 극미세 섬유 형상이나 응집 구조 등의 분산 상태에 의한 매트릭스 고무와의 효과적인 계면 상호 작용에 의해서 나타나게 된다.
열안정성의 관점에서는 비닐-시스 고무(VCR) 중의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 형태 및 분산 상태가 고무 가공시의 열이력에 따라서 변화하지 않는 점과 제품 사용시에 열에 의한 영향이 없다는 점이 중요하다. 그 이유는 비닐-시스 고무(VCR) 중의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB) 수지가 결정화도 80％, 융점 200℃로 높게 중합 결정화되었기 때문이다. 가공시의 열이력의 영향을 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 형태, 열적거동의 면으로부터 보면 비닐-시스 고무(VCR) 중의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)이 그 융점 이하에서는 변화하지 않게 된다.
한편, 상기한 바와 같이, 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 우수한 보강 효과 때문에 본 발명의 사이드월 고무 조성물에서 동일한 경도에서 카본블랙의 양은 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)의 양을 증가시킬 수록 감량시킬 수 있으며, 통상의 사이드월 고무 조성물 보자 10 내지 15중량부 정도로 감소시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 예를 들면 35 내지 55중량부가 가장 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같으며, 다음의 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 예시하기 위한 것이다.
실시예 1 내지 5 (비교예 1)
다음 표 1에 나타낸 바와 같이 천연 고무(NR) 50중량부, 부타디엔고무(BR)는 10과 40중량부 범위내, 비닐-시스 고무(VCR)는 10 내지 50중량부 범위내로 사용하고, 카본블랙은 40 내지 48중량부의 범위내로 배합하는 것 이외에 통상의 사이드월 고무 조성물에 함유되는 프로세스오일, 산화아연, 스테아린산, 보화방지제, 왁스, 점착제, 촉진제 및 유황을 다음 표 1의 양으로 배합하여 사이드월 고무 조성물(실시예 1 내지 5)을 제조하였다.
별도로 천연 고무(NR) 50중량부, 부타디엔고무(BR) 50중량부, 카본블랙 50중량부를 배합하는 것 이외에 통상의 사이드월 고무 조성물에 함유되는 프로세스오일, 산화아연, 스테아린산, 보화방지제, 왁스, 점착제, 촉진제 및 유황을 다음 표 1의 양으로 배합하여 사이드월 고무 조성물(비교예 1)을 제조하였다.
실시예 1 내지 5와 비교예 1로부터 제조된 사이드월 고무 조성물에 대한 물성을 측정한 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
| 배합제 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 비교예 1 |
| 천연고무(NR)부타디엔고무(BR)비닐-시스고무(VCR)카본블랙(HAF)프로세스오일산화아연스테아린산노화방지제왁스점착제촉진제(TBBS)유황 | 5040104873231.530.71.8 | 5030204873231.530.71.8 | 5020304453231.530.71.8 | 5010404253231.530.71.8 | 50504053231.530.71.8 | 50505073231.530.71.8 |
| ML1+4＠125℃압출토출량(g/분)압출팽창량(cm/분) | 471591.5 | 471611.43 | 431621.38 | 401641.3 | 391651.28 | 441581.52 |
| 쇼어경도 (A)300％ 모듈러스(kg/㎠)신장율(％)인장 강도(kg/㎠)인열 강도(kg/㎠) | 609147018373 | 609150018275 | 608253518073 | 597358017868 | 586861017568 | 588253018567 |
| 잔류 변형율(％)발열(℃) | 7.319 | 717 | 6.815 | 6.414 | 6.313 | 7.218 |
| 내크랙 발생Kcycle 성장 | 700650 | 700820 | 700930 | 7001000 | 6801060 | 700600 |
| Sp.Gr | 1.117 | 1.113 | 1.108 | 1.104 | 1.101 | 1.121 |
| tanδ＠60℃, 인덱스 | 95 | 92 | 90 | 87 | 85 | 100 |
| 내피로성능 (kcycle) | 82 | 85 | 90 | 100 | 110 | 100 |
| 내오존성 동적(7일)정적(20일) | 크랙없음크랙없음 | 크랙없음크랙없음 | 크랙없음크랙없음 | 크랙없음크랙없음 | 크랙없음크랙없음 | 크랙없음크랙없음 |
본 발명의 조성물은 고기능화 고무-수지 복합체 비닐 시스 고무(VCR)를 천연 고무 및 폴리부타디엔 고무에 일부 첨가하거나, 폴리부타디엔을 대체 사용함에 따라 내외상성, 수치 안정성, 내굴곡성이 요구되는 사이드월에 적합할 뿐 아니라 저발열성, 저연비성이 요구되는 트레드 및 고경도에 따라 가공성이 어려운 비드부도에 적합하다.
특히 박막 게이지화가 가능하여 경량화에 유용하며, 동일 경도에서는 카본블랙에 대한 감량 효과도 있다.
Claims (2)
- 타이어의 사이드월 고무 조성물에 있어서, 천연고무 40 내지 60중량부, 폴리부타디엔 고무 10 내지 60중량부 및 고기능화된 고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR) 10 내지 60중량부에 카본블랙이 35 내지 55중량부 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 경량화 및 저연비화를 위한 타이어용 사이드월 고무 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 고기능화된 고무-수지 복합체인 비닐-시스 고무(VCR)는 매트릭스 고무로서 시스-1,4-폴리부타디엔(BR)에 섬유상 물질로 고결정성의 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)을 조합시켜서 제조된 것을 사용하여서 됨을 특징으로 하는 경령화 및 저연비화를 위한 타이어용 사이드월 고무 조성물.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990017623A KR100303887B1 (ko) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 경량화 및 저연비화를 위한 타이어 사이드월 고무 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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|---|---|
| KR20000073985A KR20000073985A (ko) | 2000-12-05 |
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ID=19585908
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407859B1 (ko) * | 2001-04-10 | 2003-12-01 | 한국타이어 주식회사 | 내열노화성을 향상시킨 타이어 험프스트립용 고무조성물 |
| KR100618525B1 (ko) | 2005-06-29 | 2006-09-01 | 한국타이어 주식회사 | 트럭 버스용 타이어의 트레드용 고무 조성물 |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-05-17 KR KR1019990017623A patent/KR100303887B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR100407859B1 (ko) * | 2001-04-10 | 2003-12-01 | 한국타이어 주식회사 | 내열노화성을 향상시킨 타이어 험프스트립용 고무조성물 |
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Also Published As
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