KR100505326B1 - 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 스타이렌 결합 함량이 35 내지 45%인 유화 중합 스타이렌-부타디엔 고무 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 비표면적 120 내지 160 ㎡/g이고 DPB 흡유량이 120cc/100g 이상인 카본 블랙 100 내지 140 중량부, 방향족 프로세스 오일 80 내지 120 중량부, 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물 2 내지 8 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 고무 조성물을 사용함으로써 그립 성능이나 정지 마찰 성능의 저하 없이 반바리 기계 또는 오픈 롤 등에 점착되는 가공상의 문제점을 해결할 수 있다.

Description

고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물

본 발명은 타이어 트래드 고무 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 점착성을 개선시킨 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물에 관한 것이다.

보통의 고속 경주 자동차용 타이어에 사용되는 트래드의 고무 조성물은 타이어 특성상 트래드의 그립(grip) 성능 및 정지 마찰(traction) 성능을 향상시키기 위해서 스타이렌 함유량이 매우 높은 스타이렌-부타디엔 고무를 사용하거나 다량의 카본 블랙과 프로세스 오일(process oil)을 배합한 고무 조성물을 사용한다.

그러나 최대 그립 성능 및 정지 마찰 성능을 발휘하기 위해서 배합 고무 조성물에 카본 블랙과 프로세스 오일이 다량으로 함유되면 배합 고무 조성물 자체의 점착성이 높아져서 배합 고무 가공시 반바리 기계(banbary machine) 또는 오픈 롤(open roll)등에 점착되는 현상이 종종 발생한다. 이와 같은 현상은 분자량이 낮은 방향족 프로세스 오일이 다량으로 배합되어서 배합 고무 조성물의 그린 강도(green strength)가 낮아지고 점착성이 증대되기 때문이다.

이에 본 발명은 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물의 상기와 같은 가공상 문제점을 해결하고자 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물(비중 : 1.07 내지 1.17, 연화점(softening point) : 60 내지 80℃)을 사용하여서 그립 성능이나 정지 마찰 성능의 저하 없이 반바리 기계 또는 오픈 롤 등에 점착되는 가공상의 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명은 스타이렌 결합 함량이 35 내지 45%인 유화 중합 스타이렌-부타디엔 고무 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 비표면적 120 내지 160 ㎡/g이고 DPB 흡유량이 120cc/100g 이상인 카본 블랙 100 내지 140 중량부, 방향족 프로세스 오일 80 내지 120 중량부, 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물 2 내지 8 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물은 스타이렌의 결합 함량이 35 내지 45%인 유화 중합 스타이렌-부타디엔 고무 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 비표면적 120 내지 160 ㎡/g이고 DPB 흡유량이 120cc/100g 이상인 카본 블랙 100 내지 140 중량부, 방향족 프로세스 오일 80 내지 120 중량부, 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물 2 내지 8 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진다.

본 발명에서 사용하는 고무는 그립 성능 및 정지 마찰 성능을 향상시키기 위하여 스타이렌 함유량이 높은 스타이렌-부타디엔 고무를 사용하며, 스타이렌 결합 함량이 35 내지 45%인 것이 바람직하다.

상기 고무 조성물에서 카본 블랙은 그립 성능을 향상시키기 위하여 입자가 작고 구조가 발달한 것을 사용하여야 한다. 따라서 질소 흡착 비표면적 120 내지 160 ㎡/g 이고, DBP 흡유량은 120cc/100g 이상인 카본 블랙이 바람직하다.

상기 카본 블랙을 100 중량부 미만으로 사용하게 되면 고무 조성물의 그립 성능과 정지 마찰력이 저하되고, 140 중량부를 초과하여 사용하게 되면 고무 조성물의 점착력이 너무 커지게 된다. 따라서, 카본 블랙을 100 중량부 내지 140 중량부 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고무 조성물에 사용되는 방향족 프로세스 오일은 스타이렌-부타디엔 고무에 함유된 오일과 별도로 첨가하는 오일을 의미한다.

상기 방향족 프로세스 오일은 카본 블랙의 양을 한정한 이유와 동일한 이유로 인하여, 80 중량부 내지 120 중량부 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고무 조성물에 함유되는 지방산 에스테르와 금속염, 예를들면 지방산 에스테르(C14)와 아연, 마그네슘염의 혼합물은 지방산 에스테르와 염의 비율이 90 : 10이고, 비중이 1.07 내지 1.17이고, 연화점이 60 내지 80℃인 것을 사용한다.

상기 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물을 2 중량부 이상을 함유하는 고무 조성물은 그립 성능에서는 약간 떨어지지만 반바리 기계 또는 오픈 롤 등에 점착되는 가공상의 문제를 해결할 수 있고, 반대로 8 중량부를 초과하여 사용하는 고무 조성물은 반바리 기계 또는 오픈 롤 등에 점착되는 가공상의 문제는 해결되지만 그립 성능은 상당히 떨어진다.

또한, 25 및 80℃에서의 경도를 비교해 볼 때, 상기 혼합물을 2 내지 8 중량부 사용한 경우에는 사용하지 않은 경우와 경도의 차이가 거의 없지만 상기 혼합물을 8 중량부 초과로 사용하는 경우에는 이것을 사용하지 않은 경우의 경도와 상당한 차이가 있다.

본 발명의 고무 조성물에서 사용한 통상의 첨가제로는 산화 아연, 노화 방지제, 유황 및 가류 촉진제 등이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면, 다음과 같으며 본 발명은 다음 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

다음 표 1과 같이 오일 37.5 중량부가 혼입되어 있는 스타이렌 결합함량이 40.4%인 유화중합 스타이렌-부타디엔 고무(SBR) 100 중량부에 대하여, 카본 블랙 120 중량부, 방향족 프로세스 오일 90 중량부, 산화 아연 3.0 중량부, 노화방지제 5.0 중량부, 가류 촉진제 2.9 중량부 및 지방산 에스테르(C14)와 아연, 마그네슘염의 혼합물(상품명 : Promix 520) 2 중량부를 혼합하여 이루어진 고무 조성물을 제조하였다.

실시예 2

상기 Promix 520을 5 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 하여 고무 조성물을 제조하였다.

실시예 3

Promix 520을 8 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 하여 고무 조성물을 제조하였다.

비교예 1

Promix 520을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 하여 고무 조성물을 제조하였다.

비교예 2

Promix 520을 10 중량부 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성으로 하여 고무 조성물을 제조하였다.

[표 1]

프로세스 오일 : SBR에 함유된 오일과 별도로 첨가하는 오일의 총합계량.

Promix 520 : 지방산 에스테르(C14)와 아연, 마그네슘염의 혼합물.

시험예

상기 실시예 1 내지 3과 상기 비교예 1 및 2의 고무 조성물에 대하여 다음과 같은 시험을 시행하였다.

(1) 반바리 기계 또는 오픈 롤에서의 작업성 : 반바리 기계 또는 오픈 롤에서의 작업시, 고무 조성물의 반바리 기계 또는 오픈 롤에 대한 점착 정도를 가지고 상대적으로 순위를 매겨 반바리 기계 또는 오픈 롤에서의 작업성을 측정하였다.

(2) 동적 손실계수 : 0.5% 스트레인(strain)으로 10 Hz 주파수에서 측정한 값이며 측정 방법은 온도를 순차적으로 변화시키는 방식(temperature sweep)으로 토션 유형(torsion type)의 점탄성 시험기를 이용하였다.

동적 손실계수는 60 tanδ이고, 이것은 마른 노면에서의 그립 성능에 대한 실험적 자료로서 이 값이 클수록 타이어 상에서 마른 노면에서의 그립 성능이 좋아지는 경향임을 나타낸다. 또한 동적 손실계수가 클수록 정지 마찰 성능이 향상된다.

(3) 경도 : ASTM 쇼어-A 경도계로 각각 25℃와 80℃에서 측정하였다.

실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2의 반바리 기계 또는 오픈 롤에서의 작업성, 동적손실계수 및 경도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

[표 2]

위의 표 2에서 보는 바와 같이, Promix 520을 함유하는 실시예 1 내지 3과 비교예 2는 상기 Promix 520을 함유하지 않은 기존예보다 반바리 기계 또는 오픈 롤에서의 작업성에서 유리함을 알 수 있다.

또한 동적 손실 계수를 비교할 때, Promix 520을 각각 2 중량부, 5 중량부 및 8 중량부 함유한 실시예 1, 2 및 3의 경우는 Promix 520을 함유하지 않은 비교예 1에 비해서 마른 노면에서의 그립 성능이 약간 떨어지지만, Promix 520을 10 중량부 사용 경우는 상당히 떨어지는 것을 관찰할 수 있었다.

25℃ 및 80℃에서의 경도를 비교해 볼 때, 실시예 1 내지 3과 비교예 1을 비교해보았을 때 차이점이 거의 없음을 알 수 있었다. 그러나 비교예 2의 경우는 비교예 1의 경도와 차이가 많이 있음을 알 수 있었다.

본 발명에 의한 고무 조성물은 그립 성능이나 정지 마찰 성능의 저하 없이 반바리 기계 또는 오픈 롤 등에 점착되는 가공상의 문제점를 해결할 수 있다.

Claims (2)

1. 스타이렌 결합 함량이 35 내지 45%인 유화 중합 스타이렌-부타디엔 고무 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 비표면적 120 내지 160 ㎡/g이고 DPB 흡유량이 120cc/100g 이상인 카본 블랙 100 내지 140 중량부, 방향족 프로세스 오일 80 내지 120 중량부, 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물 2 내지 8 중량부 및 통상의 첨가제로 이루어진 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지방산 에스테르와 금속염의 혼합물은 지방산 에스테르(C14)와 아연, 마그네슘염의 혼합물로서, 비중이 1.07 내지 1.17이고, 연화점이 60 내지 80℃인 고속 경주 자동차용 타이어 트래드 고무 조성물.