KR100513232B1 - 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 원료고무 100 중량부에 대하여 내열성 노화방지제로서 단량체(monomer)와 다량체(dimer and trimer)의 비율이 1:9∼1.5:8.5인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 1∼3 중량부 포함하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
본 발명은 종래 내열성 노화방지제로 사용하던 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린에 있어서 단량체의 함량을 감소시키고 다량체의 함량을 증가시킨 것을 트레드 고무조성물의 내열성 노화방지제로 사용하여 내열성 및 노화방지 성능이 우수하면서 노화시 마모성능이 급격히 하락하는 것을 방지할 수 있는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.

Description

트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물{Tire tread rubber composition for truck and bus}
본 발명은 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 원료고무 100 중량부에 대하여 내열성 노화방지제로서 단량체(monomer)와 다량체(dimer and trimer)의 비율이 1:9∼1.5:8.5인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline) 1∼3 중량부 포함하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 관한 것이다.
공기압 타이어의 트레드 고무는 천연고무를 주원료로 하여 기타 공정조제로서 카본블랙, 노화방지제, 연화제, 가류제 및 가류촉진제를 사용하여 제조되며 타이어의 여러부위중 지면과 직접적으로 접촉하기 때문에 내열성능, 내마모성능 및 노화물성이 우수하게 설계되어야 한다.
천연고무를 주원료로 사용하는 트럭 및 버스용 트레드 고무의 경우 노화방지제는 일반적으로 산화방지 기능 및 내열성이 우수한 내열성 노화방지제로서 퀴놀린(Quinoline)계인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린을 사용하여 지속적인 용출(migration)작용을 통해 내산화 및 내열기능을 유지하도록 하는데 타이어의 계속적인 사용으로 지면과의 마찰에 의한 열노화가 진행됨에 따라 내열성 노화방지제의 용출이 급격히 진행되어 트레드 고무의 마모성능이 급격히 하락하는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 노력하던중 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린의 구성성분에 있어서 단량체의 함량을 줄이고 다량체의 함량을 증가시킨 것을 내열성 노화방지제로 사용하면 내열성 및 노화방지 성능은 동일하게 유지하면서 노화시의 마모성능이 급격히 하락하는 문제를 해결할 수 있음을 알게 되었다.
따라서 본 발명은 종래 내열성 노화방지제로 사용하던 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린에 있어서 단량체의 함량을 감소시키고 다량체의 함량을 증가시킨 것을 트레드 고무조성물의 내열성 노화방지제로 사용하여 내열성 및 노화방지 성능이 우수하면서 노화시 마모성능이 급격히 하락하는 것을 방지할 수 있는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물은 공지의 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100 중량부에 대하여 단량체(monomer)와 다량체(dimer and trimer)의 비율이 1:9∼1.5:8.5인 내열성 노화방지제로서 퀴놀린계인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 1∼3 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 원료고무는 천연고무를 단독으로 사용하거나 천연고무와 합성고무가 1:1로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.
상기 내열성 노화방지제의 단량체(monomer)와 다량체(dimer and trimer) 비율에 있어서 단량체 비율이 1 미만이면 고무의 초기 내열성능, 내마모성능 및 노화물성이 하락하는 문제가 있고, 단량체 비율이 1.5 초과하면 열노화가 진행됨에 따라 노화방지제의 용출이 급격히 진행되어 트레드 고무의 마모성능이 급격히 하락하는 문제가 있어 본 발명에서 내열성 노화방지제는 단량체와 다량체의 비율이 1:9∼1.5:8.5인 퀴놀린계 노화방지제를 사용하는 것이 좋다.
한편 상기의 노화방지제를 원료고무 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만 사용하면 내열성 노화방지제의 역할을 하지 못하는 문제가 있고, 3 중량부 초과 사용하면 과사용된 내열성 노화방지제가 도리어 고무의 물성을 감소시킬 수 있기 때문에 본 발명에서 내열성 노화방지제는 원료고무 100 중량부에 대하여 1∼3 중량부 포함하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 이들은 본 발명의 일예로서 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
<비교예>
하기의 표 1과 같이 원료고무인 천연고무 100 중량부에 대하여 보강충진제로서 카본블랙(N330) 48 중량부, 아연화 5 중량부, 스테아린산 3 중량부, 내열성 노화방지제로서 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(S-RD, 남경화공창, 중국 남경시) 1 중량부, 공지의 노화방지제 4 중량부, 프로세스 오일 6 중량부, 유황 1.7 중량부, 가황촉진제 0.7 중량부를 밴부릭 믹서에서 혼합한 후 160℃에서 30분 동안 가류하여 타이어 트레드 고무를 제조하였다.
상기에서 노화방지제인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(S-RD, 남경화공창, 중국 남경시)은 단량체 함량이 30 중량%, 다이머(dimer) 이상의 다량체 함량이 70 중량% 이고, 연화점이 87.8℃인 것이다.
<실시예>
하기의 표 1과 같이 원료고무인 천연고무 100 중량부에 대하여 보강충진제로서 카본블랙(N330) 48 중량부, 아연화 5 중량부, 스테아린산 3 중량부, 내열성 노화방지제로서 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(Kumanox-RD, 금호몬산토, 대한민국) 1 중량부, 공지의 노화방지제 4 중량부, 프로세스 오일 6 중량부, 유황 1.7 중량부, 가황촉진제 0.7 중량부 혼합한 후 밴부릭 믹서에서 160℃에서 30분 동안 가류하여 타이어 트레드 고무를 제조하였다.
상기에서 노화방지제인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(Kumanox-RD, 금호몬산토, 대한민국)은 단량체 함량이 15 중량%, 다이머(dimer) 이상의 다량체 함량이 85 중량%이고, 연화점이 89.1℃인 것이다.
표 1. 비교예 및 실시예의 고무조성물(단위 : 중량부)
항목 비교예 실시예
천연고무 100 100
카본블랙 48 48
아연화 5 5
스테아린산 3 3
내열성 노화방지제* 1 -
내열성 노화방지제** - 1
기타 노화방지제 4 4
프로세스 오일 6 6
유황 1.7 1.7
가류촉진제 0.7 0.7
* 내열성 노화방지제 : S-RD
** 내열성 노화방지제 : Kumanox-RD
<시험예 1>
상기 비교예 및 실시예에 의해 제조한 트레드 고무중의 일부시편을 ASTM 관련 규정에 의해 내오존성능, 인장물성 및 마모성능을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.
표 2. 비교예 및 실시예의 트레드 고무의 물성 측정결과
항목 비교예 실시예
내오존성능(오존챔버) 정적 평가 양호 양호
동적 평가 양호 양호
인장물성(초기/노화*) 경도(Shore A) 60/61 60/61
300% 모듈러스(kg/cm2) 102/108 99/112
인장강도(kg/cm2) 294/175 301/188
신율(%) 611/401 629/468
마모성능(초기/노화*) 피코(pico, g) 0.029/0.076 0.029/0.057
딘(din, g) 0.228/0.443 0.222/0.403
*노화는 105℃에서 120hr 동안 방치
<시험예 2>
상기 비교예 및 실시예에 의해 제조한 트레드 고무를 11.00-20 규격 타이어의 실차시험을 실시하여 내마모성능을 측정하고 그 결과를 아래의 표 3에 정리하여 나타내었다.
표 3. 비교예 및 실시예의 트레드 고무의 내마모성능 측정결과
항목 비교예 실시예
10000km 주행시점의 마모지수(km/mm) 4820(100%) 4910(100%)
20000km 주행시점의 마모지수(km/mm) 5598(116%) 6118(125%)
30000km 주행시점의 마모지수(km/mm) 6088(126%) 6835(139%)
40000km 주행시점의 마모지수(km/mm) 7261(151%) 8254(168%)
* 마모지수는 높을수록 성능이 우수함을 나타냄
** 주행거리가 늘어남에 따라 실시예의 초기 마모지수 대비 노화 마모지수 향상율이 크게 나타남
상기 시험예의 결과에서처럼 내열성 노화방지제인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린에 있어서, 단량체의 함량이 감소(다량체의 함량 증가)한 실시예의 고무가 실시예의 고무보다 단량체의 함량이 많은 비교예의 고무와 비교시 물성이 동등 수준을 유지하면서 급격한 내마모특성의 하락을 감소시켜 결과적으로 내마모성능이 향상됨을 알 수 있다.

Claims (2)

  1. 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
    원료고무 100중량부에 대하여 단량체와 다이머(dimer), 트라이머(trimer)의 다량체의 비율이 1:9∼1.5:8.5인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 1∼3중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 트럭 및 버스용 타이어 트레드 고무조성물.
  2. 삭제
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