KR100512133B1 - 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무에 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 첨가하므로써 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합고무에 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 첨가하므로써 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
최근 자동차 연비 특성 개선을 위해 저발열 특성을 나타내는 트레드 고무 조성물이 요구되고 있으나, 제동성과 내마모성이 상호 반비례하는 특성이 있으므로 양자를 동시에 개선하는데 어려움이 있었다.
고무 조성물에 사용되는 여러가지 충진제 중에서 가장 중요하고 널리 이용되는 카본블랙은 고무에 대한 보강성의 측면에서 특히 우수하다. 하지만 고무에 강하게 결합하는 특성으로 인해서 타이어의 회전저항이 증가하게 되고, 이로 인해 주행시 증가된 회전저항은 자동차의 연료소비량을 실질적으로 늘어나게 한다.
타이어의 회전저항을 개선하기 위해 기존에 사용했던 방법으로는 입자경이 작은 카본블랙을 소량 사용하는 방법과, 입자경이 큰 카본블랙을 다량 사용하는 방법이 있었다. 그러나 카본블랙을 소량 사용할 경우 내마모성이 하락하는 문제점이 있고, 반면 다량 사용하는 경우는 내마모성 향상은 기대되지만 회전저항 특성이 하락하는 문제점이 있으며, 또한 카본블랙의 분산 특성 및 공정성에 있어서도 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 첨가하므로써 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 합성고무, 천연고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무 100phr에 대하여 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 45∼80phr 첨가하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 회전저항이 개선된 타이어용 트레드 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 고무는 합성고무, 천연고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 카본블랙은 통상의 카본블랙과 비교하여 동등 범위의 BET, DBP를 가지면서 평균 응집체 크기와 넓이가 증가된 나노구조의 카본블랙으로서, 카본블랙 제조업계에서 개발, 시판되고 있으나, 타이어 분야에 적용되지 않고 있다. 그 물성은 BET가 90∼120㎡/g이고, DBP는 110∼150ml/100g, 평균 응집체 크기가 100∼140nm, 넓이가 60nm 이상인 것이 바람직하다. 이 나노구조를 갖는 카본블랙의 첨가량은 45∼80phr이 바람직하다. 카본블랙의 첨가량이 45phr 미만인 경우에는 내마모성이 하락하고, 80phr을 초과하는 경우에는 회전저항 특성이 하락하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 고무 조성물에는 통상적인 고무 조성물용 첨가제들, 예로서 아연, 스테아린산, 노화방지제, 왁스, 아로마틱 오일, 황, 촉진제 등의 첨가제들을 적절히 선택하여 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제들의 선택 및 사용량은 당분야에서는 공지이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 카본블랙의 화학특성을 표 1에 나타내며, 실시예 및 비교예에서의 고무 조성물의 조성비는 표 2와 표 3에 나타내었다.
<실시예 1∼2 및 비교예 1∼2>
실시예 1
오일이 첨가된 용액중합 스티렌 부타디엔 고무(Oil extended S-SBR) 96phr(순수 고무량 70phr), 부타디엔 고무(BR) 30phr, 나노구조를 갖는 카본블랙 B 80phr, 아연 3.0phr, 스테아린산 2.0phr, 노화방지제 1.5phr, 왁스 1.0phr, 아로마틱 오일 10phr을 넣어 혼합한 후 150℃에서 방출하였다. 그 고무 배합물에 황 1.5phr 및 촉진제 1.5phr을 반바리 믹서에 넣고, 다시 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
실시예 2
나노구조의 카본블랙 B 대신 나노구조의 카본블랙 D를 80phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
비교예 1
나노구조의 카본블랙 B 대신 기존의 카본블랙 A를 80phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
비교예 2
나노구조의 카본블랙 B 대신 기존의 카본블랙 C를 80phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
<실시예 3∼4 및 비교예 3∼4>
실시예 3
천연고무 100phr, 나노 구조를 갖는 카본블랙 B 45phr, 아연 5.0phr, 스테아린산 2.0phr, 노화방지제 1.5phr, 왁스 1.5phr, 아로마틱 오일 3.0phr을 넣어 혼합한 후 150℃에서 방출하였다. 그 고무 배합물에 황 1.6phr, 지연제 0.2phr 및 촉진제 1.2phr을 반바리 믹서에 넣고, 다시 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
실시예 4
나노구조의 카본블랙 B 대신 나노구조의 카본블랙 D를 45phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
비교예 3
나노구조의 카본블랙 B 대신 기존의 카본블랙 A를 45phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
비교예 4
나노구조의 카본블랙 B 대신 기존의 카본블랙 C를 45phr 첨가하는 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 혼합하여 110℃에서 방출하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고무 조성물로부터 시편을 제작하여 가류시킨 후 측정한 물성 결과를 하기 표 4와 표 5에 나타내었다.
이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 고무 조성물은 보강제로서 나노구조의 카본블랙을 사용하므로써 내마모성 및 회전저항이 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 카본블랙 A와 카본블랙 B의 STM 표면 거칠기 측정 결과이다.
Claims (2)
- 고무 100phr에 대하여, 보강제로서 BET가 90∼120㎡/g이고, DBP는 110∼150ml/100g, 평균 응집체 크기가 100∼140nm, 넓이가 60nm 이상인 나노구조의 카본블랙을 45∼80phr 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 고무는 천연고무, 합성고무 또는 천연고무와 합성고무의 혼합물로 된 혼합고무중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 타이어용 트레드 고무 조성물.
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