KR100308880B1 - 스노우 타이어용 트레드 고무조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스터드레스 스노우 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 보강충전제로 사용하는 카본블랙의 일부를 실리카로 대체하여 동절기 빙설노면에서 구동력 및 제동력이 우수하고 회전저항이 감소되어 연비 효율을 향상시킨 스터드레스 스노우 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명의 동절기 타이어용 트레드 부위에 사용되는 고무조성물은 천연고무와 합성고무가 4:6 비율로 혼합한 원료고무 100 중량부, 카본블랙 40∼70 중량부, 실리카 10∼40 중량부, 커플링제 1.6∼6.4 중량부, 가류지연 방지제 0.5∼2 중량부, 오일 28∼30 중량부, 스테아린산 2 중량부, 산화아연 3 중량부, 노화방지제 4 중량부, 유황 2.0∼2.1 중량부, 가황촉진제 1.4∼1.9 중량부를 밴부리 믹서를 이용하여 혼합함으로써 동절기 타이어용 트레드 고무를 제조한다.
본 발명은 종래의 스노우 타이어용 트레드 부위에 보강충전제로 사용하는 카본블랙의 일부를 실리카로 대체하여 겨울철 빙설노면에서의 제동력을 유지하면서 회전저항을 감소시켜 연료소모를 줄임으로써 연비효율을 대폭 향상시킨 동절기 타이어용 트레드 고무를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Description
본 발명은 스노우 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 보강충전제로 사용하는 카본블랙의 일부를 실리카로 대체하여 동절기 빙설노면에서 구동력 및 제동력이 우수하고 회전저항이 감소되어 연비 효율을 향상시킨 스노우 타이어용 고무조성물에 관한 것이다.
종래의 동계용 스노우 타이어는 스파이크 타이어와 스터드레스 타이어로 대별할 수 있으며, 이중 스파이크 타이어는 빙설지역에서의 마찰력 증대를 목적으로 스틸 스파이크 핀이나 고무 스파이크 핀을 트레드에 장착하여 타이어와 빙설노면과의 마찰력을 증대시켜 빙설노면에 대한 제동성능 및 구동성능이 우수하다. 그러나 스틸 스파이크 핀을 장착한 타어어가 빙설노면이 아닌 일반노면을 주행할 경우에는 승차감이 불량할 뿐만 아니라 도로손상, 소음, 분진 등의 환경오염을 유발하므로 대부분의 국가에서 이의 사용을 금지하는 추세이고, 고무 스파이크 핀을 장착한 타이어의 경우 스틸 스파이크 핀에 비해 도로손상, 소음, 분진 등의 환경오염 유발이적으나 트레드 고무에 비해 핀의 마모가 빠르고 사용도중 쉽게 끊어진다. 또한 이들 타이어의 경우 지면과의 높은 마찰력 때문에 회전저항이 높아 연비효율이 낮다는 단점이 있다.
본 발명은 종래의 스노우 타이어용 트레드 부위에 사용하는 고무조성물에 있어서 보강충전제로 사용하는 카본블랙의 일부를 실리카로 대체하여 겨울철 빙설노면에서의 제동력을 유지하고 회전저항을 감소시켜 연료소모를 줄임으로써 연비효율을 대폭 향상시킨 동절기 타이어용 트레드 고무를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 스노우 타이어용 트레드 부위에 사용되는 고무조성물은 다음과 같다. 천연고무와 합성고무가 4:6 비율로 혼합한 원료고무 100 중량부, 카본블랙 40∼70 중량부, 실리카 10∼40 중량부, 커플링제 1.6∼6.4 중량부, 가류지연 방지제 0.5∼2 중량부, 오일 28∼30 중량부, 스테아린산 2 중량부, 산화아연 3 중량부, 노화방지제 4 중량부, 유황 2.0∼2.1 중량부, 가황촉진제 1.4∼1.9 중량부를 밴부리 믹서(banbury mixer)를 이용하여 혼합함으로써 동절기 타이어용 트레드 고무를 제조할 수 있다. 한편 상기 합성고무는 폴리스타이렌-부타디엔 고무와 폴리부타디엔 고무를 2:1 비율로 구성한다. 상기에서 언급한 카본블랙은 요오드 값이 82∼119mg/cc, DBP 흡유량은 102∼125 cm3/100g 인 것을 사용하고 실리카(SiO2-nH2O, n≤0.008)의 경우 CTAB 값이 150∼180m2/g, BET 표면적이 150∼200m2/g인 실리카 Zeosil 175(kofran, 대한민국)를 사용한다. 커플링제는 실리카의 사용량에 비례하여 사용하며 설파이드실란(sI-69)과 카본블랙(N330)이 50:50으로 혼합된 X50S (Degusa, 독일)을 사용한다. 가류시간이 길어지는 것을 방지하기 위해 사용하는 가류지연 방지제는 분자량이 4,000인 폴리에틸렌글리콜 PEG 4,000(konix, 한국폴리올)을 실리카와 함께 투입하여 사용한다.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
< 비교예 >
아래의 표 1에 나타낸 비교예의 조성물로 밴부리 믹서를 이용하여 스노우 타이어용 트레드 고무를 제조하였다.
< 실시예 1-4 >
아래의 표 1에 나타낸 실시예 1-4의 조성물로 밴부리 믹서를 이용하여 스노우 타이어용 트레드 고무를 제조하였다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물
| 구 분 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| 천연고무 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 폴리스타이렌-부타디엔 고무 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 폴리부타디엔 고무 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 카본블랙 | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 |
| 실리카 | - | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 커플링제 | - | 1.6 | 3.2 | 4.8 | 6.4 |
| 가류지연방지제 | - | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 |
| 오 일 | 26 | 27 | 27 | 28 | 30 |
| 스테아린산 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 산화아연 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 노화방지제 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 유 황 | 2.3 | 2.1 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 가황촉진제 | 1.3 | 1.4 | 1.6 | 1.7 | 1.9 |
< 시험예 1 >
상기 표 1의 조성물로 제조한 고무의 경도, 300모듈러스, 인장강도, 신율, 동적점탄성 등의 물성을 ASTM 시험법과 Instron 장치를 이용하여 측정하였으며 이의 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 본 발명의 비교예와 실시예 조성물의 물성 비교표
| 항 목 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |
| 경도(Shore A) | 60 | 60 | 60 | 60 | 59 | |
| 300모듈러스(kg/cm2) | 88 | 89 | 86 | 87 | 85 | |
| 인장강도(kg/cm2) | 184 | 190 | 192 | 188 | 185 | |
| 신 율() | 549 | 562 | 582 | 576 | 566 | |
| 동적 점탄성 | 0℃ Tanδ | 0.160 | 0.172 | 0.189 | 0.198 | 0.232 |
| 70℃ Tanδ | 0.138 | 0.125 | 0.117 | 0.102 | 0.085 |
< 시험예 2 >
표 1에 나타낸 조성물로 트레드를 압출하여 195/65R15 규격의 승용차용 타이어를 제조하였고, 이들 타이어의 빙설노면에서의 회전저항, 제동 및 가속시험을 시험하였다. 빙설노면에서의 성능시험은 비교예 및 각 실시예의 고무조성물로 제조한 시험타이어를 배기량 2,000cc 시험차량에 장착하고 외기온도 -2.8 ∼ -16.9℃, 노면의 표면온도 -3.2 ∼ -11.9℃의 시험조건에서 평가하였으며 제동시험은 30km/h로 주행 중 급제동을 하여 제동거리를 측정하고 가속시험은 정지상태에서 출발하여 20m에 도달할 때까지 걸리는 시간과 이때의 최고속도를 측정하여 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다. 이때 성능 시험결과는 비교예의 트레드 고무로 제조된 타이어 성능을 100으로 할 때 그 지수가 클수록 제반성능이 우수함을 나타낸 것이다.
내마모 성능은 195/65R15 규격의 시험타이어를 배기량 2,000cc 시험차량에 장착하고 일반도로에서 30,000km를 주행한 후 마모상태와 구루브(Groove)의 깊이 변화량을 측정하였다.
표 3. 본 발명의 비교예와 실시예 타이어의 성능 비교표
| 항 목 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| 회전저항 | 100 | 110 | 115 | 114 | 115 |
| 제동성능 | 100 | 101 | 105 | 106 | 106 |
| 가속성능 | 100 | 101 | 106 | 106 | 108 |
| 내마모성능 | 100 | 99 | 99 | 98 | 98 |
본 발명은 종래의 동절기 타이어용 트레드 부위에 고무보강제로 사용하는 카본블랙의 일부를 실리카로 대체하여 겨울철 빙설노면에서의 제동력을 유지하면서 회전저항을 감소시켜 연료소모를 줄임으로써 연비효율을 향상시킬 수 있다.
Claims (1)
- 스노우 타이어용 트레드고무조성물에 있어서, 천연고무와, 폴리스타이렌-부타디엔 고무 및 폴리부타디엔 고무가 2:1 비율로 구성된 합성고무가 4:6 비율로 혼합된 원료고무 100 중량부에 대해, 카본블랙 40∼70 중량부, CTAB 값이 150∼180㎡/g, BET 표면적이 150∼200㎡/g인 실리카 10∼40 중량부, 설파이드실란(Sulfidsilane)과 카본블랙이 50:50으로 혼합된 커플링제 1.6∼6.4 중량부, 가류지연 방지제로 분자량이 4,000인 에틸렌글리콜 0.5∼2 중량부를 포함함을 특징으로 하는 스노우 타이어용 트레드 고무 조성물.
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