KR100558961B1

KR100558961B1 - 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물

Info

Publication number: KR100558961B1
Application number: KR1020040000400A
Authority: KR
Inventors: 권동은
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050071983A

Abstract

본 발명은 천연고무 또는 부타디엔고무의 단독 고무 또는, 이들의 혼합고무를 원료고무로 하고, 여기에 화이버필러 0.1∼10phr, 저분자량 폴리부타디엔 0.1∼10phr가 첨가됨을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공한다. 상기 구성에 의하면, 고강도 화이버의 분산성 향상에 따라 제반 인장물성은 동등수준으로 유지하면서 경도상승과 내마모, 내마멸 특성이 현저하게 개선되는 효과가 있다.

Description

트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물{Rubber Compound of Rim flange for Truck Bus Tire}

본 발명은 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도 화이버 필러의 적용으로 내마모성능 및 내마멸성능이 향상된 트럭버스 타이어용 림플렌지 고무조성물에 관한 것이다.

트럭버스 타이어의 구성성분 중 림플렌지는 타이어 비드부를 보강하며 조종안정성 및 제반특성을 발현하는 중요한 구성성분이다. 림플렌지는 주행 중 보행자용 연석이나 이물질로부터 카카스층을 보호하고 타이어 트레드 노면에서 오는 충격을 완화하여 스트레스를 해소시켜 주며 승차감을 부여하여 주는 역할을 하여 림으로부터 마멸(체이핑)되는 현상에 견디도록 설계되어야 한다.

타이어가 장착되는 림의 형상에 따라 프로파일 조정에 의한 형상 변경으로 비드부를 보강하며 이러한 마멸현상을 어느 정도는 방지할 수 있다. 사이드월 두께가 두꺼울 경우 가류시 부피 과다로 인한 겹침성 에어함입 불량 발생으로 제품 사용시 분리사고의 요인이 되며, 사이드월 두께가 얇을 경우 타이어 주행 중 휠과의 마찰로 휠과 맞닿는 부위 즉 림 라인이 갈라지는 크랙사고를 발생할 수 있다.

림 플렌지 고무조성물에 의한 효과도 중요한 인자로 작용하고 있다. 일반적으로 폴리머는 이종 또는 삼종 성분의 천연고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무를 적정량 채용하면 인장 물성 등 제반 특성을 유지하면서 내마모 특성 및 내마멸 현상을 향상시킬 수 있다.

또한, 보강성 필러인 카본블랙에 의한 고무의 보강성능은 종래에서 그 비표면적(입자경)과 구조가 지배적인 요인이라고 생각되고 요구특성에 대응한 다양한 품종이 있다. 따라서 고무성분과의 배합에 있어서는 용도 특성에 적합한 다양한 종류의 카본블랙을 선택하여 사용하고 있다. 타이어 사이드월부의 림플랜지는 같은 가혹한 주행 조건하에서는 고도의 내마모성을 요구하는 하드계 카본블랙을 적용하고 있다. 최근 타이어의 고성능화와 주행의 가혹조건하에서는 요구되어지는 성능도 고도화되고 특히 내마모성과 저발열성을 겸비하는 것이 무엇보다도 중요하다. 일반적으로 카본블랙의 비표면적과 구조가 발달하면 내마모성은 증대하는 반면 발열성이 높게 되어 양쪽 특성에는 이율배반적 관계가 있다. 따라서, 고무조성물에 고내마모성과 저발열성을 동시에 부여하는 것은 극히 곤란하다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 특성을 가진 카본블랙을 사용하는 것이 종종 제안되고 있다. 림플렌지 고무조성물에 이종 또는 삼종성분의 폴리머 브렌드와 단일 또는 이종의 보강제 및 실리카를 사용하여 사용조건 및 요구특성을 만족하는 컴파운드가 사용되었다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서 카본블랙 A와 B를 단독고무성분과 배합, 혼련하여 일차 혼련물을 얻고, 특성을 가진 제 3필러인 실리카를 단독 고무성분에 배합, 혼련하여 얻어진 혼련물과 일정비율로 혼합하고 혼련하여 얻어진 조성물이 개시된 바 있지만, 고내마모성과 저발열성을 동시에 부여하는 것에는 아직까지도 한계가 있다.

본 발명은 상기 종래 기술이 지니는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 제반 인장물성은 동등수준으로 유지하면서 경도상승과 내마모, 내마멸 특성이 현저하게 개선된 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 천연고무 또는 부타디엔고무의 단독 고무 또는, 이들의 혼합고무를 원료고무로 하고, 여기에 화이버필러 0.1∼10phr, 저분자량 폴리부타디엔 0.1∼10phr가 첨가됨을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공한다.

본 발명은 바람직하게는 상기 화이버필러가 화이버함량이 40∼50중량％이고 폴리머릭 바인더 함량이 50∼60중량％로 구성되며 비중이 1.0±0.2인 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공한다.

본 발명은 바람직하게는 상기 화이버가 1∼2mm크기의 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공한다.

본 발명은 바람직하게는 저분자량 폴리부타디엔이 1,2 비닐함량이 30∼90중량％이고, 점도가 7.5∼2500포아즈(poise)이며, 수평균분자량이 2500∼9000의 범위인 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 제공한다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 사용되는 배합고무로는 천연고무, 또는 부타디엔의 단독고무이거나, 또는 이들의 혼합고무 중의 어느 것이나 사용이 가능하다. 혼합고무의 경우에는 그 함량 비율은 특별한 한정을 요하는 것은 아니나, 바람직하게는 천연고무 100∼90중량부와 부타디엔 고무 10∼90중량부로 조성하는 것이 좋다.

화이버 필러는 고무조성물에 첨가시 고분자의 낮은 기계적 물성을 개선하여 제반 인장물성의 변화없이도 소량 적용에도 경도상승 등 기계적 강도를 획기적으로 향상시켜 준다. 바람직하게는 상기 화이버 필러는 화이버함량이 40∼50중량％이고 폴리머릭 바인더 함량이 50∼60중량％로 구성되며 비중이 1.0±0.2인 것이 좋다. 보다 바람직하게는 상기 화이버는 1∼2mm 정도 크기의 아라미드 섬유인 것이 좋다. 본 발명에 사용되는 화이버 필러의 특성은 하기 표 1과 같다.

<표 1> 화이버 필러 특성표

구분	특성
비중	1.1±0.2
크기	1∼2mm
화이버/필러 조성비	아라미드/폴리머=40∼50/50∼60

바인더 폴리머로는 천연고무, 부타디엔고무, 아크릴로니트릴고무, 에틸렌프로필렌고무 등이 사용될 수 있다.

상기한 바와 같은 화이버 필러는 특별한 한정을 요하는 것은 아니나, 바람직 하게는 0.1∼10phr 첨가되는 것이 좋다. 만일, 사용량이 0.1중량부 미만일 경우, 내마모성, 내마멸성의 개선효과가 나타나지 않을 우려가 있고, 10중량부를 초과할 경우, 배합시 분산성이 불량하여 물성이 떨어지고 오히려 내마모성, 내마멸성이 하락할 가능성이 있다.

또한, 본 발명은 상기 화이버 필러의 분산성을 개선하여 인장강도의 향상에 의한 내마모성능, 내마멸 특성을 향상시키기 위해 저분자량 폴리부타디엔을 첨가한다. 바람직하게는 상기 저분자량 폴리부타디엔은 1,2 비닐함량이 30∼90중량％이고 점도가 7.5∼2500포아즈(poise), 수평균분자량이 2500∼9000의 범위로 구성되어 있는 것이 좋다. 이러한 액상 BR의 특성은 하기 표 2에 제시되어 있다.

<표 2>저분자량 폴리부타디엔 특성표

저분자량 폴리부타디엔	수평균분자량 (*1000)	점도 (poise)	1,2 비닐함량 (％)
Ricon 130	2.5	7.5	30
Ricon 131	4.9	27.5	30
Ricon 134	9	150	35
Ricon 142	3.9	97.5	55
Ricon 150	3.9	400	70
Ricon 152	2.9	200	80
Ricon 153	4.7	600	85
Ricon 154	5.2	2500	90

저분자량 폴리부타디엔의 함량은 특별한 한정을 요하는 것은 아니나, 바람직하게는 0.1∼10중량부가 좋다. 만일, 사용량이 0.1중량부 미만일 경우, 분산성의 개선효과가 나타나지 않을 우려가 있으며, 10중량부를 초과하는 경우, 물성유지가 어려워 오히려 내마모성이 하락할 가능성이 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 보강제로는 하기 표 3, 표 4의 특징을 갖는 카본블랙 또는/및 실리카를 사용하는 것이 바람직하다.

<표 3> 카본블랙 특성표

카본등급	ASTM 틴트 (％of IRB#3)	DBP 흡착가 (㎤/gm)	ASTM 요오드수(mg/gm)
SAF(N110)	124	1.13	148
ISAF(N220)	117	1.15	121
N234	123	1.25	118
HAF-LS(N326)	113	0.72	85
HAF(N330)	104	1.01	82
N339	110	1.21	90
N351	99	1.20	67
N375	114	1.14	89

<표 4> 실리카 특성표

특성	표면적 (㎡/g)	구조 (㎖/100g)	미세공 부피 (cc/g)
ULTRASIL-VN3	165	184	0.019
Z-175	161	191	0.018
COUPSIL 8108	155	127	0.0086

이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

<비교예 1> 시험고무의 준비

시험고무 배합물의 배합사양은 하기의 표 5와 같이, 천연고무 40phr, 합성고무 60phr, 카본블랙(N330) 70phr, 점착제(DYPHENE) 5phr, 공정오일 5phr, 스테아린산 2phr, 노화방지제 3phr, 아연화 5phr, 가류제 3phr, 가황촉진제 2phr을 배합하여 160℃에서 혼합물을 배출하였다.

<실시예 2> 시험고무의 준비

원료고무로 천연고무 55phr, 합성고무 45phr을 사용하고, 여기에 액상 BR 0.1phr, 화이버필러 0.1phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배합하여 시행하였다.

<실시예 3> 시험고무의 준비

원료고무로 천연고무 55phr, 합성고무 45phr을 사용하고, 여기에 액상 BR 5phr, 화이버필러 5phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배합하여 시행하였다.

<실시예 4> 시험고무의 준비

원료고무로 천연고무 55phr, 합성고무 45phr을 사용하고, 여기에 액상 BR 8phr, 화이버필러 8phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배합하여 시행하였다.

<실시예 5> 시험고무의 준비

원료고무로 천연고무 55phr, 합성고무 45phr을 사용하고, 여기에 액상 BR 11phr, 화이버필러 11phr을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배합하여 시행하였다.

<표 5> 고무배합사양 (단위: phr)

구분	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
천연고무(NR)	40	55	55	55	55
합성고무(BR)	60	45	45	45	45
액상 BR¹⁾	-	0.1	5	8	11
카본블랙(N330)	70	70	70	70	70
점착제(DYPHENE)	5	5	5	5	5
공정오일	5	5	5	5	5
스테아린산	2	2	2	2	2
노화방지제	3	3	3	3	3
아연화	5	5	5	5	5
화이버필러²⁾	-	0.1	5	8	11
가류제	3	3	3	3	3
가황촉진제	2	2	2	2	2

1) 액상BR(저분자량 폴리부타디엔): 1,2 비닐함량이 30중량％이고, 점도가 27.5포아즈(poise), 수평균분자량이 4900로 구성된 제품이다.

2) 화이버필러: 화이버 함량이 40중량％이고, 바인더 함량이 60중량％로 구성되며 비중이 1.1±0.2로, 이에 함유된 화이버는 1∼2mm 크기의 아라미드이며, 바인더는 천연고무이다. 바이엘사 Rhenogran P91-40/EPDM, Rhenogran P91-40/NR, Rhenogran P91-40/NBR, Rhenogran P91-50/BR 등의 제품이 있다.

<시험예> 물성시험

배합고무의 가황조건 및 시험은 ASTM 규격에 준하여 시험하였고, 그 결과는 표 6과 같다.

<표 6> 물성 시험결과

구분	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
경도	73	74	76	78	79
200％모듈러스 (Kgf/㎠)	100	105	105	105	115
인장강도 (Kgf/㎠)	170	175	175	175	170
신장율(％)	300	300	300	300	300
PICO 마모(mg)	18	16	14	13	18
DIN 마모(mg)	170	160	130	120	180
분산도	80	88	92	94	97

상기 표 6의 물성시험에 나타난 결과에서 볼 수 있듯이, 화이버 필러, 저분자량 폴리부타디엔 첨가량이 증가함에 따라 분산성 향상과 함께 인장 물성의 경도 상승과 내마모 특성이 개선됨을 알 수 있다.

따라서, 천연고무/부타디엔고무의 단독 또는 혼합고무로 구성된 고무조성물에 화이버필러 0.1∼10phr, 저분자량 폴리부타디엔 0.1∼10phr을 사용할 경우 인장물성 등 제반물성은 기존대비 동등수준으로 유지되면서 분산성, 내마모, 내마멸 특성이 개선된 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 고강도 화이버의 분산성 향상에 따라 제반 인장물성은 동등수준으로 유지하면서 경도상승과 내마모, 내마멸 특성이 현저하게 개선되는 효과가 있다. 따라서, 다양한 성능이 요구되는 고성능 트럭버스용 타이어의 개발에 기여하는 바가 매우 클 것으로 기대된다.

Claims

삭제
트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물에 있어서,

천연고무 또는 부타디엔고무의 단독 고무 또는, 이들의 혼합고무로 이루어진 원료고무 100phr에 대하여 화이버함량이 40∼50중량％이고, 폴리머릭 바인더 함량이 50∼60중량％로 구성되며, 비중이 1.0±0.2인 화이버필러 0.1∼10phr, 저분자량 폴리부타디엔 0.1∼10phr 첨가됨을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물.
제2항에 있어서, 화이버는 1∼2mm크기의 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물.
제2항에 있어서, 저분자량 폴리부타디엔은 1,2 비닐함량이 30∼90중량％이고, 점도가 7.5∼2500포아즈(poise)이며, 수평균분자량이 2500∼9000의 범위인 것을 특징으로 하는 트럭버스 타이어용 림 플렌지 고무조성물.