KR100341405B1

KR100341405B1 - 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물

Info

Publication number: KR100341405B1
Application number: KR1019990047677A
Authority: KR
Inventors: 박병호; 김현수
Original assignee: 신형인; 금호산업 주식회사
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2002-06-21
Also published as: KR20010039329A

Abstract

본 발명은 천연고무를 열노화 특성 및 내마모 특성이 우수한 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 열안정성이 좋은 1,6-비스(이하 KA-9188)를 원료고무 100 중량부 당 0.3∼3.5 중량부를 사용하고 가황제로서 유리황(S) 혹은 오일이 처리된 황을 원료고무 100 중량부 당 0.5∼2.5 중량부, 보다 상세하게는 KA-9188/S=0.3/2.5∼3.5/0.5 중량부를 사용함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기의 첨가물이 포함된 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물을 제공함으로써 트레드의 내마모 특성을 향상시키고 주행중 발생하는 트레드 부위의 파열현상을 방지함을 목적으로 한다.

Description

트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물{Tire Tread Rubber Composition for Truck and Bus}

트럭 및 버스용 타이어의 경우 도로 포장이 좋아지고 또한 장거리 운행이 증가함에 따라 주행중 고온 발열에 의한 트레드/벨트간 분리현상 또는 트레드 부위가 갑자기 파열되는 블로우 아웃(blou-out) 현상이 많이 발생하고 있으며 이러한 문제점을 개선하고자 하는 연구가 많이 진해되고 있다(R. Ddatta, F. Ingham, B.To abd A. Talma, Anti-Reversion Agent: Perkalink 900, Interbational Rubber Conferenc e, Seoul, Korea, April, 26-28, 1999). 또한 생산성 향상 및 원가 절감을 위하여 타이어 산업에서 고온 가황가류(high temperature vulcanization) 적용이 시도되고 있다. 하지만 트럭 및 버스용 트레드의 원료고무로 가장 많이 사용하는 천연구무의 배합물은 천연고무내 다수 존재하는 이중결합과 많은 량의 황과 소량의 촉진제를 사용하는 컨벤셔날 가류계(Conventional cure system) 때문에 열노화 특성히 현저히 하락하고, 고무 배합물의 낮은 열전도도 특성 때문에 고온 가류시 몰드(mold)와 직접 접촉하는 트레드 부위에 과가류(over vulcanization)로 인한 내마모 특성의 하락 및 고무 물성중 인열특성, 분균일 마모 및 편마모 원인이 되는 문제점이 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 고무에 열전도 특성이 좋은 물질을 고무 배합물 속에 첨가시키는 방법이나, 혹은 천연고무/스타이렌-부타디엔 고무 또는 천연고무/부타디엔 고무를 혼용하는 방법, 가교결합계를 다중황(poly sulfide) 결합 보다 단일 황(mono sulfide)으로 변경하여 열 안정성 특성을 개선하는 방법이 시도되고 있다. 그러나 다중 가황 결합으로 이루워진 화합물에서 발열에 의한 벨트/트레드 부위의 분리현상 혹은 트레드 부위의 파열현상의 방지에는 한계성이 있으며 또한 생산성 증가를 위한 고온가류는 표면 과가류 등에 의한 내마모 특성을 만족시키지 못하고 있다(A.G. Talma, H.P.M Hooft, A. Bovenkamp, EPn 049544 Al, 1992).

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 열안정성이 좋은 1,6-비스(이하 KA-9188)를 원료고무 100 중량부 당 0.3∼3.5 중량부를 사용하고 가황제로서 유리황(S) 혹은 오일이 처리된 황을 원료고무 100 중량부 당 0.5∼2.5 중량부, 보다 상세하게는 KA-9188/S=0.3/2.5∼3.5/0.5 중량부를 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 첨가함으로써 트레드의 내마모 특성을 향상시키고 주행중 발생하는 트레드 부위의 파열현상을 방지함을 목적으로 한다.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 열안정성이 좋은 하기 구조식(1)의 1,6-비스(N ,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산(1,6-bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoydthio)-hexane , 분자량 693, 이하 KA-9188)을 원료고무 100 중량부에 대하여 0.3∼3.5 중량부를 사용하고 가황제로서 유리황(S) 혹은 오일이 처리된 황을 원료고무 100 중량부에 대하여 0.5∼ 2.5 중량부, 보다 상세하게는 KA-9188/S=0.3/2.5∼3.5/0.5를 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 사용시 트레드 고무의 내마모특성을 향상시키고, 트레드 부위의 파열현상을 방지할 수 있다.구조식(1)

그 외 본 발명에 사용하는 트레드 고무조성물은 원료고무로서 천연고무, 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/스타이렌-부타디엔 고무, 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/폴리 이소프렌 고무 또는 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/부타디엔 고무를 사용할 수 있으며 그 밖에 원료고무 100 중량부에 대하 활성제로서 스테아린산(Stearic acid) 1∼3 중량부, 아연화(ZnO) 3∼6 중량부, 보강충진제로 카본블랙 40∼65 중량부 그리고 실리카 15 중량부 이내, 촉진제 0.5∼1.5 중량부와 기타 가소제, 연화제 및 노화방지제 등을 첨가할 수 있다.

이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 이들은 본 발명의 일 실시예에 불과한 것으로 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

< 비교예 >

천연고무(SMR-5CV) 100 중량부, 카본블랙(N220) 50 중량부, 오일 4 중량부,아연화 4 중량부, 스테아린산 1 중량부, 공정조제와 노화방지제 등을 포함한 기타첨가물 4.5 중량부, 유리황(free sulfur) 2.0 중량부, 촉진제(NS) 0.6 중량부로 이루어진 고무조성물을 190℃, 30분의 조건에서 밴부리믹서를 이용하여 트레드 고무시편을 제조하였다. 한편 아래의 표 1에 비교예의 고무조성물을 정리하여 나타내었다.

< 실시예 1∼6 >

천연고무(SMR-5CV) 100 중량부, 카본블랙(N220) 50 중량부, 오일 4 중량부, 아연화 4 중량부, 스테아린산 1 중량부, 공정조제와 노화방지제 등을 포함한 기타첨가물 4.5 중량부, 유리황(free sulfur) 0∼1.0 중량부, 촉진제(NS) 0.6 중량부, KA-9188 0.5∼3.5 중량부로 이루어진 고무조성물을 190℃, 30분의 조건에서 밴부리믹서를 이용하여 트레드 고무시편을 제조하였다. 한편 아래의 표 1에 비교예의 고무조성물을 정리하여 나타내었다.

표 1. 고무조성물 배합표

조성물	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
천연고무	100	100	100	100	100	100	100
카본블랙	50	50	50	50	50	50	50
오일	5	5	5	5	5	5	5
아연화	4	4	4	4	4	4	4
스테아린산	1	1	1	1	1	1	1
기타 첨가물	4.5	4.5	4.5	4.5	4.5	4.5	4.5
유리황	2.0	0	0.5	0.5	0.5	1.0	0.5
촉진제	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
KA-9188	0	3.5	2.0	1.0	0.5	1.5	2.0

< 시험예 1 >

상기 비교예 및 실시예 1∼6의 고무조성물로 제조한 트레드 시편에 대하여 물성, 리버젼, 내마모 특성, 내발열 특성 및 블로우-아웃 특성에 대한 ASTM 규정에 의하여 시험을 하였다. 자세한 결과는 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

표 2. 비교예 및 각 실시예의 트레드 물성표

조성물	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
경도(Shore A)	62	53	67	65	63	66	70
300% 모듈러스(Kgf/cm²)	82	63	127	117	110	128	151
초기물성인장강도(Kgf/cm²)신율(%)	248642	190750	221612	232594	238621	238638	224620
노화후 물성*인장강도(Kgf/cm²)신율(%)	148134	191610	200448	194438	164431	204449	207450
리버젼(%)**180℃, 10분200℃, 6분	42.346	2.11.8	8.011.0	9.213.1	18.422.7	5.67.4	4.25.2
내마모(PICO)(g)***	0.075	0.126	0.037	0.0415	0.052	0.025	0.024
내발열(℃)	38	45	25	26	28	24	23
파열특성(분)****	3.7	4.8	42.1	31.1	22.8	62	68

* 노화: 105℃에서 2일 동안 노화한 것임.

** 리버젼: MDR 기기를 이용하여 180℃의 온도에서 다음 식을 이용하여 계산

리버젼={(Max. Torque - Torque, at 10 min)×100}/(Max. Torque - Min. Torque) *** 내마모: PICO 시험기기를 이용하여 내마모 정도를 평가한 것으로 80회 회전후 손실된 분량을 나타냄.

**** 파열특성(blow-out): 50℃ 챔버(chamber)내에서 스트로크(stroke) 6.25mm, 하중을 110 lbf 1800 rpm으로 시편에 가하여 시편이 파열되는 시간을 측정한 것.

< 시험예 2 >

상기 비교예 와 실시예 3에 의해 제조한 트레드 고무시편을 11R22.5 9736 pattern 형식의 트럭 및 버스용 타이어에 적용하여 ECER-54 내구력 시험과 실차 마모 시험을 하였으며 이의 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.

표 3. 완제품 타이어에서의 성능비교표

항 목	비교예	실시예 3
ECER-54*	64 시간	74 시간
마모지수**	100	115

* ECER-54 : 공기압 120 psi에서 64.14km/hr의 속도로 주행시간에 따른 로드 인덱스(Load index)=100%(3150kg)을 변화시키면서 파열현상이 일어나기 까지의 시간을 측정한 것임

** 마모지수 : 실차 후 남아있는 스키드(skid) 깊이를 비교한 것으로 기준을 100으로 하여 상태적인 값을 나타낸 것으로 수치가 높을수록 마모성능이 우수함.

상기의 시험예 1의 물성측정 결과를 보면 비교예의 고무조성물에 비하여 KA-9188과 황을 동시에 사용한 고무조성물이 고온 가류시 내열 노화특성, 내발열,파열특성(blow out) 및 내마모 특성이 우수함을 알 수 있다. 실시예 1에서와 같이 황을사용하지 않고 KA-9188을 단독으로 사용시 가류도가 매우 낮음을 보여주고 있으며 이로인해 모듈러스, 발열 및 내마모 특성이 약함을 보여주고 있다. 이에 비하여 황과 KA-9188을 혼용 사용시 내열 노화특성 및 내마모성이 이 비교예에 비하여 전반적으로 우수함을 보여주고 있다. 특히 원하는 물성을 황과 KA-9188의 적정 혼합량 조절에 의하여 쉽게 조절 할 수 있으며 고온 가류시 가교결합율의 파괴율인 리버젼 비(Reverrion ratio)의 비교에서도 황/KA-9188의 혼용 사용한 고무조성물의 시편이 KA-9188을 사용하지 않은 비교예에 비하여 현저히 우수함을 보여주고 있다.

Claims

타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 천연고무, 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/스타이렌-부타디엔 고무, 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/폴리 이소프렌 고무 또는 천연고무가 60% 이상 포함된 천연고무/부타디엔 고무로 이루어진 원료고무 100 중량부에 대하여 하기 구조식(1)의 1,6-비스(N,N'-디벤질티오카바밀티오)-헥산 0.3∼3.5 중량부, 가황제로서 유리황(S) 혹은 오일이 처리된 황을 0.5∼2.5 중량부를 첨가함을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물.

구조식(1)
삭제