KR100445833B1 - 저연비 대형 래디알 타이어 트레드 - Google Patents

저연비 대형 래디알 타이어 트레드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디엔계 천연고무 100중량부에 카본블랙 35 내지 40중량부, 실리카 10 내지 15중량부, 실리카 커플링제 2 내지 3중량부 및 통상의 배합제를 포함하는 고무 조성을 갖는 캡트레드와 디엔계 천연고무 100중량부에 카본블랙 25 내지 38중량부, 침전된 실리카 5 내지 20중량부, 실리카 커플링제 0.5 내지 3.0 중량부 및 통상의 배합제를 포함하는 고무 조성을 갖는 서브트레드로 이루어진 저연비 대형 래디알 타이어 트레드에 관한 것으로서, 이같은 타이어 트레드는 캡트레드는 내마모성능을 유지하며 낮은 히스테리시스 특성을 가지며, 서브트레드는 매우 낮은 히스테리시스 특성을 갖게 되어 결과적으로 타이어의 내마모성을 저하시키지 않으면서 저연비성능이 우수하다.

Description

저연비 대형 래디알 타이어 트레드{Radial Tire tread}
본 발명은 저연비 대형 래디알 타이어 트레드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내마모성능을 유지하며 낮은 히스테리시스 특성을 갖도록 캡트레드 고무를 조성하고 캡트레드와 닿아있는 서브트레드 고무 조성물은 매우 낮은 히스테리시스 특성을 갖도록 조성하여 대형 래디알 타이어의 내마모성을 저하시키지 않으면서 저연비성능이 우수한 트레드에 관한 것이다.
타이어 트레드는 캡트레드와, 이에 닿아있는 서브트레드로 이루어진다.
일반적으로 대형 래디알 타이어의 회전저항을 낮추기 위해 캡트래드의 히스테리시스를 감소시키는 방법으로는 보강제로 사용되는 카본블랙의 비표면적과 구조의 발달을 작게하는 방법과 그 양을 줄이는 방법이 널리 알려져 있다. 그러나, 이와같은 방법들은 내마모성의 감소를 수반하므로 타이어의 수명에 악영향을 미치게 되어 바람직하지 못하였다.
이에, 본 발명자는 캡트레드는 내마모성능을 유지하면서도 낮은 히스테리시스 특성을 가지며 캡트래드와 닿아있는 서브트레드 고무 조성물을 매우 낮은 히스테리시스 특성을 갖도록 조성한 결과, 타이어의 내마모성을 저하시키지 않으며 저연비성능이 우수함을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 캡트레드와 닿아있는 서브트레드 부위의 주행중 발생되는 열을 대폭 줄임으로써 타이어의 히스테리시스를 저하시켜 회전저항을 작게하며, 또한 캡트레드에는 비표면적이 크고 입자구조가 발달한 카본블랙 및 실리카와 커플링제를 응용함으로써 내마모성능의 저하없이 히스테리시스를 저하시켜 타이어의 마모수명을 저하시키지 않고 타이어의 저연비성능을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 트레드는 디엔계 천연고무 100중량부에 요오드 흡착가 130 내지 140mg/g이며, DBP 흡착이 140 내지 145cc/100g이고, 틴트스트렝스가 110 내지 120이며, 톨루엔 착색투과도가 40% 이상인 카본블랙 35 내지 40중량부, 실리카 10 내지 15중량부, 실리카 커플링제 2 내지 3중량부 및 통상의 배합제를 포함하는 고무 조성을 갖는 캡트레드와; 디엔계 천연고무 100중량부에 카본블랙 25 내지 38중량부, 침전된 실리카 5 내지 20중량부, 실리카 커플링제 0.5 내지 3.0 중량부 및 통상의 배합제를 포함하는 고무 조성을 갖는 서브트레드로 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 타이어 트레드는, 캡트레드는 비표면적이 크고 입자구조가 발달한 카본블랙, 실리카 및 커플링제를 포함함으로써 내마모성능의 저하없이 히스테리시스를 저하시켜 타이어 마모수명을 저하시키지 않고 타이어의 저연비성능을 향상시키도록 고무를 조성한 것이다.
구체적으로, 캡트레드는 디엔계 천연고무 100중량부에 대하여 카본블랙을 35 내지 40중량부, 실리카 10 내지 15중량부를 사용하고, 여기에 발열감소 및 내마모성 향상을 위하여 실리카 표면과 작용하는 실리카 커플링제 2 내지 3중량부를 포함한다. 그 외는 통상 타이어 트레드용 고무에서 사용되는 배합제를 포함함은 물론이다.
이때 사용되는 카본블랙은 요오드 흡착가가 130 내지 140mg/g이며 DBP 흡착이 140 내지 145cc/100g이고, 틴트스트렝스가 110 내지 120이며, 톨루엔 착색투과도가 40% 이상인 것이 바람직하다.
이와같은 카본블랙의 첨가량이 디엔계 천연고무 100중량부에 대하여 40중량부를 초과할 겨어우 히스테리시스가 너무 높아질 수 있으며, 35중량부 미만으로 첨가되면 내마모성능이 저하되므로, 35 내지 40중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 캡트레드와 닿아있는 서브트레드 부위는 주행중 발생되는 열을 대폭 줄임으로써 타이어의 히스테리시스를 저하시켜 회전저항을 작게하도록 조성된 고무로 이루어진다.
구체적으로 서브트레드는 디엔계 천연고무 100중량부에 대하여 카본블랙 25 내지 38중량부와 침전된 실리카 5 내지 20중량부를 사용하고, 발열감소를 위해서 실리카 표면과 작용하는 실리카 커플링제를 0.5 내지 3.0중량부로 사용한 고무 조성으로 이루어진 것이다. 그 외에 타이어 트레드용 고무 조성에서 사용되는 여타의 배합제가 사용될 수 있음은 물론이다.
서브트레드 고무를 조성하는 데 있어서 카본블랙을 디엔계 천연고무 100중량부에 대하여 38중량부를 초과하여 사용하면 히스테리시스가 높아지는 문제가 있고, 25중량부보다 적게 사용하면 고무의 인장강도가 약하여 내구성에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.
서브트레드 고무를 조성하는 카본블랙으로는 요오드 흡착가가 80 내지 90mg/g이고, DBP 흡착이 95 내지 105cc/100g이며, 톨루엔 착색투과도는 40% 이상인 것이 바람직하다.
그리고, 서브트레드에 사용되는 실리카는 BET 표면적이 10 내지 360이고, DBP 흡수가가 200 내지 400인 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 서브트레드 및 캡트레드로 이루어진 트레드를 구비한 타이어를 제조함에 있어서 서브트레드의 높이는 트레드의 그루브 아래로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 낮은 히스테리시스를 갖는 서브트레드가 그루브 위로 나타나는 경우 타이어의 히스테리시스를 감소시켜 저연비성능은 향상되나, 마모수명이 단축되는 문제가 있기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
(캡트레드 고무)
디엔계 천연고무(황갈색, Ribbed smoked sheet) 100중량부, 카본블랙 37중량부(요오드 흡착가 130 내지 140mg/g 이며, DBP흡착이 140 내지 145cc/100g이고, 틴트스트렝스가 110 내지 120이며, 톨루엔 착색 투과도는 40% 이상인 카본블랙), 킴전실리카 15중량부, 실리카 커플링제(Si-69, DEGUSSA사 제품) 3중량부 및 통상의 배합제를 반바리를 이용하여 혼합 온도가 160℃가 넘지않도록 혼합하여 캡트레드 고무 시편을 제작하였다.
(서브트레드 고무)
디엔계 천연고무(황갈색, Ribbed smoked sheet) 100중량부, 카본블랙 30중량부(요오드 흡착 80 내지 90mg/g이며, DBP흡착이 95 내지 105cc/100g이며, 톨루엔 착색투과도 40% 이상인 카본블랙), 침전 실리카(BET 표면적 10 내지 360이고, DBP 흡수가가 200 내지 400인 침전 실리카) 15중량부, 실리카 커플링제(Si-69,DEGUSSA사 제품) 3중량부 및 통상의 배합제를 반바리를 이용하여 혼합 온도가 160℃가 넘지않도록 혼합하여 서브트레드 고무 시편을 제작하였다.
제조예 2: 통상의 캡트레드 고무 조성
디엔계 천연고무 100중량부, 카본 블랙 50중량부(요오드흡착가 120 mg/g, DBP 흡착이 130 cc/100g 인 카본블랙), 및 통상의 배합제로 구성된 캡트레드 고무 조성물.
제조예 3 :통상의 서브트레드 고무 조성
디엔계 천연고무 100중량부, 카본블랙 45중량부(요오드 흡착 80내지 90mg/g,DBP흡착이 95내지 105 cc/100g 인 카본블랙) 및 통상의 배합제로 구성된 서브트레드 고무 조성물.
실시예 1
상기 제조예1 에 따라 얻어진 캡트레드 고무와 서브트레드 고무를 사용하여 타이어를 제작하고, 시험링상에 취부시킨 다음 타이어 측면상에 지정된 최대하중등급에 상응하는 공기압으로 팽창시키고, 상온에서 80km의 속도로 100% 하중하에서 회전저항을 측정하였을 때 16%가 감소하는 결과와 카고 트럭을 이용하여 약 3만 km 주행시험을 실시한 후의 타이어 예상 주행거리를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 기재하였다.
비교예 1
상기 제조예 2 및 제조예3에 따라 얻어진 캡트레드와 서브트레드 고무를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 회전저항 및 주행거리를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
비교예 2
상기 제조예 1의 캡트레드 고무와 제조예 3의 서브트레드 고무를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 회전저항 및 주행거리를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
비교예 3
상기 제조예 1의 서브트레드 고무와 제조예 2의 캡트레드 고무를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 회전저항 및 주행거리를 측정하여그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비 교 예
1 2 3
회전저항 측정 회전저항(N) 185 221 199 211
상대적 비 84 100 90 95
주행거리측정 3만km 주행 후 예상 주행거리(km) 9만 1천 9만 9만1천 8만9천
상대적 비 101 100 101 99
상기 표 1의 결과로부터, 비교예 2 및 3에서와 같이 본 발명에 따른 캡트레드 고무 조성 및 서브트레드 고무 조성을 각각 적용한 경우에도 저연비성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있었으나 본 발명의 캡트레드 고무 조성 및 서브트레드 고무 조성을 동시에 사용할 경우에 저연비성능과 내마모성능이 함께 향상됨을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 비표면적이 크고 입자구조가 발달한 카본블랙 및 실리카, 커플링제를 포함하는 고무 조성으로 된 캡트레드와, 주행중 발생되는 열을 대폭 줄일 수 있도록 조성한 서브트레드로 이루어진 타이어 트레드는, 타이어의 마모수명을 저하시키지 않고 저연비성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. (정정)디엔계 천연고무 100중량부에요오드 흡착가 130 내지 140mg/g이며, DBP 흡착이 140 내지 145cc/100g이고, 틴트스트렝스가 110 내지 120이며, 톨루엔 착색투과도가 40% 이상인 카본블랙35 내지 40중량부, 실리카 10 내지 15중량부, 실리카 커플링제 2 내지 3중량부 및 통상의 배합제를 포함하는 고무 조성을 갖는 캡트레드와;
    디엔계 천연고무 100중량부에 카본블랙 25 내지 38중량부, 침전된 실리카 5 내지 20중량부, 실리카 커플링제 0.5 내지 3.0 중량부 및 통상의 배합제를 포함하는고무 조성을 갖는 서브트레드로 이루어진 저연비 대형 래디알 타이어 트레드.
  2. (삭제)
  3. (정정)제 1 항에 있어서, 서브트레드 고무 조성에서 카본블랙은 요오드 흡착가 80 내지 90mg/g이며, DBP 흡착이 95 내지 105cc/100g이며, 톨루엔 착색투과도는 40% 이상인 것임을 특징으로 하는저연비 대형 래디알 타이어 트레드.
  4. (정정)제 1 항에 있어서, 서브 트레드 고무 조성에서 실리카는 BET 표면적이 10 내지 360이며, DBP 흡수가가 200 내지 400인 것임을 특징으로 하는저연비 대형 래디알 타이어 트레드.
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