KR100513231B1 - 내구성이 향상된 고속타이어용 트레드 고무 조성물 - Google Patents

내구성이 향상된 고속타이어용 트레드 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트레드 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속주행시 내발열성 및 내블로우-아웃(Blow-out) 특성 향상으로 내구성능이 향상된 고속 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 타이어 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 알리파틱 징크 염(Zinc soap of aliphatic)과 아로마틱 카르복실산(Aromatic carboxylic acids)이 주로 혼합된 징크 염인 악티베이터-73 2∼5 중량부와, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl)benzene) 1∼2 중량부를 포함하여 제동성능 및 조종 안정성능의 하락없이 내구력을 향상시킨 고속타이어용 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

내구성이 향상된 고속타이어용 트레드 고무 조성물{Tread compound for high speed tire improved durability}
본 발명은 트레드 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속주행시 내발열성 및 내블로우-아웃(Blow-out) 특성 향상으로 내구성능이 향상된 고속 타이어용 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
최근 자동차 기술이 비약적으로 발전하고 제반 도로여건이 좋아지면서 고속 주행하는 차량들이 나날이 증가하고 있다. 특히 차량이 고속으로 주행할 수 있는 고속도로와 도시 고속화도로에 의해서 전국이 일일 생활권에 속해지면서 차량을 이용한 물류 및 사람의 이동이 많아지고 있으며 물류 및 사람의 이동에서 도로에서 체류하는 시간을 줄이고자 대부분의 차량이 시속 100km 이상의 고속주행을 하고 있다.
이러한 고속 주행시 특히 차량을 지지하는 타이어의 상태가 중요한바 타이어가 안정하지 못하면 차량이 움직임이 불안정하면서 동시에 차량을 운전하는 운전자 및 승객이 불안해하여 사고의 위험성이 증대되고 있다. 특히 최악의 경우 고속주행 차량의 운전중에 타이어가 펑크가 발생하면 차량내의 승객들의 대부분은 중상을 입거나 심하면 목숨을 잃는 경우도 발생한다.
타이어가 펑크난 상태에서도 차량의 안정성을 유지하기 위해서는 타이어의 사이드월(side wall) 부위에 강도가 높은 고무를 부착하여 자동차의 하중을 지지할 수 있어야 한다. 또한 타이어의 펑크 발생시에 계속적으로 가혹한 굴곡운동을 받기 때문에 이때 발생되는 열의 발생을 최소화시키고 과도한 열에 의해 고무가 절단되는 블로우-아웃(blow out) 현상의 발생을 억제할 수 있는 고무가 필요하다.
그래서 고속 주행용 타이어 트레드 고무조성물은 제동성 및 조종 안정성을 향상시키기 위해 고스티렌을 함유하는 스티렌 부타디엔 고무(High Styrene SBR) 또는 카본블랙 및 실리카와 같은 보강성 충진제를 과량 사용하는 방법을 이용하고 있다. 그러나 이와 같은 방법을 사용할 경우 트레드 고무조성물의 발열 및 블로우-아웃 성능이 하락되어 고속 주행시 타이어의 내구성능이 하락되는 문제점이 발생된다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 노력하던중 타이어 트레드 고무 조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 알리파틱 징크 염(Zinc soap of aliphatic)과 아로마틱 카르복실산(Aromatic carboxylic acids)이 주로 혼합된 징크 염으로서 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24인 악티베이터-73 2∼5 중량부와, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl)benzene) 1∼2 중량부를 포함하여 제동성능 및 조종 안정성능의 하락없이 내구력을 향상시킨 고속타이어용 트레드 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 트레드 고무조성물은 공지의 트레드 고무조성물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무를 단독으로 사용하거나 스티렌 부타디엔 고무와 부타디엔 고무를 포함하는 원료고무 100 중량부에 대하여, 알리파틱 징크 염(Zinc soap of aliphatic)과 아로마틱 카르복실산(Aromatic carboxylic acids)이 주로 혼합된 징크 염으로서 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24인 악티베이터-73 2∼5 중량부와, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl) benzene) 1∼2 중량부를 포함함으로써 고속 주행시 내발열성 및 내블로우-아웃 특성이 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 원료고무로 사용할 수 있는 스티렌 부타디엔 고무는 스티렌 함량이 45%이 이상으로 높은 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 부타디엔을 구성하는 구조중 비닐 함량이 35% 이상으로 높은 용액중합 스티렌 부타디엔 고무를 사용할 수 있다. 또한 스티렌 부타디엔과 부타디엔 고무의 혼합물을 원료고무로 사용하는 경우 다양한 혼합량으로 이들의 적적 혼합비를 측정한바 스티렌 부타디엔 고무 60∼90 중량부 및 부타디엔 고무 10∼40 중량부로 구성된 원료고무를 사용하는 것이 좋다.
악티베이터-73은 가황과정에서는 활성제로 작용하여 고무의 가교밀도를 높여 물성을 강화시키지만 미가류된 고무상태에서는 윤활제로 작용하여 고무의 점도를 크게 낮추는 작용을 한다.
본 발명은 전기에서 언급한 악티베이터-73 및 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠의 사용량 미만 사용시 본 발명의 목적을 이루기 어려운 문제가 있고, 과량 사용하면 도리어 물성이 하락하여 고속타이어의 중요한 성능중의 하나인 제동성능 및 조종안정성이 하락하는 문제가 있어 본 발명은 원료고무 100 중량부에 대하여 악티베이터-73 2∼5 중량부, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠 1∼2 중량부 사용하는 것이 좋다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.
<비교예>
다음 표 1에 제시된 배합비와 같이 본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 85 중량부, 공정유 30 중량부, 노화방지제 5 중량부, 유황 2 중량부, 촉진제 1.7 중량부를 혼합한 후 밴버리믹서(Banbury mixer)를 사용하여 트레드 고무시편을 제조하였다.
<실시예>
다음 표 1에 제시된 배합비와 같이 본 발명은 원료고무 100중량부에 대하여 카본블랙 85 중량부, 공정유 30 중량부, 노화방지제 5 중량부, 유황 2 중량부, 촉진제 1.7 중량부, 악티베이터-73(독일 쉴&셀리아(schill & selia)사의 제품) 3중량부와, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠(1,3-bis(citracoimidomethyl)benzene, Perkalink-900) 2중량부를 혼합한 후 밴버리믹서(Banbury mixer)를 사용하여 트레드 고무시편을 제조하였다.
상기에서 악티베이터-73은 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24 이다.
표 1. 고무조성물 배합비(단위 : 중량부)
구분 비교예 실시예
원료고무 100 100
카본블랙 85 85
공정유 30 30
노화방지제 5 5
유황 2 2
촉진제 1.7 1.7
악티베이터-73 - 3
Perkalink-900 - 2
<시험예>
비교예와 실시예에서 제조한 트레드 고무는 ASTM 기준으로 물성을 측정하고 그 결과는 표2에 나타난 바와 같다.
표2. 물성시험 측정결과
구분 비교예 실시예
경도 72 72
300% 모듈러스 135 128
마모(g) 0.021 0.023
발열(℃) 40 35
Blow-out(분) 6.5 12.4
Tanδ 0℃ 0.372 0.378
내구력(245/45ZR17YR) 0.45 1.20
마모(Pico Abrasion) 측정의 결과인 피코 어브레이젼 테스트(Pico Abrasion Test)는 비.에프.굿리치 어브레이젼 테스트(B.F goodrich Abrasion Test)를 이용하여 측정한 후 마모된 값을 나타낸 것으로, 비교예에 비해 본 발명의 실시예가 고무의 마모 성능이 우수함을 알 수 있다.
상기 발열(Heat Built-up)은 발열테스트기를 이용하여 측정한 값으로, 비교예에 비해 본 발명의 실시예가 내발열 특성이 우수함을 알 수 있다.
블로우-아웃(Blow-Out)은 비.에프.굿리치 브로우 아웃 테스트(B.F.Goodrich Blow-out Test)를 이용하여 측정한 값으로 본 발명에 따른 실시예가 비교예보다 브로우아웃 시간이 길수록 브로우 아웃 특성이 우수함을 알 수 있다.
동적 점탄성(Tan δ)은 레오바이브론 테스트(Rheovibron test)를 이용하여 11Hz, 1.25% 스트레인(Strain) 조건으로 온도를 변화시키면서 측정한 후 그 값을 표에 나타낸 것이다. 여기서 Tan δ0℃값은 클수록 젖은 노면에서의 제동성능이 우수함을 나타낸 것으로, 표에 나타난 바와 같이 악티베이터-73와 Perkalink-900 적용 트레드 고무조성물이 악티베이터-73와 Perkalink-900 적용하지 않은 트레드 고무 조성물 보다 매우 월등한 내발열성과 내블로우-아웃 특성을 보여주고 있다.
내구력(245/45ZR17YR)은 유럽규정의 부하 내구력 측정방법(ECE-R30)으로 측정한 것으로 수치가 높을 수록 내구성능이 우수한 것이다.
상기 표 2에서처럼 본 발명의 내발열성 및 내 블로우-아웃 특성이 향상된 고무조성물에 의한 고무시편은 내구성능이 향상되어 고속주행시 운전자의 안전에 기여할수 있으며 안전하게 차량을 조정할 수 있다.

Claims (2)

  1. 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
    원료고무로 스티렌 함량이 45% 이상, 부타디엔 중 비닐함량이 35% 이상인 용액중합 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 알리파틱 징크 염(Zinc soap of aliphatic)과 아로마틱 카르복실산(Aromatic carboxylic acids)이 주로 혼합된 징크 염으로서 녹는점이 105∼117℃, 아연(Zn) 함량이 19.6%, 비중이 1.24인 악티베이터-73 2∼5중량부와, 1,3-비스(시트라코이미도메틸)벤젠 1∼2중량부 포함함을 특징으로 하는 고속타이어용 트레드 고무조성물.
  2. 삭제
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