KR100388626B1 - 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트조성물 - Google Patents

Abstract

고속 주행용 타이어에 있어서, 가혹한 제동이나 구동이 가해지는 주행 조건에서 주로 발생되는 타이어 접합부의 접착력 저하문제 즉, 트래드 접합부의 벌어짐 문제를 개선한 타이어 트래드 접합부 접착제용 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.

Description

타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물{Cement composition with improved adhesive property for joint portion of tire tread}

본 발명은 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물에 관한 것이다.

타이어는 타이어의 종류 또는 사용 조건에 따라 요구되는 성능이 매우 다양하다.

특히, 고속 주행용 타이어, 예를 들면 경주용 타이어나 일반용 타이어 중에서도 속도 등급이 VR 급(240 km/hr), ZR급(240 km/hr 이상)의 고성능 타이어에서는 고속 내구 성능, 조종 안정 성능, 제동 성능 등이 요구될 뿐 아니라 가혹한 제동이나 구동력이 고속 주행용 타이어에서는 빈번히 일어나므로 이에 따른 트래드 접합부의 벌어짐(일명, 트래드 조인트 오픈성) 성능도 매우 중요한 요구 성능 중의 하나가 된다.

트래드 접합부가 벌어지게 되면 주행시 타이어 진동이 심해져 주행 안정성이 급격히 저하되며 심하면 트래드부가 타이어로부터 분리되는 현상도 일어날 수 있다.

다시 말해서, 고속 주행용 타이어는 일반 타이어보다 높은 속도에서 제동력이나 구동력이 노면에 접지되어 있는 트래드부에 가해지며, 이때 트래드 고무 표면은 노면과 매우 큰 마찰력을 겪게 된다.

이때 트래드부 중에서 가장 약한 부위인 트래드 접합부가 이러한 마찰력을 견디지 못해서 접합부가 벌어지게 되는 것이다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 종래 기술로는 트래드 접합부에 접착용 시멘트를 도포하여 트래드 접합부의 접착성을 개선시키거나 접합부에 시멘트를 도포하지 않고 트래드를 고열 칼날로 절단하여 트래드를 접합 성형하는 방식을 사용하기도 하였다.

그러나, 종래와 같이 접합부에 점착성 또는 접착력이 우수한 고무 조성물을 접착 시멘트로 사용할 경우 접착 고무 조성물과 트래드 고무와의 물성 차이가 커서 운동 피로에 의해 접착력이 크게 저하되므로 실제 고속 주행용 타이어에서는 개선효과가 매우 미미하였다.

접착 시멘트를 도포하지 않고, 고열 칼날로 트래드를 절단하여 접합하는 경우에는 고열 칼날 온도에 의해 절단면의 고무표면이 미세한 가류(일종의 스코치 현상)가 일어나 접합부 고무 표면에서의 고무 분자 사슬의 상호 계면간 이동이 적어 가류후 접착력이 저조하게 되는 문제가 있으며, 또 한편으로는 고열 칼날로 절단 후 절단된 고무 표면에 트래드 고무 내부에 함유되어 있는 노화 방지제나 왁스 등의 물질이 절단된 접합부 표면에 이동되어 코팅되거나 대기 중의 수분 또는 먼지에 의해 오염되어 타이어 가류시 접합부의 접착력을 크게 저하시키는 문제를 안고 있다.

결국, 종래의 접착용 시멘트를 도포하거나 고열 나이프로 절단 성형하더라도 접합부의 접착력이 부족하여 가혹한 주행조건에서는 접합부의 벌어짐이 완전히 해결하지 못하였다.

이에 본 발명은 타이어가 가혹한 주행을 하더라도 타이어의 트래드 접합부가 벌어지는 문제를 개선한 트래드 접합부에 도포하는 시멘트용 고무 조성물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 천연 고무 0 내지 50중량부, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 50 내지 100중량부로 이루어진 순고무분 100중량부에 대해, DBP 흡유량이 110 내지 140 ㎖/100g이고, 요오드 흡착량이 85 ~ 125 mg/g인 카본블랙 50 내지 70중량부, p-페닐렌 디아민계 노화 방지제 0 내지 2.0중량부, 점착제 20 내지 50중량부, 가공유 0 ~ 15중량부를 함유하는 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물임을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 시멘트 조성물을 유기 용매에 용해시켜 고형분 함량을 5 내지 20％, 바람직하게는 8 내지 15％로 액상 상태로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면 상기 점착제는 다음 구조식으로 표시되는 p-tert-부틸-페놀 포름알데히드 수지가 바람직하다.

본 발명에 의하면, 주행시 발열 및 피로에 의한 접착력 저하를 방지하기 위해 내열성이 우수한 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 사용하고, 트래드 고무 내에 함유되어 있는 다량의 오일이 접착 고무층으로의 이동에 따른 접착 고무층의 물성 저하를 보상하기 위해 트래드 보다 훨씬 적은 오일량을 함유함과 동시에 미가류 트래드 고무의 점착성을 크게 향상시키기 위해 점착제를 다량 함유함으로써 초기 접착력과 주행시 접합부의 피로에 의한 접착력 저하를 개선한 것이 주요 특징이라고 할 수 있다.

본 발명에 따른 타이어 트래드부 접착용 시멘트 고무 조성물은 접합부에 미가류 고무에서의 점착성이 우수하면서 타이어 가류후의 초기 접착력 뿐아니라 특히, 운동 피로후의 접착력이 우수한 특징이 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1 내지 3

다음 표 1에서와 같은 조성으로 트래드 접합부에 도포하는 시멘트용 고무 조성물을 제조하되 유기용매에 용해시켜서 시멘트 중 고형분을 12％로 고정시켜서 접착용 시멘트 조성물을 제조하였다.

제조한 시멘트 조성물에 대한 고무 접착력 효과를 다음 표 2에 나타내었으며, 타이어에 대한 시험 결과는 다음 표 3에 나타내었다. 표 2에서, 정적 고무 접착력과 동적 고무 접착력 시험과 표 3에서의 타이어에 대한 시험 방법은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

정적 고무 접착력 시험 방법

통상의 트래드 고무(표 1의 참고예 1의 고무)/접착 시멘트 조성물/통상의 트래드 고무(표 1의 참고예 1의 고무) 3개층으로 구성된 미가황고무를 160℃ 온도에서 20분간 가황시킨 후, 50 mm/분의 속도로 고무층간을 박리시켜 이때 걸리는 힘을 측정한다(kg/inch).

동적 고무 접착 시험 방법

통상의 트래드 고무(표 1의 참고예 1의 고무)/접착 시멘트 조성물/통상의 트래드 고무(표 1의 참고예 1의 고무) 3개층으로 구성된 미가황고무를 160℃ 온도에서 20분간 가황시킨 후, 이 시편에 대해 변위량을 10 mm로 반복 상하운동을 시켜 트래드 고무/시멘트층/트래드 고무 시편에서 일정 반복 사이클에서의 트래드 고무 간의 계면 박리 길이(단위 : mm)를 측정하였다.

반복사이클 속도는 300 rpm 속도로 시편의 양끝을 상하운동시켰다. 시험시 분위기 온도는 40℃로 하였다.

타이어에 대한 시험 방법

시험 타이어 규격은 205/50ZR15 레이싱용 타이어이며, 시험 조건은 레이싱트랙에서(총 거리 2.1km) 평균 속도 80 km/hr로 30바퀴 주행후 타이어 트래드 접합부의 벌어짐 유무 및 상태를 확인하였다.

비교예 1(참고예 1)

다음 표 1에서와 같은 조성을 트래드 접합부에 도포하는 시멘트용 고무 조성물을 제조하되 유기용매에 용해시켜서 시멘트 중 고형분을 12％로 고정시켜서 접착용 시멘트 조성물을 제조하였다.

여기서, 비교예 1은 통상의 종래 트래드 접합부에 사용되는 접착용 시멘트 고무 조성물이고, 참고예 1은 통상의 고속 주행용 타이어의 트래드용 고무 조성물이다.

제조한 시멘트 조성물에 대한 고무 접착력 효과를 다음 표 2에 나타내었으며, 타이어에 대한 시험 결과는 다음 표 3에 나타내었다. 표 2에서, 정적 고무 접착력과 동적 고무 접착력 시험과 표 3에서의 타이어에 대한 시험 방법은 상기 실시예와 같은 방법으로 측정하였다.

구분	비교예 1	참고예 1	실시예 1	실시예 2	실시예 3
천연고무	100				50
SBR1			100	100	50
SBR2		137.5
카본블랙1	40
카본블랙2		90	60	60	60
노화방지제1	1	2	2	2	2
노화방지제2	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
가공유	4	30	10	10	10
점착제			50	20	50
ZNO/스테아린산	3/1.5	3/1.5	3/0.5	3/0.5	3/0.5
유황 및 가류촉진제	3	3.5	3.5	3.5	3.5

SBR1 : 스티렌 결합량이 23.5중량％인 유화중합 스티렌-부타디엔 공중합 고무

SBR2 : 스티렌 결합량이 40중량％인 유화중합 스티렌-부타디엔 공중합 고무.

오일이 37.5중량부 혼입되어 있음.

카본블랙 1 : DBP 흡유량이 80~110㎖/100g이고, 요오드흡착량이 60~90mg/g

카본블랙 2 : DBP 흡유량이 110~140㎖/100g이고, 요오드흡착량이 85~125mg/g

노화방지제 1 : N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민.

노화방지제 2 : 폴리-(2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린)

가공유 : 방향족 오일

점착제 : p-tert-부틸-페놀 포름 알데히드 수지.

유황 및 촉진제 : 유황과 통상적인 가류촉진제의 총량을 의미함.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
정적고무접착력(kg/inch)	38	31	39	26
동적고무접착력(크랙길이: mm)3000 사이클시 크랙길이6000 사이클시 크랙길이10000 사이클시 크랙길이	3612	71523	31017	91932

상기 표 2는 상기 표1의 고무 조성물에 대한 고무 접착력 결과를 나타낸 것으로 실시예의 고무 조성물을 사용한 접착 시멘트가 정적 고무 접착력 뿐 아니라 동적 접착력도 비교예 1 보다 우수한 것으로 나타났다.

즉, 실시예 중에서도 SBR 폴리머 100이며, 점착제가 다량 함유한 실시예 1이 가장 양호한 결과를 보였으며, 상대적으로 점착제가 적게 들어간 실시예 2가 실시예 1보다 접착력이 떨어짐을 보여 주고 있었다. 또한, 천연고무와 SBR 폴리머가 배합된 실시예 3은 정적 접착력에서는 실시예 1과 동등 수준의 접착력을 보이나 동적접착력이 실시예 1 보다 저조함을 알 수 있었다. 즉, 천연 고무 보다는 합성 고무 즉, SBR 폴리머를 사용한 접착 고무 조성물이 SBR 100인 고속 주행용 타이어 트래드 고무와의 동적 피로 접착에서 유리함을 알 수 있었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
트래드 접합부 벌어짐	무	미세발생	무	유(발생)

실제 타이어에서의 트래드 접합부 벌어짐 현상에 대한 시험 결과에서도 실시예 1,2,3이 비교예 1의 접착 고무 조성물 보다 양호함을 확인할 수 있었고, 실시예 2의 경우 아주 미세한 트래드 접합부 벌어짐 현상이 있었으나, 비교예 1 보다는 크게 개선된 효과를 확인할 수 있었다.

본 발명의 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물은 가혹한 제동이나 구동이 가해지는 주행 조건에서 주로 발생되는 타이어 접합부의 접착력 저하문제 즉, 트래드 접합부의 벌어짐 문제를 개선한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 천연 고무 0 내지 50중량부, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 50 내지 100중량부로 이루어진 순고무분 100중량부에 대해, DBP 흡유량이 110 내지 140 ㎖/100g이고 요오드 흡착량이 85 내지 125 mg/g인 카본블랙 50 내지 70중량부, p-페닐렌 디아민계 노화 방지제 0 내지 2.0중량부, 점착제 20 내지 50중량부 및 가공유 0 내지 15중량부를 유기 용매에 용해시켜 고형분 함량이 5 내지 20％인 액상 상태로 제조하여서 됨을 특징으로 하는 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 점착제는 다음 구조식으로 표시되는 p-tert-부틸-페놀 포름알데히드 수지임을 특징으로 하는 타이어 트래드 조인트부 접착성을 향상시킨 접착용 시멘트 조성물.