KR100558956B1 - 공기 보유성이 우수한 승용차용 인너라이너 고무조성물 - Google Patents

공기 보유성이 우수한 승용차용 인너라이너 고무조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 보유성이 우수한 승용차용 인너라이너 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 원료고무로 할로부틸고무를 함유하는 공지의 인너라이너 고무조성물에 있어서, 충진제로서 폴리비닐알콜 단섬유를 포함하는 승용차용 인너라이너 고무조성물 및 동 고무조성물로 이루어진 인너라이너를 포함하는 승용차용 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 인너라이너 고무조성물은 공지의 인너라이너 고무조성물에 있어서, 할로부틸고무가 함유된 원료고무 100phr에 충진제로서 폴리비닐알콜(PVA) 단섬유를 1∼5phr 포함한다.

Description

공기 보유성이 우수한 승용차용 인너라이너 고무조성물{Inner liner composition having excellent air retention property for passenger car tire}
본 발명은 공기 보유성이 우수한 승용차용 인너라이너 고무조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 원료고무로 할로부틸고무를 60% 이상 함유하는 공지의 인너라이너 고무조성물에 있어서, 충진제로서 폴리비닐알콜 단섬유를 포함하는 승용차용 인너라이너 고무조성물 및 동 고무조성물로 이루어진 인너라이너를 포함하는 승용차용 타이어에 관한 것이다.
타이어는 적정 공기압을 장기간 유지함에 따라 내구성을 증대할 수 있고, 공기투과저항성이 우수한 고무재질을 사용하면 요구되는 공기압을 유지하면서 중량을 감소할 수 있어 연비의 절감과 타이어 중량을 절감할 수 있다. 특히 승용차용 타이어의 경우 내부공기 유지가 1개월에 97.5% 이상 유지해야만 한다.
타이어 중에서 이러한 역할을 하기 위해서 공기투과저항성이 우수한 할로부틸고무를 함유하는 고무조성물로 이루어진 인너라이너를 사용하고 있다.
승용차용 타이어는 타이어의 공기압 유지능 요구수준에 부합하도록 공기유지 성능이 우수한 할로부틸고무를 사용하지만 할로부틸고무는 가격이 비싸고 압연가공성이 열악하여 할로부틸고무의 함량을 인너라이너 원료고무 무게의 60∼80% 정도로 하면서 타이어 제조시에 변형이 없이 인너라이너 압연규격을 유지할 수 있도록 두께를 결정하며, 재료비용 및 품질의 균일성을 고려하여 설계되고 있다.
그러나 최근 환경문제가 전세계적인 문제로 대두되면서 모든 공산품들이 환경에 친화적인 제품으로 변경이 요구되고 있으며, 타이어 분야에서도 차량의 연료비 증대와 환경오염문제 때문에 타이어의 경량화를 필요로 하고 있다.
인너라이너의 주요 기능인 공기압유지 성능은 이에 적합한 할로부틸고무의 양을 원료고무 무게의 80% 이상으로 증대함으로써 향상이 가능하나 그린강도(Green strength)의 하락에 따른 가공상에 발생하는 인너라이너의 두께, 폭, 길이 등의 규격변형이 일어나므로 제품의 균일성을 위해 이러한 가공상의 문제가 해결되어야 한다.
따라서 인너라이너에 있어서, 공기압 유지문제와 타이어 제조과정에서 두께의 변형과 과량의 제조불량이 발생하는 공정문제의 해결을 위해서 80% 이상의 할로부틸고무의 함량을 갖는 고무혼합물을 1.2mm 이상의 두께를 유지하거나, 1.0 mm의 할로부틸 함량 고무에 일반고무를 1.0mm 이상 덧붙여 사용해야 하는 문제가 있다.
승용차용 타이어에 있어서, 인너라이너는 가장 고가의 혼합고무이며 타이어 자체무게에서도 15∼20%를 차지하고 있어 중량절감이 절실한 부분이다.
본 발명은 인너라이너에 있어서 공기유지성이 우수한 할로부틸고무를 원료고무중에 80∼100phr 사용하면서 두께를 최소화하여 중량을 절감하고 인너라이너의 그린강도 상승을 위해 폴리비닐알콜(PVA) 단섬유를 함유하여 압연규격을 균일하게 제조할 수 있도록 하여 두께를 최소화하여 궁극적으로 타이어의 중량을 절감할 수 있는 인너라이너 고무조성물의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 폴리비닐알콜(PVA) 단섬유를 함유하는 고무조성물로 이루어진 인너라이너가 포함된 승용차용 타이어의 제공을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 인너라이너 고무조성물은 공지의 인너라이너 고무조성물에 있어서, 할로부틸고무가 함유된 원료고무에 충진제로서 폴리비닐알콜(PVA) 단섬유를 포함한다.
본 발명에서 원료고무는 종래 타이어용 인너라이너 고무조성물의 원료고무로서 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 원료고무의 일예로서 본 발명에서는 클로로부틸고무 또는 브로모부틸고무와 같은 할로부틸고무와 천연고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌이 함유된 스티렌 부타디엔 고무 또는 니트릴을 포함하는 스티렌 부타디엔 고무를 6:4∼9:1의 비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다. 또한 클로로부틸고무, 브로모부틸고무의 할로부틸고무를 각각 단독으로 사용할 수 있다. 이 경우에 할로부틸 고무의 가격이 고가이기 때문에 두께를 낮게 사용하여야만 하고 이때는 할로부틸고무의 특성으로 압연 후 수축율이 크고 얇은 두께에 의한 영향으로 두께가 불균일해지며 폭과 규격조정이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 고함량 할로부틸(80%이상) 고무성분의 인너라이너 고무조성물에서 주요 구성성분인 폴리비닐알콜 단섬유는 길이가 0.2∼5mm인 것을 원료고무 100phr에 대하여 1∼5phr 사용할 수 있다.
폴리비닐알콜이 원료고무 100phr에 대하여 1phr 미만 사용하면 추후 인너라이너 고무 제조시 압연과 타이어 제조과정에서 발생하는 치수변형에 대한 안정성을 부여하기 어려운 문제가 있고, 5phr 초과 사용하면 과량의 폴리비닐알콜 단섬유의 사용으로 인해 인너라이너 고무의 다른 첨가제 성분과 결합하지 못하는 문제가 있다. 따라서 인너라이너 고무조성물에서 주요 구성성분인 폴리비닐알콜 단섬유는 원료고무 100phr에 대하여 1∼5phr 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명에서 폴리비닐알콜 단섬유의 길이가 0.2mm 미만 인 것을 사용하면 추후 인너라이너 고무 제조시 압연과 타이어 제조과정에서 발생하는 치수변형에 대한 안정성을 부여하기 어려운 문제가 있고, 5mm 초과한 것을 사용하면 인너라이너 고무 제조공성시 분산이 나빠 고무성분의 불균일성 발생과 온도 상승에 따른 공정성이 감소할 우려가 있다. 따라서 본 발명의 인너라이너 고무조성물에서 주요 구성성분인 폴리비닐알콜 단섬유는 길이가 0.2∼5mm인 것 사용하는 것이 좋다.
한편 본 발명의 인너라이너 고무조성물에 있어서, 인너라이너 고무의 공기투과성을 증대할 목적으로 탄산칼슘(CaCO3)나 수산화칼슘(Ca(OH)2)와 같은 충진제(filler)를 원료고무 100phr에 대하여 5∼15phr 첨가할 수 있다. 이러한 충진제들은 당업자가 선택적으로 사용할 수 있다.
상기의 인너라이너 고무조성물로 이루어진 인너라이너는 두께를 0.5∼1.0mm으로 최소화하면서 공기유지성은 증대되고 제품의 균일성을 확보할 수 있기 때문에, 종래 인너라이너에 비해 1/2 정도로 인너라이너 층을 갖도록 하여 타이어의 성능을 증대하고 중량을 감소할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 원료고무, 폴리비닐알콜 단섬유 이외에 종래 타이어용 인너라이너 고무조성물에 사용되는 충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어용 인너라이너 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
한편 본 발명은 상기의 폴리비닐알콜(PVA) 단섬유를 함유하는 인너라이너 고무조성물로 이루어진 인너라이너가 구비된 승용차용 타이어를 포함한다.
이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<비교예>
클로로부틸고무 60phr과 천연고무 40phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 카본블랙(N660) 67phr, 페놀릭레진 3phr, 산화아연 2phr, 스테아린산 1.0phr, DM 0.8phr, 디페닐구아니딘(DPG) 0.8phr, 유황 1.2phr, 파라핀 오일 10phr을 밴버리 믹서에 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류하고 1.0mm 두께를 가지는 고무시편을 제조하였다.
<실시예 1>
클로로부틸고무 60phr과 천연고무 40phr로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 폴리비닐알콜 단섬유 1phr, 카본블랙(N660) 67phr, 페놀릭레진 3phr, 산화아연 2phr, 스테아린산 1.0phr, 2-2디벤조티아질디설파이드(DM) 0.8phr, 디페닐구아니딘(DPG) 0.8phr, 유황 1.2phr, 파라핀 오일 10phr을 밴버리 믹서에 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류하고 1.0mm 두께를 가지는 고무시편을 제조하였다.
상기에서 폴리비닐알콜 단섬유는 길이가 2mm인 것을 사용하였다.
<실시예 2>
폴리비닐알콜 단섬유 3phr을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 고무시편을 제조하였다.
<시험예>
상기 비교예 및 실시예 1,2에서 제조한 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 의해 300%모듈러스, 신율, 125%그린강도 및 공기투과성과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
표 1. 비교예 및 실시예 고무의 물성
항목 비교예 실시예 1 실시예 2
300%모듈러스 (kgf/cm2) 78 92 121
신율(%) 480 419 375
125%그린강도 (kgf/cm2) 28 43 56
공기투과성 (m4/sec.N) 3.81E-17 4.51E-16 4.43E-16
상기 표 1에서 처럼 본 발명의 인너라이너 고무조성물에 의해 제조한 고무는 종래 고무에 비해 300%모듈러스, 125%그린강도 및 공기투과성과 같은 특성이 향상됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 고무조성물에 의해 제조한 인너라이너는 공기유지성은 증대되고 제품의 균일성을 확보할 수 있기 때문에, 타이어의 성능을 증대하고 중량을 감소할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 공지의 인너라이너 고무조성물에 있어서,
    할로부틸고무가 함유된 원료고무 100phr에 대하여 폴리비닐알콜 단섬유 1∼5phr와 탄산칼슘 또는 수산화칼슘 5∼15phr 포함하는 것을 특징으로 하는 인너라이너 고무조성물.
  2. 제1항에 있어서, 원료고무중에 브로모부틸고무 또는 클로로부틸고무의 할로부틸 고무가 80∼100phr 포함됨을 특징으로 하는 인너라이너 고무조성물.
  3. 특허청구범위 제1항의 고무조성물로 이루어진 인너라이너를 포함하는 승용차용 타이어.
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